摘要

在這項工作中，研究了新一代相流體剝離溶液在各種半導(dǎo)體光刻膠中的應(yīng)用。這些實驗中使用的獨特的水基智能流體配方均為超大規(guī)模集成電路級，與銅兼容且無毒。實驗的第一階段是確定是否在合理的時間內(nèi)與光刻膠類型和智能流體?配方發(fā)生反應(yīng)，將最有希望的組合進(jìn)行到第二階段進(jìn)行深入研究。后續(xù)實驗結(jié)果證明了通過改變工藝溫度設(shè)置和添加兆聲能來優(yōu)化工藝參數(shù)。通過目視檢查和接觸角測量來量化光刻膠剝離結(jié)果。

介紹

光刻膠材料的去除（光刻膠剝離）在理論上非常簡單，但在實踐中可能很困難和復(fù)雜。經(jīng)典方法包括 SPM（過氧化硫模塊）/食人魚、臭氧和紫外線臭氧。溶劑型流體，例如 n-甲基吡咯烷酮 (NMP)、丙酮、二甲基亞砜 (DMSO) 和四甲銨 (TMAH)，都以各種形式和組合應(yīng)用于該工藝。通常將溶劑與溫度或氣體 (1) 結(jié)合使用，以提高產(chǎn)量并減少在厚 PR 場景中因膨脹造成的損壞。動態(tài)分配系統(tǒng)也已應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)溶劑組合，包括氣溶膠噴霧 (2) 和通過聲能 (3) 對溶劑的物理活化，以幫助減少處理時間和因 PR 薄膜膨脹而引起的損壞。已經(jīng)使用各種等離子體和 CO2 組合實現(xiàn)了許多干濕干組合。所有傳統(tǒng)方法都包括危險和有毒材料和/或高設(shè)備費用以及多步驟過程控制的復(fù)雜性。由于諸如厚抗蝕劑、交聯(lián)抗蝕劑或抗蝕劑下的敏感金屬或材料等因素，剝離工藝變得更具挑戰(zhàn)性。進(jìn)行這項研究是為了確定在商業(yè)半導(dǎo)體抗蝕劑去除工藝步驟中使用獨特的基于相流體的光致抗蝕劑剝離劑的可行性。由于其高度動態(tài)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，相流體滲透到光刻膠的聚合物網(wǎng)絡(luò)中并將材料從表面提起，而不是溶劑溶液的表面或邊界反應(yīng)。

理論

這項工作反映了應(yīng)用于光刻膠剝離工藝的兩種不同機(jī)制的組合，即相流體（智能流體?）和單晶片超音速。

相流體（智能流體?）(4) 智能流體? 由形成穩(wěn)定微乳液的兩種不混溶液體的異質(zhì)混合物組成。分離力之間建立了平衡，使乳液的成分保持恒定運動或納米級形狀變化。當(dāng)這種物理動力非常強的流體暴露于諸如光刻膠之類的薄膜時，低表面能允許聚合物表面中非常小的間隙滲透，并最終迫使抗蝕劑層脫離基材。從基板上去除薄膜的形式是實際物理剝離分離，而不是薄膜的溶解或蝕刻。不禁止稀釋相流體，因為微乳液的平衡將變得不平衡，力將立即中和，停止任何反應(yīng)。

實驗性

實驗材料 將五種不同的光刻膠材料應(yīng)用于 200 毫米半標(biāo)準(zhǔn)硅晶片。表 I 列出了在初始篩選過程中測試的抗蝕劑和烘烤條件。在初始篩選過程后，由于在 600 秒內(nèi)沒有反應(yīng)，兩種光刻膠類型從測試計劃中刪除，時間限制被確定為商業(yè)應(yīng)用的外部參數(shù)。

實驗裝置所有測試均在圖 1 所示的 Bowl Meg 工藝室中進(jìn)行。該系統(tǒng)在工藝室底部集成了一個藍(lán)寶石兆聲換能器，提供了將 925kHz 兆聲聲能直接引入功率密度高達(dá)到 2W/cm2。對于各種測試，過程流體溫度保持在 20 攝氏度、40 攝氏度和 60 攝氏度。圖 2 說明了所有實驗的基本流程。流體在單程中使用，以便在特定溫度下為每個單獨的測試使用新鮮的過程流體。對于每種智能流體?/光刻膠組合，在 20 攝氏度和最佳溫度下以 1.5W/cm2 引入兆聲波能量。

圖 1. Bowl Meg 兆聲處理室在室底部包含單晶藍(lán)寶石直接兆聲換能器

實驗結(jié)果

每個工藝和材料組合的兩個主要性能標(biāo)準(zhǔn)是：初始反應(yīng)時間，定義為流體和光刻膠膜之間首次觀察到的物理反應(yīng)。完成去除的時間定義為完成光刻膠剝離的點。在剝離和基本沖洗之后，測量接觸角并與硅晶片參考進(jìn)行比較。由于沖洗條件的變化，接觸角測量和比較不是結(jié)論性的。當(dāng)主動沖洗和自動干燥序列可以集成到整個工藝流程中時，將在進(jìn)一步測試中實施精制的殘留檢測方法。

審核編輯：符乾江