TW201430173A - 蝕刻金屬之方法 - Google Patents

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Kimberly Dona Pollard
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Abstract

本發明闡述蝕刻金屬之方法。在實施例中，方法可包括使基板與剝除溶液接觸以自該基板去除光阻劑從而產生經剝除基板。該經剝除基板可包括複數個焊料柱及複數個安置於該複數個焊料柱周圍之含金屬之場區域。在說明性實施例中，該複數個場區域可包括銅。另外，該方法可包括清洗該經剝除基板以產生經清洗基板。該經清洗基板可實質上不含Sn層或Sn氧化物層。另外，該方法可包括使該經清洗基板與蝕刻溶液接觸，該蝕刻溶液能夠自該複數個場區域去除一定量之一或多種金屬。

Description

蝕刻金屬之方法
聯合開發聲明
本發明係根據Eastman化學公司與EV Group間之聯合開發協議產生。上述聯合開發協議係在作出所主張之發明之日期時或其之前有效，且所主張之發明係作為在該聯合開發協議之範圍內所採取之活動的結果而作出。
在晶圓級包裝應用中，焊料直接施加至已完成微電子器件之製作但尚未切成個別晶片之晶圓。聚合光阻劑通常係作為遮罩施加至基板以界定焊料於晶圓上之放置。將焊料沈積於晶圓上後，光阻劑必須在可發生包裝製程中之下一步驟之前去除。在一些情形下，可使用正性光阻劑。正性光阻劑對光化輻射之暴露可引起化學反應，從而使得其在鹼性水溶液中之溶解度增加，此使得正性光阻劑溶解且利用顯影劑清洗掉。在其他情形下，可使用負性光阻劑。當負性光阻劑暴露於光化輻射時，在暴露區域中可發生聚合物交聯，而在未暴露區域中者則未發生改變。可藉由適宜顯影劑化學物質來溶解並清洗未暴露區域。
由於厚乾膜負性光阻劑之厚度及交聯性質，故在焊料沈積後可難以去除此材料。在晶圓級包裝應用中去除厚乾膜負性光阻劑之典型方法係將晶圓浸沒於基於有機溶劑之經調配混合物中達延長之時間段，通常長於1hr。通常，將25個晶圓在含有基於溶劑之經調配混合 物之罐中浸沒足夠時間以完全去除光阻劑膜。在足夠時間段後，將晶圓轉移至其他罐以進行清洗，其中清洗介質可包括水或異丙醇。然後，在同一罐中再使用同一經調配混合物處理其他晶圓，且重複該製程，達經調配混合物能夠自晶圓完全充分地去除光阻劑之久。
通常，基於浸沒去除光阻劑致使Sn自焊料提取出且使得含有Sn之薄膜電鍍於基板上之場金屬上。在一些情形下，含有Sn之膜可覆蓋場金屬之至少一部分。若不去除含有Sn之膜，則無法去除場金屬，從而可致使器件失效。通常藉由基於電漿之蝕刻方法自場金屬去除含有Sn之膜，該方法需要在光阻劑去除步驟與場金屬蝕刻步驟之間在另一台設備上使用另一製程步驟。
在一個實施例中，本揭示內容係關於方法，其可包括使基板與剝除溶液接觸以自基板去除光阻劑從而產生經剝除基板。在實施例中，經剝除基板可包括複數個焊料柱及複數個安置於該複數個焊料柱周圍之含金屬之場區域。在特定實施例中，場區域可包括銅。在另一實施例中，場區域可包括鈦。另外，該方法可包括清洗經剝除基板以產生經清洗基板。經清洗基板可實質上不含Sn層或Sn氧化物層。另外，該方法可包括使經清洗基板與蝕刻溶液接觸，該蝕刻溶液能夠自該複數個場區域去除一定量的一或多種金屬。
在另一實施例中，方法可包括提供基板，該基板包括複數個焊料柱及複數個安置於該複數個焊料柱周圍之場區域。該方法亦可包括將基板置於裝置中，該裝置包括處理缽，其中該處理缽經組態以固持該基板。此外，該方法可包括在基板由處理缽固持的同時使基板與剝除溶液接觸。剝除溶液可能夠自基板去除光阻劑。另外，該方法可包括在使基板與剝除溶液接觸後且在基板由處理缽固持的同時使經清洗基板與蝕刻溶液接觸。蝕刻溶液可能夠自該複數個場區域去除一定量 的金屬。
200‧‧‧裝置
202‧‧‧基板
204‧‧‧第一側
206‧‧‧第二側
208‧‧‧液體
210‧‧‧厚度
212‧‧‧寬度
214‧‧‧厚度
參考附圖闡述詳細闡述。在該等圖中，參考號之最左邊數字識別參考號首次出現之圖。在不同圖中，使用相同之參考號來指示類似或相同之項目或特徵。
圖1係用以蝕刻金屬之方法之實施例之流程圖。
圖2說明固持包括欲蝕刻金屬之基板之裝置之實施例之剖面圖。
此揭示內容闡述蝕刻金屬之方法之實施例，例如銅、鎢、鉻、鎳、鋁、鉭、金、鉬、鈦及該等金屬之合金。在特定實施方案中，可在晶圓級包裝應用中自基板去除光阻劑而不在基板之金屬場區域上留下Sn層或Sn氧化物層。因此，可在清洗基板後且在不實施通常用以去除在基於浸沒之習用光阻劑去除方法中形成於場區域上之Sn氧化物層之基於電漿之蝕刻方法下直接蝕刻金屬。在一些情形下，在自基板蝕刻場金屬後，可自基板蝕刻其他金屬。例如，於場金屬下亦可蝕刻之層包括黏附金屬層、障壁金屬層或晶種金屬層。此外，在金屬蝕刻前進行之基板清洗可在使得有機殘餘物及Sn不沈積於基板表面上之條件下實施。缺乏沈積於基板表面上之有機殘餘物或Sn可因該等材料可能難以去除而改良該方法之效率。
