Меню Рубрики

Установки для плазмохимического удаления фоторезиста

Плазмохимическое травление алюминия, удаление фоторезиста

Травление алюминия осуществляется в плазмообразующей смеси BCl3 + Cl2 согласно схеме:

Al2O3 + 12 эВ → разрушение решетки;

Al – Al > 6 эВ → разрушение решетки;

Таким образом, чистый хлор обеспечивает удаление оксида алюминия, который всегда содержится на поверхности пленки алюминия, а также по границам кристаллических зерен.

Улучшение эффективности удаления Al2O3

Процесс травления проводится в две стадии:

— первые 60 секунд процесса (индукционный период) происходят при более высокой мощности. Это обусловливает увеличение ионной составляющей плазмы и дополнительное травление поверхности пленки физическим распылением, характеризующимся малой селективностью травления Al по отношению к Al2O3.

— вторая стадия (травление слоя) проводится с уменьшенной мощностью для более высокой селективности процесса

Анизотропия процесса

Добавка в газовую смесь SiCl4 производится для исключения бокового подтравливания под маску фоторезиста. После разложения в плазме SiCl4 образуются атомы хлора, участвующие в реакции травления Al, а освободившийся кремний осаждается на боковых стенках и дне канавки травления. Осажденный кремний удаляется со дна канавки бомбардировкой положительными ионами, в то время как на боковых стенках этого не происходит из–за малого угла их падения.

Таким образом, кремний, осажденный на боковых стенках, блокирует реакцию с алюминием, поскольку не образует в плазме летучих соединений с хлором

Удаление фоторезиста

Основным газом для «сухого» удаления резиста в плазме является кислород. При микроволновом возбуждении кислорода образуются различные нейтральные и заряженные частицы: O 3 , O + , O 2+ , O – , O 2– ,

атомарный кислород и синглетный кислород. Физическая химия процесса сравнима с химией горения с образованием летучих соединений (CO2, CO, H2O и радикалов).

Для стабилизации кислородной плазмы в нее обычно добавляют инертный газ.

Недостатки «сухих» методов удаления материалов

1) осаждение полимеров на поверхности подложек;

2) радиационные повреждения, приводящие к образованию дефектов кристаллической структуру и изменению параметров ИС;

3) загрязнение поверхности подложек примесями, содержащимися в конструктивных элементах реактора и полимерах, осажденных на его внутренних поверхностях.

Функции тонких проводящих пленок в ИИЭ

1. Формирование электрического контакта требуемого типа к областям различного типа проводимости элементов ИМЭ:

— выпрямляющий контакт (контакт Шоттки);

— невыпрямляющий (омический) контакт.

2. Формирование электрических соединений элементов ИМЭ в требуемой последовательности, т.е. формирование электрической разводки ИИЭ.

3. Обеспечение микромонтажа кристалла ИМЭ, т.е. тонкопленочные слои должны допускать подсоединение внешних выводов к контактным площадкам кристалла ИМЭ пайкой или микросваркой.

Стадии процесса нанесения тонких пленок в вакууме

1. Генерация потока частиц;

2. Перенос частиц к подложке;

3. Конденсация частиц с образованием тонкопленочных слоев на обрабатываемой поверхности.

Классификация методов нанесения металлических плёнок

Все методы нанесения тонких металлических пленок в вакууме классифицируются по способу генерации потока частиц.

В технологии ИИЭ используют три метода нанесения тонких пленок:

— химическое осаждение из газовой фазы;

Термическое испарение

Метод заключается в конденсации материала из молекулярных или атомарных пучков, которые создаются в результате испарения нагревом напыляемого материала.

Испаряемые в высоком вакууме атомы разлетаются над разогретой поверхностью испарителя, и часть из них конденсируется на поверхности обрабатываемых подложек, образуя покрытие.

В зависимости от способа нагрева материала различают: резистивное испарение (РИ), электронно – лучевое испарение (ЭЛИ), лазерное испарение (ЛИ) или индукционное испарение (ИИ).

Кинетика конденсации

1. Сначала атом напыляемого вещества адсорбируется под действием сил Ван–дер–Ваальса и начинает мигрировать по поверхности в поисках потенциальной ямы.

2. Множество мигрирующих по подложке атомов сливается друг с другом, образуя островковую структуру.

3. По мере дальнейшего поступления атомов отдельные островки начинают соединяться, и приобретает сетчатую структуру.

4. Затем структура превращается в сплошную, после чего пленка начинает расти по толщине

Технологический процесс напыления плёнок термическим испарением

1. Загружаются подложки. Вакуумная камера герметизируется и откачивается до давления не хуже 5×10 -4 Па.

2. Подложки 3 нагреваются с помощью нагревателя 2 до температуры

3.Вещество в испарителе 5 нагревается до высокой температуры, при которой происходит его интенсивное испарение.

