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摘要
在硅晶片的水加工中，晶片的干燥必须在每个加工步骤之后进行。然而，目前使用的干燥工艺并不环保，即消耗了大量的溶剂和能量。为了满足环境和经济要求，本文研究了一种基于清洁技术概念的新型晶圆干燥系统。为了降低异丙醇和能耗，提高干燥性能，开发了一种由两个独立室(异丙醇室和干燥室)组成的新型干燥器。采用这种新配置进行了现场操作，以将其特性与其他广泛使用的干燥器进行比较。结果表明，IPA和能耗均小于常规干燥机。新型烘干机的烘干性能也优于传统烘干机。因此，新的干燥机为晶圆干燥提供了一个环保的替代方案。
介绍
半导体制造是一种复杂的操作，涉及多种物理化学过程。一般过程如图所示。 1.作为第一步，通过晶体生长（第一阶段）产生硅晶片。为了赋予其半导体特性，晶片处理（第二阶段）包括许多步骤，如氧化、光刻胶扩散、紫外线暴露、蚀刻、离子实现和化学气相沉积(CVD)。最后，通过切割和制造（第三阶段）生产芯片。
在这项研究中，我们通过提供一个封闭的处理室来解决这些问题。通过这种配置，异丙醇损失最小化，并且消除了异丙醇加工中固有的爆炸危险条件。这种新系统也使得热能损失最小化成为可能。因此，与传统的干燥系统相比，这种新的干燥系统可以被认为是更清洁的技术。这项研究的目标是开发一种环境友好的工艺，为晶片干燥提供一种替代方法。
实验
图2(a)为新型封闭式干燥机示意图，由两个独立的干燥室（IPA干燥室和干燥室）组成。产生加工蒸汽(IPA蒸汽)的IPA室，与大气隔离，并与干燥室连接。本研究中使用的样本为6英寸。直径晶片放在磁带上，放在干燥室。干燥进行IPA蒸汽暴露2min和不含IPA蒸汽的N2暴露5min。干燥效率是通过监测干燥时间或输送到干燥室的IPA量来估计的干燥效率。干燥时间对应于在干燥室中干燥晶片表面所需的时间。干燥效率与干燥时间成反比。在收集使用图中所示的设备将IPA蒸汽压缩到接收瓶中。2(b)。在这种情况下，首先测量接收瓶中水的化学需氧量(COD)。利用以前绘制的校准曲线将其转换为IPA浓度。COD分析按照标准方法进行。
图 2.(a)新型晶圆干燥系统的原理图。(b)以测量IPA浓度为目的的系统修改
结果和讨论
干燥室中的干燥机理如图所示。3.在IPA蒸汽流入之前，晶片表面的水形成正弯月面[图。3(a)]。q1表示干燥前水滴和晶片表面之间的接触角。IPA蒸汽流入后，由于IPA在水中溶解度大，表面张力低，IPA蒸汽开始在晶圆表面凝结；异丙醇的溶解度为` g/100 g H2O，在25℃时的表面张力为20.9×1023 N/m，而水的表面张力为72.8×1023 N/m。
图4显示了IPAchamber中的温度对干燥的影响。干燥时间随着温度的升高而缩短。因为蒸发的异丙醇的量随着温度的升高变大，在高温下可以实现有效的干燥。然而，当温度超过异丙醇的沸点82.5℃(1巴)时，没有观察到干燥效率的进一步增加。
图6显示了异丙醇的蒸发速率(毫升异丙醇/秒)对处理时间的曲线图。蒸发速率根据加工时间从1.03毫升/秒变为3.56毫升/秒。在图1中。6、蒸发速率剖面可分为三个阶段；(1)在最初的一定时间内(＜10 s)速率突然增加；(2)速率逐渐下降10-90s；(3)稳态所以蒸发速率缓慢的逐渐下降是由于温度的降低＞90 s后(第三阶段)，压力和温度保持恒定。这可能是蒸发速率在整个过程中具有最小值的原因。
图3 新型IPA蒸汽干燥机的干燥原理
图6 蒸发过程中蒸发速率的变化
结论
本文讲述了一种创新的清洁干燥技术被发展并应用于半导体制造业。新的干燥机由两个独立的干燥室(IPA干燥室和干燥室)组成，以减少IPA和能耗，并提高干燥性能。在确定了最佳的操作条件后，如ipa室中的氮气流量和温度后，使用该新型干燥机进行了现场操作，以将其优点与广泛使用的传统干燥机进行比较。它降低了IPA和能源消耗。它还提供了比传统干燥机更好的干燥性能。因此，这种干燥机为晶圆干燥提供了一种环保和经济有益的替代品。
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