本文介紹了我們?nèi)A林科納在稀釋SC1過(guò)程中使用兆聲波來(lái)增強(qiáng)顆粒去除，在SC1清洗過(guò)程中，兩種化學(xué)成分之間存在協(xié)同和補(bǔ)償作用，H2O2氧化硅并形成化學(xué)氧化物，這種氧化物的形成受到氧化性物質(zhì)擴(kuò)散的限制，相反氫氧化銨會(huì)慢慢腐蝕這種化學(xué)生長(zhǎng)的氧化物，這兩個(gè)過(guò)程的結(jié)果是化學(xué)氧化層將不斷產(chǎn)生和去除。因此顆粒通過(guò)這種蝕刻和底切作用被去除，顆粒去除效率可以通過(guò)增加二氧化硅的蝕刻速率來(lái)增加。

實(shí)驗(yàn)裝置由加工槽、泵、過(guò)濾器、紅外加熱器和用于濃度控制的電導(dǎo)率傳感器組成，兆頻超聲波系統(tǒng)配有1 MHz/800 W脈沖發(fā)生器，其中的傳感器固定在處理槽組件的底部，使用全自動(dòng)GAMA-1TM晶片處理濕站，并利用ICE-1TM原位化學(xué)濃度控制系統(tǒng)，在類似的條件下進(jìn)行了試驗(yàn)。通過(guò)在環(huán)境溫度下將面向裸硅晶片的氧化物晶片放置在10∶1 BOE(緩沖氧化物蝕刻劑)溶液中1分鐘來(lái)進(jìn)行顆粒沉積，當(dāng)二氧化硅顆粒在溶液中擴(kuò)散并沉積到裸硅上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生污染，然后清洗晶片，并在IPA干燥器中干燥，另一組晶片通過(guò)將懸浮(在IPA中)的SiO2和SisN4顆粒霧化到測(cè)試晶片上而被污染，使用TencorTM表面分析系統(tǒng)對(duì)所有受污染的晶片進(jìn)行顆粒計(jì)數(shù)，每個(gè)顆粒測(cè)試包括將三個(gè)測(cè)試晶片放置在兩個(gè)盒子的槽1、13和25中，剩余的空位被假人填滿，清潔工藝配方由以下順序組成:SC1/漂洗/IPA干燥，SC1條件在稀釋度和溫度方面有所不同，漂洗循環(huán)進(jìn)行2次快速轉(zhuǎn)儲(chǔ)，干燥器和漂洗槽先前合格，顆粒添加量限制在小于5個(gè)0.2 um的顆粒，然后對(duì)處理過(guò)的晶片進(jìn)行后顆粒計(jì)數(shù)。

第二組實(shí)驗(yàn)條件涉及在各種不同的制造環(huán)境中處理的晶片，研究了硅制造過(guò)程中光刻膠剝離和外延生長(zhǎng)前后的污染水平，SCl/兆頻超聲波系統(tǒng)旨在去除這些應(yīng)用中的污染物。結(jié)果以圖表形式顯示為初始顆粒數(shù)對(duì)移除顆粒，顆粒A(最終計(jì)數(shù)-初始計(jì)數(shù))，數(shù)據(jù)以這種方式呈現(xiàn)有兩個(gè)原因:首先，數(shù)據(jù)擬合線斜率的負(fù)值近似表示顆粒去除效率；第二，這條線(Ao)與A軸的截距代表添加到理想晶片的顆粒(零顆粒計(jì)數(shù))，這是一個(gè)值提供了工藝和/或設(shè)備清潔度的量度，使用這兩個(gè)參數(shù)，可以很容易地評(píng)估SC1/兆頻超聲波系統(tǒng)的性能，并與其他系統(tǒng)進(jìn)行比較，以下部分顯示了在準(zhǔn)備好的以及真實(shí)世界粒子實(shí)驗(yàn)中收集的數(shù)據(jù)， 制備的顆粒使用0.5:1:5的SC1溶液在60 ℃和800℃下清洗BOE污染的晶片如圖1所示，獲得了95%的顆粒去除效率和+35的Ao，對(duì)于0.25:1:5的SC1、70°C和800 W的過(guò)程，重復(fù)該實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖2)，即使NH4OH濃度降低50%，數(shù)據(jù)顯示去除效率為94 %, Ao為+23，再次重復(fù)該實(shí)驗(yàn)，這次使用1∶1∶100的SC1工藝，在70 ℃和800 W下。

這些結(jié)果表明，在稀釋化學(xué)條件下可以獲得高的顆粒去除率， 當(dāng)不同成分的顆粒沉積在晶片表面上時(shí)，獲得了類似的結(jié)果，60℃時(shí)SisNa顆粒在0.2:1:5 SC1中的去除效率曲線表明，輸入功率越高，在NH4OH濃度較低時(shí)，顆粒去除率越高，當(dāng)對(duì)二氧化硅顆粒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，獲得了類似的等高線圖。隨著氨濃度的降低(化學(xué)能的影響較小)，去除效率也降低，然而，在兆頻超聲波能量的幫助下，降低氨濃度的效果不會(huì)影響顆粒去除效率，即使氨濃度降低20倍，相同的去除效率也保持在大約98%。

