兆声波辅助湿法化学处理去除

摘要

由TOK、JSR、陶氏化学等公司生产的新一代负色调和化学放大的正色调光阻剂在先进的包装应用中获得了发展势头。随着铜柱和微凸起的采用，树脂的厚度要求正在增加到40-100µm的范围。为了形成柱子，抵抗面罩必须更厚以包含整个凸结构。Akrion系统的工程师开发了一种新型的、单晶片的、厚的PR条工艺，目的是降低先进包装工艺流程中这一步骤的拥有成本(氧化亚钴)。使用有机溶剂加上独特的超气体能力，与传统工艺相比，该工艺减少了40%或更多的工艺时间和相关的化学消耗。

背景

负音阻的一个已知缺点是，高度交联电阻掩模的溶剂带时间比典型的正音阻要长得多。注意到，在他们的实验中使用的两种正抗蚀剂带时间为5分钟，而AZ-100nXT负色调抗蚀剂使用AZ400T的抗蚀剂带时间为50分钟。其他主要负阻剥离供应商的数据表上也记录了长剥离时间或特殊的剥离要求。类似的问题也出现在化学放大的正音调抵抗中，与非化学放大的正抵抗相比。基于这些厚抗蚀剂去除的挑战，已经开发了各种方法，以降低执行这一过程所需的成本、时间和化学消耗。阿克里星系统的工程师开发了一种完全的单晶圆工艺，在这种工艺中，溶剂和光刻胶的反应速率通过热量和专有形式的巨气搅拌来增加反应速率。

实验

两步法已经成为去除高达60µm厚的抗蚀性的最有效的方法。在第一步中，使用在60-80℃和低晶圆旋转速度下的溶剂暴露时间来开始膨胀和溶解厚厚的光刻胶层。接下来是第二个溶剂暴露步骤，使用侵略性的正面巨气能量来促进聚合物链在整个光致抗蚀剂层的断裂。在这一步骤之后，去离子水冲洗和旋转干燥步骤足以完全去除溶剂、溶解的光致抗蚀剂和任何聚合物残留物。该工艺可以根据所使用的抗蚀剂厚度和溶剂剥离化学方法对时间和温度进行优化。典型流程的流程图如图1所示。

转移到晶片表面化学溶剂弯月板中的巨气能量在驱动溶剂和光刻胶之间的反应中起着非常重要的作用。一旦光刻胶膨胀并开始溶解，超气能学提供的搅拌有助于驱动聚合物链断裂反应。它还有助于减少更靠近晶圆表面的流体边界层，驱动表面残基的去除，类似于图2所示的粒子去除现象的说明。

图1. 厚光刻胶去除工艺流程图

图2. 兆声对流体边界层的影响

阴性锥复位结果

每个过程的显著参数如表1所示，结果结构的扫描电镜图像如图4所示。在20µm，JSRTHB-126N抗蚀剂剥离工艺中，100W功率下的超气体搅拌提供了60秒或40%的工艺时间减少，并在回收前相应的溶剂使用减少1升，也是40%。第二种JSR抗阻条工艺以类似的方法开发，并与宏电子的可实现的工艺时间和不使用宏电子的传统工艺进行了比较。每个过程的显著参数如表2所示，结果结构的扫描电镜图像如图5所示。在50µm，JSRTHB-151N抗蚀剥离过程中，100W功率下的巨搅拌提供了至少60秒的过程时间减少(因为非巨电子样品的致密碰撞区域仍存在大量的残留物)。在回收前，每晶片至少减少1.5升，或每晶片消耗溶剂的50%。

表1. JSR20µm条带工艺参数

图4. JSR20µm流程结果

化学放大的阳性抵抗结果

再次使用了图1中所示相同的基本流程。在这种情况下，没有进行非超电子学的比较，但可以在20µm和40µm过程之间进行有趣的比较。工艺参数如表3所示，所得结构的扫描电镜图像如图6所示。

TOK化学放大，正阻掩模比相似的抗剂厚度需要较短的溶剂剥离时间。有趣的是，在20µm和40µm掩码删除之间所需的处理时间的增量。需要延长14%的过程来去除100%厚的光溶剂涂层，这表明需要一定的固定的时间来启动光溶剂掩模内的溶剂反应，与厚度无关。作者怀疑，在这两种情况下，较高的溶剂温度将显著增加反应速率，并减少整个工艺时间。这将在即将到来的工作中进行研究，以及剥离相同的TOK光刻胶的100µm厚掩模的工艺开发。

表3. 抗抗阻带工艺参数

图6. 测试抗阻带工艺结果

结论

阿克核粒子系统公司有效地应用其专利的单晶超电子技术来减少厚光刻胶剥离工艺步骤的氧化亚钴。对于20µm至50µm范围内的负色调光阻掩模，与典型的单晶片喷涂工艺相比，每个晶片的工艺时间和化学消耗的减少可以达到40%或更大。同样的超电子辅助工艺方法适用于厚的、化学放大的、正音阻掩模，本文显示了20µm到40µm的范围，并将扩展到100µm厚的掩模，在碰撞工艺要求的上限。

审核编辑：汤梓红