Изазов адхезије честица у скидању фоторезиста
Скидачи фоторезиста на бази Н-метил-2-пиролидона (НМП)- под углом од 85 степени уклањају очврсли фоторезист са полупроводничких плочица, стварајући карбонизоване органске фрагменте (0,5-5 микрона) који могу да се прилепе на површину грејача ПФА-а. Поларитет површине, мерен хистерезом контактног угла (ЦАХ), одређује кинетику адхезије честица. Квантитативна анализа из 17 фабрика полупроводника показује да површине са ниским садржајем ЦАХ (5-10 степени) показују 80% ниже стопе адхезије честица од површина са високим садржајем ЦАХ (25-30 степени), смањујући дефекте плочице за 90% и продужавајући век трајања купатила са 2 недеље на 8 недеља.
Хистереза контактног угла и површинска енергија
Хистереза контактног угла је разлика између напредних и опадајућих контактних углова воде. Низак ЦАХ указује на хемијски хомогену, ниско{1}}енергетску површину са минималним поларним групама. Висок ЦАХ указује на површинску хетерогеност са поларним доменима који су у интеракцији са карбонизованим фрагментима отпора. Стандардни као-формирани ПФА има ЦАХ од 25-35 степени због заосталих средстава за отпуштање калупа и површинске оксидације. ПФА{8}}третирана плазмом или испрана растварачем постиже ЦАХ од 5-10 степени. Карбонизовани фрагменти отпора (првенствено аморфни угљеник са поларним групама кисеоника) јаче пријањају на површине са већом поларном компонентом површинске енергије, што је у корелацији са ЦАХ.
Кинетика адхезије честица и поларитет површине
Убрзани тестови загађивања коришћењем карбонизованих честица фотоотпорника (медијана од 2 µм) суспендованих у НМП на 85 степени, који пролазе брзином од 0,5 м/с поред ПФА површина:
| ПФА површински третман | Хистереза контактног угла (степен) | Компонента енергије поларне површине (мЈ/м²) | Стопа адхезије честица (честице/цм²·сат) | Покривеност површине након 500 сати (%) | Дефекти плочице додати по лоту |
|---|---|---|---|---|---|
| Као-укалуповани, необрађени | 30 | 8.5 | 1200 | 45% | 150 |
| Растварач одмашћен | 25 | 7.2 | 900 | 38% | 110 |
| Кисеоничка плазма (мале снаге) | 15 | 5.0 | 500 | 22% | 50 |
| Кисеоничка плазма (велике снаге) | 8 | 3.5 | 250 | 12% | 20 |
| Специјална ниска{0}}оцена поларитета | 5 | 2.5 | 150 | 8% | 8 |
Механизам адхезије честица и чистоћа површине
Фрагменти карбонизованог отпорника приањају путем ван дер Валсових сила и киселинских{0}}базних интеракција између поларних група на честицама (карбоксил, хидроксил из оксидованог отпорника) и поларних домена на површини ПФА. Високе-ЦАХ површине имају више поларних домена, повећавајући енергију адхезије. Критични напон смицања за одвајање честица (мерен у проточној ћелији) је 0,8 Па за ниске-ЦАХ површине наспрам. 2.5 Па за високе-ЦАХ површине. При типичним брзинама протока у купатилу за уклањање (0,3-0,5 м/с, смицање зида 1-2 Па), честице на површинама са ниским-ЦАХ се континуирано уклањају, док се честице на површинама са високим садржајем ЦАХ акумулирају. За купатила са малим протоком или стагнирајућим зонама, чак и површине са ниским садржајем ЦАХ акумулирају честице; специфицирати минималну брзину протока од 0,5 м/с.
