Снятие фоторезистивной маски – заключительная операция базового цикла изготовления микроэлектронных изделий, включающего:
нанесение слоя,
формирование маски,
обработку через маску,
снятие маски.
Этот процесс повторяется множество раз, и затрагивает все, в том числе самые чувствительные слои полупроводниковых структур. От качества проведения подобного процесса в значительной степени зависят свойства и параметры конечных изделий. Установки для снятия фоторезиста GN fab реализуют данную технологию обработки в удаленной плазме на базе индуктивного разряда, обеспечивающую высокую (более 10 мкм/мин) скорость травления при умеренных (до 280°С) температурах пластин, и исключает внесение зарядов и радиационных дефектов в обрабатываемые полупроводниковые структуры. Исторический экскурс На ранней стадии развития микроэлектроники, для снятия фоторезистивной маски (stripping) применялась обработка в органических растворителях (сейчас применяется при использовании взрывной литографии). Однако этот процесс обладает низкой производительностью и эффективностью, особенно при работе с задубленным фоторезистом. Поэтому основной технологией стало «сжигание» фоторезиста в кислородной плазме (ashing). Первой реализацией была обработка непосредственно в плазме емкостного, а впоследствии индуктивного разряда – эффективный процесс, реализуемый в установках плазменной обработки GN tech. Недостатком обработки в подобной плазме являются радиационные повреждения и наведенные заряды, возникающие под воздействием ионов. При уменьшении проектных норм, наличие этих дефектов стало критичным и существенно сказываться на параметрах приборов и выходе годных. Решением стало применение «удаленной плазмы» - генерация плазменного разряда вдали от пластины для активации рабочего газа, и подачи активированного газа с минимальной ионизацией на обрабатываемую пластину. Для увеличения скорости «сжигания» фоторезиста, пластина нагревается до температуры 200-300°С. Для генерации плазмы применялся СВЧ разряд, обеспечивающий высокую плотность плазмы при достаточно высоких давлениях и расходах газа, необходимых для высокой скорости процесса. Это решение на долгие годы стало «рабочей лошадкой» полупроводниковых производств. Однако СВЧ плазма, ввиду свойств этого разряда, дает значительную остаточную ионизацию, которая ведет к тем же эффектам, что при обработке непосредственно в плазме, хоть и в существенно меньшей степени. По мере дальнейшего уменьшения проектных норм, требования росли. Для уменьшения остаточной ионизации стали применять «глушители», использующие эффект рекомбинации ионов на поверхностях. Однако этот же эффект «гасит» радикалы, уменьшая активность газовой смеси, и, соответственно, эффективность процесса «сжигания» фоторезиста. Итоговым решением, реализованным на оборудовании для обработки 300 мм пластин, стало применение активации газа индуктивно-связанного разряда. В отличие от СВЧ разряда, в нем баланс смещен в пользу диссоциации и возбуждения радикалов, при существенном уменьшении остаточной ионизации. Даже без применения «гушителей», плазма к моменту достижения успевает рекомбинировать, а радикалы и возбуждение атомов в значительной степени сохраняются. Возбуждение атомов помогает преодолевать энергию активации реакции горения, что обеспечивает высокую скорость и активность процесса. Это позволяет снизить температуру пластины при сохранении производительности, и эффективно удалять сильно задубленный фоторезист и резист после высоких доз имплантации, работа с которыми особенно трудна. Также это приводит к тому, что в продуктах реакции значительно меньше «недогоревшей» органики, которая может накапливаться на элементах реактора с пониженной температурой и в тракте откачки – явление, свойственное установкам предыдущего поколения на СВЧ разряде, из-за чего они требуют периодической остановки и трудоемкой чистки. Установки на индуктивном разряде, при правильной реализации, свободны от этого недостатка. Это дает большее полезное производственное время, меньше затрат на эксплуатацию, как результат – высокую экономическую эффективность. Преимущества и применение метода обработки с применением удаленной плазмы на индуктивном разряде Основные факторы, определяющие преимущества метода снятия фоторезиста с применением удаленной плазмы на базе индуктивного разряда:
Высокая степень диссоциации (97-98%) при низкой остаточной ионизации – определяет высокую скорость травления без негативных воздействий
Существенная часть атомов рабочего газа несет энергию возбуждения – позволяет снизить температуру пластины при сохранении высокой скорости травления и эффективно удалять «трудные» материалы
Возможность использовать большие мощности (1,5-12 кВт) и расходы рабочего газа (~1 ст.л/кВт) – обеспечивает высокие скорости травления
Наряду с «классическим» процессом снятия фоторезиста в кислородной смеси, метод удаленной плазмы позволяет эффективно реализовывать технологии:
Травления/удаления полиимида и других полимеров в кислородосодержащей смеси
Травления/удаления фоторезиста, полимеров и других материалов с применением фторсодержащих смесей для усиления химической активности
Травления/удаления фоторезиста и других материалов с применением водородосодержащих смесей – в случаях, когда применение кислорода имеет негативные эффекты
Вернуться ко всем технологиям