[發明專利]具有金屬保護的光刻膠剝離液組合物

無效

• 申請號: 201010262392.0
• 申請日: 2010-08-25
• 公開（公告）號: CN102141743A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 劉翹楚;李海榮;王寅生
• 申請（專利權）人: 上海飛凱光電材料股份有限公司
• 主分類號: G03F7/42
• 分類號: G03F7/42
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 潘詩孟

技術領域

本發明涉及一種新型的光刻膠剝離液組合物，用于半導體元件制造過程中對于光刻膠掩模的剝離和溶解。

背景技術

半導體元件具有大量復雜且極其細微的構造，需要經過許多階段的工藝來制成，其中光刻工藝需要反復使用十幾到幾十次。光刻過程一般如下：基片經電鍍附上導電金屬膜，再均勻涂上光刻膠，按照給定的圖案曝光之后，使用顯影劑使光刻膠形成給定的線路圖案，接著使用蝕刻液對導電金屬膜進行蝕刻形成電路，最后將上述光刻膠圖案進行剝離。

光刻膠剝離主要有干法和濕法兩種，其中干法采用等離子灰化處理將光刻膠轉變為灰化物質，再進行去除，但該法容易留下光刻膠殘渣或者側壁保護沉積膜等，需要進一步進行處理；而濕法則是使用剝離液組合物將光刻膠進行溶解或部分溶解，并由此從基板上剝離。該法的光刻膠殘留少，后處理方便。對于光刻膠剝離液，要求剝離的效果好，最好能夠對光刻膠覆蓋下的導電金屬層無侵蝕，另外在半導體制造中，使用者對于剝離液的經濟性、環境污染、操作人員的安全性、毒性、對剝下光刻膠的溶解性等問題也會有不同程度的關注。

目前常見的剝離液組成中鏈烷醇胺或羥胺等與不同溶劑助劑混合使用的例子比較多。專利方面，有如下例子：鏈烷基醇胺MEA等有機胺和二乙二醇單甲烷醚(EDG)、r-丁內酯(GBL)、1，3-二甲基-2-咪唑酮(DMI)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亞砜(DMSO)中的1種以上極性溶劑混合(日本專利JP63231343A)；有機胺化合物與二乙二醇單烷基醚、二甲基乙酰胺(DMAc)、NMP、DMSO等極性溶劑混合(日本專利JP4124668A)；鏈烷醇胺與酰胺類溶劑如N-甲基乙酰胺(MAc)，DMAc，二甲基甲酰胺(DMF)，N，N-二乙基乙酰胺(DEAc)等混合(美國專利US4770713A)；有機胺化合物如MEA及2-(2-氨基乙氧基)乙醇(AEE)和極性溶劑如DMAc、DMF、NMP、DMSO、乙酸卡必醇酯和甲氧基乙酰氧基丙烷混合(美國專利US4617251A)；烷醇胺、二羥基苯以及DMSO(日本專利JP5281753A)；羥胺和烷醇胺為主成分的剝離液組合物(美國專利US5334332A)。

以上例子中，胺類作為堿性物質，對于光刻膠的溶解剝離起主要作用，因此含量比較高，均在10％以上，多數在30％-60％之間。當胺類物質含量低于15％時，該種剝離液的剝離效果就會大打折扣，甚至出現光刻膠不剝離不溶解的現象。而由于過高含量的胺，使得整個體系堿度偏高，如果不加任何防腐劑，則對光刻膠下的金屬層會有腐蝕作用，因此該種類的剝離液往往沒辦法很好的解決對金屬的侵蝕問題。而且這些剝離液組成還有其它的不足之處，比如有些成分如羥胺等帶有較大毒性，對操作人員的安全存在隱患；某些溶劑或助劑較難得到，需要自己合成或價格偏高，使得產品經濟性不佳；

剝離液也有無機堿溶液的組成，但由于無機堿在大多數有機溶劑中溶解度極低，限制了這種組成的應用：無機堿的水溶液對于金屬層的侵蝕異常嚴重；如果采用特定溶劑配合溶解無機堿，則剝離的效果不夠好。在此背景下，有機堿，一般為氫氧化季銨與極性有機溶劑配合而成的剝離液得到了較為廣泛的應用。(日本專利JP7201704A；中國專利CN1224864C；美國專利US4518765A；美國專利US5091103A)該種剝離液對于光刻膠的剝離效果很好，組成大多數為低揮發低毒性的物質。

然而在不添加助劑的情況下，這種剝離液對于金屬層如鋁、特別是銅的氧化、侵蝕比較嚴重，表現為銅表面變色、發花發黑。解決這個問題的辦法通常是添加緩蝕劑，如：添加芳香族羥基化合物或糖醇等(中國專利CN1312535C；中國專利CN1224864C)；添加三唑類化合物(日本專利JP2000162788A；中國專利CN1682155A；中國專利CN1130454C)；添加硫代類化合物(日本專利JP2000273663A；中國專利CN1264066C)。但是芳香族羥基化合物或糖醇化合物對于銅保護基本沒有效果；而苯并三唑等三唑化合物生物降解性欠佳、在水中的溶解性較低，水沖洗后防腐劑可能殘留在晶片表面，會對后面工序產生不良影響。等等問題限制了添加劑的應用。有些剝離液通過改變溶液的基本組成來解決對金屬的侵蝕問題，但這樣往往會造成光刻膠剝離效果的下降。另外，在以前的研究中，極少有針對晶片表面的銅柱在剝離過程中的側蝕問題進行深入探討，很少見到具有良好的銅側蝕保護的剝離液組成物。

發明內容