專利名稱：除光阻層的組合物及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體制造過(guò)程中除光阻層的組合物及其使用方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體元器件制造過(guò)程中，光阻層的涂敷、暴光和成像對(duì)元器件的圖案制造來(lái)說(shuō)是必要的工藝步驟(如圖1所示)。在成像之后，底層襯底上待注入離子的光阻層需除去，而在襯底上不要注入離子的光阻層需保留。在注入離子后，光阻層需要除去，接著進(jìn)行退火過(guò)程。至今在半導(dǎo)體制造工業(yè)中一直使用兩步法除去這層光阻層膜。第一步利用等離子體刻蝕除去光阻層的大部分，接著利用濕刻蝕/清洗工藝除去且清洗掉剩余的光阻層?？涛g步驟中需要極強(qiáng)的等離子灰化機(jī)；第二步需要化學(xué)活性強(qiáng)的清洗溶液，該清洗溶液通常易燃且毒性強(qiáng)，在等離子體刻蝕步驟中要使用含氟化合物。在隨后的清洗/刻蝕工藝中通常使用的化學(xué)成分是高濃度的有機(jī)溶劑和氟化物。清洗/刻蝕工藝需要在加熱的環(huán)境下進(jìn)行且作用時(shí)間較長(zhǎng)，因?yàn)樵趽诫s步驟中經(jīng)過(guò)離子轟擊后，光阻層中的聚合物變硬了，因此其溶解性變小了，所以作用時(shí)間較長(zhǎng)。如專利US 6777380、專利US 6274537和專利US 6692903等都是使用上述兩步工藝方法。而且現(xiàn)有的方法在有些情況下并不能保證干凈地去除光阻層。
總之，該工藝的成本高、產(chǎn)量低又涉及到環(huán)境及殘留問(wèn)題，因此針對(duì)上述問(wèn)題迫切需要提出一種新的清潔光阻層的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了解決上述問(wèn)題，提供一種除光阻層的組合物，其包括化學(xué)部分，該化學(xué)部分包括溶解或軟化光阻層的化學(xué)成分和水；其中還包括機(jī)械部分，該機(jī)械部分為研磨顆粒。
其中，所述的化學(xué)部分還可以包括表面活性劑和/或抑制劑。該表面活性劑有助于提高化學(xué)成分的清洗效果。該抑制劑能降低或阻止底層襯底的化學(xué)或機(jī)械的損減、腐蝕和點(diǎn)腐蝕；在離子注入中，典型的襯底為硅襯底，有時(shí)候一薄層氧化層沉積在硅襯底上；該拋光墊為具有平表面的任何塑料片或不同表面處理/渠溝的塑料片，以確保有足夠的清潔溶液分布在拋光襯底上。底層襯底包括但不限于硅、二氧化硅、離子摻雜的二氧化硅、低介電常數(shù)k的材料和金屬等襯底，如鋁或銅。
該研磨顆粒的濃度不超過(guò)40％，該化學(xué)成分的濃度為1％-70％，該表面活性劑的濃度為0.001％-5％，該抑制劑的濃度為0.005％-10％和水為余量，以上百分比均指占整個(gè)組合物的質(zhì)量百分比。
所述的研磨顆粒為無(wú)機(jī)和/或有機(jī)聚合物研磨顆粒。
該無(wú)機(jī)研磨顆粒較佳地為二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鈰和氧化鋯中的一種或幾種。
該有機(jī)聚合物研磨顆粒為不溶于該組合物的高分子聚合物研磨顆粒。
該研磨顆粒的平均粒徑較佳地為0.005-1.0μm，更佳地為0.02-0.5μm。
所述的化學(xué)成分為氧化劑、有機(jī)溶劑或無(wú)機(jī)助溶物質(zhì)。該氧化劑為有機(jī)或無(wú)機(jī)過(guò)氧化物中的一種或幾種，較佳地有過(guò)氧化氫、過(guò)乙酸、過(guò)硼酸、過(guò)氧化鈉、過(guò)硫酸銨、高錳酸鉀、硝酸和/或硝酸鹽。該有機(jī)溶劑較佳地為有機(jī)胺、有機(jī)醇、有機(jī)醇胺、有機(jī)醚和/或有機(jī)酮。該無(wú)機(jī)助溶物質(zhì)為可以增加光阻層溶解度的水溶性無(wú)機(jī)鹽，可幫助轉(zhuǎn)化或溶解光阻層，該無(wú)機(jī)助溶物質(zhì)較佳地為KOH、KNO3、K3PO4、K2SO4、NH4NO3、(NH4)2SO4、CsNO3、CsOH、KCl、CsCl、NH4Cl和/或草酸銨等物質(zhì)。
該水優(yōu)選去離子水。
該化學(xué)部分還可以包括絡(luò)合劑、分散劑、催化劑和pH調(diào)節(jié)劑中的一種或幾種。
本發(fā)明的另一目的是提供上述組合物的使用方法，包括如下步驟1)將拋光墊置于拋光平臺(tái)上，將晶片置于晶片固定夾內(nèi)，在施加合適的壓力下使晶片與拋光墊接觸；2)施加本發(fā)明的組合物于拋光墊和與其接觸的晶片上，旋轉(zhuǎn)拋光墊和/或晶片使拋光墊摩擦晶片表面，直至徹底除去光阻層。
