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GB2000525A | 1979-01-10 | |||
CN103013523A | 2013-04-03 | |||
KR20090081545A | 2009-07-29 |
北京路浩知识产权代理有限公司 (CN)
权 利 要 求 书 1、 一种蚀刻剂, 其特征在于, 所述蚀刻剂是由硫酸和过硫酸铵 反应而成, 反应时加入的过硫酸铵的质量浓度为 1-25%。 2、 如权利要求 1所述的蚀刻剂, 其特征在于, 所述过硫酸铵的质 量浓度为 5-10%。 3、如权利要求 1所述的蚀刻剂,其特征在于,所述硫酸为 97-99% 质量浓度的硫酸。 4、 制备权利要求 1-3任一所述的蚀刻剂的方法, 其特征在于, 是将过硫酸铵加入 100-200°C的硫酸中, 搅拌溶解。 5、 如权利要求 4所述的方法, 其特征在于, 是将过硫酸铵加入 到 110-130°C的硫酸中, 搅拌溶解。 6、 权利要求 1-3任一所述的蚀刻剂在清洗晶片或光掩模中的应 用。 7、 釆用权利要求 1-3任一所述的蚀刻剂清洗晶片或光掩模的方 法, 其特征在于, 将待清洗的晶片或光掩模浸入所述的蚀刻剂, 浸泡 5-20分钟, 取出晶片或光掩模。 8、 如权利要求 7所述的方法, 其特征在于, 所述待处理的晶片 或光掩模在浸入蚀刻剂之前先使用清洗液和去离子水清洗,所述清洗 液为 58-65度的清洗液, 所述去离子水为 68-72度的去离子水。 9、 如权利要求 7或 8所述的方法, 其特征在于, 取出晶片或光 掩模后, 还包括将晶片用 58-65度的清洗液清洗, 再用 68-72度的去 离子水冲洗, 然后烘干的步骤。 |
本发明属于光学元件的清洗的领域,具体为一 种蚀刻剂及其制备 方法和应用。
背景技术
晶片上残留的有机物包括光致抗蚀剂、 设备油、 人类所产生的皮 肤的油脂、 指紋痕迹、 皮屑以及呼吸中的颗粒等。 半导体工业中除去 有机物的步骤是至关重要的, 因为当试图使用 HF溶液去除氧化层时, 残留的有机物会形成一个膜, 所形成的膜妨碍 HF溶液接触到氧化层, 也就是膜隔离了 HF药液使之接触不到氧化膜, 即有机物残留将妨碍 去除氧化层的操作,从而抑制所选择的掺杂剂 在晶片或光掩膜区域的 沉积。
通常情况下, 98 %的 H 2 S0 4 (硫酸) 和 30 % H 2 0 2 (过氧化氢) 的体积比分别为 2-4:1混合物在 100°C和更高的温度下使用, 以去除残 留的有机物。 该混合物通常被称为 "Piranha烛刻剂 "(食人鱼刻蚀剂, 因为其巨大的去除有机物的能力)。 使用过氧化氢时, 副产物之一是 水, 如果过氧化氢用量过多, 则在一个非常短的时间内溶液会被稀 释, 降低清洗效率。 从晶片上去除有机污染物的另一缺陷在于有机 物 会转化为二氧化碳。 因此, 在处理槽中添加过多过氧化氢的后果是十 分严重。 系统中加入过量的过氧化氢会迅速的稀释硫酸 , 从而使产品 清洁不够。 过氧化氢分解成氧原子和水; 其中的水会稀释的硫酸, 从 而降低化学清洗效果。 现有技术的操作过程是先倒入硫酸, 然后将其 加热到所需的温度, 在工艺槽中放入过氧化氢, 之后马上放入待清洗 的晶片。 原子氧开始产生并在十分钟左右停止。 因此, 现有技术是在 导入晶片之前及时加入过氧化氢以确保有相对 足够的氧原子来促进 以 C0 2 形式存在的碳的完全去除; 它也减少了水的增加引起的硫酸稀 释。
过氧化氢和硫酸混合的反应为:
