CN110908254A - 8寸晶圆制造光刻机核心零部件cup的固化光阻去除液及其去除固化光阻的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电技术领域，特别涉及8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液及其去除固化光阻的方法，包括以重量百分比计的：3.5～15％过氧化前驱体、0～2％稳定剂、0～1.5％pH缓冲剂、余量超纯水；所述超纯水的电阻率大于18MΩ.cm。本发明的清洗液组分和清洗方法不仅使固化光阻清洗彻底，而且将清洗时间从传统的4h左右缩短到10min，极大提高了生产效率，促进了行业的进步，推动了光电零部件清洗技术的发展。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，特别涉及8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液及其去除固化光阻的方法。
背景技术
8寸晶圆制造工艺中，在零部件表面需要提供光阻以便进行后续工艺，光刻机核心零部件之一CUP也是需要提供光阻的部件之一。光阻包括正光阻和负光阻，在常温下是液态的在光刻技术领域正光阻和负光阻占据重要的工艺地位，其处理方法也有极大的讲究，不然会对核心零部件造成老化、腐蚀等损害。由于CUP工艺特点的原因，如长时间未能及时清洗，光阻在自然光的照射下会发生固化，变成那固体，就气机理是紫外线催化产生自由基对光阻氧化，产生较多的R-CO-R’基团，且该变化过程是不可逆的，此种已经固化的光阻清洗难度加大。而且，零部件表面产生不平的起伏，后续若再行清洗，成本会高很多，且清洗效果也下降。
现有技术中，通常采用复配有机化学溶剂(如丙酮、丁酮等)清洗的方法对光阻进行去除，然而，该种清洗方法，虽然可清洗大部分的光阻，但对于固化光阻去除效果较差，残留固化光阻需要再次清洗增加零部件再生成本。一种可行的思路是，基于氧化剂的氧化作用断裂，使-C＝O-中间的碳氧双键氧化去除，且该氧化剂相对绿色，氧化速率相对可控，并且不会造成二次污染。本发明藉此开发一种全新的用于8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液及其去除固化光阻的方法，以极大提高8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除效率。
发明内容
发明的目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液及其去除固化光阻的方法，以解决现有技术中存在的问题。
技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液，包括以下重量百分比的组分：
所述超纯水的电阻率大于18MΩ.cm。
采用以上配方清洗CUP的固化光阻，清洗液成分绿色环保，无污染无残留，而过氧化前驱体在超纯水中新鲜溶解后解析出的粒子具有活性，具有强力的氧化清洗的效果，并对碳氧双键具有针对性。
作为优选，所述过氧化前驱体为过氧化氢、过硫酸盐或者其混合物。过氧化氢或过硫酸盐能在超纯水中配制形成新鲜的过氧化氢溶液。
进一步，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。过硫酸盐在水中形成过氧化氢后，其他的成分无负面影响，且添加过硫酸盐固体便于量的控制。
作为优选，所述稳定剂为锡酸钠、硝酸镁、多元醇磷酸酯、焦磷酸钠、硅酸钠、乙二胺四醋酸钠盐、8-羟基喹啉、2-羟基膦酰基乙酸中的一种或者其复配物。稳定剂对过氧化氢的释放活性粒子和氧化反应具有负催化剂的作用，使其缓释对碳氧双键的具有活性反应性的HO2 -或者O2 2-。
进一步，所述pH缓冲剂调节所述固化光阻去除液的pH至3-7。弱酸性条件下过氧化氢的反应速率不快，不易快速生成HO·自由基或者氧原子而释放氧气，并使过氧化氢倾向于电离形成HO2 -或者O2 2-，有效氧化目标反应物。
作为一种实施方式，所述过氧化前驱体、稳定剂、pH缓冲剂的纯度为色谱纯。色谱纯的物质几乎无杂质，使其对过氧化氢的不利催化分解作用降到最低。
