TWI764858B - 用於自基板移除物質之溶液及方法 - Google Patents
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Abstract
本揭示案係關於用於自基板移除物質之溶液及方法。視情況地,該等物質可包括半導體晶圓上的光阻劑。該溶液可包括四級銨氫氧化物、第一胺、第二胺,以及第三胺,其中胺之總量為以該溶液之總重量計不大於約95重量%。另外,溶液可包括至少一種胺、四級銨氫氧化物,以及水,且不含除了水以外的極性溶劑,其中該溶液具有不大於約60厘泊的動態黏度。
Description
各種諸如聚合物之物質可用於製造電子元件,諸如電腦晶片、記憶體元件、發光二極體(LED)等等。在一些情況中,該等物質可用於在包括在電子元件中的基板(例如,半導體元件基板)的表面上形成特徵結構,諸如電路圖案或者黏合物件(例如,焊料凸塊)的圖案。在基板處理中,可自基板表面移除此等物質。在一個實例中,可在基板表面的至少一部分上設置物質層,並且可在基板的後續處理期間移除該層的至少一部分。在另一實例中,該物質可為當在基板上執行特定方法時產生的殘餘物。在任一情況下,自基板移除該等物質的有效性可影響半導體元件的操作品質。
在說明性情形中,光阻劑及以有機物為主的介電質可用於製造容納在電子元件中的半導體元件。光阻劑例如可在整個半導體元件製造中用於光微影操作。在施加至基板表面之後,光阻劑可經由光罩曝露於光化輻射。舉例而言,可將聚合光阻劑施加至基板作為遮罩來界定焊料在基板上的置放。在焊料沈積於基板上之後,在方法中之下一步驟可發生之前移除光阻劑。在另一實例中,可將聚合光阻劑施加至基板作為蝕刻遮罩,該蝕刻遮罩用於在基板上界定在蝕刻過程中形成的結構。在蝕刻過程之後,通常在基板上殘留有必須在過程中之下一步驟可發生之前移除的聚合殘餘物或者有機金屬殘餘物。
在一些情況中,可使用正型光阻劑。使正型光阻劑曝露於光化輻射可造成化學反應,從而導致正型光阻劑在水性鹼中的溶解度增大,此使得正型光阻劑能夠用水性鹼顯影液溶解及沖洗掉。在其他情況下,可使用負型光阻劑。當負型光阻劑曝露於光化輻射時,聚合物可在曝露區域中發生交聯,同時未曝露區域保留不變。可用合適的顯影劑化學物質對未曝露區域進行溶解及沖洗。在顯影之後,可留下光阻劑遮罩。光阻劑遮罩之設計及幾何形狀可取決於光阻劑係正型抑或負型的。正型光阻劑可匹配光罩之設計,而負型光阻劑可提供與光罩設計相反之圖案。
另外,光阻劑用於微電子元件之封裝。在半導體基板之封裝的生產過程中,將焊料直接施加至已經完成微電子元件之製造但是尚未切割成個別晶片的半導體基板中。光阻劑用作遮罩來界定焊料在半導體基板上的置放。在焊料沈積於半導體基板上之後,在可發生封裝過程中的下一步驟之前移除光阻劑。所述光阻劑可為正型或負型的。在一些情況中,可將光阻劑作為乾膜層疊到晶圓表面上。在其他情況下,可將液體光阻劑旋塗或者噴塗到晶圓表面上。
本揭示案係關於用於自基板移除物質之溶液及方法。該等物質可包括半導體基板表面上的光阻劑,該等物質亦可稱作「晶圓」。特定地,光阻劑可包括以丙烯酸酯為主的光阻劑。在一些情況中,半導體基板可包括一或多個焊料凸塊。焊料凸塊可不含鉛(Pb)。另外,半導體基板可包括曝露的介電材料。半導體基板在一些情況中亦可包括曝露的Cu。光阻劑可設置於半導體基板之一或多個表面上。此外,光阻劑可設置於半導體基板之特徵結構的表面上。舉例而言,光阻劑可設置於半導體基板之焊料凸塊上。在另一實例中,光阻劑可設置於半導體基板之一或多個含銅表面上。此外,光阻劑可設置於半導體基
板之一或多個介電表面上。
用於自基板移除一或多種物質之溶液可包括第一胺、第二胺,以及第三胺。溶液亦可包括四級銨氫氧化物。
另外,用於自基板移除一或多種物質的溶液可包括至少一種胺及四級銨氫氧化物。溶液亦可包括水並且不含除了水以外的極性溶劑。
此外,用於自基板移除一或多種物質的方法可包括提供基板,該基板包括第一側及實質上平行於該第一側的第二側。物質可設置於基板之第一側的至少一部分上,基板之第二側的至少一部分上,或該兩者上。該方法亦可包括使基板與溶液接觸,該溶液包括第一胺、第二胺、第三胺,以及四級銨氫氧化物。
在一些情況中,溶液中胺之總量包括第一胺之量、第二胺之量,以及第三胺之量,其中胺之總量以溶液之總重量計不大於約95%。另外,溶液可包括水。此外,溶液可包括醯胺。在一些情況中,溶液之黏度可不大於約60厘泊。
視情況地,用於自基板移除一或多種物質的溶液可包括至少一種胺。舉例而言,溶液可包括複數種胺。為了說明,溶液可包括第一胺、第二胺,及第三胺。第一胺可為脂族胺。另外,第二胺可為烷醇胺。此外,第三胺可為芳族胺。溶液亦可包括四級銨氫氧化物及水。視情況地,溶液可不含除了水以外的極性溶劑。
可使基板之一或多個表面與溶液接觸以自基板移除一或多種物質。舉例而言,可使基板與溶液接觸以自基板之一或多個表面移除光阻劑。可使基板與溶液在至少約60℃的溫度下接觸達至少約10分鐘的時段。
100:基板
102:物質
104:溶液
106:第一側
108:第二側
110:焊料凸塊
112:銅特徵結構
114:介電材料
116:厚度
118:寬度或直徑
120:厚度
200:方法
202:步驟
204:步驟
206:步驟
圖1係在一或多個表面上具有物質的基板以及與該基板接觸的溶
液的示意圖。
圖2係用於自基板移除物質的示例性方法的流程圖。
本揭示案描述用於自基板移除物質之溶液及方法。當物質與溶液接觸時,物質可自基板表面脫離。在特定情況中,可用溶液接觸基板之一或多個側。視情況地,可將一或多個基板浸入溶液中。另外,可將溶液分配到一或多個基板之至少一個表面上,以自基板移除至少一種物質。舉例而言,可將溶液噴塗到基板之一或多個表面上,以自該基板之一或多個表面移除至少一種物質。
本文所描述的方法可用於自諸如微電子晶圓、平板顯示器、液晶顯示器(LED)等等之基板移除物質。特定地,本文所描述的技術可用於自半導體基板移除光阻劑。可與半導體基板之封裝操作一道移除光阻劑。此外,藉由使用根據本文所描述的實施方式所描述的溶液及方法,可自基板有效移除目標物質,而對基板上的其他物質具有最小的影響。舉例而言,在根據本文所描述的實例自基板移除光阻劑的過程中,可減少或消除對包括在基板上的銅或焊料的任意侵蝕。另外,可減少或消除對諸如Si之基板材料的任意侵蝕或者其他損壞。
可將光阻劑沈積於介電材料上,其中光阻劑與介電質之間的黏著力足夠強而使得難以移除光阻劑。另外,使用一或多種熱處理方法圖案化及處理光阻劑亦可增加自半導體基板移除光阻劑的困難性。可經由大量機制自半導體基板上之表面移除光阻劑,該等機制為諸如:(1)使光阻劑自基板表面膨脹及上升,(2)用滲入光阻劑中的剝離溶液溶解光阻劑,及將與光阻劑反應並且使光阻劑分解的化合物一起帶走,及/或(3)使用界面相互作用,界面相互作用需要使剝離溶液的多個進入點在光阻劑與下層基板之間。一般發現光阻劑與下層基板之間的進入點在基板之邊緣處以及在基板上的圖案化特徵結構之邊界處。
藉由改變剝離溶液之調配物、方法條件及/或基板之材料,來自每一機制途徑的影響可改變。改變此等因素可允許選擇特定機制來用於自基板移除物質。
用於自基板移除物質的上述機制亦受益於對基板之各個表面具有良好潤濕性的溶液之調配物及穩健的沖洗過程。一些機制更適合於某些清潔工具類型。舉例而言,膨脹及上升機制可受益於諸如來自噴塗工具的體力之使用,以減少剝離處理時間。諸如溶解型之機制適合於任何清潔工具類型,不論為基於浸漬抑或基於噴塗工具,不論為單晶圓工具抑或批量工具。主要使用界面相互作用完成的光阻劑移除可受益於浸漬或者浸漬類方法,該等浸漬或者浸漬類方法使得能夠將足量的剝離溶液施加到設置於基板上的物質並且使得能夠有足夠的時間來使剝離溶液滲入到暴露界面中。
