不同晶圓清洗技術(shù)的介紹與分析比較

1、不同晶圓清洗技術(shù)的介紹與分析比較1. 晶圓表面濕式清洗技術(shù)半導(dǎo)體晶圓對(duì)微污染物的存在非常敏感，為了達(dá)成晶圓表面無(wú)污 染物的目標(biāo)，必須移除表面的污染物并避免在制程前讓污染物重新殘 余在晶圓表面。因此半導(dǎo)體晶圓在制造過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)多次的表面 清洗步驟，以去除表面附著的金屬離子、原子、有機(jī)物及微粒。目前晶圓清洗技術(shù)大致可分為濕式與干式兩大類，仍以濕式清洗 法為主流。所謂濕式化學(xué)清洗 (wet chemical cleaning) 技術(shù)，是以液 狀酸堿溶劑與去離子水之混合物清洗晶圓表面，隨后加以潤(rùn)濕再干燥 的程序。(1) 濕式化學(xué)清洗在清洗程序上，去除有機(jī)物為第一步驟，因?yàn)橛袡C(jī)物會(huì)讓表面形 成疏水性

2、，造成水溶液的清洗效果不佳， 去除有機(jī)物可利用 NH4OH-H2O2溶液(RCAStandardCleaning-1 , SC-1)或鉻酸-硫酸混合液清洗，其中鉻酸 - 硫酸混合液比較不受歡迎，是因?yàn)橛嘘P(guān)鉻離子廢棄物丟棄的問(wèn) 題。當(dāng)有機(jī)物被去除后，水溶液就可比較容易的去除無(wú)機(jī)殘余物，無(wú) 機(jī)殘余物可能與晶圓表面的二氧化硅層復(fù)合，可使用稀薄的氫氟酸溶 液進(jìn)行第二步驟的清洗，以便去移除二氧化硅薄膜層。故清洗程序的 第三個(gè)步驟為移除無(wú)機(jī)殘余物，過(guò)氧化氫酸的溶液可用來(lái)達(dá)成這個(gè)目的 。 特 別 是 含 氫 氯 酸 的 過(guò) 氧 化 氫 溶 液 (RCAStandard Cleaning-2,SC-2) ，氫

3、氯酸對(duì)去除鐵原子、鈉原子及硫特別有效。假使SC-1 伴隨 著 SC-2 使用，則必須小心兩者的蒸氣混合物， 以避免氯化銨微粒產(chǎn)生。最后必須再以去離子水潤(rùn)濕(rinse)以清洗殘余的HF,最后干燥(dry) 完成整個(gè)濕式清洗程序。基本上在 ULSI 制程中會(huì)有許多微粒產(chǎn)生， 而濕式清洗法有時(shí)不但 不能去除微粒，更會(huì)增加微粒在晶圓表面附著的可能，而在濕式清洗 程序中，微粒污染主要是來(lái)自潤(rùn)濕槽及旋轉(zhuǎn)干燥器 (spin dryer) ，利 用各種不同潤(rùn)濕方法以減低微粒污染，亦為清洗技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，最 新的干燥技術(shù)為利用 IPA 來(lái)干燥晶圓，可以減低微粒的污染，但 IPA燃點(diǎn)低，會(huì)有工業(yè)安全的問(wèn)題產(chǎn)生。

4、(2) 濕式程序中清除微粒的技術(shù)如果能結(jié)合微粒去除的技術(shù)，則濕式清洗即可成為具有吸引力的 清洗程序，一般使用在濕式程序中的微粒清除技術(shù)如下：A. 擦洗(Scrubbi ng)擦洗是利用刷子在晶圓表面滾動(dòng)而去除微粒及有機(jī)薄膜的一種機(jī) 械方法，當(dāng)使用此種技術(shù)擦洗晶圓表面時(shí)，刷毛并不直接接觸晶圓表 面，因?yàn)樗⒚c晶圓中間隔一層清洗溶液的薄膜，晶圓表面最好是疏 水性的，如此在親水性刷毛周?chē)娜芤簳?huì)被晶圓所排斥，而將懸浮在 薄膜上的微粒掃除。而擦洗的溶液經(jīng)常為去離子水加上一些清潔劑， 以降低水的表面張力。將雙邊的擦洗系統(tǒng)運(yùn)用于晶圓物理化學(xué)研磨制程后或見(jiàn)證晶圓回收的清洗以去除晶圓上的微粒顯的非常有效。B.