在一些情形下，可在包括經組態以固持基板之處理缽(在本文中亦稱作「卡盤」)之裝置中實施用以蝕刻基板上之金屬之方法。基板可在由處理缽固持的同時與眾多物質接觸。例如，基板可在由處理缽固持的同時與一或多種光阻劑去除剝除溶液、一或多種清洗溶液、一或多種蝕刻溶液或其組合接觸。因此，可在用於去除光阻劑之相同處理缽中蝕刻基板上之金屬。
術語「塗覆」定義為將膜施加至基板之方法，例如噴塗、混拌 式塗覆(puddle coating)或狹縫塗覆。術語「釋放(release或releasing)」係指物質自基板之去除且經定義包括物質之溶解。除非具體提及殘餘物之類型，否則術語「殘餘物」包括蝕刻前之光阻劑殘餘物及包括蝕刻製程之光阻劑副產物之蝕刻殘餘物、焊料帽上之沈積物及其他有機金屬殘餘物。術語「剝除」、「去除」及「清潔」可在此說明書通篇中互換使用。同樣，術語「剝除組合物」、「剝除溶液」及「清潔組合物」可互換使用。不定冠詞「一(a及an)」意欲包括單數及複數二者。所有範圍皆包括在內且可以任一順序組合，只是其中應清楚該等數值範圍限於總計100%，且每一範圍包括該範圍內之所有整數。除非另有指示，否則術語「重量%」或「wt%」意指佔組合物總重量之重量%。
圖1係用以蝕刻金屬之方法100之實施例之流程圖。在一個實施例中，可自基板蝕刻金屬。基板可為無機基板，例如含矽基板，其包括一或多個積體電路。在一些情形下，可在晶圓級包裝操作中將光阻劑施加至基板。在特定實施例中，光阻劑之厚度可在約15微米至約125微米範圍內。基板上之光阻劑可包括眾多圖案化特徵，例如孔、線或二者。在實施例中，金屬可置於抗蝕劑之圖案化特徵中。在說明性實施例中，金屬可包括Cu、Al、Au或焊料。在一些情況下，焊料可包括Pb及Sn之合金、Sn及Ag之合金或二者。在非限制說明性實施例中，圖案化特徵可包括具有焊料帽之Cu柱。基板亦可包括複數個安置於基板之圖案化特徵周圍及其間之場區域。在特定實施例中，場區域可包括一或多種金屬。另外，該一或多種金屬可包括可用於場區域中之熟習此項技術者已知之金屬或該等金屬之組合。例如，該一或多種金屬包括(但不限於)銅、銅合金、鈦、鈦合金、鎢、鎢合金、鋁、鋁合金、鎳、鎳合金、鉻、鉻合金、鉭、鉭合金、金、金合金、鉬、鉬合金或其組合。在一些情形下，基板上之金屬可安置於一或多 個層中。為進行說明，可將含銅層安置於基板之場區域上並將含鈦黏附層安置於含銅層下方。
在102處，方法100包括使基板與剝除溶液接觸以自基板去除光阻劑從而產生經剝除基板。在實施例中，剝除溶液可為剛製備的，其在先前尚未使用，且不含有任何再循環組份。在另一實施例中，可再使用剝除溶液。
在一個實施例中，剝除溶液可包括溶解目標物質(例如，光阻劑)或使得目標物質自基板釋放之基於溶劑之組合物。剝除溶液之非限制性實例可包括(但不限於)包含極性非質子溶劑、胺、四級氫氧化銨或其組合之組合物。
在說明性實施例中，極性非質子性溶劑可包括二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、1-甲醯基六氫吡啶、二甲基碸、n-甲基吡咯啶酮或其混合物。在另一說明性實施例中，胺可包括乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-丙基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、N-甲基異丙醇胺、N-乙基異丙醇胺、N-丙基異丙醇胺、2-胺基丙烷-1-醇、N-甲基-2-胺基丙烷-1-醇、N-乙基-2-胺基丙烷-1-醇、1-胺基丙烷-3-醇、N-甲基-1-胺基丙烷-3-醇、N-乙基-1-胺基丙烷-3-醇、1-胺基丁烷-2-醇、N-甲基-1-胺基丁烷-2-醇、N-乙基-1-胺基丁烷-2-醇、2-胺基丁烷-1-醇、N-甲基-2-胺基丁烷-1-醇、N-乙基-2-胺基丁烷-1-醇、3-胺基丁烷-1-醇、N-甲基-3-胺基丁烷-1-醇、N-乙基-3-胺基丁烷-1-醇、1-胺基丁烷-4-醇、N-甲基-1-胺基丁烷-4-醇、N-乙基-1-胺基丁烷-4-醇、1-胺基-2-甲基丙烷-2-醇、2-胺基-2-甲基丙烷-1-醇、1-胺基戊烷-4-醇、2-胺基-4-甲基戊烷-1-醇、2-胺基己烷-1-醇、3-胺基庚烷-4-醇、1-胺基辛烷-2-醇、5-胺基辛烷-4-醇、1-胺基丙烷-2,3-二醇、2-胺基丙烷-1,3-二醇、叁(氧基甲基)胺基 甲烷、1,2-二胺基丙烷-3-醇、1,3-二胺基丙烷-2-醇及2-(2-胺基乙氧基)乙醇或其混合物。在另一說明性實施例中，四級氫氧化銨可包括四甲基氫氧化銨、五水合四甲基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、苄基三甲基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、二甲基二丙基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、二甲基二乙基氫氧化銨或其混合物。剝除溶液亦可包括添加劑，例如金屬腐蝕抑制劑、表面活性劑或二者。
