摘要

研究了泵送方法對晶片清洗的影響。兩種類型的泵，例如隔膜泵和離心泵，用于在濕浴和單晶片工具中循環和供應用于晶片清潔的去離子水。清洗研究表明，泵送方法對清洗性能有很大影響。實驗研究表明，在 MLC 泵（非脈動流）中，晶圓清洗過程中添加到晶圓上的顆粒數量遠少于兩個隔膜泵（脈動流）。

介紹

粒子產生的來源大致可分為四類：環境、人員、材料和設備/工藝。晶圓表面污染的比例因工藝類型和生產線級別而異。在無塵室中，顆粒污染晶圓表面的概率很低，在實際工藝中，有相當多的顆粒附著在晶圓上，導致良率下降。這些顆粒的來源既不是空氣也不是人類，而是材料和制造設備。特別是制造設備的顆粒排放量顯著增加，已成為產量下降的最大原因。幾乎所有的清潔和表面處理過程都是在液相中完成的，并且這些過程中的大多數是水性的。各種類型的泵，例如波紋管、隔膜和離心泵，已被用于微電子加工行業的各種應用。原則上，正排量泵（波紋管和隔膜）中的流量輸送是脈動的，而在磁懸浮泵中則是連續的。這會影響表面處理中各種工藝的性能，例如清潔和蝕刻等。由于隔膜和閥座等活動部件，泵的運行會產生顆粒。

實驗性

八英寸（200 毫米）裸硅晶片用作襯底。在實驗之前，晶片用過氧化氨混合物 (SC1) 和兆聲波在濕浴中清洗 10 分鐘，然后旋轉干燥 30 秒以確保表面是親水的。清潔前后，通過表面顆粒掃描儀（Surfscan 6200，KLA-Tencor，USA）計算晶片上顆粒的總數，用于評估顆粒去除效率（PRE）。在濕浴（200/300mm，實驗室制造）和單晶片處理器（Goldfinger，Akrion，USA）中進行濕法清潔。使用各種類型的泵，例如傳統隔膜（D1 和 D2）和磁懸浮離心 (MLC) 泵（BPS 600美國）。所有實驗均在 10 級潔凈室（RH 50%，溫度 25℃）。

抽水方式對濕浴中晶圓清洗的影響

實驗裝置的示意圖和照片如圖1所示。循環系統的流量和壓力分別由流量計和壓力表監測，沒有阻尼器和閥門。在將泵連接到循環管線后，在目前的工作中測試了三臺泵。整個系統在實際運行前用去離子水沖洗 24 小時，以去除初始泵送過程中產生的顆粒。

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圖 1. (a) 浴槽和 (b) 帶泵循環系統示意圖

泵送方式對單晶圓處理器晶圓清洗的影響

單刀時，進給條件如下；注射流速為 0.5 LPM，循環流速為 20 LPM，清洗時間為 60 秒，晶圓旋轉速度為 1,500 RPM。圖2顯示了單晶片處理器在各種泵中的處理示意圖。

圖2 帶泵循環系統單處理器示意圖

結果與討論

抽水方式對濕浴中晶圓清洗的影響

在濕浴中 24 小時清潔測試期間，泵送方法對添加到晶片上的顆粒數量的影響如圖 3(ac) 所示。在 MLC 泵的情況下，在所有流速下，晶片上添加的顆粒總數都低于 5,000 個。在更高的流速 (15 LPM) 下，粒子數會隨著循環時間略微減少并變得恒定。這可能是由于在泵送的初始階段脫落的顆粒被吸引到壁上并隨著流動更順暢而粘附在壁上。然而，在較低的流速 (10 LPM) 下，循環 4 小時后粒子數會增加。原因尚不清楚。

結論

研究了泵送方法對晶片清洗的影響。七片晶圓測試和傳統濕浴中的一片晶圓測試均表明，MLC 泵中晶圓上添加的顆粒數量遠少于兩種隔膜泵（D1、D2）。在單處理器中，由于處理時間非常少，MLC 泵和隔膜泵 D2 之間添加的顆粒數沒有觀察到顯著差異。但是，隔膜泵 D1 中的顆粒數相對較高。因此，選擇合適的泵在晶圓清洗過程中至關重要。

審核編輯：符乾江