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带光阻晶圆在湿法工艺中的干燥技术研究

段海东  
【摘要】:随着集成电路芯片特征尺寸的缩小,芯片制造业对晶圆表面洁净度的要求越来越高,这使得湿法工艺,即湿法刻蚀和湿法清洗工艺在集成电路生产中扮演着越来越重要的角色。干燥是湿法工艺中最后一个步骤,是极大影响芯片成品率的重要环节,这使得干燥技术面临着新的挑战。 本文以0.13μm逻辑工艺中双栅湿法刻蚀(Dual Gate Wet Etch)工艺以及自对准多晶硅化物阻挡层的湿法刻蚀(Salicide Block Wet Etch)工艺为对象,研究分析了表面覆盖光阻的晶圆在二氧化硅湿法刻蚀工艺中干燥时产生的光阻损伤、自然氧化物和晶圆边缘处的颗粒缺陷,通过KLA晶片检测系统(KLA Surface Scan)、光学显微镜OM (Optical Microscope)检测机台、扫描式电子显微镜SEM (Scanning Electron Microscope)等不同仪器的分析,找出了晶圆表面缺陷的分布规律以及成分。 文中通过晶圆在不同干燥条件下的实验得到缺陷与晶圆干燥时IPA的温度、流量及晶圆脱水速度的关系。研究结果表明,当异丙醇(IPA)温度低于40℃时,光阻在干燥过程中无损伤;水痕缺陷和晶圆边缘颗粒缺陷随着IPA的流量的增加而降低,随着晶圆脱水速度的减慢而减少。此外,通过在不同光刻条件下的实验得到了光刻胶类型,HMDS处理时间及Hard Bake温度与二氧化硅湿法刻蚀后光阻覆盖情况的关系。 本文最后对比各个实验条件下的缺陷情况分析找出了解决问题的最佳方案。确定了表面覆有光阻的晶圆在干燥过程中IPA温度保持在室温,流量为25L/min。并结合实际生产情况在干燥过程中晶圆脱水速度采用两段式脱水(即晶圆上半部分脱水速度为1mm/s,下半部分采用0.5mm/s),这样即保证了晶圆干燥的质量,又提高了生产效率。将该方案应用于在线产品后,晶圆良率可以提高8%。除此之外,对于已经产生缺陷的晶圆,文中通过实验分析总结了一些再处理的方法以及处理后的良率对比以供参考。 随着世界各国对环境污染及资源可循环利用的日益关注,文章最后对绿色湿法工艺和干燥技术的前景作了展望。


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