寇雅娟

(中国电子科技集团公司第四十六研究所，天津300220)

微电子技术的发展对半导体抛光片的表面洁净要求越来越高，为了保证洁净抛光晶片不受到二次污染（颗粒、金属离子及有机沾污等），应该对晶片包装盒的洁净度实施严格控制，其清洗技术是影响晶片洁净度的重要因素[1]。

1 实验部分

利用Lotus公司生产的Ilios片盒清洗机对100 mm（4英寸）包装盒进行清洗，变换清洗时间、温度和添加剂，清洗后的包装盒进行目测检查。事先测量过表面颗粒前值（利用Topcon公司的WM-7S表面分析仪）硅抛光片装入清洗后的包装盒，真空包装防潮袋，做48 h传输模拟，取出晶片测量表面颗粒净增值。

2 温度对片盒清洗的影响

清洗过程中，片盒被固定在金属梯架上，并在清洗机腔体内高速旋转，去离子水在不同角度对包装盒进行喷淋，如图1所示。

图1中的结构图可以看出，清洗过程中片盒的温度取决于清洗机腔体温度和喷淋去离子水的温度，前者通过紧贴在腔体内壁的加热器来控制，后者通过水箱中的加热器来控制。实际工作中，通常利用改变去离子水的温度来调节片盒的清洗效果。

图1 片盒清洗机结构示意图

图2给出了不同去离子水温度清洗后的包装盒对晶片表面的影响。

图2 晶片表面在包装盒内的颗粒净增情况

由图2可以看出，在不同清洗温度下，包装盒内晶片表面0.3 μm以上的颗粒没有特别明显的变化，这可以说明如果晶片表面颗粒要求的粒径在0.3 μm以上，则市售的包装盒可以“开盒即用”，不需要做清洗处理。图2还显示，粒径在0.2～0.3 μm之间的颗粒是净增变化比较明显的，并且净增值随着去离子温度的提高而下降，值得注意的是，在有些情况下（如图中60℃左右）净增呈现负值，这可能是晶片在存储过程中表面颗粒被片盒所吸附造成的。随着温度的增加，当水温超过60℃时，净增数目开始变大，这有可能是因为高温的水可能创造并携带更多的来自管路的杂质，另外，我们发现在高温清洗中，片盒由于高温和机械旋转的综合作用会发生部分形变，导致其密封性能下降，这也可能是颗粒净增值变大的原因。

3 干燥方式对片盒清洗的影响

片盒清洗后，一般有两种干燥方式，一种是在洁净室内自然晾干或烤干，较传统的片盒清洗机采用这种方式；另一种是高纯氮气结合高旋转甩干，目前大多数片盒清洗机采用这种方式。图3给出了包装盒的不同干燥方式下晶片表面颗粒的净增情况。

图3 片盒干燥方式对晶片颗粒净增的影响

从图3可以看出，室内烤干的方式不适于片盒的干燥，这种方式下晶片表面的净增数目最大，并且容易造成片盒的变形，旋转吹干在一定程度上由于自然晾干，因为这种方式的干燥时间较短，受到二次污染的几率相应降低，但是梯架旋转造成的清洗机腔体内的气体扰流似乎在一定程度上限制了这种干燥方式的洁净能力，事实上，当片盒旋转吹干到35℃左右，再自然晾至室温是目前较为合适的工艺。

4 活性剂对片盒清洗的影响

活性剂的添加在晶片清洗中被证明是一种有效去除颗粒的方式，它的原理是在晶片和颗粒之间铺展开，形成致密的保护层[2]。但是，在片盒清洗中，活性剂的添加并未显示出明显的优势。表1给出了两种片盒清洗工艺对晶片表面质量的影响。

当前较为成熟的电子工业表面活性剂基本是基于晶片表面清洗的，并且往往结合超声清洗和化学清洗，而用在片盒清洗工艺中则证明没有明显作用。

表1 活性剂对晶片表面质量的影响

但是，活性剂的添加尚不能说明没有任何意义，晶片表面金属离子和有机沾污的变化还有待于进一步研究。

5 结 论

利用晶片表面颗粒净增的方式考量片盒清洗效果，结果显示，清洗温度在60℃左右清洗效果最好，旋转吹干结合自然晾干的方式能够最大限度保证片盒的洁净，添加表面活性剂对晶片表面颗粒净增没有明显影响。以晶片有机沾污和金属离子的变化量来衡量片盒清洗工艺的研究尚有待于进一步研究。

[1]张厥宗.硅片加工技术[M].北京:化学工业出版社，2009.

[2]刘玉岭，檀柏梅，找之雯，等.表面活性剂在半导体硅材料加工技术中的应用[J]，河北工业大学学报，2004，33（4）72-76.