СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖЕК
METHOD OF PREPARING SUBSTRATE SURFACES

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.
3
3
3
3
-1
Технический результат достигается использованием травителя, в состав которого входит гексаметилдисилоксан (ГМДС), формула которого - (СН)Si-NH-Si(СН), 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.
Сущность способа подготовки поверхности подложек заключается в том, что на поверхности кремниевых подложек протекают следующие реакции:
3
3
3
3
3
3
3
2SiOH+(CH)Si-NH-Si(CH)→2SiO 81(СН)+NН
2
3
3
3
3
3
3
2
3
НО+(СН)Si-NH-Si(CH)→[(СН)]O+NH
3
3
3
3
3
6
12
6
6
2
В первой реакции образуются аммиак и новая группа Si-O-Si(СН) со строго ориентированными функциональными группами СН, обладающими большой инертностью к молекулам других веществ. При этом дисперсионные воздействия максимально для молекул одинаковой полярности (-Si-СН); СН и СН и минимально для молекул разной полярности (-Si-НО). 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.
-1
Время обработки парами гексаметилдисилоксана составляет 15 с при частоте вращения центрифуги 400±50 мин 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.
-1
Время обработки составляет 10 с при частоте вращения центрифуги 300±50 мин и расходе паров гексаметилдисилоксана 80 л/ч.
Угол смачивания θ'=47,2±0,376θ.
ПРИМЕР 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1.
-1
Время обработки парами гексаметилдисилоксана составляет 10 с при частоте вращения центрифуги 200±50 мин и расходе паров гексаметилдисилоксана 60 л/ч.
Угол смачивания θ'=37,2±0,376θ.
-1
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 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.