在本文中描述了用於光阻劑移除的溶液及方法之實例,其中光阻劑移除機制係膨脹及上升。特別地,可以在剝離溶液與光阻劑之頂表面之間以及在光阻劑之邊緣處進行接觸,並且在基板圖案化的情況下,亦可在特徵結構與光阻劑之間的邊界處進行接觸。因此,自基板表面分離的光阻劑之量最大化。另外,本文描述的溶液可改變設置於基板上的特徵結構與基板表面之間的界面相互作用。因此,可更快速地自存在較高密度之特徵結構之區域移除光阻劑,而可更緩慢地自存在較低密度之特徵結構之區域移除光阻劑。
術語「塗佈」係定義為用於施加膜至基板的方法,諸如噴塗、覆液塗佈或者狹縫式塗佈。術語「脫離」係關於自基板移除物質並且係定義為包括物質之溶解。不定冠詞「一」和「一個」意欲包括單數及複數兩者。所有範圍係包含性的並且可以任意次序組合,除非其中很清楚此類數值範圍限於加總至100%,並且每一範圍包括該範圍內的所有整數。除非另外指明,否則術語「重量百分數」或者「重量
%」意謂以組合物之總重量計的重量百分數。此外,當對象或溶液係描述為「不含」某材料時,則該對象或溶液不包括任意量的該材料,除了在一些情況中可能殘餘量的該材料作為雜質。
圖1係在一或多個表面上具有物質102的基板100及與物質102及基板100接觸的溶液104的示意圖。基板100可包括第一側106及第二側108。第二側108可實質上平行於第一側106。特徵結構可形成於第一側106上,第二側108上,或者第一側106及第二側108兩者上。舉例而言,基板100可包括形成於第一側106上的諸如焊料凸塊110之一或多個黏合物件,該等黏合物件可用於將基板100黏合至額外的基板(未圖示)。另外,基板100可包括電路圖案之特徵結構,諸如形成於第一側106上的銅特徵結構112。
此外,基板100可包括一或多種介電材料,諸如代表性的介電材料114。介電材料114可包括聚合材料。介電材料114亦可包括矽(Si)之氧化物、氮化物或者氮氧化物。此外,介電材料114可包括至少一種氟矽酸鹽玻璃。此外,介電材料114可包括含碳及氧的材料,諸如環氧化物及聚苯并噁唑(PBO),及含碳、氮及氧的材料,諸如聚醯亞胺(PI)。視情況地,介電材料114可包括摻雜Si的有機介電材料或基於有機摻雜矽的介電材料的混成材料。
雖然在圖1中圖示為沒有特徵結構形成於第二側108上,但是大量的焊料凸塊、大量的銅特徵結構、介電材料,或其組合可形成於第二側108上。此外,雖然在圖1中在第一側106上圖示單一焊料凸塊110、單一銅特徵結構112,及單層介電材料114,但是可在第一側106上形成任意數目的焊料凸塊、銅特徵結構、或者介電材料層。在一些情況中,焊料凸塊110、銅特徵結構112、介電材料114,或其組合可為形成於第一側106上的特徵結構之圖案的部分。
基板100可包括無機材料。舉例而言,基板100可包括半導體材
料。為了說明,基板100可包括矽、二氧化矽,或其組合。視情況地,基板100可包括半導體材料,並且亦包括摻雜材料,諸如硼(B)、鎵(Ga)、砷(As)、磷(P),或其組合。另外,基板100可包括有機材料,諸如一或多種聚合材料。舉例而言,基板100可包括聚醯亞胺或者其他介電質聚合材料。此外,基板100可包括一或多個層,諸如一或多個核心層,一或多個強化層,一或多個絕緣層,一或多個金屬層,或其組合。
基板100的表面可為圓形的。或者,基板100之表面可為平面形的,諸如矩形或者正方形的。另外,基板100可具有界定基板100之表面積的一或多個尺寸,諸如半徑、直徑、長度、寬度,或其組合。基板100亦可具有厚度116。基板100之厚度116可包括基板100之一或多個層的厚度。基板100之厚度116可在約250微公尺至約950微公尺的範圍內,在約500微公尺至約800微公尺的範圍內,或者在約700微公尺至約780微公尺的範圍內。此外,基板100之寬度或直徑118可在約50mm至約450mm的範圍內,在約200mm至約300mm的範圍內,或者在約200mm至約450mm的範圍內。
視情況地,基板100可更薄。舉例而言,基板可變薄至使得能夠將基板堆疊至一個單一封裝內。薄基板之厚度可在20微公尺至100微公尺的範圍內,或者在25微公尺至75微公尺的範圍內。薄基板可支撐於載體(在圖1中未圖示)上且用黏合劑附著到該載體。載體及黏合劑是暫時的支撐件,該薄基板可自該等暫時的支撐件移除。在薄基板附著至載體的同時對該薄基板進行處理期間,載體及薄基板之組合厚度可包括在約700mm至約900mm的範圍內。
物質102可設置為覆蓋基板100之特定側的至少一部分之層。視情況地,物質102可至少部分地覆蓋形成於基板100上的一或多個特徵結構。物質102可設置於基板100之特定側的部分上,同時該基板100
之特定側的其他部分不含物質102。舉例而言,在圖1之說明性實例中,物質102設置於銅特徵結構112上且第一側106之部分由物質102覆蓋,同時第一側106之額外部分不含物質102。物質102亦設置於介電材料114的上方。物質102可根據圖案設置於基板100之特定側上。雖然物質102圖示為設置於基板100之第一側106上,但是在其他情形中物質102亦可設置於基板100之第二側108上。此外,雖然圖1圖示物質102設置於銅特徵結構112及介電材料114上且焊料凸塊110不含物質102,但是視情況,物質102可設置於焊料凸塊110之至少一部分及銅特徵結構112之至少一部分上且介電材料114之至少一部分可不含物質102。
物質102可具有厚度120。物質102之厚度120可為實質上均勻的。或者,可改變設置於基板100上的物質102之厚度120。設置於基板100上的物質102之厚度120可不大於約300微公尺,或者不大於約250微公尺,或者不大於約200微公尺,或者不大於約150微公尺,或者不大於約100微公尺。此外,基板100上的物質102之厚度120可為至少約0.5微公尺,或者至少約5微公尺,或者至少約10微公尺,或者至少約25微公尺,或者至少約40微公尺,或者至少約60微公尺。在說明性實例中,基板100上的物質102之厚度120可包括在約0.25微公尺至約300微公尺的範圍內。在另一說明性實例中,基板100上的物質102之厚度120可包括在約8微公尺至約125微公尺的範圍內。在另一說明性實例中,基板100上的物質102之厚度120可包括在約20微公尺至約80微公尺的範圍內。
在一些情況中,物質102可包括光阻劑。光阻劑可為負型光阻劑。或者,光阻劑可為正型光阻劑。光阻劑可能已經經受一或多個沖洗過程、一或多個固化過程,一或多個預處理過程,或其組合。舉例而言,光阻劑可能已經曝露於電磁輻射,諸如紫外光。光阻劑可包括
丙烯酸酯聚合物。在一個實例中,光阻劑可作為乾膜施加至基板100。為了說明,光阻劑可層疊在基板100之至少一部分上。在另一實例中,可將光阻劑作為液體塗佈到基板100上。特定地,可使用旋塗方法或者噴塗方法將光阻劑施加至基板100之至少部分。
溶液104可包括剝離溶液以自基板100之至少一部分移除目標物質及/或使目標物質自基板100脫離。舉例而言,溶液104可使物質102之至少一部分自基板100移除。溶液104可為均質的。如本文所用,當溶液在約23℃維持單相達至少24小時時,則該溶液可稱為「均質的」。均質溶液可相較於非均質溶液更有效地自基板100移除物質102。如本文所用,當溶液混合後24小時時期過去之前該溶液在約23℃時具有多相時,該溶液可稱為「非均質的」。因此,溶液104具有使溶液104為均質的調配物。
溶液104可包括至少一種胺。該至少一種胺可包括脂族胺、烷醇胺、芳族胺,或其組合中的至少一種。視情況地,溶液104可包括複數種胺。舉例而言,溶液104可包括第一胺、第二胺,及第三胺。在一說明性實例中,複數種胺可包括至少一種脂族胺。另外,複數種胺可包括至少一種烷醇胺。此外,複數種胺可包括至少一種芳族胺。在特定實例中,溶液104可包括脂族胺、烷醇胺,及芳族胺。溶液104亦可包括少於三種胺,諸如一種胺或者兩種胺,或者大於三種胺,諸如四種胺、五種胺,或者大於五種胺。
