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Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Ausgasprodukten von organischen Schichten bei thermischer Belastung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000124386D
Original Publication Date: 2005-May-20
Included in the Prior Art Database: 2005-May-20
Document File: 2 page(s) / 222K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

In der Halbleiterfertigung werden verschiedenste organische Materialien (insbesondere in der Lithographie) eingesetzt. Neben den eigentlichen Lithographiemaskenstrukturierungsschichten (Photoresists) kommen eine Reihe von zusaetzlichen Lagen zum Einsatz. Beispielsweise sind hier sogenannte BARCs (Bottom Anti-Reflective Coating) zu nennen. Dies sind duenne Schichten, die fuer die korrekte Uebertragung des Luftbildes im Resist (Aerial Image) zwingend notwendig sind. Sie vermeiden Rueckreflexionen vom Substrat oder anderen unter dem zu strukturierenden Photoresist liegenden reflektierenden Ebenen, die sich aufgrund des hohen Aufloesungsvermoegens und Kontrastes moderner Photoresists unguenstig auf die zu erzeugenden Strukturen auswirken und werden in einer modernen Fertigung in jeder Lithographieebene eingesetzt. Aber auch weitere Lagen wie beispielsweise Bottomresists zum Aetzuebertrag bzw. TARCs (Top Anti-Reflective Coating) werden verwendet. Alle organischen Schichten werden nach einem gemeinsamen Prinzip auf Siliziumscheiben (Wafer) aufgebracht (Spin-Coating bzw. Aufschleudern). Dabei werden die Materialien aus einer Loesung auf einem sich drehenden Wafer aufgebracht und danach durch Heizschritte auf den sogenannten Hotplates getrocknet (PAB). Diese Heizschritte sind notwendig, um das organische Material zu verfestigen und Loesungsmittel zu verdampfen. Je nach Temperatur (typischerweise 90°C bis ueber 200°C fuer 30 bis 90 Sekunden) setzen auch chemische Reaktionen ein, die zu gewollten Eigenschaften des Materials fuehren. Beispielsweise werden in den BARCs thermische Saeuregeneratoren (TAG - Thermal Acid Generator) eingesetzt, die zu einer Vernetzung des Polymers beim Bake fuehren.

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S

Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Ausgasprodukten von organischen Schichten bei thermischer Belastung

Idee: Dr. Karl Kragler, DE-Erlangen; Waltraud Herbst, DE-Erlangen; Marion Kern, DE-Erlangen

In der Halbleiterfertigung werden verschiedenste organische Materialien (insbesondere in der Lithographie) eingesetzt. Neben den eigentlichen Lithographiemaskenstrukturierungsschichten (Photoresists) kommen eine Reihe von zusaetzlichen Lagen zum Einsatz. Beispielsweise sind hier sogenannte BARCs (Bottom Anti-Reflective Coating) zu nennen. Dies sind duenne Schichten, die fuer die korrekte Uebertragung des Luftbildes im Resist (Aerial Image) zwingend notwendig sind. Sie vermeiden Rueckreflexionen vom Substrat oder anderen unter dem zu strukturierenden Photoresist liegenden reflektierenden Ebenen, die sich aufgrund des hohen Aufloesungsvermoegens und Kontrastes moderner Photoresists unguenstig auf die zu erzeugenden Strukturen auswirken und werden in einer modernen Fertigung in jeder Lithographieebene eingesetzt. Aber auch weitere Lagen wie beispielsweise Bottomresists zum Aetzuebertrag bzw. TARCs (Top Anti-Reflective Coating) werden verwendet.

Alle organischen Schichten werden nach einem gemeinsamen Prinzip auf Siliziumscheiben (Wafer) aufgebracht (Spin-Coating bzw. Aufschleudern). Dabei werden die Materialien aus einer Loesung auf einem sich drehenden Wafer aufgebracht und danach durch Heizschritte auf den sogenannten Hotplates getrocknet (PAB). Diese Heizschritte sind notwendig, um das organische Material zu verfestigen und Loesungsmittel zu verdampfen. Je nach Temperatur (typischerweise 90°C bis ueber 200°C fuer 30 bis 90 Sekunden) setzen auch chemische Reaktionen ein, die zu gewollten Eigenschaften des Materials fuehren. Beispielsweise werden in den BARCs thermische Saeuregeneratoren (TAG - Thermal Acid Generator) eingesetzt, die zu einer Vernetzung des Polymers beim Bake fuehren.

Diese Hotplates sind heutzutage Praezisionsheizplatten in geschlossenen Systemen (Tracks). Dabei tritt nun ein Problem auf, dass sich insbesondere bei einer Volumenfertigung unguenstig bemerkbar macht. Saemtliche organische Materialien gasen waehrend des Heizschrittes niedermolekulare Bestandteile aufgrund ihrer hoeheren Fluechtigkeit bei erhoehter Temperatur aus. Diese Bestandteile (Monomere, Additive, Thermosaeuren bei BARCs, Photosaeuren bei Resists, etc.) dampfen von den heissen Oberflaechen ab und schlagen sich je nach Spuelung oder Absaugen auf den kaelteren Flaechen des Kammergehaeuses oder in den Absaugschlaeuchen nieder (Resublimation). Je nach Zusammensetzung bilden sich somit Ablagerungen in Schichtform oder in Form von auf der Oberflaeche mehr oder weniger fest haftenden Partikeln auf den Hotplates, auf ihren Covers (Lids) und den umgebenden Gehaeusen, die im Extremfall zu Abplatzungen auch direkt oberhalb des Wafers fuehren. Herabfallendes Material verunreinigt nachfolgende Wafer und damit steigt die Anzahl der Defekte dramatisch an (teil...