Способ подготовки поверхности подложек

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к способам подготовки поверхности полупроводниковых подложек к операциям фотолитографии. Изобретение обеспечивает полное удаление влаги с поверхности кремниевых подложек перед нанесением фоторезиста при комнатной температуре. Сущность изобретения: при подготовке поверхности полупроводниковых подложек их обрабатывают парами гексаметилдисилоксана (ГМДС) при комнатной температуре в течение 5 секунд при частоте вращения центрифуги 200±50 мин^-1 и расходе паров ГМДС 60 л/ч, угол смачивания подложек водой после обработки равен θ'=37,2±0,376θ, где θ - угол смачивания подложек водой до обработки.

 

Изобретение относится к технологии изготовления силовых кремниевых транзисторов, в частности для получения хорошей адгезии фоторезиста к поверхности полупроводниковой подложки в процессе фотолитографии.

Одним из основных критериев, определяющих качество фотолитографии, является очистка поверхности подложки перед первой операцией фотолитографии - нанесением фоторезиста на поверхность полупроводниковой подложки, которая зависит от состояния поверхности подложки.

Большинство процессов фотолитографии проводится на поверхности, покрытой оксидами. В состав оксида может входить вода в виде гидроксильных групп ОН и присутствует на поверхности оксида в виде молекул.

Известны способы подготовки поверхности подложек перед нанесением фоторезиста, сущность которых состоит в удалении влаги с поверхности пластин. Для удаления влаги перед нанесением фоторезиста поверхность подложки подвергают отжигу. Обработку проводят при температуре 700-1000°С в среде азота в течение 1 часа [1].

Основным недостатком этих способов является проведение процесса при высоких температурах.

Техническим результатом изобретения является полное удаление влаги с поверхности кремниевых подложек перед нанесением фоторезиста при комнатной температуре.

Технический результат достигается использованием травителя, в состав которого входит гексаметилдисилоксан (ГМДС), формула которого - (СН₃)₃Si-NH-Si(СН₃)₃, который хорошо гидролизуется влагой воздуха. Обработку поверхности полупроводниковых подложек проводят парами гексаметилдисилоксана в течение 5 секунд при комнатной температуре и расходе паров ГМДС 60 л/ч, с центрифугированием при частоте вращения центрифуги 200±50 мин^-1.

Сущность способа подготовки поверхности подложек заключается в том, что на поверхности кремниевых подложек протекают следующие реакции:

2SiOH+(CH₃)₃Si-NH-Si(CH₃)₃→2SiO 81(СН₃)₃+NН₃

Н₂О+(СН₃)₃Si-NH-Si(CH₃)₃→[(СН₃)₃]₂O+NH₃

В первой реакции образуются аммиак и новая группа Si-O-Si(СН₃)₃ со строго ориентированными функциональными группами СН₃, обладающими большой инертностью к молекулам других веществ. При этом дисперсионные воздействия максимально для молекул одинаковой полярности (-Si-СН₃)₃; С₆Н₁₂ и С₆Н₆ и минимально для молекул разной полярности (-Si-Н₂О). Вода не адсорбируется на поверхности подложки, обработанной в гексаметилдисилоксан, и фоторезист имеет хорошее сцепление с поверхностью подложки. Во второй реакции образуются гексаметилдисилоксан и аммиак, которые испаряются с поверхности подложки. Подложки с диоксидом кремния на поверхности обрабатываются различными способами: групповой обработкой; индивидуальной обработкой погружением и обработкой погружением с последующим центрифугированием.

ПРИМЕР 1. Процесс проводят на установке химической обработки. Подложки с диоксидом кремния на поверхности обрабатываются парами гексаметилдисилоксана погружением и с последующим центрифугированием. После извлечения из гексаметилдисилоксана подложки обдуваются азотом. Хранение обработанных кремниевых подложек составляет 15 ч.

Время обработки парами гексаметилдисилоксана составляет 15 с при частоте вращения центрифуги 400±50 мин^-1 и расходе паров ГМДС 100 л/ч.

Контроль кремниевых подложек производился по определению угла смачивания нижних границ подготовки поверхности подложек θ'=57,2±0,376θ, где θ' - угол смачивания (по воде) после обработки парами ГМДС поверхности пластины, θ - угол смачивания по воде поверхности пластины до обработки парами ГМДС.

ПРИМЕР 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1.

Время обработки составляет 10 с при частоте вращения центрифуги 300±50 мин^-1 и расходе паров гексаметилдисилоксана 80 л/ч.

Угол смачивания θ'=47,2±0,376θ.

ПРИМЕР 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1.

Время обработки парами гексаметилдисилоксана составляет 10 с при частоте вращения центрифуги 200±50 мин^-1 и расходе паров гексаметилдисилоксана 60 л/ч.

Угол смачивания θ'=37,2±0,376θ.

Как следует из результатов опытов, одним из самых эффективных процессов удаления влаги с поверхности кремниевых подложек является технологический процесс подготовки подложек перед нанесением фоторезиста, который проводят в течение 5 секунд парами гексаметилдисилоксана при частоте вращения центрифуги 200±50 мин^-1 и расходе паров ГМДС 60 л/ч.

Таким образом, предлагаемый способ подготовки поверхности кремниевых подложек по сравнению с прототипом обеспечивает полное удаление влаги с поверхности подложек. Поверхность кремниевых подложек после обработки подготовлена для нанесения фоторезиста.

Источники информации

1. Е.З.Мазель, Ф.П.Пресс. Планарная технология кремниевых приборов. М.: Энергия, 1974, стр.227.

Способ подготовки поверхности подложек, включающий обработку поверхности полупроводниковых подложек парами гексаметилдисилоксана (ГМДС), отличающийся тем, что процесс проводят при комнатной температуре и при следующих режимах: время обработки парами гексаметилдисилоксана составляет 5 с при частоте вращения центрифуги 200±50 мин^-1 и расходе паров ГМДС 60 л/ч, угол смачивания подложек водой после обработки равен θ'=37,2±0,376θ, где θ - угол смачивания подложек водой до обработки.