8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液的去除固化光阻的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、配制去除液：根据预先设计的各组分质量百分比浓度，称取所需的过氧化前驱体纯物质或量取所需的过氧化前驱体溶液，将过氧化前驱体溶于所述超纯水，随后加入稳定剂溶解，最后加入pH缓冲剂调节到所需pH；
(2)、浸泡：将去除液加热或冷却到15～40℃，并保持该温度，使用无尘布包裹零部件CUP，将零部件CUP浸入到去除液中，然后用无尘布取出；
(3)、冲洗：用酮类溶剂冲洗后，再用超纯水冲洗。
进一步，步骤(2)中，所述零部件CUP在去除液中的浸泡时间为7～15min。
或者，步骤(3)中，所述酮类溶剂为丙酮、丁酮或戊酮。酮类溶剂清洗为氧化脱落的成块固体提供溶剂。
或者，步骤(3)中，所述超纯水冲洗的压力大于2MPa。超纯水的合适大小的压力使最后一步的清洗彻底。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液相比现有技术，具有以下优点：运用过氧化氢在无杂质超纯环境下的稳定性和反应可控性，使其解离朝着所需的理想方向发展，从而使其具有氧化作用的离子(过氧氢根离子、过氧根离子)对碳氧双键直接作用，使其彻底氧化，固化光阻崩解成小分子，便于下一步的清洗，大大提高了固化光阻最顽固成分的去除效率。用该去除液去除固化光阻的清洗液配方和方法，不仅使固化光阻清洗彻底，而且将清洗时间从传统的4h左右缩短到10min，极大提高了生产效率，促进了行业的进步，推动了光电零部件清洗技术的发展。
具体实施方式
下面结合表格，对本发明具体实施方式进行详细的描述。
8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液，包括如表1所示的实施例的重量百分比的组分；表1为本发明的实施例1-6和对比例中8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液的组分百分比参数。
表1实施例1～6和对比例的去除液各组分百分比参数
其中，所述超纯水的电阻率大于18MΩ·cm。
采用以上配方清洗CUP的固化光阻，清洗液成分绿色环保，无污染无残留，而过氧化前驱体在超纯水中新鲜溶解后解析出的粒子具有活性，具有强力的氧化清洗的效果，并对碳氧双键具有针对性。
其氧化机理可按如下式表述：
过氧化氢溶于超纯水后，发生如下电离：
H2O2+H2O<＝＝＝＝＝＝>HO2 -+H3O+ (1)
HO2 -+H2O<＝＝＝＝＝＝>O2 2-+H3O+ (2)
过硫酸盐在水中溶解释放出过氧化氢：
S2O8 2-+2H2O<＝＝＝＝＝＝>2HSO4 -+H2O2 (3)
HSO4 -+H2O<＝＝＝＝＝＝>SO4 2-+H3O+ (4)
式(1)的平衡常数为K1，式(2)的平衡常数为K2，K1远大于K2；式(3)的平衡常数为K3，式(4)的平衡常数为K4，K3>K4且K3、K4均比较大，也即反应(3)和反应(4)的产物转化率均较高。此过程与漂白过程类似。
过氧化氢作用于固化光阻时，实际起作用的是HO2 -和O2 2-，这两种离子作用于固化光阻的碳氧双键，可使碳氧双键断裂并与以上两种离子中的氧结合，最终生成CO2。随着反应的进行，固化光阻逐步消除，反应式(1)和(2)也往右移，使H2O2不断解离。
为使过氧化氢解离过程和氧化过程速率可控，添加稳定剂(缓释剂)，本质上是负催化剂，使其速率可控的目的是令过氧化氢在稳定条件下释放有效成分HO2 -和O2 2-，而不是令H2O2朝着生成O2的方向进行。
当催化H2O2分解的正催化剂总量较多时，过氧化氢倾向于生成O2，如下式所示：
2H2O2＝＝＝>H2O+O2 (5)
反应(5)很彻底、速率很快，而且过渡金属离子、重金属离子、水中或试剂中的微量杂质、不均匀或具有微孔的容器壁等均具有催化过氧化氢分解的能力。
因此，所述过氧化前驱体、稳定剂、pH缓冲剂的纯度为色谱纯。色谱纯的物质几乎无杂质，使其对过氧化氢的不利催化分解作用降到最低。
具体地，所述稳定剂为锡酸钠、硝酸镁、多元醇磷酸酯、焦磷酸钠、硅酸钠、乙二胺四醋酸钠盐、锡酸钠、8-羟基喹啉、2-羟基膦酰基乙酸中的一种或者其复配物。稳定剂使过氧化氢稳定释放，基本依式(1)和(2)进行。
式(1)和(2)生成氢离子使反应溶液的pH降低，因此为了使pH相对稳定保持在3-7，加入pH缓冲剂。过氧化氢在碱性条件下易分解，因此弱酸性环为境最符合本方案所需反应环境的条件。
