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本文的目的不仅是识别新的可以通过完全湿法去除多层材料的湿式清洗材料,而且还可以发现产生更少颗粒(缺陷)且不造成介电材料损失的单一晶圆工具工艺。
下图说明了在多层堆栈上重工BARC和抗蚀材料的一些潜在方法。虽然可以有多种返工过程可供选择,但本文将重点关注硅材料和PR加硅材料的返工,以及在一个单独的步骤中对通过填充材料的返工。
尽管有些去除器适用于相关的BARC或PR材料,但它们必须进一步测试更严格的加工要求(时间和温度)、返工后的缺陷水平以及对各种基底材料的敏感性,研究了相同的去除器与各种基底材料的兼容性,每种去除剂中这些不同材料的相容性在60ºC下测试了20分钟。
虽然在单个晶圆工具上的筛选研究和实验都证明,去除剂可以完全去除关于膜厚度损失的硅材料,但不能发现一个产生低缺陷的过程,虽然去除剂的配方被证明与几种不同的衬底材料兼容,但它发现它可以攻击局部区域的硅,这种去除剂需要进一步使用替代基板进行测试,如低k或超低k介质,在确定被测试的酸性基去除器只会去除硅材料并可能攻击硅基底后,决定继续测试碱性基去除器,以查看它们在单个晶圆工具类型过程和替代去除过程中的去除效率,并运行设置的晶片,以确定硅材料返工的最佳两种温度和时间,温度和时间是通过观察厚度损失和总缺陷计数来确定的。下图显示了在50ºC和60ºC使用残留3对硅材料返工的总缺陷数。
由于残留物能够从硅晶片中去除硅材料(而不损坏晶片)并产生低缺陷水平,因此测试了另一种去除过程,PR也与硅材料一起去除,使用相同的温度和时间来观察添加PR层会如何影响缺陷计数,本实验表明,去除剂不仅可以去除硅材料,还可以同时去除硅材料和PR。需要进行进一步的实验来找到一个最佳的过程来减少高级缺陷测试(< 0.14um)的缺陷数量。
由于碱性去除器似乎可以同时去除硅材料和PR层,因此我们选择了另一种碱性去除器来进行缺陷研究,另外研究还发现,残留物10可用于25ºC,即洁净室的环境温度,该实验还能够使用KLASP1进行更先进的缺陷分析,直到0.14微米。虽然Remover10能够同时去除硅材料、PR层和硅材料,但当加入PR层时,缺陷计数明显更高,为了确定是否能找到更合适的工艺,将返工液的温度提高到40℃。
返工溶液温度的升高确实减少了缺陷的数量,但它们仍然没有去除硅材料本身所导致的缺陷数量,虽然硅材料中确实有一些有机成分,但清除剂没有任何问题地去除缺陷数量相当低的涂层,当包含完全有机的PR层时,清除器10在保持低缺陷计数的同时去除这两个层有更多的困难,目前仍有许多问题要说,为什么一种特定的去除剂比其他去除剂更能更好地去除多层材料,需要在遥控器之间比较更具体的信息,以确定为什么某些遥控器在缺陷方面比其他遥控器工作得更好。
在大多数多层应用中,PR层和硅材料不需要平面化任何形貌,因此它们可以在平面基底上测试缺陷,另一方面,通过填充材料必须通过直径和深度进行平面化,为了测试从孔中去除有机填充材料,我们使用卡尔蔡司1560扫描电子显微镜(SEM)观察去除前后孔的截面。
测试使用130nmx700nm孔,清除剂被用来去除通过填充的材料,需要进行进一步的实验,以确定什么温度和时间,不仅需要从孔中移除材料,而且还需要留下低缺陷计数。到目前为止,温度需要在60-80摄氏度之间才能完全去除通过填充材料。虽然一些单晶圆工具可以达到如此高的温度,但目前正在研究降低工艺去除温度,使其将符合单晶圆工具行业的广泛横截面和客户的要求。
随着半导体行业继续缩小其设备的功能尺寸,返工过程也在试图跟上设计和材料的变化。随着设备制造商开始研究多层材料,需要确定返工材料和工艺。实验研究了各种不同的去除器及其去除特定多层堆栈的效率。目的是确定粗糙的工艺要求,以确保完全去除有关的材料,并确定去除后缺陷水平的任何趋势。研究表明,上述多层材料可以以各种方式去除,这将使设备制造商可以选择何时和是否出现问题,并必须使用返工过程。