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尽管许多年以来，浸泡式清洗技术是晶圆清洗的一种主要技术并且已经相当成熟，但近期内浸泡式清洗技术还是有不少新突破，特别针对90nm及90nm以下技术节点的晶圆清洗。在这个专栏，我们会介绍FSI international在浸泡式清洗技术取得的一些创新。
SymFlowTM工艺：获得更好HF刻蚀均匀性的解决方案
采用稀释的HF（DHF）进行清洗的目的是去除1nm的自然氧化层或几个纳米的体SiO2，从而使这些氧化层中的任何金属物质露出并予以去除。采用DHF表面处理，可以产生一个以氢终止的氧含量很低的硅表面，准备用于栅生长、接触层金属化、或硅外延。过去，DHF清洗可以去除100A的SiO2而不影响器件的性能，但是对于90nm及90nm以下技术，依据典型的器件规则，总的刻蚀目标为30A。总的不均匀性必须＜3A。如何刻蚀如此薄的氧化层并保证如此高的均匀性呢？
FSI开发了可以用于MAGELLANTM浸泡式清洗系统的SymFlowTM工艺作为解决方案。"SymFlow"代表对称流动。该工艺对DHF使用了一种单槽方法，可以在单槽中产生对称的流动来改善刻蚀的均匀性。比较和对照图1。
在从DHF槽到R/D槽转移的过程中，疏水的硅片上极易沉积微粒。而且，由于晶圆的底部要比晶圆的上部多浸泡在DHF中－1秒时间，因此产生了刻蚀的非均匀，这将对100秒的刻蚀产生1％的晶圆（across－wafer）不均匀性。另外，DHF可能会被从此前的清洗槽过来的晶圆的携带层局部稀释。可以看到对于200：1HF，在典型情况下，当对于那些干的晶圆，将湿的晶圆放入DHF槽中会产生高于2A的非均匀性。
在具有SymFlowTM工艺的FSI单槽中，晶圆首先被放到一个完全去离子（DI）的槽中，然后从槽底部的注入杆往槽中注入HF。HF的流速很高，从而快速将槽液混和为DHF液体。然后，从相同的注入杆注入DI清洗水，产生DHF和DI的对称流动。尽管晶圆的底部先于晶圆的上部接触到DHF，但是其底部也首先被DI清洗，因此效应得到补偿。
SymFlowTM工艺的数据如下所示，数据组A和B是从安装于一个MAGELLANTM系统中的两个SDG? R/D槽中采集的，数据显示非常匹配（图2A）。从在位置2、25和51（Front，Middle，Rear）的晶圆得到的数据的相似之处显示出，跨批次的工艺性能相当一致（图2B）。
除了对薄氧化层的DHF刻蚀之外，SymFlow工艺还是实现其它先进工艺的基础，比如45nm节点中用于高k栅的超均匀薄氧化层（＜5A氧化层厚度，＜1A不均匀性）生长，以及65nm节点中使用的ST1－pullback工艺。
MegaLensTM声波扩散器（Accoustic Diffuser）：无兆声波损伤的微粒去除解决方案
与SC1化学方法一起，兆声波是浸泡式清洗中去除微粒的传统标准方法之一。从250nm节点开始，由于要刻蚀的栅长小于200nm而且容易受到不均匀的兆声波场的损伤，兆声波方法被弃用了。传统兆声波方法中的不均匀兆声波场使得既能去除微粒又不损伤图形的功率设定非常困难。
通过研究兆声波损伤背后的机理，FSI发明了可以提供无损伤兆声波辅助微粒去除的MegaLens声波扩散器（Accoustic Diffuser）。如下所示（图3），在传统系统中，相长和相消的干扰发生于槽中，从而在槽中产生声波能量的波峰和波谷。采用MegaLens系统，该能量是均匀的，因此可以为晶圆10000AU的声能，而不产生损伤器件的高达20000AU的密集能量脉冲。FSI MegaLens槽的设计还做了更多的改进，下页的图对传统的兆声波方法与FSI MegaLens系统进行了比较（图4）。
下图将传统的兆声波方法的效能与FSI MegaLens的设计进行了比较（图5）。这些200mm晶圆包括具有65nm宽、240nm高多晶硅线条的实验结构，晶圆上附有Si3N4微粒（湿法浸泡、24小时老化、＞65nm尺寸）。然后将晶圆以1：1：200 SC1在40摄氏度下处理6分钟，在三种兆声波设置情况下去除微粒。高稀释的SC1溶液保证了氧化层的损耗在0.5A内，可以看到，480W兆声波功率时的MegaLens在损伤最小和微粒去除效果之间具有最佳的折衷。
小结
以上所介绍的技术仅是FSI MAGELLAN浸泡式清洗系统在浸泡式清洗改进方面的两个实例。大多数领先的浸泡式系统也包含诸如在槽中注入化学药品、灵活的晶圆移动设定程序、和Marangoni法制干等能力。采用这些改进，浸泡式清洗将继续是一种主要的晶圆清洗技术。 |
