硅片存储后清除污染物的新方法[半导体]

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硅片存储后清除污染物的新方法

发布时间:2004年1月22日点击次数:587

硅片存储和处理的一个问题是在存储和运输过程中有有机污染物在硅片表面的积累。假设硅片被存储在一个没有灰尘的环境中,污染主要是有机污染物和水汽。
　　目前,解决这类问题最常用的方法是通过一系列的湿法清洗过程对表面进行清洗。其它清洗方法有：在空气中用热垫板进行退火处理或在空气中利用紫外光进行辐照等。还有一种新的方法则是在空气中用白光照射带有有污染的硅片以清除硅片表面有机污染。
　　宾西法尼亚州立大学, 法国LETI公司和QC Solutions 公司的科学家进行了相关的实验,他们通过快速表面光学处理（ROST——rapid optical surface treatment）技术,即卤素灯的白光照射,能大大降低硅片存储和处理过程中积累的有机污染物。结果表明ROST方法处理的有效性取决于积累在硅片表面的有机污染物的种类,同时也取决于硅片的存储时间和存储环境。
　　这种用ROST方法系统中,设有一只600瓦的卤素灯。硅片被放置在一个充满空气的封闭腔体内,通过闭环温度控制系统来控制温度,硅片的温度可预设到300℃,光照时间可从10秒到300秒之间变化。

　　人们发现当硅片在运输和短期存储之后需要表面处理得到新鲜表面时,用 ROST方法和用其他有机污染物清除方法一样有效,包括湿法处理方法。然而,当硅片被长时间存放或长时间内反复多次暴露于空气中时,用ROST处理片子就不如用标准的湿法清洗方法那样有效。
　　栅氧化层生长之前用ROST方法处理硅片表面可以有效地改善薄栅氧化层可靠性。
　　实验结果证明,用ROST处理60秒可以有效地去除运输和存储过程中吸附在硅片表面上的轻微的碳氢化合物污染。ROST方法处理可以使硅片表面回复到包装运输之前的状态,没有有机污染物污染。因此,ROST方法可以有效地使硅片表面重新新鲜化。
　　在接下来的实验中,科学家比较了ROST和其他三种方法的去污效果。第一种方法是在空气中,通过热垫板在300℃下进行了五分钟的退火处理。第二种方法则是在空气中进行5分钟的紫外光（UV）照射。第三种方法则采用传统的APM表面湿法处理方法。四种方法都可以有效地降低从新开运输包装箱取出的硅片表面的（对水的）接触角,效果是类似的,这表明这四种方法对有机物污染的去除效率基本上是类似的。
　　然而,实现以上清除过程的难易程度是不一样的。例如,UV法不仅要求处理时间需要长达5分钟,而且为了避免臭氧的产生,必须在真空密闭的环境中进行。同样,热垫板处理需要相对较长的时间,而且硅片背面和热垫板的接触可能会导致硅片被污染。最后,虽然APM清洗效率最高,但是该法需要在热溶液中浸泡较长的时间,然后还需要5分钟的去离子水清洗和硅片干燥处理过程。
　　用ROST方法处理硅片所需时间最短,最容易去除轻微有机污染物。然而,科学家也发现如果硅片存储的盒子经常打开并暴露在空气中,而且存储时间很长,ROST方法的清除有机污染的效果就不是那么理想了。用热垫板处理和UV处理也有类似的情况。然而湿法APM处理硅片表面都能得到令人满意的清除效果,不管是对轻微有机污染物还是存储时间很长产生的重的有机污染物。
　　实验的最后部分是将ROST处理方法应用于热生长栅氧化层之前的表面处理。实际上,硅片从包装中取出在氧化之前立即进行ROST方法处理,对随后生长得到的栅氧化层的电学完整性能有非常有利的效果。
　　人们发现用ROST方法处理到货硅片和用IPA方法处理硅片一样,能得到新鲜的硅片表面,适合于氧化前的表面处理,能得到栅氧化层的电学完整性,在对刚到货的硅片表面处理工艺具有潜在的应用前景。

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