用超临界二氧化碳工艺从半导体上去除光致抗蚀剂和光致抗蚀残留物制造技术

公开了从半导体基底上去除光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物的一种方法。将表面上有光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物的半导体基底放到压力室内。然后给压力室加压。将超临界二氧化碳和剥离剂化学药品导入压力室。超临界二氧化碳和剥离剂化学药品保持与光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物接触，直到从半导体基底去除掉光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物。然后冲洗和风干压力室。在另一个实施方案中，超临界二氧化碳携带有机或者无机化学药品或者有机和无机化学药品的组合进入压力室。有机或者无机化学药品或者它们的组合与晶片表面上的抗蚀剂、抗蚀残留物和有机污染物相互作用，并且将这些材料和剩余化学药品带出这个压力室。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从半导体晶片上去除光致抗蚀剂和光致抗蚀残留物这一领域。具体而言，本专利技术涉及利用超临界二氧化碳从半导体晶片上去除光致抗蚀剂和光致抗蚀残留物这一领域。
技术介绍
半导体器件制造商需要应用光致抗蚀化学药品，然后从半导体晶片表面去除它们。光致抗蚀化学药品的去除，常常叫做剥离，之前，可以进行等离子体抛光、腐蚀或者其它半导体制造步骤。这些步骤可以减少或者炭化光致抗蚀化学药品，留下一些光致抗蚀残留物，用目前的剥离方法很难将它们去除。目前的剥离方法要求将晶片浸入能够买到的叫做剥离剂的化学混合物液体内。这些液体可以采用热或者超声增长。一般情况下，这些液体采用20分钟到30分钟的浸入时间，以便从晶片表面上完全去除光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物。需要更加有效的方法来去除光致抗蚀剂和光致抗蚀残留物。需要效率更高的方法来去除光致抗蚀剂和光致抗蚀残留物。
技术实现思路
本专利技术是从半导体基底上去除光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物的一种方法。将半导体基底表面上有光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物的半导体基底放进一个压力室内。然后给这个压力室加压。将超临界二氧化碳和剥离剂化学药品导入这个压力室。超临界二氧化碳和剥离剂化学药品保持与光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物的紧密接触，直到从半导体基底上去除掉光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物。然后冲洗和风干这个压力室。在本专利技术的另一个实施方案中，超临界二氧化碳携带有机或者无机化学药品或者有机和无机化学药品的混合物进入压力室，然后对这个压力室进行加热和加压。这些有机或者无机化学药品或者有机和无机化学药品的混合物与晶片表面上的抗蚀剂、抗蚀残留物和有机污染物相互作用，将这些材料和剩余的化学药品带出压力室。附图说明图1是说明本专利技术的方法的一个流程图。图2是支持几层材料，预处理过的半导体晶片的分解剖面图。图3是本专利技术中简化的抗蚀剂去除系统的压力室、管道和阀门的原理图。图4是本专利技术中抗蚀剂去除系统简化工艺步骤的一个流程图。图5是本专利技术中抗蚀剂去除步骤以后图2所示晶片的分解剖面图。图6是一个表，其中给出了从晶片上去除光致抗蚀剂所用的几个试样。具体实施方案本专利技术的优选实施方案采用利用超临界二氧化碳的高溶解能力和清洁能力来辅助光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物的剥离工艺。与现有技术相比，只需要一少部分剥离剂化学药品来影响这一剥离工艺。在本专利技术的优选实施方案中，超临界二氧化碳将剥离剂化学药品携带到要清理的晶片上，然后返回二氧化碳压缩机进行循环利用。剥离剂化学药品是能够购买到的剥离剂产品中常见的化学药品。超临界二氧化碳的高溶解能力和增溶能力能够强化对光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物的去除。