[发明专利]一种光刻胶清洗剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺中一种清洗剂组合物，具体地涉及一种光刻胶清洗剂组合物。

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尤其是厚膜负性光刻胶。

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。

强碱如氢氧化钾、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。与由醇胺组成的清洗剂相比，含有氢氧化钾或季铵氢氧化物的清洗剂对光刻胶和/或刻蚀所产生的光刻胶残余物的去除能力较好。但含有氢氧化钾的清洗剂易造成晶片图案和基材的腐蚀，而且其对光刻胶的去除以剥离方式为主，使光刻胶形成碎片状剥离物或胶状溶胀物，容易造成光刻胶在晶片表面的沉积或粘连，甚至导致晶片图案的损坏。含有季铵氢氧化物的清洗剂对光刻胶的去除兼具剥离和溶解两种作用，不会造成光刻胶在晶片表面的沉积或粘连。

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。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，且该清洗剂对负性光刻胶的清洗能力不足。

US5962197中提出了由氢氧化钾、丙二醇醚、N-甲基吡咯烷酮、表面活性剂、1，3-丁二醇、二甘醇胺和质量百分含量小于1％的水组成的光刻胶清洗剂。将半导体晶片浸入该清洗剂中，在90～110℃下除去晶片上的光刻胶。该清洗剂中含有氢氧化钾，对晶片基材的腐蚀较高，而且其剥离光刻胶所形成的碎片状剥离物或胶状溶胀物会在晶片表面上沉积或粘连，造成光刻胶的残留和晶片图案的损坏。

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。该清洗剂采用价格较为昂贵的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。