Retrait particulaire par étalement et retrait d’un film de résine - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Particle removal with a resist peeling method

Retrait particulaire par étalement et retrait d’un film de résine

Résumé

Efficient particle contamination removal is crucial in maximizing yield within the microelectronics industry. However, conventional particle removal techniques may become impractical when dealing with complex and fragile surface structures, as their application can potentially cause physical damage. This challenge has led to the development of new cleaning processes based on innovative concepts, such as a resist film lift off approach. The resist film lift-off leads to the particle removal due to the particle surface bonded to the resist. One of these particle removal processes is studied in this manuscript. In this process, the resist film is composed of two immiscible organic polymers. The process consists of the resist spin-coating followed by a diluted ammonia dispense at room temperature. Thanks to the latter chemical step, one of the polymers is dissolved inducing the delamination and lift-off of the remaining polymer with drag and lift forces.This manuscript sheds light on the critical role of the organization of two immiscible polymers within the resist film in the context of film lift-off. The organization of these polymers was shown to depend on the substrate surface energy through Tof SIMS analysis. For instance, on a hydrophilic substrate, the soluble polymer exhibits a pronounced affinity for the interface. Such an organization on hydrophilic surface minimizes the interfacial area that needs to be delaminated during the resist removal step. Consequently, the effectiveness of ammonia-based film removal relies on the substrate’s surface energy and is only achievable if the substrate surface energy is below 66mN/m.This manuscript provides valuable insights into the modification of the polymers’ organization. The tuning of some parameters from the resist formulation as the blend ratio or the resist thickness and the addition of a bake after the coating are shown to modify this surface energy peeling limit. Additionally, a Particle Removal Efficiency study was conducted on blanket wafers to determine and understand how these three parameters influence cleaning efficiency. It has led to the optimization of process efficiency. This optimized process efficiency was evaluated on structured surfaces. The results showcased its capability to efficiently remove particles while preserving the integrity of delicate structures.This PhD project has contributed to broadening the comprehension of particle removal using a resist peeling process. Moreover, it has demonstrated the potential application of this method in an industrial context.
Les étapes de retrait de la contamination particulaire sont cruciales pour l’industrie de la microélectronique afin de maximiser le pourcentage de circuit intégré fonctionnel en fin de fabrication. Cependant, les techniques conventionnelles de retrait particulaire peuvent s’avérer incompatibles avec des structures complexes et fragiles car leur application peut potentiellement causer des dommages physiques. Un procédé innovant basé sur l’étalement temporaire d’un film de résine est étudié dans ce manuscrit. Le principe est fondé sur le décollement du film de résine qui entraine le retrait de la particule en raison des liaisons de surface les reliant. Dans notre cas, la résine utilisée est composée de deux polymères organiques immiscibles. Le procédé consiste en l’étalement de la résine par centrifugation puis en son décollement par une distribution d’ammoniaque dilué à température ambiante. Cette distribution a pour but de dissoudre l’un des deux polymères ce qui provoque la délamination puis le soulèvement du film de résine grâce aux forces de trainée et de portance.Ce manuscrit souligne le rôle de l’organisation des deux polymères non miscibles dans le décollement du film de résine. Cette organisation dépend notamment de l’énergie de surface du substrat. Par exemple il a été montré par des analyses Tof SIMS que le polymère soluble présente une forte affinité avec une surface hydrophile. Une telle organisation sur une surface hydrophile réduit la zone interfaciale devant être délaminée lors de la dispense d’ammoniaque. Par conséquent, le décollement dépend de l’énergie de surface du substrat et n’est réalisable que si elle est supérieure à 66mN/m.Cette organisation spécifique des deux polymères immiscibles peut être ajustée par des paramètres tels que le ratio de mélange ou l’épaisseur de la résine. L’influence de l’ajout d’une étape de recuit après l’étalement a aussi été étudiée. Il a été démontré que ces trois paramètres modifiaient la limite en énergie de surface du décollement du film de résine. Ces paramètres influencent aussi l’efficacité du procédé dans le retrait particulaire. Les mécanismes à l’origine de ces modifications ont été compris permettant l’optimisation du procédé. Ce procédé optimisé a été évalué sur des surfaces structurées. Les résultats ont démontré sa capacité à retirer efficacement des particules tout en préservant l’intégrité des structures.Ces travaux de thèse ont permis de comprendre les mécanismes à l’origine du retrait particulaire à l’aide d’un procédé utilisant le décollement d’une résine et de démontrer la pertinence de cette technique dans un contexte industriel.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04549457 , version 1 (17-04-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04549457 , version 1

Citer

Thomas Mercadier. Retrait particulaire par étalement et retrait d’un film de résine. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Grenoble Alpes [2020-..], 2023. Français. ⟨NNT : 2023GRALT095⟩. ⟨tel-04549457⟩
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