稀释酸清洗工艺是在200mm和300mm晶圆的两套不同的FSI ZETA?/SUP>喷雾清洗系统上进行的。200mm系统如图1所示。在PFA处理盒里，晶圆必须保持水平。200mm系统可处理4篮晶圆，每篮25片，而300mm系统可处理2篮，每篮25片。篮子放置在旋转速度高达500rpm的PFA转盘上。
旋转的晶圆篮放在有密封塞的氮气净化腔内。化学试剂，清洗水和氮气由附在腔盖的中心喷洒柱喷出，液体从边上的喷洒柱喷向净化腔的墙壁。化学试剂使用混合分管进行混合和稀释。混合比例由工艺配方确定，并由精确的流程控制器进行严格控制。
使用IR发热器来控制试剂喷进腔前的温度。试剂流经晶圆表面的温度由安装在腔内的温度计严格监视。这种测量法可使工艺最优化，或者在精密的刻蚀应用中，可用来控制刻蚀时间以取得所需的刻蚀成度。
本文中，我们用稀释的H2SO4, H2O2和HF混合物来去除铝线条（M1和M2），氧化层通孔及键合焊盘窗口的残留物。在所有情况下，无需进行主动的温度控制就可以取得良好效果。化学试剂在混合后温度达35℃, 在雾化发送进腔内的过程中降温. 晶圆表面温度经过3分钟的处理，慢慢地从室温升至25℃左右。在M1和M2的清洗中，我们也检测了在处理晶圆前先把混合物冷却至25℃，如下所述。表1列示出用于本操作中的喷雾时间范围，试剂的温度及浓度的范围。
M1金属叠层包括一个位于Al-Cu-Si合金下的 Ti/TiN底层，及Ti/TiN复盖层。M2金属叠层情况类似，但复盖层只是TiN的。两种金属层都位于等离子CVD形成的TEOS顶部。通孔是在等离子CVD处理过程中TEOS沉淀的7000埃硅电介质中刻蚀的。铝键合焊盘金属层与M2栈极相似,下有一层离子淀积达12000埃的TEOS氧化硅层, 上有一层14000埃的钝化层。铝键合焊盘经离子刻蚀后会从最终层中曝露出来。晶圆经过光刻和灰化后，用稀释酸对圆片进行清洗。
工艺控制
通过使用混合分管，很容易实现本文中的化学试剂。把流速保持在2000至3000ml/分范围内，可提供恰当的喷淋雾化及统一晶圆复盖。在本操作中，单个化学试剂流程流速可控制低至20ml/分，如HF的预稀释，也可高达250ml/分，如H 2O2。DI水流也必须进行控制，以确保恰当的稀释。DI 水流速度为1750ml/分，但可调整保持整体流速在所需的2000至3000ml/分范围之内。
温度是稀释矿物酸过程中的另一个可变参数，可控制残留物去除及金属损耗。因为H2SO 4与DI水混合时产生热量的本性，试剂的温度将会从环境温度上升至将近35℃，这取决于试剂的浓度。喷洒至晶圆上时，所混合的试剂温度将引起晶圆温度从 20℃上升至25℃，如图2所示。
本操作不必主动进行温度控制就可取得良好效果。但是，如果需要关闭精确温度控制以扩大操作窗口，我们首先送稀释酸试剂至已调整并控制温度的馏分收集器，馏分收集器内放置有加热器和（或）冷却器线圈。馏分收集器容纳大概20公升及一个回收环，混合物可持续流经过滤器，而其温度被调整并被控制在所要求的控制点上，直至到喷洒至晶圆上时。
稀释试剂的使用可带来高效的一次性处理，在一次性处理中，化学溶剂经溅射后流入下水道。每个处理运行后，馏分收集器装满了在线混合的化学溶剂，并根据需要被加热或冷却，以达到所需的设置点的温度。图3显示的是混合酸溶剂预先冷却至 20℃后用于晶圆处理的实例。在这种情况下，晶圆起始温度为22℃，在处理过程中逐渐降到21℃。
工艺窗
表1所列示的参数范围是经研究后的可确定的工艺窗口及最佳处理条件。较宽的工艺窗不仅可以防止在清洗过程中参数的波动，还可防止上流过程的波动，上流过程的波动会影响残留物的数量及去除的难度。在本操作中，工艺窗的大小由完全去除刻蚀残留物的需要决定，清洗结果由目测和电测来横量，同时工艺必需基本不影响或腐蚀金属线条，并防止氧化物介质刻蚀。另外，如果在灰化过程中初始灰化不完全，需要对晶圆进行再处理。这步再处理也包括灰化后残留物的去除。因此，处理程序的选择性必须能够允许二次清洗，而不会对金属线或焊盘及氧化物介质造成过多的影响。
结论和讨论
M1和M2
腐蚀和灰化后的M1和M2晶圆先在~35℃的混合溶剂(无另加热)中处理，混有H2SO4，50到150ppm的HF以及2％到20％的H2O2 。在残留物去除前和去除后典型的M1线的SEM照片见图4所示，处理时长为120秒。测试结果表明残留物可以从M1线上去除，而不会造成任何侵蚀或明显的线缺陷。在HF浓度最高时会对金属线条产生影响。H2O2的浓度工艺窗没有许多影响, 从2%上升到20％都实现了适度的残留物去除，而不会产生蚀损斑或腐蚀。在最佳的稀释的H2SO4, H2O2 和 HF的混合溶剂中，对M1线条的处理时间延长至150秒也不会产生任何蚀损斑或腐蚀。对M2线条处理的结果如图5所示，使用的是与M1相同的最佳浓度溶剂，处理时间为 90秒，而且也是采用溶剂的混合温度(-35℃)。在这些条件下，当处理时间超过90秒时，M2线条开始显现出某些蚀损斑。在晶圆处理之前，采用如上所说的馏分收集器，将化学溶剂冷却至25℃时，处理时间可以延长至120秒而不会出现M2蚀损斑。如果处理前，将化学溶剂冷却至20℃，处理时间则可以延长至150秒而不会产生M2蚀损斑。稀释的H2 SO4 和 H2O2 而不含 HF的溶剂不会对金属线条造成侵蚀，同时也不能去除腐蚀残留物。
通孔
通孔腐蚀后去除残留物工艺也是在同样的最佳物学溶剂（与M1相同）下进行的，同样也是在混合温度下(-35℃)。处理时间从60秒到150秒不等。结果发现处理时间起马需120秒才能去除所有可见残留物。延长至150秒时，也测不到氧化腐蚀，同时也没有增大通孔直径。图6显示的是通孔经清洗前、后的SEM照片。
键合焊盘
对于键合焊盘清洗，采用的是在混合温度下的溶剂。表1显示的是这项实验得到的参数范围。清洗键合焊盘上的腐蚀残留物比清洗M1,M2或通孔的都要复杂。腐蚀厚的氮化物钝化层的条件会产生额外的腐蚀残留物，继而需要更多的时间彻底清除。我们用成功用于金属线条和通孔的溶剂对键合焊盘进行试验，残留物完全去除需要超过180秒的处理时间，这将会影响钝化层边缘的键合焊盘。重新调整溶剂浓度，避免了对键合焊盘的影响，但是至少需要420秒的时间才能完全去除残留物。图7显示的是典型的用重新调整浓度的溶剂对键合焊盘进行清洗的结果，处理时间为450秒，采用的溶剂温度为混合温度(-35℃)。