從襯底去除物質(zhì)的方法和組合物的制作方法
【專利摘要】描述可用于從襯底，例如光致抗蝕劑晶圓去除有機(jī)和有機(jī)金屬物質(zhì)的組合物。方法呈現(xiàn)為將最小體積的組合物以涂層形式施加于無機(jī)襯底，其中施加充分的熱量，以及通過沖洗完全去除有機(jī)或有機(jī)金屬物質(zhì)。該組合物和方法可適用于從電子設(shè)備去除，以及在一些情況下，完全溶解正性和負(fù)性類型的光致抗蝕劑，和特別是負(fù)性干燥膜光致抗蝕劑。
【專利說明】從襯底去除物質(zhì)的方法和組合物
[0001]相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求2012年11月21日提交的題目為“Process and Composition for RemovingSubstances from Substrates”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/728，905的優(yōu)先權(quán)，在本文中將其整體引入作為參考。
[0002]共同開發(fā)的聲明
本發(fā)明依照Eastman Chemical C0.和EV Group之間的共同開發(fā)協(xié)議產(chǎn)生。上述共同開發(fā)協(xié)議是在請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明完成之日或之前生效，以及請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明作為該共同開發(fā)協(xié)議范圍內(nèi)所采取行動(dòng)的結(jié)果而完成。
[0003]背景
各種聚合物可以用于制造電子設(shè)備，包括例如光致抗蝕劑和有機(jī)基介電體。例如光致抗蝕劑可以在光刻操作中的整個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備制造期間使用。光致抗蝕劑可能經(jīng)由光掩模暴露于光化輻射。當(dāng)使用正性作用抗蝕劑時(shí)，暴露可以在材料內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致在堿水溶液中的溶解度增加，使其被顯影劑溶解并沖洗掉。當(dāng)使用負(fù)性作用抗蝕劑時(shí)，聚合物交聯(lián)可以在暴露的區(qū)域中發(fā)生，同時(shí)留下未曝露的區(qū)域無變化。未曝露的區(qū)域可以由合適的顯影劑化學(xué)過程溶解并沖洗。顯影之后，可以留下抗蝕劑掩模?？刮g劑掩模的構(gòu)造和幾何結(jié)構(gòu)可以取決于抗蝕劑的正性或負(fù)性基調(diào)(tone);正性基調(diào)抗蝕劑可以匹配光掩模的構(gòu)造，而負(fù)性基調(diào)抗蝕劑可以提供與光掩模構(gòu)造相反的圖案。
[0004]光致抗蝕劑廣 泛地用于許多應(yīng)用，包括微電子設(shè)備的包裝以及化合物半導(dǎo)體制造。
[0005]在晶圓級(jí)包裝中，焊料直接施加于已經(jīng)完成微電子設(shè)備制造，但是并未切割成單獨(dú)芯片的晶圓上。光致抗蝕劑用作掩模，以劃定焊料在晶圓上的位置。在將焊料沉積到晶圓上之后，必須在可能發(fā)生的包裝加工中的下一個(gè)步驟之前去除光致抗蝕劑。典型地在晶圓級(jí)包裝中，光致抗蝕劑非常厚，大于10 μ m，以及有時(shí)厚達(dá)120 μπ?ο光致抗蝕劑可以是正性或負(fù)性的，并且可以以液體或干燥膜的形式施加。在晶圓級(jí)包裝中，通常使用厚的干燥膜負(fù)性光致抗蝕劑。