超临界二氧化碳提供的增溶能力在科学界大家都了解，在数不清的其它应用中得到了充分应用，例如在金属部件的清除工艺中。超临界二氧化碳的溶解能力随着压力的增大而增强。超临界二氧化碳高效率地携带少量的剥离剂化学药品进入现代半导体器件的亚微表面结构，因为超临界二氧化碳的扩散率和粘滞性类似于气相，同时因为超临界二氧化碳的密度几乎等同于液相情形。超临界二氧化碳还能够从晶片表面带走光致抗蚀剂，或者光致抗蚀残留物，以及剩余的剥离剂化学药品。这样就能够用少量的剥离剂化学药品来完成这一剥离工艺，带走剩余的化学药品和残留物。在图1中说明本专利技术的优选实施方案。在第一步220中，将具有光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物的晶片放在压力室中。在第二步222中密封这个压力室，并且用二氧化碳给它加压。当压力室内的压力上升的时候，二氧化碳变成液体，然后达到超临界温度和超临界压力。典型的工艺条件是20～70摄氏度和1050～6000psig。满足需要的工艺条件时，在第三个步骤224中将少量的剥离剂化学药品导入超临界二氧化碳流，从而添加到压力室中。剥离剂化学药品相对于超临界二氧化碳的体积比最好是0.1～15.0％。剥离剂化学药品最好是从N乙基吡咯烷酮、乙醇氨、二异丙基乙胺、三异丙基乙胺、二乙二醇胺、羟胺、邻苯二酚以及它们的混合物这一组中选择出来的。乙醇氨、羟胺和邻苯二酚只具有边际效用。在步骤226中继续用超临界二氧化碳进行处理，同时在压力室中将超临界二氧化碳和剥离剂化学药品混合起来。第四个处理步骤226继续下去，直到从晶片上去除掉光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物，这通常需要3～15分钟。然后在第五个处理步骤228中用纯净的超临界二氧化碳或者液态二氧化碳冲洗这个压力室，去掉剩余的化学药品残迹。最后在第六个步骤230中给压力室通上空气，取出晶片。将超临界二氧化碳与少量剥离剂化学药品一起使用能够更好地从半导体器件的表面去除光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物。与现有技术的湿法化学剥离方法相比，从晶片上有效地去除光致抗蚀剂或者光致抗蚀残留物所需要的剥离剂化学药品的量因为应用了超临界二氧化碳而明显减少。使用超临界二氧化碳和剥离剂化学药品产生的有害化学废品的量明显地比现有技术中湿法化学剥离方法的少。有了超临界二氧化碳和剥离剂化学药品，就不需要同时采用大量化学药品和昂贵的湿浴的现有技术中的湿法化学剥离方法。还有，超临界二氧化碳和剥离剂化学药品还能够从晶片上去除有机污染物残迹。在本专利技术的第一个实施方案的另一个选择中，在超临界二氧化碳和剥离剂化学药品中添加少量的有机溶剂。该有机溶剂最好是从酒精、乙醚和乙二醇这一组中选择出来的。这种有机溶剂能够更好地从晶片上去除有机污染物残迹。图2是支持多层，预处理过的半导体晶片的一个分解剖面图。参考图2，半导体晶片10通常都包括一个硅或者陶瓷基底12，它支持一个或者多个金属层14，可以用一个或者多个交替钝化的层或者其它层16进行保护。层14和16构成高度方向上变化的表面18，它上面通常都覆盖着一个抗蚀剂层20，要对其进行光刻处理产生各功能部件22(没有按比例画出)。普通的功能部件22，比方说过孔、线条宽度或者间距，可以小到0.25微米甚至更小，深度24与宽度26的比大于5∶1或者大于或者等于10∶1。按照本专利技术，抗蚀剂层20可以是以前的刻蚀或者其它电路制造工艺留下来的，随后可能经历了刻蚀、等离子体抛光或者半导体制造步骤。因此，这一抗蚀剂层包括应用这些技术以后留下来的聚合物残留物或者炭质残留物。还可以在晶片10背面的处理过程中，比方说在做标记、腐蚀或者研磨或者作为离子注入过程中的表面保护，重新利用抗蚀剂层20来保护层14和16。这样，技术人员会明白晶片10可以是部分地，也可以是全部覆盖了抗蚀剂材料、抗蚀剂残留物或者随后处理产生的污染物。抗蚀剂材料通常都是用于光刻处理的正性光致抗蚀剂或者负性光致抗蚀剂。光致抗蚀剂材料包括但不限于酚醛树脂清漆(M甲酚甲醛)或者抗腐蚀的多晶涂层，比方说多异戊二烯、多甲基·异丙烯基酮(PMIPK)或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。抗蚀剂材料不必是光致抗蚀剂，可以包括有或者没有光敏作用的任何形式的抗蚀剂材料。图3是本专利技术中简化抗蚀剂去除系统30的一个原理图，图4是本专利技术中简化抗蚀剂去除过程32的一个流程图。参考图3和图4，去除过程32最好是从启动热交换器34降低流经冷阱36的制冷剂的温度开始。然后，在晶片10到来之前，系统预热步骤38将包括晶片室42的压力容器40、溶剂室44和46的温度增加到最好是45～65摄氏度的工作温度。技术人员会明白也可以让压力容器40保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
