一种水基晶圆边胶清洗剂
阅读说明：本技术 一种水基晶圆边胶清洗剂 (Water-based wafer edge glue cleaning agent ) 是由 刘小勇 田博 房龙翔 叶鑫煌 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于晶圆制程工艺中对晶圆边胶进行清洗的水基清洗剂,该清洗剂由烷链醇胺、芳香醇类溶剂、表面活性剂、生物酶及去离子水组成,能有效解决现有技术中晶圆边缘因光刻胶堆积、难以清除,从而导致的产品良率及性能不佳等问题。(The invention provides a water-based cleaning agent for cleaning wafer edge glue in a wafer processing technology, which consists of alkyl alcohol amine, an aromatic alcohol solvent, a surfactant, biological enzyme and deionized water, and can effectively solve the problems of poor product yield and performance and the like caused by accumulation and difficult cleaning of photoresist at the edge of a wafer in the prior art.)
技术领域
本发明属于半导体制造领域，具体涉及一种用于晶圆制程工艺中对晶圆边胶进行清洗的水基清洗剂。
背景技术
半导体集成电路生产工艺中，由于集成电路设计的复杂程度，需要通过多次反复进行光刻制程才能得到所需的图形，因此光刻制程的良率对生产成品的管控尤为重要。光刻制程一般由光刻胶涂布、曝光、显影三步完成，其中涂布工艺多为旋涂，在光刻胶旋涂的过程中，特别是厚胶的旋涂和方形衬底匀胶时，多余的光刻胶会被离心力甩至晶圆的边缘，其中大部分会被甩离晶圆，有一部分会残留在晶圆边缘。由于晶圆边缘线速度高，气流相对速度大，会导致残留的光刻胶很快固化，形成凸起的边缘。在表面张力的作用下，还有少量的胶会沿着边缘流到晶圆背面，对晶圆背面也造成污染。而且这部分胶容易发生剥离形成大面积胶块，从而造成污染影响到其他部分的涂布，且边胶的溶剂残留量高，在前烘后也会粘附在掩膜板上，造成mask污染。在曝光过程中，边胶还会在光刻胶膜和掩膜板之间充当不必要的间隙，这通常会导致光刻胶曝光的图案分辨率低、尺寸误差大或显影后图案的侧壁不陡直等。
CN 1958763A公布了一种含特定结构的Gemini型表面活性剂的边胶清洗剂，其苯环结构有助于光刻胶的溶解与分散，同时长链结构有助于泡沫改善。不过该表面活性剂制备工艺较为复杂，大规模应用不具备价格优势。
发明内容
鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供了一种水基晶圆边胶清洗剂，其可解决现有技术中晶圆边缘光刻胶堆积、难以清除，从而导致的产品良率及性能不佳等问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种水基晶圆边胶清洗剂，以质量百分含量计，其原料组成为：烷链醇胺20%~40%、芳香醇类溶剂25%-50%、表面活性剂5%~15%、生物酶0.1%~1%、去离子水25%~50%；各原料组成之和为100%；
其中，所述烷链醇胺具体为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或几种。烷链醇胺可与光刻胶发生反应，有助于光刻胶的清洗，同时不产生金属离子残留。
所述芳香醇类溶剂为苄醇或苯乙醇。苄醇的苯环结构与光刻胶结构相近，同时其具有较好的水溶性，因此对光刻胶具有更优异的溶解能力。
所述表面活性剂为异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯。该表面活性剂耐碱性好，具有较强的渗透作用，能有效降低光刻胶的表面活性，使清洗液和光刻胶充分反应，清洗后的表面光洁。
所述生物酶为碱性蛋白酶。该类酶能高效降解与烷链醇胺反应后的光刻胶分子，提高清洗效率。
所述去离子水在25℃时的电阻率不低于18MΩ。