[0006]由于厚的干燥膜負(fù)性光致抗蝕劑的厚度和交聯(lián)性質(zhì)，焊料沉積之后可能難以去除該材料。由于需要這些工藝流程，開發(fā)了浸洗，使得可以同時(shí)處理多個(gè)晶圓，典型地為每次25至50個(gè)晶圓，以及提高工具生產(chǎn)量，同時(shí)仍然適應(yīng)長的處理時(shí)間。此類處理的成功使得在整個(gè)包裝工藝期間成功引入厚的負(fù)性膜。但是由于晶圓尺寸持續(xù)按比例縮小，以及每個(gè)晶圓的處理數(shù)增加，所以晶圓的價(jià)格持續(xù)升高。出現(xiàn)了使由于工藝故障的不良結(jié)果的風(fēng)險(xiǎn)最小化的最好方法是分別處理各個(gè)晶圓的想法?，F(xiàn)有的浸潰技術(shù)并不提供具有良好清潔特性、良好相容性的去除溶液，以及能滿足工業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)量和擁有成本目標(biāo)的處理時(shí)間。
[0007]在化合物半導(dǎo)體處理中，通常使用在光致抗蝕劑上的正和負(fù)旋轉(zhuǎn)。例如，對(duì)于剝離(lift off)法，施加光致抗蝕劑并形成圖案，在該圖案之上沉積金屬，以及去除光致抗蝕劑，同時(shí)去除其上的金屬。另外，為在單一晶圓處理中去除光致抗蝕劑，需要與永久的晶圓材料相容的更好的脫除組合物(stripping compositions)。[0008]另外，在化合物半導(dǎo)體處理中，通過在表面上將光致抗蝕劑形成圖案，以及將該襯底與形成圖案的抗蝕劑一起放入具有等離子體的容器中，在襯底表面上的層中形成圖案。等離子體可以選擇為相對(duì)于光致抗蝕劑優(yōu)先蝕刻開放表面，由此產(chǎn)生與暴露的層中的光致抗蝕劑相同的圖案。等離子體處理之后，光致抗蝕劑和后蝕刻殘留物殘留在表面上，所述后蝕刻殘留物經(jīng)常為有機(jī)金屬和/或性質(zhì)上是金屬有機(jī)的。在殘留光致抗蝕劑的同時(shí)去除后蝕刻殘留物，同時(shí)仍然保持與晶圓表面上的永久材料的相容性，將幫助確保設(shè)備工作性能。
[0009]概述
提供概述來介紹用于從襯底去除物質(zhì)，例如從半導(dǎo)體晶圓去除光致抗蝕劑的組合物的簡化概念。實(shí)例組合物的另外細(xì)節(jié)在以下詳細(xì)說明中進(jìn)一步描述。概述并不意圖確定要求保護(hù)的主題的必要特征，也不意圖用于確定請(qǐng)求保護(hù)的主題的范圍。
[0010]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本公開內(nèi)容涉及一種從襯底去除物質(zhì)的組合物。該組合物可以包含約20 wt%至約90 wt%的并非二甲基亞砜的極性非質(zhì)子溶劑；約I wt%至約70 wt%的至少一種烷醇胺；低于約3 wt%的氫氧化季銨；和水。
[0011]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，本公開內(nèi)容涉及一種用于從襯底去除物質(zhì)的組合物，可以包含約20 wt%至約90 wt%的極性非質(zhì)子溶劑；約10 wt%至約70 wt%的第一燒醇胺；約10wt%至約70 wt%的第二燒醇胺；和水。
[0012]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，本公開內(nèi)容涉及一種用于從襯底去除物質(zhì)的組合物，可以包含約20 wt%至約90 wt%的極性非質(zhì)子溶劑；約I wt%至約70 wt%的胺或燒醇胺,和約Ippm至約10 wt%的腐蝕抑制劑。 [0013]詳細(xì)描述
本發(fā)明描述可用于從無機(jī)襯底，例如半導(dǎo)體晶圓去除有機(jī)物質(zhì)(例如光致抗蝕劑)的組合物。該脫除組合物克服了現(xiàn)有清潔技術(shù)的缺點(diǎn)，能夠從晶圓成功去除厚的干燥膜負(fù)性光致抗蝕劑。
[0014]本公開內(nèi)容的脫除溶液可以在各種設(shè)備制造中得到應(yīng)用，所述設(shè)備包括但不限于半導(dǎo)體晶圓，RF設(shè)備，硬盤，記憶設(shè)備，MEMS，光伏電池，顯示器，LED，晶圓級(jí)包裝，焊料凸塊制造以及記憶電阻器制造。其中也可使用如公開的脫除溶液的其它應(yīng)用包括但不限于光致抗蝕劑(BEOL，F(xiàn)E0L)、后金屬化或后蝕刻殘留物、后植入殘留物的去除，剝離(受控腐蝕)，鈍化層再處理，以及光致抗蝕劑再處理。