Поток пара на подложки перекрыт заслонкой 1 и ограничивающей трубой 4.

Читайте также:  Установка прокладок между бачком и унитазом

4. Открывается заслонка 1, частицы в виде атомов или молекул свободно распространяются в вакуумной камере от испарителя и, достигнув подложки 3, конденсируются на ней.

5. По достижении заданной толщины плёнки (либо заданного времени процесса) заслонка закрывается, испаритель отключается.

6. Подложки охлаждаются до заданной температуры.

7. Производится напуск азота в камеру. Затем подложки выгружаются.

Параметры процесса напыления вакуумным испарением

Скорость напыления определяется

ЭЛИ – ускоряющим напряжением и током электронного луча,

ЛИ – мощностью энергии лазерного излучения

ИИ – мощностью ВЧ-индуктора,

— взаимным расположением спарителя и подложки, Адгезия пленки — температурой подложки, Чистота плёнки — давлением остаточных газов в камере.

источник

Установка плазменного удаления фоторезиста Navigator

Склад: сроки поставки по запросу

Установка плазменного травления Plasma-Therm Navigator предназначена для беззарядового удаления фоторезиста, низкотемпературного (50-150˚С) и высокого температурного (150-250˚С) снятия фоторезиста, удаления полимеров после процесса РИТ, очистки и сглаживания боковых стенок канавок после Bosch-процесса, очистки сложных 3D и МЭМС структур от органики. Установка позволяет проводить одиночную или групповую обработку пластин диаметром до 200 мм. Запатентованная технология HDRF (High Density Radical Flux) полностью исключает ионную составляющую процесса травления, что позволяет избежать внесение электрического заряда в полупроводниковую структуру. Установка может использоваться как для научно-исследовательских задач, так и для крупносерийного производства с автоматической загрузкой пластин из кассеты.

  • Беззарядовое удаление фоторезиста
  • Низкотемпературное снятие фоторезиста (50 -150°C)
  • Высокотемпературное снятие фоторезиста (150 -250°C)
  • Удаление полимеров после процесса глубокого РИТ (Bosch-процесс)
  • Очистка поверхности пластин перед процессом бондинга
  • Очистка от органики боковых стенок структур с высоким аспектным соотношением (30:1)
  • Очистка микростекол, МЭМС структур от органики
  • Отсутствие наведенного заряда, ионной бомбардировки во время процесса
  • HDRF ICP-источник плазмы c высокой плотностью радикалов ( >1e17 см -3 )
  • Быстрая перенастройка оснастки для проведения одиночной или групповая обработки пластин размером до 200 мм
  • Опционально возможна конфигурация для двусторонней обработки пластин
  • Uptime установки > 92%
  • Простой интерфейс управления на базе Microsoft Windows 7 с цветным сенсорным дисплеем
  • Опция определения Endpoint процесса
  • Равномерность Цена на сайте не является публичной офертой. Описание оборудования носит информационный характер и может отличаться от описания, представленного в технической документации производителя. Конечную стоимость и технические характеристики оборудования уточняйте у наших менеджеров.

источник

Способ удаления позитивного фоторезиста и устройство для его осуществления

Использование: изобретение относится к технологии изготовления интегральных схем, в частности к способу и устройству для удаления позитивного фоторезиста с поверхности полупроводниковых подложек. Сущность изобретения: целью изобретения является повышение качества удаления фоторезиста за счет полного удаления граничной пленки с рабочей поверхности. Способ заключается в облучении ультрафиолетом и промывке в водном растворе щелочи. Новым в способе является то, что операции обучения ультрафиолетом и промывку в водном растворе щелочи проводят периодически до полного удаления пленки фоторезиста. Устройство содержит реакционную камеру с размещенным в ней источником ультрафиолетового излучения. Новым в устройстве является то, что оно содержит подложкодержатель, выполненный в виде вращающейся платформы 2 с вакуумным захватом 3 для фиксации пластины, источник ультрафиолетового излучения смещен от центра вращения подложкодержателя и закрыт отражателем 6, расположенным над половиной обрабатываемой пластины, нижняя кромка которого образует зазор 7 с поверхностью обрабатываемой пластины, а с наружной стороны отражателя со стороны центра подложкодержателя расположен патрубок 8 для подачи водного раствора щелочи. 2 с. п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к технологии изготовления интегральных микросхем, конкретно к способу удаления позитивного фоторезиста с поверхности полупроводниковой пластины, служащего в качестве основной маски при формировании элементов интегральных микросхем (ИМС). Операция по удалению пленки фоторезиста является самой массовой при изготовлении ИМС, ею завершается фотолитографический процесс каждого слоя.

Известны различные физические и химические способы удаления пленки позитивного фоторезиста. Основным требованиями, предъявляемыми к операции, является полное удаление пленки фоторезиста без вторичного загрязнения и разрушения поверхности подложки.

