下一代半导体清洗技术研究

引言

在半导体器件的制造过程中，由于需要去除被称为硅晶片的硅衬底上纳米级的异物（颗粒），1/3的制造过程被称为清洗过程。在半导体器件中，通常进行RCA清洁，其中半导体器件以一批25个环（盒）为单位，依次浸入氨水，过氧化氢溶液，盐酸等加热的化学品中。然而，最近，为了降低环境负荷的目的和半导体器件的多品种化，需要片叶式的清洗方法，喷射纯水的清洗工序正在增加。在单片式清洗中，超声波振动体型清洗装置是一种有效的清洗方法，目前已被许多工艺所使用。通过超声波振动器的清洁是通过从超声波振动器向纯水施加超声波振动来加速水分子的清洁方法。

本方法的目的是利用频率在5MHz-10MHz的超声波振动体技术，达到下一代半导体器件清洗技术的目标。我们使用样品基板，在硅晶片上涂覆直径为1µm的聚苯乙烯胶乳(PSL)颗粒，对超声波振动型清洗装置的清洗能力进行了验证。

实验

PSL颗粒附着模型：

图1显示的是附着在基板上的聚乙烯胶乳(PSL)粒子的模型。当亚微米的PSL颗粒粘附到衬底表面时，范德华力、重力、液体交联力、静电量和双电层的排斥力作用在PSL颗粒上，但是范德华力被认为是PSL颗粒粘附到硅晶片的主要因素。PSL颗粒的附着力由式1给出。

图1 PSL粘附模型

超音波洗浄装置：

粘附在硅基板上的PSL粒子的去除模型如图2所示。当仅考虑流体动力学的作用时，通过超声波振动型清洗，晶片上的PSL颗粒被从冲击压力接收的力和辐射流的流体阻力去除，并且仅考虑来自剪切力的辐射流。

图2 通过超声波清洗除去PSL粒子