JP2019191565A - フォトレジスト剥離剤 - Google Patents

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Abstract

【課題】基材からフォトレジストを除去するための改良された剥離剤溶液の提供。【解決手段】ジエチレングリコールブチルエーテル、第四級アンモニウムヒドロキシド、及び、少なくとも2個の炭素原子、少なくとも1個のアミノ置換基及び少なくとも1個のヒドロキシル置換基を有し、該アミノ及びヒドロキシル置換基が2個の異なる炭素原子に結合しているアルカノールアミンを含み、DMSOを含まない剥離剤溶液。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、35U.S.C.§119(e)に基づいて、2018年3月7日に出願された米国特許仮出願第62/639,962号についての優先権を主張し、その全体を参照により本明細書中に取り込む。
発明の分野
本発明は、一般に、フォトレジストを基材から効果的に除去する能力を有する組成物及びそのような組成物を使用する方法に関する。開示されている組成物は、通常の室温より低い温度及び輸送及び倉庫保管で頻繁に遭遇する温度において液体のまま維持する能力を有し、通常の処理温度よりはるかに高い引火点を有し、さらにポリマー誘電材料との適合性を有するフォトレジスト除去用剥離剤溶液である。
発明の簡単な説明
本発明の1つの態様において、ポジ型又はネガ型フォトレジスト、エッチングプロセス後のフォトレジスト又はエッチング残留物を基材からの効果的に除去又はストリッピングするためのフォトレジスト剥離剤溶液(組成物とも呼ばれる)は提供される。本発明の剥離剤溶液は、レジスト材料に対して特に高い負荷容量、及び、輸送中、倉庫保管中及び幾つかの製造施設での使用中に典型的に遭遇する、通常の室温より低い温度にさらされたときに液体のまま維持する能力を有する。組成物は95℃を超える引火点を有する。より好ましい配合物は99℃以上の引火点を有する。これらの組成物は、輸送及び倉庫保管中の凝固を最小限に抑えるために0℃より十分に低い凝固点を有する。より好ましい配合物は約−10℃未満の凝固点を有する。
本開示による組成物は、典型的には、ジエチレングリコールブチルエーテル(DB)、第四級アンモニウムヒドロキシド及びアルカノールアミンもしくは二次溶媒、又はその両方を含む。1つの好ましい実施形態は、約30質量%〜約97質量%のジエチレングリコールブチルエーテル(DB)、約1質量%〜約7質量%の第四級アンモニウムヒドロキシド、及び、約1質量%〜約75質量%のアルカノールアミンを含む。好ましい第四級基は、(C1〜C8)アルキル、ベンジル、アリールアルキル、(C1〜C5)アルコール及びそれらの組み合わせである。特に好ましい第四級アンモニウムヒドロキシドとしては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(ETMAH)、コリンヒドロキシド及びジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシドが挙げられる。好ましいアルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン(MEA)及び(2−(2−アミノエトキシ)エタノール)(AEE)が挙げられる。組成物はDMSOを本質的に含まない。本開示によるさらなる実施形態は、追加の又は二次溶媒を含む。好ましい二次溶媒としては、グリコール、グリコールエーテル、ポリヒドロキシル化合物などが挙げられる。
本開示による別の実施形態は、DB、第四級アンモニウムヒドロキシド、水及び腐食防止剤を含む。この実施形態は、アルカノールアミン、二次溶媒及びDMSOを本質的に含まない。
本開示の第二の態様は、基材からフォトレジスト及び関連ポリマー材料を除去するために上記の新規な剥離剤溶液を使用する方法を提供する。所望の量のフォトレジストを除去するのに十分な時間、基材を剥離剤溶液と接触させること、基材を剥離剤溶液から取り出すこと、DI水又は溶媒を用いて基材から剥離剤溶液をすすぐこと、及び、基材を乾燥させることにより、フォトレジストを有する選択された基材からフォトレジストを除去することができる。
本開示の第三の態様は、開示された新規な方法によって製造されるエレクトロニクスデバイスを含む。
本発明の他の特徴及び利点は、例として本発明の原理を示す添付の図面と併せて、以下のより詳細な説明から明らかであろう。
発明の詳細な説明
特許請求の範囲の理解を促進する目的で、ここで、例示された実施形態を参照し、それを説明するために特定の用語を使用する。それにもかかわらず、特許請求の範囲の限定を意図するものではなく、その中に例示されるような変更及びさらなる改変ならびにその原理のさらなる応用は、本開示に関する技術の当業者に通常想起されるように考えられるものと理解される。