К химическим способам удаления пленки позитивного фоторезиста относятся способы снятия пленки путем деструкции полимеров в смесях различных кислот или органических растворителей, выбор состава которых определяется веществом исходной поверхности подложки и составом фоторезиста. Например, в соответствии с патентом США N 3978239 химическая деструкция фоторезиста осуществляется в смеси перекиси водорода и серной кислоты при 70-100 о С.

Недостатком данного способа является высокая агрессивность травителя, его токсичность и трудность нейтрализации отходов, а также невозможность использования способа для удаления пленки с металлизированных поверхностей.

Для удаления позитивного фоторезиста с металлизированных поверхностей применяют, например, в соответствии с патентом СССР N 761979 состав на основе триэтаноламина.

Недостатком этого способа, содержащего органические вещества, являются легкая воспламеняемость, токсичность и проблема нейтрализации отработанных растворов.

Указанные недостатки устраняются с помощью различных физических способов удаления позитивного фоторезиста.

Известен, например, способ плазмохимического удаления позитивного фоторезиста (выложенная заявка Японии N 61-7730), посредством которого удаление пленки осуществляется в низкотемпературной кислородной плазме. Физическую химию процесса можно сравнить с химией горения пленки резиста в кислороде. Установка для плазмохимического удаления позитивного фоторезиста является довольно сложным устройством, состоящим из реакционной камеры для обработки пластин с пленкой резиста, являющейся одновременно контуром высокочастотного генератора, прецизионной системы подачи кислорода, а для поддержания заданного давления в реакционной камере последняя подключена к вакуумному насосу.

Недостатком данного способа является окисление очищаемой от фоторезиста поверхности кремния или металлов, приводящее к необходимости удаления образующейся оксидной пленки, возникновение под действием высокочастотного поля и высокого напряжения индукционных зарядов в окисле, а также необходимость в сложном дорогостоящем прецизионном оборудовании.

Известен также способ удаления пленки фоторезиста (выложенная заявка Японии N 62-165330), при котором подложку с нанесенной на ней пленкой фоторезиста помещают в камеру и подвергают облучению ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 185 и 253 нм, причем одновременно в камеру подают кислород. Давление в камере изменяют по периодическому закону.

Данный способ устраняет недостатки описанного плазмохимического способа удаления фоторезиста. Однако способ обладает низкой скоростью удаления фоторезиста, поскольку обрабатываемая поверхность должна находиться под воздействием ультрафиолета и кислорода до полного удаления фоторезиста, что делает невозможным применение способа для массового производства. Повышение скорости обработки может быть достигнуто путем повышения температуры обработки, однако при этом, как и при описанном выше процессе плазмохимического удаления, возникает проблема окисления исходной поверхности.

Таким образом, данный способ реализуется в устройстве, представляющем собой камеру с расположенным в ней источником ультрафиолетового излучения. Обрабатываемую подложку с нанесенной на нее пленкой органического фоторезиста помещают на донную поверхность камеры и подвергают ультрафиолетовому облучению в присутствии кислорода. Данное устройство выбрано авторами предлагаемого изобретения в качестве прототипа заявляемого ими устройства для осуществления предлагаемого способа.

Известен способ удаления позитивного фоторезиста, выбранный в качестве прототипа изобретения, при котором пленку фоторезиста подвергают облучению ультрафиолетовыми лучами, а затем производят снятие пленки фоторезиста в проявителе.

Преимуществом данного способа является простота, заключающаяся в облучении поверхности удаляемой пленки ультрафиолетовыми лучами с последующим погружением в проявитель. Это не требует сложного оборудования, повышает скорость обработки за счет возможности проведения групповой обработки в проявителе, а также позволяет проводить процесс удаления фоторезиста при низкой температуре и нормальном давлении.

Однако данный способ, в свою очередь, имеет ряд недостатков. Во-первых, поглощение ультрафиолетового излучения в пленке резиста происходит по экспоненте, и поэтому удаление пленок фоторезиста толщиной свыше одного микрона при однократном облучении ультрафиолетом вызывает трудности. Однако с внедрением в производство сухих процессов обработки (плазмохимического травления) применяются пленки до 1,5 мкм и выше. Кроме того, пленка фоторезиста в соответствии с историей резистного процесса имеет сложную структуру, состоящую как минимум из трех слоев с различными молекулярными сцеплениями, причем когезионные силы поверхностного слоя составляют порядка 3 эв, когезионные силы центрального слоя не превышают 1 эв, тогда как адгезионные силы на границе резист-подложка достигают 10 эв, что в сочетании с малым количеством ультрафиолета доходящего до границы раздела резист-подложка, приводит к образованию остаточной межфазной пленки толщиной 1-10 нм. Поэтому качественное удаление фоторезиста за один цикл становится практическим невозможным.