脂族胺可包括芳環不直接鍵結至氮原子的含氮(N)化合物。舉例而言,脂族胺可具有直接鍵結至化合物之氮原子的一或多個低級烷基。術語「低級烷基」可指代包括直鏈或支鏈烴的官能基,該直鏈或支鏈烴含有專門藉由單鍵連接的1至20個碳原子且不具有任何環狀結構。低級烷基之實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基、己基、庚基、辛基、壬
基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基,等等。包括在溶液104中的脂族胺之實例包括但不限於四伸乙基五胺(TEPA)、三伸乙四胺(TETA)、二伸乙三胺(DETA)、二甲基十二胺、二甲基十四胺,或其組合。
烷醇胺可包括羥基及胺基。羥基及胺基可鍵結至碳原子之直鏈或支鏈。視情況地,烷醇胺可具有至少兩個碳原子且具有鍵結至不同碳原子的胺基及羥基。舉例而言,包括在溶液104中的烷醇胺可包括具有下式的1,2-烷醇胺。
其中R1及R2分別為氫、(C1-C4)烷基,或者(C1-C4)烷胺基。
包括在溶液104中的烷醇胺之實例包括但不限於胺乙基乙醇胺、二甲胺乙醇、單乙醇胺、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-1-醇、N-甲基-2-胺基丙-1-醇、N-乙基-2-胺基丙-1-醇、1-胺基丙-3-醇、N-甲基-1-胺基丙-3-醇、N-乙基-1-胺基丙-3-醇、1-胺基丁-2-醇、N-甲基-1-胺基丁-2-醇、N-乙基-1-胺基丁-2-醇、2-胺基丁-1-醇、N-甲基-2-胺基丁-1-醇、N-乙基-2-胺基丁-1-醇、3-胺基丁-1-醇、N-甲基-3-胺基丁-1-醇、N-乙基-3-胺基丁-1-醇、1-胺基丁-4-醇、N-甲基-1-胺基丁-4-醇、N-乙基-1-胺基丁-4-醇、1-胺基-2-甲基丙-2-醇、2-胺基-2-甲基丙-1-醇、1-胺基戊-4-醇、2-胺基-4-甲基戊-1-醇、2-胺基己-1-醇、3-胺基庚-4-醇、1-胺基辛-2-醇、5-胺基辛-4-醇、1-胺基丙-2,3-二醇、2-胺基丙-
1,3-二醇、三(氧基甲基)胺基甲烷、1,2-二胺基丙-3-醇、1,3-二胺基丙-2-醇、2-(2-胺基乙氧基)乙醇,及其混合物。
芳族胺可包括鍵結至經取代或未經取代芳環的胺基。芳環可具有芳基環結構或者雜芳基環結構。在溶液104中包括的芳族胺之實例包括但不限於苯甲胺、二甲基苯甲胺、吡啶、苯乙胺,及其混合物。
溶液104中的至少一種胺之總量可包括在溶液104中包括的每一個別胺之量。舉例而言,當溶液104包括兩種胺時,溶液104中的胺之總量可包括第一胺之量及第二胺之量。在另一實例中,當溶液104包括三種胺時,溶液104中的胺之總量可包括第一胺之量、第二胺之量,及第三胺之量。在另一實例中,當溶液104包括四種胺時,溶液104中的胺之總量可包括第一胺之量、第二胺之量、第三胺之量,及第四胺之量。在又一實例中,當溶液104包括五種胺時,溶液104中的胺之總量可包括第一胺之量、第二胺之量、第三胺之量,第四胺之量,及第五胺之量。
溶液104中的任何胺之總量可不大於約97%,或者不大於約95%,或者不大於約93%,或者不大於約90%,或者不大於約85%,或者不大於約80%,或者不大於約75%,在每一情況中表示為以溶液104之總重量計的重量%。此外,溶液104中的胺之總量可為至少約50%,或者至少約55%,或者至少約60%,或者至少約65%,或者至少約70%,在每一情況中表示為以溶液104之總重量計的重量%。在說明性實例中,溶液104中的胺之總量可包括在以溶液104之總重量計約45重量%至約98重量%的範圍內。在另一說明性實例中,溶液104中的胺之總量可包括在以溶液104之總重量計約67重量%至約97重量%的範圍內。在另一說明性實例中,溶液104中的胺之總量可包括在以溶液104之總重量計約82重量%至約96重量%的範圍內。
在溶液104中包括的每一個別胺之量可不大於約97%,或者不大
於約95%,或者不大於約90%,或者不大於約80%,或者不大於約70%,或者不大於約60%,在每一情況中表示為以溶液104之總重量計的重量%。此外,在溶液104中包括的每一個別胺之量可為至少約2%,或者至少約5%,或者至少約10%,或者至少約20%,或者至少約30%,或者至少約40%,或者至少約50%,在每一情況中表示為以溶液104之總重量計的重量%。
在一個說明性實例中,在溶液104中包括的每一個別胺之量可包括在以溶液104之總重量計約1重量%至約98重量%的範圍內。在另一說明性實例中,在溶液104中包括的每一個別胺之量可包括在以溶液104之總重量計約2重量%至約10重量%的範圍內。在另一說明性實例中,在溶液104中包括的每一個別胺之量可包括在以溶液104之總重量計約5重量%至約30重量%的範圍內。在另一說明性實例中,在溶液104中包括的每一個別胺之量可包括在以溶液104之總重量計約22重量%至約42重量%的範圍內。在又一說明性實例中,在溶液104中包括的每一個別胺之量可包括在以溶液104之總重量計約25重量%至約55重量%的範圍內。在又一些實例中,在溶液104中包括的每一個別胺之量可包括在以溶液104之總重量計約30重量%至約40重量%的範圍內。在又一些實例中,在溶液104中包括的每一個別胺之量可包括在以溶液104之總重量計約40重量%至約55重量%的範圍內。
溶液104中的每一個別胺之量的其他合適範圍包括1%-98%,或者2%-98%,或者5%-98%,或者20%-98%,或者30%-98%,或者50%-98%,或者50%-98%,或者1%-97%,或者2%-97%,或者5%-97%,或者20%-97%,或者30%-97%,或者50%-97%,或者50%-95%,或者1%-95%,或者2%-95%,或者5%-95%,或者20%-95%,或者30%-95%,或者50%-95%,或者50%-90%,或者1%-90%,或者2%-90%,或者5%-90%,或者20%-90%,或者30%-90%,或者50%-90%,或者
50%-80%,或者1%-80%,或者2%-80%,或者5%-80%,或者20%-80%,或者30%-80%,或者50%-80%,或者50%-70%,或者1%-70%,或者2%-70%,或者5%-70%,或者20%-70%,或者30%-70%,或者50%-70%,或者50%-60%,或者1%-60%,或者2%-60%,或者5%-60%,或者20%-60%,或者30%-60%,或者50%-60%,在每一情況中分別以溶液104之總重量計的重量%表示。
在一些說明性實例中,溶液104可包括一定量之至少一種脂族胺。舉例而言,溶液104可包括一定量之脂族胺,其包括在以溶液104之總重量計約20重量%至約95重量%的範圍內。溶液104亦可包括一定量之脂族胺,其包括在以溶液104之總重量計約25重量%至約45重量%的範圍內。另外,溶液104可包括一定量之脂族胺,其包括在以溶液104之總重量計約38重量%至約58重量%的範圍內。在一些情況中,溶液104可不含脂族胺。
溶液104可包括一定量之至少一種烷醇胺。為了說明,溶液104可包括一定量之烷醇胺,其包括在以溶液104之總重量計約2重量%至約90重量%的範圍內。在其他情況中,溶液104可包括一定量之烷醇胺,其包括在以溶液104之總重量計約10重量%至約40重量%的範圍內。此外,溶液104可包括一定量之烷醇胺,其包括在以溶液104之總重量計約22重量%至約37重量%的範圍內。此外,在一些情況中溶液104可不含烷醇胺。
