晶圓清潔為何晶圓清潔變得更具挑戰性
於2004年的ITRS修訂版，許多晶圓清潔的目標里程自前一年即維持不變，不過於2005年的ITRS科技藍圖起草階段，近期與遠期的需求將承受更大的審視。由於元件尺寸的縮減以及新材料的引進，驅使了前段製程(FEOL)在表面處理上的需求。元件尺寸的縮減關閉了製程適用範圍，於製程適用範圍內，清潔效率與表面蝕刻與圖案損壞達到平衡。移除顆粒污染物需要化學反應(斷鍵)或物理力量，以克服顆粒對表面的依附力量，其所面臨的挑戰是需要提供足夠的化學反應或物理力量，使之能去除污染物而不會從源極與汲極除去過多的矽材料，或者從隔離溝槽(isolation trench)除去過多的二氧化矽，同時污染物的移除不會增加晶圓表面粗糙度，也不會損及圖案化特徵(patterned features)例如窄的閘極電極。
於連線部份，已知光阻去除與清洗程序對絕緣層低介電質薄膜的介電質常數有害，於目前的蝕刻與光阻去除方法，碳化合物類的移除會損傷新的多孔性低介電質薄膜。於隨後的濕式清洗，關鍵線寬變化量可能相對重要，許多乾式清潔法以及新的洗淨與乾燥技術還待努力。
於前段製程的表面製備程序，正在研究許多能解決挑戰的不同方法，這些方法包括對傳統式批次濕式清潔方法的改善、新式單晶圓濕式清潔方法的研發、氣體噴霧式的應用、以及超臨界流體的使用。對65奈米技術節點而言，解答似乎已經確定，不過目前的方法是否能滿足45奈米技術節點對材料損失的限制，並且仍能獲得充分的清潔效率以滿足缺陷需求，則不甚明朗。
高介電常數材料的應用，無論是沉積前的清潔或者是在閘極電極形成後，從源極與汲極區域移除高介電質薄膜的需求，對表面製備都造成了挑戰。高介電常數閘極介電質材料沉積在矽晶圓表面之上，於彼處，藉著矽表面的氧化，形成了氧化矽閘極介電質材料。
因為高介電常數材料是以沉積方式獲得，所以沉積前的清潔與表面製備必須謹慎地加以控制，標準的清潔程序能很容易的讓晶圓表面不含氧化物，或者留下10埃厚度的氧化物層。理想上，在沉積前，於晶圓表面一般都希望留下厚度2到5埃非常薄的氧化物層。能滿足此種挑戰的製程正在研發中。
在閘極電極形成之後，必須對閘極電極、對隔離介電質、底層的矽材料，以高選擇性方式進行高介電常數材料的移除。標準的清潔程序無法獲得所需要的選擇性，因此似乎需要結合乾式與濕式清潔程序，以滿足此種選擇性移除步驟的需要，上述的清潔結合技術正在研發中。SST-AP/Taiwan
作者
Jeffery W. Butterbaugh為ITRS前端製程工作委員會共同主席，FSI International 公司總工程師。