半导体制造中的表面干燥技术

摘要

在半导体制造的干燥工艺中，水印抑制是重要的课题，对此，IPA直接置换干燥是有效的。水印的生成可以通过三相界面共存模型进行说明。另外就马兰戈尼效果进行说明。

半导体制造中的表面干燥技术

个人计算机在普通家庭的普及和随着互联网等基础设施建设的完善需要大内存和高速CPU。与此相对，现在晶体管 结构框架中的解是微细化、高集成化。存储单元的微小化使存储容量的大容量化成为可能，布线的微小化会带来时钟频率的提高和低功耗化。在半导体制造工艺中，表面的清洁保持清洁度是重要的。应该管理的污染物作为物质，除粒子外，还有有机成分、金属、自然氧化膜。

干燥方法的变迁

首先，从封入晶圆的容器的下部导入纯水进行冲洗。水洗后，一边排出纯水一边排 出IPA 从容器上部安静地导入蒸汽。IPA是纯水从表面扩散，在水的最表面形成IPA层。在该状态下，相对降低液面后，晶片表面的接触物质按照100%的纯水- 含有低浓度IPA的纯水t含有高浓度IPA的纯水-液相 IPA-气相IPA的顺序不断变化。结果，得到了没有水滴残留的表面，不产生水印。

水印的生成机制

水印可以认为是被表面捕获的水滴在物理或化学蒸发的过程中形成的Si02xh2oo该主要构成要素。在三相界面共存模型中，Si来源于晶片，因此不要使剩余的大气、水共存是水印抑制的重点。用IPA直接置换的干燥法中，IPA层与大气因为不允许水混合，所以从机理上看可以判断为非常合理的干燥法。

马兰戈尼干燥与马兰戈尼效应

马兰戈尼干燥是指，水面上为IPA气氛，通过从水中缓慢提升晶圆来进行干燥的方法之一。以下详细说明这种液体流动的原理照明。一般来说，热和物质通过液体的界面 移动时，自然发生流动。这个“自然对流”的发生机制有两种，一种是浮力起因是所谓的自然对流，液体表面上的表 面张力分布起因是马兰戈尼对流。

浮力引起的自然对流是由于与重力作用方向垂直的面(水平面)上的流体密度差的存 在而产生的。因此流体层越厚越容易产生，在薄的流体层和液膜内越难产生，在无重力下会消失。

另一方面，马兰戈尼对流的原因是液体表面上的分布。因此，如果不存在液体表面，则不 会产生马兰戈尼对流，但由于可以起因于表面发生，因此无论流体层薄还是在无重力环境下都可以发生。

因此，马兰戈尼效应是指表面上的表面张力分布对液体产生作用力的效果，由该力产生 的流动为马兰戈尼对流。

总结

在半导体制造领域，清洗干燥工艺是决定成品率的重要因素。在干燥工艺中，水印的产生成为最重要的课题，开发了各种干燥技术。其中，对水印抑制效果最高的IPA直接置换干 燥进行了说明，揭示了水印是由于三相界面的 共存而发生的机理。最后，简单说明了最近逐渐应用于尖端元件制造的马兰戈尼干燥的马兰戈尼的效果。

审核编辑：汤梓红