DE60128501T2 - Zusammensetzung zur Entschichtung von Photoresist - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Entfernung polymerer Materialien von einem Substrat. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Zusammensetzungen und Verfahren für die Entfernung von polymerem Material von elektronischen Vorrichtungen.
  • Zahlreiche Materialien, die Polymere enthalten, werden bei der Herstellung von elektronischen Vorrichtungen, wie z.B. Schaltungen, Plattenlaufwerken, Speichermedienvorrichtungen und dergleichen verwendet. Solche polymeren Materialien finden sich in Photolacken, Lötmasken, Antireflexionsbeschichtungen und dergleichen. Während der Herstellung solcher elektronischer Vorrichtungen unterliegt das polymere Material Bedingungen, welche die Entfernung eines solchen polymeren Materials schwierig machen.
  • Beispielsweise nutzt die moderne Technologie Photolackmaterialien des Positiv-Typs zum lithographischen Ausbilden von Strukturen auf einem Substrat, so dass die Strukturen anschließend geätzt oder in anderer Weise in dem Substratmaterial definiert werden können. Das Photolackmaterial wird als Film abgeschieden und die gewünschte Struktur wird durch Aussetzen des Photolackfilms gegenüber energiereicher Strahlung definiert. Danach werden die ausgesetzten Bereiche einer Auflösung mit einer geeigneten Entwicklerflüssigkeit unterzogen. Nachdem die Struktur auf diese Weise in dem Substrat definiert worden ist, muss das Photolackmaterial vollständig von dem Substrat entfernt werden, um eine nachteilige Beeinflussung oder Behinderung nachfolgender Vorgänge oder Verarbeitungsschritte zu vermeiden.
  • In einem solchen Photolithographieverfahren ist es erforderlich, dass das Photolackmaterial nach der Ausbildung der Struktur gleichmäßig und vollständig von allen nicht ausgesetzten Bereichen entfernt wird, so dass weitere lithographische Vorgänge ermöglicht werden. Selbst partielle Rückstände eines Photolacks in einem Bereich, der weiter strukturiert werden soll, sind unerwünscht. Ebenso können unerwünschte Photolackrückstände zwischen strukturierten Linien schädliche Effekte auf nachfolgende Verfahren, wie z.B. eine Metallisierung, aufweisen, oder unerwünschte Oberflächenzustände und -ladungen verursachen.
  • Bei der Herstellung von Dünnschichtmagnetköpfen („THF") für Plattenlaufwerke und Datenspeichermedienvorrichtungen werden Photolacke gewöhnlich auf verschiedene Dünnschichten als Maskierungsmittel für eine Präzisionsgestaltung von magnetoresistiven und gigantisch-magnetoresistiven Magnetköpfen angewandt. Obwohl die Photolithographie und die reaktiven Ionenätzungen, die verwendet werden, Halbleiterverfahren ähneln, werden diese Gleiter („Slider"), d.h. magnetoresistiven („MR") oder gigantisch-magnetoresistiven („GMR") Magnetköpfe, in Millionen von Einheiten auf Aluminiumtitancarbid („AlTiC")-Keramikwafern hergestellt. Gewöhnliche Dünnschichten im Zusammenhang mit magnetoresistiven Magnetköpfen umfassen Aluminiumoxid („Al2O3"), Gold („Au"), Cobalt („Co"), Kupfer („Cu"), Eisen („Fe"), Iridium („Ir"), Mangan („Mn"), Molybdän („Mo"), Nickel („Ni"), Platin („Pt"), Ruthenium („Ru") und Zirkonium („Zr"). Diese Schichten sind vollständig von denjenigen verschieden, die bei der Herstellung eines Halbleiters einer integrierten Schaltung vorliegen, die vorwiegend Aluminium ("Al"), Wolfram („W"), Titan („Ti") und Siliziumoxide als Zwischenschichtdielektrika umfassen.
  • Innerhalb der letzten fünf Jahre ist die Technologie für Speichermedien exponentiell gewachsen und hat die Gleiterleistung durch eine Miniaturisierung und eine höhere Flächendichte, die heutzutage 20 Gb/Zoll2 übersteigt, vorangetrieben. Um mit der Technologie der nächsten Generation Schritt zu halten, nutzen Hersteller von Lese-Schreib-Magnetköpfen moderne Photolacke und Mehrkomponenten-Ionenätzzusammensetzungen, um die gewünschten Dünnschichtstapelstrukturen zu erreichen. Ferner muss für eine erfolgreiche Integration von Mehrfachschichtstapeln zu Submikrometermerkmalen mit der korrekten magnetischen Empfindlichkeit und Signalempfindlichkeit jede Schicht innerhalb der Vorrichtung bezüglich eines Polymers, ionischer und anderer Formen organischer/anorganischer Verunreinigungen oder Rückständen sauber sein. Ein solcher unerwünschter Rückstand wird die Leistung und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung nachteilig beeinflussen.
