半导体制造行业晶圆干燥工艺的应用研究

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利用异丙醇(IPA)和氮载气开发了一种创新的晶片干燥系统,取代了传统的非环保晶片干燥系统。研究了IPA浓度是运行该系统的最重要因素,为了防止IPA和热量蒸发造成的经济损失,将干燥器上部封闭,以期开发出IPA和热能不流失的干燥工艺。

随着半导体元件的高集成化,线宽变窄,但这种方式由于干燥器上部是开放式的,无法避免在干燥工艺中IPA大量蒸发而造成经济损失,由于IPA泄漏到干燥器上部,气味导致工作环境的恶化,判断为非环保工艺,此外,由于干燥器上部开放,空气进入干燥器内部自由。这种环境友好的工艺不仅可以降低IPA和热能的成本,还可以改善工作环境,提高水分和氧气的质量。

使用干燥的IPA采用了半导体用试剂级,并对COD进行了测定,以进行含氮流体中IPA的浓度分析,在蒸汽发生室连接工艺室的生产线的中间安装了冷凝器,将汽化的IPA冷凝,接在10L的容器中作为试样,为了准确分析,COD采用了StandardMethod的closedreflux方法,利用K2Cr2O7用吸光光度计测量,采用吸光光度法分析、计算了氮气中IPA的浓度。运载气体氮气经液化氮气汽化调整流量后使用。

为了在单位时间内蒸发大量IPA,改变蒸汽发生室的温度,测定了干燥效率(图3),

通过测量工艺室晶片表面出水时间和IPA完全干燥时间,对干燥效果进行了定量化,如图所示,烘干时间随着加热温度的上升而减少,这是因为随着加热温度的增加,单位时间内会产生大量的IPA蒸气,导致移动到工艺室的IPA量增加,如果加热到IPA的沸点(82.5°C)以上,干燥效率就不会有太大的进展。此外,如果加热到沸点以上,溶液本身包含的各种杂质就会挥发出来,对晶片产生不好的影响,所以最好加热到沸点以下比较合适,

为了有效地将产生的IPA蒸气输送到工程室,与其只将存在于某一部分的IPA蒸气输送到工程室,不如将存在于蒸汽产生室各个角落的IPA蒸气尽可能均匀地输送到工程室,据说做这件事很重要,因此,蒸气室内部的喷嘴尽可能多地存在,并被认为是有利的,为了验证这种效果,为了观察干燥效率,必须用肉眼观察晶片表面。即要观察氮气携带IPA置换表面水滴的时间,最终测量IPA在晶片表面消失的时间。

也就是说,当流量增加时,单位时间内可以将更多数量的IPA输送到工程室,因此可以解释为干燥时间缩短,同时可以观察到,随着氮流量的增加,冷凝液的COD也在增加,这从实验上支持了上述假设最终影响干燥效率的决定性因素是IPA的浓度。可以得出结论,使大量IPA在单位时间内流入工程室是缩短干燥时间的方法。但不能无限期地增加氮的流量。因为单位时间内蒸发的IPA量是恒定的,到了一定的流量以上,运来的IPA量就不会再增加。最终,使用的实验设备为约/min,由于只能运转到程度的流量,再次进行了氮流量变化下的干燥效率试验(图7)。

在新烘干机的经济性评估中,可能被指出的缺点是氮的使用造成的额外成本的产生,由于使用了相当数量的氮气,预计费用负担将增加,然而氮气是可以重复使用的,因此,如果再设计一个再生装置和一个循环装置,这个问题就可以解决了。本研究并未


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