CN1862392B - 一种去除光阻层的组合物及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新的用来去除光阻层的组合物及该组合物的使用方法。该组合物包括极性溶剂和氧化剂。本发明的组合物使用了毒性小、可燃性小的化学物质且减少了化学成分的用量，使得其与环境更加友善，减少化学废物处理的费用；该组合物的使用方法缩短了清洁工艺时间，将残留物除去得更彻底，最终提高导电性能。

Description

一种去除光阻层的组合物及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种在半导体制造过程中去除光阻层的组合物及其使用方法。
背景技术
在半导体元器件制造过程中，光阻层的涂敷、暴光和成像可用来制造必要的元器件图案。在制图工艺结束时(即在光阻层的涂敷、成像、离子注入刻蚀后)(如图1所示)，在进行下一个工艺步骤前，剩下的光阻材料需除去。在离子注入的掺杂过程中，离子轰击使得光阻层聚合物变硬了，因此光阻层更难溶了，从而难以除去。至今在半导体制造工业中一直使用等离子刻蚀和湿刻蚀两步法除去这层光阻层膜，第一步利用等离子刻蚀除去光阻层的大部分；第二步的湿刻蚀工艺利用含高浓度和通常含有毒性的化学成分的清洁组合物。清洁工艺需要花费很长的时间来完成，且通常需要升高温度来辅助该反应。又因该两步工艺需要两套不同的设备，所以成本较高。除此之外，现有技术的工艺方法有时并不能把所有的光阻层都能清洗干净，会留下残留物。
现有技术中通常使用浓度相对较高的化学成分，如有机溶剂、极性溶剂和含氟化合物，例如Small EKC的专利US6777380，Park Samsung的专利US6274537，和Kanno等人的专利申请号为US 20040106531的专利。
总之，该工艺的成本高、产量低又涉及到环境和光阻去除不干净等问题，因此针对上述问题迫切需要提出一种新的清洁光阻层的工艺。
发明内容
本发明的目的正是针对上述问题，提供一种新的去除光阻层的组合物，其包括极性溶剂，其特征在于还包括氧化剂。该光阻层通常含有机物和/或聚合物。该极性溶剂能软化或溶解光阻层或光阻层中的有机物和聚合物，该氧化剂可以氧化有机物和聚合物，破坏原分子结构，从而达到溶解除去的效果。
其中，该组合物还可以包括表面活性剂、抑制剂和/或载体。所述的抑制剂能降低或阻止底层衬底上由化学或机械方法所引起的损减、腐蚀和点腐蚀。在离子注入中，典型的衬底为硅衬底，有时候一薄层氧化层沉积在硅衬底上。该抛光垫为具有平表面的任何塑料片或不同表面处理/渠沟的塑料片，以确保有足够的清洁溶液分布在抛光衬底上。底层衬底包括但不限于硅、二氧化硅、离子掺杂的二氧化硅、低介电常数k的材料和金属等衬底，如铝或铜。所述的载体较佳地为水。
所述的极性溶剂的浓度为5％-80％、该氧化剂的浓度为0.01％-8％、该表面活性剂的浓度为0.001％-5％、该抑制剂的浓度为0.005％-10％和载体为余量，以上百分比均指占整个组合物的质量百分比浓度。
所述的氧化剂为有机或无机过氧化物中的一种或几种，较佳地为过氧化氢、过乙酸、过硼酸、过氧化钠、过硫酸铵、高锰酸钾、硝酸和/或硝酸盐。
所述的极性溶剂较佳地为有机胺、有机醇、有机醇胺、有机醚和/或有机酮，所述的有机醇较佳地为链烷醇或多元醇。
所述的抑制剂为一元或多元羧酸以及它们的盐、水溶性带电离子有机材料、水溶性带电离子聚合物材料和/或水溶性含氮聚合物材料。较佳的含氮聚合物材料为聚胺，如聚乙烯胺及其盐类，酰胺，如聚酰胺-酰亚胺或聚酰胺，多元胺和/或唑类。所述的唑类较佳地为苯并三唑、苯并咪唑、三唑和/或它们的衍生物。
该组合物还可以包括络合剂、分散剂、催化剂和pH调节剂中的一种或几种。
本发明的另一目的是提供上述组合物的一种使用方法，其为将待清洁的衬底浸泡在本发明的组合物中，直至光阻层彻底除去。
较佳的使用方法为在室温下或在加温的环境下进行浸泡，加热温度不超过该组合物的沸点。
另一种较佳的使用方法为在浸泡时并机械振荡该衬底。
又一种较佳的使用方法为用超声能量处理所述的组合物。
本发明的又一目的是提供上述组合物的另一种使用方法，该方法为将旋转的衬底浸入本发明的组合物中，或将本发明的组合物施加于旋转的衬底上。
