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摘要
在未来几代半导体技术中，清洁工艺将面临在不损坏脆弱结构和几乎不蚀刻基板的情况下去除纳米颗粒的挑战。在这项研究中，我们评估了一组具有代表性的现有兆声清洁工具在热二氧化硅蚀刻低于 0.5 Å 的工艺条件下应对这一挑战的能力。颗粒去除和破坏的测试载体包括亲水性硅晶片上的 34 nm SiO2 颗粒和线宽范围分别为 150 至 70 nm 的多晶栅线。在本系列测试中，没有任何工具达到高颗粒去除效率 (PRE) 和对 70 nm 线的低损坏的目标。只有通过降低兆声功率，才能以降低 PRE 为代价来获得更低的伤害。PRE 和损坏的晶圆图显示了特定于工具的模式。五分之二的系统似乎只有两个系统在晶圆级 PRE 和损坏之间显示出简单的直接相关性，这表明需要更多的基础研究来了解兆声波系统中的清洁和损坏机制。
介绍
在半导体制造中，随着特征尺寸缩小到 100 nm 以下，需要将直径为几十纳米的颗粒视为致命缺陷。例如，尺寸大于 45nm 的 90nm 技术节点颗粒被认为是芯片中器件的潜在致命缺陷。 1 由于与基板消耗预算、成本和环境影响相关的几个原因，目前的清洁使用稀释的化学物质蚀刻能力低，需要额外的物理机制，例如超音速搅拌，以去除污染物颗粒。2 随着颗粒尺寸的减小，粘附力与清洁力的比率增加，从而可能影响颗粒去除效率 (PRE)。3 另一方面一方面，晶圆表面可能呈现出具有相当高纵横比的精细结构。
材料和方法
清洁测试在各种系统（A、C 到 F）中进行，其配置（批次或单晶片、换能器的位置、载体）、溶液流（再循环或单程）、换能器操作（连续或多路复用）和晶圆尺寸（200 或 300 毫米）（表 1）。换能器频率范围为 0.7 至 1 MHz。通过比较脱气和充气 DIW 获得的结果来研究溶解气体的影响。PRE 是用亲水性 200 或 300 毫米硅晶片测定的，该硅晶片被直径为 34 纳米的 SiO2 颗粒污染，以浆料形式购买（科莱恩 Elexsol）。使用基于浸入的受控污染 (CC) 程序污染晶片，并在制备后几小时内使用。10 使用雾度通道在 KLA Tencor SP1TBI 上使用光散射确定颗粒数。
结果和讨论
使用所有兆声波清洁工具，多线的损坏在 SEM 检查中表现为去除或弯曲长度约为 1 到 2 的小块线mm (图 2)。损坏的局部特征表明气蚀可能是原因。使用 KLA-Tencor AIT 进行全晶圆检测只能检测被移除的线段，但可以确定缺陷统计数据和晶圆上缺陷的空间分布。
图 2 被兆声波清洗损坏的 70 nm 多晶栅线的代表性 SEM 视图，显示去除（左）和弯曲（右）线段
图 4（略）显示 PRE 和损坏与兆声功率直接相关。在这条线中，通常认为晶片级的 PRE 不均匀性是由不均匀的声压分布引起的，较低的 PRE 区域对应于较低的压力。然而，仔细观察本研究中获得的 PRE 和损坏的晶圆图表明，PRE、损坏和晶圆级功率之间通常没有简单的相关性。这将在工具 C、E 和 F 的情况下进行说明.
结论
对于纳米颗粒挑战，所有工具都能够实现约 80% 或更高的高颗粒去除效率 (PRE)。对于宽于 100 nm 的线，兆声波造成的损坏较低，但对于较小的线宽，损坏开始急剧增加。在测试的参数中，兆声功率对损坏的影响最显着。降低兆声波功率可以将兆声波损伤减少到 70 纳米线，尽管代价是降低了 PRE。因此，在目前的一系列测试中，没有任何工具达到高 PRE 和低损坏的目标。
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