[发明专利]从基材上除去材料的方法

说明书

本申请要求于2005年11月23日提交的标题为″除去有机材料的方 法″的美国临时申请序列号60/739,727的利益，该申请在此整体引入作 为参考。

发明领域

本发明涉及从基材上除去材料的方法。更具体地说，本发明涉及 使用硫酸和水蒸汽从基材上除去材料，优选光致抗蚀剂材料。

发明背景

电子技术中的进展引起集成电路在有源构件的日益提高的封装密 度下在基材例如硅晶片上形成。通过连续施加，加工和从基材上选择 性除去各种构件进行电路的形成。半导体晶片技术中已经开发出用于 从基材上除去特定类别的构件的各种组合物。例如，通常表示为SC-1 的组合物典型地用来除去颗粒和将疏水性硅表面再氧化，该组合物包 含NH₄OH(29wt％)/H₂O₂(30wt％)/水按大约1∶1∶5(或以略微更高的稀 释比)的体积比的混合物。类似地，通常表示为SC-2的组合物典型地 用来除去金属，该组合物包含HCl(37wt％)/H₂O₂(30wt％)/水按大约 1∶1∶5(或以略微更高的稀释比)的体积比的混合物。通常称作Piranha 组合物的另一种组合物以大约2∶1-20∶1的体积比包含H₂SO₄(98wt％) /H₂O₂(30wt％)，并且典型地用来除去有机污染物或一些金属层。

光致抗蚀剂材料用于许多电路制造工艺以帮助连续层的形成。在 该制造工艺的阶段中，通常除去这些光致抗蚀剂材料，优选不显著地 损害该基材，包括其上形成的结构。通常使用有机溶剂例如n-甲基吡 咯烷酮(″NMP″)、二醇醚、胺或二甲基亚砜(″DMSO″)除去光致抗蚀 剂。或者，已经使用具有化学蚀刻剂例如硫酸和过氧化氢的热化学除 去，或使用通称为光致抗蚀剂等离子灰化的干反应性除去将光致抗蚀 剂材料除去。美国专利号5,785,875公开了如下实施湿酸蚀刻除去光致 抗蚀剂材料的方法：将晶片完全浸没在含水酸内，并从该腔室中排出 浸蚀剂同时注入加热的溶剂蒸气。该溶剂是例如丙酮、醇或另一种溶 剂，但是优选包含异丙醇，并且被加热到大约50℃-大约100℃的范围。 用来除去光致抗蚀剂的传统湿化工工艺依靠与过氧化氢(Piranha或″ 硫酸-过氧化物混合物″或SPM)或臭氧(硫酸臭氧混合物或″SOM″)相 结合的浓硫酸。或者，可以在一定条件下通过使用溶于DI水的臭氧或 通过将臭氧气体与水蒸汽在高温下混合来除去光致抗蚀剂。

找到用于处理以从基材例如半导体晶片上除去材料，特别是有机 材料，最特别是光致抗蚀剂材料的替代技术和组合物将是希望的。

发明内容

已经确定在浸渍浴环境中甚至在高温下将硫酸和/或其干燥物质 和前体(例如三氧化硫(SO₃)、硫代硫酸(H₂S₂O₃)、过氧硫酸(H₂SO₅)、 过氧焦硫酸(H₂S₂O₈)、氟磺酸(HSO₃F)和氯磺酸(HSO₃Cl))涂覆到 光致抗蚀剂涂覆的基材上在除去粗糙处理过的光致抗蚀剂方面不是有 效的。鉴于此，令人惊奇地发现，当将水/硫酸摩尔比不大于大约5∶1 的液体硫酸组合物暴露到水蒸汽中，且该水蒸汽的量有效将该液体硫 酸组合物的温度增加到大于该液体硫酸组合物在暴露到该水蒸汽中之 前的温度时，硫酸和干燥硫酸物质和前体可以有效地从该基材表面上 除去材料，特别是有机材料，最特别是光致抗蚀剂材料。在本发明的 一个实施方案中，将该液体硫酸组合物暴露到水蒸汽中，该水蒸汽的 量能有效将该液体硫酸组合物的温度增加到同时大于(i)该液体硫酸 组合物在暴露到该水蒸汽中之前的温度和(ii)该水蒸汽的温度。在 一个优选的实施方案中，将水/硫酸摩尔比不大于大约5∶1的液体硫酸 组合物暴露到水蒸汽中，该水蒸汽的量有效将在该基材表面上的液体 硫酸组合物的温度增加到同时大于(i)该液体硫酸组合物在暴露到该 水蒸汽中之前的基材上温度和(ii)该水蒸汽的温度。在除去光致抗 蚀剂材料的情况下，甚至当将该光致抗蚀剂烘烤到基材上时或当在某 种工艺条件下将该光致抗蚀剂高浓度离子植入时，本发明方法是尤其 有意义的。