  • Die herkömmliche Chemie, die in Reinigungsverfahren für Dünnschichtmagnetköpfe verwendet wird, einschließlich ein Photoresistablösen und ein Metallabheben, bietet keine akzeptable Leistung für eine moderne Magnetkopftechnologie. Bekannte Photolackentfernungs- oder -ablöseformulierungen enthalten typischerweise stark alkalische Lösungen, polare organische Lösungsmittel oder starke Säuren und Oxidationsmittel. Typische polare organische Lösungsmittel umfassen Pyrrolidone, wie z.B. N-Methylpyrrolidon, N-Ethylpyrrolidon, N-Hydroxyethylpyrrolidon und N-Cyclohexylpyrrolidon, Amide, einschließlich Dimethylacetamid oder Dimethylformamid, Phenole und Derivate davon. Solche Lösungsmittel wurden in einer Kombination mit Aminen oder einem anderen alkalischen Material verwendet. Beispielsweise beschreibt das US-Patent Nr. 5,334,332 (Lee) eine Zusammensetzung für die Entfernung von Ätzrückständen, die 5 bis 50 % Hydroxylamin, 10 bis 80 % von mindestens einem Alkanolamin und Wasser enthält. Das US-Patent Nr. 4,401,747 (Ward et al.) beschreibt eine Ablösezusammensetzung, die 30 bis 90 % 2-Pyrrolidinon und 10 bis 70 % Dialkylsulfon enthält.
  • Bekannte Ablöseformulierungen sind aufgrund der korrosiven Natur solcher Formulierungen bezüglich der bei der Dünnschichtmagnetkopfherstellung verwendeten Metalle bei der MR/GMR- oder Spinventilmagnetkopfherstellung nicht effektiv. Dünnschichtmagnetköpfe sind von Halbleitervorrichtungen verschieden und bezüglich einer galvanisch und durch Wasser induzierten „Mäusebiss"-Korrosion sowie einer elektrostatischen Entladung („ESD") ultraempfindlich. Aus diesen Gründen sind moderne ausgangsseitige Dünnschichtmagnetkopfverfahren nunmehr frei von DI-Wasser und nutzen Isopropanol für Spül- und Trocknungsschritte der Reinigungssequenz. Dies unterstützt bei der Minimierung einer Polspitzenvertiefung und einer Korrosion auf dem Dünnschichtmagnetkopfniveau.
  • Beispielsweise beschreibt das US-Patent Nr. 4,518,675 (Kataoka) Ablösezusammensetzungen, die Dimethylsulfoxid und mindestens eine Verbindung umfassen, die aus Alkalimetallalkoxiden, Alkalimetallhydroxiden und Tetraalkylammoniumhydroxiden ausgewählt ist. Solche Ablösezusammensetzungen sind bezüglich Dünnschichten, die bei der Herstellung von Dünnschichtmagnetköpfen verwendet werden, korrosiv.
  • Darüber hinaus weisen bekannte Ablösezusammensetzungen zahlreiche andere Nachteile auf, einschließlich eine unerwünschte Entflammbarkeit, Toxizität, Flüchtigkeit, einen unerwünschten Geruch, das Erfordernis einer Verwendung bei erhöhten Temperaturen, wie z.B. bis zu 100°C, und hohe Kosten aufgrund der Handhabung von Materialien, die Vorschriften unterliegen.
  • Es gibt deshalb einen kontinuierlichen Bedarf für Ablösezusammensetzungen, die polymeres Material effektiv entfernen, besser umweltverträglich sind und keine Korrosion des Substrats, insbesondere von Metalldünnschichten in dem Substrat, verursachen.
  • Es wurde überraschenderweise gefunden, dass ein polymeres Material von Substraten, insbesondere von Dünnschichtmagnetköpfen für Plattenlaufwerke und Speichermedienvorrichtungen, einfach und sauber entfernt werden kann. Ein solches polymeres Material kann erfindungsgemäß ohne eine Korrosion darunter liegender Metallschichten entfernt werden. Ausbeuteverluste aufgrund einer Korrosion oder Erosion werden durch die Verwendung der Ablösezusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ebenfalls verbessert.
