《炬丰科技-半导体工艺》减少化学品使用的清洁优化
书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：减少化学品使用的清洁优化
编号：JFKJ-21-993
作者：炬丰科技
引言
集成电路制造过程中通常使用的清洗化学物质已经使用了很多年。尽管已知各种清洁化学物质对于当前一代集成电路设计规则是有效的，但是对这些化学物质的清洁机制和性能限制仍知之甚少。通过仔细的过程优化和对清洁机制的理解，这些化学物质通常可以被修改以保持或提高清洁效率，同时减少化学物质的使用。最常见的清洗化学物质包括用于去除重有机污染物、过渡金属污染物和颗粒污染物的氧化水溶液。硫酸和强氧化剂如过氧化氢的混合物通常用于去除高分子量有机物(如灰化光刻胶)。
近年来，大量的努力集中在优化SC-1和SC-2化学品的工艺性能上。已经表明，这些化学物质可以被充分稀释，同时仍然保持高清洁效率。本文将讨论SC-1清洁剂的优化，以最大限度地减少颗粒和有机污染、环境影响和拥有成本。只要施加足够的兆频超声波能量，稀释SC1清洗就能有效去除颗粒。这通过最大限度地减少化学品使用、漂洗水使用和废物处理，降低了拥有成本和环境影响。
实验
颗粒去除研究：
实验面临的污染挑战是氮化硅颗粒，它是从气溶胶中沉积出来的，粒径范围从0.11 pm(计量检测下限)到0.30 Atm。用于这些实验的晶片是150毫米的Si<100 >，在稀释的(1∶10∶130)SC-1化学中预先清洗，以建立恒定的表面条件。在粒子沉积步骤和粒子去除清洁之前和之后进行粒子计量。首先进行筛选实验以确定颗粒去除的主要效果。然后评估经验响应面矩阵，以确定颗粒去除的最佳条件。
有机污染物去除研究：
进行了设计性实验，以评估稀释的化学物质SC-1与应用的兆声波一起去除0.20微米以下的颗粒。然而，由于SC-1是一种氧化性化学物质，这种溶液可以去除低分子量有机污染物，并有助于去除颗粒物因为已经发现邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等有机污染物会影响栅极电介质击穿。进行实验以确保稀释SC-1不会不利地影响轻质有机物的去除。
环境影响：
使用稀释化学清洁剂的第一个附带好处是减少了化学物质的使用。可以很容易地进行计算，以确定通过稀释化学处理槽获得的化学节约量。废水处理中使用的化学品也可以通过减少需要由废物处理设施。然而，由于生产半导体晶圆厂的大部分化学污染物是酸性的，如果酸性和碱性废液一起处理，稀释的SC-1化学品(碱性)的废水处理节省可忽略不计。
稀释化学清洗的另一个主要环境效益是减少了用于清洗晶片的水。晶片通常被冲洗，直到冲洗水流出物达到预定的电阻率。达到所需电阻率所需的时间根据不同浓度的SC-1化学物质进行测量。简单的级联溢流冲洗用于完整的标准间距150毫米晶圆盒。这些实验的目标漂洗水电阻率为15 Mfl-cm。
总结和讨论
颗粒去除研究：
只要施加足够的兆频超声波功率，即使当氢氧化铵和过氧化氢的浓度都显著降低时，SC-1化学催化剂在颗粒去除方面也表现良好。图1和图2显示了使用化学比率r = 1和r=0.01的氮化硅颗粒去除效率的等高线图，其中r定义为OH与H2O2的体积比。包括在图1的曲线图中的将是传统的浓度化学，1:1:5(ohihzo 2-H2O的比率)；稀释至1
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