CN112698554A - 一种半导体制程用光阻清洗剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体制程用光阻清洗剂。所述光阻清洗剂的组成成分包括醇胺化合物、苄胺化合物、醇醚类溶剂、表面活性剂、阻蚀剂和去离子水。该光阻清洗剂对光阻小分子的溶解能力强，具有较高的清除效率，稳定性表现优异，能适合不同工艺温度的要求。极佳的分散性有效避免了被清洗下来的小分子光阻的二次聚集造成二次污染，同时对底层材料有较低的腐蚀速率。
Description
技术领域
本发明属于半导体工业化学清洗领域，具体涉及一种半导体制程中使用的光阻清洗剂。
背景技术
半导体制造工艺中，光刻制程工艺是芯片制造工艺中的关键环节，在材料表面依次进行光阻的涂布、真空曝光，蚀刻后得到设计好的图形后，需要将残留的光阻除去。在经历了几十道光刻制程后，等离子蚀刻气体会和光阻生成交联的硬化产物，再在超过200℃的灰化工艺后，会形成表面硬化的光阻残留物，这些光阻残留物较难除去。申请号为CN200580014563.5的专利中提及一种含环胺的光阻清洗液，以降低腐蚀性，得到优异的热稳定性能，不过提高清洗时的温度虽然会提高清洗效果，但是也会提高腐蚀的速度，难以适应目前越来越精细的工艺要求；又如专利US6140027中提出了由醇胺类化合物、有机溶剂、水、有机酚类化合物、防腐蚀剂和聚氧硅烷类表面活性剂的光阻清洗剂，其对清洗下来的光阻细微颗粒分散性欠佳，颗粒容易再次聚集，形成二次污染并容易堵塞管道。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有工艺中的难题，提供一种半导体制程中使用的光阻清洗剂，能将光阻残留物清洗干净的同时避免敏感材料的损伤，同时该清洗剂对清洗下来的光阻分散性好，不会再聚集，避免二次污染。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种半导体制程中使用的光阻清洗剂，以质量百分数之和为100%计，该光阻清洗剂的组成成分及各成分含量如下：
醇胺化合物 5%~35%；
苄胺化合物 10%~30%；
醇醚类溶剂 20%~40%；
表面活性剂 0.5%~5%；
阻蚀剂 0.5%-3%；
余量为去离子水。
所述醇胺化合物选自乙醇胺、乙二醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺中的一种或多种。
优选的，所述醇胺化合物选自乙醇胺、三乙醇胺及其混合物。
所述苄胺化合物选自苄胺、N-甲基苄胺、N,N-二甲基苄胺、N-乙基苄胺、N,N-二乙基苄胺、N-甲基-4-氨基苄胺、N-乙基-4-氨基苄胺、二苄胺中的一种或多种。
优选的，所述苄胺选自N-甲基苄胺、N-乙基苄胺。
所述醇醚类溶剂选自乙二醇单甲醚、二乙醇二甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇二乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇二丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇二乙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇二丁醚中的一种或者几种。
优选的，所述醇醚类溶剂选自二乙二醇单丁醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丁醚、乙二醇单丁醚。
所述表面活性剂选自仲辛酚聚氧乙烯醚类表面活性剂SOPE-4，SOPE-7，SOPE-10，SOPE-15中的一种或者几种。
优选的，所述表面活性剂选自SOPE-4，SOPE-7。
所述阻蚀剂为巯基苯并噻唑（MTB）。
所述去离子水为在25℃时的电阻率不低于18ＭΩ的去离子水。
本发明的进步效果在于：本发明通过相似相溶的原理，采用苄胺的苯环结构与有机醇胺复配形成稳定而持久的碱性体系，有效的提高的清洗效率，同时增加清洗剂对光阻小分子的溶解能力；仲辛酚聚氧乙烯醚表面活性剂在碱性条件下具有优异的稳定性，能适合不同工艺温度的要求，同时具有极佳的分散性，有效避免了被清洗下来的小分子光阻的二次聚集；巯基苯并噻唑类阻蚀剂能很好的对金属，特别是金属铜有着较低的腐蚀速率。
附图说明
图1为实施例1清洗前后的金属线晶圆显微镜观察图，左边清洗前，右边清洗后；
图2为对比例1清洗前后的金属线晶圆显微镜观察图，左边清洗前，右边清洗后。
具体实施方式
本发明所用的化学原料和试剂均可市售够得。本发明的光阻清洗剂由上述组分均匀混合后再以2μ和0.5μ两道的滤芯过滤后即可。
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此降本发明限制在所述的实施例范围之中。
在以下是实施中，除非另外注明，百分比或混合比是基于重量的。
