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。