半導(dǎo)體濕法中臭氧溶液去除有機(jī)/無機(jī)污染

本研究利用臭氧去離子水（DIO3）開發(fā)了擁有低成本的新型清洗工藝(氧化亞鈷），臭氧濃度為40ppm，用于去除有機(jī)蠟?zāi)ず皖w粒，僅經(jīng)過商業(yè)除蠟處理后，蠟渣仍超過200A。

DIO3代替脫蠟劑在8000a左右對蠟有較多的去除率。

將脫蠟器與dio3結(jié)合，以減少脫蠟時間和SC-1步驟，DIO3沖洗后的蠟厚度小于50A，而去離子水沖洗后的膜厚度大于200A。用DIO3沖洗代替DI沖洗后，接觸角較低，表面完全親水。用DIO3處理過的表面的光學(xué)圖像顯示了更薄的蠟層，這表明不需要進(jìn)一步的清洗步驟。將SC-1清洗步驟與DIO3沖洗工藝相結(jié)合，進(jìn)一步提高了顆粒去除效率。

為了在短時間內(nèi)去除蠟，將商用除蠟劑與dio3結(jié)合，新工藝的目標(biāo)是減少脫蠟時間和SC-1步驟。在脫蠟機(jī)（1：40）中處理樣品4min后，剩余蠟厚度隨時間的變化，用dio3沖洗法處理膜后，即使在較短的處理時間內(nèi)，膜的厚度也低于100a，脫蠟劑處理4分鐘后，常規(guī)脫蠟和去離子水沖洗工藝后仍有厚度大于200A的蠟殘留。另一方面，脫蠟過程后的dio3沖洗而不是去離子水沖洗的蠟含量小于50A。用dio3代替DI沖洗后，接觸角降低，蠟殘留較少，這表明沒有進(jìn)一步的清洗步驟來去除所需的蠟，沖洗后加入SC-1步驟，無論臭氧處理如何，接觸角都完全親水性。

為了確認(rèn)包括SC-1清洗的幾個步驟的PRE，使用200mmp型（100）進(jìn)行PRE測試的最終拋光晶片，在清洗最終拋光的晶圓之前，漿液顆粒約為15萬個，常規(guī)清洗工藝后，表面顆粒保持158。為了評價DIO3對顆粒去除效率(PRE)的影響，我們使用了200mm的p型（100）晶片，最終的干燥是在室溫下的馬蘭戈尼型IPA干燥機(jī)中進(jìn)行的。脫蠟過程后的dio3沖洗顆粒略低于去離子水，在清洗過程中加入SC-1步驟后，PRE顯著增加。

需要注意的是，SC-1與DIo3的應(yīng)用比單純的DIW沖洗具有更好的PRE，因?yàn)镈IO3沖洗不僅可以去除蠟殘留物，還可以去除最終拋光后引入的顆粒，PRE與24分鐘的工藝時間和開發(fā)的常規(guī)工藝少于8分鐘的工藝相比，PRE基本相同，它還可以假設(shè)dio3漂洗使晶片表面更具親水性，這不僅防止了顆粒在沖洗過程中的粘附，而且提高了沖洗效率。

此外，dio3/氨清洗的二氧化硅顆粒去除測試，40ppm的dio3濃度與氫氧化銨可以得到95%的PRE，與傳統(tǒng)SC-1溶液的PRE幾乎相同。并研究了dio3清洗后IPA馬蘭戈尼干燥，評價IPA馬蘭戈尼干燥效率和顆粒去除效率。

為評價IPA蒸氣對馬蘭戈尼干燥的影響，采用顆粒沉積體系對0.5um硅顆粒進(jìn)行污染，研究了帶有和不帶有IPA蒸汽和沒有IPA蒸汽的去離子水，用IPA蒸汽對去離子水沖洗的干燥效率遠(yuǎn)高于僅用冷去離子水沖洗的干燥效率，如圖所示1。這可能是由于IPA蒸汽引起的馬朗戈尼效應(yīng)。

圖1

用DIO3去除有機(jī)蠟進(jìn)行有機(jī)污染，最終拋光的漿液顆粒和二氧化硅進(jìn)行無機(jī)污染,DIO3濃度由帶有溶解和氣體臭氧傳感器的臭氧產(chǎn)生系統(tǒng)自動控制，該傳感器根據(jù)Henry定律，可以通過控制臭氧接觸器中的O3氣體壓力來提高DIO3濃度,采用傳統(tǒng)的脫蠟劑、IPA和丙酮去除有機(jī)蠟，并進(jìn)行比較,脫蠟處理后仍有厚度大于200A的蠟殘留,所有溶劑均將表面接觸角降低到20°，但沒有降低。

本研究采用DIO3去除有機(jī)蠟進(jìn)行有機(jī)污染，最終拋光的漿液顆粒和二氧化硅進(jìn)行無機(jī)污染，DIO3濃度由帶有溶解和氣體臭氧傳感器的臭氧產(chǎn)生系統(tǒng)自動控制，該傳感器根據(jù)Henry定律，可以通過控制臭氧接觸器中的O3氣體壓力來提高DIO3濃度。

由于臭氧反應(yīng)受到擴(kuò)散作用的限制，DIO3僅不能去除厚蠟?zāi)?用DIO3沖洗代替去離子水沖洗，不僅可以完全去除蠟殘留物，還可以去除顆粒，減少SC-1的清潔步驟。在清洗過程中加入SC-1步驟時，PRE增加。需要注意的是，SC-1與DIO3的應(yīng)用比單純的DIW沖洗顯示出更高的PRE。漂洗不僅可以去除蠟殘留物，還可以去除最終拋光后引入的顆粒。還可以假設(shè)DIO3漂洗使晶片表面更具親水性，不僅防止顆粒在沖洗過程中粘附，而且提高了沖洗效率。因此，DIO3的引入大大減少了工藝時間和化學(xué)消耗。

審核編輯：符乾江