  • In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 für die Entfernung von polymerem Material von einem Substrat bereit, welche ein oder mehrere polare(s) aprotische(s) Lösungsmittel, eine oder mehrere spezifische Base(n), welche die Polymerauflösung verstärkt bzw. verstärken, und einen oder mehrere Korrosionsinhibi tor(en) umfasst, wobei die Zusammensetzung frei von Hydroxylamin oder Hydroxylaminderivaten ist.
  • In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 12 zum Entfernen von polymerem Material von einem Substrat bereit, welches den Schritt des Inkontaktbringens eines Substrats, das zu entfernendes polymeres Material enthält, mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung umfasst.
  • In einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 13 zur Herstellung von Dünnschichtmagnetköpfen bereit, welches die Schritte des Inkontaktbringens eines Dünnschichtmagnetkopf-Vorläufers, der zu entfernendes polymeres Material enthält, mit einer Zusammensetzung, welche ein oder mehrere polare(s) aprotische(s) Lösungsmittel, eine oder mehrere spezifische Base(n), welche die Polymerauflösung verstärkt bzw. verstärken, einen oder mehrere Korrosionsinhibitor(en) und ein oder mehrere organische(s) Additiv(e) umfasst, für einen ausreichenden Zeitraum, um das polymere Material zu entfernen, und des Spülens des Substrats umfasst.
  • Die folgenden, in dieser Beschreibung verwendeten Abkürzungen sollen die folgenden Bedeutungen haben, falls sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt: DMSO = Dimethylsulfoxid, TMAH = Tetramethylammoniumhydroxid, NMP = N-Methylpyrrolidon, DPM = Dipropylenglykolmonomethylether, TPM = Tripropylenglykolmonomethylether, AEEA = Aminoethylaminoethanol, DI = entionisiert, Gew.-% = Gewichtsprozent, ml = Milliliter, °C = Grad Celsius, ppb = Teile pro Milliarde und min = Minute. Alle Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht. Alle Zahlenbereiche sind einschließlich zu verstehen.
  • Die Begriffe „Ablösen" und „Entfernen" werden in dieser Beschreibung austauschbar verwendet. Entsprechend werden die Begriffe „Ablösezusammensetzung" und „Entfernungszusammensetzung" austauschbar verwendet. „Alkyl" bezieht sich auf lineares, verzweigtes und cyclisches Alkyl. Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff „aprotisch" bezieht sich auf Verbindungen, die kein Proton aufnehmen oder abgeben.
  • Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen umfassen ein oder mehrere polare(s) aprotische(s) Lösungsmittel, eine oder mehrere Base(n), welche die Polymerauflösung verstärkt bzw. verstärken, und einen oder mehrere Korrosionsinhibitor(en). Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist jedwedes polare aprotische Lösungsmittel geeignet. Geeignete polare aprotische Lösungsmittel umfassen unter anderem Dimethylsulfoxid, Tetramethylensulfon (oder Sulfolan) und Dimethylschwefeldioxid. Es ist bevorzugt, dass das polare aproti sche Lösungsmittel Dimethylsulfoxid oder Sulfolan ist. Solche polaren aprotischen Lösungsmittel sind allgemein von verschiedenen Quellen erhätlich, wie z.B. von Aldrich Chemical Company (Milwaukee, Wisconsin), und können ohne weitere Reinigung verwendet werden.
  • Die polaren aprotischen Lösungsmittel der vorliegenden Erfindung werden typischerweise in einer Menge im Bereich von etwa 20 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 40 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% und mehr bevorzugt von etwa 60 Gew.-% bis etwa 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, verwendet.
