[发明专利]用于清除有机物的组合物和方法

说明书

发明领域

本发明总的涉及从基板(substrate)清除有机物。特别地，本发明涉及具有一定范围的组合物的通用方法，将其用于清除电子设备比如半导体晶片和平板显示器(FPD)及其它微电子基板的非晶态和热固性聚合物两者。

背景

各种聚合物用于制造电子设备，包括光刻胶和有机基电介质。例如，光刻胶在光刻法操作中的整个半导体设备制造中使用。抗蚀剂(resist)通过光掩模暴露于光化辐射。当使用正性抗蚀剂时，暴露引起材料内化学反应，导致在含水的碱中的溶解度增加，让其溶解并随显影剂洗掉。在负性材料的情况下，在暴露区发生聚合物的交联，而剩下未暴露区不变。通过合适的显影化学剂将未暴露区溶出(dissolution)和漂洗。在显影后，留下抗蚀剂掩模。抗蚀剂掩模的设计和几何学取决于抗蚀剂是正性或负性性质(tone)；正性性质抗蚀剂将匹配光掩模的设计，而负性性质抗蚀剂将提供与光掩模设计相反的图案。使用光刻胶需要几个清洁步骤，在实施下一个电路设计过程步骤之前将掩模最后清洁。

有机基电介质代表用于为微电子电路提供绝缘性质的工程聚合物。这些化学剂的实例包括聚酰亚胺(PI)和聚-(对亚苯基-2，6-苯并双噁唑)(PBO)，由Hitachi-DuPont Microsystems制造。另一种用于电子应用的常用有机绝缘体是双苯并环丁烯(BCB)，由美国Dow Chemical Company制造。将这些聚合物以类似方式作为光刻胶使用常规旋转、喷射施用于基板，或者可将它们按照制造FPD的惯例缝涂(slit-coated)。由于这些应用原因，有机基电介质经常可称为旋压(spin-on)电介质。一旦施用聚合物，它们可经历图案形成(patterning)过程，但最终所有这些体系都导致末期(fina-stage)固化，通过经历化学和物理性质改变而永久地将材料固定在位置上。最终的材料呈现对电路性能而言期望的电和物理性质两者。一旦这些有机基电介质完全固化，它们将被视为永久的，因此返工(rework)的需求将要求使用侵蚀性材料比如可能攻击基板或相邻金属的强酸或碱，或者更实际地讲，返工情况将被视为在商业上不可用。

正性光刻胶通常基于酚醛清漆(novolac)或聚羟基苯乙烯(Phost)种类的树脂，它们被选择用于前端(front-end)半导体和平板显示器制造的高分辨率设备加工。正性性质体系代表全球生产的光刻胶的最大体积部分，有许多供应商。用于半导体和FPD两者的这些体系的实例供应商包括美国AZ Electronic Materials、美国Rohm and Haas Corporation和日本公司Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd。在正性光刻胶应用中，将基板用等离子方法刻蚀，所述方法用惰性气体和化学剂种类产生穿过掩模并刻蚀到基板内的既离子化又反应性的物种(specy)。在刻蚀过程中，离子化和反应性物种与基板的原子组合，形成副产物，该副产物经过等离子体系减压排出。这些相同的气态物种也影响光刻胶掩模，将其烘烤到位置中，还将含碳副产物喷入等离子体内。光刻胶副产物与等离子体中其它物种混合，连续向下导向基板。这些材料冷凝以沿着刻蚀特征的侧壁形成残留物，产生期望的状态，另外称为各向异性刻蚀，从而使物种高度受控和导入基板内，侧面损失很少或没有。完成后，期望连同抗蚀剂掩模清除该刻蚀残留物，因为它们可对后续过程具有有害效果，导致设备性能下降或设备故障。但是，此类残留物及其关联的抗蚀剂掩模会难以清除，通常包括使用配制的剥离化学剂。