溶液104可包括一定量之至少一種芳族胺。溶液104可包括一定量之芳族胺,其包括在以溶液104之總重量計約2重量%至約35重量%的範圍內。溶液104亦可包括一定量之芳族胺,其包括在以溶液104之總重量計約3重量%至約10重量%的範圍內。另外,溶液104可包括一定量之芳族胺,其包括在以溶液104之總重量計約18重量%至約32重量%的範圍內。在一些情況中溶液104可不含芳族胺。
另外,溶液104可包括一定量之至少一種四級銨氫氧化物。四級基團可包括(C1-C8)烷基、芳烷基,及其組合。至少一種四級銨氫氧化物可包括氫氧化四甲銨(TMAH)、氫氧化四乙銨(TEAH)、氫氧化二甲基二丙銨(DMDPAH)、氫氧化三甲基乙銨(TMEAH)、氫氧化苄基三甲銨(BTMAH)、氫氧化四丙銨(TPAH)、氫氧化四丁銨(TBAH),或其混合物。在一個說明性實例中,溶液104可包括一定量之四級銨氫氧化物,其包括在以溶液104之總重量計約0.5重量%至約10重量%的範圍內。在另一說明性實例中,在溶液104中包括的四級銨氫氧化物之量可包括在以溶液104之總重量計約1重量%至約5重量%的範圍內。
溶液104亦可包括一定量之水。舉例而言,溶液104可包括一定量之水,其包括在以溶液104之總重量計約0.5重量%至約10重量%的範圍內。在另一實例中,溶液104可包括一定量之水,其包括在以溶液104之總重量計約1重量%至約5重量%的範圍內。
此外,溶液104可包括一定量之除了水以外的至少一種極性溶劑。至少一種極性溶劑可包括使物質102之組分成為溶劑化物的溶劑。舉例而言,當物質102包括光阻劑時,至少一種極性溶劑可使物質102之聚合物鏈成為溶劑化物。至少一種極性溶劑亦可包括用於遞送意欲與物質102之組分反應的溶液104之組分的溶劑。為了說明,當物質102包括光阻劑時,至少一種極性溶劑可遞送溶液104之諸如一種或多種胺之組分至光阻劑之聚合物鏈上的官能基。此外,至少一種極性溶劑可提供穩定性給溶液104且維持溶液104之均質性。在一個實例中,至少一種極性溶劑可幫助溶液104中包括的四級銨氫氧化物溶解。此外,至少一種極性溶劑可具有當溶液104與物質102接觸時對物質102之分解反應的最少涉及或者不涉及。在一個說明性實例中,當物質102包括光阻劑時,至少一種極性溶劑可具有對光阻劑之聚合物鏈的分解反應的最少涉及或者不涉及。在特定實例中,除了水以外的
至少一種極性溶劑不包括胺。
視情況地,至少一種極性溶劑可包括二醇、聚二醇、二醇醚,或其組合。在一個實例中,至少一種極性溶劑可包括醇類。在另一實例中,至少一種極性溶劑可包括二醇類。另外,至少一種極性溶劑可包括極性質子溶劑。除了水以外的至少一種極性溶劑可包括3-甲氧基3-甲基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基2-丁醇、3-甲氧基-3-甲基-4-丁醇、乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,2戊二醇、1,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,5-戊二醇、2,3-戊二醇、1,2-己二醇、1,3-己二醇、1,4-己二醇、1,5-己二醇、1,6-己二醇、2,3-己二醇、2,4-己二醇、3,4-己二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、三乙二醇單丁醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、三乙二醇二丁醚、丁二醇單甲醚、丁二醇單乙醚、丁二醇單丁醚、丁二醇二甲醚、丁二醇二乙醚、丁二醇二丁醚、四氫呋喃甲醇、環己醇、苯甲醇、呋喃甲醇、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇二丁醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、(4-甲基環己基)甲醇、羥甲基環己烷、間甲酚、第三丁醇、第三戊醇、3-甲基-3-戊醇、1-辛醇、1-癸醇、1-十一烷醇、1-十二烷醇、1-十三烷醇、1-十四烷醇、1-十五烷醇、1-十六烷醇、9-十六烯-1-醇、1-十七烷醇、1-十八烷醇、1-十九烷醇、1-二十烷醇、1-二十一烷醇、1-二十二烷醇、13-二十二烯-1-醇、1-二十四烷醇、1-二十六烷醇、1-二十七烷醇、1-二十八烷醇、1-三十烷醇、1-三十二烷醇、1-三十四烷醇、十六醇十八醇,或其混合物。
溶液104可含有結構為ROH之溶劑。在一個實例中,R可為具有包括1至20個碳原子的碳鏈的視情況經取代的脂族基。在一個說明性實例中,溶劑可包括丁醇。脂族基可包括至少一個視情況經取代的芳族取代基。視情況,溶劑可包含脂族二醇或脂族多元醇,該脂族二醇
或脂族多元醇具有包括1至20個碳原子的視情況經取代的碳鏈。為了說明,溶劑可包括1,2丁二醇。在另一實例中,溶劑可包括糖醇,諸如山梨糖醇或木糖醇。另外,溶劑可包括芳族二醇,諸如兒茶酚或者間苯二酚。此外,溶劑可包括二醇。在一個實例中,溶劑可包括丁二醇。視情況地,溶劑可包括視情況經取代的結構為R3-O-R4-OH之脂族二醇醚,其中R3及R4分別包括具有1至20個碳原子的視情況經取代的碳鏈。此外,R3或R4可包括視情況經取代的芳基,以使得溶劑包括芳族二醇醚。在一個說明性實例中,溶劑可包括乙二醇苯基醚。此外,溶劑可包括具有R5-O-R6-O-R7-O-R8之結構的二醚,其中R5及R8分別包括H或者具有1至20個碳原子的視情況經取代的碳鏈,且R6及R7包括具有1至20個碳原子的視情況經取代的碳鏈。舉例而言,溶劑可包括二乙二醇二甲醚。在溶液104中包括的溶劑之碳鏈的任何取代基可包括H、OH、包括1至10個碳原子的烷基、包括1至10個碳原子的烯基、包括1至10個碳原子的炔基、視情況經取代的胺基、視情況經取代的芳基、視情況經取代的雜芳基、視情況經取代的環烷基,或其組合。
在一個說明性實例中,在溶液104中包括的除了水以外的極性溶劑之量可包括在以溶液104之總重量計約0.5重量%至約30重量%的範圍內。在另一說明性實例中,在溶液104中包括的除了水以外的極性溶劑之量可包括在以溶液104之總重量計約1重量%至約12重量%的範圍內。在一些情況中,溶液104亦可不含除了水以外的極性溶劑。
此外,溶液104可包括一定量之至少一種醯胺。至少一種醯胺可減小溶液104之黏度。減小溶液104之黏度可改良利用溶液104的方法之效率,減少對利用溶液104的裝置的維護,或該兩者。視情況地,至少一種醯胺可包括具有下式的二甲基醯胺:
其中R8為(C1-C9)烷基,或者(C1-C9)烯基。
在溶液104中包括的醯胺包括但不限於N,N-二甲基-9-癸醯胺(DMDA)、N,N-二甲基癸醯胺(DMDAA)、二甲基乙醯胺(DMAC),或其混合物。在一個說明性實例中,溶液104可包括一定量之醯胺,其包括在以溶液104之總重量計約1重量%至約55重量%的範圍內。在另一說明性實例中,溶液104可包括一定量之醯胺,其包括在以溶液104之總重量計約10重量%至約40重量%的範圍內。在另一說明性實例中,溶液104可包括一定量之醯胺,其包括在以溶液104之總重量計約20重量%至約30重量%的範圍內。視情況地,溶液104可不含醯胺。
