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摘要
? ? ? 本文介紹了光刻前背面清洗工藝開發(fā)了具有全覆蓋背面兆聲波的單晶片清洗系統(tǒng)。背面顆粒去除效率 (PRE)僅使用 DIW 即可在 ≥65nm 處實(shí)現(xiàn)大于 95% 的 Si3N4 顆粒，這表明使用全覆蓋兆聲波增強(qiáng)了較小和較大顆粒尺寸的顆粒去除。>99% 的 PRE 值是通過使用稀釋的 HF/SC1 化學(xué)物質(zhì)和通過使用 SC1 增加兆聲波功率而獲得的。如果需要，單晶片清潔系統(tǒng)允許在正面分配 DIW，以在將化學(xué)物質(zhì)施加到背面時(shí)最大限度地減少晶片器件側(cè)的化學(xué)接觸。蝕刻速率測(cè)試證實(shí)沒有化學(xué)物質(zhì)流到晶片的正面?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)表明，全覆蓋兆聲波清洗可以減少光刻工具的維護(hù)頻率。
介紹
? ? ? 隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)縮小到 65 納米，由于在關(guān)鍵光刻步驟（例如淺溝槽隔離、柵極圖案化和接觸）中的焦深和重疊容差過緊，晶圓背面清潔變得至關(guān)重要。這些步驟要求晶圓背面沒有大顆粒（90nm/65nm 節(jié)點(diǎn)處為 0.2μm）。隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)縮小到 45 納米及以上，更關(guān)鍵的光刻步驟將需要背面預(yù)清潔。此外，晶片背面和邊緣上的顆粒和金屬污染有可能污染工藝和計(jì)量工具的處理表面。背面清潔可以消除與這些工具接觸的晶圓之間的交叉污染。例如，一些研究人員研究了去除背面銅以避免交叉污染 。
? ? ? 眾所周知，從晶片表面去除顆粒的挑戰(zhàn)是克服范德華力和顆粒與晶片之間的靜電相互作用力。Megasonic 清潔系統(tǒng)采用 700kHz 至 1.5MHz 的聲能來清潔晶圓。超音速清洗依賴于空化作為主要的顆粒去除機(jī)制?？栈且环N基于液體中氣泡形成和坍塌的復(fù)雜物理現(xiàn)象，可以由兆聲波的聲場(chǎng)誘發(fā)。
測(cè)試晶圓和計(jì)量
? ? ? 高級(jí) 300mm Si 晶片（用于制備 PRE 晶片。使用 2300D 型粒子沉積系統(tǒng) (MSP Inc., Minneapolis, MN) 在晶片上沉積大約 10000 個(gè) Si3N4 粒子使用 SP1-TBI 晶片表面掃描儀 (KLA-Tencor Inc, San Jose, CA) 進(jìn)行粒子測(cè)量，波長(zhǎng)≥65nm，邊緣排除 3mm。圖 2 顯示了沉積有 0.1μm Si3N4 顆粒的顆粒晶片的典型 SP1 預(yù)掃描。 PRE 定義為（清潔后計(jì)數(shù) - 沉積前計(jì)數(shù)）/（清潔前計(jì)數(shù) - 沉積前計(jì)數(shù)）*100。對(duì)于背面清潔 PRE 評(píng)估，使用晶片棒將晶片倒置并放回晶片盒中。處理后，用晶圓棒手動(dòng)將晶圓翻轉(zhuǎn)回上方位置。初始氧化物厚度為 500? 的熱氧化物 300mm 晶片用于蝕刻速率測(cè)試。使用 Spectrum FX-100 (KLA-Tencor Inc, San Jose, CA) 在 3 mm 邊緣排除的 49 個(gè)點(diǎn)測(cè)量薄膜厚度。
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晶圓背面示意圖 清潔圖 2. 典型的 SP1 預(yù)掃描
清潔化學(xué)
? ? ? 大多數(shù)濕式清潔應(yīng)用需要使用清潔化學(xué)品，通常是稀釋的 HF (dHF) 和/或 SC1（NH4OH 和 H2O2 的混合物）。在這項(xiàng)工作中，DIW、dHF 和 SC1 用于測(cè)試顆粒去除、顆粒添加物和氧化物蝕刻速率。使用的正面/背面流體流動(dòng)組合為 DIW/DIW、DIW/dHF 和 DIW/SC1。對(duì)于 PRE 測(cè)試，使用 DIW/DIW 和 DIW/dHF，然后使用 DIW/SC1。使用 DIW/dHF 和 DIW/SC1 進(jìn)行粒子添加器測(cè)試。使用 DIW/dHF 評(píng)估正面氧化物蝕刻速率。Megasonics 用于所有組合。
? ? ? 我們之前的研究表明，水中缺乏溶解氣體會(huì)導(dǎo)致顆粒去除率顯著降低，尤其是在低兆聲功率水平下 [5]。DIW 中的溶解氣體對(duì)空化起著關(guān)鍵作用，因此對(duì)于有效去除顆粒至關(guān)重要。因此，本文中的所有實(shí)驗(yàn)均使用 N2 氣化 DIW 進(jìn)行。
結(jié)果和討論
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圖 3. DIW/500W 兆聲波工藝后，≥90nm (■) 和 ≥65nm (●) 的背面 PRE 與晶圓數(shù)量的關(guān)系。
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