  • Die Basen, welche die Polymerauflösung verstärken, sind Tetra(C1-C6)alkylammoniumhydroxid, wie z.B. Tetramethylammoniumhydroxid und Tetrabutylammoniumhydroxid, Tetra(C1-C6)alkylammoniumcarbonat, wie z.B. Tetramethylammoniumcarbonat, Tetra(C1-C6)alkylammoniumacetat, wie z.B. Tetramethylammoniumacetat, Tetra(C1-C6)alkylammoniumcitrat, wie z.B. Tetramethylammoniumcitrat, Tetra(C1-C6)alkylammoniumsilikat, wie z.B. Tetramethylammoniumsilikat, oder Cholinhydroxid. Es ist bevorzugt, dass die erste Base, welche die Polymerauflösung verstärkt, aus einem oder mehreren von Tetramethylammoniumhydroxid, Tetramethylammoniumcarbonat, Tetramethylammoniumacetat oder Tetramethylammoniumcitrat ausgewählt ist. Tetramethylammoniumhydroxid wird typischerweise als Pentahydrat verwendet. Es ist bevorzugt, dass die Basen, welche die Polymerauflösung verstärken, frei von Metallionen, insbesondere Natrium, Kalium und dergleichen, sind. Es ist ferner bevorzugt, dass die Basen, welche die Polymerauflösung verstärken, frei von Hydroxylamin und Hydroxylaminderivaten, wie z.B. Hydroxylaminformiat und Hydroxylamin, das mit einer Carbonsäure gepuffert ist, sind. Solche erste Basen, welche die Polymerauflösung verstärken, sind allgemein z.B. von Aldrich (Milwaukee, Wisconsin) erhältlich und können ohne weitere Reinigung verwendet werden.
  • Die Basen, welche die Polymerauflösung verstärken, liegen in einer Menge von etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% und mehr bevorzugt von etwa 2 bis etwa 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vor. Wenn mehr als eine Base, welche die Polymerauflösung verstärkt, in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, können solche Basen in jedwedem Verhältnis kombiniert werden.
  • Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist jedweder Korrosionsinhibitor, der die Korrosion von Metalldünnschicht-Schichten vermindert, geeignet. Geeignete Korrosionsinhibitoren umfassen unter anderem Catechol, (C1-C6)Alkylcatechol, wie z.B. Methylcatechol, Ethylcatechol und tert-Butylcatechol, Benzotriazol, (C1-C10)Alkylbenzotriazole, (C1-C10)Hydroxyalkylbenzotriazole, 2-Mercaptobenzimidazol, Gallussäure, Gallussäureester, wie z.B. Methylgallat und Propylgallat, und dergleichen. Es ist bevorzugt, dass es sich bei dem Korrosionsinhibitor um Catechol, (C1-C6)Alkylcatechol, Benzotriazol oder (C1-C10)Alkylbenzotriazole, 2-Mercaptobenzimidazol und mehr bevorzugt um Benzotriazol handelt. Solche Korrosionsinhibitoren sind allgemein von verschiedenen Quellen erhältlich, wie z.B. Aldrich (Milwaukee, Wisconsin), und können ohne weitere Reinigung verwendet werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann die Base, welche die Polymerauflösung verstärkt, auch als Korrosionsinhibitor wirken. Folglich sind in der vorliegenden Erfindung solche Basen mit dualer Funktion, welche die Polymerauflösung verstärken, vorgesehen. Beispielsweise kann Tetramethylammoniumsilikat gemäß der vorliegenden Erfindung als die Base, welche die Polymerauflösung verstärkt, der Korrosionsinhibitor oder beides verwendet werden.
  • Die Korrosionsinhibitoren liegen in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung typischerweise in einer Menge im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vor. Es ist bevorzugt, dass die Menge des Korrosionsinhibitors etwa 0,2 bis etwa 5 Gew.-%, mehr bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 3 Gew.-% und insbesondere etwa 1,5 bis etwa 2,5 Gew.-% beträgt.
  • Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind im Wesentlichen frei von zugesetztem Wasser und vorzugsweise frei von zugesetztem Wasser. Eine kleine Menge Wasser kann vorliegen, wenn die Base, welche die Polymerauflösung verstärkt, Kristallisationswasser enthält. Den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung wird kein anderes Wasser zugesetzt. Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind frei von Hydroxylamin oder Hydroxylaminderivaten, wie z.B. Hydroxylaminformiat und Hydroxylamin, das mit einer Carbonsäure gepuffert ist.
  • Die Zusammensetzungen der Erfindung können ein oder mehrere optionale(s) organische(s) Additiv(e) enthalten. Geeignete optionale Additive umfassen unter anderem Hilfslösungsmittel, grenzflächenaktive Mittel, Komplexbildner und dergleichen.
