CN105527804A - 一种低温型水系正性光阻剥离液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温型水系正性光阻剥离液，包括按重量份计的下述组分：有机胺：3-18份；碱性无机盐：0.5-10份；极性有机溶剂：25-60份；阴离子表面活性剂：0.2-3份；氟碳表面活性剂：0.1-1份；金属抗蚀剂：0.1-3份；去离子水：25-50份；其中碱性无机盐占到剥离液总质量的1～8％，去离子水占剥离液总质量的≤42％。本发明的剥离液使用温度可降至室温进行，具有剥离效率快，能耗低，有机溶剂挥发慢等优点，增强了环保的效果，改善了工厂操作者的生产应用环境，同时延长了剥离液的使用寿命，增强了该产品应用的时效性，很好地降低了生产成本。

Description

一种低温型水系正性光阻剥离液

技术领域

本发明涉及一种用于去除电子产品，如触摸屏、集成电路或液晶显示器薄膜晶体管等用光阻剂的光阻剥离液。

背景技术

在触摸屏、液晶面板以及微型化电子部件如制造计算机芯片和集成电路的微平板印刷方法中，通常会使用正性光阻剂，在基板上形成多层精密的微电路。首先将光阻剂薄膜涂层均匀涂抹在ITO导电玻璃、绝缘膜或金属膜、或集成电路的硅片上，经紫外光、深紫外光、电子束、离子束、X射线等光照或辐射等曝光方法，然后经显影液显影，在光阻剂上形成导电层图像，最后通过蚀刻工艺将导电层图像转移到基材的表层。完成此工艺后，需要除去基材表面的为刻蚀充当阻挡层的光阻剂。目前采用湿法工艺的光阻剂剥离液进行基材表面的清洗，现有技术中这一类清洗剂的主要成分是有机溶剂、碱类物和适量的水。

申请号为201310561003.8公布的一种光刻胶剥离液组分中，是以环氧类的有机溶剂作为主体，辅以其他溶剂组成的；申请号为201010110463.5提供一种光刻胶剥离液组合物，该光刻胶剥离液组合物由有机硅类化合物、丙烯酸酯类共聚物和有机溶剂组成。虽然有机溶剂在光刻胶的剥离清洗过程中具有重要的作用，但有机溶剂的大量使用，产生的废气废水让企业的生产应用面临巨大的环保压力，同时也影响了工厂操作者的操作环境。降低有机溶剂的组分比例，是目前光刻胶剥离液的技术关键点所在。

目前报导的水性体系的光刻胶剥离液，水所占比例并不大，还是以有机溶剂为主要组分。增大水含量，必须要提高剥离液的碱性度。常规的水系剥离液中含有的碱一般为无机碱，如KOH、NaOH等。申请号为201410387322.6公布的就是一种由无机强碱类化合物作为碱性物的剥离液组分，在50-60℃下使用进行光刻胶的剥离。但在高温下的使用，强碱性会对金属或玻璃基材，以及一些金属类布线(Al，Cu)等造成一定的腐蚀。此外以无机碱做剥离液使用，虽然可以使胶从基材脱落，但却不能起到良好的溶解作用，剥离的渣膜难以过滤，容易附着产线的其他的装置上，且使用时易堵塞管路。相比之下，在以使用有机碱性物的剥离液当中，有采用极弱剥离性能的叔烷醇胺代替传统的带有活性氢的伯胺或仲胺等有机胺以防止Al或Cu金属线的腐蚀申请号为201010604152.4所公布的光刻胶剥离液，采用的是水合肼或有机胺化合物；申请号为201510078180.X所采用的是脂环醇胺作为该剥离液的重要成分。但是使用的温度范围均在50-60℃左右，不但不能降低能耗，而且加快了有机溶剂的挥发速度至环境中，形成有机物混合蒸汽，造成***的可能性。此外，这也在很大程度上降低了剥离液的使用寿命，即应用的时效性。

发明内容

由于存在上述缺陷，本发明在如何改善传统有机剥离液体系存在的环境污染和人体危害，降低剥离液使用的温度，和提升剥离液工序应用上的时效性等问题上进行了大量的研究和开发工作，以解决上述问题。

本发明的技术方案为：一种低温型水系正性光阻剥离液，其特征在于包括按重量份计的下述组分：

有机胺：3-18份；

碱性无机盐：0.5-10份；

极性有机溶剂：25-60份；

阴离子表面活性剂：0.2-3份；

氟碳表面活性剂：0.1-1份；

金属抗蚀剂：0.1-3份；

去离子水：25-50份；

其中碱性无机盐占到剥离液总质量的1～8％，去离子水占剥离液总质量的≤42％。

进一步优选的，碱性无机盐占剥离液质量的≥3％，去离子水占剥离液质量的30～40％。

进一步优选的，碱性无机盐占剥离液质量的≤5％，有机胺占剥离液质量的≤15％。

所述有机胺为醇胺和酰胺中的至少一种。

所述碱性无机盐为硅酸碱金属盐、偏硅酸碱金属盐、碳酸碱金属盐和碳酸氢碱金属盐中的至少一种。

所述极性有机溶剂为二价酸酯、乙二醇***醋酸酯、二乙二醇***醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚丙酸酯、二甘醇***、苯甲醇、乙二醇苯醚和乙二醇苯醚醋酸酯中的至少一种。