[0015]術(shù)語“脫除”、“去除”和“清潔”貫穿本說明書可互換使用。同樣，術(shù)語“脫除組合物”、“脫除溶液”和“清潔組合物”可互換使用。不定冠詞“一個(gè)”和“一種”意圖包括單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者。所有范圍是包含邊界值的，并且可以任何順序組合，除非當(dāng)顯然這種數(shù)值范圍被限制為合計(jì)為100%時(shí)，各范圍包括該范圍內(nèi)的所有整數(shù)。術(shù)語“重量百分?jǐn)?shù)”或“《丨％”是指基于組合物總重量的重量百分?jǐn)?shù)，除非另有說明。
[0016]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明涉及一種脫除溶液，包含并非二甲基亞砜的極性非質(zhì)子溶劑，胺或烷醇胺，氫氧化季銨，和水。任選，脫除溶液的余量可以為水。也可以包含添加劑，例如金屬腐蝕抑制劑，或表面活性劑。一些脫除組合物另外含有輔助溶劑。
[0017]極性非質(zhì)子溶劑為并非二甲基亞砜的極性非質(zhì)子溶劑，以及可以為但不限于二甲基甲酰胺；二甲基乙酰胺；1-甲?；哙?；二甲基砜；N-甲基吡咯烷酮，N-環(huán)己基-2-吡咯燒酮或其混合物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，極性非質(zhì)子溶劑以約20 wt%至約90 wt% ;約35 wt%至約85 wt%或約55 wt%至約80 wt%的量存在于脫除組合物中。根據(jù)其它實(shí)施方案，極性非質(zhì)子溶劑以至少20 wt%,至少30 wt%,至少40 wt%,至少50 wt%,至少60 wt%,至少70 wt%或至少80 wt%的量存在。根據(jù)其它實(shí)施方案，極性非質(zhì)子溶劑以不大于90 wt%，不大于80wt%,不大于70 wt%,不大于60 wt%,不大于50 wt%,不大于40 wt%,不大于30 wt%或不大于20 wt%的量存在。
[0018]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，烷醇胺可以具有至少兩個(gè)碳原子，至少一個(gè)氨基取代基和至少一個(gè)羥基取代基，其中氨基和羥基取代基連接到兩個(gè)不同的碳原子。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，燒醇胺以約I wt%至約70 wt% ;約15 wt%至約60 wt%或約25 wt%至約55 wt%的量存在于脫除組合物中。根據(jù)其它實(shí)施方案，烷醇胺以低于20 wt%,或低于10 wt%或低于5 wt%的量存在。根據(jù)其它實(shí)施方案，燒醇胺以至少1.0 wt%,至少5 wt%,至少10 wt%,至少20 wt%,至少30 wt%,至少40 wt%,至少50 wt%或至少60 wt%的量存在。根據(jù)其它實(shí)施方案，烷醇胺以不大于70 wt%,不大于60 wt%,不大于50 wt%,不大于40 wt%,不大于30 wt%,不大于20 wt%,不大于10 wt%或不大于5 wt%的量存在。
[0019]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該組合物含有具有下式的1，2-烷醇胺:
【權(quán)利要求】
1.一種組合物，其包含: a)約20wt%至約90 wt%的并非二甲基亞砜的極性非質(zhì)子溶劑； b)約Iwt%至約70 wt%的至少一種燒醇胺； c)低于約3wt%的氫氧化季銨；和 d)水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中極性非質(zhì)子溶劑包含二甲基甲酰胺；二甲基乙酰胺；1-甲?；哙?；二甲基砜；N-甲基吡咯烷酮；N-環(huán)己基-2-吡咯烷酮或其混合物。
