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引言
? ? ? 隨著集成電路結(jié)構(gòu)尺寸的縮小,顆粒對(duì)器件成品率的影響變得越來(lái)越重要。為了確保高器件產(chǎn)量,在半導(dǎo)體制造過(guò)程中,必須在幾個(gè)點(diǎn)監(jiān)控和控制晶片表面污染和缺陷。刷子洗滌器是用于實(shí)現(xiàn)這種控制的工具之一,并且它們已經(jīng)成為當(dāng)今晶片清潔應(yīng)用的主要工具之一。
? ? ? 本文重點(diǎn)研究了納米顆粒刷洗滌器清洗過(guò)程中的顆粒去除機(jī)理并研究了從氮化物基質(zhì)中去除平均尺寸為34nm的透明二氧化硅顆粒的方法。在洗滌器清洗后,檢查晶片上顆粒徑向表面濃度的均勻性,然后分析了加工時(shí)間對(duì)顆粒去除的影響?;跐L動(dòng)和提升去除機(jī)理,建立了一些初始模型來(lái)描述洗滌后顆粒徑向表面濃度的變化。通過(guò)這樣做,確定了在不同洗滌條件下洗滌的去除機(jī)理。最后,本文提出了關(guān)于粒子去除機(jī)理的一些實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
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實(shí)驗(yàn)
? ? ? 晶圓的控制污染采用浸沒(méi)式污染程序,然后進(jìn)行過(guò)度沖洗和馬蘭戈尼干燥。顆粒為34±6nm二氧化硅澄清漿液顆粒,襯底為氮化硅。使用前,在自動(dòng)濕式工作臺(tái)中使用O3-last IMEC清潔器清潔晶片。污染后,顆粒表面濃度為1.6 × 1010 #/cm2,相當(dāng)于16%的表面積被顆粒覆蓋。
? ? ? 通過(guò)根據(jù)晶片的顆粒表面濃度與晶片添加的薄霧之間的比例來(lái)測(cè)量晶片的薄霧來(lái)研究顆粒表面濃度。最終的顆粒去除效率(PRE)采用以下公式計(jì)算。
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? ? ? 在刷刷過(guò)程中,晶片以ω的角度速度旋轉(zhuǎn)(見(jiàn)圖2)。根據(jù)圖2,刷與所有x晶片的接觸面積是相同的。在一次清洗旋轉(zhuǎn)循環(huán)中,實(shí)際清洗時(shí)間τ(x)為:
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圖2 刷式洗滌器清洗橫向示意圖
結(jié)論
? ? ? 擦洗是一個(gè)不均勻的過(guò)程:首先在晶片中心實(shí)現(xiàn)一個(gè)清潔的區(qū)域,并隨著處理時(shí)間的增加而延伸到晶片邊緣。通過(guò)研究洗滌后顆粒的表面徑向濃度,研究了顆粒的去除機(jī)理。在滾動(dòng)和提升移除機(jī)制的基礎(chǔ)上,采用三種模型(滾動(dòng)模型、提升模型、提升+滾動(dòng)模型)來(lái)預(yù)測(cè)顆粒徑向表面濃度隨洗滌時(shí)間的變化。滾動(dòng)+提升模型是描述洗滌時(shí)顆粒去除行為的最佳模型。滾動(dòng)和提升都被認(rèn)為是在刷子洗滌器清洗過(guò)程中的顆粒清除機(jī)制。滾動(dòng)更負(fù)責(zé)靠近晶圓中心的區(qū)域的顆粒清除,清洗時(shí)間短,低刷/晶片壓力,而提升更負(fù)責(zé)靠近晶圓邊緣的區(qū)域的顆粒清除,清洗時(shí)間長(zhǎng),高刷/晶片壓力。