所述阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酰基甲基牛磺酸钠和α-烯烃磺酸盐中的至少一种。

所述氟碳表面活性剂为全氟辛酸钠、全氟辛酸钾和全氟己基磺酸钾中至少一种。

所述金属抗蚀剂为3-氨基-1,2,4-三氮唑、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、羟基乙叉二膦酸和氨基三甲叉膦酸中的至少一种。

所述去离子水为经过离子交换树脂，电阻至少是18MΩ的水。

本发明的优点和有益效果在于：

1)与现有的在50-60℃温度下清洗剥离技术相比，该剥离液使用温度可降至室温(20～25℃)进行使用，剥离效率快，能耗低，有机溶剂挥发慢等优点。

2)较高的水含量使得有机溶剂的组分相应降低，增强了环保的效果，改善了工厂操作者的生产应用环境；

3)有机碱和无机碱性盐的巧妙搭配使用，使得该剥离液的碱性值得以有效的稳定，从而延长了剥离液的使用寿命，增强了该产品应用的时效性，很好地降低了生产成本。

4)该剥离液的剥离速度适中，室温下采用喷淋的方式进行清洗后，用1000×倍的显微镜观察，剥离后的基材无残胶；观察铝或铜的金属层，几乎没有腐蚀，可以满足生产应用的基本要求。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下的实施例是仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，并非是以此来限制本发明所要求保护的范围。

本发明中有机胺可以采用醇胺和酰胺(如二乙醇酰胺)，具有高碱性，挥发性低，气味低等特点。碱性无机盐为水解后溶液显碱性的盐，可以采用硅酸碱金属盐、偏硅酸碱金属盐、碳酸碱金属盐和碳酸氢碱金属盐等强碱弱酸盐，例如：无水硅酸钠、五水偏硅酸钠、无水碳酸钠、无水碳酸氢钠、硅酸钾、五水偏硅酸钾、无水碳酸氢钾、无水碳酸钾。表面活性剂采用阴离子表面活性剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酰基甲基牛磺酸钠和α-烯烃磺酸盐，与氟碳表面活性剂，如全氟辛酸钠、全氟辛酸钾和全氟己基磺酸钾的搭配应用，实验证明这样的复配会产生更为优越的协同效应，不但可显著降低液体的表面张力，而且对基材的表面润湿更为充分，有利于提高剥离液的剥离性能。

本发明实施例1-12的低温型水系正性光阻剥离液的配方组成和含量(重量％)见表1。优选的，有机胺：5-15％；碱性无机盐：3-5％；极性有机溶剂：36-58％；阴离子表面活性剂：0.3-2％；氟碳表面活性剂：0.2-0.8％；金属抗蚀剂：0.2-1％；去离子水：30-42％。所用去离子水为经过离子交换树脂，电阻至少是18MΩ的水。制备方法为：按照配方质量要求，将有机胺溶于极性有机溶剂，将碱性无机盐溶于去离子水，将二者混合，再加入阴离子表面活性剂、氟碳表面活性剂和金属抗蚀剂，混合搅拌均匀，脱泡，采用100-400目过滤网过滤灌装即得到该产品。

对各实施例中剥离液的性能，包括剥离液的去胶效果和防止金属或ITO导电玻璃的腐蚀见表2。

评价该剥离液的去胶能力的方法：将涂有光刻胶的玻璃基板，室温25℃下清洗60s，然后用超纯水漂洗60s，最后用高纯氮气干燥即可。采用的具体的去胶效果方法是荧光灯下目视是否正胶残留，用无尘布擦拭涂胶面观察是否有正胶残留，1000×倍显微镜观察是否有正胶残留。具体结果见表2。

评价剥离过程中防止金属腐蚀的方法：将布有Al或Cu布线膜的玻璃基板，60℃下浸渍10min取出，然后评估金属布线膜的腐蚀情况。采用10000×倍显微镜进行观察浸渍前后的布线膜和玻璃基板，进行腐蚀情况对照评价。具体结果见表2。

评价水洗过程中防止二次腐蚀金属能力的方法：将布有Al或Cu布线膜的玻璃基板，60℃下浸渍5s取出，再在超纯水中浸泡10min，完成后，采用10000×倍显微镜进行观察浸渍前后的布线膜和玻璃基板，进行腐蚀情况对照评价。具体结果见表2。

评价该剥离液的应用时效性的方法：将所需的剥离液按照质量比例调整配置好，与不含有碱性无机盐的剥离液等量进行光刻胶的剥离对比评价，剥离的光刻胶玻璃张数数目多少(尺寸大小40*40mm)，对比时效性的改善情况。对比实施例C1-C3的具体配方见表1。配取实施例1-12和对比实施例C1-C3各50克，室温下观察剥离光刻胶玻璃的张数，对比结果见表2。