在H2SO4-H2O2工藝之后，由于沖洗不充分而發(fā)生污染，導(dǎo)致晶片表面上的高顆粒數(shù)，這些顆粒缺陷被描述為依賴于時(shí)間的表面混濁，這是在粘性酸(例如磷酸和硫酸)中處理晶片后沖洗不良造成的，這種隨時(shí)間變化的混濁物通常是硫(或磷)和/或硫化合物，為了減少和/或消除這些缺陷，通常使用延長(zhǎng)的熱DIW沖洗，SC1/兆頻超聲波(0.5:1:5，50 ℃和800 W，5分鐘)工藝旨在增強(qiáng)這些情況下的粒子性能，該工藝的顆粒去除效率超過(guò)98%，SC1/兆頻超聲波工藝的實(shí)施不僅給出了良好的顆粒結(jié)果，而且可以在后硫酸清洗中錯(cuò)誤處理晶片的情況下用作緩沖，稀釋SC1/兆頻超聲波工藝的另一個(gè)應(yīng)用是在0.13 um顆粒閾值下的預(yù)外延工藝和后外延工藝，將晶片在70 ℃的1∶10∶120溶液中處理5分鐘。

通過(guò)高頻聲波在稀釋的SC1溶液中增加顆粒去除效率可以解釋如下:首先，根據(jù)化學(xué)比例，稀釋的SC1溶液通常具有9.5至10.5之間的pH值，這些pH值需要達(dá)到足夠的蝕刻速率以便進(jìn)行顆粒去除，第二，聲音通過(guò)液體的速度隨著溶液密度的增加而增加，NH4OH和H2O2溶液的比重小于1，在相同的溫度和壓力下，稀釋的SC1溶液比濃縮的SC1溶液密度大，與濃縮的SC1溶液相比，這導(dǎo)致了在稀釋的SCl溶液中更高的傳輸效率。此外，H2O2的分解將許多細(xì)小的氣泡引入到處理槽中，這些氣泡減弱了聲波的傳播，遮蔽了晶片表面，和/或從晶片表面衍射或反射聲波，導(dǎo)致較低的顆粒去除率，在這些情況下，只能通過(guò)添加更多的氨和/或提高溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)高顆粒去除率。

基于RCA的晶圓加工一直采用高濃度化學(xué)品，提高加工溫度，延長(zhǎng)加工時(shí)間，由于缺乏化學(xué)濃度控制，基于RCA的清洗溶液通常在相當(dāng)短的時(shí)間(2-4小時(shí))后被更換，以獲得任何程度的工藝均勻性，如果提供化學(xué)濃度的精確和連續(xù)控制，清洗溶液可以使用更長(zhǎng)的時(shí)間間隔。對(duì)SC1溶液的持續(xù)監(jiān)控將允許使用更多的稀釋化學(xué)品，化學(xué)品消耗的減少將降低擁有成本。實(shí)驗(yàn)以監(jiān)測(cè)在稀釋的SC1浴中超過(guò)8小時(shí)的粒子去除效率，使用加工槽上的ICE-1TM系統(tǒng)，通過(guò)保持溶液的導(dǎo)電性來(lái)控制化學(xué)濃度，可以觀察到化學(xué)濃度和電導(dǎo)率保持在一個(gè)窄的范圍內(nèi)。在70℃下在稀釋的1:1:100 SC1中處理超過(guò)8小時(shí)的晶片上的初始和最終顆粒數(shù)，觀察到初始浴和浴壽命結(jié)束時(shí)的去除效率差異很小，當(dāng)0.25:1:5 @ 70 ℃的SC1浴延長(zhǎng)至22小時(shí)時(shí)，觀察到類似的濃度控制，進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)來(lái)研究稀釋SC1溶液對(duì)晶片表面金屬的影響。

在這些實(shí)驗(yàn)的測(cè)試樣品中沒(méi)有檢測(cè)到鐵、銅、鋅，基于這些發(fā)現(xiàn)，在SC1步驟之后可能不需要金屬去除步驟(例如SC2)，即使必須設(shè)計(jì)該金屬去除步驟，它也可以是極稀的(例如0.01重量% HCl)。

已經(jīng)提出了使用兆頻超聲波能量來(lái)提高稀釋SC1工藝中的粒子去除效率，不同SC1濃度、顆粒大小和組成的測(cè)試結(jié)果，結(jié)果清楚地表明，即使在稀釋到1∶1∶100和1∶10∶120的溶液中，兆頻超聲波能量也增強(qiáng)了稀釋SC1過(guò)程中的粒子去除過(guò)程，當(dāng)使用不同的顆粒尺寸(0.13、0.16和0.2 um)和組成(SiO2和SigN4)時(shí)，獲得了高的顆粒去除效率；實(shí)驗(yàn)還表明，為了獲得工藝穩(wěn)定性和更長(zhǎng)的鍍液壽命，需要濃度控制技術(shù)，兆頻超聲波能量和稀釋化學(xué)品的使用可以提供更清潔和更光滑的晶片表面(顆粒和金屬)，更低的擁有成本和更環(huán)保的工藝。
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