晶圆高效干燥的方法详解

传统湿法清洗工艺在新一代半导体制作中具有根本的局限性，而湿法清洗后利用超临界二氧化碳的干燥法是克服这一局限性的替代方法，考察了超临界干燥法作为中间置换溶剂对IPA的二氧化碳溶解度。

首先为了比较，采用超临界二氧化碳的干燥方法与传统湿法干燥方法，将IPA中的蚀刻试样之一置于自然状态，另一试样在40℃、140bar条件下超临界二氧化碳， 4分钟后用SEM观测，并观察了IPA的stiction程度，其长宽比增长率为2.5，最大长宽比为37.5的示例，长宽比15后均可见下支撑体粘附现象，但是用超临界二氧化碳，可以看到长宽比没有stiction到最大长宽比由于用最大长宽比为37.5的示例很难判断超临界二氧化碳的效果，所以用最大长宽比为75的示例2观察了不同时间、不同压力、不同温度的效果。

为了了解悬臂梁在不同流动时间下的静摩擦力程度，对不同流动时间分别进行了6分钟、8分钟、10分钟和12分钟的实验，结果表明:6分钟时高宽比为30，8分钟时为45，10分钟时为55，12分钟时为65，可见悬臂梁不发生坍塌，这使得flow时间越长，IPA的去除量越大，结构的stiction就越小。（图1）在此基础上对IPA各内部余量的长宽比进行了比较分析, 基于前面使用VOC的数据，当室内余量为850ppm时，长宽比为37.5，当407.8 ppm时，长宽比为45，当230.6 ppm时，长宽比为65。

图1

该结果表明，IPA内部余量的减少，表明极限长宽比升高，并可在此基础上增加高长宽比图案制作的可能性。另外，当内部余量下降到200ppm左右时，长宽比为65，与800ppm左右时的长宽比为37.5相比，约相差2倍左右，根据内部量的不同，静摩擦力的差异很大。

为此利用图案晶片对余量、压力和温度的干燥效应进行了比较，设计实验条件进行了实验，如表2所示，并以长宽比的形式给出了实验结果。

表2

首先，按流速的IPA去除程度为流速为10；在13mL/min时，长宽比相同，而在7mL/min时，长宽比为35，差异不是非常大，但表明流量过低，在IPA去除方面效果不佳，不同温度的超临界二氧化碳干燥性能显示了40℃略高于60℃的长宽比，并且在不同压力条件下评价时，可以看到在140 bar时静摩擦发生减少，这表明与前面调查的实验结果相似，综合得出结论表明超临界二氧化碳干燥时高超临界二氧化碳和低温度以及高压力对内部IPA的去除是有效的。

超临界干燥法作为中间置换溶剂对IPA的二氧化碳溶解度，观察到在40℃、129 bar时可溶解到30wt%，表明二氧化碳对IPA的溶解度很高。通过内部染料颜色可以看出，提高流动速度后IPA去除率的提高，用VOC分析法测量IPA余量，可以看到IPA量随时间急剧下降，当流速时间达到12分钟时，大部分IPA被去除。对不同温度和压力的IPA去除率进行了分析，结果表明温度越低、压力越高，IPA去除率越高，去除率与二氧化碳密度成正比。

审核编辑：符乾江