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關于氮化硅和二氧化硅層上的金屬去除，先前的研究表明，通過蝕刻幾埃的受污染材料可以實現(xiàn)非常有效的清洗，通過為多晶硅蝕刻和晶圓變薄而開發(fā)的濕蝕刻化學方法，可以獲得最高的硅蝕刻速率（每分鐘幾微米），這些化學物質(zhì)通常是HF/HNO3混合物、FNPS(HF/HNO3/H3po4/h2so4)或商業(yè)解決方案，如默克紡絲機?系列,然而，由于蝕刻的硅的厚度和均勻性難以控制，這些化學方法不適合重復清洗步驟。
此外，二氧化硅和氮化硅的蝕刻速率降低了10到100倍，所以無論基質(zhì)如何，都不能使用相同的配方,研究發(fā)現(xiàn)，直高頻清洗對二氧化硅和氮化硅的銅去污非常有效,在工業(yè)環(huán)境中，通過僅蝕刻7A的氮化硅，銅污染可從1012at/cm2降低到1010at/cm2,雖然這種清洗方案目前用于集成電路制造廠，但它不能解決硅表面的金屬去污，特別是過渡金屬，因為它不蝕刻硅或具有較低的氧化還原電位值,如果可以通過調(diào)整稀釋度和化學比來控制Si和二氧化硅上的蝕刻速率，則不會蝕刻氮化硅。
在這項研究中，我們研究了一種解決方案，使我們能夠通過改變混合物成分和溫度來“調(diào)整”和控制硅、氮化硅和氧化硅的蝕刻速率,我們選擇了一種h2o：h2o2：h2so4：HF(dHF-SPM)混合物，因為它可以獨立地控制3種感興趣材料的蝕刻速率，而不會粗糙硅表面,含dHF-SPM混合物的硅蝕刻是基于h2o2：h2so4混合物同時氧化硅和隨后的dHF氧化硅蝕刻，在給定的溫度下,通過結合使用酸性新鮮化學和單晶圓工具，可以實現(xiàn)較高的清潔效率，因為金屬種類既可以溶解在酸性介質(zhì)中，也可以被化學流提升和清除。
根據(jù)SEZ的經(jīng)驗，設置了化學流量、晶圓自旋速度、化學分配器臂“吊臂擺動”、沖洗和干燥條件等參數(shù)，以實現(xiàn)良好的均勻性和較短的工藝時間,所有試驗均使用新鮮（非再循環(huán)）化學物質(zhì),我們根據(jù)LETI的內(nèi)部規(guī)范考慮了關鍵的背面金屬水平，即生產(chǎn)批次的5E11at/cm2，監(jiān)測晶片的1.5E11at/cm2。
由于之前的研究表明，幾埃的蝕刻就足以顯著降低銅的污染，我們的目標是獲得約10a/分鐘的蝕刻率,對硅和氮化硅，且小于50a/分鐘,在熱氧化物上,對于dHF-SPM混合物中的硅蝕刻，硅表面氧化作為速率限制步驟；因此，HF濃度不應影響硅蝕刻速率,對于二氧化硅和氮化硅底物，蝕刻速率主要取決于高頻濃度和溫度。
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圖1
通過改變混合物中的過氧化氫和硫酸比值來關注硅的蝕刻率,溫度設置為60°C，以激活Si表面氧化反應，高頻濃度為0.5%,隨著過氧化氫含量的增加，硅蝕刻從5.8A增加到13.5A/min（圖1），但體積比為5：5：1的混合物似乎達到了一個平臺期,選擇這種組合物進行最后的清潔測試,在第二步中，我們調(diào)整了高頻濃度，以達到在氮化硅和氧化硅上所需的蝕刻速率,在60°C下，HF濃度為0.1%~0.5%，氮化硅的蝕刻速率為5~25A/min，二氧化硅值從10到140A/分鐘,對于硅蝕刻速率最低的混合物（比率8：2：1，圖2），充分驗證了硅蝕刻速率與高頻濃度的獨立性。
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圖2
我們注意到，在過氧化氫含量較高的化學混合物中（比值為5：5：1）時，蝕刻速率略有下降，正如我們預計硅氧化速率會隨著氧化劑濃度和非常低的高頻濃度的增加而增加，限制步驟可能是氧化硅蝕刻速率。最后，選擇0.2%的HF濃度，以避免限制硅蝕刻，因為在氮化硅和熱二氧化硅(60°C)上分別獲得了合適的蝕刻速率，分別為10A/min和35A/min，經(jīng)過5次清洗后，AFM對硅片的粗糙度沒有顯著增加。
我們開發(fā)的清潔溶液對過渡金屬和其他類型的污染表現(xiàn)出良好的性能，通過在硅晶片上的故意污染，初始金屬水平接近1E13at/cm2是通過故意污染獲得的，然后，通過在退火晶片上用5：5：1/0.2混合物(60°C60秒)蝕刻10A硅，達到1E10at/cm2下的殘留污染水平。
然后，我們重點研究了四個可能會增加一些外來污染的新興過程：HfOSix和Y2O3高k材料的沉積；ITO的沉積，可作為上述IC元件中的透明電極；以及用于MRAM應用的鐵磁層的沉積。我們觀察到初始污染水平（未在同一運行中沉積）的晶圓間的顯著變化，從E10到E13at/cm2。清洗后，最終達到5E10at/cm2以下的污染水平。
在一個封閉的腔室中，來自被污染氣體流動的顆粒（在晶片表面均勻分布），從而獲得了非常高的初始污染水平，1min可接受70~95%，清潔然而，從工具操作和卡盤接觸中去除顆粒要困難得多，在這個測試中，初始粒子數(shù)要低得多，但PRE幾乎可以忽略不計（0到20%）。雖然來自野鴨的顆粒污染很高，并且在每個積分步驟中都有增加的趨勢，但與焦點的相關性沒有得到證明，結果表明，聚焦點與處理系統(tǒng)造成的非常大的背面缺陷，或卡在光刻工具卡盤上的大粒子更好地相關，而不是晶圓背面粒子數(shù)。
由于單晶片序列的工藝時間短，金屬去除仍然具有挑戰(zhàn)性，在SEZ自旋處理器上研究了背面清洗，該處理器具有一種易于使用的化學方法，專門用來通過使用相同的配方去除硅、氧化硅或氮化硅背面涂層上的金屬污染，我們重點研究了過渡金屬和“外來”污染物，并表明無論使用何種襯底，都可以獲得良好的金屬去除效率。