实施例
按表1配方配制光阻清洗剂，其具体配制方法是常温下先将去离子水加入搅拌釜，在150r/m的转速下依次加入醇胺化合物、苄胺化合物、醇醚类溶剂、表面活性剂、阻蚀剂，每种材料投入后搅拌5分钟再添加下一种材料，搅拌至澄清，再依次通过孔径为2μm和0.5μm的两道滤芯过滤即可。
表1 水基清洗剂中各成分用量
光阻清洗剂性能的测定
1、光阻清洗能力测试。
将含有光阻残留物的金属线晶圆、通孔晶圆、金属垫晶圆分别进入光阻清洗液中，在50℃至70℃下利用恒温振荡器以80转/分的频率振荡10-25分钟，去离子水冲洗干净后烤箱80℃烘干30分钟，电子光学显微镜(OM)100倍观察晶圆表面清洗效果，评判标准如下：
☆：光阻完全去除，表面光洁无残留；
○：有各别点有光阻残留；
×：光阻残留较为明显，有大片未清洗干净。
2、基材阻蚀性测试。
将制备半导体包装工艺中使用的铜引线框浸入光阻清洗剂中，在60℃下利用恒温振荡器以80转/分的频率振荡30分钟，去离子水冲洗干净后氮气吹干。用扫描电子显微镜（SEM）观察样品表面，评判标准如下：
☆：表面无腐蚀；
○：表面有部分；
×：表面腐蚀较为严重。
3、小颗粒光阻分散及防止二次聚集性能测试。
将晶圆上残留的光阻铲下收集，将0.500g光阻粉末加入50mL光阻清洗剂中振荡摇匀，静置1h后用颗粒计数器检测颗粒粒径，评判标准分别如下：
☆：1μ直径颗粒数量 ＜ 100个，5μ直径颗粒数量 ＜ 5个；
○：50个＜ 1μ直径颗粒数量 ＜ 500个，5个＜ 5μ直径颗粒数量 ＜50个；
×：1μ直径颗粒数量 ＞ 500个，5μ直径颗粒数量 ＞ 50个
测试结果如表2所示。
表2 光阻清洗剂性能测试结果
从实施例1~8可以看出，在合适的配比范围内，苄胺的苯环结构与有机醇胺复配形成稳定而持久的碱性体系，结合表面活性剂对界面张力的浸润、渗透、分散性能，有效除去了残留的光阻，同时对基材材料无腐蚀，光阻小颗粒回粘再聚集的情况也得到了很好的控制。
而从对比例1~2可以进一步看出，单一碱性材料的清洗效果较差，而且单一组分的由于pH不合适，即使添加阻蚀剂亦然对布线有腐蚀作用；从对比例3~4可以看出，没有使用仲辛酚聚氧乙烯醚表面活性剂或者用JFC替代的体系清洗效果达不到要求；从对比例5可以看出，不添加阻蚀剂的配方体系是会产生腐蚀的；从对比例6可以看出，有机溶剂对清洗促进的效果是不可缺少的，如果添加量太少，会影响清洗效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，本行业的技术人员应该了解，本发明并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效成分变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种半导体制程用光阻清洗剂，其特征在于：以质量百分数之和为100%计，所述光阻清洗剂的组成成分及各成分含量如下：
醇胺化合物 5%~35%；
苄胺化合物 10%~30%；
醇醚类溶剂 20%~40%；
表面活性剂 0.5%~5%；
阻蚀剂 0.5%-3%；
余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的光阻清洗剂，其特征在于：所述醇胺化合物为乙醇胺、乙二醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的光阻清洗剂，其特征在于：所述苄胺化合物为苄胺、N-甲基苄胺、N,N-二甲基苄胺、N-乙基苄胺、N,N-二乙基苄胺、N-甲基-4-氨基苄胺、N-乙基-4-氨基苄胺、二苄胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的光阻清洗剂，其特征在于：所述醇醚类溶剂为乙二醇单甲醚、二乙醇二甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇二乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇二丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇乙醚、丙二醇单丁醚、二丙二醇丁醚中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的光阻清洗剂，其特征在于：所述表面活性剂为仲辛酚聚氧乙烯醚类表面活性剂SOPE-4，SOPE-7，SOPE-10，SOPE-15中的一种或者几种。
6.根据权利要求1所述的光阻清洗剂，其特征在于：所述阻蚀剂为巯基苯并噻唑。
7.根据权利要求1所述的光阻清洗剂，其特征在于：所述去离子水为在25℃时的电阻率不低于18ＭΩ的去离子水。
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