  • Geeignete Hilfslösungsmittel umfassen unter anderem (C1-C20)Alkandiole, wie z.B. Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, 2-Methylpropandiol und Dipropylenglykol, (C1-C20)Alkandiol(C1-C6)alkylether, wie z.B. Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykoldimethylether, Propylenglykol-n-butylether, Dipropylenglykolmonomethylether, Dipropylenglykoldimethylether, Dipropylenglykolmonobutylether, Tripropylenglykolmonomethylether und Propylenglykolmethyletheracetat, Aminoalkohole, wie z.B. Aminoethylaminoethanol, N-(C1-C10)Alkylpyrrolidone, wie z.B. N-Methylpyrrolidon, N-Ethylpyrrolidon, N-Hydroxyethyl pyrrolidon und N-Cyclohexylpyrrolidon, und dergleichen. Es ist bevorzugt, dass das Hilfslösungsmittel eines oder mehrere von (C1-C20)Alkandiolen und (C1-C20)Alkandiol(C1-C6)alkylethern ist und mehr bevorzugt eines oder mehrere von Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykoldimethylether, Propylenglykol-n-butylether, Dipropylenglykolmonomethylether, Dipropylenglykoldimethylether, Dipropylenglykol-n-butylether, Tripropylenglykolmonomethylether und Propylenglykolmethyletheracetat ist. Es ist ferner bevorzugt, dass die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung frei von einem Amin-Hilfslösungsmittel, wie z.B. von Aminoalkoholen, sind.
  • Wenn solche Hilfslösungsmittel verwendet werden, liegen sie typischerweise in einer Menge im Bereich von etwa 5 bis etwa 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, und vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 45 Gew.-%, vor. Es ist bevorzugt, dass in der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere Hilfslösungsmittel verwendet wird bzw. werden. Wenn ein solches Hilfslösungsmittel in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung vorliegt, wird die Effektivität der Zusammensetzungen bezüglich der Entfernung von polymerem Material verglichen mit der Verwendung des Lösungsmittels allein erhöht. Es ist bevorzugt, dass das Gewichtsverhältnis von polarem aprotischen Lösungsmittel zu dem Hilfslösungsmittel im Bereich von 50:50 bis 95:5, vorzugsweise 60:40 bis 80:20 und mehr bevorzugt bei einem Verhältnis von 75:25 liegt.
  • Mit den Ablösezusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können nicht-ionische und kationische grenzflächenaktive Mittel verwendet werden. Nicht-ionische grenzflächenaktive Mittel sind bevorzugt. Solche grenzflächenaktiven Mittel sind allgemein erhältlich. Die grenzflächenaktiven Mittel liegen typischerweise in einer Menge von etwa 0,2 bis etwa 5 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,5 bis etwa 3 Gew.-% und mehr bevorzugt von etwa 1 bis etwa 2,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vor.
  • Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können durch Vereinigen des einen oder der mehreren polaren aprotischen Lösungsmittel(s), einer oder mehrerer Base(n), welche die Polymerauflösung verstärkt bzw. verstärken, eines Korrosionsinhibitors oder mehrerer Korrosionsinhibitoren und eines organischen Additivs oder mehrerer organischer Additive in jedweder Reihenfolge hergestellt werden. Wenn ein Hilfslösungsmittel verwendet wird, ist es bevorzugt, dass das polare aprotische Lösungsmittel und das Hilfslösungsmittel zuerst gemischt werden, gefolgt von der einen oder der mehreren Base(n), welche die Polymerauflösung verstärkt bzw. verstärken, vom Korrosionsinhibitor und dann von jedwedem von anderen optionalen Additiven.
  • Ein Vorteil der Polymerentfernungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie bezüglich Substraten, die Metalle, insbesondere Kupfer, enthalten, im Wesentlichen nicht-korrosiv sind. Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bezüglich Metallen, insbesondere Kupfer, nicht-korrosiv sind.
  • Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind für die Entfernung von polymerem Material von einem Substrat geeignet. Ein geeignetes polymeres Material, das durch die vorliegende Erfindung entfernt werden kann, ist jedweder Rückstand von Photolacken, Lötmasken, Antireflexionsbeschichtungen und dergleichen.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass niedrigere Temperaturen verwendet werden können als diejenigen, die mit bekannten Ablösezusammensetzungen eingesetzt werden. Typischerweise kann das erfindungsgemäße Polymerrückstandsentfernungsverfahren bei jedweder Temperatur durchgeführt werden, wie z.B. von Raumtemperatur bis etwa 120°C, vorzugsweise von etwa 35°C bis etwa 85°C, mehr bevorzugt von etwa 50°C bis etwa 85°C und insbesondere von etwa 70°C bis etwa 85°C. Es ist bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen Polymerentfernungszusammensetzungen erwärmt werden. Dem Fachmann ist klar, dass die erfindungsgemäßen Polymerentfernungszusammensetzungen mit verschiedenen Mitteln erwärmt werden können.