3.權(quán)利要求2的組合物，其中極性非質(zhì)子溶劑以約55wt%至約80 wt%的量存在。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中烷醇胺包括氨基乙基乙醇胺，二甲基氨基乙醇，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-氨基丙烷-1-醇，N-甲基-2-氨基丙烷-1-醇，N-乙基-2-氨基丙烷-1-醇，1-氨基丙烷-3-醇,N-甲基-1-氨基丙烷-3-醇,N-乙基-1-氨基丙烷-3-醇，1-氨基丁烷-2-醇，N-甲基-1-氨基丁烷-2-醇，N-乙基-1-氨基丁烷-2-醇，2-氨基丁烷-1-醇，N-甲基-2-氨基丁烷-1-醇，N-乙基-2-氨基丁烷-1-醇，3-氨基丁烷-1-醇，N-甲基-3-氨基 丁烷-1-醇，N-乙基-3-氨基丁烷-1-醇，1-氨基丁烷-4-醇，N-甲基-1-氨基丁烷-4-醇，N-乙基-1-氨基丁烷-4-醇，1-氨基-2-甲基丙烷-2-醇，2-氨基-2-甲基丙烷-1-醇，1-氨基戊烷-4-醇，2-氨基-4-甲基戊烷-1-醇，2-氨基己燒-1-醇,3-氨基庚燒-4-醇，1-氨基辛燒-2-醇,5-氨基辛燒-4-醇，1-氨基丙烷-2，3-二醇，2-氨基丙烷-1，3-二醇,二(輕甲基)氨基甲燒，1，2-二氨基丙烷-3-醇，1，3-二氨基丙烷~2~醇,2- (2-氨基乙氧基)乙醇，及其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的組合物，其中烷醇胺包括二甲基氨基乙醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的組合物，其中烷醇胺以小于10wt%的量存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的組合物，其中烷醇胺以小于5wt%的量存在。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中氫氧化季銨包括四甲基氫氧化銨；四甲基氫氧化銨五水合物；四丁基氫氧化銨；苯甲基三甲基氫氧化銨；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。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的組合物，其中氫氧化季銨以小于2.5 wt%的量存在。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，進(jìn)一步包含表面活性劑，金屬腐蝕抑制劑，或這兩者。
11.一種組合物，其包含: a)約20wt%至約90 wt%的極性非質(zhì)子溶劑； b)約Iwt%至約70 wt%的第一燒醇胺； c)約Iwt%至約70 wt%的第二燒醇胺；和 d)水。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的組合物，其中極性非質(zhì)子溶劑包括二甲基亞砜；二甲基甲酰胺；二甲基乙酰胺；1-甲酰基哌啶；二甲基砜；N-甲基吡咯烷酮；N-環(huán)己基-2-吡咯烷酮或其混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的組合物，其中極性非質(zhì)子溶劑包括二甲基亞砜。
