寇雅娟

(中國電子科技集團公司第四十六研究所，天津300220)

微電子技術的發(fā)展對半導體拋光片的表面潔凈要求越來越高，為了保證潔凈拋光晶片不受到二次污染（顆粒、金屬離子及有機沾污等），應該對晶片包裝盒的潔凈度實施嚴格控制，其清洗技術是影響晶片潔凈度的重要因素[1]。

1 實驗部分

利用Lotus公司生產的Ilios片盒清洗機對100 mm（4英寸）包裝盒進行清洗，變換清洗時間、溫度和添加劑，清洗后的包裝盒進行目測檢查。事先測量過表面顆粒前值（利用Topcon公司的WM-7S表面分析儀）硅拋光片裝入清洗后的包裝盒，真空包裝防潮袋，做48 h傳輸模擬，取出晶片測量表面顆粒凈增值。

2 溫度對片盒清洗的影響

清洗過程中，片盒被固定在金屬梯架上，并在清洗機腔體內高速旋轉，去離子水在不同角度對包裝盒進行噴淋，如圖1所示。

圖1中的結構圖可以看出，清洗過程中片盒的溫度取決于清洗機腔體溫度和噴淋去離子水的溫度，前者通過緊貼在腔體內壁的加熱器來控制，后者通過水箱中的加熱器來控制。實際工作中，通常利用改變去離子水的溫度來調節(jié)片盒的清洗效果。

圖1 片盒清洗機結構示意圖

圖2給出了不同去離子水溫度清洗后的包裝盒對晶片表面的影響。

圖2 晶片表面在包裝盒內的顆粒凈增情況

由圖2可以看出，在不同清洗溫度下，包裝盒內晶片表面0.3 μm以上的顆粒沒有特別明顯的變化，這可以說明如果晶片表面顆粒要求的粒徑在0.3 μm以上，則市售的包裝盒可以“開盒即用”，不需要做清洗處理。圖2還顯示，粒徑在0.2～0.3 μm之間的顆粒是凈增變化比較明顯的，并且凈增值隨著去離子溫度的提高而下降，值得注意的是，在有些情況下（如圖中60℃左右）凈增呈現負值，這可能是晶片在存儲過程中表面顆粒被片盒所吸附造成的。隨著溫度的增加，當水溫超過60℃時，凈增數目開始變大，這有可能是因為高溫的水可能創(chuàng)造并攜帶更多的來自管路的雜質，另外，我們發(fā)現在高溫清洗中，片盒由于高溫和機械旋轉的綜合作用會發(fā)生部分形變，導致其密封性能下降，這也可能是顆粒凈增值變大的原因。

3 干燥方式對片盒清洗的影響

片盒清洗后，一般有兩種干燥方式，一種是在潔凈室內自然晾干或烤干，較傳統(tǒng)的片盒清洗機采用這種方式；另一種是高純氮氣結合高旋轉甩干，目前大多數片盒清洗機采用這種方式。圖3給出了包裝盒的不同干燥方式下晶片表面顆粒的凈增情況。

圖3 片盒干燥方式對晶片顆粒凈增的影響

從圖3可以看出，室內烤干的方式不適于片盒的干燥，這種方式下晶片表面的凈增數目最大，并且容易造成片盒的變形，旋轉吹干在一定程度上由于自然晾干，因為這種方式的干燥時間較短，受到二次污染的幾率相應降低，但是梯架旋轉造成的清洗機腔體內的氣體擾流似乎在一定程度上限制了這種干燥方式的潔凈能力，事實上，當片盒旋轉吹干到35℃左右，再自然晾至室溫是目前較為合適的工藝。

4 活性劑對片盒清洗的影響

活性劑的添加在晶片清洗中被證明是一種有效去除顆粒的方式，它的原理是在晶片和顆粒之間鋪展開，形成致密的保護層[2]。但是，在片盒清洗中，活性劑的添加并未顯示出明顯的優(yōu)勢。表1給出了兩種片盒清洗工藝對晶片表面質量的影響。

當前較為成熟的電子工業(yè)表面活性劑基本是基于晶片表面清洗的，并且往往結合超聲清洗和化學清洗，而用在片盒清洗工藝中則證明沒有明顯作用。

表1 活性劑對晶片表面質量的影響

但是，活性劑的添加尚不能說明沒有任何意義，晶片表面金屬離子和有機沾污的變化還有待于進一步研究。

5 結 論

利用晶片表面顆粒凈增的方式考量片盒清洗效果，結果顯示，清洗溫度在60℃左右清洗效果最好，旋轉吹干結合自然晾干的方式能夠最大限度保證片盒的潔凈，添加表面活性劑對晶片表面顆粒凈增沒有明顯影響。以晶片有機沾污和金屬離子的變化量來衡量片盒清洗工藝的研究尚有待于進一步研究。

[1]張厥宗.硅片加工技術[M].北京:化學工業(yè)出版社，2009.

[2]劉玉嶺，檀柏梅，找之雯，等.表面活性劑在半導體硅材料加工技術中的應用[J]，河北工業(yè)大學學報，2004，33（4）72-76.