開發(fā)一種低成本的臭氧去離子水清洗工藝

摘要

本研究開發(fā)了一種低擁有成本的臭氧去離子水清洗工藝。室溫下40 ppm的臭氧濃度用于去除有機蠟?zāi)ず皖w粒。僅經(jīng)過商業(yè)脫蠟處理后，仍殘留有厚度超過200的蠟殘留物。由于臭氧的擴散限制反應(yīng)，代替脫蠟器的DIO3處理在8000的厚蠟層上顯示出低去除率。脫蠟器與DIO3漂洗相結(jié)合，以減少蠟去除時間并完全去除蠟殘留物。用DIO3漂洗代替去離子漂洗導(dǎo)致表面接觸角小于5°，這表明不需要進一步的清洗步驟。通過將SC-1清洗步驟與DIO3漂洗過程相結(jié)合，進一步提高了顆粒去除效率。通過在脫蠟過程中引入DIO3清洗，縮短了處理時間。

實驗

圖1顯示了作為臭氧氣體壓力和臭氧氣體濃度的函數(shù)的去離子水中溶解的臭氧濃度的變化。在相同的臭氧氣體濃度下，較高的臭氧氣體壓力對較高的DIO3濃度更有效。當O3氣體壓力過高時，O3氣體由于過多產(chǎn)生氣泡而不能有效溶解在去離子水中。優(yōu)化的臭氧氣體壓力用于在最大溶解臭氧濃度下最小化氣泡的產(chǎn)生。使用反射計(TE-2000，K-MAC)測量蠟?zāi)さ暮穸?。使用靜態(tài)接觸角分析儀觀察表面潤濕性。光學(xué)顯微鏡(LV100D，尼康)和傅里葉變換紅外光譜(FTX-6000，Bio-Rad)用于分析清洗后晶片上的顆粒和蠟殘留物。表面粒子掃描儀(Surfscan-6200，Tencor)用于測量清洗后晶片表面的粒子數(shù)量。

圖1.溶解臭氧濃度隨臭氧氣體壓力和濃度的函數(shù)

結(jié)果和討論

各種溶劑處理：測試脫蠟器和水溶性溶劑以除去有機蠟。改變水溶性脫蠟劑的濃度以評估蠟?zāi)さ娜コ俾?。盡管脫蠟器能有效地除去稠的有機蠟，但很難完全除去有機蠟。在40 : 1脫蠟溶液中處理4分鐘后，仍殘留厚度大于300的蠟殘余物。圖2顯示了用脫蠟劑、異丙醇和丙酮處理的表面的接觸角隨處理時間的變化。異丙醇和丙酮在去除大塊蠟層方面與脫蠟劑一樣有效。應(yīng)該注意的是，即使在5分鐘的處理后，沒有一個樣品達到20o以下。

圖2.用消波劑、IPA和丙酮處理的表面接觸角隨處理時間的變化

通過DIO3擴散控制反應(yīng)去除有機顆粒的機理

顆粒的去除

以評價二氧化硅對顆粒去除的影響效率(PRE)，使用200mmp型（100）晶圓，如圖4所示，最終的干燥是在室溫下的馬蘭戈尼型IPA干燥機中進行的。脫蠟過程后的DIO3沖洗顆粒略低于去離子水，如圖4(b)，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后的應(yīng)用明顯優(yōu)于DIW沖洗后的PRE，如圖所示。4(c)和(d)因為DIO3沖洗不僅去除蠟殘留，還去除最終拋光引入的顆粒。與有24分鐘工藝時間的常規(guī)工藝和開發(fā)的不到8分鐘的工藝相比，PRE幾乎相同。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。

圖4.在不同的清洗步驟中實現(xiàn)的顆粒去除效率

結(jié)論

本研究采用DIO3有效清洗了用于拋光頭上的重有機膜蠟?zāi)ぁ２捎脗鹘y(tǒng)的脫蠟劑、IPA和丙酮相互去除有機蠟。脫蠟劑和溶劑處理后仍有大于200A的蠟殘留。所有的溶劑都將表面接觸角降低到20o，但沒有降低。由于臭氧反應(yīng)的擴散能力有限，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渣，還可以去除顆粒，減少SC-1的清潔步驟。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