5、 高壓液體噴灑 (High pressure fluid jets)利用液體噴灑在物體表面以清除微粒已發(fā)展許多年了，此法是利 用液體與微粒間的應(yīng)剪力將微粒清除，故與邊界層的厚度及流體的速 度有很大的關(guān)系。典型的液體壓力為 100 psig ，以去除微粒，但如此 高壓會(huì)對(duì)晶圓表面產(chǎn)生傷害此法受限于表面邊界層的影響，對(duì)于較小 微粒而言，去除效率并不高。C. 超音波 (Ultrasonic)此法是將晶圓置于液體中，使用超音波傳送器產(chǎn)生超音波，以音 波震動(dòng)的能量去除晶圓表面的微粒，其振動(dòng)頻率通常在 20 kHz 左右， 音波傳送器產(chǎn)生的振動(dòng)波會(huì)在液體中形成小氣泡并快速膨脹，而產(chǎn)生 孔蝕的現(xiàn)象，有助于微

6、粒的去除，但由于孔蝕氣泡的形成難以控制， 故可能會(huì)對(duì)晶圓產(chǎn)生損害。音波振動(dòng)所使用的介質(zhì)通常為去離子水，Menonet al 曾研究不同清洗液體下，對(duì)不同微粒在硅晶圓的去除效率 的影響。D. 百萬(wàn)赫次超音波 (Megasonic)Megasonic所使用的振動(dòng)頻率約在750-900kHz,當(dāng)SC-1溶液結(jié)合 megasonic 的能量一起使用時(shí)，對(duì)晶圓表面微粒的去除效果可增加很 多，由于兩個(gè)音波間的間隔時(shí)間太短，因此不會(huì)產(chǎn)生孔蝕的氣泡，實(shí) 驗(yàn)結(jié)果指出，當(dāng)RCA溶液結(jié)合megasonic 起使用時(shí)，在四分鐘內(nèi), 沈積的 0.3 ?m Al2O3 微?？纱蟛糠荼蝗コ?Menon et al. 曾研

7、究不同的微粒在不同的青洗液中的去除效率，發(fā)現(xiàn)微粒青除效率在使用 SC-1與 megasonic 一起使用時(shí)最高。Buanaina 和 Dai (1997)13 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出， megasonic 輸入的 功率是影響Si3N4微粒去除最大的因子，其最適當(dāng)?shù)墓β手翟?20-480Watt 間，時(shí)間為12-15 min，溫度為2834oC Si3N4微粒的去除效率可達(dá) 99 %以上。Ohmi使用 HFH2O2-H2O Mixture (FPM)加界面活性劑跟megasonic 起使用，去除晶圓上的 PSL微粒，與其它的清洗方法比較，發(fā)現(xiàn)其去除效率最高，顯示微粒去除在液態(tài)清洗溶液 中加上接口活性劑可

8、增加微粒的去除效率。綜合以上濕式清除微粒技術(shù)， 目前以 SC-1 加上 megasonic 或超音 波震蕩的去除效率較高，而不至于破壞晶圓，其余的濕式清洗法都無(wú) 法有效去除晶圓表面的微粒。E. 全部室溫濕式清洗 (Total room temperature wet cleaning)目前 Ohmi (1996)14 已發(fā)展出不同的青洗程序，與標(biāo)準(zhǔn)的 RCA程序相比，用水量可減少至 1/20 ，此程序稱之為全部室溫濕式清洗指出此種程序可達(dá)成下列三種標(biāo)準(zhǔn)：(a) 所有的清洗步驟皆在室溫操作，可減少化學(xué)藥品及去離子水的蒸發(fā)，并使清洗溶液的組成變化很小易于操作， (b) 制程步驟可減至最小，減少藥品

9、及去離子水的消耗， (c)化學(xué)藥品廢棄物可完全回收及再生。TRTW與RCA青洗的程序比較如圖1 所示。故目前濕式青洗技術(shù)已逐漸朝減少去離子水及化學(xué)藥品用量的方向改進(jìn)，且已有清除微粒的濕式清除技術(shù)，但仍有不能符合 cIuster tool 的概念的疑慮，故仍有必要發(fā)展干式清洗技術(shù)。2. 干式表面清洗技術(shù)(1) 干式表面污染物清除技術(shù)就干式晶圓清除技術(shù)而言，去除的方式主要有三： (a) 將污染物 轉(zhuǎn)換成揮發(fā)性化合物。 (b) 利用動(dòng)量使污染物直接揚(yáng)起而去除。 (c)應(yīng)用加速離子，使污染物破碎。對(duì)于有機(jī)物或金屬污染物等化學(xué)鍵結(jié)的污染物，需用化學(xué)方法去 除，對(duì)于微粒而言，物理作用力是去除微粒的主要作用