Стабилност површине у врућем НМП-у
Низак ЦАХ постигнут третманом плазмом није трајан у НМП од 85 степени. Реконструкција површине се дешава када се полимерни ланци преоријентишу како би се смањила енергија на површини. Убрзано старење показује да се површине третиране плазмом (почетни ЦАХ 8 степени) повећавају на 15 степени ЦАХ након 500 сати, 20 степени након 1500 сати и 25 степени након 3000 сати (приближавају се вредностима које нису третиране). Стопа адхезије честица се сходно томе повећава током времена. За купке које захтевају рад од 2000 сати између чишћења, наведите почетни ЦАХ испод 10 степени, што ће обезбедити стопу адхезије испод 400 честица/цм²·сат током целе кампање. За купке са недељним чишћењем, почетни ЦАХ до 15 степени је прихватљив.
Дебљина зида и регенерација површине
Дебљи зидови омогућавају агресивније периодично чишћење како би се повратио низак ЦАХ. Чишћење разблаженог ХФ (1%) или раствора пиране уклања лепљене честице, али може оксидирати површину ПФА, повећавајући ЦАХ. За зидове од 2,5 мм, механичко чишћење меким четкама праћено испирањем растварачем враћа ЦАХ на близу-почетне вредности. За зидове од 1,5 мм, механичко чишћење ризикује оштећење зида. За купке за уклањање честица које захтевају мали број честица, наведите зидове од 2,2-2,5 мм са месечним циклусима чишћења коришћењем не-абразивних метода (ултразвучно или испирање растварачем). За континуирани рад без чишћења (кампање од 8 недеља), наведите специјалну нискополарну ПФА оцену са инхерентним ЦАХ испод 10 степени без третмана плазмом, пошто ови разреди одржавају ЦАХ испод 15 степени током 5000+ сати.
Хемијски ефекти стрипера на поларитет површине
Различите формулације за скидање фоторезиста утичу на поларитет површине ПФА. Само НМП{1}}скидачи (без адитива) узрокују минималну промену површине. Скидачи са адитивима хидроксиламина (НХ₂ОХ) (2-5%) смањују ЦАХ за 5-10 степени кроз благо површинско нагризање, побољшавајући отпорност честица. Стрипери са тетрабутиламонијум флуоридом (ТБАФ) агресивно нападају ПФА, повећавајући ЦАХ за 15-20 степени у року од 500 сати, драматично повећавајући адхезију честица. За депилаторе који садрже ТБАФ, наведите нискополарну ПФА класу са зидовима од 2,5 мм и максималним трајањем купатила од 2 недеље. За скидаче са инхибиторима корозије (бензотриазол, толилтриазол), инхибитори се адсорбују на ПФА, смањујући ЦАХ за 10-15 степени, обезбеђујући привремену отпорност на честице које се разграђују како се инхибитори исцрпљују.
Смернице за спецификације за каде за скидање фоторезиста
За скидаче фоторезиста на бази НМП- на 85 степени, наведите ПФА грејаче са хистерезом контактног угла испод 12 степени мереном методом нагибне плоче користећи дејонизовану воду. Захтевати сертификацију добављача за површинску обраду (плазма или специјални ниво) и мерење ЦАХ на производним узорцима. За критичне полупроводничке апликације (напредни чворови, < 10нм), наведите ниско{6}}положај ПФА степена са инхерентним ЦАХ испод 8 степени и 2,5 мм зидова, уз месечно праћење честица помоћу бројача течних честица. Када тражите понуде, наведите састав за уклањање (концентрација НМП, адитиви), очекивани век трајања купатила између промена и дозвољено додавање честица по плочици. Добављачи са искуством у области полупроводника могу да препоруче оптималне протоколе за површинску обраду и чишћење за специфичне хемије за скидање. Премијум за ПФА ниског{12}}поларитета (25-35% у односу на стандард) је оправдан продуженим веком трајања купатила (4-8 недеља у односу на. 1-2 недеља) и смањеним стопама дефекта плочице (50-90% смањење) у производњи полупроводника велике количине премашује 100 УСД по сату, где трошкови сц. За производне фабрике које раде 24/7, наведите редундантне склопове грејача са кварталном заменом ПМ (превентивно одржавање) без обзира на стање, користећи претходно обрађене грејаче са ниским ЦАХ из сертификованих серија.
