摘要

本研究開發了一種低擁有成本的臭氧去離子水清洗工藝。室溫下40 ppm的臭氧濃度用于去除有機蠟膜和顆粒。僅經過商業脫蠟處理后，仍殘留有厚度超過200的蠟殘留物。由于臭氧的擴散限制反應，代替脫蠟器的DIO3處理在8000的厚蠟層上顯示出低去除率。脫蠟器與DIO3漂洗相結合，以減少蠟去除時間并完全去除蠟殘留物。用DIO3漂洗代替去離子漂洗導致表面接觸角小于5°，這表明不需要進一步的清洗步驟。通過將SC-1清洗步驟與DIO3漂洗過程相結合，進一步提高了顆粒去除效率。通過在脫蠟過程中引入DIO3清洗，縮短了處理時間。

實驗

圖1顯示了作為臭氧氣體壓力和臭氧氣體濃度的函數的去離子水中溶解的臭氧濃度的變化。在相同的臭氧氣體濃度下，較高的臭氧氣體壓力對較高的DIO3濃度更有效。當O3氣體壓力過高時，O3氣體由于過多產生氣泡而不能有效溶解在去離子水中。優化的臭氧氣體壓力用于在最大溶解臭氧濃度下最小化氣泡的產生。使用反射計(TE-2000，K-MAC)測量蠟膜的厚度。使用靜態接觸角分析儀觀察表面潤濕性。光學顯微鏡(LV100D，尼康)和傅里葉變換紅外光譜(FTX-6000，Bio-Rad)用于分析清洗后晶片上的顆粒和蠟殘留物。表面粒子掃描儀(Surfscan-6200，Tencor)用于測量清洗后晶片表面的粒子數量。

圖1.溶解臭氧濃度隨臭氧氣體壓力和濃度的函數

結果和討論

各種溶劑處理：測試脫蠟器和水溶性溶劑以除去有機蠟。改變水溶性脫蠟劑的濃度以評估蠟膜的去除速率。盡管脫蠟器能有效地除去稠的有機蠟，但很難完全除去有機蠟。在40 : 1脫蠟溶液中處理4分鐘后，仍殘留厚度大于300的蠟殘余物。圖2顯示了用脫蠟劑、異丙醇和丙酮處理的表面的接觸角隨處理時間的變化。異丙醇和丙酮在去除大塊蠟層方面與脫蠟劑一樣有效。應該注意的是，即使在5分鐘的處理后，沒有一個樣品達到20o以下。

圖2.用消波劑、IPA和丙酮處理的表面接觸角隨處理時間的變化

通過DIO3擴散控制反應去除有機顆粒的機理

顆粒的去除

以評價二氧化硅對顆粒去除的影響效率(PRE)，使用200mmp型（100）晶圓，如圖4所示，最終的干燥是在室溫下的馬蘭戈尼型IPA干燥機中進行的。脫蠟過程后的DIO3沖洗顆粒略低于去離子水，如圖4(b)，在清洗過程中加入SC-1步驟后，PRE顯著增加。需要注意的是，SC-1與DIO3后的應用明顯優于DIW沖洗后的PRE，如圖所示。4(c)和(d)因為DIO3沖洗不僅去除蠟殘留，還去除最終拋光引入的顆粒。與有24分鐘工藝時間的常規工藝和開發的不到8分鐘的工藝相比，PRE幾乎相同。它還可以假設DIO3漂洗使晶片表面更具親水性，這不僅防止了顆粒在沖洗過程中的粘附，而且提高了沖洗效率。

圖4.在不同的清洗步驟中實現的顆粒去除效率

結論

本研究采用DIO3有效清洗了用于拋光頭上的重有機膜蠟膜。采用傳統的脫蠟劑、IPA和丙酮相互去除有機蠟。脫蠟劑和溶劑處理后仍有大于200A的蠟殘留。所有的溶劑都將表面接觸角降低到20o，但沒有降低。由于臭氧反應的擴散能力有限，DIO3僅不能去除厚蠟膜。用DIO3沖洗代替去離子水沖洗，不僅可以完全去除蠟渣，還可以去除顆粒，減少SC-1的清潔步驟。因此，DIO3的引入大大減少了工藝時間和化學消耗。

審核編輯：符乾江