集成電路光刻膠去除技術(shù)

1 集成電路是整個信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)中國制造 2025 的關(guān)鍵，而圖形化工藝又是集成電路制造的核心工藝。光刻膠去除是圖形化工藝中的關(guān)鍵技術(shù)，其中光刻膠去除劑是決定光刻膠去除甚至圖形化工藝*終良率及可靠性的關(guān)鍵材料[1]。

按照摩爾定律，集成電路關(guān)鍵尺寸每兩年縮小0.7 倍。其金屬互聯(lián)尺寸也相應(yīng)降低。為了降低電阻、寄生電容等，集成電路后段金屬互聯(lián)先后采用鋁硅銅、鋁銅以及銅互連工藝，其線寬從微米級、亞微米逐漸發(fā)展到納米級。集成電路關(guān)鍵尺寸越小，其對光刻膠去除能力、缺陷控制、關(guān)鍵尺寸、金屬離子污染越來越敏感，這就要求在光刻膠去除技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，滿足日益增長的需求。

文章按照集成電路發(fā)展時間節(jié)點(diǎn)以及圖形化工藝變化為主線，深入淺出地介紹了光刻膠去除技術(shù)發(fā)展趨勢，并指出我國光刻膠去除技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，為進(jìn)一步發(fā)展提供借鑒意義。

2 *代溶劑類光刻膠去除技術(shù)

從 1970 年代到 1980 年代，集成電路關(guān)鍵尺寸在微米級以上。集成電路后段工藝對金屬連線尺寸變化、側(cè)掏等容忍度較高，濕法蝕刻以其高蝕刻速率、低成本、容易操作等優(yōu)點(diǎn)，在市場是占主導(dǎo)地位。如采用混酸工藝對鋁硅銅金屬線進(jìn)行刻蝕形成圖形。

在圖形化工藝中，采用酚醛樹脂類 g-line 光刻膠形成圖形，經(jīng)過濕法蝕刻后光刻膠保持良好。在此階段，要求光刻膠去除劑具有優(yōu)異的有機(jī)大分子去除能力。溶劑類光刻膠去除劑不含有水，有機(jī)胺組分提供一定的光刻膠骨架聚合物裂解能力，組分有機(jī)溶劑 NMP（N-甲基吡咯烷酮）、DMSO（二甲亞砜）等按照相似相容原理溶解有機(jī)殘留進(jìn)行光刻膠去除。典型的是 ACT CMI 系列，Avantor 的 PRS3000，杜邦 EKC 的 EKC830 等。其操作溫度基本在 80℃ 以上，甚至部分在閃點(diǎn)以上溫度進(jìn)行操作。至今，該類光刻膠去除劑仍然有一定的*。

3 第二代胺類光刻膠去除技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，其關(guān)鍵尺寸逐漸降低到亞微米。濕法蝕刻工藝因其各向同性蝕刻特性，越來越不能滿足需求，干法蝕刻工藝應(yīng)運(yùn)而生。干法蝕刻工藝提供各向異性蝕刻形成金屬線（metal）、通孔（via）的同時，其離子束對光刻膠及鋁硅銅、鋁銅、氧化物非介電質(zhì)材質(zhì)進(jìn)行轟擊，使其表面形成高度交聯(lián)的光刻膠殘留物，同時因氬氣轟擊反濺作用，側(cè)壁富含金屬材質(zhì)。干法灰化工藝的采用，使其殘留物中含有有機(jī)、無機(jī)氧化物及其金屬化合物[2,3]。這就要求光刻膠去除同時具有有機(jī)殘留物、無機(jī)殘留物以及金屬交聯(lián)殘留物去除能力。

1990 年代中期，經(jīng)過一系列系統(tǒng)研發(fā)，杜邦 EKC 的 WaiMun Lee 博士等成功推出羥胺類光刻膠去除劑，其典型的有 EKC265、EKC270 以及EKC270T。