其中，還可以包括清洗步驟，該步驟為將拋光后的晶片從固定夾內(nèi)取出，并清洗之?？梢詢H用去離子水清洗晶片。較佳的去離子水中含有添加劑，以達(dá)到更佳的清潔效果。該清洗步驟可以為清洗晶片時(shí)邊刷晶片。清洗晶片可以是指在同一或不同的拋光平臺(tái)上使用同一或不同的拋光墊緩沖晶片表面。
本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于1、利用本發(fā)明的組合物除光阻層可以將已有的光阻層清潔工藝從兩步(等離子體刻蝕和濕刻蝕)減至一步(化學(xué)機(jī)械拋光清潔)，使得工藝得到簡(jiǎn)化、成本得到降低；2、該組合物使用毒性小、可燃性小的化學(xué)物質(zhì)且減少化學(xué)成分的用量，使得其與環(huán)境更加友善、減少化學(xué)廢物處理的費(fèi)用(特別是減少化學(xué)成分的使用量)；3、使用該組合物可縮短清潔工藝時(shí)間，最終提高產(chǎn)量；4、該組合物將殘留物除去得更徹底，最終提高導(dǎo)電性能。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中光阻層的涂敷、暴光和成像、等離子刻蝕工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1組合物的組成150g平均粒徑為80nm的二氧化硅、1500g的乙醇胺和1350g的去離子水。
將拋光墊置于拋光平臺(tái)上，將晶片置于晶片固定夾內(nèi)，在施加壓力3Psi下使晶片與拋光墊接觸；施加上述組合物于拋光墊和與其接觸的晶片上，以每分鐘75轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)拋光墊和每分鐘55轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)晶片使拋光墊摩擦晶片表面，直至徹底除去光阻層。
實(shí)施例2組合物的組成150g平均粒徑為50nm的二氧化鈦、1500g的乙醇胺和1350g的去離子水。
將拋光墊置于拋光平臺(tái)上，將晶片置于晶片固定夾內(nèi)，在施加3Psi壓力下使晶片與拋光墊接觸；施加上述組合物于拋光墊和與其接觸的晶片上，以每分鐘75轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)拋光墊和每分鐘55轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)晶片使拋光墊摩擦晶片表面，直至徹底除去光阻層。
實(shí)施例3組合物的組成150g平均粒徑為100nm的二氧化硅、30g的過(guò)硫酸銨、1000g的乙醇、3g的非離子表面活性劑和1817g去離子水。
將拋光墊置于拋光平臺(tái)上，將晶片置于晶片固定夾內(nèi)，在施加2Psi壓力下使晶片與拋光墊接觸；施加上述組合物于拋光墊和與其接觸的晶片上，以每分鐘75轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)拋光墊和每分鐘55轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)晶片使拋光墊摩擦晶片表面，直至徹底除去光阻層。
實(shí)施例4組合物的組成1200g平均粒徑為5nm的氧化鋁、15g過(guò)硫酸銨、15g乙二胺、0.03g非離子表面活性劑、0.15g苯并三唑和1769.82g去離子水。
將拋光墊置于拋光平臺(tái)上，將晶片置于晶片固定夾內(nèi)，在施加1Psi壓力下使晶片與拋光墊接觸；施加上述組合物于拋光墊和與其接觸的晶片上，以每分鐘75轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)拋光墊和每分鐘55轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)晶片使拋光墊摩擦晶片表面，直至徹底除去光阻層。
實(shí)施例5組合物的組成10g平均粒徑為1000nm的聚氨基甲酸酯研磨顆粒、1830g的乙二胺、150g的非離子表面活性劑、270g硝酸鉀、30g的三唑和710g去離子水。
將拋光墊置于拋光平臺(tái)上，將晶片置于晶片固定夾內(nèi)，在施加3Psi壓力下使晶片與拋光墊接觸；施加上述組合物于拋光墊和與其接觸的晶片上，以每分鐘75轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)拋光墊和每分鐘55轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)晶片使拋光墊摩擦晶片表面，直至徹底除去光阻層。
權(quán)利要求