在實施例中，使基板與剝除溶液接觸可包括將一定體積之剝除溶液提供至基板之包括光阻劑之特定側。在一些情形下，將一定體積之剝除溶液提供至基板可包括利用剝除溶液塗覆基板之特定側。根據實施例，基板可藉由旋塗、噴塗、混拌式塗覆或狹縫塗覆經剝除溶液塗覆。旋塗剝除溶液可包括將剝除溶液分配於基板之中心處，並以100轉/分鐘(rpm)或更小之速度旋轉基板。在其他實施例中，可藉由靜態方法實施剝除溶液至基板之遞送，藉此可將流體混拌至基板之表面上。
剝除溶液之體積可足以塗覆基板之包括光阻劑之側之至少一部分。根據其他實施例，剝除溶液之體積可足以塗覆晶圓之包括光阻劑之整個側。在特定實施例中，用於300mm晶圓之剝除溶液之量可為至少100mL、至少150mL、至少175mL、至少190mL或至少205mL。在另一特定實施例中，用於300mm晶圓之剝除溶液之量可不大於400mL、不大於350mL、不大於300mL、不大於250mL、不大於235mL或不大於220mL。在說明性實施例中，用於300mm晶圓之剝除溶液之量可在約75mL至約500mL範圍內或在約150mL至約250mL範圍內。
在一些情形下，施加至基板之剝除溶液之體積可在基板上形成具有特定厚度之塗層。在一個實施例中，塗層之厚度可實質上均勻。在特定實施例中，塗層之厚度可為至少1mm、至少1.5mm、至少2 mm、至少2.5mm、至少3mm或至少3.5mm。在另一特定實施例中，塗層之厚度可不大於5mm、不大於4.5mm或不大於4mm。在說明性實施例中，塗層之厚度可在約2mm至約3.25mm範圍內。
在實施例中，自基板去除光阻劑亦可包括在指定時間段內將剝除溶液、基板或二者加熱至達成光阻劑去除之溫度。在一個實施例中，剝除溶液可藉由在距液體之表面特定距離內放置熱源進行對流加熱來加熱。在另一實施例中，剝除溶液可藉助用紅外輻射輻照來加熱。在另一實施例中，剝除溶液可藉助使晶圓之背側與熱源接觸或使剝除溶液與熱源直接接觸進行傳導加熱來加熱。
在實施例中，可將剝除溶液加熱至目標溫度。在一些情形下，可在使基板與剝除溶液接觸之前加熱剝除溶液。在其他情形下，可在使基板與剝除溶液接觸之後加熱剝除溶液。在一個實施例中，可將剝除溶液加熱至低於剝除溶液之閃點之溫度。在另一實施例中，可將剝除溶液加熱至至少剝除溶液之閃點。在另一實施例中，可將剝除溶液加熱至至少90℃、至少95℃或至少100℃之溫度。在另一實施例中，可將剝除溶液加熱至不大於105℃、不大於110℃、不大於115℃或不大於120℃之溫度。在說明性實施例中，可將剝除溶液加熱至在約95℃至約110℃範圍內之溫度。
在一些情況下，剝除溶液之溫度與目標溫度之溫度變化可不大於±5℃、±3℃或±2℃。剝除溶液之目標溫度可藉由操控基板及/或剝除溶液與熱源間之距離來維持。在一個實施例中，可在距剝除溶液之表面約0.5mm至約2.5mm範圍內之距離內放置約200℃至約300℃範圍內之溫度下之熱源。
在替代實施例中，剝除溶液可不經受加熱且可在環境溫度或室溫下維持於基板上。例如，剝除溶液之溫度可在約15℃至約25℃範圍內。可在環境溫度下用剝除溶液將基板塗覆達足以允許光阻劑溶解或 光阻劑自基板釋放之持續時間。
在一些情形下，可將剝除溶液加熱達至少2分鐘、至少3分鐘、至少4分鐘或至少5分鐘之持續時間。另外，可將剝除溶液加熱達不大於10分鐘、不大於8分鐘或不大於6分鐘之持續時間。在說明性實施例中，可將剝除溶液加熱達約6分鐘至約9分鐘範圍內之持續時間。
另外，可在使基板與剝除溶液接觸的同時旋轉基板。例如，可以至少5rpm、至少12rpm或至少15rpm之速度旋轉基板。在另一實例，可以不大於25rpm、不大於20rpm或不大於18rpm之速度旋轉基板。在說明性實例中，可以在約10rpm至約20rpm範圍內之速度旋轉基板。
在實施例中，在基板已與剝除溶液接觸特定持續時間後，可經由機械、音波及/或電力攪動基板。在特定實施例中，藉由以足以除掉或換言之實質上去除剝除溶液及所釋放及/或所溶解光阻劑之目標速度旋轉基板來機械攪動基板。根據一些實施例，可以在約50rpm至約2000rpm範圍內、在約100rpm至約1000rpm範圍內或在約150rpm至約500rpm範圍內之速度旋轉基板。在說明性實施例中，可以200rpm/sec使基板加速以達成目標速度。