10、力。對(duì)所處理 的對(duì)象污染物種不同，選擇的化學(xué)物種也有所不同，所形成的揮發(fā)性 化合物可藉升高溫度、減輕壓力，使揮發(fā)性污染物脫離晶圓表面，達(dá) 到污染物脫離晶圓表面之目的。表1 所列為各種干式清除技術(shù)的作用原理及反應(yīng)因子。 由表 1 顯 示，除了純粹使用物理方法破碎殘留的氧化物外，其余干式清除方式 皆需特定的反應(yīng)因子產(chǎn)生源，以利去除固定對(duì)象的表面污染物。A. 物理清除法 (Physical cleaning)物理清除法乃應(yīng)用動(dòng)量交換，使污染微粒直接揚(yáng)起或破碎，但也 可能造成污染微粒再沉積，或破壞晶圓表面結(jié)構(gòu)，形成缺陷。例如， 以冷凍 Ar 氣膠清除晶圓表面微粒的方式。B. 熱處理法 (Thermal

11、ly enhanced cleaning)熱處理法是以加熱方式(700850oC)產(chǎn)生熱能，使氣體分子(HCI、N2 H2、H20轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣茈A的原子狀態(tài)，而與晶圓表面的雜質(zhì)或金屬反應(yīng)，配合低壓條件下操作，可達(dá)到更好效果，可見(jiàn)熱處理法包含物理與化學(xué)作用。但此法易形成揮發(fā)性的SiO2,且有金屬微粒在晶圓表面時(shí)，高溫的環(huán)境下易造成金屬微粒陷入硅晶層中，產(chǎn)生缺陷晶圓。C. 蒸氣清除法 (Vapor-gas cleaning)蒸氣清除法系利用氣相化學(xué)物質(zhì)與污染微粒反應(yīng)，取代液相處理 方式即在充滿N2氣體的反應(yīng)槽中，應(yīng)用 HF及H20蒸氣與SiO2反應(yīng)生成H2SiF6氣體，達(dá)到清洗效果。Coo per利用

12、CO氣體充滿封裝容器發(fā)現(xiàn)可減少晶圓受金屬微粒污染。D. 電漿清除法 (Plasma cleaning)電漿去除法利用電漿產(chǎn)生自由基 (Free radical) 與污染物反應(yīng)， 再以氣流將生成物帶出反應(yīng)槽。應(yīng)用的電漿種類因污染物而異，例如：02電漿可去除光阻物質(zhì)和細(xì)小有機(jī)物；HCI和Ar混合電漿用來(lái)去除金屬污染物；NF3 H2及Ar電漿可解決各種氧化物污染問(wèn)題。E. 光化學(xué)清除法 (PhotochemicaIIy enhanced cIeaning)光化學(xué)去除法系利用紫外線照射氣體分子，使其裂解成高能量的 自由基，產(chǎn)生的自由基再與被處理物反應(yīng)，達(dá)到清除效果。使用的系 統(tǒng)包含UV/02 UV/0

13、3 UV/N20或 UV/H2去除對(duì)象為有機(jī)污染物；雷射/HF3/H2系統(tǒng)可去除Si02微粒。結(jié)合干式去除無(wú)機(jī)物制程如使用紫外光激發(fā)純氯氣方式，可變成 全干式的清洗過(guò)程，可符合下世代半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的要求。與電漿去除法比較，可產(chǎn)生較少的輻射損害 (radiation damage) 且較易控制。(2) 干式表面微粒清除技術(shù)純粹應(yīng)用物理作用去除表面微粒方式大致可分為種： (1) 雷射輔 助系統(tǒng)清除微粒技術(shù) (2) 高速氣流噴射法 (3) 離心力去除微粒技術(shù) (4)靜電方法 (5) 其它干式去除微粒的方法。A. 雷射輔助系統(tǒng)微粒清除技術(shù)雷射表面微粒清除技術(shù)能去除0.1卩m或更小的微粒，且能符合 clus