在一些實例中,溶液104可具有不大於約70厘泊(cP),或者不大於約60cP,或者不大於約50cP,或者不大於約40cP,或者不大於約30cP之黏度。另外,溶液104可具有至少約5cP,或者至少約15cP,或者至少約25cP,或者至少約35cP之黏度。在一個說明性實例中,溶液104可具有包括在約10cP至約60cP的範圍內的黏度。在另一說明性實例中,溶液104可具有包括在約30cP至約55cP的範圍內的黏度。在另一說明性實例中,溶液104可具有包括在約10cP至約25cP的範圍內的黏度。溶液104之黏度可指代溶液104之動態黏度。溶液104之黏度可藉由按照ASTM方法D445在提交本申請時使用烏氏毛細管黏度計在25℃之水浴中量測運動黏度來量測。動態黏度(以cP為單位量測)可藉由將運動黏度(以cSt為單位量測)乘以溶液密度來計算。溶液密度係藉由計算溶液之組分的重均密度來估計。
溶液104可包括:一定量之諸如TEPA之脂族胺,其包括在以溶液
104之總重量計約40重量%至約60重量%的範圍內;一定量之諸如MEA之烷醇胺,其包括在以溶液104之總重量計約30重量%至約40重量%的範圍內;及一定量之諸如苯甲胺之芳族胺,其包括在以溶液104之總重量計約3重量%至約25重量%的範圍內。溶液104亦可包括一定量之諸如TMAH之四級銨氫氧化物,其包括在以溶液104之總重量計約1重量%至約5重量%的範圍內,及一定量之水,其包括在以溶液104之總重量計約1重量%至約5重量%的範圍內。此外,溶液104可不含除了水以外的極性溶劑。
溶液104亦可包括:一定量之諸如TEPA之脂族胺,其包括在以溶液104之總重量計約40重量%至約60重量%的範圍內;一定量之諸如MEA之烷醇胺,其包括在以溶液104之總重量計約30重量%至約40重量%的範圍內;及一定量之諸如苯甲胺之芳族胺,其包括在以溶液104之總重量計約3重量%至約25重量%的範圍內。此外,溶液104可包括一定量之諸如TMAH之四級銨氫氧化物,其包括在以溶液104之總重量計約1重量%至約5重量%的範圍內;一定量之水,其包括在以溶液104之總重量計約1重量%至約5重量%的範圍內;及一定量之諸如MMB之除了水以外的極性溶劑,其包括在以溶液104之總重量計約0.5重量%至約12重量%的範圍內。此外,溶液104可具有包括在約40cP至約60cP之範圍內的黏度。
視情況地,溶液104可包括一定量之諸如TEPA之脂族胺,其包括在以溶液104之總重量計約35重量%至約45重量%的範圍內;一定量之諸如MEA之烷醇胺,其包括在以溶液104之總重量計約20重量%至約30重量%的範圍內;及一定量之諸如苯甲胺之芳族胺,其包括在以溶液104之總重量計約1重量%至約10重量%的範圍內。溶液104亦可包括一定量之諸如TMAH之四級銨氫氧化物,其包括在以溶液104之總重量計約1重量%至約5重量%的範圍內;一定量之水,其包括在以溶液
104之總重量計約1重量%至約5重量%的範圍內;一定量之諸如MMB之除了水以外的極性溶劑,其包括在以溶液104之總重量計約0.5重量%至約5重量%的範圍內;及一定量之諸如DMDA或DMAC之醯胺,其包括在以溶液104之總重量計約20重量%至約30重量%的範圍內。此外,溶液104可具有包括在約10cP至約25cP之範圍內的黏度。
圖2係用於移除設置於基板上的目標物質,諸如設置於圖1之基板100上的物質102的示例性方法200之流程圖。
在202處,方法200包括提供包括第一側及實質上平行於第一側的第二側的基板。物質可設置於基板之第一側上,基板之第二側上,或該兩者上。在一些情況中,物質可設置於形成於基板之側上的一或多個特徵結構上,諸如一或多個焊料凸塊、一或多個銅特徵結構,或其組合。
物質可包括光阻劑。視情況地,光阻劑可藉由將包括光阻劑的乾膜層疊到基板之一或多個部分上而施加至該基板之一或多個部分。此外,光阻劑可在旋塗方法或者噴塗方法中作為液體施加至基板之一或多個部分。在光阻劑施加至基板之一或多個部分之後,可使光阻劑曝露於光化輻射,諸如紫外線輻射。
在204處,方法200包括提供溶液以自基板移除一或多種物質。溶液可包括關於圖1之溶液104所描述的溶液之調配物中的一或多個調配物。在一個實例中,溶液可包括第一胺、第二胺、第三胺,及四級銨氫氧化物。在另一實例中,溶液可包括至少一種胺、四級銨氫氧化物、水,且不含除了水以外的極性溶劑。視情況地,溶液可包括脂族胺且具有以溶液之總重量計至少約35重量%之量的脂族胺。另外,溶液可包括烷醇胺且具有以溶液之總重量計至少約15重量%之量的烷醇胺。此外,溶液可包括芳族胺且具有以溶液之總重量計不大於約30重量%之量的芳族胺。
溶液亦可包括以溶液之總重量計不大於約8重量%之量的四級銨氫氧化物。另外,溶液可包括以溶液之總重量計不大於約8重量%之量的水。視情況地,溶液可包括除了水以外的極性質子溶劑,且包括以溶液之總重量計不大於約25重量%之量的極性質子溶劑。因此,在一些實例中,溶液可包括一定量之除了水以外的極性溶劑,但是在其他調配物中溶液可不含除了水以外的極性溶劑。此外,溶液可包括以溶液之總重量計不大於約50重量%之量的醯胺。
另外,溶液可具有不大於約50cP的黏度。溶液亦可具有不大於約30cP的黏度。視情況地,具有不大於約30cP的黏度的溶液可用於方法200中以最小化在基板及溶液之處理期間一些機械所遇到的問題。
在206處,方法200包括使基板與溶液接觸以移除設置於基板上的一或多種物質之至少一部分。視情況地,可用溶液與基板之一或多個側接觸。溶液可溶解設置於基板上的目標物質(例如,光阻劑)及/或使目標物質自基板脫離。為了說明,溶液可經由一或多個分解反應來溶解目標物質。可將基板與一或多個額外的基板一起處理,且方法200可用於自多個基板移除物質。
特定地,溶液可自基板移除目標物質之至少約75%,或者自基板移除目標物質之至少約85%,或者自基板移除目標物質之至少約95%,或者自基板移除目標物質之至少約99%。另外,溶液可自基板移除實質上所有物質。
使基板上的物質與溶液接觸亦可包括將溶液、基板或該兩者加熱至提供物質在特定時段內之移除的溫度。可將溶液、基板或該兩者加熱至不大於約115℃、不大於約100℃、不大於約90℃,或者不大於約80℃的溫度。另外,可將溶液、基板或該兩者加熱至至少約30℃,至少約45℃,至少約60℃,或者至少約75℃之溫度。此外,可將溶
液、基板或該兩者加熱至包括在約40℃至約100℃的範圍內的溫度。可將溶液、基板或該兩者加熱至包括在約65℃至約85℃的範圍內的溫度。視情況地,可將溶液加熱至小於溶液之閃點的溫度。用於升高溶液及/或基板之溫度的熱量可由熱源提供,該熱源為諸如傳導熱源或者對流熱源。
可使基板與溶液接觸達不大於約180分鐘,不大於約150分鐘,不大於約120分鐘,或者不大於約90分鐘的指定持續時間。另外,可使基板與溶液接觸達至少約10分鐘,至少約25分鐘,至少約40分鐘,或者至少約60分鐘的指定持續時間。此外,可使基板與溶液接觸達包括在約10分鐘至約120分鐘的範圍內的持續時間。亦可使基板與溶液接觸達包括在約45分鐘至約70分鐘的範圍內的持續時間。
可將基板浸入溶液中。舉例而言,可將基板浸入溶液浴中。在一些情況中,可將基板與一或多個額外的基板一起浸入浴液中。亦可將溶液施加至基板之一或多個側。在一個實例中,可用溶液塗佈基板之一或多個側。為了說明,可諸如使用一或多個噴嘴,用溶液噴塗基板之一或多個側。另外,可將溶液旋塗到基板之一或多個側上。當使基板之多個側接觸溶液時,可以依序方式將溶液施加至每一側。亦即,可將溶液以指定時段及在適合條件下施加至基板之側,且隨後可將溶液施加至基板之額外側。或者,可將溶液實質上同時施加至基板之多個側。可將大量溶液添加至容納基板之容器中以使得溶液之厚度實質上覆蓋基板之至少一個側。晶圓上方之液體塗層的厚度可取決於應用及待移除之物質(例如,光阻劑)而更薄或更厚。此外,可在使基板與溶液接觸的同時攪動該溶液。可藉由機械攪拌、旋轉,藉由使惰性氣體鼓泡穿過溶液,或其組合來攪動基板。
在基板與溶液接觸一段時間之後,隨後可沖洗及乾燥基板。舉例而言,可使基板經受使用去離子水(DI)及/或諸如丙酮及異丙醇