在104處，方法100可包括清洗基板以產生經清洗基板。經清洗基板可實質上不含Sn層或Sn氧化物層。經清洗基板亦可實質上不含殘餘光阻劑、殘餘Sn或二者。藉由產生在基板上不含Sn層或Sn氧化物層且在基板上不含任何殘餘光阻劑及/或殘餘Sn之基板，本文闡述之實施例提供之方法較習用晶圓級包裝方法更高效且成本更有效，此乃因無需實施自基板去除該等物質之其他操作。
清洗基板之條件可經選擇以防止基板之區在清洗製程期間變得乾燥。例如，若晶圓以特定速度旋轉或以特定速度旋轉特定時長，則基板之表面上液體之厚度可降低從而使得部分晶圓可變乾及/或殘餘 物可沈積於晶圓之表面上。殘餘物可包括有機殘餘物、所溶解光阻劑或金屬(例如Sn)，該等溶解於清洗介質中。
在一個實施例中，可用一或多種清洗劑清洗基板。如本文所使用，術語「清洗劑」包括去除剝除組合物之任何溶劑、其他溶液(例如酸水溶液或鹼水溶液)及/或欲剝除之所釋放物質。一或多種清洗劑或清洗劑之特定組合可與基板表面具有界面能，從而產生低至足以防止基板之表面抗濕潤之液體-表面接觸角。在一些情形下，可將表面活性劑添加至特定清洗劑中來降低一或多種清洗劑與基板之間之界面能。
清洗劑之實例包括(但不限於)水、pH經修改之水、去離子水、丙酮、醇(例如，異丙醇及甲醇)、二甲基亞碸(DMSO)及N-甲基吡咯啶酮(NMP)。清洗劑亦可包括混合物，其包括表面活性劑，例如，二醇棕櫚酸酯、聚山梨酯80、聚山梨酯60、聚山梨酯20、月桂基硫酸鈉、椰油基葡萄糖苷、月桂基-7硫酸酯、月桂基葡萄糖羧酸鈉、月桂基葡萄糖苷、椰油醯麩胺酸二鈉、月桂醇聚醚-7檸檬酸酯、椰油醯兩性基二乙酸二鈉、非離子Gemini型表面活性劑(包括(例如)以商品名ENVIROGEM 360出售者)、非離子氟表面活性劑(包括(例如)以商品名Zonyl FSO出售者)、離子氟化表面活性劑(包括(例如)以商品名Capstone FS-10出售者)、環氧乙烷聚合物表面活性劑(包括(例如)以商品名SURFYNOL 2502出售者)及泊洛沙姆(poloxamine)表面活性劑(包括(例如)以商品名TETRONIC 701出售者)及其混合物。另外，清洗劑可為含有磺化單體或聚合物之水，其量在低於1%至磺化單體或聚合物在水中之溶解度限值之範圍內。在一個特定說明性實施例中，清洗劑可包括剝除溶液。
根據某些實施例，清洗經剝除基板可包括眾多清洗操作。在一些情形下，可用去離子水將基板清洗一或多次。在其他情形下，清洗 基板可包括使基板與鹼水溶液接觸、使基板與酸水溶液接觸或二者。
在說明性實施例中，清洗經剝除基板可包括使基板與去離子水接觸，之後使基板與鹼性水溶液接觸，且然後使基板經受利用去離子水之另一清洗。可經由扇形噴嘴將去離子水施加至基板。另外，在去離子水清洗期間，基板可在與去離子水接觸的同時以至少50rpm、至少200rpm或至少400rpm之速度旋轉。另外，基板可在與去離子水接觸的同時以不大於2000rpm、不大於1500rpm、不大於1000rpm或不大於500rpm之速度旋轉。在特定說明性實施例中，基板可在與去離子水接觸的同時以約300rpm至約700rpm範圍內之速度旋轉。另外，基板可與去離子水接觸達約2秒至約30秒範圍內之持續時間。在另一實施例中，基板可與去離子水接觸達約5秒至約15秒範圍內之持續時間。
在一個實施例中，鹼性水溶液可包括至少一種鹼，例如任一鹼金屬氫氧化物，包括LiOH、NaOH或KOH。在另一實施例中，鹼性水溶液可包括任一四級氫氧化銨，包括四甲基氫氧化銨、五水合四甲基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、苄基三甲基氫氧化銨、四丙基銨、二甲基二丙基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、二甲基二乙基氫氧化銨或其混合物。
在特定實施例中，鹼性水溶液中鹼之當量濃度可為至少0.80N、至少0.95N、至少1.04N、至少1.14N。在另一特定實施例中，鹼性水溶液中鹼之當量濃度可不大於1.40N、不大於1.32N、不大於1.25N或不大於1.19N。在說明性實施例中，鹼性水溶液中鹼之當量濃度可在約0.95N至約1.35N範圍內。在特定實施例中，施加至300mm晶圓之鹼性水溶液之體積可為至少50mL、至少100mL或至少150mL。在另一特定實施例中，施加至300mm晶圓之鹼性水溶液之體積可不大於175mL、不大於200mL或不大於250mL。
