引言

隨著LSI集成度的顯著增加，各元件的斷面構造從平面型向以溝槽（溝）構造的出現為代表的三維構造變遷。在以極限微細化為指向的LSI技術中，為了能夠對應凹凸嚴重的復雜微細的構造表面，并且確保元件的可靠性和成品率，開發比以往更加顯著地降低殘留污染量的清洗、干燥技術變得越來越重要。即使在各種干燥化發展的今天，半導體器件表面的清洗，無塵化技術也被廣泛采用使用超純水及高純度藥品水溶液的所謂濕式清洗工藝，其重要性也很高。另外，濕處理后，為了除去附著在表面的水，必須進行干燥過程。清洗過程的最后工序是用除去雜質到極限的超純水進行硅晶圓的水洗處理，其次必須有完全除去附著在晶圓上的超純水的干燥技術。

清洗技術

清洗的目的是除去附著在晶圓表面上的有害污染物質，但同時也要求不對晶圓表面造成損傷。晶圓的清洗方法分為用高壓水或刷子等手段機械地摩擦晶圓表面除去顆粒的機械清洗和將晶圓浸入清洗溶液中化學地除去污染物質的化學清洗兩種，在此提及化學清洗。對器件特性產生重大不利影響的污染物質的代表性可分為粒子、有機物、金屬類、自然氧化膜四大類。目前，濕式清洗對所有這些污染物質都有效，而且操作容易，所以專門采用。遺憾的是，在干式清洗的情況下，還沒有確立有效去除所有這些污染物質的方法。一般來說，濕式清洗操作是單獨使用酸、堿的水溶液或者與過氧化氫水（以下簡稱過水）混合使用。此時，為了提高清洗效果，有時會加溫液體或加入超聲波清洗。對于各種污染物質，需要選擇符合目的的最合適的清洗系統，采用合適的方法。在這種情況下，滿足以下條件是不可或缺的。

表1總結了現在半導體制造工藝中使用的清洗系統。表1（1） ～（3）的清洗系統主要是以除去有機物為目的進行的。（1）是將污染物質溶解、除去在溶劑中，所以要得到高清潔的表面需要大量的溶劑，但即使這樣也會殘留單分子層水平的吸附層。在大量附著蠟和油脂等污染物的情況下有效。（2）是利用藥品的氧化力將有機物化學分解為水、二氧化碳等揮發性分子的方法，例如用于抗蝕劑剝離。（3）不僅對有機物有效，對去除粒子也有效。（4）～（6）是除去金屬污染的清洗方法。在這種情況下，最大限度地利用了能夠容易溶解多種物質的水溶液的特征。也就是說，所有的金屬對鹽酸、硝酸、硫酸等無機酸具有很大的溶解度，即使在金屬溶解的條件下，硅基板及其氧化膜也完全不受侵犯，而且反應生成物可以用超純水完全水洗除去。因此，可以進行不損傷基板的清洗。（7）用于去除自然氧化膜，通過將晶圓浸入氫氟酸溶液中，氧化膜容易被蝕刻，但硅完全不受侵犯。

表1再生晶片清洗系統
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清洗系統是在大約二十年前開發出來的，即使集成度提高到當時甚至現在的兆比特時代，清洗手法也基本上沿襲不變。通常RCA清洗是在高溫下加熱使用的，藥液組成會隨著時間的變化而變化。因此，如果使用過一次的話，通常會更新液體。

干燥技術

為了提供一種干燥技術，該干燥技術不自然干燥粘附在晶片上的水，并且根本不留下污染物，因此需要在完成水洗過程之后盡可能快速地從晶片表面去除水。表4總結了目前采用的高潔凈晶圓干燥方法，其干燥方法大致可分為物理去除附著水的方法和用揮發性溶劑置換去除水的方法。以下，對各干燥方法進行解說。

熱風干燥：由于該方法是將加熱空氣等吹到晶圓上進行干燥的方法，因此存在將水中所含的極微量雜質留在晶圓上的缺點，因此超純水的水質的進一步提高以及加熱介質和加熱系統的高清凈化是必不可少的。

蒸汽干燥法：作為蒸汽干燥用溶劑，可以使用醇類特別是異丙醇(以下稱為IPA；分子式C3H70H )及三氯三氟乙烷(以下稱為氟利昂1131C2C13F3 )被使用。IPA在化學上是穩定的，可以與水以任意比例混合，并且由于表面張力很小，約為20dyne/cm，所以適合于進入溝內的水的混合置換。由于氟利昂113對水的溶解性幾乎沒有，所以必須與醇類溶劑并用。圖1顯示了IPA蒸汽干燥裝置的結構。被加熱器加熱的IPA蒸發，通過槽上部的冷卻器冷卻冷凝。

圖1 IPA蒸汽干燥裝置的構造

將室溫的晶圓投入槽內的底層后，晶圓表面的IPA冷凝，與表面附著水混合置換的同時除去該水。最終，晶圓溫度與蒸汽溫度相等時，該冷凝現象消失，干燥結束。表5是將用各種清洗方法清洗的晶圓進行IPA蒸汽干燥后，測量晶圓上殘留的粒子數的結果。即使是稀氟酸處理后的5英寸晶圓，粒子數也只有幾個左右，蒸汽干燥方法是沒有粒子污染和污點等的優秀的干燥方法。通過這種方法獲得高清潔表面的注意點是，使用高純度的IPA，使用合適的干燥裝置，進行合適的過程操作和IPA的液體管理。

總結

本文介紹了硅晶圓的超精密清洗、干燥技術，為了得到高純凈的干燥晶圓表面，當然要對從清洗到干燥的各工序進行非常嚴格的純凈度管理，但只有通過具備與這一系列工序相關的所有技術水平，才能達到這一目標。

審核編輯：湯梓紅