CN101364056A - 一种光刻胶清洗剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光刻胶清洗剂，其含有：氢氧化钾、二甲基亚砜、季戊四醇和醇胺。本发明的光刻胶清洗剂可有效除去金属、金属合金或电介质基材上的光刻胶(光阻)和其它残留物，同时对于Cu(铜)等金属具有较低的蚀刻速率，在半导体晶片清洗等微电子领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺中的一种清洗剂，具体的涉及一种光刻胶清洗剂。
背景技术
在通常的半导体制造工艺中，通过在二氧化硅、Cu(铜)等金属以及低k材料等表面上形成光刻胶的掩膜，曝光后利用湿法或干法刻蚀进行图形转移。在晶圆微球植入工艺(bumping technology)中，也需要光阻材料(光刻胶)形成掩膜，该掩膜在微球成功植入后同样需要去除，但由于该光刻胶较厚，完全去除常较为困难。改善去除效果较为常用的方法是采用延长浸泡时间、提高浸泡温度和采用更富有攻击性的溶液，但这常会造成晶片基材的腐蚀和微球的腐蚀，从而导致晶片良率的显著降低。
专利文献WO2006/056298A1利用由四甲基氢氧化铵(TMAH)、二甲基亚砜(DMSO)，乙二醇(EG)和水组成碱性清洗剂，用于清洗50～100微米厚的光刻胶。该清洗剂对金属铜基本无腐蚀。
专利文献US2204/0074519A1利用由苄基三甲基氢氧化铵(BTMAH)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙二醇(EG)、腐蚀抑制剂、表面活性剂和稳定剂组成碱性清洗剂，用于清洗较厚的负性光刻胶。
专利文献US6040117利用由TMAH、二甲基亚砜(DMSO)、1，3’-二甲基-2-咪唑烷酮(DMI)和水等组成碱性清洗剂，将晶片浸入该清洗剂中，于50～100℃下除去金属和电介质基材上的20μm以上的厚膜光刻胶。
专利文献US5962197利用丙二醇醚、吡咯烷酮、KOH、表面活性剂和微量的水组成碱性清洗剂用于清洗光刻胶。
专利文献US5529887利用二乙二醇单烷基醚、乙二醇单烷基醚、碱金属氢氧化物、水溶性氟化物和水组成碱性清洗剂，用于清洗光刻胶。
然而，上述清洗液有的清洗能力不强，有的对基材铜的腐蚀速率较高；因此开发清洗能力更强、铜的腐蚀速率更低的清洗液显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的光刻胶清洗剂或者清洗能力不足，或者对晶片基材腐蚀性较强的问题，而提供一种清洗能力强，尤其能有效去除厚膜光刻胶，对晶片基材具有较低的腐蚀性的光刻胶清洗剂。
本发明的光刻胶清洗剂含有：氢氧化钾、二甲基亚砜、季戊四醇和醇胺。
其中，所述的氢氧化钾的含量较佳的为质量百分比0.1～10％，更佳的为质量百分比0.1～3％；所述的二甲基亚砜的含量较佳的为质量百分比20～98.8％，质量百分比50～98.4％；所述的季戊四醇的含量较佳的为质量百分比1～40％，更佳的为质量百分比1～30％；所述的醇胺的含量较佳的为质量百分比0.1～50％，更佳的为质量百分比0.5～30％。
其中，所述的醇胺较佳的为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正丙醇胺、
异丙醇胺、2-(二乙氨基)乙醇、乙基二乙醇胺和二甘醇胺中的一种或多种。
本发明的所述的光刻胶清洗剂还可进一步含有缓蚀剂。所述的缓蚀剂的含量较佳的为小于或等于质量百分比10％，更佳的为小于或等于质量百分比3％。所述的缓蚀剂较佳的选自酚类、羧酸类、羧酸酯类、2-巰基苯并噻唑类、苯并三氮唑类、酸酐类、膦酸和膦酸酯类缓蚀剂中的一种或多种。所述的酚类较佳的为苯酚、1，2-二羟基苯酚、对羟基苯酚和连苯三酚中的一种或多种；羧酸类较佳的为苯甲酸和/或对氨基苯甲酸；羧酸酯类较佳的为对氨基苯甲酸甲酯、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸甲酯、没食子酸和没食子酸丙酯中的一种或多种；苯并三氮唑类较佳的为苯并三氮唑钾盐；酸酐类较佳的为乙酸酐、己酸酐、马来酸酐和聚马来酸酐中的一种或多种；磷酸类较佳的为1，3-(羟乙基)-2，4，6-三膦酸。其中，最佳的为苯并三氮唑钾盐。
将上述各成分简单混合均匀，即可制得本发明的光刻胶清洗液。本发明的光刻胶清洗液可按下述方法使用：将含有光刻胶的半导体晶片浸入本发明的光刻胶清洗剂中，在室温至95℃下浸泡合适的时间后，，取出用去离子水洗涤后，再用高纯氮气吹干即可。
本发明所用试剂及原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明的光刻胶清洗剂中所含的季戊四醇和醇胺可作为溶剂溶解氢氧化钾，还可在金属微球和金属微球下面的金属(UBM)表面形成一层保护膜，从而降低对基材的腐蚀。并且，季戊四醇对金属铜也有一定的保护作用。本发明的光刻胶清洗剂可有效除去金属、金属合金或电介质基材上的光刻胶(光阻)和其它残留物，也可适用于较厚(厚度大于100微米)光刻胶的清洗，同时对于Cu(铜)等金属具有较低的蚀刻速率，在半导体晶片清洗等微电子领域具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1～22
表1给出了实施例1～22的配方，按照表1配方将各成分简单混合均匀，即可制得各实施例的光刻胶清洗液。
表1 实施例1～22的光刻胶清洗液配方
效果实施例
表2给出了对比光刻胶清洗液1～3和本发明光刻胶清洗液1～4的配方，按照表2配方将各成分简单混合均匀，制备各光刻胶清洗液。
表2 对比光刻胶清洗液1～3和本发明光刻胶清洗液1～4的配方
| 清洗液 | KOH含量wt％ | 二甲亚砜含量wt％ | 季戊四醇含量wt％ | 醇胺及其含量wt％ | 缓蚀剂及其含量wt％ |