另外，在使基板與鹼性水溶液接觸且隨後用去離子水清洗之後或之前，在一些實施例中，可使基板與酸性水溶液接觸。在一些情況下，酸性水溶液可包括至少一種酸，例如磺酸，包括甲烷磺酸、乙烷磺酸、乙烷二磺酸、丙烷磺酸、丁烷磺酸、戊烷磺酸、己烷磺酸、庚烷磺酸、十二烷磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸、2-羥乙烷-磺酸、烷基酚磺酸、氯磺酸、氟磺酸、溴磺酸、1-萘酚-4-磺酸、2-溴乙烷磺酸、2,4,6-三氯苯磺酸、苯基甲烷磺酸、三氟甲烷磺酸、鯨蠟基磺酸、十二烷基磺酸、2-硝基苯磺酸、3-硝基苯磺酸或4-硝基苯磺酸、二硝基苯磺酸、三硝基苯磺酸、苯-1,4-二磺酸、甲基-4-硝基苯磺酸、甲基二氯苯磺酸或其混合物。在另一實施例中，酸可包括硫酸、磷酸、鹽酸或硝酸。在特定實施例中，酸性水溶液中酸之量可為酸性水溶液之總重量之至少3wt%、酸性水溶液之總重量之至少5wt%或酸性水溶液之總重量之至少7wt%。在另一特定實施例中，酸性水溶液中酸之量可為酸性水溶液之總重量之不大於90%、酸性水溶液之總重量之不大於75wt%、酸性水溶液之總重量之不大於50wt%或酸性水溶液之總重量之不大於25wt%。在說明性實施例中，酸性水溶液中酸之量可在酸性水溶液之總重量之約4wt%至約10wt%範圍內。在基板與酸性水溶液接觸後，基板可利用去離子水進行另一清洗。在特定實施例中，施加至300mm晶圓之酸性水溶液之體積可為至少50mL、至少100mL或至少150mL。在另一特定實施例中，施加至300mm晶圓之酸性水溶液之體積可不大於250mL、不大於200mL或不大於175mL。
在一些實施例中，基板在與鹼性水溶液接觸時及/或在與酸性水溶液接觸時可以特定速度旋轉。例如，可以至少5rpm、至少10rpm或至少15rpm之速度旋轉基板。在另一實例中，可以不大於100rpm、不大於50rpm或不大於20rpm之速度旋轉基板。在特定說明性 實例中，基板在與鹼性水溶液接觸時及/或在與酸性水溶液接觸時可以2rpm至約20rpm範圍內之速度旋轉。在另一特定實施例中，基板在與鹼性水溶液接觸時及/或在與酸性水溶液接觸時可係靜止的。在特定實施例中，使基板與鹼性水溶液及/或與酸性水溶液接觸至少10sec、至少30sec或至少45sec之時間段。在另一特定實施例中，基板與鹼性水溶液及/或酸性水溶液接觸不大於120sec、不大於90sec或不大於60sec之時間段。
另外，在特定實施例中，可將基板在旋轉並與鹼性水溶液及/或酸性水溶液接觸後浸泡於鹼性水溶液及/或酸性水溶液中。例如，基板與鹼性水溶液接觸時旋轉後，可將基板於鹼性水溶液中浸泡達約5秒至約120秒範圍內或約30秒至約60秒範圍內之持續時間。在另一實例中，基板在與酸性水溶液接觸的同時旋轉之後，可將基板於酸性水溶液中浸泡達約5秒至約120秒範圍內或約30秒至約60秒範圍內之持續時間。
在特定實施例中，基板可在清洗後進行乾燥。乾燥操作可包括熱乾燥、旋轉乾燥及/或氣體接觸，例如使基板在加熱及/或加壓環境(例如，氣刀)中與惰性氣體接觸。在一個實施例中，可藉由以約500rpm至約2500rpm範圍內或約1250rpm至約1750rpm範圍內之速度旋轉基板來乾燥基板。在另一實施例中，可藉由將基板旋轉達約5秒至約45秒範圍內或約15秒至約25秒範圍內之持續時間乾燥基板。
乾燥操作亦可包括經由施加適當乾燥劑(例如異丙醇(IPA)或丙酮)進行化學乾燥。若適當，可組合化學及物理乾燥技術。在一個實施例中，藉由施加單獨IPA或丙酮化學乾燥基板。在另一實施例中，先後化學乾燥及物理乾燥基板。在又一實施例中，在物理乾燥後，用(例如)IPA或丙酮化學乾燥基板。在實施例中，基板可在與IPA接觸時旋轉。例如，基板可在與IPA接觸時以約50rpm至約2000rpm範圍內之 速度將基板旋轉達10秒至約25秒範圍內之持續時間。
根據一個實施例，可使基板經受操作102及/或104之多個循環直至達成光阻劑去除之期望水準。另外，若需要，可在後續循環期間刪除任一操作。根據一個實施例，可施加相同剝除組合物及清洗劑之多個循環。根據另一實施例，多個循環可在一或多個循環中使用不同剝除組合物及/或在一或多個循環中使用不同清洗劑。在又一實施例中，可改變不同循環中之加熱特性。當使用不同化學循環時，可在循環之間經由(例如)用水清洗來清潔固持基板之裝置。在實施例中，在根據方框102及/或104實施操作後，至少80%之基板之表面可不含抗蝕劑，至少84%之基板之表面可不含抗蝕劑，至少約88%之基板之表面可不含抗蝕劑，或至少約93%之基板之表面可不含抗蝕劑。在另一實施例中，在根據方框102及/或104實施操作後，基板之實質上所有表面可不含抗蝕劑，不大於99%之基板之表面可不含抗蝕劑，或不大於97%之基板之表面可不含抗蝕劑。在說明性實施例中，在根據方框102及104闡述之操作後，在約94%之基板之表面內至在約100%之基板之表面內可不含抗蝕劑。
在106處，方法100可包括使經清洗基板與蝕刻溶液接觸。蝕刻溶液可能夠自基板之場區域去除一定量的金屬。在一個實施例中，蝕刻溶液可包括酸性蝕刻溶液。在另一實施例中，蝕刻溶液可包括鹼性蝕刻溶液。
