水痕去除的有效方法有哪些

引言

應(yīng)用兆頻超聲波能量去除顆粒已被證明是一種非常有效的非接觸式清潔方法。對(duì)晶片表面的清潔同樣重要的是干燥過(guò)程。一種非常常見(jiàn)的方法是高速旋轉(zhuǎn)干燥，但從減少顆粒和防止水痕的角度來(lái)看，這都是無(wú)效的。一種高性能的替代品是基于旋轉(zhuǎn)力和馬蘭戈尼力的“旋轉(zhuǎn)戈尼”干燥器。這兩種技術(shù)的結(jié)合為清洗和干燥晶片提供了有效的平臺(tái)。

這兩種技術(shù)的結(jié)合為清潔和干燥晶圓提供了一個(gè)有效的平臺(tái)。氧化后CMP清潔的結(jié)果表明，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)清潔，減少COO和工具足跡。銅-cmp后巨氣清洗使用專有的清洗化學(xué)，然后“拮抗”干也是非常有效的顆粒去除。此外，有圖案的銅表面無(wú)腐蝕。

晶片表面的有效清潔是任何半導(dǎo)體工藝的重要部分。清潔中經(jīng)常被忽視的一個(gè)方面是清潔后的干燥。忽略干燥過(guò)程，清潔帶來(lái)的許多好處可能會(huì)喪失。因此，有效的清潔是干燥程序中必不可少的。

實(shí)驗(yàn)

所有兆頻超聲波清洗和干燥數(shù)據(jù)都是在維泰克金手指200毫米單晶片平臺(tái)上收集的。典型的轉(zhuǎn)子式干燥條件為300至500轉(zhuǎn)/分鐘，去UPW流速為200毫升/分鐘，N2流速為2毫升/分鐘，干燥時(shí)間小于25秒。以1800轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)干燥需要25秒。所有加工都在室溫去離子(19℃)下進(jìn)行。粒子分析是通過(guò)用KLA-坦科爾SP1-TBI測(cè)量低密度脂蛋白來(lái)進(jìn)行的。

結(jié)果和討論

粒子添加/移除：

為了直接比較旋轉(zhuǎn)干燥器和旋轉(zhuǎn)干燥器，進(jìn)行了顆粒添加研究。首先用IMEC清潔器通過(guò)濕工作臺(tái)處理覆蓋硅晶片，得到親水晶片表面，然后干燥轉(zhuǎn)移到維泰克金手指上。然后用兆頻超聲波去離子水循環(huán)清洗晶片，然后干燥。經(jīng)過(guò)這種方式實(shí)施該方法，研究了兩個(gè)條件。第一個(gè)是干燥器去除懸浮在晶片上方液體中的顆粒的能力，這是兆頻超聲波循環(huán)的結(jié)果。其次，環(huán)境中的顆粒會(huì)提供額外的污染源，這種影響通過(guò)在1000級(jí)潔凈室中進(jìn)行分析而被放大。旋轉(zhuǎn)干燥的較高旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生的湍流將顆粒從環(huán)境中吸向晶片表面。該分析的結(jié)果如圖1所示。最終結(jié)果是，旋轉(zhuǎn)干燥將顆粒添加到晶片表面，旋轉(zhuǎn)干燥略微減少了晶片表面上的顆粒數(shù)。

圖1 在1000級(jí)潔凈室中旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)干燥后，添加到晶片表面的顆粒

旋轉(zhuǎn)振子單獨(dú)顯示出從被污染的晶片表面去除弱粒子，而兆聲與旋轉(zhuǎn)振子結(jié)合顯示出強(qiáng)粒子去除。對(duì)于后一種情況，粒子計(jì)數(shù)恢復(fù)到相同或更低的水平。

氧化物和銅化學(xué)機(jī)械拋光清洗和干燥：

將兆聲與Rotagoni干燥器相結(jié)合，為清潔和干燥化學(xué)機(jī)械拋光晶片提供了一個(gè)極好的平臺(tái)。在氧化物化學(xué)機(jī)械拋光的情況下，晶片從1100納米的厚度拋光到700納米，然后濕轉(zhuǎn)移到兆頻超聲波平臺(tái)或洗滌器。然后用稀NH3清洗晶片，并在兆頻超聲波平臺(tái)(1000級(jí)潔凈室)上用Rotagoni干燥，或在洗滌器(1級(jí)潔凈室)上用旋轉(zhuǎn)干燥器干燥。顆粒計(jì)數(shù)表明，兆頻超聲波清洗和旋干法的總體平均值較低，分布比擦洗和旋轉(zhuǎn)干燥更緊密(圖2)。兆頻超聲波清洗對(duì)于去除地形特征的污染也非常有效。因此，化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中的任何不一致(凹陷、劃痕等)?？梢员徽茁曈行У厍鍧?，不像擦洗。

圖2 在氧化物CMP后清洗的晶片上測(cè)量LSE > 0.20 m的lpd，以進(jìn)行擦洗，隨后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)干燥和金手指干燥，隨后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)干燥

對(duì)彎折和彎折叉形結(jié)構(gòu)的電測(cè)量也驗(yàn)證了兆頻超聲波清洗的質(zhì)量，隨后是旋轉(zhuǎn)振蕩器干燥。當(dāng)Rotagoni干燥機(jī)結(jié)束清洗過(guò)程時(shí)，沒(méi)有觀察到電產(chǎn)量損失。

水印預(yù)防：

Rotagoni干燥器的另一個(gè)特點(diǎn)是能夠干燥圖案化的疏水和親水表面而沒(méi)有水痕。這不是脫水的情況。圖案化的硅和TEOS晶片經(jīng)過(guò)高頻清洗后，用旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)或旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)進(jìn)行漂洗和干燥。對(duì)干燥晶片的檢查顯示，旋轉(zhuǎn)干燥的晶片表面有水痕，但旋轉(zhuǎn)干燥的晶片表面沒(méi)有干燥痕跡(圖3)。

圖3 暴露于氫氟酸后，旋轉(zhuǎn)干燥的晶片表面出現(xiàn)干燥痕跡

總結(jié)

非接觸、非破壞性的兆頻超聲波清洗與Rotagoni干燥器相結(jié)合，是非常有效的晶圓清洗平臺(tái)。化學(xué)機(jī)械拋光后清洗就是一個(gè)例子。在氧化物化學(xué)機(jī)械拋光晶片的情況下，平均顆粒計(jì)數(shù)低于擦洗清潔。顆粒去除在圖案化的后化學(xué)機(jī)械拋光中也是極好的銅晶片。銅經(jīng)過(guò)清洗，沒(méi)有腐蝕。

Rotagoni干燥器不限于顆粒去除應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)干燥器也能在旋轉(zhuǎn)干燥器上增強(qiáng)HF-last表面的干燥。圖案化的親水性和疏水性表面由轉(zhuǎn)輪干燥，沒(méi)有水痕。

　　審核編輯：湯梓紅