半导体工艺之从显影到最终检查(十三)

文摘   2024-11-17 00:01   北京  

几家制造商提供基于溶剂和有机胺溶液,这些溶液是仅用于正性剥离剂的。N-甲基吡咯烷酮(NMP)是最常用的溶剂。还有一些其他的溶剂,比若是二甲基亚砜(DMSO)、磺化烷、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基乙酰胺(DMAC)。这些剥离剂是有效的,而且使用以及处理非常方便,可以用于水洗,并且水洗过程完成之后可排入下水道。剥离剂可能被加热以增加去除速率和/或去除已经过高温硬烤的光刻胶膜。溶剂和溶剂-胺剥离剂通过化学溶解机制去除光刻胶。

特殊湿法剥离剂

已经开发出许多湿法化学剥离剂来解决特定问题。一种是基于羟胺(HDA)化学的正性光刻胶剥离剂。另一种化学依赖于螯合剂,实际上是在溶液中利用化学合成的原理来绑定金属污染物。剥离剂去除了溶剂-胺剥离剂未去除的等离子体蚀刻残留物和聚酰亚胺层。其他剥离剂包括腐蚀抑制剂。在下面的图中是最常见的湿法光刻胶剥离剂及其用途的表格。随着具有过渡金属连接插头的多层金属化系统的出现,需要不攻击这些金属的湿剥离剂。

干法剥离

像蚀刻一样,干法等离子体过程也可以应用于光刻胶剥离。晶圆被放置在室内,引入氧气(如下面的图中所示)。等离子体场激发氧气进入高能状态,进而氧化光刻胶成分,将其转化为气体,然后由真空泵从室内移除。术语灰化用于指设计为仅去除有机残留物的等离子体过程。光刻胶剥离表示旨在去除有机和无机残留物的过程。在干法剥离器中,等离子体由微波、射频和紫外线-臭氧源产生。

等离子体光刻胶剥离的主要优点是消除了湿法罩和化学品的处理。主要缺点是其在去除金属离子方面的无效性。等离子体场中没有足够的能量来挥发金属离子。等离子体剥离的另一个考虑是来自高能等离子体场的辐射损伤。通过将等离子体室与剥离室分开的系统设计来减少这个问题。它们被称为下游剥离器,因为等离子体是在晶圆下游产生的。在剥离过程中,MOS晶圆对辐射效应更敏感。


离子注入和等离子体蚀刻剥离后的两个问题区域是干法光刻胶剥离。离子注入导致光刻胶极端聚合和顶部结皮。通常,光刻胶首先通过干法过程去除或减少,然后通过湿法过程。等离子体蚀刻后的光刻胶层同样难以去除。此外,蚀刻过程可能会留下残留物,如AlCl3和/或AlBr3,与水或空气反应形成会腐蚀金属系统的化合物。低温等离子体可以去除这些腐蚀性化合物,以免它们获得腐蚀性化学性质。另一种方法是向等离子体氛围中添加卤素,以最小化不溶性金属氧化物的形成。这是另一个设置过程参数以实现有效处理(光刻胶去除)而不引起晶圆表面损伤或金属腐蚀的实例。

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