在一個非限制性說明性實施例中，蝕刻溶液可包括氫氟酸。在另一非限制性說明性實施例中，蝕刻溶液可包括酸及過氧化氫之水溶液。在一個實施例中，蝕刻水溶液可包括磷酸以及過氧化氫，且在另一實施例中，蝕刻水溶液可包括硫酸以及過氧化氫。例如，蝕刻水溶液中酸之量可為蝕刻溶液之總重量之至少0.5wt%、蝕刻溶液之總重量之至少2.5wt%或蝕刻溶液之總重量之至少4.0wt%。在另一實例 中，蝕刻溶液中酸之量可為蝕刻溶液之總重量之不大於12wt%，蝕刻溶液之總重量之不大於9wt%，或蝕刻溶液之總重量之不大於約6wt%。在一個特定說明性實例中，蝕刻溶液中酸之量可為蝕刻溶液之總重量之約2.0wt%至約6.5wt%範圍內。另外，蝕刻水溶液中過氧化氫之量可為蝕刻溶液之總重量之至少0.05wt%，蝕刻溶液之總重量之至少0.1wt%或蝕刻溶液之總重量之至少0.3wt%。另外，蝕刻溶液中過氧化氫之量可為蝕刻溶液之總重量之不大於2wt%，蝕刻溶液之總重量之不大於1wt%或蝕刻溶液之總重量之不大於約0.5wt%。在特定說明性實例中，蝕刻溶液中過氧化氫之量可為蝕刻溶液之總重量之約0.1wt%至約0.4wt%範圍內。
在特定實施例中，使經清洗基板與蝕刻溶液接觸可包括將經清洗基板浸泡於特定體積之蝕刻溶液中。為進行說明，蝕刻溶液之體積可在約50mL至約300mL範圍內，在約75mL至約200mL範圍內或在約90mL至約150mL範圍內。在另一特定實施例中，使經清洗基板與蝕刻溶液接觸可包括將蝕刻溶液噴霧或連續分配至經清洗基板之表面上。在一些情形下，可不使用蝕刻溶液，而在其他情形下，可再循環蝕刻溶液。在又一特定實施例中，可在將蝕刻溶液分配至基板上的同時旋轉經清洗基板。在該等情形下，連續噴霧或分配所使用蝕刻溶液之體積可在約100ml至2000mL範圍內，在約200mL至1500mL範圍內或在約500mL至1000mL範圍內。在另一特定實施例中，使經清洗基板與蝕刻溶液接觸可包括另一選擇為浸泡經清洗基板且隨後旋轉基板以去除蝕刻溶液，且將浸泡及旋轉操作重複多次直至完全去除金屬。
在實施例中，蝕刻溶液之溫度在約10℃至約35℃範圍內。另外，基板與蝕刻溶液接觸達約30sec至約20分鐘範圍內、約1分鐘至約15分鐘範圍內或約1分鐘至約5分鐘範圍內之持續時間。在將蝕刻溶液 施加至基板後，可用去離子水清洗基板且然後進行乾燥。
儘管方法100包括根據方框102-106闡述之特定操作，但所闡述之方法100之操作順序並非意欲限於限制，且所闡述操作之任一號碼可以任一順序及/或並行組合來實施方法100。例如，在一些情形下，基板之表面可包括複數種金屬。在此情形下，可使基板與至少一種蝕刻溶液接觸多次。在一些情形下，可使用不同蝕刻溶液以自基板去除金屬中之每一者。為進行說明，第一蝕刻溶液可能夠自基板去除第一金屬，且第二蝕刻溶液可能夠自基板去除第二金屬。在說明性實例中，基板之場區域可包括銅及鈦二者。在此情形下，可使基板與第一蝕刻溶液接觸以自基板去除銅，且隨後，可使基板與第二蝕刻溶液接觸以自基板去除鈦。在一些情形下，一或多個清洗操作、一或多個乾燥操作或二者可先於基板與第二蝕刻溶液接觸。
圖2說明固持基板202之裝置200之實施例之剖面圖。在一些情形下，基板202可由裝置200之操作者放置於裝置200中，而在其他情形下，基板202可以機械方式放置於裝置200中。在特定實施例中，裝置200可經組態以旋轉基板202。基板202可包括第一側204及第二側206。在實施例中，第一側204包括一或多個填充有金屬之圖案化特徵。另外，在一些實施例中，第一側204可包括光阻劑，其欲根據本文闡述之實施例去除。第一側204亦可包括安置於圖案化特徵周圍及其間之場金屬，其中場金屬欲根據本文闡述之實施例蝕刻。在一些情形下，第一側204可包括一或多種安置於基板202之場區域上之層中之金屬。在一個實施例中，第二側206可與空氣接觸。在另一實施例中，第二側206可與絕緣聚合物(例如聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE))接觸。
在實施例中，裝置200可固持一定體積之液體208，從而使得液體208接觸基板202之第一側204。另外，當採用此一卡盤時，一部分 剝除組合物可經由(例如)毛細管作用與基板202之第二側206之一部分接觸。在一個實施例中，液體208可包括一或多種根據方法100闡述之液體，例如剝除溶液、清洗劑、蝕刻溶液或其組合。
基板202可包括厚度210及寬度212。在特定實施例中，基板202包括圓形晶圓且寬度212係直徑。在一個實施例中，基板202之厚度210在約250微米至約950微米範圍內，在約500微米至約800微米範圍內或在約700微米至約780微米範圍內。另外，裝置202之寬度212可在約50mm至約450mm範圍內，在約100mm至約350mm範圍內，或在約200mm至約300mm範圍內。
