1.1 前言
超大型積體電路（VLSI, ULSI）發展之關鍵技術在超純水系統之潔淨 效果。在晶圓製造的每一個步驟，包括蝕刻、氧化沈積、去光阻、以及化 學機械研磨，都是需要反覆清洗的。而在元件尺寸及閘極氧化層厚度（gate oxide thickness）持續縮小下，依照國際半導體技術藍圖制定會 (ITRS, International Technology Roadmap for Semiconductors）2008 公佈之 roadmap 現在 FLASH 與 DRAM 關鍵線寬分別己達 40nm 和 50nm（表 1-1）其可供的製程誤差空間變小，對各種製造流程中的精準度要求提昇，
對晶圓表面的清潔效果要求更是嚴苛，半導體晶圓對微污染的存在非常敏 感，為了達成晶圓表面無污染的目標，必須移除污染物並避免在製造前讓 污染物重新殘留在晶圓上，所以需要經過多次的表面清洗步驟，以去除表 面附著的金屬離子、原子、有機物及微粒。這些雜質（Impurity）污染源，
主要來源來自環境、機台設備、水、氣、化學物品及容器等，如表 1-2 所 列。
雖然洗淨主要的目的，是藉化學品去除髒污，並用超純水洗濯雜質，
但是最重要的還是要避免經由製造流程中污染晶圓。因此製程機台、環境、
材料均需隨時保持潔淨，隨時監控機台，有無微塵粒子產生。
表 1-1 2008 ITRS 公佈 Flash 與 DRAM 關鍵尺寸之線寬[01]
Production vs. Year 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Flash ½ Pitch (nm)
晶圓潔淨一般分為濕式、乾式清洗法。雜質吸附的方式存在于晶圓表 面或晶圓自身的氧化膜中。晶圓清洗要求既能去除各類雜質又不損壞晶圓 片。濕式法利用溶劑、酸性溶液、界面活性劑，混合純水進行清洗、氧化、
浸蝕及溶解等清洗方式。而乾式法則利用高能量(熱能、電能、放射能)產生 的化學反應進行表面潔淨。乾式清洗法雖然使用較少量的化學品，但所造 成的環境、工安問題卻不會比濕式清洗法少，因此不會取代濕式清洗法。
目前己有試圖結合乾、濕兩式的研究。
RCA（Radio Corporation of America）標準清洗法(RCA Standard Clean)在 1963 年發展並使用，至今仍然是最普偏的濕式清洗方法。RCA 法主要是為前段製程設計之清洗步驟，在當時的製程規模、環安要求及成 本考量也無法與現今的半導體工業相題並論，在晶圓製程越發精密的需求 下，一個穩定、相容高、簡單、對環境親和不傷害晶圓的RCA 清洗液就越 發重要了。
從1972 第一次晶圓片清洗國際會議的召開到現在對于 RCA 清洗技術 的化學原理、適用情況和影響因素等都有深入的研究。另外，為滿足對清 洗效果的某些特殊要求，還開展了對RCA 清洗技術的改進計劃。
晶圓表面的污染一向是製程品質及產量的最大障礙。因此，在閘極氧 化前(pre-gate)的晶圓潔淨是必要的條件。閘極氧化前潔淨的最終要求是能 達到下列之效果：[03]
1. 防止或去除自生氧化層(native oxide)。
2. 去除有機分子。
3. 去除金屬附著物。
4. 去除微塵粒子。
5. 保持表面平坦。
在傳統的閘極氧化前潔淨之RCA標準清洗法流程（圖 1-1）而其中之 APM（UAUmmonia (NH4OH ) and hydrogen UPUeroxide(H2O2) UMUixtures）是 去除微塵重要化學品，但APM清除了微塵也將晶圓的表面粗糙化，進而影 響電子元件之可靠度及電性參數。
如何在確保其清潔效果及晶圓表面平整中找出一個可行的方法，即為此次 研究的方向。
圖1-1 RCA 標準清洗法在 Pre-gate clean 之流程[04]