评价晶片清洗效率的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种评价晶片清洗效率的实验装置，解决了现有方法准确性不高、存在系统误差和人为误差的问题。包括：支架，设置在所述支架上的真空吸附晶片样品并带动晶片样品旋转的真空旋转装置，以及设置在所述支架上的将粘染物溶液或清洗液注射至晶片样品表面的注射装置，本实用新型专利技术结构简单、易于制造、便于拆卸、适用于评价晶片清洗效率实验中进行粘染实验或清洗实验。

【技术实现步骤摘要】
评价晶片清洗效率的实验装置
本技术涉及一种实验设备，具体的说是一种评价晶片清洗效率的实验装置。
技术介绍
随着半导体器件关键尺寸持续缩进，多数在前一技术节点不被重视的问题随即放大，其中包括小尺寸缺陷。“1/10定律”指出，最小线宽尺寸1/10以上的缺陷很大程度会引起器件的失效，因而缺陷的去除对提高半导体器件制造的良率尤为重要。湿法清洗是半导体器件制造工艺中的重要环节，其所使用的清洗液是减少缺陷的主要功能材料，其中可被去除的缺陷包括但不限于颗粒，有机物残留，金属残留等，这得益于清洗液对晶圆表面的轻微刻蚀及对上述污染物附着力的削弱。常规的清洗液配方研究中，一般使用在制造机台进行上机实验，但高成本的晶圆和大量使用的清洗液制约了该方法的灵活性，压缩了研究者的实验空间。一般的研究方法是在实验室中以静置浸泡的方法进行清洗液能力的研究，同时结合光学显微镜对小尺寸晶片进行缺陷数的统计。尽管该方法是筛选清洗液的一种最普遍的手段，但一方面其忽略了晶圆实际清洗过程中物理作用的影响，包括在酸槽式机台中液体的冲力，单片清洗机中自旋而提供的离心力，以及用自旋方式干燥的过程；另一方面，统计所用的光学显微镜方法的分辨率不佳，不能区分出更小尺寸的缺陷，更注重对缺陷平面尺寸上的观察分析，而忽略纵向维度与缺陷之间的关系造成误判，因而该方法会过多地引入系统误差和人为误差，对清洗液配方研究的指导意义不大。另外，实验中的样品通常是小尺寸的晶片，约为正常晶片的十分之一大小，为了更好的进行实验，也需要配套使用相应的实验设备，不能仅仅将相关机台等设备同等比例缩小使用，如何设计一种适用于实验室的、适用于小尺寸的晶片的实验设备也是本领域技术人员需要研究的方向。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、易于制造、便于拆卸、实验条件可调的用于评价晶片清洗效率的实验装置。本技术实验装置，包括支架，设置在所述支架上的真空吸附晶片样品并带动晶片样品旋转的真空旋转装置，以及设置在所述支架上的将粘染物溶液或清洗液注射至晶片样品表面的注射装置。所述真空旋转装置包括表面开有真空槽的真空吸盘、控制旋转电机带动真空吸盘转动的旋转控制器、以及经真空气管与真空槽底部连通的真空泵。所述真空吸盘位于屏蔽罩中，所述屏蔽罩顶面设有玻璃罩。所述注射装置包括位于真空吸盘上方的注射器以及带动注射器的活塞杆运动的加压推动装置,所述注射器的针头为非金属材料。所述加压推动装置为连接有步进控制器的丝杆式步进电机或伸缩式气缸。一种使用上述的评价晶片清洗效率的实验装置评价晶片清洗效率的方法，包括以下步骤：(1)将粘染物溶液滴入旋转中的晶片样品表面进行沾染实验，获得表面带有缺陷的沾染晶片样品；(2)使用形貌表征仪器对沾染晶片样品表面进行形貌分析，获得该沾染晶片样品表面的清洗前缺陷数；(3)将清洗液滴入旋转中的沾染晶片样品表面进行清洗实验，得到清洗晶片样品；(4)使用形貌表征仪器对清洗晶片样品再次进行形貌分析，获得该沾染晶片样品表面的清洗后缺陷数；(5)通过以下公式(A)进行清洗效率的计算:所述步骤(1)中的沾染实验和步骤(3)中的清洗实验中使用的是所述的实验装置，在步骤(1)的沾染实验中所述注射器内装有沾染物溶液，在步骤(3)的清洗实验中直接更换对应装有清洗液的注射器。步骤(1)的沾染实验和步骤(3)中的清洗实验中，控制粘染物溶液或清洗液的滴落速度为15～45ml/min，控制晶片样品或沾染晶片样品进行两段式旋转，先进行预旋转：控制转速为500～800rpm，时间为60～90s；再切换成高速旋转，转速为1000～2000rpm，时间为100～180s。所述步骤(2)和步骤(4)中缺陷的判定方法为：通过形貌表征仪器对晶片样品表面的凸起进行测量，若凸起的纵向高度阈值大于2nm，则该凸起被记为缺陷，以此类推，计算该晶片样品上的缺陷总数即为缺陷数。实验装置还可包括与支架、真空旋转装置、注射装置在内的清洗装置联用的用于分析清洗前后样品缺陷情况的分析装置，优选地，所述分析装置包括形貌表征仪器，所述形貌表征仪器为原子力显微镜或白光干涉仪，这两种仪器均可对样品进行形貌表征，通过拍摄或扫描形成3D图案，测量样品表面凸起的纵向高度阈值，其使用方法为现有技术，本领域技术人员可参见设备使用说明和相关文件资料。所述沾染物可以为硅纳米颗粒水性溶胶、絮状金属络合物分散溶液或有机分子水性溶液等；所述晶片可以为硅片、镀铜膜硅片或硅氧化物薄膜硅片等。针对
