二、 文獻回顧與理論背景研究
2.2 乾式與濕式二大類的潔淨法
2.2.2 濕式清洗法
濕式法是將欲洗物（晶圓或是光罩）浸泡至液體中，使污染物與欲洗 物分離，進而達到清洗效果，因其作用的方法可分為化學清洗和物理清洗。
2.2.2.1 化學濕式清洗法
所謂化學濕式清洗法是以液狀酸鹼溶劑與去離子水之混合物清洗晶圓 表面，之後再加以乾燥的程序[04]，（如圖 2-11）。
圖 2-11 靜電法清除方式示意圖
（a） 乾燥晶圓傳送至機台內部。
（b） 化學藥品清洗（可為 浸泡式/旋轉式、carrier/ non carrier、封閉 式/非封閉、單片式/多片/多批式、氣體/液體/黏性液體）。
（c） 去離子水清洗。
（d） 乾燥晶圓。
以濕式 pre-gate clean 清洗的標準程序為例，第一步是去除有機物
（Organic impurity），因為有機物會造成晶圓表面疏水性，使晶圓表面濕 潤不足而降低清洗效果。當有機物被清除之後，水溶液就可以比較容易的 去除無機殘餘物，無機殘餘物可能與晶圓表面的二氧化矽層結合，可使用 稀釋的氫氟酸溶液進行第二步驟的清洗，以便去移除二氧化矽薄膜層。第 三個步驟為去除微塵粒子，因為在移除二氧化矽的時候會有一些破碎的薄 膜附著在晶圓表面。微塵粒子清除乾淨之後清洗程序的第四個步驟為移除 無機殘餘物，最後乾燥(dry)完成整個濕式清洗程序。目前著名的有 RCA 標 準清洗法、全部室溫濕式清洗（Total room temperature wet cleaning）[23]
與一些金屬後段特別研製的清潔液，而廣泛為各製造廠所接受的是RCA 標 準清洗法。RCA 標準清洗法于 2.3 將會有詳細的介紹。
2.2.2.2 物理濕式清洗法
使 用 物 理 的 方 法 來 去 除 微 塵 粒 子 ， 目 前 常 見 的 三 種 ： （a）擦洗
（Scrubbing）、（b）高壓液體噴灑(High pressure fluid jets)、（c）百萬 赫次超音波(Mega-sonic)。
（a）擦洗（Scrubbing）[24]：擦洗（圖2-12）是利用刷子在晶圓表面 滾動而去除微粒及有機薄膜的一種機械方法，當使用此種技術擦洗晶圓表 面時，刷毛並不直接接觸晶圓表面，因為刷毛與晶圓中間隔一層清洗溶液 的薄膜，晶圓表面最好是疏水性的（通常為高分子聚合物），如此在親水 性刷毛周圍的溶液會被晶圓所排斥，而將懸浮在薄膜上的微粒掃除。而擦 洗的溶液經常為去離子水加上一些清潔劑，以降低水的表面張力。將雙邊 的擦洗系統運用於物理化學研磨（CMP）製程後或用于晶圓回收的清洗以 去除晶圓上的微粒，非常有效。
圖 2-12 機械式擦洗示意圖
清除，故與邊界層的厚度及流體的速度有很大的關係。典型的液體壓力為 3~4 M pa，以去除微粒，但如此高壓會對晶圓表面產生傷害，此法受限於 表面邊界層的影響，對於較小微粒而言，去除效率並不高。
圖2-13 高壓液體噴灑示意圖
（c）百萬赫次超音波(Mega-sonic) [26]：Megasonic所使用的振動頻 率約在750-900kHz，當APM 溶液結合mega-sonic的能量一起使用時，對 晶圓表面微粒的去除效果可增加很多，由於兩個音波間的間隔時間很短，
因此不會產生孔蝕性氣泡，相反的，因為超音波穿過不同介面時波型改變 使得氣泡被去除，增加濕潤性，如圖2-14。
（a） （b） （c） （d）
particle air
Mega-sonic wave
圖2-14 超音波移除氣泡流程
（a）微粒表面有一層微氣泡包圍，清洗液無法進入。
（b）超音波進入氣泡使氣泡爆炸氣泡被移除，且微塵受到振動。
（c）清洗液進入使得微塵被微蝕刻。
（d）微塵移除。
1958年，W. L. Nyborg. [27]發表當聲場流發生時, 在邊界上會有一定 的推力產生, 而且這種力可以用來去除固體表面污垢的功用, 這種傳送的 方式也可加速污垢去除的過程. 1994年，G. J. Brereton. [28]超音波在液體 下產生空蝕效應與聲場流現象的特性，及影響其作用大小與效果的條件介 紹， 特別是聲場流的行為，聲場流對於較小的料子而言，在越高頻的超音 波作用下, 越小粒子將有越大的清洗力量。1995年，Ghabrial, A. M. [29]
藉由增加聲波的頻率和功率, 可以增加聲場流的速度, 而增加液體的動黏 滯 係 數, 則會降低聲波流的速度, 波流的速度也被發現和聲波的強度
中 各 項 作 用 力 的 分 析, 最 後 提 出 了 聚 焦 式 超 音 波 的 清 洗 概 念 。 Ohmi (1996)[23]使用HFHB2BOB2B-HB2BO Mixture (FPM)加界面活性劑跟mega-sonic一 起使用，去除晶圓上的PSL微粒，與其他的清洗方法比較，發現其去除效率 最高，顯示微粒去除在液態清洗溶液中加上介面活性劑[14]可增加微粒的去 除效率，1995、2000及2002年，A. A. Busnaina.[31-33]研究對於粒子在奈 米尺度時, 提出了表面清洗的機制與未來清洗的需求, 並更進一步在奈米 尺度下, 奈米粒子與平面間, 使用不同頻率的超音波來研究清洗的效果, 並 提到柔軟和硬材質的粒子在清洗上的差異, 堆疊式與溝渠式等清洗實驗。
綜 合 以 上 濕 式 清 除 微 粒 技 術 ， 目 前 以APM 加 上 超 音 波 震 盪
（mega-sonic）的去除效率較高，而不至於破壞晶圓。