SC-1顆粒去除和piranha后漂洗的機(jī)理研究

引言

SC-l和piranha(H2SO4/H2O2)清潔劑已經(jīng)使用多年來(lái)去除顆粒和有機(jī)污染物。盡管SC-1清潔劑(通常與施加的兆頻超聲波功率一起使用)被認(rèn)為對(duì)顆粒去除非常有效，但去除機(jī)制仍不清楚。對(duì)于去，除重有機(jī)污染物，piranha清洗是一個(gè)有效的過(guò)程；然而，piranha后殘留物頑強(qiáng)地粘附在晶片表面，導(dǎo)致顆粒生長(zhǎng)現(xiàn)象。已經(jīng)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助理解這些過(guò)程與硅的相互作用。

實(shí)驗(yàn)

為了評(píng)估piranha清洗后晶片上殘留的硫量，將150毫米n型裸硅和熱氧化晶片在95 °C下通過(guò)5:1或10:1（氫、硫、氫、氧）piranha處理10分鐘。對(duì)沖洗過(guò)程進(jìn)行各種修改后，飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜（TOF- SIMS）和全反射X射線熒光光譜法（TXRF）用于測(cè)量殘留硫。清洗和干燥晶片后，還測(cè)量了作為時(shí)間函數(shù)的光點(diǎn)缺陷。當(dāng)piranha被處理后晶片已經(jīng)顯示出顆粒生長(zhǎng)現(xiàn)象。這些分析技術(shù)的數(shù)據(jù)用于評(píng)估各種沖洗技術(shù)的功效。

結(jié)果和討論

在對(duì)SC-1化學(xué)物質(zhì)的研究中，當(dāng)稀釋時(shí)，清潔效率與測(cè)量的開(kāi)路電位或霧度增量之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性。使用了SC-1化學(xué)物質(zhì)。圖1顯示了基于去除硅鈉顆粒的鉗去除效率。 這些實(shí)驗(yàn)是在已知影響硅蝕刻的條件下進(jìn)行的（n型和p型Si<100>, 有而疫有照明）。圖2顯示了相同的霧度增量數(shù)。

霧度值可能與表面粗糙度有關(guān)，這是由基礎(chǔ)介質(zhì)中優(yōu)先的硅｛100｝蝕刻引起的?？梢钥闯?，有助于增加霧度以及蝕刻的條件與 顆粒移動(dòng)效率的增加無(wú)關(guān)（見(jiàn)圖1）。當(dāng)在親水晶片上使用不含H202的足夠稀釋的氨水溶液時(shí)，硅的堿性侵蝕和粗糙化最小，但是仍然有效去除顆粒獲得。當(dāng)疏水性裸硅片通過(guò)稀氨水溶液處理時(shí)，霧度明顯增加?？磥?lái)SC-1預(yù)清洗步驟產(chǎn)生的薄化學(xué)氧化物足以抑制在非常稀的氨水中對(duì)硅表面的堿性蝕刻。

這些數(shù)據(jù)表明硅的蝕刻不是有效清潔的必要條件。為了理解兆聲在粒子去除中的物理機(jī)制，需要清潔浴中聲壓場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型。使用射線追蹤方法，計(jì)算的一維壓力場(chǎng)與測(cè)量值進(jìn)行比較，如圖3所示。為了獲得無(wú)反射的莊力測(cè)量值，實(shí)驗(yàn)傳感器以脈沖模式工作，脈沛持續(xù)時(shí)間約為50微秒。該建模方法與測(cè)量值吻合良好，可用于預(yù)測(cè)各種槽幾何形狀中的壓力場(chǎng)，并 最終可用于優(yōu)化未來(lái)工具中的清洗槽幾何形狀。

過(guò)氧化硫酸（piranha）沖洗：

經(jīng)過(guò)piranha清洗后，清洗后殘留在晶圓上的硫污染物會(huì)頑強(qiáng)地附著在硅表面。當(dāng)晶片暴露在潔凈室空氣中時(shí)，這種殘留的硫會(huì)隨著時(shí)間的推移產(chǎn)生顆粒污染。

圖4所示的piranha清洗過(guò)的晶片的TOF-SIMS負(fù)離子和正離子圖像圖表明，顆粒由SOx”和 NH4組成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，向piranha后沖洗浴中加入少量氫氧化鉉（例如，足以達(dá)到 pH = 10）可有效降低硫的表面濃度，以及減輕piranha引起的顆粒生長(zhǎng)。通過(guò)全反射x射線熒光（TXRF）測(cè)量的硫濃度顯示在圖5中，用于基本漂洗和去離子水中漂洗。

總結(jié)

表面敏感技術(shù)被用來(lái)研究SC-1對(duì)硅片的化學(xué)效應(yīng)。顆粒去除效率不一定取決于表面改性現(xiàn)象，如蝕刻或鈍化。為了研究兆頻超聲波清洗的物理效應(yīng)，正在開(kāi)發(fā)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。這種模型將允許浴缸制造商根據(jù)第一原則計(jì)算清潔性能。

按照piranha清洗和沖洗順序，硅晶片表面會(huì)殘留硫。當(dāng)晶片儲(chǔ)存在潔凈室環(huán)境中時(shí)，這種殘留物會(huì)形成顆粒物質(zhì)。TOF-SIMS被用來(lái)確定這些顆粒是硫酸—鉉。在piranha之后使用堿性漂洗劑（例如，pH = 10）可有效降低殘留硫濃度 ,從而抑制隨時(shí)間變化的顆粒形成。

審核編輯：湯梓紅