半導体洗浄の基礎、注意するポイントとトラブル防止策

半導体洗浄に用いる薬液、水流、超音波の役割を直感的に理解することを目指して、基礎現象と要点からトラブル防止策まで一日で説明します。　半導体における「清浄」とは、次の工程に活かせる面を整えることです。それを意識した上で化学反応、水の流れと超音波が作る表面状態を理解すると、実務的な方策が見えて来ます。特に、水流と気泡の動きなどを動画で眺めると、洗浄では何をしていて、何をどうしたら良いのかが感じ取れます。　本セミナーでは、枚葉式洗浄機とバッチ式洗浄機の流れ、超音波で生まれる水流と気泡の動きを動画を見て感覚をつかむことができます。さらに今後のために、極めて微細なパターンを洗浄する際に見落としがちなことも考えてみます。まとめでは、トラブルを防ぐための視点と対策を紹介します。工学の初歩から応用のつながりまで説明しますので、半導体以外の精密洗浄や洗浄以外で流体を扱うプロセス技術者にも参考になります。

洗う理由
- 汚れは何?
- いつ、どこからなぜやって来る?
洗浄の4要素:温度
- 時間
- 化学
- 力学
半導体の洗浄に特有のこと
半導体洗浄を取扱っている国際学会・国内学会
半導体洗浄の基礎現象 (薬液と流れの効果)
1. 表面の現象とプロセス (付着・脱離・引き剥がす・乾かす)
  1. 表面現象とプロセス (付着状態と除去法)
  2. 薬液
    - RCA
    - SPM
    - HF
    - BHF
    - HF+H2O2
    - HF+HCl
    - O3
    - HCl+O3
    - 機能水
  3. 新提案の洗浄方法紹介
  4. 薬液設計の考え方
    - FEOL
    - BEOL
    - CMP後
  5. 物理的手段
    - 超音波
    - 二流体ジェット
    - ロールブラシ
    - ペンシルブラシ
  6. 酸性・アルカリ洗浄液の特徴
  7. 残留物質と膜の間に生じる反応
  8. 洗浄後の表面保護
    - 酸化膜
    - 水素終端
  9. 渇き残り (ウォーターマーク)
  10. 乾燥方法
    - IPA蒸気
    - マランゴニ
    - ロタゴニ
    - 新提案の方法
  11. パターン倒れを減らす方法
  12. 洗浄工程・装置の例
    - RCA
    - UCT
    - IMEC
  13. ドライ洗浄
  14. 超臨界流体洗浄
2. 流れ、熱、拡散、反応 (洗う=汚れを動かす操作)
3. 装置内流れの種類
  - 完全混合
  - 押出流れ
  - 境界層
4. 流れの可視化観察 (「流れ」と「拡散」の感覚を動画で)
洗浄機内の流れと反応
1. 枚葉式洗浄機
  1. 水の流れ
    - 観察動画と計算例
    - 回転数
    - ノズルスイング
  2. 化学反応の例 (酸化膜エッチング速度の数値解析事例)
2. バッチ式洗浄機
  1. 水の流れ (観察動画と計算例)
  2. 水流を最適化
    - 入口と出口の工夫例
    - 90度に噴出させる簡便法
    - 粒子排出速度向上
  3. ウエハ挿入と取出しにおける汚れの動き
3. 超音波の働き、水と気泡の動き (観察動画)
  1. 超音波とは、効果と役割、照射方式
  2. 出力と水の動き、気泡の大きさと動き
  3. 超音波の効果
    - 加速・流れ・気泡
    - 周波数選択
  4. 超音波洗浄槽の工夫、最適化の要点
洗浄の評価方法
1. 実験・計算を用いたPDCAサイクル
2. 試料の例と表面観察方法
狭い空間の洗浄
1. 液の侵入と濡れ、親水性・疎水性の選択
2. 狭い空間における反応の速度
3. 微細パターンの総表面積 (実際に洗っている面積≫ウエハ面積)
まとめ:困った時の視点と対策 (境界層を壊そう)
困らないために (地球環境の視点)

質疑応答

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