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引言

表面和亞微米深溝槽的清洗在半導體制造中是一個巨大的挑戰(zhàn)。在這項工作中，使用物理數值模擬研究了使用脈動流清洗毯式和圖案化晶片。毯式晶片清洗工藝的初步結果與文獻中的數值和實驗結果吻合良好。毯式和圖案化晶片的初步結果表明，振蕩流清洗比穩(wěn)定流清洗更有效，并且振蕩流的最佳頻率是溝槽尺寸的函數。

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介紹

微污染是大多數大規(guī)模生產的超大規(guī)模集成電路的產量損失[1]。傳統(tǒng)上，晶片清洗工作專注于毯式晶圓。然而，化學和微粒污染自然發(fā)生在圖案化的晶片也是如此。例如，離子注入、反應離子蝕刻(RIE)、濕法化學清洗所有留下的金屬和/或化學物質圖案化晶片表面上的污染物。跟隨許多BEOL過程、污染物或化學品可以留在戰(zhàn)壕里。因此，有一個迫切需要開發(fā)有效的清潔技術并用亞微米尺寸溝槽沖洗晶片表面。蓋爾和布斯納娜研究了兆頻超聲波清洗和用于毯式晶片的清洗工藝提供了一些早期的建模結果。盡管兆頻超聲波清洗目前被用于圖案化晶片清洗的機理用于圖案化晶片的兆頻超聲波清洗工藝不是很好理解。本文基于毯式晶片的實驗和數值研究清洗，去除亞微米級的污染物使用兆頻超聲波清洗的溝槽使用物理建模。

利用控制動量和質量守恒方程的有限差分解，模擬了濕清洗幾何結構中的流體流動和污染物輸運。對流動通過一系列空腔的模擬進行了驗證，與帕金斯的數值和實驗結果非常吻合。

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結果和討論

毯式晶圓清洗

最初，模擬了兆頻超聲波清洗槽中單個晶片的清洗。如圖1所示，兆頻超聲波束由位于儲罐底部的浸入式換能器產生。將單個晶片平行于強超聲波束放置。使用的工藝溶液是水。清洗過程中不使用溢出。

圖一

圖2示出了晶片表面上鉀的清洗隨時間變化的實驗和數值結果。實驗和模擬結果的一致性對停滯浴是有利的。兆頻超聲波清洗流大大減少了清洗時間，因為振蕩增加了污染物的傳輸速率。在有限的漂洗時間內，兆頻超聲波流動漂洗比靜止浴具有更高的清洗效率。

圖二 清洗過程中K的表面濃度

圖案化晶片清洗

圖案化晶片清洗可以被建模為通過一系列矩形空腔的脈動流中的質量傳遞。在入口和出口邊界使用周期性邊界條件，我們可以考慮用一個空腔來模擬流過一系列空腔的流動(重復的幾何形狀)。

圖4顯示了沖洗過程中腔內和腔內表面殘留的鉀離子數量隨時間的變化。使用相同的平均速度v0，圖中顯示了振蕩流漂洗比穩(wěn)定流漂洗具有更高的效率。在振蕩流沖洗中，當流速v#0時，通過流腔外的壓力差拖出空腔。為了穩(wěn)定的流動清洗，即使離子污染從腔表面擴散，但由于缺乏對流的質量傳輸，大部分仍留在腔內。當一個穩(wěn)定的流通過一個腔時，它會在腔內誘發(fā)一個大的單渦。污染物從腔表面擴散到腔的大部分。

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結論

與停滯浴和穩(wěn)定流沖洗相比，脈動(兆頻超聲波)流沖洗在毯式和圖案化晶片沖洗中顯示出顯著的優(yōu)勢。它大大減少了毯式晶片清洗過程中的沖洗時間。渦流振蕩機制顯著增強了圖案化晶片清洗的混合。