| 对比1 | 1.00 | 99.00 | \ | \ | \ |
| 对比2 | 1.00 | 91.00 | 8.00 | \ | \ |
| 对比3 | 1.00 | 91.00 | \ | 单乙醇胺，8 | \ |
| 1 | 1.00 | 85.00 | 8.00 | 单乙醇胺，6 | \ |
| 2 | 1.00 | 80.00 | 13.00 | 单乙醇胺，6 | \ |
| 3 | 1.00 | 84.00 | 7.00 | 单乙醇胺，7 | 甲基苯并三氮唑，1.00 |
| 4 | 3.00 | 56 | 20 | 单乙醇胺，19三乙醇胺，1 | 甲基苯并三氮唑钾，1.00 |
对比光刻胶清洗液1不能形成均匀的溶液，说明KOH在二甲亚砜中的溶解度较小。对比光刻胶清洗液2和3能形成均匀的溶液，表明加入季戊四醇或醇胺能提高KOH在体系中的溶解度。
将含有120微米的光刻胶的半导体晶片分别浸入对比光刻胶清洗液2～3和本发明光刻胶清洗液1～4中，按表3中条件浸泡，取出用去离子水洗涤后，再用高纯氮气吹干即可。
表3 对比光刻胶清洗液1～3和本发明光刻胶清洗液1～4对晶圆清洗情况
| 实施例 | 操作条件 | 光阻去除 | 铜的腐蚀情况 | 金属微球腐蚀情况 |
| 对比2 | 85℃，120min | 完全 | 受到抑制 | 有腐蚀 |
| 对比3 | 85℃，120min | 完全 | 有腐蚀 | 受到抑制 |
| 1 | 65℃，120min | 完全 | 受到抑制，但比对比2略差 | 受到抑制 |
| 2 | 65℃，120min | 完全 | 受到抑制 | 受到抑制 |
| 3 | 65℃，120min | 完全 | 进一步受到抑制 | 受到抑制 |
| 4 | 45℃，120min | 完全 | 进一步受到抑制 | 受到抑制 |
从表3可以看出，含有碱和季戊四醇但不含醇胺的对比光刻胶清洗液2对金属微球的腐蚀较重，含有碱和醇胺但不含季戊四醇的对比光刻胶清洗液3对铜的腐蚀较重，而本发明的光刻胶清洗液含有碱、醇胺和季戊四醇，对铜和金属微球具有明显的腐蚀抑制作用。此外，由本发明光刻胶清洗液和对比光刻胶清洗液2可看出，醇胺对金属微球具有的腐蚀抑制作用；但醇胺的加入会引起Cu的腐蚀的加重；故需在KOH、醇胺与季戊四醇的用量上作适当平衡。
Claims (15)
1.一种光刻胶清洗剂，其特征在于含有：氢氧化钾、二甲基亚砜、季戊四醇和醇胺。
2.如权利要求1所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的氢氧化钾的含量为质量百分比0.1～10％。
3.如权利要求2所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的氢氧化钾的含量为质量百分比0.1～3％。
4.如权利要求1所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的二甲基亚砜的含量为质量百分比20～98.8％。
5.如权利要求4所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的二甲基亚砜的含量为质量百分比50～98.4％。
6.如权利要求1所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的季戊四醇的含量为质量百分比1～40％。
7.如权利要求6所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的季戊四醇的含量为质量百分比1～30％。
8.如权利要求1所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正丙醇胺、异丙醇胺、2-(二乙氨基)乙醇、乙基二乙醇胺和二甘醇胺中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的醇胺的含量为质量百分比0.1～50％。
10.如权利要求9所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的醇胺的含量为质量百分比0.5～30％。
11.如权利要求1所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的光刻胶清洗剂还含有缓蚀剂。
12.如权利要求11所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的缓蚀剂为酚类、羧酸类、羧酸酯类、2-
基苯并噻唑类、苯并三氮唑类、酸酐类、膦酸和膦酸酯类缓蚀剂中的一种或多种。
13.如权利要求12所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的酚类为苯酚、1，2-二羟基苯酚、对羟基苯酚和连苯三酚中的一种或多种；所述的羧酸类为苯甲酸和/或对氨基苯甲酸；所述的羧酸酯类为对氨基苯甲酸甲酯、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸甲酯、没食子酸和没食子酸丙酯中的一种或多种；所述的苯并三氮唑类为苯并三氮唑钾盐；所述的酸酐类为乙酸酐、己酸酐、马来酸酐和聚马来酸酐中的一种或多种；所述的磷酸类为1，3-(羟乙基)-2，4，6-三膦酸。
14.如权利要求11所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的缓蚀剂的含量为小于或等于质量百分比10％。
15.如权利要求14所述的光刻胶清洗剂，其特征在于：所述的缓蚀剂的含量为小于或等于质量百分比3％。
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