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摘要
? ? ? 在未來幾代半導(dǎo)體技術(shù)中，清潔工藝將面臨在不損壞脆弱結(jié)構(gòu)和幾乎不蝕刻基板的情況下去除納米顆粒的挑戰(zhàn)。在這項研究中，我們評估了一組具有代表性的現(xiàn)有兆聲清潔工具在熱二氧化硅蝕刻低于 0.5 ? 的工藝條件下應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的能力。顆粒去除和破壞的測試載體包括親水性硅晶片上的 34 nm SiO2 顆粒和線寬范圍分別為 150 至 70 nm 的多晶柵線。在本系列測試中，沒有任何工具達到高顆粒去除效率 (PRE) 和對 70 nm 線的低損壞的目標。只有通過降低兆聲功率，才能以降低 PRE 為代價來獲得更低的傷害。PRE 和損壞的晶圓圖顯示了特定于工具的模式。五分之二的系統(tǒng)似乎只有兩個系統(tǒng)在晶圓級 PRE 和損壞之間顯示出簡單的直接相關(guān)性，這表明需要更多的基礎(chǔ)研究來了解兆聲波系統(tǒng)中的清潔和損壞機制。
介紹
?????在半導(dǎo)體制造中，隨著特征尺寸縮小到 100 nm 以下，需要將直徑為幾十納米的顆粒視為致命缺陷。例如，尺寸大于 45nm 的 90nm 技術(shù)節(jié)點顆粒被認為是芯片中器件的潛在致命缺陷。 1 由于與基板消耗預(yù)算、成本和環(huán)境影響相關(guān)的幾個原因，目前的清潔使用稀釋的化學(xué)物質(zhì)蝕刻能力低，需要額外的物理機制，例如超音速攪拌，以去除污染物顆粒。2 隨著顆粒尺寸的減小，粘附力與清潔力的比率增加，從而可能影響顆粒去除效率 (PRE)。3 另一方面一方面，晶圓表面可能呈現(xiàn)出具有相當高縱橫比的精細結(jié)構(gòu)。
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材料和方法
? ? ? 清潔測試在各種系統(tǒng)（A、C 到 F）中進行，其配置（批次或單晶片、換能器的位置、載體）、溶液流（再循環(huán)或單程）、換能器操作（連續(xù)或多路復(fù)用）和晶圓尺寸（200 或 300 毫米）（表 1）。換能器頻率范圍為 0.7 至 1 MHz。通過比較脫氣和充氣 DIW 獲得的結(jié)果來研究溶解氣體的影響。PRE 是用親水性 200 或 300 毫米硅晶片測定的，該硅晶片被直徑為 34 納米的 SiO2 顆粒污染，以漿料形式購買（科萊恩 Elexsol）。使用基于浸入的受控污染 (CC) 程序污染晶片，并在制備后幾小時內(nèi)使用。10 使用霧度通道在 KLA Tencor SP1TBI 上使用光散射確定顆粒數(shù)。
結(jié)果和討論
? ? ? 使用所有兆聲波清潔工具，多線的損壞在 SEM 檢查中表現(xiàn)為去除或彎曲長度約為 1 到 2 的小塊線mm (圖 2)。損壞的局部特征表明氣蝕可能是原因。使用 KLA-Tencor AIT 進行全晶圓檢測只能檢測被移除的線段，但可以確定缺陷統(tǒng)計數(shù)據(jù)和晶圓上缺陷的空間分布。
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圖 2?被兆聲波清洗損壞的 70 nm 多晶柵線的代表性 SEM 視圖，顯示去除（左）和彎曲（右）線段
? ? ? 圖 4（略）顯示 PRE 和損壞與兆聲功率直接相關(guān)。在這條線中，通常認為晶片級的 PRE 不均勻性是由不均勻的聲壓分布引起的，較低的 PRE 區(qū)域?qū)?yīng)于較低的壓力。然而，仔細觀察本研究中獲得的 PRE 和損壞的晶圓圖表明，PRE、損壞和晶圓級功率之間通常沒有簡單的相關(guān)性。這將在工具 C、E 和 F 的情況下進行說明.
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結(jié)論
? ? ? 對于納米顆粒挑戰(zhàn)，所有工具都能夠?qū)崿F(xiàn)約 80% 或更高的高顆粒去除效率 (PRE)。對于寬于 100 nm 的線，兆聲波造成的損壞較低，但對于較小的線寬，損壞開始急劇增加。在測試的參數(shù)中，兆聲功率對損壞的影響最顯著。降低兆聲波功率可以將兆聲波損傷減少到 70 納米線，盡管代價是降低了 PRE。因此，在目前的一系列測試中，沒有任何工具達到高 PRE 和低損壞的目標。
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