从半导体基底表面去除光致抗蚀剂、光致抗蚀残留物及其组合的这一组中选择出来的材料的一种方法，包括以下步骤： ａ．将半导体基底表面上有这些材料的半导体基底放进压力室内； ｂ．给压力室加压； ｃ．将超临界二氧化碳和剥离剂化学药品导入这个压力室； ｄ．在压力室内混合超临界二氧化碳和剥离剂化学药品，直到从半导体基底上去除掉所述材料；和 ｅ．冲洗这一压力室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.从半导体基底表面去除光致抗蚀剂、光致抗蚀残留物及其组合的这一组中选择出来的材料的一种方法，包括以下步骤a.将半导体基底表面上有这些材料的半导体基底放进压力室内；b.给压力室加压；c.将超临界二氧化碳和剥离剂化学药品导入这个压力室；d.在压力室内混合超临界二氧化碳和剥离剂化学药品，直到从半导体基底上去除掉所述材料；和e.冲洗这一压力室。2.权利要求1的方法，其中的剥离剂化学药品是从N乙基吡咯烷酮、二异丙基乙胺、三异丙基乙胺、二乙二醇胺以及它们的混合物这一组中选择出来的。3.权利要求1的方法，其中剥离剂化学药品与超临界二氧化碳的体积比在包括0.1～15.0％的这个范围之内。4.权利要求1的方法，还包括给压力室内的超临界二氧化碳和剥离剂化学药品添加有机溶剂的步骤。5.权利要求4的方法，其中的有机溶剂是从包括乙醇、乙醚和乙二醇的这一组中选择出来的。6.权利要求1的方法，其中的光致抗蚀剂残留物是在等离子体抛光过程中形成的。7.权利要求1的方法，其中的光致抗蚀残留物是在等离子体腐蚀过程中形成的。8.从半导体基底表面去除光致抗蚀剂、光致抗蚀残留物及其组合的这一组中选择出来的材料的一种方法，包括以下步骤a.将超临界二氧化碳和剥离剂化学药品导入半导体基底表面上有所述材料的半导体基底；b.让超临界二氧化碳和剥离剂化学药品保持与半导体基底的紧密接触，直到去掉这些材料；和c.去掉半导体基底上的超临界二氧化碳和剥离剂化学药品。9.权利要求8的方法，其中的剥离剂化学药品是从N乙基吡咯烷酮、二异丙基乙胺、三异丙基乙胺、二乙二醇胺以及它们的混合物这一组中选择出来的。10.权利要求8的方法，其中剥离剂化学药品与超临界二氧化碳的体积比在包括0.1～15.0％的这个范围之内。11.权利要求8的方法，还包括给压力室内的超临界二氧化碳和剥离剂化学药品添加有机溶剂的步骤。12.权利要求11的方法，其中的有机溶剂是从包括乙醇、乙醚和乙二醇的这一组中选择出来的。13.权利要求8的方法，其中的光致抗蚀剂残留物是在等离子体抛光过程中形成的。14.权利要求8的方法，其中的光致抗蚀残留物是在等离子体腐蚀过程中形成的。15.处理具有表面支持材料的半导体晶片的一种方法，这些材料是从抗蚀剂、抗蚀残留物及其组合构成的一组中选择出来的，该方法包括以下步骤a.将这一材料暴露在结合了第一种溶剂的超临界二氧化碳中，第一种溶剂是从包括N乙基吡咯烷酮、二异丙基乙胺、三异丙基乙胺、二乙二醇胺、羟胺、邻苯二酚以及它们的混合物这一组中选择出来的；b.让超临界二氧化碳和第一种溶剂与这些材料紧密接触，直到从晶片表面上去除掉基本上所有那些材料。16.权利要求15的方法，还包括以下步骤a.加热处理室；b.在将这些材料暴露在超临界二氧化碳中之前，将具有表面支持材料的晶片放到处理室中；c.将这些材料暴露在超临界二氧化碳和第一种溶剂中之前，用二氧化碳给处理室加压；和d.将这些材料暴露在超临界二氧化碳和第一种溶剂以后，用超临界二氧化碳冲洗处理室，从处理室中去掉这些材料和第一种溶剂。17.权利要求16的方法，其中的处理室被加压到1050～6000psig之间。18.权利要求17的方法，其中的处理室被加压到2500～4500psig之间。19.权利要求17的方法，其中的处理室被加热到大约20～80摄氏度。20.权利要求19的方法，其中的处理室被加热到大约46～70摄氏度。21...

【专利技术属性】
技术研发人员：WH穆利，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]