  • Polymere Rückstände auf einem Substrat können durch Inkontaktbringen des Substrats mit einer Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung entfernt werden. Das Substrat kann mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mit jedwedem bekannten Mittel in Kontakt gebracht werden, wie z.B. durch Anordnen des Substrats in einem Behälter, der eine Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält, oder durch Sprühen einer Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf das Substrat. Wenn das Substrat in einem Behälter angeordnet wird, ist es bevorzugt, dass der Füllstand der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung in dem Behälter ausreichend ist, um den Polymerrückstand auf dem Substrat vollständig einzutauchen. Nachdem das Substrat mit den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung für einen Zeitraum in Kontakt gebracht worden ist, der ausreichend ist, um den Polymerrückstand zu entfernen, wird der Kontakt des Substrats mit den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung beendet, das Substrat wird mit DI-Wasser gespült und getrocknet, wie z.B. unter Verwendung eines Schleudertrocknungsverfahrens.
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere zur Herstellung von elektronischen Vorrichtungen geeignet, die einen Dünnschichtmagnetkopf enthalten. Dünnschichtmagnetköpfe können erfindungsgemäß durch Inkontaktbringen eines Dünnschicht magnetkopf-Vorläufers, der zu entfernendes polymeres Material enthält, mit einer Zusammensetzung, welche ein oder mehrere polare(s) aprotische(s) Lösungsmittel, eine oder mehrere Base(n), welche die Polymerauflösung verstärkt bzw. verstärken, einen oder mehrere Korrosionsinhibitor(en) und ein oder mehrere organische(s) Additiv(e) umfasst, für einen ausreichenden Zeitraum, um das polymere Material zu entfernen, und des Spülens des Substrats hergestellt werden. Der Kontakt des Dünnschichtmagnetkopfs mit der Zusammensetzung wird dann beendet, der Dünnschichtmagnetkopf wird gespült, z.B. mit Wasser oder Isopropanol, und getrocknet, wie z.B. durch Schleudertrocknen oder unter Stickstoff.
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind bezüglich Substraten, die Metalle, insbesondere Kupfer und Nickel-Eisen, enthalten, im Wesentlichen nicht-korrosiv. Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bezüglich Metallen, insbesondere Kupfer, nicht-korrosiv sind. Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind zur schnelleren und einfacheren Entfernung von stark haftendem Photolack und anderen Verfahrensrückständen, als dies bei herkömmlichen Photolack-Ablöseformulierungen und Einzelkomponentenlösungsmitteln der Fall ist, effektiv.
  • Die folgenden Beispiele sollen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung weiter veranschaulichen.
  • Beispiel 1
  • Dünnschichtmagnetkopf (4 Zoll, 10 cm)-Keramikwafer, die Beschichtungen von jedwedem der folgenden Metalle oder Legierungen enthalten: Nickel-Eisen („Ni-Fe"), Nickel, Cobalt, Platin und Aluminiumoxid, wurden mit einem käuflichen Photolack, AZ 1400, unter Verwendung von Standardaufbringtechniken beschichtet. In jedem Fall wurde der Photolack unter typischen Bedingungen hartgebrannt und verarbeitet. Der verbleibende Photolack wurde dann durch Eintauchen der Wafer in ein 500 ml-Bad jeder der Proben 1 bis 3 entfernt. Die Formulierungen von jeder der Proben 1 bis 3 sind in der Tabelle 1 angegeben. Alle Mengen beziehen sich auf das Gewicht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Tabelle 1
    Probe Zusammensetzung
    1 60 % DMSO, 37,5 % DPM, 2,5 % TMAH, 1 bis 1,5 % Benzotriazol
    2 70 % DMSO, 28 % DPM, 2 % TMAH, 1 bis 1,5 % Benzotriazol
    3 75 % DMSO, 20 % DPM, 2,5 % TMAH, 2,5 % DI-Wasser, 1 bis 1,5 % tert-Butylcatechol
  • Jedes Bad wurde auf 75°C erwärmt und die Wafer verblieben 20 min in dem Bad. Die Wafer wurden dann mit DI-Wasser gespült, unter einem Stickstoffstrom getrocknet und bezüglich Polymerrückständen bewertet. Die Wafer wurden auch bezüglich Korrosionsanzeichen untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
    Probe Dünnschicht Ergebnisse der Polymerentfernung Korrosion
    1 100 % Kupfer sauber – kein Rückstand keine Korrosion
    2 Al2O3, Al/Cu, Si, Ti/Ti-N sauber – kein Rückstand keine Korrosion
    3 Al2O3, Al/Cu, Si, W, Ti, Ti-N sauber – kein Rückstand keine Korrosion
  • Die vorstehenden Daten zeigen deutlich, dass die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bezüglich der Entfernung eines polymeren Rückstands von einem Substrat effektiv sind.
