超声波和超电子粒子的去除

引言

颗粒污染是许多行业产量损失的主要原因，精密的光学表面需要尽可能地不含污染颗粒。半导体制造对其清洗过程（晶片清洗）提出了最严格的要求。在加工过程中由化学反应引入的颗粒，或通过人工或自动晶圆处理沉积的颗粒，随后可以屏蔽光刻复制，导致氧化引起的堆积故障，并导致短路和开路。在制造最先进的集成电路的过程中，也必须控制薄膜和离子污染。

在典型的超声波频率（40-100 kHz，用于其他行业中较不关键的部件）下清洗在半导体制造中不是最明智的选择，因为相关的空化内爆会造成表面损伤。然而，英思特半导体公司研究发现0.8至0.9 MHz范围内的声波清洗（称为“大电子”清洗）可以有效去除表面污染物而不会造成损害。英思特得出的结论是，在超电子频率下，波道之间没有足够的时间来形成空腔和内爆发生。

实验与讨论

在40~862 kHz的多个频率下测量了颗粒去除效率。在沉积前，使用SC1（1氢氧化铵：1过氧化氢：5水）浴清洗晶片，并使用PMS激光表面扫描仪（0.1µm分辨率）进行扫描，以建立背景粒子计数。在声波清洗前后的粒子数中，从晶片上的粒子总数中减去这个未知来源的粒子数。用0.1µm过滤空气的喷雾器雾化，并沉积在晶片上。每个晶圆片上大约沉积了150到300个颗粒，导致预清洗前的颗粒计数相对较低（1.1-2.4个颗粒/cm2）

图1：在862 kHz和150 W的去离子水中，PSL球的去除效率随辐照时间的变化

图1、2和3分别显示了PSL、二氧化硅和氮化硅颗粒在去离子水中去除效率的。数据采集于862 kHz，对传感器的功率为150 W。结果表明，在几乎所有情况下，去除效率都随着粒径的增加而提高。此外，虽然对二氧化硅和PSL的去除效率相当，但对氮化硅颗粒的去除效率明显较低。

图2：在862 kHz和150 W的去离子水中，二氧化硅球的去除效率随辐照时间的变化图3：在862 kHz和150 W的去离子水中，氮化硅颗粒的去除效率随辐照时间的变化

结论

硅片清洗已经是半导体制造中的一项关键技术，随着电路尺寸的减小，它也越来越重要。虽然非常有前途，但声波清洗过程在传统上还没有被很好地理解。本文通过理论和实验来阐明表面粒子的基本原理。英思特目前的研究在声波清洗中进一步优化了操作参数。此外，由于SC1溶液的小规模蚀刻行为，硅晶片表面的微裂化是目前关注的一个领域，因为它对随后沉积的薄膜有有害影响。为了最大限度地清洁，同时最小化粗化的研究正在进行中。

江苏英思特半导体科技有限公司主要从事湿法制程设备，晶圆清洁设备，RCA清洗机，KOH腐殖清洗机等设备的设计、生产和维护。

审核编辑黄宇