近年来,作为替代品SPM通过添加臭氧的超纯水清洗(硫酸/过氧化氢)清洗的有机物去除方法,逐渐发现其有效性。在这种清洗方法中,可以实现清洗过程的低温化、可操作性的提高、废液处理的不必要化和封闭系统的实现。另一方面,动态旋转清洗方法解决了静态分批清洗方法中常用的交叉污染、减少药液使用、缩短清洗时间的问题,也能抑制天然氧化膜的产生,引起了人们的关注。与以往的方法相比,自旋清洗法与添加臭氧的超纯水相结合,具有更好的清洗能力。在抑制自然氧化膜生成的同时,晶片表面的有机物可以在短时间内完全去除。
有机污染是必须从晶片表面去除的污染物之一。作为污染源,被认为是涉及洁净室空气、晶片载体、晶片盒、药品、清洁工具等多种污染源。晶片表面物理吸附的有机分子用颗粒或薄膜覆盖表面。为了阻止与清洗液的接触,降低了清洗效率(金属和颗粒去除),降低了表面的不均匀蚀刻,延伸硅层的生长和网格极氧化膜的穿透。因此,一般认为晶片表面的有机物必须在清洗过程中首先在完全壁上去除。
根据有机物去除机理的利用FT-ⅠR据推测,有机物具有岛状或至少不均匀的厚度,是物理吸附。有机物的除去使用的是利用氧化分解的清洗法,但是由于清洗后的晶片表面会形成氧化硅膜,所以一般组合进行用于除去氧化膜的清洗(稀氢氟酸清洗等)。SPM超纯水清洗和添加臭氧基本上需要完全分解有机物,这是理想的,但大多数有机物在几十分钟内无法分解。据推测,在这种情况下,原本为去除氧化膜而进行的清洗将有助于去除有机物。通过这一系列的清洗去除有机物的机制可以考虑如下。图1模式化地表示了去除机制。
图1 有机物去除机理图
被有机物污染的晶圆浸泡在清洗液(硫酸/过氧化氢、加臭氧的超纯水)中后,氧化反应开始硅氧化,即有机物的氧化分解或不吸附有机物的部分。如果氧化反应进一步,氧化硅膜将在晶片表面形成,难以分解的有机物将成为骑在氧化膜上的形式。因此,即使有机物没有完全分解,有机物也可以从晶片表面去除,只要此时去除氧化膜。但是,如果氧化膜在表面形成不均匀,则需要设定适当的氧化时间,以增加表面的粗糙度。
新的清洗方法:
静态清洗方法:图2显示了只预清洗晶片的光谱( Pre-cleaned )能被认为是有机物完全热分解的1000°C热氧化处理晶片的光谱( Thermal oxidation )。后者没有检测到表示有机物存在的峰值,但前者可以清楚地确认。此外,加臭氧的超纯水清洗,SPM在清洗过程中,这种倾向也得到了相同的结果,表明静态清洗方法的清洗能力一直有限。
图2批量清洗法的能力极限
动态清洗方法:在装置中,将晶片安装在清洗室的卡盘上,通过可动喷嘴提供清洗液或超纯水,同时高速旋转。盖子上部有一个高纯度氮的导入口,可以防止洁净室的空气污染。此外,还能抑制自然氧化膜的产生。此外,该装置不仅可以去除有机物,还可以在清洁室进行所有清洁过程,包括金属杂质、颗粒/颗粒。在这种方法中,新鲜的药液经常通过旋转向晶圆表面提供Jb力形成均匀的流动,从晶圆表面去除不必要的反应生成物。
自旋清洗法:旋转清洗法、分批清洗法均为5分钟(分批清洗10分钟)ppm臭氧加入超纯水,分别清洗被有机物污染的晶片、超纯水、稀氢氟酸和最终超纯水。
在旋转清洗方法中,随着旋转次数的增加,去除率提高了1500rpm与分批清洗法相比,去除率只能较低,但旋转3万rpm在上述情况下,有机物的峰值不能完全检测到。此外,该清洗方法同时可以完全抑制Si-OH、Si-0-Si的生成。此外,由于该装置在完全控制的条件下按照预设的工艺顺序进行清洗,可以认为是一种均匀、再现性极佳的清洗方法。
我们可以检测到晶片表面的微量有机物,并通过动态清洗提供以往方法无法获得的高清洁度晶片表面,这已成为了解有机物影响的切入点,特别是设备的高性能和微加工技术的进步。