14、ter tool 觀念，故非常具有吸引力。雷射清除技術(shù)依微粒去除機(jī) 制不同，或可以說(shuō)依雷射能量照射位置不同可分成三類： (a) 入射雷射 光由表面基質(zhì)吸收，而導(dǎo)致表面熱膨脹或者是基質(zhì)上能量傳遞介質(zhì)因 吸收能量而導(dǎo)致爆炸性蒸發(fā)，而去除微粒。 (b) 微粒因吸收雷射能量， 會(huì)產(chǎn)生熱膨脹，當(dāng)吸收能量足以使微粒脫離基質(zhì)表面時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致微 粒去除。 (c) 雷射能量直接由在微粒周?chē)慕橘|(zhì)膜(如水膜)吸收，蒸 發(fā)而去除微粒(a) 藉由加熱基質(zhì)的雷射清除技術(shù)此種技術(shù)可分為兩種型式，一種是雷射直接照射干的基質(zhì)，另一 種方式是利用能量傳遞介質(zhì)的爆炸性蒸發(fā)而移除微粒。 Magee et al.(1991)36 利

15、用 XeCl 雷射照射在干基質(zhì)上， 以去除微粒， 當(dāng)激光脈沖 的頻率為 5 Hz 且能量寬度為 0.2?0.3 J/cm2 時(shí)，可去除微粒及有機(jī)薄 膜，化學(xué)金屬污染物也是去除的目標(biāo)。 Tam et al (1992)37 之研究 與 Mageeet al (1991)36 類似，他們認(rèn)為微粒去除主要由基質(zhì)表面， 因雷射照射而突然膨脹有關(guān)。Tam et al 在雷射照射前，在基質(zhì)上加一層薄膜可加強(qiáng)雷射清除 微粒的效果。液狀薄膜會(huì)吸收雷射產(chǎn)生爆炸性的蒸發(fā)因而加強(qiáng)微粒的去除效果，而實(shí)驗(yàn)所用之液體薄膜成分為80%水及 20%之?醇，使用之雷射為KrF,宣稱0.1卩m之微粒幾乎可以完全被去除。Tamet

16、 al實(shí)驗(yàn)所用的能量密度相當(dāng)?shù)?，?duì)基質(zhì)幾乎不會(huì)造成損害，基質(zhì)損害對(duì)雷 射微粒清除技術(shù)而言是一項(xiàng)非常重要的課題，但是由于此項(xiàng)技術(shù)本身 是對(duì)基質(zhì)加熱，因此微粒的去除效率與基質(zhì)的材質(zhì)有關(guān)。 Engelsberg et al. (1997)38使用之雷射為KrF, 0.3卩m鎢微粒去除效率可達(dá)90 %以上，以英吋硅晶圓為例，此設(shè)備清洗晶圓的速度為每小時(shí) 60片左右。(b) 藉由雷射加熱微粒以清除微粒假使雷射能量是由沈降在基質(zhì)上的微粒吸收，則微粒會(huì)因加熱膨 脹而導(dǎo)致微粒的去除。 Kelly et al 使用此法照射微粒以清除微粒，此 實(shí)驗(yàn)使用的基質(zhì)材質(zhì)為L(zhǎng)iNbD3硅及氟化鈣，微粒為1-2卩m的鎢及磊

17、晶微粒，在 100 次的激光脈沖后， 95的鎢微?？杀灰瞥?，但 epoxy微粒僅約移除5%。Kelly et al (1993)39同時(shí)發(fā)展出微粒由于受熱膨脹后所產(chǎn)生加速度的模式，此模式可將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解釋的相當(dāng)好。(c) 藉由能量傳遞介質(zhì)加熱清除微粒此技術(shù)利用雷射加熱能量傳遞介質(zhì)，導(dǎo)致爆炸性的蒸發(fā)，因此移 除微粒。此項(xiàng)技術(shù)最早由 Allen (1991)40 發(fā)展，并由 Imen et al.(1991)41, Lee et al. (1992,1993)4235持續(xù)研究，使用的雷射為T(mén)EA CO2波長(zhǎng)10.6及9.6卩m在雷射照射之前將水當(dāng)成能量傳遞介質(zhì)涂布在基質(zhì)上，使微粒周?chē)纬晌⒚状笮〉乃?/p>

