SC-1顆粒去除和piranha后漂洗的機理研究

引言

SC-l和piranha(H2SO4/H2O2)清潔劑已經(jīng)使用多年來去除顆粒和有機污染物。盡管SC-1清潔劑(通常與施加的兆頻超聲波功率一起使用)被認為對顆粒去除非常有效，但去除機制仍不清楚。對于去，除重有機污染物，piranha清洗是一個有效的過程；然而，piranha后殘留物頑強地粘附在晶片表面，導致顆粒生長現(xiàn)象。已經(jīng)進行了一系列實驗來幫助理解這些過程與硅的相互作用。

實驗

為了評估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5:1或10:1（氫、硫、氫、氧）piranha處理10分鐘。對沖洗過程進行各種修改后，飛行時間二次離子質(zhì)譜（TOF- SIMS）和全反射X射線熒光光譜法（TXRF）用于測量殘留硫。清洗和干燥晶片后，還測量了作為時間函數(shù)的光點缺陷。當piranha被處理后晶片已經(jīng)顯示出顆粒生長現(xiàn)象。這些分析技術的數(shù)據(jù)用于評估各種沖洗技術的功效。

結果和討論

在對SC-1化學物質(zhì)的研究中，當稀釋時，清潔效率與測量的開路電位或霧度增量之間沒有明顯的相關性。使用了SC-1化學物質(zhì)。圖1顯示了基于去除硅鈉顆粒的鉗去除效率。 這些實驗是在已知影響硅蝕刻的條件下進行的（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，這是由基礎介質(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 顆粒移動效率的增加無關（見圖1）。當在親水晶片上使用不含H202的足夠稀釋的氨水溶液時，硅的堿性侵蝕和粗糙化最小，但是仍然有效去除顆粒獲得。當疏水性裸硅片通過稀氨水溶液處理時，霧度明顯增加?？磥鞸C-1預清洗步驟產(chǎn)生的薄化學氧化物足以抑制在非常稀的氨水中對硅表面的堿性蝕刻。

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制，需要清潔浴中聲壓場的預測模型。使用射線追蹤方法，計算的一維壓力場與測量值進行比較，如圖3所示。為了獲得無反射的莊力測量值，實驗傳感器以脈沖模式工作，脈沛持續(xù)時間約為50微秒。該建模方法與測量值吻合良好，可用于預測各種槽幾何形狀中的壓力場，并 最終可用于優(yōu)化未來工具中的清洗槽幾何形狀。

過氧化硫酸（piranha）沖洗：

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

圖4所示的piranha清洗過的晶片的TOF-SIMS負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。通過全反射x射線熒光（TXRF）測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

表面敏感技術被用來研究SC-1對硅片的化學效應。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，正在開發(fā)計算和實驗模型。這種模型將允許浴缸制造商根據(jù)第一原則計算清潔性能。

按照piranha清洗和沖洗順序，硅晶片表面會殘留硫。當晶片儲存在潔凈室環(huán)境中時，這種殘留物會形成顆粒物質(zhì)。TOF-SIMS被用來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 ,從而抑制隨時間變化的顆粒形成。

審核編輯：湯梓紅