[发明专利]一种光刻胶清洗剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造工艺中的清洗剂，具体涉及一种光刻胶清洗 剂。

背景技术

在通常的半导体制造工艺中，首先在二氧化硅、Cu(铜)等金属以及低 k材料等表面上形成光刻胶的涂层，利用适当的掩模进行曝光、显影，根据 所用光刻胶的特性，除去曝光或者未曝光部分的光刻胶，在所要求的部位形 成光刻胶图案，然后在该光刻胶图案上进行等离子刻蚀或反应性气体刻蚀， 进行图形转移。低温快速的清洗工艺是半导体晶片制造工艺发展的重要方 向。20μm以上厚度的负性光刻胶正逐渐应用于半导体晶片制造工艺中，而 目前工业上大部分的光刻胶清洗剂对正性光刻胶的清洗能力较好，但不能彻 底去除晶片上经曝光和刻蚀后的具有交联网状结构的负性光刻胶。

在半导体晶片进行光刻胶的化学清洗过程中，清洗剂常会造成晶片图案 和基材的腐蚀。特别是在利用化学清洗剂除去光刻胶和刻蚀残余物的过程 中，金属(尤其是铝和铜等较活泼金属)腐蚀是较为普遍而且非常严重的问 题，往往导致晶片良率的显著降低。

目前，光刻胶清洗剂组合物主要由强碱、极性有机溶剂和/或水等组成， 通过将半导体晶片浸入清洗剂中或者利用清洗剂冲洗半导体晶片，去除半导 体晶片上的光刻胶。

强碱如季铵氢氧化物和醇胺等，能够溶解光刻胶和/或刻蚀所产生的光刻 胶残余物。强碱含量过低时，清洗剂对光刻胶和/或刻蚀所产生的光刻胶残余 物的去除能力不足；但强碱含量过高时，清洗剂易造成晶片图案和基材的腐 蚀。与醇胺类化合物相比，季铵氢氧化物对光刻胶和/或刻蚀所产生的光刻胶 残余物的去除能力较好。

极性有机溶剂能够溶解光刻胶和/或刻蚀所产生的光刻胶残余物，提高化 学清洗剂对有机物的清洗能力。极性有机溶剂含量过低时，清洗剂对光刻胶 和/或刻蚀所产生的光刻胶残余物的去除能力不足；但极性有机溶剂含量过高 时，清洗剂中的强碱含量相应降低，使得清洗剂对光刻胶和/或刻蚀所产生的 光刻胶残余物的去除能力减弱。

为了提高清洗剂对光刻胶和/或刻蚀所产生的光刻胶残余物的水解和/或 溶解能力，化学清洗剂中的水有时是必需的。但水含量过高时，清洗剂对光 刻胶和/或刻蚀所产生的光刻胶残余物的去除能力不足，且易造成晶片图案和 基材的腐蚀。

US4617251中提出了由醇胺和有机极性溶剂组成的光刻胶清洗剂。将半 导体晶片浸入该清洗剂中，在95℃下除去晶片上的正性光刻胶。但该清洗剂 中不含有水，且其对负性光刻胶的清洗能力不足。

US6140027中提出了由醇胺、水溶性有机溶剂、水、有机酚化合物、三 唑化合物和聚硅氧烷表面活性剂组成的光刻胶清洗剂。将半导体晶片浸入该 清洗剂中，在20～50℃下除去晶片上的光刻胶和刻蚀所产生的光刻胶残余物。 该清洗剂采用有机酚化合物和三唑化合物作为抑制金属腐蚀的缓蚀剂。有机 酚化合物对人体有害，而且会对环境造成污染。该清洗剂对负性光刻胶的清 洗能力不足。

WO2004059700中提出了由四甲基氢氧化铵、N-甲基吗啡啉-N-氧化物、 水和2-巯基苯并咪唑组成的光刻胶清洗剂。将半导体晶片浸入该清洗剂中， 在70℃下除去晶片上的光刻胶。该清洗剂采用N-甲基吗啡啉N-氧化物作为 氧化剂，采用2-巯基苯并咪唑作为金属腐蚀抑制剂。该清洗剂需在较高温度 下清洗光刻胶，对半导体晶片图案和基材的腐蚀略高，且对光刻胶的清洗能 力略显不足。

US6040117中提出了由季铵氢氧化物、二甲基亚砜、1，3’-二甲基-2-咪唑 烷酮和水组成的光刻胶清洗剂。将半导体晶片浸入该清洗剂中，在40～95℃ 下除去金属(金、铜、铅或镍)基材上的10μm以上厚度的光刻胶。该清洗 剂采用1，3’-二甲基-2-咪唑烷酮作为有机共溶剂，而且不含有抑制金属(尤 其是铝等较活泼金属)腐蚀的缓蚀剂。该清洗剂需在较高温度下清洗光刻胶， 对半导体晶片图案和基材的腐蚀略高。

JP2001215736中提出了由季铵氢氧化物、水溶性有机溶剂、有机胺、二 元醇和水组成的光刻胶清洗剂。将半导体晶片浸入该清洗剂中，在20～90℃ 下除去晶片上的20μm～40μm厚度的光刻胶。该清洗剂采用二元醇作为抑制 金属腐蚀的缓蚀剂，但二元醇对金属腐蚀的抑制能力很弱，而且会降低清洗 剂对光刻胶尤其是负性光刻胶的清洗能力。该清洗剂对半导体晶片图案和基 材的腐蚀略高。