18、珠。再用雷射照射使微粒去除，其結(jié)論顯示微粒去除的雷射能量恕限值與微粒大小、材質(zhì)無(wú)關(guān)。 Heloux et al. (1996)43延伸上述研究至次微粒的范圍，并指出這項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)較晶圓直接加熱方式為佳，因?yàn)檫@種去除微粒方 式與晶圓表面的材質(zhì)無(wú)關(guān)。此項(xiàng)微粒去除技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是借著改變雷射 照射能量密度大小控制去除效率，而非改變雷射光波長(zhǎng)來(lái)達(dá)到微粒去 除效率。B. 高速氣流微粒清除技術(shù)高速氣流運(yùn)用于去除表面微粒的方法可分成兩類：(a) 含氣膠的高速氣流利用高壓噴嘴釋出含氣膠微粒的高速氣流，作用在基質(zhì)表面以去CO2 、除表面上的污染微粒為新近發(fā)展出來(lái)的方法。氣膠種類有固體冰、Ar 固體，Wu et al.

19、,Weygand et al.,或甲醇液滴(Chang et al., 1993)49 ，利用冷凍法將液體或氣體結(jié)成小顆粒撞擊基質(zhì)(如晶圓) 表面，將氣膠之動(dòng)能轉(zhuǎn)換至污染微粒上，使污染微粒脫離基質(zhì)表面之 束縛而脫離達(dá)成清除的目的，而氣膠在溫度增高后會(huì)揮發(fā)或升華成氣 體而脫離表面而不致造成表面的污染。利用產(chǎn)生含冰的高速氣流以去除晶圓表面微粒，此法稱之為冰氣 膠刷洗機(jī) icescrubber) ，此法將超純水由噴嘴噴出成細(xì)微液滴，經(jīng)由液態(tài)氮蒸發(fā)成的氣態(tài)氮冷卻成冰顆粒，粒徑在30-300 am間，再利用高壓氮?dú)鈱⒈蓢娮灬尦?，撞擊在晶圓上，以去除微粒，結(jié)果顯示對(duì) 去除油質(zhì)薄膜及微粒非常有效，但對(duì)晶圓

20、表面可能會(huì)產(chǎn)生損害。Rauchut 則利用含干冰微粒的高速氣流清洗半導(dǎo)體制程上受污染 的零組件如閥門(mén)、管件與 ?刷電路版等，取代傳統(tǒng)上利用酸洗或溶劑清洗的方法，此種方法稱之為冷凍 C02氣膠清洗法(cryogenic C02)其測(cè)試結(jié)果對(duì)許多污染物的清洗效率都非常好，但其氣流壓力很大， 如果以垂直方向清洗晶圓表面會(huì)損害晶圓，故僅用在半導(dǎo)體制程上受 污染之零組件的清洗。另一種新方法為使用含甲醇液滴的超音速氣流清洗晶圓表面的微 粒及有機(jī)污染物，此法稱為氣膠噴射清洗法 (aerosol jet cleaning) 。40-50OC的甲醇蒸氣經(jīng)由氮?dú)饫鋮s后，經(jīng)由均勻核凝形成次微米的甲醇液滴微粒，其噴嘴

21、出口的背壓維持在 10-40 torr ，使氣流經(jīng)由噴嘴釋 出后因氣體擴(kuò)張，溫度降低，氣流被加速成超音速。而甲醇液滴除了 將污染微粒撞離晶圓表面外，亦可在晶圓表面形成液狀薄膜，由于界 達(dá)電位 (Zeta potential) 關(guān)系，因靜電相斥的關(guān)系，可使微粒與表面 的附著力降低，使之易于去除，且甲醇能溶解有機(jī)物，對(duì)某些有機(jī)物 的去除亦有很大的效果。此法消耗的甲醇量不大，因此不會(huì)有廢棄溶 液丟棄的問(wèn)題。美國(guó) FSI 公司技術(shù)移轉(zhuǎn) IBM 公司所發(fā)展出冷凍 Ar 氣膠法稱之為CryoKinetic ，其流程圖如圖 2 所示。此法系將 Ar/N2 混合氣體利用液態(tài)氮冷卻到 Ar 的三相點(diǎn)附近， 利用