技术介绍
中存在的问题，专利技术人对现有的实验方法进行改进，为了尽可能模拟清洗液的使用状态，专利技术人先对晶片样品表面进行沾染实验，以人为制造出缺陷，然后再对晶片样品表面进行清洗实验，通过检测清洗前后缺陷数的变化，代入公式后可以计算得到该清洗液的清洗效率。在沾染实验和清洗实验中，不再以浸泡作为实验手段，而是通在滴注的方法将溶液加入到旋转的晶片样品表面，有效模拟出真实晶片样品的作业环境，减少实验方法带来的误差问题；进一步的，专利技术人发现，经沾染实验后，晶片样品表面附着的颗粒物(形成凸起)是影响晶片发挥功能作用、造成缺陷的主因，如硅氧化物颗粒，金属络合物絮状残留物，有机物团簇等，这些颗粒物(又称凸起)通常具有一定的纵向高度阈值，不便于用平面尺寸进行定义(如直径或周长等)，因此专利技术改变了缺陷的判定标准，通过形貌表征仪器对晶体表面进行纵向高度阈值的测量，从而获得多个凸起的纵向高度，结合本领域晶片的粗糙度要求，设定若凸起的纵向高度大于2nm，则该凸起被记为缺陷，以此类推，可计算得到该晶片样品上的缺陷总数即为缺陷数，清洗前和清洗后缺陷的判定方法是相同的。上述实验方法从实际工程应用中导致晶片表面产生缺陷的物质特点出发，从根本上降低了误差的可能，对清洗液的研发具有重大的指导意义。进一步的，还可以对判定为缺陷的凸起的纵向高度阈值进行高低分级，分别获得清洗前后晶片样品中的各级别的缺陷数，并对应分别代入公式(1)中进行计算，可以进一步分析得到晶片样品表面各级别缺陷在清洗前后的缺陷改善状态。所述沾染实验和清洗实验中，采用两段式旋转，先进行低速预旋转将滴入的液体均匀铺展在晶体样品表面，起到一定的浸润作用，随即切换至高速旋转状态，将液体快速地在晶体样品表面延展形成厚度均匀的薄膜，并将过量的液体从样品表面通过离心力驱离。本技术实验装置结构简极为简单，针对样品是小尺寸晶片的特点，一方面采用注射器代替喷嘴，利用加压推动装置带动注射器的活塞杆运动，可形成滴注或喷射水流，可灵活调节流速，解决了喷嘴无法适用于实验状态的问题；所述加压推动装置并不限定为何种形式，如丝杆式步进电机或伸缩式气缸或者是其它结构形式，可带动活塞杆向下运动即可，通过对应推动控制器控制活塞杆的运动速度；另一方面，本技术方法中涉及两次滴注过程，一次为沾染物溶液的滴注，一次为清洗液的滴注，这就涉及需要更换不同的溶液，为保证实验可靠，装有洁净液体的容器绝对不能引入污本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评价晶片清洗效率的实验装置，其特征在于，包括：/n支架，设置在所述支架上的真空吸附晶片样品并带动晶片样品旋转的真空旋转装置，以及设置在所述支架上的将粘染物溶液或清洗液注射至晶片样品表面的注射装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种评价晶片清洗效率的实验装置，其特征在于，包括：
支架，设置在所述支架上的真空吸附晶片样品并带动晶片样品旋转的真空旋转装置，以及设置在所述支架上的将粘染物溶液或清洗液注射至晶片样品表面的注射装置。


2.如权利要求1所述的评价晶片清洗效率的实验装置，其特征在于，所述真空旋转装置包括表面开有真空槽的真空吸盘、控制旋转电机带动真空吸盘转动的旋转控制器、以及经真空气管与真空槽底部连通的真空泵。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子龙，胡怀志，冉运，朱顺全，
申请(专利权)人：武汉鼎泽新材料技术有限公司，湖北鼎汇微电子材料有限公司，湖北鼎龙控股股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42