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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 處實現(xiàn)大于 95% 的 Si3N4 顆粒，這表明使用全覆蓋兆聲波增強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 化學物質和通過使用 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，以在將化學物質施加到背面時最大限度地減少晶片器件側的化學接觸。蝕刻速率測試證實沒有化學物質流到晶片的正面。現(xiàn)場數(shù)據(jù)表明，全覆蓋兆聲波清洗可以減少光刻工具的維護頻率。
介紹
? ? ? 隨著技術節(jié)點縮小到 65 納米，由于在關鍵光刻步驟（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重要。這些步驟要求晶圓背面沒有大顆粒（90nm/65nm 節(jié)點處為 0.2μm）。隨著技術節(jié)點縮小到 45 納米及以上，更關鍵的光刻步驟將需要背面預清潔。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制?？栈且环N基于液體中氣泡形成和坍塌的復雜物理現(xiàn)象，可以由兆聲波的聲場誘發(fā)。
測試晶圓和計量
? ? ? 高級 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 Si3N4 粒子使用 SP1-TBI 晶片表面掃描儀 (KLA-Tencor Inc, San Jose, CA) 進行粒子測量，波長≥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 預掃描。 PRE 定義為（清潔后計數(shù) - 沉積前計數(shù)）/（清潔前計數(shù) - 沉積前計數(shù)）*100。對于背面清潔 PRE 評估，使用晶片棒將晶片倒置并放回晶片盒中。處理后，用晶圓棒手動將晶圓翻轉回上方位置。初始氧化物厚度為 500? 的熱氧化物 300mm 晶片用于蝕刻速率測試。使用 Spectrum FX-100 (KLA-Tencor Inc, San Jose, CA) 在 3 mm 邊緣排除的 49 個點測量薄膜厚度。
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晶圓背面示意圖 清潔圖 2. 典型的 SP1 預掃描
清潔化學
? ? ? 大多數(shù)濕式清潔應用需要使用清潔化學品，通常是稀釋的 HF (dHF) 和/或 SC1（NH4OH 和 H2O2 的混合物）。在這項工作中，DIW、dHF 和 SC1 用于測試顆粒去除、顆粒添加物和氧化物蝕刻速率。使用的正面/背面流體流動組合為 DIW/DIW、DIW/dHF 和 DIW/SC1。對于 PRE 測試，使用 DIW/DIW 和 DIW/dHF，然后使用 DIW/SC1。使用 DIW/dHF 和 DIW/SC1 進行粒子添加器測試。使用 DIW/dHF 評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導致顆粒去除率顯著降低，尤其是在低兆聲功率水平下 [5]。DIW 中的溶解氣體對空化起著關鍵作用，因此對于有效去除顆粒至關重要。因此，本文中的所有實驗均使用 N2 氣化 DIW 進行。
結果和討論
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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)量的關系。
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