引言

硫酸(H2SO4)和過氧化氫(H2O2)混合物(SPM)用于各種濕法清洗工藝步驟。表2.1顯示了SPM的一些常見清潔和表面處理順序:

工藝、離子注入工藝或金屬沉積剝離工藝。正性光緻抗蝕劑通常由具有光活性化合物的酚醛清漆或PhOSt(苯氧基苯乙烯)樹脂組成，使用溶劑來制造粘性液體，将其旋塗在晶片表面上，而負性光緻抗蝕劑通常由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)(參考)組成，具有類似于正光緻抗蝕劑的添加劑。這些化合物由碳氫化合物和其他元素組成，或者作為樹脂或添加劑分子的一部分，或者作為雜質存在。光緻抗蝕劑中的雜質可以是金屬；流動離子和重金屬都在ppm到ppb範圍内。

抗蝕劑剝離後清洗發生在等離子體抗蝕劑剝離步驟之後；也稱為灰化或抗蝕劑去除。

使用SPM進行抗蝕劑剝離後清洗可去除殘留的有機材料，但不能去除由碳氟化合物組成的聚合材料，需要使用其他化學物質進行額外的濕法清洗步驟，将在第3.0節中讨論。

光緻抗蝕劑去除工藝最常見的工藝是等離子體抗蝕劑剝離以去除大部分抗蝕劑，接着是SPM濕法清洗工藝以去除剩餘的有機殘留物。等離子體剝離工藝對等離子體暴露後剩餘的殘餘物有影響。

SPM化學制劑在去除已經執行了各種工藝步驟的光緻抗蝕劑的能力方面受到限制；去除以小于約1.0E14atoms/cm2的劑量注入的光刻膠是可能的，然而，更大的劑量需要在SPM步驟之前進行等離子體剝離。如果通過沉積基于碳氟化合物的層來去除聚合物，并且為了充分去除聚合物需要除SPM之外的化學物質，則蝕刻工藝限制了這種能力。

SPM加工通常使用兩個浴槽。由于要消化的光緻抗蝕劑的量，第一SPM浴的浴壽命比第二SPM浴的短。通常，第一浴的更換速度比第二浴快，或者相反，當最初的第一浴被更換時，第二浴變成第一浴。剝離後清洗的鍍液壽命比大塊抗蝕劑剝離的長得多。剝除後清洗和大塊光刻膠剝除之間的清洗槽可以互換，但不推薦。

殘留物清除

殘留物去除通常發生在蝕刻或注入步驟之後。因為光緻抗蝕劑是含有長鍊聚合物的有機材料，所以氧化是容易的，并且當沒有其他物質存在時，聚合物從表面的去除是完全的。然而，當存在來自先前處理的殘留物時，必須在晶片被送至下一步驟之前将其去除。殘渣去除的難度取決于之前的處理；烘烤抗蝕劑通過耗盡溶劑使其硬化，紫外線(UV)曝光使抗蝕劑交聯(參照)，蝕刻耗盡抗蝕劑的溶劑并蝕刻抗蝕劑，同時在表面上沉積聚合物(參照)，離子注入使抗蝕劑交聯并脫氫，在抗蝕劑的外表面附近産生“外殼”。

殘留物必須被去除，并且通常與光緻抗蝕劑掩模的等離子體剝離相結合。殘留物包含有機(通常含氟)和無機(通常含矽)物質。例如，在蝕刻栅極疊層之後，通常使用一系列SPM和HF來去除蝕刻和剝離殘留物，以及保留在蝕刻區域中的不想要的栅極氧化物，如表1所示。

預氧化清洗

由于在器件制造區域發現的大氣污染，有機薄膜薄層存在于晶片表面上。有機蒸汽會從聚合物部件如晶片載體和建築材料中釋放出來。雖然這些污染水平很低，但是晶片接受的工藝對這些低水平很敏感，并且例如在熱處理之前必須清潔表面。在許多制造領域，SPM清洗步驟是RCA預熱清洗過程的一部分。

SPM化學配方

用于前端制程(FEOL)光緻抗蝕劑去除和抗蝕劑剝離後清洗的最常見化學物質是SPM。h2so 4∶H2O 2的比例是可變的，但是通常使用體積在2∶1和4∶1之間的混合物，h2so 4∶H2O 2的比例高達8∶1。在制備SPM批料的正常工藝過程中，混合初始比例，然後加入H2O2以維持該比例。第1.0節讨論了化學物質及其特性。SPM混合物的溫度通常大于100 ℃,以确保完全反應并去除任何殘餘物。溶液的溫度很重要；過高的溫度會導緻快速分解，從而耗盡H2O2，而過低的溫度會導緻光緻抗蝕劑的去除速率緩慢。H2SO4和H2O2的混合産生放熱反應(産生熱量),導緻溶液的環境溫度(室溫或儲存溫度)升高。為了保持和調節溫度，對浴液加熱，通常溫度範圍為90-140℃。溫度和SPM的體積比控制光緻抗蝕劑的剝離速率。雖然确切的去除速率是基于樹脂和制備光緻抗蝕劑的工藝條件，但是與SPM工藝相關的趨勢對于所有光緻抗蝕劑材料都是一緻的；較高的溫度導緻較快的去除速率，而較低的SPM比率導緻較低的去除速率。表2顯示了SPM解決方案使用的體積比範圍和溫度。

SPM後沖洗和幹燥

粘性的SPM很難從晶片表面去除，并且需要大量的清洗。表面上的吸濕硫殘留物會吸收水分并産生微粒缺陷。有效的清洗對于防止任何殘餘化學物質殘留在晶片表面上是至關重要的。沖洗包含在本技術指南中。

SPM處理後的幹燥取決于晶片表面。裸矽表面的SPM處理産生薄的氧化物層，稱為化學氧化物，具有自限性，通常小于1.0-1.2納米，不是化學計量SiO2，而是SiOx。因此，在SPM處理後，矽表面是親水的，可以用各種技術幹燥表面張力梯度幹燥在本技術指南中讨論。

SPM前後處理

在SPM工藝之後，可以使用其他化學浴來實現期望的表面調節結果。SPM後的SC-1(表面處理–1，H2SO4:H2O2::H2O)處理通常用作清除薄有機層的清理步驟，或用于顆粒清除能力。SC-1可用于專用浴槽中的同一濕式工作台，也可用于單獨的濕式工作台。SC-1在本技術指南的RCA清潔章節中讨論：在SPM工藝之前或之後，使用基于HF的配方來去除含矽聚合物來自側壁的碳氟聚合物，尤其是在栅極蝕刻處理之後。此外，将非常小濃度的HF添加到SPM中，以改變晶片表面潤濕特性，使得化學物質在清洗後有效地從晶片中排出。

化學過濾和再處理

對于H2SO4和H2O2，化學品分配系統及其過濾器可根據所用過濾器的類型将顆粒水平降低10-500倍。從再生處理器排出的顆粒數小于6個/毫升(> 0.5 m)，小于0.0 07個/毫升(> 1 m)。

H2SO4再處理器通常采用蒸餾，結合過濾和離子交換樹脂，從化學物流中去除污染物。MTS H2SO4後處理器使用真空蒸餾柱淨化H2SO4，加熱去除H2O和殘留的H2O2。MTS再處理器可以安裝到化學品分配系統中。

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