表1.光阻剥离液的配方实施例

表1中所用原料的代号如下：

DEA二乙醇胺；

CAC乙二醇***醋酸酯；

AES脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；

PFOS全氟辛酸钠；

HEDP羟基乙叉膦酸；

AMP2-氨基-2-甲基-1-丙醇；

MMEAN,N-二甲基单乙醇胺；

EPH乙二醇苯醚；

PFOP全氟辛酸钾；

ATMP氨基三甲叉膦酸；

DBE二价酸酯；

BAC二乙二醇丁醚醋酸酯；

PGMEA丙二醇甲醚醋酸酯；

BA苯甲醇。

表2.光阻剥离液的配方实施例去胶效果评价

表2中测试结果由以下标准进行评估表示：

(1)光刻胶剥离效果

★：完全剥离干净；

×：有光刻胶残留；

(2)金属布线或玻璃基板在去胶过程和水洗二次过程腐蚀情况

★★★：剥离前后对照无腐蚀；

★★：略有腐蚀；

★：腐蚀明显，厚度减少在1/3～1/2；

×：厚度明显减薄在1/2以上。

从表2可以看出，水含量越高>40％时，碱性较低的情况下，该剥离液的去胶效果不是很理想。而提高体系的碱性，在维持水含量相当的情况下(30～40％)，去胶效果也越明显。随着碱性无机盐的加入及添加比例的变大，对去胶效果的提升有比较大的帮助，且增加碱性无机盐的含量，会使剥离液的剥离性能大大提升，但同样也增加了金属布线膜和玻璃基板被腐蚀的可能性。通过延长剥离液浸泡和水洗浸泡的时间，观察腐蚀情况，可以发现当碱性越高，在碱性无机盐含量超过5％时，腐蚀情况较为严重，通过对比实施例发现，碱性强的有机碱的存在也会在一定程度上增加腐蚀的可能性(见表2)。对于剥离液的时效性评估，实施例中，实施例3，实施例6和实施例7，由于碱性较低，存在剥离不净的情况，所以其时效性评估不成功。对比实施例和对比例，前者的剥离效率明显高于后者，这是由于适量碱性无机盐的添加，在水分含量高的情况下，提高了剥离液应用的时效性。以上所述仅是本发明的优选实施方式。在此应当指出，对于本专业领域内的普通技术人员来说，在不脱离本发明专业原理的前提下，是可以做出若干改进和修饰，而这些改进和修饰也应视为本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种低温型水系正性光阻剥离液，其特征在于包括按重量份计的下述组分：

有机胺：3-18份；

碱性无机盐：0.5-10份；

极性有机溶剂：25-60份；

阴离子表面活性剂：0.2-3份；

氟碳表面活性剂：0.1-1份；

金属抗蚀剂：0.1-3份；

去离子水：25-50份；

其中碱性无机盐占到剥离液总质量的1～8％，去离子水占剥离液总质量的≤42％。

2.根据权利要求1所述的低温型水系正性光阻剥离液，其特征在于碱性无机盐占剥离液质量的≥3％，去离子水占剥离液质量的30～40％。

3.根据权利要求2所述的低温型水系正性光阻剥离液，其特征在于碱性无机盐占剥离液质量的≤5％，有机胺占剥离液质量的≤15％。

4.根据权利要求1～3之一所述的低温型水系正性光阻剥离液，其特征在于所述有机胺为醇胺和酰胺中的至少一种。

5.根据权利要求1～3之一所述的低温型水系正性光阻剥离液，其特征在于所述碱性无机盐为硅酸碱金属盐、偏硅酸碱金属盐、碳酸碱金属盐和碳酸氢碱金属盐中的至少一种。

6.根据权利要求1～3之一所述的低温型水系正性光阻剥离液，其特征在于所述极性有机溶剂为二价酸酯、乙二醇***醋酸酯、二乙二醇***醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚丙酸酯、二甘醇***、苯甲醇、乙二醇苯醚和乙二醇苯醚醋酸酯中的至少一种。

7.根据权利要求1～3之一所述的低温型水系正性光阻剥离液，其特征在于所述阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酰基甲基牛磺酸钠和α-烯烃磺酸盐中的至少一种。

8.根据权利要求1～3之一所述的低温型水系正性光阻剥离液，其特征在于所述氟碳表面活性剂为全氟辛酸钠、全氟辛酸钾和全氟己基磺酸钾中至少一种。

9.根据权利要求1～3之一所述的低温型水系正性光阻剥离液，其特征在于所述金属抗蚀剂为3-氨基-1,2,4-三氮唑、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、羟基乙叉二膦酸和氨基三甲叉膦酸中的至少一种。

10.根据权利要求1～3之一所述的低温型水系正性光阻剥离液，其特征在于所述去离子水为经过离子交换树脂，电阻至少是18MΩ的水。