濕法和顆粒去除工藝的簡要概述

引言

本文考慮了范德華相互作用的2個(gè)數(shù)量級范圍，以考慮了實(shí)際粒子的形狀和材料，將這些相互作用與靜電電荷、阻力、表面張力、沖擊波、高加速度和氣溶膠粒子所產(chǎn)生的排斥力進(jìn)行相互比較，可以預(yù)測不同清洗過程的內(nèi)在能力和局限性。已經(jīng)確定了三種顆粒去除過程——能夠去除所有顆粒尺寸和類型的通用過程，甚至來自圖案晶片，具有相同理論能力但實(shí)際上受到粒子可及性的限制，最后是無法去除所有顆粒尺寸的清洗。

通過計(jì)算施加給細(xì)顆粒的主要力，在表中可以看出驅(qū)動(dòng)粒子粘附/去除機(jī)制的四個(gè)主要參數(shù)是靜電、范德華、毛細(xì)管和阻力。表面張力γlg是由于介質(zhì)分子之間的內(nèi)聚力，并傾向于使界面區(qū)域最小化，它代表每單位界面長度的一個(gè)力，對于參考球形粒子，當(dāng)液體完美地潤濕顆粒材料，氣體/液體界面作用于整個(gè)粒子周長時(shí)，得到最大的毛細(xì)力(見圖1):

本文研究了作用于參考剛性粒子和球形粒子的范德華引力與實(shí)際粒子之間的區(qū)別，實(shí)際粒子的非理想性的結(jié)果：扁平化、非特定形狀、粗糙度、部分嵌入等，最終可以看作是與基底接觸的附加平面，理想球與剛性球與實(shí)際非理想粒子的差值任意用等于接觸表面的分?jǐn)?shù)f除以同維粒子能夠呈現(xiàn)πR2的最大表面表示，結(jié)果如圖所示2，粒徑為10~150納米?？梢钥闯?，范德瓦爾斯力隨粒子的非理想性而迅速增加，并且可以比理想粒子高出2個(gè)數(shù)量級以上，這種效應(yīng)隨著粒徑的增大而減小。

顆粒去除機(jī)制

本文討論了常規(guī)和前瞻性顆粒清洗過程的理論性能。這種清洗機(jī)制包括通過消耗基底、粒子或兩者都將粒子與基底分離，直到靜電產(chǎn)生的排斥力超過范德瓦爾斯力，這意味著pH必須在A或B區(qū)域進(jìn)行調(diào)整，靜電力隨距離的減小速度慢于范德華相互作用，因此，無論粒子的大小和電荷如何，釋放距離始終存在。這種理論蝕刻厚度在實(shí)踐中通過去除過程的動(dòng)態(tài)行為而增加。事實(shí)上，在分離開始時(shí)，由于范德瓦爾斯相互作用，蝕刻速度和粒子的再吸引速度之間發(fā)生了競爭。

晶片導(dǎo)致了一個(gè)非常高的速度的非均勻射流，生成的液滴以400m/s的速度投射到襯底上。計(jì)算表明，當(dāng)碰撞時(shí)，液滴的前部甚至以大約600m/s[13]的速度加速和撞擊粒子，與連續(xù)射流不同，這里施加的力是由液滴前部施加于粒子表面的激波產(chǎn)生的。當(dāng)溫度為3000k，壓力為1000atm時(shí)，氣泡坍塌過程中釋放的能量密度是相當(dāng)大的，氣泡越大，勢釋放能越高。當(dāng)氣泡靠近表面坍塌時(shí)，它會(huì)誘導(dǎo)液體微射流向表面，達(dá)到每秒數(shù)百米的極高速度。這種噴射流會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的局部激波。通過超聲發(fā)光，在高達(dá)850kHz的超大氣體范圍內(nèi)觀察到聲空化。然而，我們不可能得出這樣的結(jié)論：由于產(chǎn)生較小氣泡而產(chǎn)生的激波也是由同樣的射流現(xiàn)象引起的。如圖所示11，聲浴中產(chǎn)生的周期性壓力波變化傾向于增加。

在實(shí)踐中，加速度受到可接受的硅通量的限制，導(dǎo)致硅熔化，這個(gè)閾值在實(shí)驗(yàn)中對應(yīng)于去除大約100納米的第一個(gè)氧化鋁顆粒（樂觀的情況），用方程計(jì)算出相應(yīng)的加速度，在106g范圍內(nèi)，為了提高激光清洗的去除能力，首先將薄層液體從蒸汽濃縮到基底上，在這項(xiàng)工作中，覆蓋2個(gè)數(shù)量級的范德華相互作用被認(rèn)為考慮了實(shí)際形狀和材料的大多數(shù)粒子。這個(gè)范圍是通過考慮來確定的。哈默克常數(shù)的可能變化，以及理想剛性球與具有有限接觸面積的實(shí)粒子之間的差值、扁平效應(yīng)等。

不同的粒子去除過程可以根據(jù)所使用的物理效應(yīng)進(jìn)行分類，如靜電、阻力和毛細(xì)管力、沖擊波、加速度或動(dòng)能。通過比較吸引的范德華力和由這些效應(yīng)產(chǎn)生的力，就可以預(yù)測不同清洗過程的內(nèi)在能力和局限性，特別是對于下一代集成電路必須考慮的細(xì)粒子。三種粒子去除過程，即通用過程能夠去除所有顆粒大小和類型甚至圖案晶圓，過程呈現(xiàn)相同的理論能力但實(shí)際上受限于粒子的可及性，最后清除不能去除所有的顆粒大小。

審核編輯：符乾江