一种晶圆用增粘剂、其应用及应用其的方法与流程

专利2025-06-29  53


本发明涉及半导体制造领域,特别涉及一种晶圆用增粘剂、其应用及应用其的方法。


背景技术:

1、硅衬底在空气中容易发生氧化反应,在晶圆(wafer)表面形成二氧化硅亲水层,空气中的水分子会与二氧化硅形成极性的氢氧键,故衬底呈亲水性。但是大多数的光刻胶(pr)是疏水的,因此晶圆与光刻胶之间的粘合性就很差,光刻胶易脱落。为了令光刻胶更好地旋涂并黏附到晶圆上,减少缺陷数量,晶圆必须经过增粘工艺的处理,以增加表面疏水性。

2、现有技术中,晶圆疏水性的增粘剂主要是hmds(六甲基二硅氮烷),结构式如式ii所示,机理如图1所示。hmds可以被喷淋或者高温气化后,吸附到晶圆表面;增粘处理结束后要立即将晶圆送去涂胶,防止hmds的亲酯性逐渐消失。

3、

4、但是,hmds的毒性大,且易燃,必须密封使用;另外,hmds仅适用于表面无大量水分子吸附的硅衬底表面,因此,其应用范围受限。此外,voigt等人设计了一种水溶性的、无害的有机阳离子表面活性剂,它通过改变衬底材料的表面能来达到增粘的目的(voigt a,ahrens g,heinrich m,et al.improved adhesion of novolac and epoxy based resistby cationic organic materials on critical substrates for high volumepatterning applications.proc of spie,2014,9051.)该有机阳离子表面活性剂可以被旋涂或者喷淋在晶圆表面,再用水或者异丙醇冲洗,最后用氮气吹干或者甩干,但其在例如显影时会用到的碱性水溶液等碱性介质中容易析出,使其在使用时受限,且目前该有机阳离子表面活性剂工业产量少、品类少、价格高,致使其应用较少。


技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种晶圆用增粘剂、其应用及应用其的方法,增粘剂无毒、易得、环境友好,应用于增加晶圆表面的疏水性时,效果优异,且使用方法简单,易操作。

2、为了解决上述技术问题,本发明的一个方面是提供一种晶圆用增粘剂,包括如式i的组分:

3、

4、其中,

5、r选自c1-10的烃基、环己基、脂烃基或芳烃基中的一种;

6、x选自乙醇胺基、羟基、羟甲基或杂环基团中的一种。

7、本发明提供的增粘剂,从式i可以看出,本发明提供的增粘剂是一种磷酸酯分子,为安全无毒的物质,环保且廉价易得,既可以通过化学合成方法得到,还可以从大豆等植物中获得;同时,磷酸酯分子的ph为弱酸性,对晶圆的表面无损伤。

8、式i中,ro-为亲脂端(疏水端),包括亲脂基团;式中,为亲水端,包括亲水基团;亲水基团优选含有氨基、羟基等极性基团,例如,氨基的氮与晶圆表面氢氧键的氢反应生产nh3,而失去氢的氧则会与磷结合,生成磷氧键;再如羟基,氧进攻氢氧键的氢脱去一分子的水,而失去氢的氧负离子则会与碳正离子结合,生成碳氧键得到硅醚化合物。另外,磷酸与晶圆表面氢氧键以氢键形式键合,从而使得晶圆与磷酸酯化合物紧密结合。亲脂基团亲脂且疏水性强,与光刻胶相容性好,能紧密结合;本发明提供的增粘剂即便晶圆表面即便吸附有大量的水分子,也不影响其能很好的将光刻胶很好的粘合于晶圆表面。

9、具体地,r优选为叔丁基,x优选为乙醇胺基;需要说明的是,r作为疏水端,可通过增加碳链长度和支链数量,或增加脂肪环状结构等增加亲酯性;x作为亲水端,可通过改变亲水基团调节其亲水性。

10、为了解决上述技术问题,本发明的第二个方面提供了前述增粘剂在增加晶圆表面疏水性的应用。前述增粘剂应用于增加晶圆表面的疏水性,因此,至少具备前述所有有益效果。

11、为了解决上述技术问题,本发明的第三个方面提供了前述增粘剂增加晶圆表面疏水性的方法,包括如下步骤:

12、步骤s1、加热晶圆;

13、步骤s2、向晶圆表面喷淋或涂布如权利要求1-3任一项所述的晶圆用增粘剂;

14、步骤s3,对步骤s2中喷淋或涂布结束后的晶圆进行烘烤。

15、具体的,步骤s1中,晶圆加热至50-90℃;步骤s3中,烘烤温度为50-90℃,烘烤时间为40-120s。

16、本发明中,步骤s1的加热可以使本发明的增粘剂与晶圆充分结合,增加其与晶圆表面的反应速度;步骤s2中喷淋或涂布均可时增粘剂均匀分布于晶圆表面,其中,涂布方式不限,例如可以是旋转涂布等方式;步骤s3加热至50-90℃可以使增粘剂与晶圆表面的反应更充分,增粘剂的亲水端与晶圆结合更紧密,以便于后续将光刻胶更牢固地结合于晶圆表面。



技术特征:

1.一种晶圆用增粘剂,其特征在于,所述增粘剂包括如式i的组分:

2.如权利要求1所述的增粘剂,其特征在于,所述r为叔丁基。

3.如权利要求1所述的增粘剂,其特征在于,所述x为乙醇胺基。

4.一种应用如权利要求1-3任一项所述的晶圆用增粘剂在增加晶圆表面疏水性的应用。

5.一种应用如权利要求1-3任一项所述的晶圆用增粘剂增加晶圆表面疏水性的方法,其特征在于,包括:

6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤s1中,晶圆加热至50-90℃。

7.如权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤s3中,烘烤温度为50-90℃。

8.如权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤s3中,烘烤时间为40-120s。


技术总结
本发明公开了一种晶圆用增粘剂、其应用及应用其的方法,其中,增粘剂是一种磷酸酯分子,为安全无毒的物质,环保且廉价易得,既可以通过化学合成方法得到,还可以从大豆等植物中获得;同时,磷酸酯分子的pH为弱酸性,对晶圆的表面无损伤;本发明的增粘剂与晶圆表面结合紧密,其疏水端与光刻胶结合后,能使光刻胶更好的黏附与晶圆表面,且不易脱落,有利于减少晶圆的缺陷数量。

技术研发人员:秦凌雁,钱睿
受保护的技术使用者:上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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