超臨界CO2微乳液去除光刻膠的研究.pdf_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、超臨界二氧化碳(scCO2)作為一種新型清洗介質(zhì),由于其極低的表面張力、良好的擴(kuò)散性及溫和的臨界條件,近年來被嘗試用于微電子工藝中光刻膠的去除。目前這方面的研究大多集中在含氟表面活性劑形成的scCO2微乳液(由于該類表面活性劑在scCO2中具有較大溶解度),而對(duì)于應(yīng)用更環(huán)保,成本更低的烴類表面活性劑在scCO2中形成微乳液來去除光刻膠鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。本文研究了在不同條件下,利用scCO2加入不含氟的助溶劑或表面活性劑,去除高溫烘烤的光刻膠

2、和高濃度離子注入后的光刻膠的去除特性,詳細(xì)研究分析了表面活性劑、助溶劑及溫度、壓強(qiáng)、時(shí)間等因素對(duì)光刻膠去除效果的影響。
   主要進(jìn)行的研究工作如下:
   1.對(duì)比研究了兩種助溶劑在超臨界清洗中的作用效果
   在兩種助溶劑-異丙醇、二甲基亞砜(DMSO)的輔助下,利用超臨界清洗系統(tǒng)去除兩種襯底(拋光硅片及帶圖案硅片)上不同溫度下烘烤的光刻膠。烘膠溫度分別為100℃,150℃,170℃和200℃,助溶劑用量為0

3、-8ml不等。清洗結(jié)束后,利用金相顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行觀察表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,光刻膠經(jīng)過150℃以上高溫烘烤后,表面硬化,與襯底黏著度顯著上升,去膠難度明顯增加。向超臨界清洗系統(tǒng)中加入4ml助溶劑就可以將光刻膠去除率從15%提高到85%,繼續(xù)加大用量清洗效果無明顯改善。同樣劑量的DMSO比異丙醇對(duì)清洗效果的影響更顯著。
   2.研究了兩種烴類表面活性劑在scCO2清洗中的作用
   利用兩種烴類非離子表面活性劑-脂肪醇聚氧

4、乙烯醚(TMN-3)和異構(gòu)醇聚氧乙烯醚(EH-3)形成scCO2微乳液,去除刻蝕后的高濃度離子注入光刻膠。清洗結(jié)束后,利用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)不同條件下清洗的樣品進(jìn)行了對(duì)比分析、觀察和表征,用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和X射線光電子能譜(XPS)分析樣品清洗前后表面成分變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與TMN-3相比,EH-3形成的scCO2微乳液在相同條件下對(duì)高濃度離子注入光刻膠去除效果更顯著。并且通過實(shí)驗(yàn)得到了EH-3的最佳濃度及形成

5、scCO2微乳液的最佳WEH-3/Wwater比例。
   3.研究了溫度、壓強(qiáng)對(duì)scCO2清洗效果的影響
   在10-25Mpa,40-80℃范圍內(nèi)利用scCO2微乳液去除樣品表面高濃度離子注入光刻膠。測(cè)試結(jié)果顯示,清洗溫度低于60℃時(shí),光刻膠去除率隨溫度升高而逐漸增加,60℃時(shí)光刻膠去除率達(dá)到90%,之后去除率隨溫度繼續(xù)上升而有所下降,這是由scCO2密度降低引起的光刻膠溶解能力下降所導(dǎo)致的。隨清洗釜壓強(qiáng)由10Mp

6、a上升到25Mpa,光刻膠去除率從40%升高到了85%。
   4.分析研究了磁攪拌與時(shí)間對(duì)scCO2清洗效果的影響
   在無磁子攪拌、中速磁子攪拌(660r/min)及高速磁子攪拌(1320r/min)三種攪拌狀態(tài)下分別利用scCO2微乳液去除高濃度離子注入光刻膠。結(jié)果顯示,清洗前10分鐘光刻膠去除率急劇上升,之后逐漸趨于平緩,且磁攪拌對(duì)于光刻膠剝離有很大的促進(jìn)作用。
   5.與傳統(tǒng)清洗方法進(jìn)行了對(duì)比

7、>   與傳統(tǒng)去除高濃度離子注入光刻膠的方法相比,超臨界清洗方法完全沒有造成刻蝕圖案的變形,也沒有出現(xiàn)清洗液殘留的現(xiàn)象,光刻膠去除率明顯高于等離子灰化及濕法清冼后的樣品。利用等量表面活性劑在scCO2微乳液系統(tǒng)中得到的光刻膠去除效果顯著優(yōu)于該表面活性劑水溶液對(duì)光刻膠的去除效果。
   與現(xiàn)有的超臨界CO2清洗方法相比,本實(shí)驗(yàn)方法具有環(huán)保、高效,成本低的優(yōu)點(diǎn)。避免了使用昂貴且對(duì)環(huán)境及人體有危害的含氟制劑,采用了非離子表面活性劑,

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