液體208可具有厚度214。厚度214可與裝置202中液體208之體積成比例。在一個實施例中，厚度214可在約0.5mm至約7mm範圍內，在約1mm至約4mm範圍內，或在約2mm至約3.5mm範圍內。在一些情形下，厚度214可足以自基板202去除特定物質。例如，當自基板202去除光阻劑時，厚度214可具有第一範圍內之值，且當自基板202之場區域蝕刻金屬時，厚度214可具有第二範圍內之值。在另一實例中，當用去離子水清洗基板時，厚度214可具有第三範圍內之值，當使基板202與鹼性水溶液接觸時，厚度214可具有第四範圍內之值，且當使基板202與酸性水溶液接觸時，厚度214可具有第五範圍內之值。
此外，固持於裝置200中之液體208之體積可隨基板202之尺寸改變而改變。為進行說明，當基板202係直徑約300mm之圓形晶圓時，對於本文闡述之某些操作，含於裝置200中之液體208之體積可在約50mL至約500mL範圍內。在另一說明中，當基板202係直徑約200mm之圓形晶圓時，對於本文闡述某些之操作，液體208之體積可在約20mL至約250mL範圍內。在另一說明中，當基板202係直徑約450mm之圓形晶圓時，對於本文闡述之某些操作，液體208之體積可在約110mL至約1125mL範圍內。
在實施例中，裝置200可包括隆起凸緣，從而使得當基板202置於裝置200上時，凸緣位於基板上方藉此形成處理缽。根據實施例，裝置200可具有主要圓形環，其中至少兩個不同平面由垂直部件連接。在第一平面上，可放置基板202且僅接觸基板202之圓周邊緣。可存於基板202中之凹口或平坦部分周圍之背側邊緣視為邊緣且亦可與此平面接觸。基板202之周邊緣可或可不接觸裝置200之垂直部件。第二平面可與基板202之第一側204之頂側齊平或延長超過其。裝置200亦可包括用以將第一及第二平面固持在適當位置且用於將裝置200與能夠旋轉裝置200之器件連接之構件。裝置200可經設計從而使得第一平面與第二平面間之間隔與裝置200可含有之液體208之體積成比例。 裝置200可在垂直部件中包括突出物，其可用於旋轉限制基板200，從而使得基板200之旋轉速度匹配本文根據方法100闡述之旋轉速度。
在一些實施例中，可在基板202固持於裝置200中時實施根據方法100闡述之一或多個操作，從而使得以單階段方法實施方法100。如本文所使用，「單階段方法」係指基板202在整個方法期間保持與單一基板固持器接觸之方法。根據一個實施例，固持器可在整個方法期間保留於單一清潔室或「單一缽」中或其可旋轉或移動至清潔室、清洗室及乾燥室中之一或多者。可在自處理缽去除基板202之前在基板202上實施所有單元操作(塗覆、加熱、攪動、清洗、乾燥及其他操作(例如背側清洗))。可處理基板202，從而使得在將基板202定位於裝置200中後，實施所有操作直至完成全製程，且然後自裝置200去除基板202。另一選擇為，可在將基板202定位於裝置200中後起始該方法，且對於具體單元操作可將基板202移位且自裝置200復位，但留於單一處理模組或單一缽中直至完成全製程。
儘管已以特異於結構特徵及/或方法行為之語言來描述標的物，但應瞭解，在隨附申請專利範圍中所界定之標的物未必限於上述具體 特徵或行為。而是，該等具體特徵及行為係作為實施申請專利範圍的實例性形式而揭示。
實例
實例1至5係關於使用不同方法及/或剝除溶液之不同組合物自若干具有Sn/Ag焊料柱之300mm晶圓去除120μm厚的TOK 50120乾膜負性光阻劑。在EVG-301RS單一晶圓光阻劑剝除設備上處理每一晶圓。將每一晶圓置於卡盤中，其中使晶圓背側之約96%表面區與空氣接觸，且卡盤之外徑在晶圓之周邊周圍形成包封障壁之液體。使3mm外徑之晶圓背側與卡盤接觸。用220mL剝除溶液覆蓋每一晶圓。卡盤之內徑較晶圓之外徑長約4mm。剝除組合物填充卡盤之總內徑，即剝除組合物塗覆晶圓之整個頂部表面且延長超過晶圓之總直徑，從而填充卡盤之總內徑。因此，晶圓頂部上之剝除組合物之厚度為約2.95mm。然後，藉由將250℃下之加熱器引入至接近近似液體表面之(約1mm)中來加熱剝除組合物。以此方式，藉由對流加熱來加熱液體。在加熱期間，藉由改變加熱器與液體表面間之間隔距離來維持溫度，以將液體溫度控制至目標溫度。對於實例1至5，剝除組合物之目標溫度為105℃。對於實例1至5，將熱量施加至液體之總時間為8.5min。在8.5min後，去除加熱器。然後，旋轉每一晶圓以自晶圓之表面除掉液體。為實施此除掉步驟，以200rpm/sec將晶圓加速至150rpm，隨後延遲1sec。在1sec延遲後，經由扇形噴嘴用去離子水清洗每一晶圓，同時以500rpm旋轉10sec。對於實例1至3及5，然後，用1.14M LiOH水溶液處理該等晶圓，其中用LiOH溶液塗覆晶圓，同時以10rpm旋轉且允許擱置30sec。在30sec後，用去離子水清洗晶圓，同時以500rpm旋轉10sec。然後，用7wt%甲烷磺酸(MSA)水溶液塗覆除實例8以外之所有晶圓，同時以10rpm旋轉且允許擱置30sec。在30sec後，用去離子水清洗晶圓，同時以500rpm旋轉10sec。