22、 Ar/N2 混合氣體由噴嘴高速噴出時(shí) 會(huì)急速冷卻的現(xiàn)象，將 Ar 氣體分子轉(zhuǎn)變成 Ar 固體氣膠微粒， Ar 固體 氣膠微粒與污染物碰撞后，將污染物撞離晶圓表面，而達(dá)成清除的目 的，微粒脫離表面后可由噴射氣流帶走，避免污染微粒再沈降的情形 發(fā)生。Weygand et al. 提出除了動(dòng)量轉(zhuǎn)移讓污染物因具有足夠的動(dòng)量脫 離表面外，此系統(tǒng)去除污染物的機(jī)制尚包含微粒的熱泳及有機(jī)薄膜低 溫脆化的現(xiàn)象。因噴射氣流具有相當(dāng)?shù)偷臏囟?，因此在晶圓表面的污 染微粒在脫離后會(huì)因熱泳力的關(guān)系，由高溫方向向低溫的方向運(yùn)動(dòng)而 避免微粒再附著的現(xiàn)象產(chǎn)生，而低溫的氣流會(huì)導(dǎo)致晶圓表面有機(jī)薄膜 污染物脆化，在Ar固體氣膠微粒

23、的撞擊下，較易破碎而脫離晶圓表面。此法對(duì)0.150.5卩m的污染微粒去除效率在 94%上，而對(duì)蠟或油脂性的殘余物，去除效果較差 (McDermott et al., 1991)46 ，在 經(jīng)過(guò)數(shù)次的清除程序后，利用 AFM觀察，并不會(huì)在晶圓表面產(chǎn)生較多的粗糙度。上述各種含微粒的高速氣流去除基質(zhì)表面微粒方法的異同及污染 微粒的去除效果，比較如表 3 所示。(b) 不含氣膠的高速氣流利用高壓氣體經(jīng)由噴嘴形成高速氣流以去除基質(zhì)表面的微粒，已 有許多人研究使用如圖 3 的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行微粒去除的測(cè)試， 其研究結(jié)果顯示當(dāng)噴嘴角度為 30o 時(shí)，接近噴嘴的區(qū)域去除效果最好,而微粒大于 51 m 時(shí),去除效果

24、甚佳, 而微粒小于5(1 m時(shí)幾乎無(wú)去除效果。顯示對(duì)小微粒尤其是次微米微粒無(wú)去除效果。Gotoh et al. (1996)54 針對(duì)上述方法加以改進(jìn),利用微粒帶電 及震動(dòng)噴嘴的方式以增加微粒的去除效率,未加震動(dòng)板時(shí), 1.11m 的 微粒僅有 1.8 %的清除效率,當(dāng)加裝震動(dòng)板時(shí),其去除效率可達(dá) 76 %以上,當(dāng)震動(dòng)噴嘴與微粒帶電兩種方法結(jié)合使用時(shí), 1.11 m 的微粒去 除效率可達(dá) 80 %以上。Shimada et al. (1997)56 則利用UV/光電法使空氣帶負(fù)離子, 撞擊微粒使微粒帶負(fù)電，并在石英基質(zhì)板上通上與微粒相反的電荷， 使微粒與基質(zhì)板因電性相反而排斥，減低微粒的附著力

25、，再以高速氣 流噴嘴去除基質(zhì)表面的微粒，1 1 m的PSL微粒去除效率可達(dá)80 %以上。 Otani et al. (1995)53 的結(jié)果顯示當(dāng)微粒越小,欲達(dá)到相同的 去除效率須較高的噴嘴脈沖壓力，且微粒去除效率與噴嘴釋出壓力的 次數(shù)有關(guān), 當(dāng)次數(shù)愈多微粒的去除效率也越大, 當(dāng)噴嘴壓力為 5.0*105Pa,清洗的次數(shù)20次時(shí)，0.25 1 m的微粒去除效率可達(dá) 50 %以上,而 1.11 m 的微粒去除效率可達(dá) 80 %以上。 Guldi et al.(1996)57則利用脈沖噴嘴釋出 80 psig 的 N2 清洗聚 ?稀及石英材質(zhì)的晶舟上的 0.251m 微粒。Hsieh (1990)

