超臨界CO2微乳液去除光刻膠的研究.pdf

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，