微氣泡是一種很有前途的環(huán)保光刻膠去除方法的候選方法。已經(jīng)證明，臭氧微氣泡可以去除硅片上的光刻劑，即使被高劑量的離子注入破壞了光刻劑。但重大挑戰(zhàn)仍然存在，部分原因是去除率不足以首先在半導(dǎo)體制造業(yè)中使用微氣泡。因此，我們需要通過(guò)明確了解微氣泡去除光刻抗蝕劑層的功能機(jī)制，來(lái)提高微氣泡的去除能力。本研究的目的是闡明微氣泡對(duì)光刻膠層表面的影響。

與光刻膠去除相關(guān)的微氣泡的特性

微氣泡是水溶液中的微小氣泡，其直徑可能小于50微米。由于內(nèi)部氣體向周?chē)娜芙?，氣泡的尺寸逐漸減小，最終在水中消失。這一特性使微小氣泡能夠獲得有希望的功能，如在微小氣泡破裂過(guò)程中，內(nèi)部氣體壓力的增加和表面電的積累。圖1顯示了在臭氧微泡處理之前、期間和之后的高劑量離子植入光刻膠晶片的照片。晶圓通過(guò)單一晶圓旋轉(zhuǎn)清洗方法處理，將臭氧微泡水倒在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的晶圓中心。考慮到處理?xiàng)l件，可以合理地預(yù)期清潔過(guò)程將從晶圓的中心開(kāi)始并延伸到外部部分，如圖中所示的僅烘烤光刻膠的情況。 2.但結(jié)果表明，高劑量離子植入光刻膠的矛盾模式相反，光刻膠層從晶片的外邊緣剝離，而不是溶解。這些結(jié)果使我們能夠獲得微氣泡在光刻膠去除中的重要信息。

實(shí)驗(yàn)程序

作為本實(shí)驗(yàn)研究的樣品，高劑量離子植入光電阻劑被用作半導(dǎo)體制造中最具挑戰(zhàn)性的目標(biāo)之一。硅晶圓為KrF準(zhǔn)分子激光器，自涂高分辨率正型光刻膠，并通過(guò)曝光工具繪制圖案。將Wafers植入劑量為1E15/cm2、能量為55keV的砷離子，并植入劑量為1E15/cm2、能量為11keV的硼離子。將晶片切成20*20mm2大小的樣品，用桌子中心和邊緣之間的棍狀膠帶放在桌子的旋轉(zhuǎn)桌子上。測(cè)試是通過(guò)將含有氧微氣泡的水倒入旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中心來(lái)進(jìn)行的。水流速約為1L/min，溫度控制在通過(guò)加熱系統(tǒng)，約70oC。

結(jié)果

圖5為熱水條件下氧微泡處理30分鐘后樣品的顯微鏡觀察結(jié)果。在這些照片中清楚地顯示，被離子植入的圖案光刻膠層被侵入，由于微氣泡注水的作用，該層的一部分從邊緣剝離。照片還表明，水流的方向強(qiáng)烈影響了水液對(duì)光刻膠層的入侵。通過(guò)橫斷面掃描電鏡圖像，我們可以更清楚地識(shí)別出各層的變化，如圖6所示。層的內(nèi)部，部分大塊抗膠被去除，地殼層的頂部和側(cè)壁被保留。在70oC左右的溫度下，也用同樣的方法對(duì)無(wú)氧微泡的熱水進(jìn)行了評(píng)估，我們沒(méi)有觀察到對(duì)光刻膠層的如此顯著的損傷。

圖5 氧微泡處理后光刻膠的顯微鏡觀察

圖6 氧微泡處理后光刻膠的橫斷面掃描電鏡圖像

考慮到氧氣氣體的氧化能力，研究結(jié)果告知了我們使用微氣泡去除光刻膠的幾個(gè)重要方面。光刻膠層的變化表明我們?cè)谙到y(tǒng)中存在任何強(qiáng)氧化劑，但溶解在熱水中的氧氣不足以通過(guò)地殼壁侵入整體光刻膠。因此，對(duì)于評(píng)價(jià)微泡的影響，研究微泡產(chǎn)生氧中心自由基具有重要意義，因?yàn)橐呀?jīng)證明酸性水中的微泡在坍塌過(guò)程中導(dǎo)致羥基自由基的產(chǎn)生。因此，我們還利用電子自旋共振(ESR)對(duì)自由基的測(cè)量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們存在任何一種物質(zhì)影響微氣泡在光刻膠層表面的物理性質(zhì)。由于水流方向?qū)饪棠z層和微氣泡更可能與光致膠層的上游接觸具有重要意義，氣泡與光刻膠層之間的相互作用可能引起光刻膠剝離現(xiàn)象的觸發(fā)。我們還對(duì)微氣泡對(duì)高劑量離子植入光阻劑的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在強(qiáng)堿性水中產(chǎn)生的空氣微泡在環(huán)境溫度下進(jìn)行測(cè)試，5%的四甲基氫氧化銨(TMAH)在大約10分鐘內(nèi)幾乎完全剝離了圖案光阻劑，除了更大的圖案層（圖7）?？紤]到水溶液中微氣泡的基本性質(zhì)，堿性條件下的強(qiáng)剝離效應(yīng)可能是由于微小氣泡的氣-水界面的表面電引起的。

圖7 微鏡觀察a和bTMAH空氣氣泡處理分散后的光刻膠的顯微觀察

免責(zé)聲明：文章來(lái)源網(wǎng)絡(luò)  以傳播知識(shí)、有益學(xué)習(xí)和研究為宗旨。 轉(zhuǎn)載僅供參考學(xué)習(xí)及傳遞有用信息，版權(quán)歸原作者所有，如侵犯權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系刪除。