26、51 則利用震波管去除基質(zhì)表面的微粒,主要是利 用高壓氣體在薄膜破碎的瞬間會(huì)產(chǎn)生高速脈沖氣流及震波,撞擊在基質(zhì)表面以去除微粒，對(duì)0.337 ji m的微粒而言，最大的去除效率可到達(dá) 80 %，并且發(fā)現(xiàn)震波方式可產(chǎn)生高速氣流同時(shí)降低表面邊界層流的厚度，是增加去除次微米微粒的主要原因。他并指出震波沖擊角度介于25o35o之間，去除效率最高，最近 Smedley et al. (1997)58 利用 噴射氣流和震波去除表面微粒，對(duì)于幾個(gè)微米以上的微粒，他們發(fā)現(xiàn) 最有效的震波沖擊角度為 30 度，這一點(diǎn)與 Hsieh (1990)51 的研究 結(jié)果吻合，但 Smedley 的研究并未延伸至次微米微粒之

27、去除。 Yoo (1996)55 研究平滑與彎曲表面上微粒之去除機(jī)制，發(fā)現(xiàn)兩顆緊臨之 微粒，當(dāng)一顆微粒彈離表面后，旁邊之微粒并未受其撞擊或推動(dòng)，并 且同樣大小之微粒其因氣動(dòng)作用力脫離玻璃表面之時(shí)間亦不盡相同，再次顯示表面 微粒去除隨機(jī)與不穩(wěn)定性，在研究結(jié)果，他認(rèn)氣動(dòng)作用力并無(wú)法解釋 上述現(xiàn)象，反而亂流揚(yáng)起之去除機(jī)制較能合理解釋表面微粒令去除現(xiàn) 象。利用高速氣流去除基質(zhì)表面微粒的各種方法的異同如表 4 所示。C. 離心力去除微粒技術(shù)應(yīng)用離心力去除表面微粒，最早是被用來(lái)量測(cè)表面微粒間的附著 力，離心力方法曾被利用來(lái)去除表面微粒(Kordecki and Orr, 1960)59 ，離心力方法一般對(duì)

28、于較大或密度較高的微粒，才有較高的 去除效率。D. 靜電方法Cooper et al. 曾使用靜電力去除表面微粒，此方法對(duì)于較小微?；虿粚?dǎo)電表面，較無(wú)效果。 Gotoh et al. 結(jié)合靜電和動(dòng)力方式增加去除微粒的效果，微粒沈積于預(yù)先帶電的表面，然后利用高速空氣去除表面微粒，小微粒可以此方式從玻璃表面和銅表面被有效場(chǎng)帶離，Shimada et al. 先使微粒帶電，并在石英基質(zhì)板上通上與微粒相反的電荷，使微粒與基質(zhì)板因電性相反而排斥，減低微粒的附著力，再以高速氣流噴嘴去除基質(zhì)表面的微粒。E. 其它干式去除微粒的方法利用可剝除的聚合物的黏著力去除晶圓上的微粒曾被研究過(guò)。此技術(shù)主要是利用親水性的

29、聚合物涂布在受污染的晶圓表面，經(jīng)烘干后，將聚合物剝除，而聚合物會(huì)將污染的微粒從晶圓上黏走，RTI 利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在某些情況下，此技術(shù)對(duì)黏除次微米微粒非常有效(Menon,1990)60 ， 但可 能 會(huì)有聚 合 物 殘余 物 留 在晶 圓 表面上 。 Sugino(1996)61 則利用黏著性的膠帶黏除晶圓表面的微粒，此法利用滾輪將膠布黏貼在晶圓表面，再利用紫外線照射使膠帶易于剝除，在膠帶黏貼前后， 0.30.5?m 的次微米微粒去除效率非常高，但當(dāng)晶圓表面的微粒數(shù)已經(jīng)很少時(shí)，利用此法會(huì)增加晶圓上的微粒數(shù)，可能是因?yàn)槟z帶殘余物滯留在晶圓表面的結(jié)果，因此此法清除的效果有其限制。3. 各種晶圓表面清洗方法之比較為了比較各種清洗方法的優(yōu)缺點(diǎn)及所需之成本，本節(jié)針對(duì)已商業(yè)化或已有原型機(jī)臺(tái)的清洗技術(shù)進(jìn)行比較。由 FSI 公司調(diào)查顯示濕式清洗方式，每年所需的超純水及化學(xué)藥品的用量，平均每片晶圓清洗所需的水及化學(xué)藥品的價(jià)錢(qián)約 1 美元， 尚不包含儀器設(shè)備、 電費(fèi)、員工薪水等。 E