本发明的再一目的是提供上述组合物的又一种使用方法，包括如下步骤：1)将抛光垫置于抛光平台上，将晶片置于晶片固定夹内，在施加合适的压力下，使晶片与抛光垫接触；2)施加本发明的组合物于抛光垫和与其接触的晶片上，旋转抛光垫和/或晶片使抛光垫摩擦晶片表面，直至彻底除去光阻层。
其中，上述晶片抛光后，可以从固定夹内取出，清洗之。可以仅用去离子水清洗晶片，该去离子水也可以含有添加剂，以更好地除去晶片上残余的组合物和抛光下来的物质。较佳地为清洗晶片时边刷晶片。清洗晶片可以是指在同一或不同的抛光平台上使用同一或不同的抛光垫。
本发明的积极进步效果在于：1、该组合物使用毒性小、可燃性小的化学物质且减少化学成分的用量，使得其与环境更加友善、减少化学废物处理的费用；2、该组合物的使用方法缩短了清洁工艺时间，从而提高产量；3、将残留物除去得更彻底，最终提高导电性能；4、采用本发明的抛光方法，成本也可降低。
附图说明
图1为现有技术中光阻层的涂敷、暴光和成像、等离子刻蚀工艺流程图。
具体实施方式
下面给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
实施例1
组合物的组成：20g过硫酸铵、500g乙二醇和480g去离子水。
将被清洗的衬底放在一可封盖的溶液槽内，添加上述组合物，将该组合物加温至45℃，浸泡衬底5分钟，取出，然后用去离子水冲洗。
实施例2
组合物的组成：40g过氧化氢、500g N-甲基-乙-吡咯烷酮和460g去离子水。
将被清洗的衬底放在一可封盖的溶液槽内，添加上述组合物，将该组合物加温至45℃，浸泡衬底5分钟，取出，然后用去离子水冲洗。
实施例3
组合物的组成：20g过硫酸铵、500g乙二醇、0.1g非离子表面活性剂和479.9g去离子水。
将被清洗的衬底放在一可封盖的溶液槽内，添加上述组合物，将该组合物加温至45℃，浸泡衬底5分钟，取出，然后用去离子水冲洗。
实施例4
组合物的组成：40g过氧化氢、500g N-甲基-乙-吡咯烷酮、0.1g非离子表面活性剂、1g苯并三唑和458.9g去离子水。
将被清洗的衬底放在一可封盖的溶液槽内，添加上述组合物，将该组合物加温至45℃，浸泡衬底5分钟，取出，然后用去离子水冲洗。
实施例5
组合物的组成：0.1g过乙酸、800g N-甲基-乙-吡咯烷酮、0.01g非离子表面活性剂、0.05g苯并咪唑和199.84g去离子水。
将待清洗的衬底浸入该组合物中，然后对该组合物施于超声波，该波振荡频率为40兆HZ，5分钟后取出衬底以去离子水清洗。
实施例6
组合物的组成：80g高锰酸钾、50g丙酮、5g非离子表面活性剂、50g三唑和815g去离子水。
将待清洁的衬底置于旋转盘上375转/分钟，将旋转的衬底浸入上述组合物中，或将上述组合物施加于旋转的衬底上，直至光阻层彻底除去。
实施例7
组合物的组成：80g高锰酸钾、50g丙酮、50g非离子表面活性剂、100g三唑和720g去离子水。
将抛光垫置于抛光平台上，将晶片置于晶片固定夹内，在施加3Psi压力下，使晶片与抛光垫接触；施加上述组合物于抛光垫和与其接触的晶片上，以每分钟75转的转速旋转抛光垫和每分钟55转的转速旋转晶片使抛光垫摩擦晶片表面，直至彻底除去光阻层。

Claims (1)

1.一种去除光阻层的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：1)将抛光垫置于抛光平台上，将晶片置于晶片固定夹内，在施加3psi压力下，使晶片与抛光垫接触；2)施加一含有极性溶剂、氧化剂、表面活性剂、抑制剂和载体的去除光阻层的组合物于抛光垫和与其接触的晶片上，以每分钟75转的转速旋转抛光垫和每分钟55转的转速旋转晶片使抛光垫摩擦晶片表面，直至彻底除去光阻层，
其中：所述氧化剂为高锰酸钾，所述极性溶剂为丙酮，所述表面活性剂为非离子表面活性剂，所述抑制剂为三唑，所述载体为去离子水；
所述氧化剂的浓度为8％，所述极性溶剂的浓度为5％，所述表面活性剂的浓度为5％，所述抑制剂的浓度为10％，所述载体的浓度为72％，以上百分比均指占整个组合物的质量百分比浓度。
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