所述水基晶圆边胶清洗剂的配制方法是在常温下先将去离子水加入搅拌釜，在60r/min的转速下依次加入烷链醇胺、芳香醇类溶剂、表面活性剂和生物酶（每种材料投入后搅拌至体系澄清后再添加下一种材料），全部添加完毕后继续搅拌30分钟，再经孔径为1μm的滤芯过滤即得。
本发明的显著优点在于：本发明水基晶圆边胶清洗剂中通过添加强渗透性、耐碱性的异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯，以及将其与碱性蛋白酶复配，可有效清除涂布工艺中晶圆边缘堆积的光刻胶及对晶圆背面造成的污染。且该产品使用不影响现有晶圆制程工艺，能有效提高生产良率，降低企业生产成本。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
按表1配方分别配制相应的晶圆边胶清洗剂，其配制方法是在常温下先将去离子水加入搅拌釜，在60r/min的转速下依次加入碱性物质、芳香醇类溶剂、表面活性剂和生物酶，每种材料投入后搅拌至体系澄清后再添加下一种材料。全部添加完毕后再搅拌30分钟，最后通过孔径为1μm的滤芯过滤即可。
表1 晶圆边胶清洗剂中各成分及其用量表
对实施例及比较例所制备的清洗剂进行性能评估，其具体测试方法为：
一、光学显微镜检测清洗能力
清洗剂对边胶的直接清洗能力测试，包括通过显微镜观察表面边胶是否有残留，边缘及背部是否有清洗干净。其具体检测方法如下：
在规格为2cm×2cm的清洗干净的硅片上，以200r/min的低转速旋涂光刻胶，90℃热板烘干20秒，得到光刻胶涂布后样品片。
将晶圆边胶清洗剂用水稀释至30%浓度，添加至清洗槽内，设定温度于40℃。将样品片以夹具固定后，以摆动方式在稀释后的清洗剂中浸泡45秒。用1200倍显微镜观察是否清洗干净。评判标准如下：
○：完全清洗干净
△：边缘或背面处有少量光刻胶残留
×：大量光刻胶残留
二、温度稳定性：
清洗剂的稳定性对生产、贮存、运输都有很大影响。如果温度稳定性差，会导致清洗剂体系发生浑浊、分层等现象，在使用时会影响品质，导致产品质量波动。我国南北温差、冬夏温差很大，因此清洗剂的稳定性对产品的品质有直接影响。其具体检测方法如下：
在试管中分别装入10mL不同配方的清洗剂30%水溶液，加入水银温度计后统一放入水浴锅中，缓慢加热。待清洗剂出现浑浊或分层时停止加热并记录相关温度作如下的基准评价：
○：＞60℃
△：45～60℃
×：＜45℃
三、分散稳定性：
清洗剂的分散性不好，会导致清洗后的边胶小分子颗粒聚集，从而导致二次污染、产品使用寿命降低、堵塞滤芯等不良。因此良好的分散性可提高对大批量晶圆清洗的品质稳定性。其具体检测方法如下：
将不同配方的清洗剂30%水溶液分别取50g于锥形瓶中，再分别添加1g光刻胶粉末。电磁搅拌10分钟后，以1μm的滤纸过滤，将过滤后的滤纸以110℃烘干1小时。称量重量并以如下基准评价：
○：净重＜25mg
×：净重＞25mg
四、发泡力测试
清洗和清洗后的漂洗制程，清洗剂若起泡性太强会影响清洗效果，生成过于丰富的泡沫会会溢出水槽，导致产线停工。因此在保证清洗效果的同时，低泡清洗剂更有优势。其发泡力具体测试方法如下：
在试管中分别装入5mL不同配方的清洗剂30%水溶液，用力摇动15s，测试摇动后的泡沫高度以及静置30秒后的泡沫高度。泡沫高度评判结果如下：
○：停止时泡沫高度＜2cm，静置后＜1cm
△：停止时泡沫高度2～5cm，静置后＜1.5cm
×：停止时泡沫高度＞5cm，静置后＞1.5cm
测试结果如表2所示。
表2 清洗剂性能测试结果
从实施例和比较例的比较可以看出，太强的无机碱对清洗效果和体系稳定性都有不利因素，而选用烷链醇胺具有合适的清洗效果，但烷链醇胺用量过多或过少也会对清洗效果及体现稳定性造成不利影响；异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯在烷链醇胺的体系下性能稳定，其适量使用有助于提高清洗效果；苄醇的助溶性对清洗效果和体系分散稳定性也有较大影响；生物酶对分散性的改进具有显著效果，且只有使用碱性蛋白酶能使清洗效果得到较为显著的提高。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效成分变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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