导航:摘要 Semitool 的一种旋转批量式及喷淋有机溶剂的机器进行刻蚀后聚合物去除中出现了颗粒状况不稳定的现象，表现为当机器跑货数量增大时出现得更为频繁。为了弄清这个问题的根本原因，在这种机台上使用一种在线的颗粒浓度分析仪器(ISLPC)来即时掌控颗粒状况，以及使用了一种较小尺寸的过滤器 (0.05 mm 孔径)与标准的过滤器 (0.10 mm 孔径)进行比较。同时收集了每天晶片表面颗粒状况，产品的缺陷数据，以及分析仪器测得的颗粒数目对这两种过滤器进行对比。0.05 mm 孔径的过滤器在这三个指标中都能够得到很好的改善，从而能够获得一个较为稳定的工艺状况。
前言 Scepter 是新一代具备增强喷淋技术的喷淋有机溶剂机台，这类机器相比之前的机器具有较小的占地面积和较高的产能等优点。这类Scepter是一种干进干出的机器，其工艺结构由以下几步组成: 1. EKC265 用于去除刻蚀后的残留。 2. 异丙醇 (IPA) 用于直接冲洗来防止金属互连的腐蚀。 3. 然后用去离子水清洗晶圆并用氮气加以干燥为下一步工艺做准备。
老式的Scepter没有完全的增强喷淋技术功能，这台机器的颗粒状况明显差于其它的具有EST功能的Scepter。尽管没有重新使用新的EST技术改装这台机器的反应室, 通过使用较小孔径的过滤器来改善这台机器的颗粒状况。原来的过滤器孔径大小是0.10 mm，实验中分别使用0.05 mm和0.10 mm两种孔径大小的过滤器对EKC265溶剂进行实验，同时采集每天的颗粒状况数据、晶圆产品的良率和颗粒浓度计数仪所采集的颗粒数目这几个指标进行比较分析。
一种在线的颗粒浓度计数仪(ISLPC)用来监测过滤器下游溶剂的污染情况。这种仪器的核心是一个使用激光散射技术来对颗粒进行计数的传感器。这种光扩散的数量与颗粒的大小有直接的关系，它较为详细的功能描述见参考文献 [1,2]。传感器内部的光传感装置能够侦测到散射的光，这种信号能够转化成电压脉冲并从传感器的一端输出。传感器的校准能够通过一系列单一尺寸的球形橡胶颗粒完成[3]。 这种ISLPC 能够监测颗粒的直径范围有0.1 mm~0.2 mm, 0.2 mm~0.3 mm, 0.3 mm~0.5 mm, 以及大于 0.5 mm. 在这个实验中，我们主要关注颗粒直径大小在 0.1 mm~0.5 mm之间的颗粒。
在系统中安装这种液体传感器之前，有几个因素需要考虑：为了避免样品被颗粒或者气泡污染，通常需要选取最好的取样位置, 同时不能混入不相溶的液体（例如油和水）。样品的位置就是系统中取样的点。选择取样的位置是为了确保实验有意义的最重要因素。仔细考虑哪些位置将包含最具有代表性的颗粒分布，下面一些要求必须注意：
1) 要在一个降压阀的下游或者膨胀点(例如，某个垂直变大的点)。这些地方容易产生气泡，这将导致颗粒不正确的计数。放在这些节点的下游能够防止气泡对样品进行污染。
2) 从弯曲的下游要保持18英寸长，因为弯曲能够导致湍流从而可能混和颗粒, 为了得到一个较好的颗粒分布，从弯曲的部分到不直接流动要有18英寸长从而确保混合均匀，但又没有足够长的时间让大颗粒得以产生。
3) 这个位置要有较快的流速，能够确保较重颗粒的悬浮。
4) “Y”型的接头是最好的， “T”型接头如果有个受干扰的流路也可以，然而“T”型接头没有受干扰的流路是不可行的 [4] 。因为我们主要关心溶剂流经过滤器以后的颗粒状况，液体传感器安装在过滤器的下游位置（图2）。
化学液过滤器
试验中所有用到的过滤器都是Pall 10'''' UltiKleen? CDS型的。在行业中对后道的工艺清洗通常使用0.10 mm孔径的过滤器。在本实验中，0.05 mm孔径的过滤器用来进行比较实验。所有测试的化学液流量维持在9.5升/分钟。
实验产量的影响
从图3可以看出，当使用 0.1 mm孔径的过滤器时，工艺的参数例如产品的缺陷数目、计数仪测得的颗粒数跟机器的跑货数量之间有着明显的相关性。图4则表示的是同等工艺状况下每天的颗粒状况和机器跑货数量的关系，可以明显看出货跑得多的时候晶片表面颗粒数目会比较多。然而当使用0.05 mm 孔径的过滤器时，相同的相关性现象并没有出现 (图 5)。
过滤器孔径对溶液颗粒的影响
当使用0.05 mm 孔径的过滤器时液中喷淋时的颗粒数目明显降低 (图6 和图 7)从原来的大致800颗降到大致200颗。
颗粒状况改进情况
从图8中可以看出自从安装了0.05 mm 孔径的过滤器后每天颗粒状况的工艺监控平均值从33左右（大于0.2 mm）降到了13左右。
结论
ISLPC 提供了对不同孔径的过滤器进行颗粒状况掌控的一个很好的方法。ISLPC 测得的数据明显表明 0.05 mm 孔径的过滤器在使用聚合物去除溶剂例如EKC265时颗粒状况明显好于0.10 mm孔径的过滤器。在实验过程发现前者能够显著降低每天的颗粒数值以及降低产品的缺陷数目，同时这两个参数也不再和机器跑货的数量有直接关系。
致谢 Semitool 晶圆表面清洗专家 Craig Meuchel 提供 ISLPC。 Semitool 亚洲工艺经理Tim Stolt 安排 0.05 um 孔径的过滤器的实验。
参考文献:1. H.C.van de Hulst; Light scattering by small particles; John Wiley, New York (1957).2. G.Mie; Beitrage zur Optiktruber Medien; Ann. Phys. 25 (1908) p.377-445.3. L.J.P. Vogels, M.W.C. Dohmen, P van Duijvenboden, R. A. Latimer, J. D. O. Heffernan; A Yield Improvement Program using Process Control and Process Optimization for Particle Reduction using In Situ Particle Monitoring on a Semitool Magnum; 1998.4. Model iPCX Liquid Borne Counter and Controller Operating Guide.