H 2 0 2 + H 2 S0 4 H 2 S0 5 + H 2 0 ( 1 ) 根据已有的报道, 在单晶片清洗机上使用 Piranha, 只有将室温下 的过氧化氢与 120到 150摄氏度的硫酸混合才有效果。混合反应( 1 ) 为 一个放热反应, 混合物达到 200摄氏度, 可使抗蚀剂在 60秒到 90秒之 间被剥离。然而清洗机中用这些高温物,使清 洗机材料受到很大压力。 此外,在这样的高温下会导致氮化硅沿着硅的 晶格结构破裂同时暴露 在栅极周围, 也被刻蚀。 在这个过程中, 硫酸被用来把有机物转换成 碳。 使用之前才被混合的化学药品要被排放掉, 因为清洗的有效时间 短, 水浓度升高, 因而导致化学品损失高。 碳和原子氧反应形成二氧 化碳, 从工艺槽中溢出, 原子氧的产生是因为过氧化氢的分解。 晶片 上残留的液体非常粘稠, 在 60度 SC1溶液 (1号标准清洗液) 漂洗之 前, 用 70度去离子水冲洗晶片表面的粘稠液体是必不 少的。 Piranha 刻蚀剂可高效去除有机残留, 然而, 它不能去除无机污染物, 例如重 金属。 发明内容
针对现有技术存在的不足之处, 本发明提出一种蚀刻剂。
本发明的另一目的是提出所述蚀刻剂在清洗晶 片中的应用。
实现本发明上述目的的技术方案为:
一种蚀刻剂, 是由硫酸和过硫酸铵反应而成, 反应时加入的过硫 酸铵的质量浓度为 1-25%。
优选地, 所述过硫酸铵的质量浓度为 5-10%。
其中, 所述硫酸为 97-99%质量浓度的硫酸。 过硫酸铵的纯度为 化学纯或分析纯。
制备本发明所述的蚀刻剂的方法, 其是将过硫酸铵加入 100-200 °C的硫酸中, 搅拌溶解。 当过硫酸铵添加到热硫酸中形成 HO-0-(S0 2 )-(S0 2 )-0-OH (H 2 S 2 0 8 , 过硫酸)。 热硫酸在 120度的时候放在石英槽里, 加入的过 硫酸铵粉末缓慢的溶解在硫酸中, 经过搅拌, 溶解为 5-10%重量比例 的混合物。 如果过硫酸铵比例超过 25%的时候需要比较急促的搅拌。
过硫酸铵和硫酸混合的反应为:
(NH 4 )S 2 0 8 + H 2 S0 4 —► (NH 4 )S0 4 + H 2 S 2 0 8 ( 2 ) 优选地, 是将过硫酸铵加入到 110-130°C的硫酸中, 搅拌溶解。 本发明所述的蚀刻剂在清洗晶片或光掩膜中的 应用。
釆用本发明所述的蚀刻剂清洗晶片或光掩膜的 方法,是将待清洗 的晶片或光掩膜浸入所述蚀刻剂, 浸泡 5-20分钟, 取出晶片或光掩 膜。
该蚀刻剂处理晶片时,过硫酸铵与晶片上残留 的用 (CHO) x 表示的 有机物反应生成 C0 2 , H 2 0和 H 2 S0 4 , 该反应可表示为:
H 2 S 2 0 8 + (CHO) x —► xC0 2 + xH 2 0 + H 2 S0 4 ( 3 ) 过硫酸铵混合在硫酸里比较稳定, 不会分解产生大量的水, 并且 生成的过硫酸和有机物反应还会产生硫酸,使 药液能够长时间稳定一 定的药液浓度。 相比于过氧化氢, 因过氧化氢很不稳定, 很容易分解 产生水,使溶液中水的浓度迅速升高,导致溶 液浓度变低而导致失效。
在进行操作时,必须小心使用该蚀刻剂,操作 人员应在使用硫酸、 过硫酸铵及其混合物和在这些混合物附近工作 时佩戴护目镜、面罩和 手套。
其中, 所述待清洗的晶片或光掩膜浸入蚀刻剂时, 蚀刻剂的温度 为 100-200°C。 浸入晶片后温度不会升高, 因为反应不是一个放热反 应。
其中,所述待处理的晶片或光掩膜在浸入蚀刻 剂之前先使用清洗 液和去离子水清洗, 所述清洗液为 58-65度的清洗液, 所述去离子水 为 68-72度的去离子水。
其中, 取出晶片或光掩膜后, 还包括将晶片或光掩膜用 58-65度 的 SC1溶液清洗,然后用 68-72度的去离子水冲洗,然后烘干的步骤。
本发明的有益效果:
本发明提出的蚀刻剂的制备方法, 是将过硫酸铵加入 100-200°C 的硫酸中, 用过硫酸铵替代氧化剂过氧化氢。 过硫酸铵是一种粉末, 使操作更简单;
本发明提出的蚀刻剂处理晶片, 因为硫酸是与有机物反应的副产 物, 而不是水为副产物, 所以多次清洗后蚀刻剂也不会被稀释, 节约 了生产成本。
本发明的另一优点是清洗时产生副产物硫酸, 由于硫酸是过硫 酸铵的副产物, 加入过量的过硫酸铵不会降低溶液的效力, 过硫酸铵 在硫酸中浓度就可以从 1% 到 25%,可以用来清洁晶片, 同样还可以 清洁光掩膜。 具体实施方式
