书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：硅片水处理过程中监测金属污染的方法

编号：JFKJ-21-717

作者：炬丰科技

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摘要

一种基于简单吸收光谱的光学技术已被证明用于监测微电子制造中广泛应用的水溶液中的金属污染物沉积。被3.5ppm铜污染的0.15和0.25%高频溶液的铜沉积被观察到从硅片瞥入射反射的HeNe激光的吸收减少。这是由于传质边界层的Cu2耗尽引起的，提供了铜沉积受扩散速率限制的直接证据。这种技术允许在微电子制造的各种水处理步骤中，阻止哪些金属物质可以以扩散限制的过程沉积在硅晶片上。此外，铜的沉积与Si07溶解的完成相一致，证实了Cu2被同时涉及Si氧化的无化学过程还原。吸收的减少与传质边界层厚度约为335（20）lim相一致。光吸收在沉积开始后约2mm恢复到原始值，与一层铜的扩散限制沉积一致，随后过渡到懒表面速率限制过程。

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介绍

半导体的水处理已被广泛用于去除制造微电子器件的硅基质中残留的金属、有机物和粒子。一个典型的清洗顺序可能包括高频蚀刻，浸没在SC-i和SC-2清洗溶液中，以及去离子水冲洗。高频蚀刻的目的是去除天然氧化物(5i03)，这通常是由于切割和抛光以及运输和存储而产生的严重污染。然而，表面金属污染的程度很大程度上取决于湿式清洗的有效性和所使用的试剂的纯度。由于平衡的方向可以位于任何一个方向，因此这些水溶液都可以沉积或溶解微量金属污染物。因此，铁可以从SC-2溶液中的SC-i和Al中沉积，而从hf基蚀刻溶液中沉积铜等贵金属是一个特别常见的问题。

本报告描述了一种在扩散有限沉积过程中，通过测量传质边界层中金属离子的集中耗竭来间接监测金属沉积的新方法。传质边界层的吸收光谱学以前已经由几个小组进行过。

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实验

为了提高实验灵敏度，高频蚀刻溶液还包括iOMNa4EDTA，它将Cu2稀释溶液在632nm处的摩尔吸收度从约2提高到36.7M1cm*，为了确保边界层测量的吸光度与CuEDTA2的浓度直接相关，采用分光光度实验比较了含Cu504、HF、Na2SiF6和Na4EDTA的水溶液的吸收光谱。有无na4EDTA的整个可见光谱区域的吸光度不受na2sif6存在的影响，这说明SiF阴离子是非络合的。此外，高频的存在并不影响含有Na4EDTA的溶液的光谱，考虑到EDTA4的络合强度更强，因此透射光强度可以通过比尔-兰伯特定律的修正与CuEDTA2的浓度有关。

结果和讨论

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本文研究了3.5ppm的铜污染物在稀释的（0.15和0.25%）高频水溶液中的沉积情况，以清楚地分离5i07溶解和铜沉积发生的时间尺度。这使得可以直接原位测试铜沉积直到si07溶解完成后才开始的预测。图3和图4显示了在两种HF浓度下，达到PDA的总综合强度随时间的变化。 它成为表面速率限制的。根据Nernst方程，工业上共同使用的较高的高频浓度应该会促进硅的氧化。然而，由于沉积在目前的情况下是扩散限制的，较高的心衰浓度不应该影响结果，除了通过减少铜沉积开始前的诱导时间。

实验结果如图所示。3和4在所有方面都与化学物质5i02层溶解后大约一层单层铜的扩散有限沉积的简单物理图相一致和0.25%HF/H20中热的蚀刻率分别估计为5和8.5A/mm。因此，从边界层中看到的CuEDTA2耗尽的开始时间表明，5i02层约为10A厚。这是在湿清洗后通过椭圆偏距测量得到的氧化物厚度范围内。然而，上述的蚀刻速率是对于厚热氧化物，它们在组成和形态上与相关的超薄化学氧化物不同。如在其他地方所讨论的，本技术也可用于监测在水清洗过程中形成的化学氧化物Si02的溶解。

结论

? ?本文证明了一种基于简单吸收光谱的新光学技术来监测水溶液中金属污染物的沉积。通过硅片附近被3.5ppmCu污染的0.15%HF溶液，观察到0.15和0.25%的吸收变化通过传质边界层。这是由于边界层耗尽造成的；提供了直接证据表明铜沉积受到扩散的速率限制。该技术可以确定在微电子制造的各种水处理步骤中，哪些金属种类可以沉积在硅晶片上。此外，铜的转变与5i02溶解的完成相一致，证实了铜通过同时硅氧化的无化学过程还原。吸收下降后，传输强度在约2mm后恢复到原始值，这与在Si上沉积，然后过渡到较慢的表面速率限制沉积状态相一致。这些结果证明了该技术在监测瞬态现象方面的特殊实用性。

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文章来源：《工业水处理》 网址: http://www.gysclzz.cn/zonghexinwen/2021/1116/850.html