  • Beispiel 2
  • Galvanisierte Kupferwafer (100 % Kupfer) wurden getestet. 2 Zoll × 2 Zoll (5 cm × 5 cm)-Teile der 100 % Kupfer-Wafer wurden in 100 ml-Bädern von jeweils 6 Ablöselösungen erwärmt. Die Lösungen A bis C waren käufliche Photolackablöse-Vergleichslösungen und die Lösungen 4 bis 6 waren Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung. Die Formulierungen der Proben sind in der Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
    Proben Zusammensetzung
    A 25 % Hydroxylamin, 62,5 % Diglykolamin, 12,5 % Wasser, 5 % Catechin
    B 60 % Monoethanolamin, 25 % Hydroxylamin, 10 % Wasser, 5 % Catechin
    C 37,5 % NMP, 22,5 % AEEA, 20 % DPM, 20 % TPM
    4 75 % DMSO, 20 % DPM, 3 % TMAH, 2 % Benzotriazol
    5 70 % Sulfolan, 25 % DPM, 3 % TMAH, 2 % Benzotriazol
    6 75 % DMSO, 20 % DPM, 3 % Tetramethylammoniumcarbonat, 2 % Benzotriazol
  • Die Bäder, welche die Ablöselösungen enthielten, wurden auf 75°C erwärmt. Die Waferteile wurden 30 min in dem Bad belassen. Die Waferteile wurden dann aus den Ablöselösungsbädern entnommen und die Lösung in dem Bad wurde unter Verwendung des induktiv gekoppelten Plasmamassenspektrometers („ICP-MS") HP-4500 mit einem Kaltabschirmungsplasmaverfahren und unter Verwendung der Standardzugabeverfahren bezüglich gelöstem Kupfer getestet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4
    Proben Kupferkonzentration (ppb)
    A 7865
    B 8640
    C 11060
    4 326
    5 285
    6 186
  • Aus den vorstehenden Daten ist deutlich ersichtlich, dass die Ablösezusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bezüglich Kupfer viel weniger korrosiv sind als bekannte Ablösezusammensetzungen.
  • Beispiel 3
  • Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung eines Glassubstrats, das eine Indiumzinnoxid/Tantal („ITO/Ta")-Dünnschicht enthielt, und der Ablösezusammensetzung der Probe 4 wiederholt. Es wurde keine starke Korrosion der Metallschichten festgestellt.
  • Beispiel 4
  • Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung eines Substrats, das eine Niob/Aluminium/Niob („Nb/Al/Nb")-Dünnschicht enthielt, und der Ablösezusammensetzung der Probe 5 wiederholt. Es wurde keine starke Korrosion der Metallschichten festgestellt.
  • Beispiel 5
  • Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von MR- und GMR-strukturierten Wafern, die Aluminiumoxid-Dünnschichten enthielten, wiederholt. Die Proben A bis C zeigten eine Korrosion, während die Proben 4 bis 6 ein geringeres Korrosionsausmaß zeigten als die Proben A bis C, wobei die Probe 5 das geringste Korrosionsausmaß zeigte.
  • Beispiel 6
  • Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurden verschiedene Korrosionsinhibitoren in der Ablösezusammensetzung von Probe 5 bewertet. Die Korrosionsinhibitoren wurden bezüglich der Kupferkorrosion bewertet und auf einer Skala von 1 bis 10 eingestuft, wobei 1 für die bezüglich des Kupfers am stärksten korrosive Zusammensetzung und 10 für die bezüglich des Kupfers am wenigsten korrosive Zusammensetzung steht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 angegeben. Tabelle 5
    Probe Korrosionsinhibitor Menge (Gew.-%) Einstufung
    7 Catechin 2–5 7
    8 tert-Butylcatechin 2–5 8
    9 Benzotriazol 2–5 10
    10 Benzotriazolderivat 2–5 9
    11 Tetramethylammoniumsilikat 5 9
    12 2-Mercaptobenzimidazol 2–5 9
  • Die vorstehenden Daten zeigen, dass alle Korrosionsinhibitoren in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung effektiv sind.
