炬丰科技半导体工艺单晶片背面和斜面

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：单晶片背面和斜面清洁

编号：JFKJ-21-

作者：华林科纳

关键词:背面兆频超声波，背面清洁，粒子去除效率。

介绍

在IC制造中，从晶圆背面(BS)去除颗粒变得与从正面(FS)去除颗粒一样重要。例如，在光刻过程中，；BS颗粒会导致顶侧表面形貌的变化。由于焦深(DOF)的处理窗口减小，这可能导致焦点故障，如图1所J示。随着特征尺寸的减小，这个问题变得更加严重。BS颗粒可能在湿工作台引起其他问题，其中BS颗；粒可能转移到邻近的晶片前侧。图2显示了这些FS颗

BS颗粒的典型来源是利用静电或真空吸盘进行的晶片处理，或者来自真空室中的板和工作台，这导致如图3所示的缺陷图。对于预光刻BS颗粒清洗，这些颗粒主要在电介质沉积、金属溅射或注入/灰化过程中产生。

BS颗粒的典型来源是利用静电或真空吸盘进行的晶片处理，或者来自真空室中的板和工作台，这导致如图3所示的缺陷图。对于预光刻BS颗粒清洗，这些颗粒主要在电介质沉积、金属溅射或注入/灰化过程中产生。

兆频超声波声能通过塑料覆盖的压电材料直接传递到晶片背面，到达由安装在晶片下面的BS兆频超声波系统(BSMeg)提供的液体弯液面路径。BSMeg和晶圆背面之间的BSMeg弯月面的图片和声音传输示意图如图5所示。

对于颗粒去除实验，在晶片翻转后，用Si3N4颗粒(直径nm,每个晶片约20,个颗粒)或在金属臟射室中污染mm裸硅晶片。在污染之前和之后以及清洗之后，通过SP2(KLA-腾科公司)从65纳米尺寸幵始计数晶片上的颗粒数量。

结果和讨论

正面和背面颗粒去除

SisN4颗粒的效率作为BSMeg功率和时间的函数通过以下方式进行评估将稀释的SCI分配到薄饼上。图6显示了带有BSMeg和SCI的背面PRE在70W和30秒时已经达到85%以上条件下，BSMeg的背面PRE几乎比金手指的BSPRE高7倍前端兆频超声波系统(FSMeg)。前面如图7所示，使用任何一种兆频超声波，侧面PRE是可比较的。这表明BSMeg能够清除两者中的颗粒

高级应用

在正面具有对损坏敏感的关键结构的应用中，例如对于32nm栅极多晶硅(AR5:1)图案化的晶片，该系统可以被设置为无损坏地清洁。这是通过修改背面化学喷嘴和配方配置，并保持正面干燥来实现的，如图9所示。虽然仅由10瓦的兆频超声波能量增强的气泡爆炸可能导致物理损坏，如果正面是湿的，即使通过硅晶片和空气传递瓦的兆频超声波能量，这也不会发生。在整个过程中，供应到背面的化学物质/DIW不会从晶片边缘

图9前端干式BSmeg工艺的特点和评价结果

如图4所示，晶圆边缘和斜面清洁是需要解决的严重问题，因此AkrionSystems开发了一种将金手指正面兆频超声波系统(FSMeg)与其BSMeg工艺相结合的工艺。图10显示了这个合并的过程是如何工作的。金手指乙二醇被拉出到边缘区域，并与BS乙二醇同时使用，以加强边缘和斜面区域的清洁效率。清洗前后:的颗粒图和SEM检查证实，边缘和斜面处的PRE大大改善。

电卡盘（ESC）标记是一种常见的背面污染，在各种微制造工艺如光刻、离子注入、等离子体蚀刻、薄膜沉积和检查之后仍然存在。ESC用绝缘和导电衬底的相反电荷的吸引力强有力地抓住晶片，以至于不容易去除卡盘痕迹。在CVD的情况下尤其如此，因为工艺温度相对较高（~°C）。很难分离如此牢固地粘附在晶片上的标记。

图U背面粒子图显示严重的圆形ESC标记（在CVD室中被污染）几乎完全被DHF-BSMeg清洗工艺去除。

结论

在这项研究中，AkrionSystems设计的单晶片背面兆频超声波系统被证明能够同时去除晶片两面的污染物。根据进入的晶片状况，该系统还能够仅清洁晶片背面，从而保护关键图案免受任何物理/化学损害。此外，该系统可以被修改以增强晶片边缘/斜面区域的清洗效率。预评估和SEM检查证实了这一点。实验还揭示了DHF预处理有助于去除强烈粘附的ESC标记。