干冰清洗技术.docx

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1、简述TOOICE干冰清洗是从硅晶片外表去除碳氢化合物和硅油污渍的相对较新的方 法。在该技术中，高纯度液体或气态干冰雪在特别喷嘴中膨胀以形成高速喷射。 喷射器包含很多小直径的固体二氧化碳颗粒被称为雪的二氧化碳颗粒撞击外表 并去除粘附的颗粒（甚至亚微米尺寸），碳氢化合物污渍，如指纹和鼻印，以及 硅脂。实际上，清洁晶圆外表的二氧化碳雪清洁导致了不定碳氢化合物的大量 削减；在一个案例中，削减约60%。清洁和污染的硅晶片的外表分析说明，二 氧化碳雪清洁不会导致明显的化学相互作用，也不会留下可检测到的残留物。干冰清洗外表分析中最困难的问题之一涉及样品处理。一个ASTM标准E1078争论了 保持外表清洁的各

2、种方法和处理样品的技术，以削减或消退空气暴露的有害影响。 然而，很多样品不能以不会发生感爱好外表的空气暴露的方式处理或分析。在 这些状况下，光谱是富含碳的，并且在很多状况下，该碳层可以隐蔽感爱好的元 素或者可以掩盖整个外表到不检测基板的程度。在其他状况下，分析人员可能 会收到带有指纹或其他有机残留物的样本，这些样本必需在不转变目标外表化学 成分的状况下被去除。通常，通过溶剂清洗,氧等离子体或氤离子溅射可以削减外表上的大量烧残留物。 但是，在某些状况下，这些清洁程序可能会留下额外的残留物或去除感爱好的元 素或化合物。在本文中，争论了一种相对较新的程序，用于使用清洁去除碳氢 化合物和真空润滑脂。最

3、初使用进行外表清洁。这个过程进一步开发，使用高 速喷射的小二氧化碳颗粒从硅外表去除颗粒和碳氢化合物薄膜。高速喷射工艺 已被证明在颗粒去除方面特别有效，相对去除效率超过99.9% o如本工作中所应用的二氧化碳雪清洁采用与小颗粒混合的高速C02气体射流， 称为“雪”。通过在市售的喷嘴内膨胀气态或液态干冰雪来产生雪粒子。迫使 C02气体和雪混合物通过喷嘴并喷洒在待清洁的外表上。它是二氧化碳雪和气 体的结合，可以从外表去除颗粒和碳氢化合物薄膜。在这项争论中，原样的硅晶片被有意污染了指纹，男性面部油脂（鼻子）或硅树 脂真空润滑脂，以评估二氧化碳雪清洁的有效性。此外，还争论了二氧化碳雪 清洁对原始硅晶片的

4、有效性。我们的目标是：量化清洁程度，识别外表可能发 生的任何化学反响，并确定是否留下任何残留物。在进行任何污染或清洁试验之前，通过X射线光电子能谱（XPS）分析原样的 Si晶片。这些分析用作比照。接下来，晶片被指纹，男性面部油（鼻印）或 硅树脂真空油脂污染。然后用铝板掩盖约一半的污渍，并使用干冰雪清洗清洁 污渍的暴露局部。然后将晶片装入XPS系统进行分析。在进行初始分析之后，将晶片储存在单独的聚丙烯晶片容器中约6周，然后重新 分析。对于该分析，首先从染色和从前的干冰雪清洁区域获得光谱；其次个区 域作为新掌握#2。然后在室内空气中用干冰雪清洗清洁两个区域。将晶片快 速重新加载到XPS中，并从清洁

5、的掌握外表和清洁的污渍外表获得数据。后一 种测试是评估第一组试验数据的可重复性，并研讨空气暴露晶片的清洁。来自Airco Industrial Gases的Spectalman C02用于这些测试。该等级列出的 杂质是：空气少于0.5ppm,碳氢化合物少于0.5ppm,水分少于2Ppm。气缸 配有不锈钢供应软管和高纯度C02清洁喷嘴。喷嘴设计是产生二氧化碳雪的关 键，可有效去除污染物清洁工作在1000级干净室进行，清洁设置如图1所示。使用来自Surface Science Instruments的206型XPS进行外表分析。使用单 色Al Ka x射线束获得光谱，其具有600JL的X射线光斑尺

