抛光片清洗新工艺


抛光片清洗新工艺


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本文提出了一种抛光硅片表面颗粒和有机污染物的清洗方法 , 非离子型表面活性剂可以有效地去除表面上的颗粒 , 因为它可以显著降低液体的表面张力和界面张力 , 非离子型表面活性剂分子具有亲水和疏水两部分 , 实验选择了脂肪醇-聚氧乙烯醚作为一种非离子型表面活性剂 , 这种非离子表面活性剂不能被电离 , 因此不会带来离子污染物 。
此外 , 它有很强的渗透力 , 可以深入渗透和“楔入”亲水部分的长度大于三分之二 , 从而形成厚的覆盖层 , 如图1所示 , 非离子表面活性剂分子可以吸附在硅晶片的表面上和颗粒周围 , 其支撑颗粒 , 并在颗粒周围形成吸附层 , 以防止颗粒吸附在表面上 。

非离子表面活性剂可以在抛光硅片上形成保护层膜 , 可以有效控制颗粒的吸附 , 保持吸附处于物理吸附状态 , 使其易于去除 , 然而这一层保护膜本身属于有机污染 , 最终需要去除 , 当非离子表面活性剂与BDD-EO结合时 , 可以同时去除有机污染物和颗粒污染物 , 以及表面吸附的非离子表面活性剂 。 在实验中 , 由BDD-EO产生的电解质中的氧化剂被称为氧化液(简称OL) , 制备OL的实验装置如图2所示 , 它是一个两盒电解槽 , 由离子交换膜分割 , 阳极槽较大 , 用于制备OL和清洗晶片 , 在实验之前 , 所有的晶片都通过化学机械抛光(CMP)技术进行抛光 , 并且需要制备有机玻璃 , 并在约10 V的负载电压下加热到70 ℃持续1.5 h 。

颗粒去除比较实验
(1)将抛光晶圆放入OL中10分钟 , 然后从阳极浴中取出 , 放入装满OL的容器中 , 然后将容器放入80kHz频率的超音速清洁器中 , 持续10分钟 , 之后它在另一个容器中清洗了三次 , 该容器中装满了新鲜的去离子水 , 并以80kHz的频率放入超音速清洁器中 , 每次清洗10分钟 , 最后一步 , 在氮气气氛中干燥 。
(2)将两片片分别浸泡在1%v/v非离子表面活性剂容器和10%v/v非离子表面活性剂容器中 , 每个晶片在室温下浸泡20分钟 , 然后将容器放入80kHz的超音速清洁器中浸泡10分钟 , 然后每个晶圆在另一个容器中清洗三次 , 容器中装满新鲜的去离子水 , 并以80kHz的频率放入超音速清洁器中 , 每次10分钟 , 在最后一步中 , 每个晶片都在氮气气氛中干燥 , 在500倍放大的整体情况下 , 用显微镜观察清洗后的晶圆 。
有机质去除比较实验
BDD膜阳极的电化学氧化可以在电解质中产生高强度的氧化剂 , 该氧化剂不仅能有效去除表面的有机污染物 , 而且还能有效去除非离子表面活性剂 , 通过比较实验验证了去除有机物的效果 。
(1)非离子表面活性剂-OL清洗(简称S-OL清洗)在室温下 , 将抛光晶圆在1%v/v非离子表面活性剂容器中浸泡20分钟 , 将容器放入80kHz的超音速清洗器中清洗10分钟 , 将晶片放入OL中放置10分钟 , 然后从阳极浴中取出 , 放入装满OL的容器中 , 将容器放入80kHz频率的超音速清洗器中 , 清洗10分钟 , 在另一个容器中清洗三次 , 这个容器中装满了新鲜的去离子水 , 然后放入一个具有80kHz频率的超音速清洁器中 , 每次清洗10分钟 , 最后一步 , 在氮气气氛中干燥 。
(2)OL清洗将抛光晶圆放入OL10分钟 , 从阳极浴中取出装满OL的容器 , 将容器放入80kHz的超音速清洗剂10分钟 , 然后将晶圆片在另一个容器中清洗三次 , 该容器中装满了新鲜的去离子水 , 并以80kHz的频率放入超音速清洁器中 , 每次清洗10分钟 , 最后一步在氮气气氛中干燥 。
【抛光片清洗新工艺】(3)传统的RCA清洁技术
在RCA(SC1)中 , 氢氧化铵(29%)、过氧化氢(30%)和水的体积逆比为1:1:5 , 在80?C的温度下 , 持续10分钟 , 然后放入80kHz频率的超音速清洁器中 , 持续10分钟 , 然后将其放入RCA(SC2)中 , 其中盐酸、过氧化氢和水的体积逆比为1:1:6 , 温度为70?C , 持续10分钟 , 然后放入超音速清洁器中 , 频率为80kHz , 10分钟 , 然后将晶圆片在另一个容器中清洗三次 , 该容器中装满了新鲜的去离子水 , 并以80kHz的频率放入超音速清洁器中 , 每次清洗10分钟 , 最后一步 , 在氮气气氛中干燥 。
所有的实验晶片在氮气气氛中干燥 , 放入干净的玻璃器皿中 , 并密封在装有氮气的编号盒子中 , 然后将盒子送到检查中心 , 用x射线光电子能谱(XPS)测试有机含量 , 在500倍放大的整体情况下 , 用金相显微镜观察清洗后的晶圆 , 1%v/v非离子表面活性剂清洗去除颗粒的效果明显优于OL清洗和10%v/v非离子表面活性剂 , 由于浓度较高 , 10%v/v的非离子表面活性剂在溶液中和晶圆表面上都产生了胶束 , 由10%v/v非离子表面活性剂产生的片状胶束 , 因此在使用非离子型表面活性剂时 , 应该是适当的浓度 , 所以在有机物去除对比实验中 , 非离子表面活性剂的浓度为1% v/v 。

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