Lösungsmittel eliminieren und Kosten deutlich senken
Polymerreste aus dem Trockenätzen stellen eine häufige Herausforderung in der Halbleiterfertigung dar. Obwohl diese kritische Methode Präzision und Effizienz bietet, können dabei Verunreinigungen zurückbleiben, die nachfolgende Prozesse stören können. Gleichzeitig eröffnen sich jedoch erhebliche Möglichkeiten für Ressourcen- und Kosteneinsparungen. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie durch den Verzicht auf Lösungsmittel in Ihrem Reinigungsprozess Kosten senken und dennoch eine 100%ige Entfernung der Polymerreste erreichen können.
Trockenätzen entfernt Materialien von Halbleiter-Dünnfilmen mithilfe von Plasma in einem Vakuum.
Diese Methode bietet mehrere Vorteile, wie hohe Präzision und weniger Defekte im Endprodukt im Vergleich zum Nassätzen.
Ingenieure verwenden Trockenätzen bei Geräten mit kleinen Geometrien, um eine bessere Kontrolle bei der Formung vertikaler Wände zu erzielen. Es wird hauptsächlich in der Front-End-of-Line (FEOL)-Phase eingesetzt, um Transistorstrukturen zu definieren, und in der Back-End-of-Line (BEOL)-Phase, um komplexe Metallverbindungen zwischen Transistoren in der Halbleiterfertigung zu schaffen.
Rückstände nach dem Trockenätzprozess
Trockenätzen verursacht häufig Oberflächenkontaminationen und hinterlässt Rückstände, die einen zusätzlichen Reinigungsschritt erfordern. Dies gilt insbesondere für das Plasmaätzen, bei dem komplexe Chemikalien polymerartige Filme erzeugen. Diese Rückstände können spätere Prozessschritte wie Materialabscheidung oder Lithografie beeinträchtigen, was zusätzliche Reinigungsmaßnahmen erforderlich macht und den Prozess erschwert.
Lösungsmittel werden häufig zur Entfernung von Rückständen eingesetzt, weisen jedoch erhebliche Einschränkungen auf. Sie können zwar viele organische Rückstände effektiv entfernen, haben jedoch oft Schwierigkeiten mit anorganischen Materialien wie hartnäckigen Polymeren aus dem Trockenätzen. Lösungsmittel erreichen zudem schwer zugängliche tiefe oder schmale Strukturen nur begrenzt, wodurch Rückstände zurückbleiben können. Außerdem können sie mit empfindlichen Materialien wie bestimmten Metallen und Isolatoren reagieren oder diese beschädigen, was die Gerätequalität beeinträchtigen kann. Viele der heute verwendeten lösungsmittelbasierten Chemikalien sind krebserregend, mutagen oder reproduktionstoxisch, leicht entzündlich und umweltschädlich, was eine sorgfältige Handhabung und Entsorgung erfordert.
Gamechanger für die Entfernung von Polymeren
perc™, das patentierte Verfahren von Siconnex, bietet eine nachhaltige und kostensparende Methode zur Entfernung aller Arten von Polymeren nach Trockenätzprozessen, wie Metall-, Oxid-, Silizium- oder VIA-Ätzen. Diese Technologie macht Lösungsmittel bei der Polymerentfernung überflüssig und erreicht dennoch eine 100%ige Erfolgsrate. Sie schont die Umwelt, indem sie den Chemikalienverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Reinigungsverfahren um bis zu 79,8 % reduziert. Gleichzeitig steigert sie die Wettbewerbsfähigkeit, indem die Waferproduktion um 140 % erhöht und die Verarbeitungskosten pro Wafer um 58,3 % gesenkt werden.
Dr. Julien Ladroue, STMicroelectronics
„Meine Erfahrung mit perc™ ist, dass wir nach mehreren Trockenätzschritten erfolgreich ein Rezept gefunden haben, um alle Polymere zu entfernen und eine bessere Seitenwandrauheit zu erzielen. Nach Durchführung elektrischer Tests haben wir sogar eine verbesserte Leistung im Vergleich zum bestehenden Prozess festgestellt. Ich schätze die ausgezeichnete Zusammenarbeit und das kooperative Arbeiten mit Siconnex sehr, um Lösungen für sowohl neue als auch bestehende Prozesse zu finden.“
Einsparungen & Vorteile
Im Vergleich mit einer herkömmlichen Reinigungs-Anlage.
Wie der perc™ Prozess funktioniert
Mit verdünnten Schwefelsäure-Peroxid-Mischungen können Post-Ätz-Polymere und Rückstände effizient entfernt werden. Diese Mischung ermöglicht eine gründliche Reinigung und konsistente Ergebnisse in einem einmaligen chemischen Prozess. Die Mischverhältnisse sind frei anpassbar, um sich an jeden Polymertyp anzupassen, und der Prozess ist lösungsmittelfrei, was eine saubere und effektive Lösung bietet.
Dieser Prozess entfernt Polymere von Metallleitungen, ohne Korrosion zu verursachen und mit minimalem Metallverlust. Die Metalloberflächen bleiben intakt, während unerwünschte Rückstände effektiv beseitigt werden. Konkret bedeutet dies, dass der Metallverlust pro Durchlauf weniger als 20 Å für Aluminium-Kupfer und weniger als 15 Å für Titan-Nitrid beträgt, ohne messbaren Verlust von Siliziumoxid.
Das Verfahren umfasst drei Hauptschritte: 5 Minuten für die Polymer-Rückstandsreinigung (perc™), 6 Minuten für Spülen und Entleeren sowie 10 Minuten für Trocknung, was zu einer Gesamtdauer von 21 Minuten führt. Mit einer 4x Chamber Clean-Konfiguration wird eine Durchsatzleistung von 544 Wafern pro Stunde erreicht, was hohe Produktivität und konsistente Ergebnisse gewährleistet.
Der Prozess ist für optimale Effizienz mit präzisen chemischen Mischungen für jeden Durchlauf ausgelegt. Beim Entfernen von Polymeren aus Metall-Trockenätzen werden beispielsweise 110 Liter deionisiertes Wasser (DIW), 100 Milliliter Schwefelsäure (H₂SO₄) und 700 Milliliter Wasserstoffperoxid (H₂O₂) verwendet. Für zusätzliche Flexibilität können kleine Mengen Fluorwasserstoffsäure (HF) hinzugefügt werden. Diese sorgfältige Zuteilung von Chemikalien sorgt für eine gründliche Reinigung, minimiert Abfall und bleibt kosteneffektiv.
Zusammenfassung der wichtigsten Merkmale:
- Entfernt verschiedene Polymere mit 100% Erfolg.
- Geeignet für mehrere Trockenätzprozesse.
- Präzise Konzentrationskontrolle.
- Anpassbar für jeden Polymertyp.
- Flexible Parameteranpassung.
- Medienverbrauch am Einsatzort.
- Stabile Medienkonzentration.
- Vermeidung von Rekontamination.
- Keine Lösungsmittel erforderlich.
- Einfache Abfallbehandlung.
- Alle Vorteile auf einen Blick.