6、寸和用于测量扫描的 约1.5eV的能量区分率和用于高区分率扫描的0.9eVo区分率值来自Au 4/7/2 跃迁的FWHM （半峰全宽）值。由于清洁过程冷却样品，因此需要一些加热来防止水分凝聚。因此，在清洁过 程中使用加热的真空吸盘（约80）来保持全部样品。从保持在加热卡盘上但 不清除二氧化碳雪的晶片获得的光谱说明，外表碳氢化合物的变化与二氧化碳雪 清洁有关，而与加热引起的任何解吸无关。800 PSIG LIQUID OR GAS PHASE CARBON DIOXIDE三.结果和争论A.外表成分将比照外表组合物与污染和干冰雪清洗清洁区域进行比拟，污渍的干冰雪清洗清 洁使每个区域返回到比照外表的

7、典型外表组成。二氧化碳清洁区域的CO和Si 外表化学与掌握之间的良好全都性供应了二氧化碳雪清除去除碳氢化合物和硅 杂质的有效性的极好证据。将来自清洁区域的外表碳含量与比照区域进行比拟说明，干冰雪清洗清洁不仅去 除了污渍，而且还将外表碳含量降低至低于初始比照晶片值的外表碳含量。通 过清洁削减碳氢化合物约为25%。这说明二氧化碳雪清洁可适用于不定碳的去 除。这些初步测试说明，该方法在去除碳氢化合物和硅氧烷污染物方面好像100% 有效，并且使外表具有比最初存在的外表碳氢化合物更少的外表碳氢化合物。剩余的污渍是日后清洁的二氧化碳雪，以重现初步结果。从前清洁的区域也是 二氧化碳雪清洁。全部关于二氧化碳雪

8、清洁的趋势都是可重复的。事实上，对 于一个样品-鼻图-清洁比照#2 （从前清洁的外表）外表后的煌削减对于一 个区域是约60%。这一测试意味着二氧化碳雪清洁可能能够将外表碳含量降低 到特别低的值。掌握因素可以是将样品从清洁设施运输到XPS系统的时间。样 品的原位清洗可以将外表碳氢化合物污染降低到特别低的水平；目前正在测试 中。来自其次次测试的不同区域的外表化学物质在表IV中给出。在第一列中，从前 清洁的区域（比照#2）的外表化学含有约28%的碳，类似于表II中列出的比照 外表化学。尽管该外表在干冰雪清洗清洁后具有较低的外表燃含量，但暴露于 室内空气产生了额外的煌外表组成。在干冰雪清洗清洁之后，比

9、照#2区域的 外表化学说明煌的大量削减，约60%,碳含量为11.5%。目前，尚不清晰为什 么在掌握外表上觉察这种大的还原而不是染色区域。清洁污渍上的额外碳可能 反映了在掌握#2区域分析期间XPS系统内的污染。运输样品的时间和装载锁 的清洁度也可能起着至关重要的作用。在干冰雪清洗清洁后获得的光谱中，除了 SiO和0峰之外还觉察了小的氮峰。氮 源未知，但可能与室内空气暴露有关。表III显示在清洁后也觉察少量氟。这 种氟被认为是来自晶片蚀刻（晶片供应商的外表制备）的残留物，而不是来自 CO2清洁工艺的残留物。因此，可以得出结论，CO2清洁过程不会引入任何 额外的污染。B.高区分率峰值获得高区分率硅和碳光谱以确定清洁是否转变了外表化学键合。在表v中，对 于前三个测试中的每一个，列出了元素和氧化硅的相对百分比。来自全部比照 外表的硅2P峰说明薄的自然 外表氧化物，并且该氧化物贡献了表V中给出的 Si 2P峰面积的约35%。结论上述试验清晰地说明，突驰科技二氧化碳雪清洁可以有效地去除多层晶圆外表的 指纹，面油和硅脂。清洁过程好像可以去除通常在掌握外表上觉察的碳化合物。 没有在清洁过的外表上观看到来自的残留物或化学反响的证据。这种清洁方法 不仅可以用于清洁样品以进行外表分析，而且可以用于工业环境中。