(IPA)之低沸點溶劑的一或多次沖洗操作。可使用多種操作來沖洗基板,諸如DI沖洗繼之以IPA沖洗。或者,可在IPA中沖洗基板,繼之以DI沖洗。施加該等沖洗步驟的次序可變化,且可重複沖洗步驟多次。視情況地,可使用加壓水來執行一或多次沖洗操作。在一或多次沖洗操作之後,可使基板經受一或多次乾燥操作,諸如使用空氣、氮氣或者氬氣中的一或多者之氣流乾燥,或者表面張力梯度乾燥(馬蘭哥尼效應)。當執行複數次沖洗步驟時,可在各沖洗步驟之間執行一或多次乾燥步驟。視情況地,可在多個交替處理步驟中使基板與溶液及沖洗介質交替接觸。
在使基板與溶液接觸之前,可使基板經受一或多種處理以在基板上形成特徵結構。舉例而言,可在基板之第一側上,基板之第二側上,或者基板之第一側與基板之第二側上形成一或多個焊料凸塊。在另一實例中,可加熱該一或多個焊料凸塊以熔化該一或多個焊料凸塊且將該一或多個焊料凸塊接合至基板之一或多個特徵結構。為了說明,可使基板經受焊料回焊處理。另外,可在基板之第一側上,基板之第二側上,或者基板之第一側與基板之第二側上形成一或多個金屬特徵結構。此外,可在基板之第一側上,基板之第二側上,或者基板之第一側與基板之第二側上形成一或多個介電材料特徵結構。此外,可將諸如光阻劑之物質沈積於基板之第一側上,基板之第二側上,或者基板之第一側與基板之第二側上,以於一或多個介電材料特徵結構上形成用於焊料凸塊或者一或多個金屬特徵結構的開口,或其組合。可藉由多種方法用光阻劑形成圖案。在一個實例中,可藉由使光阻劑曝露至一種形式的電磁輻射來形成圖案。在一個說明性實例中,可藉由使光阻劑曝露至光化輻射來形成圖案。該光阻劑可為負型光阻劑或者正型光阻劑。
在使基板與溶液接觸之後,可使基板經受一或多種下游處理。
舉例而言,可使基板經歷用於將半導體晶片封裝上的引線連接至印刷電路板上的電路特徵結構的處理,諸如焊料印刷/鍍敷處理及/或額外的焊料回焊處理。
視情況地,方法200之條件可取決於設置於基板上的光阻劑之類型、設置於基板上的光阻劑之厚度,或該兩者。舉例而言,呈乾膜施加的光阻劑塗層相較於呈液體施加之光阻劑塗層具有更高的固體比溶劑之比率。相較於具有相對較高固體含量且聚合物鏈以較高密度堆積的光阻劑(例如呈乾膜施加之光阻劑塗層),在其中光阻劑具有較高的溶劑相對含量(例如呈液體施加之光阻劑塗層)的情形中,聚合物鏈之組織較不緊密且需要較少的能量即可滲透、分離及移除。因此,乾膜光阻劑可能需要不同於呈液體施加的光阻劑的處理條件來移除(例如,更高的處理溫度,更長的停留時間),此係因為乾膜光阻劑中聚合物鏈之分離耗費更多能量。
此外,具有不同厚度及類型之光阻劑的基板之處理可能不同,此係因為可能形成不同量的固體聚合物或者分解反應之副產物。因此,基板上的光阻劑之厚度及類型可決定可自基板有效移除光阻劑之浸浴時間長度。例如,相較於用乾膜光阻劑塗佈的基板,液體負型光阻劑固體含量較低,需要較少的能量即可清潔,且可在單次浸浴下清潔更多基板。
藉由應用方法200,使用本文所描述之溶液調配物,可自基板移除液體光阻劑與乾膜光阻劑兩者。另外,亦可自基板移除具有不同厚度的光阻劑。此外,根據本文所描述的實施方式移除物質,可以在自基板移除物質期間使有害材料之使用降至最低。此外,使用本文所描述的調配物可維持溶液之均質性。
儘管以專用於結構特徵及/或方法行為之語言描述標的,但應瞭解在隨附申請專利範圍中所界定之標的不必限於所描述之特定特徵或
行為。更確切而言,將該等特定特徵及行為揭示為實施申請專利範圍之示例性形式。
在以下實例中,使用各種剝離組合物來移除填充有無鉛焊料且在介電材料上圖案化的負型圖案化以丙烯酸為主聚合物厚膜或者光阻劑。用於自晶圓試樣移除圖案化光阻劑膜的清潔研究係使用批量浸漬方法執行,該等晶圓試樣已經在焊料沈積之後經受了額外熱處理。
在燒杯中處理半導體晶圓之試樣大小的樣品。該等燒杯填充有100mL之剝離溶液,且使用加熱板將燒杯加熱至85℃之目標溫度。當剝離溶液處於目標溫度時,將試樣放置到燒杯中之燒杯夾中,且藉由攪拌棒提供輕微攪動。在整個處理期間將溫度維持在85℃之目標溫度。在60分鐘之總處理時間之後,將試樣自燒杯移除,用DI水及IPA沖洗,且用空氣流乾燥。
對於如下所述的實驗,所有測試溶液之化學組成顯示在表1中。表1中之每一溶液之組分總計100%。任何溶液不具有總計100%之所列出組分係由於溶液之組分量的四捨五入。觀測及記錄剝離溶液之溶液均質性。藉由目視觀測確定溶液均質性。若剝離溶液之樣品在約23℃靜置24小時且保持均質,則溶液均質性係記錄為「均質的」。非均質剝離溶液係定義為具有當合併時不可混溶的組分的剝離溶液,從而在混合時產生一種以上的相,或者在混合24小時後產生一種以上的相。記錄在加熱後變成均質的溶液,但是不再進一步使用該等溶液。在後續實例中,藉由移除晶圓試樣上的光阻劑來測定表1中的每一調配物之聚合物膜移除特徵,該光阻劑為以丙烯酸為主之聚合物膜。若所有聚合物自晶圓試樣表面移除,則將光阻劑或聚合物膜移除定義為「潔淨」;若至少80%之聚合物自表面移除,則將光阻劑或聚合物膜移除定義為「大部分潔淨」;若約50%之聚合物自表面移除,則將光阻劑
或聚合物膜移除定義為「部分潔淨」;若小於50%之聚合物自表面移除,則將光阻劑或聚合物膜移除定義為「不潔淨」。若測試試樣之經鏡面拋光後側保持鏡面光潔度、無可視瑕疵,則將矽相容性記錄為「良好」。若測試試樣之經鏡面拋光後側在清潔測試之後由於導致鏡面光潔度損失之粗糙化而變得模糊,則將矽相容性記錄為「不良」。對於所選溶液,運動黏度係按照ASTM方法D445使用烏氏毛細管黏度計在25℃之水浴中來量測。動態黏度(cP)係藉由將運動黏度(cSt)乘以溶液密度來計算。溶液密度係藉由計算溶液之組分的重均密度來估計。
在表1中列出的各種溶液調配物中使用以下縮寫:TEPA=四伸乙基五胺;MEA=單乙醇胺;MMB=3-甲氧基-3-甲基丁醇;TMAH=氫氧化四甲銨;DMDA=N,N-二甲基9-癸醯胺;TETA=三伸乙四胺;TEGME=三乙二醇單甲醚;DMDAA=N,N-二甲基癸醯胺;DIMLA1214=二甲基十二胺及二甲基十四胺之混合物;DMAC=二甲基乙醯胺;DMF=二甲基甲醯胺;PG=丙二醇;TEAH=氫氧化四乙銨;DMDPAH=氫氧化二甲基二丙銨;BA=苯甲胺。
實例1至實例10係使用用光阻劑圖案化的晶圓試樣完成,該光阻劑為填充有無鉛焊料之以丙烯酸為主之聚合物膜。申請人注意到在溶液中包括的胺之量影響溶液之清潔特性及均質性。特別地,溶液中的TEPA之量對溶液之清潔特性有影響。包括TEPA且提供「良好」清潔結果的溶液之使用的出乎意料之處在於TEPA係當與其他胺相比較時相對較大且繁複的化合物,此一般使得其對於用於必須滲入有機聚合物中的剝離溶液不太具有吸引力。
實例1
表2列出了剝離溶液之清潔結果,該等剝離溶液係使用如上所述的浸漬處理測試其移除填充有無鉛焊料的負型圖案化之以丙烯酸為主之光阻劑厚塗層的能力,其中該光阻劑已經歷額外的熱處理。測試指明為I型及II型的兩種不同類型之以丙烯酸為主之光阻劑厚塗層,其中該等不同類型具有不同的施加方法且係由不同的光阻劑塗層供應商供應。測試樣品包括介電膜接觸光阻劑膜之下側的半導體晶圓試樣。表2中顯示的結果說明剝離溶液之組分的濃度範圍,其中調配物1、2及
12表現出最大的效能優勢。
實例2
表3列出了剝離溶液之清潔結果,該等剝離溶液係使用如上所述的浸漬處理測試其移除填充有無鉛焊料的負型圖案化之以丙烯酸為主之光阻劑厚塗層的能力,其中該塗層已經歷額外的熱處理。測試指明為I型及II型的兩種不同類型之以丙烯酸為主之光阻劑厚塗層,其中該等不同類型具有不同的施加方法且係由不同的光阻劑塗層供應商供應。測試樣品包括介電膜接觸光阻劑塗層之下側的半導體晶圓試樣。表3中顯示的結果說明胺之混合物的效能優勢。在此情況下,若溶液係非均質的,則將結果記錄為NA,因為不進行進一步測試。*指示亦引入極性質子溶劑來產生均質溶液以供測試。
實例3.