接下 來，用異丙醇清洗晶圓，同時以500rpm旋轉15sec。最後，藉由以1500rpm旋轉20sec來乾燥晶圓。在此製程後，光阻劑自晶圓完全去除。使用Rudolph NSX-100光學檢驗系統量測光阻劑去除之清潔性能。以晶粒為基礎記錄抗蝕劑剝除後之良率。在去除光阻劑後，處理每一晶圓以蝕刻Cu場金屬。在室溫下用100mL磷酸水溶液及過氧化氫混合物塗覆晶圓。使晶圓擱置20min，然後用去離子水清洗並進行乾燥。使用Rudolph NSX-100光學檢驗系統量測Cu場金屬蝕刻(FME)性能。以晶粒為基礎記錄FME後之良率。實施Cu場金屬蝕刻以研究Cu表面光度，然而其表明使用本發明方法以自晶圓去除光阻劑或殘餘物且然後使用相同或類似製程步驟對相同晶圓實施其他濕式製程之能力。例如，晶圓可經歷本發明方法來去除光阻劑，且然後在旋轉乾燥後，可用濕蝕刻溶液塗覆晶圓以去除Cu場金屬，然後進行清洗並乾燥。以此方式，可在一個工具上且在一個處理缽中實施多個整合步驟。
對於實例1及3至4，抗蝕劑剝除後之良率為86-87%，此指示抗蝕劑基本上完全去除。在所有情形下，導致良率損失之缺陷通常係小殘餘物。實例2及5展現較實例1及3至4更低之抗蝕劑剝除後良率。對於實例2及5，導致良率降低之增加之缺陷通常係表面褪色而非殘餘物。因此，對於實例1至5，抗蝕劑去除性能應視為等效。然而，實例1至5之FME後之良率有所變化，此更指示實際清潔性能以及Cu場金屬表面品質。實例2展現Cu場金屬蝕刻後之良率最高。實例3展現最差良率。
Silbond-40：20%矽酸乙酯、3%乙醇、77%聚矽酸乙酯

Claims (19)

  1. 一種方法，其包含：使基板與剝除溶液接觸以自該基板去除光阻劑從而產生經剝除基板，其中該經剝除基板包括複數個焊料柱及複數個安置於該複數個焊料柱周圍之含金屬之場區域；清洗該經剝除基板以產生經清洗基板，該經清洗基板實質上不含Sn層或Sn氧化物層；及使該經清洗基板與蝕刻溶液接觸，該蝕刻溶液能夠自該複數個場區域去除一定量的一或多種金屬。
  2. 如請求項1之方法，其中該蝕刻溶液包括酸性溶液。
  3. 如請求項2之方法，其中該酸性溶液包括磷酸及過氧化氫之水溶液。
  4. 如請求項2之方法，其中該酸性溶液包括氫氟酸。
  5. 如請求項1之方法，其中在約10℃至約35℃範圍內之溫度下將該蝕刻溶液施加至該基板。
  6. 如請求項1之方法，其中該複數個金屬場區域包括銅、銅合金、鈦、鈦合金、鎢、鎢合金、鋁、鋁合金、鎳、鎳合金、鉻、鉻合金、鉭、鉭合金、金、金合金、鉬、鉬合金或其組合。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包含使該經清洗基板與另一蝕刻溶液接觸，其中該蝕刻溶液能夠自該複數個金屬場區域去除第一金屬且該另一蝕刻溶液能夠自該複數個場區域去除第二金屬。
  8. 如請求項7之方法，其中該另一蝕刻溶液之組合物不同於該蝕刻溶液之組合物。
  9. 如請求項1之方法，其中接觸該經清洗基板之蝕刻溶液之量係在約50ml至約2000ml範圍內。
  10. 如請求項1之方法，其中該蝕刻溶液接觸該經清洗基板達約30sec至約20分鐘範圍內之持續時間。
  11. 一種方法，其包含：提供基板，其包括複數個焊料柱及複數個安置於該複數個焊料柱之間及周圍之場區域；將該基板置於包括處理缽之裝置中，其中該處理缽經組態以固持該基板；在該基板由該處理缽固持的同時使該基板與剝除溶液接觸，該剝除溶液能夠自該基板去除光阻劑；及在使該基板與該剝除溶液接觸後且在該基板由該處理缽固持的同時使該基板與蝕刻溶液接觸，該蝕刻溶液能夠自該複數個場區域去除一定量的金屬。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包含使該基板與鹼性水溶液、酸性水溶液或二者接觸。
  13. 如請求項12之方法，其中該鹼性水溶液中鹼之當量濃度係在約0.95N至約1.35N範圍內。
  14. 如請求項12之方法，其中在使該基板與該鹼性水溶液接觸後使該基板與該酸性水溶液接觸。
  15. 如請求項12之方法，其中該酸性水溶液中酸之量係在該酸性水溶液之總重量之約4wt%至約75wt%範圍內。
  16. 如請求項11之方法，其中該基板與蝕刻溶液之該接觸包括將該基板於該蝕刻溶液中浸泡達約30秒至約20分鐘範圍內之持續時間。
  17. 如請求項11之方法，其進一步包含在該基板由該處理缽固持的同時使該基板與一或多種清洗劑接觸。
  18. 如請求項11之方法，其中該基板與該蝕刻溶液之該接觸包括將該 蝕刻溶液連續分配至該基板之表面上。
  19. 如請求項11之方法，其中使該基板之單側與該剝除溶液、該蝕刻溶液或二者接觸。
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