14.權(quán)利要求12的組合物，其中極性非質(zhì)子溶劑以約35wt%至約85 wt%的量存在。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的組合物，其中第一烷醇胺和第二烷醇胺各自獨(dú)立地包括氨基乙基乙醇胺，二甲基氨基乙醇，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-氨基丙烷-1-醇，N-甲基-2-氨基丙烷-1-醇，N-乙基-2-氨基丙烷-1-醇，1-氨基丙烷-3-醇，N-甲基-1-氨基丙烷-3-醇,N-乙基-1-氨基丙烷-3-醇，1-氨基丁燒-2-醇,N-甲基-1-氨基丁烷-2-醇，N-乙基-1-氨基丁烷-2-醇，2-氨基丁烷-1-醇，N-甲基-2-氨基丁烷-1-醇，N-乙基-2-氨基丁烷-1-醇，3-氨基丁烷-1-醇，N-甲基-3-氨基丁烷-1-醇，N-乙基-3-氨基丁烷-1-醇，1-氨基丁烷-4-醇，N-甲基-1-氨基丁烷-4-醇，N-乙基-1-氨基丁烷-4-醇，1-氨基-2-甲基丙烷-2-醇，2-氨基-2-甲基丙烷-1-醇，1-氨基戊烷-4-醇，2-氨基-4-甲基戊烷-1-醇，2-氨基己烷-1-醇，3-氨基庚烷-4-醇，1-氨基辛烷-2-醇，5-氨基辛燒-4-醇，1-氨基丙烷-2，3-二醇,2-氨基丙烷-1，3-二醇,二(輕甲基)氨基甲燒，I, 2- 二氨基丙烷-3-醇，I, 3- 二氨基丙烷~2~醇,2- (2-氨基乙氧基)乙醇，及其混合物。
16.一種組合物，其包含: a)約20wt%至約90 wt%的極性非質(zhì)子溶劑； b)約Iwt%至約70 wt%的胺或燒醇胺,和 c)約Ippm至約10wt%的腐蝕抑制劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的組合物，其中極性非質(zhì)子溶劑包括二甲基亞砜，二甲基甲酰胺；二甲基乙酰胺；1_甲 酰基哌啶；二甲基砜；N-甲基吡咯烷酮；N-環(huán)己基-2-吡咯烷酮或其混合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的組合物，其中烷醇胺包括氨基乙基乙醇胺，二甲基氨基乙醇，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-氨基丙烷-1-醇，N-甲基-2-氨基丙烷-1-醇，N-乙基-2-氨基丙烷-1-醇，1-氨基丙烷-3-醇，N-甲基-1-氨基丙烷-3-醇，N-乙基-1-氨基丙烷-3-醇，1-氨基丁烷-2-醇，N-甲基-1-氨基丁烷-2-醇，N-乙基-1-氨基丁烷-2-醇，2-氨基丁烷-1-醇，N-甲基-2-氨基丁烷-1-醇，N-乙基-2-氨基丁烷-1-醇，3-氨基丁烷-1-醇，N-甲基-3-氨基丁烷-1-醇，N-乙基-3-氨基丁烷-1-醇，1-氨基丁烷-4-醇，N-甲基-1-氨基丁烷-4-醇，N-乙基-1-氨基丁烷-4-醇，1-氨基-2-甲基丙烷-2-醇，2-氨基-2-甲基丙烷-1-醇，1-氨基戊烷-4-醇，2-氨基-4-甲基戊烷-1-醇，2-氨基己燒-1-醇，3-氨基庚燒-4-醇，1-氨基辛燒-2-醇,5-氨基辛燒-4-醇，1-氨基丙燒-2，3-二醇,2-氨基丙烷-1，3-二醇,二(輕甲基)氨基甲燒，1，2-二氨基丙烷-3-醇，1，3_ 二氨基丙烷-2-醇，2-(2-氨基乙氧基)乙醇，及其混合物.根據(jù)權(quán)利要求24的組合物，其中胺為二亞乙基三胺，三亞乙基四胺，四亞乙基五胺，二甲基苯甲基胺，丙二酰胺，或其混合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的組合物，其中腐蝕抑制劑包括芳族羥基化合物，烷基鄰苯二酚類，苯酚，連苯三酚；芳族三唑，羧酸，沒食子酸酯，含羧基有機(jī)物的有機(jī)鹽，乙醇胺，三甲胺，二乙胺，吡啶類，螯合化合物，一種或多種羧酸，一種或多種二元羧酸，和其混合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的組合物，其中極性非質(zhì)子溶劑包括1-甲酰基哌啶，胺或烷醇胺包括氨基乙基乙醇胺，腐蝕抑制劑包括十二烷二酸、十一烷二酸和癸二酸的混合物。
【文檔編號(hào)】C11D7/32GK104024394SQ201380002634
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月21日
【發(fā)明者】R.D.彼得斯, T.阿克拉, 曹遠(yuǎn)美, S.E.霍赫施特特勒, M.T.菲尼斯, K.D.波拉 申請(qǐng)人:戴納洛伊有限責(zé)任公司