1.一種除光阻層的組合物，其包括化學(xué)部分，該化學(xué)部分包括溶解或軟化光阻層的化學(xué)成分和水；其特征在于還包括機(jī)械部分，該機(jī)械部分為研磨顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于該化學(xué)部分還包括表面活性劑和/或抑制劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于該研磨顆粒的濃度不超過(guò)40％，該化學(xué)成分的濃度為1％-70％，該表面活性劑的濃度為0.001％-5％，該抑制劑的濃度為0.005％-10％和水為余量，以上百分比均指占整個(gè)組合物的質(zhì)量百分比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于該研磨顆粒為無(wú)機(jī)和/或有機(jī)聚合物研磨顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合物，其特征在于該無(wú)機(jī)研磨顆粒為二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鈰和氧化鋯中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合物，其特征在于該有機(jī)聚合物研磨顆粒是不溶于該組合物的高分子聚合物研磨顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于該研磨顆粒的平均粒徑為0.005-1.0μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合物，其特征在于該研磨顆粒的平均粒徑為0.02-0.5μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于該化學(xué)成分為氧化劑、有機(jī)溶劑或無(wú)機(jī)助溶物質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合物，其特征在于該有機(jī)溶劑為有機(jī)胺、有機(jī)醇、有機(jī)醇胺、有機(jī)醚和/或有機(jī)酮。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合物，其特征在于該無(wú)機(jī)助溶物質(zhì)為可以增加光阻層溶解度的水溶性無(wú)機(jī)鹽。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合物，其特征在于該無(wú)機(jī)助溶物質(zhì)為KOH、KNO3、K3PO4、K2SO4、NH4NO3、(NH4)2SO4、CsNO3、CsOH、KCl、CsCl、NH4Cl和/或草酸銨。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合物，其特征在于該氧化劑為過(guò)氧化氫、過(guò)乙酸、過(guò)硼酸、過(guò)氧化鈉、過(guò)硫酸銨、高錳酸鉀、硝酸和/或硝酸鹽。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于該水為去離子水。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于該化學(xué)部分還包括絡(luò)合劑、分散劑、催化劑和pH調(diào)節(jié)劑中的一種或幾種。
16.一種權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的組合物的使用方法，包括如下步驟1)將拋光墊置于拋光平臺(tái)上，將晶片置于晶片固定夾內(nèi)，在施加合適的壓力下使晶片與拋光墊接觸；2)施加權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的組合物于拋光墊和與其接觸的晶片上，旋轉(zhuǎn)拋光墊和/或晶片使拋光墊摩擦晶片表面，直至徹底除去光阻層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種除光阻層的組合物及其使用方法，該組合物包括化學(xué)部分，該化學(xué)部分包括溶解或軟化光阻層的化學(xué)成分和水；還包括機(jī)械部分，該機(jī)械部分為研磨顆粒。使用本發(fā)明的組合物和采用本發(fā)明的使用方法可以將已有的光阻層去除清潔工藝從兩步減至一步，工藝得到簡(jiǎn)化、清潔工藝時(shí)間得到縮短、成本得到降低；本發(fā)明的組合物中化學(xué)成分的毒性小、可燃性小、使用量小，其與環(huán)境更加友善，并且減少化學(xué)廢物處理的費(fèi)用。
文檔編號(hào)B24B37/00GK1862391SQ20051002582
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者王淑敏, 俞昌 申請(qǐng)人:安集微電子(上海)有限公司