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摘要

      马兰戈尼干燥过程中硅晶圆的接触标记污染与晶片与工艺支架之间接触区域的水滞留有关。用一个概念模型解决了晶片/支架接触处留水的形成。提出了一种毛细管排水技术方法来解决接触点问题，并进行了实验验证。

介绍

      在半导体制造中，硅晶片(或其他半导体材料)通常用一系列湿化学清洗步骤进行处理，为后续的集成电路制造工艺准备晶片表面。晶片干燥是最后也是最关键的一步，通过使产品具有干净干燥的表面，使湿晶片表面制备过程有效。在各种晶片干燥技术中，马兰戈尼干燥由于其在许多方面的优势而被广泛应用。

      虽然马兰戈尼工艺能有效地干燥晶片表面并保持清洁，但它在晶片和晶片支架之间的接触区域遇到了挑战。本文提出了一种解决接触标记问题的新方法，并结合实验结果进行了讨论。

概念模型

      如图2b所示，马兰戈尼干燥循环始于水从大圆柱形容器中缓慢排出。当水面通过细管的顶部开口时，与管外的大量水相比，管内施加的毛细作用力减缓了管内的排水。因此，当大水面移动到管底时，小玻璃管中仍有液体残留。随着大水面不断向低处移动，水的表面张力不再能保持小管内部的水和外部的大水面之间的液体连续性。

      液体表面发生破裂，产生两个分离的液体。残留在管道中的水停止排水，最终通过蒸发变干。在水滴蒸发干燥硅表面的过程中，溶解的硅酸盐沉淀并形成水痕。

图2 示意图用于解释晶圆/支架接触面积(a)的类比，以及Marangoni干燥过程中接触区域的水滞留(b)

实验

      设计并制造了一种与毛细管介质集成的专有梳组件。批量晶圆工艺实验在应用实验室的GAMATM湿式工作站上进行，使用LuCIDTM干燥机进行晶圆干燥。干燥器被设置为在固定参数下运行典型的马兰戈尼工艺，其中槽内晶片支架是唯一的变量(即。专有梳子与普通梳子相比)。将各种数量的200毫米裸硅测试晶片(作为满载条件夹在干净的虚拟晶片中间)作为一批晶片放置到全间距工艺载体上。为了确保在干燥过程之前硅表面的亲水状态一致，每个晶片批次都用SC1/QDR/干法而不是仅用干燥器配方进行处理。在工艺运行之前和之后，用KLA-坦科SP1检验测试晶片，粒子阈值≥100纳米，边缘排除度为2毫米。

结果和讨论

      图4a和4b分别显示了毛细管介质材料在平坦边缘表面和紧密几何形状的晶片/梳状接触上的液滴吸收测试。观察到约0.05毫升的水滴(即。~ 4毫米直径的小球)可以在5秒内被介质吸收，无论介质是否被水饱和。观察证实了毛细排水概念的可行性。

      专有梳组件与常规梳组件进行了对比测试，马兰戈尼干燥法用于接触痕发生率。通过重叠每个测试晶片的“前”和“后”晶片图来评估晶片接触标记发生率，以识别特定的接触标记特征。图5通过突出接触标记事件的频率和严重性的接触标记发生率来显示结果。X轴表示的频率表示一个处理批次中有多少测试晶片显示出接触标记污染，而Y轴表示的严重程度表示接触标记中颗粒聚集的程度。结果清楚地表明，使用毛细管介质的梳组件显著降低了接触标记污染的发生率。还评估了专有梳组件的颗粒性能。如图6所示，在≥100纳米、2毫米边缘排除的情况下检查的颗粒添加表明，与毛细管梳组件集成的干燥器是颗粒中性的(平均颗粒添加量= -2，大多数总添加量低于每个晶片20个颗粒)。

图5 在LuCID干燥器中使用常规梳组件(a)和毛细管梳组件(b)时接触痕发生率的比较

图6 使用毛细管梳子组件的马兰戈尼干燥器的粒子性能

结论

      本文进行实验以检查在马兰戈尼干燥过程中的晶片接触标记问题。将液滴保持在晶片/支架接触区域的毛细效应可以通过施加更强毛细力的排水机制来克服。通过在马兰戈尼工艺的干燥槽中集成毛细管梳组件，在不影响颗粒性能的情况下，显著降低了晶片接触痕的发生率。

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