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引言
由于图案密度和晶圆直径的增加,对于非常精细的图案ULSI器件高度坚固的表面进行完整的清洗、清洗和干燥是极其困难的。IPA蒸汽干燥是半导体制造中广泛应用的一种干燥方法。由于IPA具有低表面张力和对水的高溶解度,它适合于IPA蒸汽工艺以完美地消除晶片表面的污染。该干燥系统还具有消除静电的能力,基本上可以达到高质量的表面清洁度。因此,我们采用直接测量静电荷的定量方法,研究了静电荷的去除机理。
从聚合物中去除静电的机理
PFA表面上的静电电荷量:用PFA盘(125英寸4,2毫米厚)的两个表面用棉布摩擦填充,并使用封闭型法Faraday cage测量建立的静态电荷量(见图2)。Faraday cage中的磁盘数量是一个或两个。在两个磁盘的情况下,初始电荷量大约是一个磁盘的两倍,这表明表面积与电荷量成正比。如上所述,随着聚合物上电位的衰减特性,磁盘上的电荷量逐渐减小。
IPA蒸气干燥系统中的干燥原理:当冲洗后的晶圆载体浸入IPA蒸气(沸点=82.4OC)时,由于IPA温度较低,在载体表面凝结成液滴。这些液滴通过与晶片载体上的水混合而生长成更大的液滴;最后,液滴由于重力从表面掉下来。当载流子的表面温度上升到IPA蒸汽的温度时,冷凝停止;此时载流子表面为“干燥”。此外,在上述处理后,载体表面充电器接近0V。
PFA表面上的IPA冷凝和电荷去除:首先,我们研究了在干燥过程中,IPA蒸汽如何去除静态电荷。图3显示了IPA蒸汽浸没时间与PFA载流子电荷势的关系。为了提高载体温度,凸轮在超过IPA沸点100°C加热30min。在这两种情况下,当用棉布摩擦表面时,静电荷上升到-26千伏左右。这些结果表明,表面温度对电荷势本身没有影响。然后,这些带电载流子立即浸入IPA蒸汽中,并测量这两种情况下表面电位随时间的下降。
一般材料中的静电清除机构
IPA蒸汽的电荷清除能力:虽然定性地证明了IPA蒸汽本身不能消除静电电荷,而凝聚态IPA具有良好的电荷去除能力,但在本节中,我们试图定量地重新评估这一事实。
所采用的实验程序如下。用红外灯将IPA液体汽化,并记录电荷的转变随时间的函数后,将约10ml带电的IPA液体倒入到Faraday cage中。如果总电荷随着IPA液体的蒸发而减小,那么IPA蒸汽具有电荷去除能力。另一方面,如果Faraday cage中的电荷在蒸发时保持不变,那么IPA蒸汽就没有去除电荷的能力。
图5实验结果显示,实验在IPA不同位置和不同电荷下进行了三次。横轴表示灯照射所经过的时间,纵轴表示电容器上的电位下降,相当于Faraday cage中的电荷量。虽然线路终止超过10min,但这些点代表完全蒸发时间。图5表明初始电荷没有减少,因此我们可以说IPA蒸汽没有去除静态电荷的能力。
结果和讨论
1)建立了一个Faraday cage,并完成了一个恒定充电系统的开发。利用该仪器,已经成功地进行了静电的定量测量。
2)研究表明,IPA蒸汽不能从带电物质中去除静电电荷。
3)IPA液体能够同样很好地去除正、负静电电荷。
4)从n2气体和IPA液体中的平行板电容器到IPA液体的电荷转移量与表面电荷密度成正比。
5)在IPA-HpO二元系统中,在各种水分浓度范围内保持了电荷去除能力。而当水浓度超过80%时,其能力迅速下降。
6)静态电荷从带电物质快速转移到IPA液体中。
7)带电物质的静电荷去除被认为是通过以下过程发生的。
审核编辑:符乾江
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