表4列出了剝離溶液之清潔結果,該等剝離溶液係使用如上所述的浸漬處理測試其移除填充有無鉛焊料的負型圖案化之以丙烯酸為主之光阻劑厚塗層的能力,其中該塗層已經歷額外的熱處理。測試樣品包括介電膜接觸光阻劑塗層之下側的半導體晶圓試樣。表4中顯示的結果說明胺或者氫氧化烷基銨之添加進一步改良清潔結果。
實例4.
表5列出了剝離溶液之清潔結果,該等剝離溶液係使用如上所述的浸漬處理測試其移除填充有無鉛焊料的負型圖案化之以丙烯酸為主之光阻劑厚塗層的能力,其中該塗層已經歷額外的熱處理。測試樣品包括介電膜接觸光阻劑塗層之下側的半導體晶圓試樣。表5中顯示的結果說明與在調配物中包含氫氧化四甲銨相關之效能優勢。
其中[TMAH]係以溶液之總重量計的重量百分數。
實例5.
表6列出了剝離溶液之清潔結果,該等剝離溶液係使用如上所述的浸漬處理測試其移除填充有無鉛焊料的負型圖案化之以丙烯酸為主之光阻劑厚塗層的能力,其中該塗層已經歷額外的熱處理。測試樣品包括介電膜接觸光阻劑塗層之下側的半導體晶圓試樣。表6中顯示的結果說明包括TMAH之剝離溶液調配物可提供相較於含有替代的氫氧化烷基銨的剝離溶液改良的結果。
實例6
表7列出了剝離溶液之清潔結果,該等剝離溶液係使用如上所述的浸漬處理測試其移除填充有無鉛焊料的負型圖案化之以丙烯酸為主之光阻劑厚塗層的能力,其中該塗層已經歷額外的熱處理。測試樣品包括介電膜接觸光阻劑塗層之下側的半導體晶圓試樣。雖然難以在不亦包括水的情況下包括氫氧化烷基銨,但是存在一些用於控制水濃度的可選方案。表7中顯示的結果說明控制調配物中之水的效果。
其中水濃度係以溶液之總重量計的重量%形式列出。
實例7
表8列出了剝離溶液之清潔結果,該等剝離溶液係使用如上所述的浸漬處理測試其移除填充有無鉛焊料的負型圖案化之以丙烯酸為主之光阻劑厚塗層的能力,其中該塗層已經歷額外的熱處理。測試樣品
包括介電膜接觸光阻劑塗層之下側的半導體晶圓試樣。表8中顯示的結果說明併入極性質子溶劑用於改良溶液均質性。顯示了使用調配物19的效能益處。一般地,極性質子溶劑之添加可能降低剝離溶液用於光阻劑移除的清潔效率,特別係在更具挑戰性的剝離處理中,如負型圖案化光阻劑塗層之移除。然而,其可幫助產生對晶圓表面上的永久性材料具有增大的相容性的調配物,且可藉由增大及穩定化溶於調配物中的固體之溶解度來幫助保持剝離溶液隨著時間推移之均質性。在調配物19中添加MMB的情況下,獲得完全聚合物移除之出乎意料的結果。
實例8
表9列出了剝離溶液之清潔結果,該等剝離溶液係使用如上所述的浸漬處理測試其移除填充有無鉛焊料的負型以丙烯酸為主之光阻劑膜的能力,其中該光阻劑已經歷額外的熱處理。測試樣品包括介電膜接觸光阻劑塗層之下側的半導體晶圓試樣。表9中顯示的結果說明改變極性質子溶劑之濃度的效果。
其中濃度係以溶液之總重量計的重量%形式記錄。
實例9
在一些情況中,由於處理機械而可以利用具有較低黏度的剝離溶液。針對降低黏度,同時保持完全光阻劑塗層移除、溶液穩定性,及矽相容性方面評估溶液。採取若干途徑來降低黏度,該等途徑包括:(i)藉由用溶液中的增大量之其他組分或者其他低黏度胺取代最高黏度胺來改變調配物之濃度;(ii)藉由使用低黏度極性質子溶劑稀釋調配物;及(iii)藉由使用低黏度醯胺稀釋調配物。表10列出剝離溶液之調配物,其針對實例9使用如上所述的浸漬處理及具有介電基板的半導體晶圓試樣來測試。表10中顯示的結果說明具有根據本文實施方式所描述的調配物的不同黏度之剝離溶液可實現完全的聚合物移除。另外,表10中顯示的結果指示使用醯胺來降低溶液黏度之若干溶液保持其自基板移除聚合物塗層的能力。因此,添加醯胺而非一些極性質子溶劑可提供關於清潔能力及黏度降低的一些優點。
其中NA表示不適用。
實例10
在一些情況中,剝離溶液可用於自有機介電基板移除由其他光阻劑塗層供應商供應的、填充有無鉛焊料的負型圖案化以丙烯酸為主之光阻劑厚膜。表11列出剝離溶液之清潔結果,其針對實例10使用浸漬處理及具有介電基板的半導體晶圓來測試。表11中顯示的結果說明具有根據本文實施方式所描述的調配物的剝離溶液可實現以丙烯酸為主之光阻劑厚塗層自有機介電基板之完全移除。
雖然本發明人之揭示案包括對上述特定實施方式之提及,但是應理解在不脫離本文所描述的發明性特徵之精神及範疇的情況下,可由此項技術中的技術人員作出修改及改變。意欲涵蓋所有此類修改及
改變。如此,下文列出的本發明之說明性實例僅為說明性的,而非限制性的。
實例1. 一種溶液,該溶液包含第一胺;第二胺;第三胺;及四級銨氫氧化物;其中該第一胺、該第二胺及該第三胺為各自不同的化合物。
實例2. 如實例1之溶液,其中該溶液中的胺之總量包括該第一胺之量,該第二胺之量,及該第三胺之量,且該溶液中的任何及所有胺類化合物之總量以溶液之總重量計不大於約95重量%。
實例3. 如實例1或實例2之溶液,其中該第一胺包含脂族胺,不為烷醇胺,且以該溶液之總重量計至少約35重量%的量存在。
實例4. 如實例1至實例3中任一項之溶液,其中該第二胺包含烷醇胺且以該溶液之總重量計至少約15重量%的量存在。
實例5. 如實例1至實例4中任一項之溶液,其中該第三胺包含芳族胺且以該溶液之總重量計不大於約30重量%的量存在。
實例6. 如實例1至實例5中任一項之溶液,其中該四級銨氫氧化物係以該溶液之總重量計不大於約8重量%的量存在。
實例7. 如實例1至實例6中任一項之溶液,該溶液進一步包含水。
實例8. 如實例7之溶液,其中該水係以該溶液之總重量計不大於約8重量%的量存在。
實例9. 如實例7之溶液,該溶液進一步包含除了水以外的極性質子溶劑。
實例10. 如實例9之溶液,其中該極性質子溶劑係以該溶液之總重量計不大於約25重量%的量存在。
實例11. 如實例9或實例10之溶液,其中極性質子溶劑包括醇、二醇、聚二醇、二醇醚,或其組合。
實例12. 如實例10之溶液,其中該極性質子溶劑包括苯甲醇、二乙二醇單丁醚、呋喃甲醇、環己醇、3-甲氧基3-甲基丁醇、三乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、丙二醇,或其混合物中的至少一者。
實例13. 如實例9至實例12中任一項之溶液,其中極性質子溶劑不包括胺。
實例14. 如實例9至實例13中任一項之溶液,該溶液進一步包含醯胺。
實例15. 如實例1至實例8中任一項之溶液,該溶液進一步包含醯胺,其係以該溶液之總重量計不大於約50重量%的量存在。
實例16. 如實例1至實例15中任一項之溶液,其中該溶液之動態黏度不大於約60厘泊。
實例17. 如實例1至實例16中任一項之溶液,該溶液進一步包含不同於該第一胺、該第二胺及該第三胺的第四胺。
實例18. 如實例17之溶液,該溶液進一步包含水及除了水以外的極性質子溶劑。
實例19. 如實例1至實例6中任一項之溶液,該溶液進一步包含極性質子溶劑,其中溶液不含水。
實例20. 一種溶液,該溶液包含:至少一種胺;四級銨氫氧化物;及水;且其中該溶液不含除了水以外的極性溶劑且該溶液具有不大於約60厘泊的動態黏度。