  • Beispiel 7
  • Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch enthielt das Substrat eine Titan/Titannitrid/Aluminium-Kupfer-Silizium/Titannitrid-Schicht („Ti/TiN/AlCuSi/TiN"), die 0,2 bis 0,3 Mikrometer-Geometrien enthielt, und die Ablösezusammensetzung der Probe 5 wurde verwendet. Auf den 0,2 bis 0,3 Mikrometer-Geometrien war keine Titan- oder Titannitrid-Korrosion ersichtlich und keine Titan-Unterätzung wurde festgestellt.

Claims (13)

  1. Zusammensetzung für die Entfernung von polymerem Material von einem Substrat, welche ein oder mehrere polare aprotische Lösungsmittel, 1 bis 5 Gew.-% einer oder mehrerer Basen, welche die Polymerauflösung verstärken, ausgewählt aus Tetra(C1-C6)alkylammoniumhydroxid, Tetra(C1-C6)alkylammoniumcarbonat, Tetra(C1-C6)alkylammoniumacetat, Tetra(C1-C6)alkylammoniumcitrat, Tetra(C1-C6)alkylammoniumsilikat und Cholinhydroxid, und einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren beinhaltet, wobei die Zusammensetzung frei von Hydroxylamin oder Hydroxylaminderivaten ist.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das polare aprotische Lösungsmittel Dimethylsulfoxid, Tetramethylensulfon oder Dimethylsulfon umfasst.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die polaren aprotischen Lösungsmittel in einer Menge von etwa 20 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorliegen.
  4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Base, welche die Polymerauflösung verstärkt, Tetramethylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid, Tetramethylammoniumcarbonat, Tetramethylammoniumacetat, Tetramethylammoniumcitrat, Tetramethylammoniumsilikat oder Cholinhydroxid umfasst.
  5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Korrosionsinhibitor Catechol, (C1-C6)Alkylcatechol, Benzotriazol, (C1-C10)Alkylbenzotriazole, (C1-C10)Hydroxyalkylbenzotriazole, 2-Mercaptobenimidazol, Gallussäure oder Gallussäureester umfasst.
  6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei der Korrosionsinhibitor aus Catechol, Methylcatechol, Ethylcatechol, tert-Butylcatechol, Benzotriazol, 2-Mercaptobenimidazol, Gallussäure, Methylgallat oder Propylgallat ausgewählt ist.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Korrosionsinhibitor in einer Menge von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorliegt.
  8. Zusammensetzung nach Anspruch 1, welche weiter ein oder mehrere organische Additive, ausgewählt aus Hilfslösungsmitteln, grenzflächenaktiven Mitteln und Komplexbildnern, umfasst.
  9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Hilfslösungsmittel (C1-C20)Alkandiole, (C1-C20)Alkandiol(C1-C6)alkylether, Aminoalkohole oder N-(C1-C10)Alkylpyrrolidone umfasst.
  10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das Hilfslösungsmittel Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykoldimethylether, Propylenglykol-n-butylether, Dipropylenglykolmonomethylether, Dipropylenglykoldimethylether, Dipropylenglykol-n-butylether, Tripropylenglykolmonomethylether und Propylenglykolmethyletheracetat umfasst.
  11. Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Hilfslösungsmittel in einer Menge von etwa 5 bis etwa 80 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorliegt.
  12. Verfahren zum Entfernen von polymerem Material von einem Substrat, welches den Schritt des Inkontaktbringens eines Substrats, das zu entfernendes polymeres Material enthält, mit der Zusammensetzung nach Anspruch 1 be inhaltet.
  13. Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtmagnetköpfen, welches die Schritte des Inkontaktbringens eines Dünnschichtmagnetkopf-Vorläufers, der zu entfernendes polymeres Material enthält, mit der in einem der vorhergehenden Ansprüche definierten Zusammensetzung für einen ausreichenden Zeitraum, um das polymere Material zu entfernen, und des Spülens des Substrats umfasst.
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