Целью изобретения является повышение качества удаления позитивного фоторезиста.

Поставленная цель достигается тем, что в способе удаления позитивного фоторезиста, включающем операции облучения ультрафиолетом и промывки в водном растворе щелочи, операцию облучения ультрафиолетом и промывку в водном растворе щелочи проводят периодически до полного удаления фоторезиста. Данная совокупность признаков является новой и соответствует критерию существенных отличий, поскольку многократное облучение ультрафиолетом с последующей промывкой в водном растворе щелочи позволяет производить послойное удаление фоторезиста. В результате такой обработки происходит постепенное утонение слоя резиста, и удаление слоя фоторезиста, примыкающего к подложке и обладающего наибольшей адгезионной силой, происходит при полном потоке ультрафиолета. Поэтому фоторезист удаляется полностью и обеспечивается высокое качество обнажаемой поверхности.

Целью изобретения является создание устройства для осуществления предлагаемого способа.

Данная цель достигается посредством того, что устройство, содержащее реакционную камеру с размещенным в ней источником ультрафиолетового излучения, содержит подложкодержатель, выполненный в виде вращающейся платформы с вакуумным захватом для фиксации пластины, источник ультрафиолетового излучения смещен от центра вращения подложкодержателя и закрыт отражателем, расположенным над половиной обрабатываемой пластины, нижняя кромка которого образует зазор с поверхностью обрабатываемой пластины, а с наружной стороны отражателя со стороны центра подложкодержателя расположен патрубок для подачи водного раствора щелочи.

Введение в камеру вращающегося подложкодержателя при экранировании источника ультрафиолетового излучения, смещенного относительно центра вращения подложкодержателя, отражателем позволяет подвергать обрабатываемые пластины периодическому облучению УФ-том, а подача водного раствора щелочи через патрубок, расположенный с наружной стороны отражателя со стороны подложкодержателея, позволяет подвергать обрабатываемые пластины периодической промывке водным раствором щелочи. Таким образом предложенное устройство позволяет эффективно реализовать единым изобретательским замыслом.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит реакционную камеру 1, вращающийся подложкодержатель 2, снабженный вакуумным захватом 3 для закрепления на подложкодержателе полупроводниковой пластины 4, над пластиной на высоте 40-50 мм на расстоянии 1/4 диаметра от края пластины расположена ртутная лампа 5 низкого давления, закрытая отражателем 6, образующим зазор 7 с поверхностью обрабатываемой пластины. С внешней стороны отражателя со стороны центра подложкодержателя расположен патрубок 8 для подачи водного раствора щелочи.

На подложкодержатель устройства помещали кремниевые подложки диаметром 100 мм, покрытые рисунком задубленного позитивного фоторезиста марки ФП-51к толщиной 0,8-1,5 мкм, использующегося для проведения различных операций фотолитографий в процессе изготовления интегральных схем. Вращающиеся на подложкодержателе кремниевые подложки подвергали УФ-облучению посредством ртутной лампы ДРТ-100 и промывке проявителем 0,5 КОН при расходе 10 мл/с с последующей промывкой в деионизованной воде и сушкой в азоте. В зависимости от толщины фоторезиста и истории обработки пластин частоту вращения подложки изменяют в пределах 500-1000 об/мин, полное время процесса удаления пленок не превышало 40 с.

Типичные режимы операции удаления позитивного резиста на кремниевых подложках приведены в таблице.

Подложки, подвергнутые обработке в соответствии с предложенным способом, контролировали визуально под микроскопом путем последовательного наблюдения в светлом и темном полях с увеличением 600 х . Результаты контроля показали, что в результате обработки фоторезист полностью удалялся с поверхности подложек, что оказало положительное влияние на технологический процесс изготовления полупроводниковых приборов, а также позволило улучшить экологические условия за счет сокращения объема использования химически активных кислот и органических растворителей.

1. Способ удаления позитивного фоторезиста, включающий операции облучения ультрафиолетом и промывки в водном растворе щелочи, отличающийся тем, что операции облучения ультрафиолетом и промывку в водном растворе желочи проводят многократно периодически до полного удаления пленки фоторезиста.

2. Устройство для удаления пленки фоторезиста, содержащее реакционную камеру с размещенным в ней источником ультрафиолетового излучения, отличающееся тем, что оно снабжено подложкодержателем, выполненным в виде вращающейся платформы с вакуумным захватом для фиксации пластины, и отражателем, источник ультрафиолетового излучения смещен от центра вращения подложкодержателя, отражатель размещен над источником ультрафиолетового излучения и половиной обрабатываемой пластины, нижняя кромка отражателя размещена с образованием зазора с поверхностью обрабатываемой пластины, а с наружной стороны отражателя со стороны центра подложкодержателя расположен патрубок для соединения с системой подачи водного раствора щелочи.

источник