《炬丰科技-半导体工艺》臭氧的新型光刻胶剥离技术

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：臭氧的新型光刻胶剥离技术

编号：JFKJ-21-487

作者：炬丰科技

摘要

该作者创新性地研发出了一种替代方案,可替代过氧化硫混合物（SPM）清洗硅晶片,此工艺可替代过氧化硫混合物（SPM）清洗硅晶片,其名称即为蒸汽臭氧剥离法（VOS）。该过程采用臭氧与汽化水的结合应用,相较于传统方法,在减少环境、健康及安全影响方面具有显著优势,主要得益于同时采用了高浓度臭氧气体和高温水的技术手段,此外,在处理过程中还应用了具有高度反应性的OH*自由基物质,相较于其他利用臭氧的技术,在剥离光刻胶速率上更具优势,此工艺不仅能够去除离子注入型光刻胶层,并且也能高效处理蚀刻型光刻胶层;在电气可靠性测试领域中,VOS 工艺的表现与SPM相当并得到了广泛认可.

关键词—臭氧、光刻胶去除、晶圆清洗。

简介

作为RCA清洁更为环保的替代方案的功能水受到了广泛关注。特别是在室温及标准大气压下, typical臭氧水发生装置仅能生成约10至30ppm范围内的臭氧浓度,这使得光刻胶的去除速率受限于每分钟约100纳米,无法取代过氧化硫混合物(SPMS).为了提高该去除效率,我们致力于通过臭氧与水结合的方式实现更高的去胶效果.在本研究中,我们详细介绍了我们的开发方法、所采用的关键技术及其与SPM性能的对比分析

Vos机制

VOS工艺中大量存在的O和OH是其高光刻胶去除效率的主要原因。与(a)和(b)所示的臭氧灰化情况不同的是，在这种机制下光刻胶通过转化为气态CO来实现去污。如图9所示，在对比VOS装置与臭氧灰化装置之间，在晶圆上评估了两种工艺下产生的氧化物层厚度差异。所有晶圆均经过用HF清洗处理后去除天然氧化物，并利用椭偏仪对氧化物厚度进行了测量分析。结果显示，在这种情况下VOS过程中的O含量极为有限。值得注意的是如果仅采用O*来进行光刻胶去除操作，则其去除率将低于采用相同条件下的臭氧灰化工艺（即Ozone Asher）。然而有意思的是无论是否引入N辅助系统（N流速为80 mL/min），两者的去污效果均保持一致。
图10展示了在有无N辅助下（N流量80 mL/min用于增强臭氧供给）不同光刻胶类型下的剥离速率比较。

结论

该新型 VOS 技术是一种兼容于 EHS 的光刻胶剥离方法。通过向气相氧和经汽化处理的水引入一个略微加压的腔室区域,实现了含 OH* 自由基等反应物直接导入到晶圆表面。相较于传统的臭氧水剥离系统而言,该 VOS 技术不仅能够快速而且高效地去除已嵌入和未嵌入的光刻胶层。实验结果表明,在经过 VOS 处理后去除了附着于栅极蚀刻后的晶圆上的光刻胶及聚合物基质,并且在栅极形成前保持清洁状态下的晶圆也表现出与扫描电镜（SPM）等效的电气特性。