實例21. 如實例20之溶液,其中該至少一種胺包括複數種胺。
實例22. 如實例20或實例21之溶液,其中該至少一種胺包含四伸乙基五胺、單乙醇胺、苯甲胺、三伸乙四胺、二甲基十二胺、二甲基十四胺,或其混合物。
實例23. 如實例20至實例22中任一項之溶液,其中該四級銨氫氧化物包含氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、氫氧化二甲基二丙銨,或其
混合物。
實例24. 如實例20至實例23中任一項之溶液,該溶液進一步包含醯胺,該醯胺包含N,N-二甲基-9-癸醯胺、N,N-二甲基癸醯胺、二甲基乙醯胺,或其混合物。
實例25. 如實例20至實例24中任一項之溶液,其中該溶液之動態黏度不大於約30厘泊。
實例26. 一種溶液,該溶液包含:第一胺;第二胺;第三胺;除了水以外的極性質子溶劑;及醯胺;其中該第一胺,該第二胺,及該第三胺為各自不同的化合物。
實例27. 如實例26之溶液,該溶液進一步包含水。
實例28. 如實例26或實例27之溶液,其中該第一胺包括脂族胺,該第二胺包括烷醇胺,且該第三胺包括芳族胺。
實例29. 如實例26至實例28中任一項之溶液,其中該第一胺包括四伸乙基五胺,該第二胺包括單乙醇胺,且該第三胺包括苯甲胺。
實例30. 如實例26至實例29中任一項之溶液,其中該除了水以外的極性質子溶劑包括3-甲氧基-3-甲基丁醇。
實例31. 如實例26至實例30中任一項之溶液,其中該醯胺包括N,N-二甲基-9-癸醯胺。
實例32. 如實例26至實例31中任一項之溶液,該溶液進一步包含四級銨氫氧化物。
實例33. 一種方法,該方法包含:提供包含第一側及實質上平行於該第一側的第二側的基板,其中物質設置於該基板之該第一側的至少一部分上,該基板之該第二側的至少一部分上,或該兩者上;使該基板之該第一側上,該基板之該第二側上,或者該基板之該第一側及該基板之該第二側兩者上的該物質與溶液接觸,該溶液包括:第一胺;第二胺;第三胺;及四級銨氫氧化物;其中該第一胺,該第二
胺,及該第三胺為各自不同的化合物。
實例34. 如實例33之方法,其中使該基板之至少一個側與該溶液在約40℃至約100℃的範圍內的溶液溫度下接觸。
實例35. 如實例33或實例34之方法,其中使該基板之至少一個側與該溶液接觸達在約10分鐘至約120分鐘的範圍內的持續時間。
實例36. 如實例33至實例35中任一項之方法,其中使該基板與該溶液接觸包括將該基板浸入該溶液浴中。
實例37. 如實例33至實例36中任一項之方法,其中該物質包括光阻劑且該方法進一步包含:在使該基板與該溶液接觸之前,沈積該光阻劑之層到該基板之一或多個部分上。
實例38. 如實例37之方法,其中該物質包括光阻劑,其中在使該基板與該溶液接觸之前,將該光阻劑旋塗到該基板之第一側之至少一部分上,該基板之第二側之至少一部分上,或者該基板之該第一側之至少一部分及該基板之該第二側之至少一部分上。
實例39. 如實例32至實例38中任一項之方法,其中該物質包括光阻劑且該方法進一步包含:在該基板之該第一側上,該基板之該第二側上,或者該基板之該第一側及該基板之該第二側上形成一或多個焊料凸塊;加熱該一或多個焊料凸塊以熔化該一或多個焊料凸塊且將該一或多個焊料凸塊接合至該基板之一或多個特徵結構;在該基板之該第一側上,該基板之該第二側上,或者該基板之該第一側及該基板之該第二側上形成一或多個金屬特徵結構;在該基板之該第一側上,該基板之該第二側上,或者該基板之該第一側及該基板之該第二側上形成一或多個介電材料特徵結構;將該光阻劑沈積於該基板之該第一側上,該基板之該第二側上,或者該基板之該第一側及該基板之該第二側上,以於該一或多個介電材料特徵結構上形成用於焊料凸塊或者該一或多個金屬特徵結構的開口,或其組合;及在使該基板與該溶液接
觸之前將該光阻劑曝露於一種形式的電磁輻射。
實例40. 如實例1至實例6中任一項之溶液,該溶液進一步包含水及醯胺。
100:基板
102:物質
104:溶液
106:第一側
108:第二側
110:焊料凸塊
112:銅特徵結構
114:介電材料
116:厚度
118:寬度或直徑
120:厚度
Claims (17)
- 一種用於自基板移除物質之溶液,該溶液包含:第一胺;第二胺;第三胺;及四級銨氫氧化物;其中該第一胺、該第二胺及該第三胺為各自不同的化合物,且其中該第一胺包含脂族胺、該第二胺包含烷醇胺及該第三胺包含芳族胺。
- 如請求項1之溶液,其中該溶液中的胺之總量包括該第一胺之量,該第二胺之量,及該第三胺之量,且該溶液中的任何及所有胺類化合物之總量以該溶液之總重量計不大於約95重量%。
- 如請求項1之溶液,其中該第一胺不為烷醇胺,且以該溶液之總重量計至少約35重量%的量存在。
- 如請求項1之溶液,其中該第二胺以該溶液之總重量計至少約15重量%的量存在。
- 如請求項1之溶液,其中該第三胺以該溶液之總重量計不大於約30重量%的量存在。
- 如請求項1之溶液,其中該四級銨氫氧化物係以該溶液之總重量計不大於約8重量%的量存在。
- 如請求項1之溶液,該溶液進一步包含水,其中該水係以該溶液之總重量計不大於約8重量%的量存在。
- 如請求項7之溶液,該溶液進一步包含除了水以外的極性質子溶劑,其中該極性質子溶劑係以該溶液之總重量計不大於約25重量%的量存在。
- 如請求項8之溶液,其中該極性質子溶劑包括醇、二醇、聚二醇、二醇醚,或其組合。
- 如請求項8之溶液,其中該極性質子溶劑包括苯甲醇、二乙二醇單丁醚、呋喃甲醇、環己醇、3-甲氧基3-甲基丁醇、三乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、丙二醇,或其混合物中的至少一者。
- 如請求項1之溶液,該溶液進一步包含醯胺,該醯胺係以該溶液之總重量計不大於約50重量%的量存在。
- 如請求項1之溶液,該溶液進一步包含不同於該第一胺、該第二胺及該第三胺的第四胺。
- 如請求項12之溶液,該溶液進一步包含水及除了水以外的極性質子溶劑,
- 如請求項1之溶液,該溶液進一步包含極性質子溶劑,其中該溶液不含水。
- 如請求項1之溶液,其中該四級銨氫氧化物包含氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、氫氧化二甲基二丙銨,或其混合物。
- 如請求項1之溶液,其中該溶液之動態黏度不大於約40厘泊。
- 一種用於自半導體基板移除光阻劑之方法,其包含下列步驟:-提供包含第一側及實質上平行於該第一側的第二側的半導體基板,其中光阻劑設置於該半導體基板之該第一側的至少一部分上,該半導體基板之該第二側的至少一部分上,或該兩者上;-提供如請求項1至16中任一項之溶液,以自該半導體基板移除該光阻劑的至少一部分;及-使該光阻劑與該溶液接觸,以自該半導體基板移除該光阻劑的至少一部分。
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