關鍵詞:超臨界清洗，離子注入光刻膠，光刻膠剝離

摘要

本文提出了一種有效的、環保的干剝離方法，使用超臨界二氧化碳(SCCO2)系統，在40℃到100℃和壓力從90巴到340巴時去除離子植入的光刻劑和殘留物。高劑量離子注入后，使用純scco2不容易去除光刻膠。因此，加入極性溶劑作為高溶于scco2的共溶劑，以去除重有機物（光刻膠和光刻膠殘留物）。單一共溶劑修飾的scco2體系不能有效去除，而是膨脹重有機物。而經多種共溶劑修飾的scco2體系對離子植入光刻膠的去除效率較高（約95%）。本研究表明，采用多種共溶劑改性的scco2系統的干剝離法可以取代等離子體灰燼或酸和溶劑濕臺法，并顯著減少相關的化學使用和處置。

介紹

隨著微電子工業繼續提高性能、降低功耗和克服威脅阻礙成功的障礙，過程工程師反過來又面臨著發明新材料(銅和低k)、設計和制造工藝的挑戰。在可預見的未來，增加長寬比、新材料、選擇性和不斷縮小的尺寸似乎是濕式蝕刻和清洗模塊的關鍵技術過程挑戰。現代超大規模集成電路半導體清洗工藝有一個重要的問題，包括在制造步驟之前、期間和之后去除污染。例如，光刻膠條和去除殘留物是集成電路(IC)制造的關鍵過程。在這項工作中，我們開發了一種使用超臨界二氧化碳和共溶劑去除后HDIPR。

實驗

使用超高純度二氧化碳，無需進一步純化。將一個200毫米的單晶片切成1x1厘米的晶片，用于所有實驗。圖2顯示了我們的超臨界二氧化碳處理圖。將蠟樣品裝入處理容器并密封容器。然后通過計量泵(ELM-1，LEWA)從二氧化碳氣體柜引入處理容器。通過彎曲加熱器和PID溫度控制器將反應器的溫度控制在±1℃范圍內。當達到所需溫度時，將預熱的二氧化碳注入處理反應器至所需的壓力，同時將共溶劑注入處理反應器以開始剝離過程。在剝離步驟中，攪拌磁性棒以增強scco2與共溶劑的混合。剝離溫度選擇在40至100之間，剝離壓力在90至340bar之間，剝離時間為10min。剝離后，scco2和輔溶劑的混合物通過新鮮的二氧化碳（凈化步驟）流入分離器，然后分離。在清洗步驟中，操作壓力和流體流量由一個計量泵和一個微型計量閥控制。使用的二氧化碳量由干燥測試儀測量，然后將二氧化碳排放到大氣中。將共溶劑作為完全混合相，在二氧化碳中共溶劑的濃度低于10%(v/v)。

SCCO2清洗后，用圖像分析儀 、掃描電子顯微鏡和FT-IR(nexus)對剝離后的晶片樣品進行分析。

結果和討論

HDI后的光驅形態：圖3為高劑量植入后的碳化PR示意圖。頂部PR表面的碳化地殼層厚度約為600A，PR側壁約為450A(C等，圖3。HDI處理后的抗蝕劑示意圖。HDI導致PR中氫的損失，使表面具有較強的C-C結合態。這導致了一個“碳化層”的形成（如圖3所示），它比整體區域更容易被去除。碳化層在光刻抵抗特性的外部有效地創造了一個剛性的、幾乎不透水的地殼。

共溶劑改性scco2清洗：僅用純超臨界二氧化碳(SCCO2)幾乎無法去除晶片上的光致抗蝕劑。而共溶劑修飾的scco2體系具有較高的光刻膠去除效率。使用單一共溶劑修飾的scco2系統從晶片上剝離植入離子的光刻膠是非常困難的，因為植入的物種可以穿透光刻膠中，

驅動氫形成硬化的、碳化的光刻膠的地殼。然而，由于二氧化碳擴散到基質中，光刻膠膨脹，共溶劑可能有助于降解聚合物并破壞表面的鍵。

圖5顯示了scco2剝離前后晶圓側壁上HDIPR的掃描電鏡顯微圖。在SCCO2剝離之前，晶片上存在的PR層被SCCO2剝離完全去除，如圖5所示。

圖6顯示了scco2剝離前后晶圓表面HDIPR的圖像分析儀照片。用混合共溶劑修飾的scco2完全去除晶片表面的PR層。

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結論

scco2微電子處理正從實驗室轉移到實驗室。scco2工藝是半導體行業的一種新技術，能夠解決納米尺寸的晶圓清潔挑戰。本研究采用混合共溶劑修飾的scco2進行HDIPR的剝離。HDIPR通過二氧化碳擴散到基質中而膨脹，混合共溶劑有助于降解聚合物并破壞表面的鍵。

scco2剝離是有利的，因為它是全干燥的和環保的。scco2剝離技術還具有顯著減少溶劑和水的使用量的好處。

審核編輯：符乾江