以下实施例用于说明本发明, 但不用来限制本发明的范围。
实施例中的过硫酸铵购自 BASF, FMC Chemicals,纯度为化学纯。 实施例 1
待处理的晶片先用温度为 60°C的 1号标准清洗液 (SC1 ) 清洗, 然后用 70°C的去离子水清洗, 烘干。
装满浓度为 98%的硫酸在石英材质的清洗槽中并加热到 120度, 并在此温度下缓慢的加入过硫酸铵粉末, 质量比例为 7%,搅拌溶解。 然后, 浸入晶片到清洗槽中 10分钟。
将晶片取出。 再用 60°C的 1号标准清洗液清洗, 然后用 70°C的去 离子水清洗。 然后用 IPA vapor异丙醇蒸汽烘干。
如果没有足够的氧化剂, 清洗槽内会变成红色或紫色。 一次药液 的寿命是根据洗多少晶片而定, 洗的多, 药液就失效的快, 洗的少, 药液就能多用一些时间。 但是在药液配比完之后的 4个小时左右, 也 需要更换新的药液。 本实施例使用的药液可达到 4小时的使用时间。
处理后的晶片清洁度均达到 SEMI (行业标准) 清洁规格。
实施例 2
待处理的晶片先用温度为 60°C的 SC1清洗液清洗, 然后用 70°C的 去离子水清洗, 烘干。
装满浓度为 98%的硫酸在石英材质的清洗槽中并加热到 130度, 并在此温度下缓慢的加入过硫酸铵粉末, 重量比率 10%, 搅拌溶解。 然后, 浸入晶片到清洗槽中 8分钟。
将晶片取出。 再用 60°C的 1号标准清洗液清洗, 然后用 70°C的去 离子水清洗。 然后用 IPA vapor异丙醇蒸汽烘干。 处理后的晶片清洁度 均达到 SEMI (行业标准) 清洁规格。
实施例 3
待处理的晶片先用温度为 62°C的 SC1清洗液清洗, 然后用 72°C的 去离子水清洗, 烘干。
装满浓度为 98%的硫酸在石英材质的清洗槽中并加热到 110度, 并在此温度下缓慢的加入过硫酸铵粉末, 重量比率 5%, 搅拌溶解。 然后, 浸入晶片到清洗槽中 20分钟。
将晶片取出。 再用 60°C的 1号标准清洗液清洗, 然后用 68°C的去 离子水清洗。 然后用 IPA vapor异丙醇蒸汽烘干。 处理后的晶片清洁度 均达到 SEMI (行业标准) 清洁规格。
实施例 4
装满浓度为 98%的硫酸在石英材质的清洗槽中加热到 150度, 并 在此温度下缓慢的加入过硫酸铵粉末,重量比 率 25%,搅拌强度较大, 至过硫酸铵粉末溶解。 然后, 浸入晶片到清洗槽中 5分钟。 其他步骤 同实施例 1。
处理后的晶片清洁度均达到 SEMI (行业标准) 清洁规格。 实施例 5
同样的方法也可以清洁光掩膜,光掩膜是在光 刻晶片的时候的另 一个器件。 也有可能被有机物污染, 所以有时候也需要像清洗晶片一 样清洗光掩膜。
清洁光掩模的过程同实施例 1。
虽然, 以上通过实施例对本发明进行了说明, 但本领域技术人员 应了解, 在不偏离本发明精神和实质的前提下, 对本发明所做的改进 和变型, 均应属于本发明的保护范围内。 工业实用性
本发明提供一种蚀刻剂, 其是由硫酸和过硫酸铵反应而成, 反应 时加入的过硫酸铵的质量浓度为 1-25%。 硫酸为 98%质量浓度的硫 酸。本发明还提出制备该蚀刻剂的方法,其是 将过硫酸铵加入 100-200 °C的硫酸中。 本发明用过硫酸铵替代氧化剂过氧化氢。 过硫酸铵是一 种粉末, 使操作更简单; 用本发明提出的蚀刻剂处理晶片或光掩模, 因为硫酸是与有机物反应的副产物, 而不是水, 所以多次清洗后蚀刻 剂也不会被稀释, 节约了生产成本。 本发明的提出的蚀刻剂清洗时产 生副产物硫酸, 由于硫酸是过硫酸铵的副产物, 加入过量的过硫酸铵 不会降低溶液的效力, 过硫酸铵在硫酸中浓度就可以从 1% 到 25% , 可以用来清洁晶片,同样还可以清洁光掩膜, 具有更好的工业实用性。
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