pH缓冲液可选邻苯二甲酸-盐酸缓冲液(pH3-4)；邻苯二甲酸氢钾-氢氧化钠缓冲液(pH4.1-5.9)；磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液(pH4.9-7)；磷酸二氢钾--氢氧化钠缓冲液(pH5.8-7)；B-R缓冲液(pH3-7)等等。以上数据均为在20℃下的理论数据。
本方案的8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液的去除固化光阻的方法，包括以下步骤：
(1)、配制去除液：根据预先设计的各组分质量百分比浓度，称取所需的过氧化前驱体纯物质或量取所需的过氧化前驱体溶液，将过氧化前驱体溶于所述超纯水，随后加入稳定剂溶解，最后加入pH缓冲剂调节到所需pH；
(2)、浸泡：将去除液加热或冷却到15～40℃，并保持该温度，使用无尘布包裹零部件CUP，将零部件CUP浸入到去除液中，然后用无尘布取出；所述零部件CUP在去除液中的浸泡时间为7～15min；
(3)、冲洗：用酮类溶剂冲洗后，再用超纯水冲洗；所述酮类溶剂为丙酮、丁酮或戊酮；所述超纯水冲洗的压力大于2MPa。
表2为实施例1-6和对比例的清洗工艺参数及经过清洗后的效果描述。
表2实施例1～6和对比例的各工艺条件和效果描述
由此可见，运用本发明的方案不仅使固化光阻清洗彻底，而且将清洗时间从传统的4h左右缩短到10min，极大提高了生产效率，促进了行业的进步，推动了光电零部件清洗技术的发展。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液，其特征在于：包括以下重量百分比的组分：
所述超纯水的电阻率大于18MΩ.cm。
2.根据权利要求1所述的8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液，其特征在于，所述过氧化前驱体为过氧化氢、过硫酸盐或者其混合物。
3.根据权利要求2所述的8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。
4.根据权利要求1所述的8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液，其特征在于，所述稳定剂为锡酸钠、硝酸镁、多元醇磷酸酯、焦磷酸钠、硅酸钠、乙二胺四醋酸钠盐、8-羟基喹啉、2-羟基膦酰基乙酸中的一种或者其复配物。
5.根据权利要求4所述的8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液，其特征在于，所述pH缓冲剂调节所述固化光阻去除液的pH至3-7。
6.根据权利要求1所述的8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液，其特征在于，所述过氧化前驱体、稳定剂、pH缓冲剂的纯度为色谱纯。
7.根据权利要求1-6任一项所述的8寸晶圆制造光刻机核心零部件CUP的固化光阻去除液的去除固化光阻的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、配制去除液：根据预先设计的各组分质量百分比浓度，称取所需的过氧化前驱体纯物质或量取所需的过氧化前驱体溶液，将过氧化前驱体溶于所述超纯水，随后加入稳定剂溶解，最后加入pH缓冲剂调节到所需pH；
(2)、浸泡：将去除液加热或冷却到15～40℃，并保持该温度，使用无尘布包裹零部件CUP，将零部件CUP浸入到去除液中，然后用无尘布取出；
(3)、冲洗：用酮类溶剂冲洗后，再用超纯水冲洗。
8.根据权利要求7所述的去除固化光阻的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述零部件CUP在去除液中的浸泡时间为7～15min。
9.根据权利要求7所述的去除固化光阻的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述酮类溶剂为丙酮、丁酮或戊酮。
10.根据权利要求7所述的去除固化光阻的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述超纯水冲洗的压力大于2MPa。
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