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摘要

? ? ? 在半導(dǎo)體制造的干燥工藝中，水印抑制是重要的課題，對(duì)此，IPA直接置換干燥是有效的。 水印的生成可以通過三相界面共存模型進(jìn)行說(shuō)明。另外就馬蘭戈尼效果進(jìn)行說(shuō)明。

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半導(dǎo)體制造中的表面干燥技術(shù)

? ? ? 個(gè)人計(jì)算機(jī)在普通家庭的普及和隨著互聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的完善需要大內(nèi)存和高速CPU。與此相對(duì)，現(xiàn)在晶體管 結(jié)構(gòu)框架中的解是微細(xì)化、高集成化。存儲(chǔ)單元的微小化使存儲(chǔ)容量的大容量化成為可能，布線的微小化會(huì)帶來(lái)時(shí)鐘頻率的提高和低功耗化。在半導(dǎo)體制造工藝中，表面的清潔保持清潔度是重要的。應(yīng)該管理的污染物作為物質(zhì)，除粒子外，還有有機(jī)成分、金屬、自然氧化膜。

干燥方法的變遷

? ? ? 首先，從封入晶圓的容器的下部導(dǎo)入純水進(jìn)行沖洗。水洗后，一邊排出純水一邊排 出IPA 從容器上部安靜地導(dǎo)入蒸汽。IPA是純水從表面擴(kuò)散，在水的最表面形成IPA層。在該狀態(tài)下，相對(duì)降低液面后，晶片表面的接觸物質(zhì)按照100%的純水- 含有低濃度IPA的純水t含有高濃度IPA的純水-液相 IPA-氣相IPA的順序不斷變化。結(jié)果，得到了沒有水滴殘留的表面，不產(chǎn)生水印。

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圖1

水印的生成機(jī)制

? ? ? 水印可以認(rèn)為是被表面捕獲的水滴在物理或化學(xué)蒸發(fā)的過程中形成的Si02xh2oo該主要構(gòu)成要素。在三相界面共存模型中，Si來(lái)源于晶片，因此不要使剩余的大氣、水共存是水印抑制的重點(diǎn)。用IPA直接置換的干燥法中，IPA層與大氣因?yàn)椴辉试S水混合，所以從機(jī)理上看可以判斷為非常合理的干燥法。

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馬蘭戈尼干燥與馬蘭戈尼效應(yīng)

? ? ? 馬蘭戈尼干燥是指，水面上為IPA氣氛，通過從水中緩慢提升晶圓來(lái)進(jìn)行干燥的方法之一。以下詳細(xì)說(shuō)明這種液體流動(dòng)的原理照明。一般來(lái)說(shuō)，熱和物質(zhì)通過液體的界面 移動(dòng)時(shí)，自然發(fā)生流動(dòng)。這個(gè)“自然對(duì)流”的發(fā)生機(jī)制有兩種，一種是浮力起因是所謂的自然對(duì)流，液體表面上的表 面張力分布起因是馬蘭戈尼對(duì)流。

? ? ? 浮力引起的自然對(duì)流是由于與重力作用方向垂直的面（水平面）上的流體密度差的存 在而產(chǎn)生的。因此流體層越厚越容易產(chǎn)生，在薄的流體層和液膜內(nèi)越難產(chǎn)生，在無(wú)重力下會(huì)消失。

? ? ? 另一方面，馬蘭戈尼對(duì)流的原因是液體表面上的分布。因此，如果不存在液體表面，則不 會(huì)產(chǎn)生馬蘭戈尼對(duì)流，但由于可以起因于表面發(fā)生，因此無(wú)論流體層薄還是在無(wú)重力環(huán)境下都可以發(fā)生。

? ? ? 因此，馬蘭戈尼效應(yīng)是指表面上的表面張力分布對(duì)液體產(chǎn)生作用力的效果，由該力產(chǎn)生 的流動(dòng)為馬蘭戈尼對(duì)流。

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圖6 ??1PA濃度梯度和馬蘭戈尼的流向

總結(jié)

? ? ? 在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，清洗干燥工藝是決定成品率的重要因素。在干燥工藝中，水印的產(chǎn)生成為最重要的課題，開發(fā)了各種干燥技術(shù)。 其中，對(duì)水印抑制效果最高的IPA直接置換干 燥進(jìn)行了說(shuō)明，揭示了水印是由于三相界面的 共存而發(fā)生的機(jī)理。最后，簡(jiǎn)單說(shuō)明了最近逐漸應(yīng)用于尖端元件制造的馬蘭戈尼干燥的馬蘭戈尼的效果。

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