PFA表面上的IPA冷凝和電荷去除研究

引言

由于圖案密度和晶圓直徑的增加，對于非常精細(xì)的圖案ULSI器件高度堅(jiān)固的表面進(jìn)行完整的清洗、清洗和干燥是極其困難的。IPA蒸汽干燥是半導(dǎo)體制造中廣泛應(yīng)用的一種干燥方法。由于IPA具有低表面張力和對水的高溶解度，它適合于IPA蒸汽工藝以完美地消除晶片表面的污染。該干燥系統(tǒng)還具有消除靜電的能力，基本上可以達(dá)到高質(zhì)量的表面清潔度。因此，我們采用直接測量靜電荷的定量方法，研究了靜電荷的去除機(jī)理。

從聚合物中去除靜電的機(jī)理

IPA蒸氣干燥系統(tǒng)中的干燥原理：當(dāng)沖洗后的晶圓載體浸入IPA蒸氣(沸點(diǎn)=82.4OC)時(shí)，由于IPA溫度較低，在載體表面凝結(jié)成液滴。這些液滴通過與晶片載體上的水混合而生長成更大的液滴；最后，液滴由于重力從表面掉下來。當(dāng)載流子的表面溫度上升到IPA蒸汽的溫度時(shí)，冷凝停止；此時(shí)載流子表面為“干燥”。此外，在上述處理后，載體表面充電器接近0V。

PFA表面上的IPA冷凝和電荷去除：首先，我們研究了在干燥過程中，IPA蒸汽如何去除靜態(tài)電荷。圖3顯示了IPA蒸汽浸沒時(shí)間與PFA載流子電荷勢的關(guān)系。為了提高載體溫度，凸輪在超過IPA沸點(diǎn)100°C加熱30min。在這兩種情況下，當(dāng)用棉布摩擦表面時(shí)，靜電荷上升到-26千伏左右。這些結(jié)果表明，表面溫度對電荷勢本身沒有影響。然后，這些帶電載流子立即浸入IPA蒸汽中，并測量這兩種情況下表面電位隨時(shí)間的下降。

一般材料中的靜電清除機(jī)構(gòu)

IPA蒸汽的電荷清除能力：雖然定性地證明了IPA蒸汽本身不能消除靜電電荷，而凝聚態(tài)IPA具有良好的電荷去除能力，但在本節(jié)中，我們試圖定量地重新評估這一事實(shí)。

所采用的實(shí)驗(yàn)程序如下。用紅外燈將IPA液體汽化，并記錄電荷的轉(zhuǎn)變隨時(shí)間的函數(shù)后，將約10ml帶電的IPA液體倒入到Faraday cage中。如果總電荷隨著IPA液體的蒸發(fā)而減小，那么IPA蒸汽具有電荷去除能力。另一方面，如果Faraday cage中的電荷在蒸發(fā)時(shí)保持不變，那么IPA蒸汽就沒有去除電荷的能力。

圖5實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)在IPA不同位置和不同電荷下進(jìn)行了三次。橫軸表示燈照射所經(jīng)過的時(shí)間，縱軸表示電容器上的電位下降，相當(dāng)于Faraday cage中的電荷量。雖然線路終止超過10min，但這些點(diǎn)代表完全蒸發(fā)時(shí)間。圖5表明初始電荷沒有減少，因此我們可以說IPA蒸汽沒有去除靜態(tài)電荷的能力。

結(jié)果和討論

1、建立了一個(gè)Faraday cage，并完成了一個(gè)恒定充電系統(tǒng)的開發(fā)。利用該儀器，已經(jīng)成功地進(jìn)行了靜電的定量測量。

2、研究表明，IPA蒸汽不能從帶電物質(zhì)中去除靜電電荷。

3、IPA液體能夠同樣很好地去除正、負(fù)靜電電荷。

4、從n2氣體和IPA液體中的平行板電容器到IPA液體的電荷轉(zhuǎn)移量與表面電荷密度成正比。

5、在IPA-HpO二元系統(tǒng)中，在各種水分濃度范圍內(nèi)保持了電荷去除能力。而當(dāng)水濃度超過80%時(shí)，其能力迅速下降。

6、靜態(tài)電荷從帶電物質(zhì)快速轉(zhuǎn)移到IPA液體中。

7、帶電物質(zhì)的靜電荷去除被認(rèn)為是通過以下過程發(fā)生的。

　　審核編輯：湯梓紅