1つの実施形態において、本開示による組成物は、ジエチレングリコールブチルエーテル(DB)溶媒、第四級アンモニウムヒドロキシド、水、腐食防止剤及び二次溶媒、又は、少なくとも2個の炭素原子、少なくとも1個のアミノ置換基及び少なくとも1個のヒドロキシル置換基を有し、該アミノ及びヒドロキシル置換基は2個の異なる炭素原子に結合しているアルカノールアミンを含む。好ましい第四級置換基としては、(C1〜C8)アルキル、ベンジル及びそれらの組み合わせが挙げられる。高レベルのアルカノールアミンを有する配合物は、カーボンスチールに対して特に非腐食性であるという利点を有し、そして他の剥離剤溶液よりも典型的な廃棄物処理システム及び補助装置に対して害が少ない。幾つかの実施形態において、配合物はさらに二次溶媒を含んでもよい。1つの実施形態において、配合物は、約0.2質量%〜約75質量%の二次溶媒を含むことができる。特に有用な二次溶媒としては、グリコール、グリコールエーテル及びポリヒドロキシル化合物が挙げられ、以下により詳細に記載される。幾つかの実施形態において、二次溶媒としては、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール(MMB)又はプロピレングリコール(PG)が挙げられる。特に適切な配合物は、輸送及び倉庫保管中の凝固を最小限に抑えるために0℃より十分に低い凝固点を有する。より好ましい配合物は、約−10℃未満、約−15℃未満又は約−19℃未満の凝固点を有する。好ましい配合物は、使用中の引火の危険性を最小限にするために90℃を十分に超える引火点を有する。より好ましい配合物は、約95℃を超える、約97℃を超える、約99℃を超える又は約100℃を超える引火点を有する。好ましい剥離剤溶液は低温で液体のままを維持するので、溶液を使用することができるようになる前に寒い気候の間に受け取った又は加熱されていない倉庫に貯蔵した剥離剤溶液の固化ドラムを液化する必要性は無くなり又は最小限に抑制される。固化した剥離剤溶液を溶融するためのドラムヒータの使用は時間がかかり、余分な取扱いを必要としそして不完全な溶融及び溶融溶液の組成の変性をもたらすことがある。幾つかの実施形態において、組成物はジメチルスルホキシド(DMSO)を含まないか又は本質的に含まない。幾つかの実施形態において、組成物はアルカノールアミンを含まないか又は本質的に含まないことができる。幾つかの実施形態において、組成物は二次溶媒を含まないか又は本質的に含まないことができる。
別の実施形態において、本開示による組成物はDB以外に又はそれに加えて溶媒を含み、例えば、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、エチレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、第四級アンモニウムヒドロキシド、水、腐食防止剤、及び、二次溶媒、又は、少なくとも2個の炭素原子、少なくとも1個のアミノ置換基及び少なくとも1個のヒドロキシル置換基を有し、該アミノ及びヒドロキシル置換基が2個の異なる炭素原子に結合しているアルカノールアミンを含む。
さらに、本開示による組成物は、固形分を沈殿させることなく、組成物がより高レベルのフォトレジストを除去することを可能にする高い負荷容量を示す。負荷容量はフォトレジスト又は二層材料のcm3の数値として規定され、該材料がウエハ上に再堆積される前、又は、残留物がウエハ上に残る前に、各1リットルの剥離剤溶液が除去することができるcm3の数値である。例えば、20リットルの剥離剤溶液が、再堆積が起こるか又はウエハ上に残留物が残る前に300cm3のフォトレジストを除去することができるならば、負荷容量は300cm3/20リットル= 15cm3/リットルである。
本開示による組成物は、ポリイミド(PI)及びポリベンゾオキサゾール(PBO)などのポリマー誘電材料との良好な適合性を示す。良好な適合性は低いエッチング速度によって証明される。本開示の組成物は、PIとの良好な適合性、又は、PBOとの良好な適合性、又はPIとPBOの両方との良好な適合性を示すことができる。PIのエッチング速度は、約20nm/分未満、又は約10nm/分未満、又は約5nm/分未満、又は約3nm/分未満、又は約2nm/分未満、又は約1nm/分未満であることができる。あるいは、PBOのエッチング速度は、約20nm/分未満、又は約10nm/分未満、又は約5nm/分未満、又は約3nm/分未満、又は約2nm/分未満、又は約1nm/分未満であることができる。さらに、PI及びPBOのエッチング速度は両方とも約20nm/分未満、約10nm/分未満、約5nm/分未満、又は約3nm/分未満、又は約2nm/分未満、又は約1nm/分未満であることができる。
本発明の組成物中のジエチレングリコールブチルエーテル(DB)の質量%は約30質量%〜約97質量%であることができる。他の実施形態において、組成物は約40質量%〜約97質量%、約50質量%〜約97質量%のDB、又は、約60質量%〜約97質量%のDBを含むことができる。幾つかの実施形態において、組成物は、約30質量%を超える、約40質量%を超える、約50質量%を超える、又は約60質量%を超えるDBを含む。先の3つの文中にまさに記載された量のいずれも、本発明の組成物中の質量%DBを記載するための任意の組み合わせにおける終点として使用することができ、例えば約30〜約60質量%DBとすることができる。別の実施形態において、溶液中のDBの量/水の量の比は、約5を超え、約9を超え、約10を超え、約15を超え、約20を超え、約50を超え、約100を超え、約1000を超え、及び/又は約3000を超える。
別の実施形態において、DBの量/水の量の比は、約5〜約10,000、又は約9〜約10,000、又は約10〜約10,000、又は約15〜約10,000、又は約5〜約6,000、又は約9〜約6,000、又は約10〜約6,000、又は約15〜約6,000である。先の2つの文中にまさに記載された量のいずれも、本発明の組成物中のDBの量/水の量の比を記載するための任意の組み合わせにおける終点として使用することができ、例えば約50〜約6000とすることができる。
本発明の組成物中のジエチレングリコールブチルエーテル(DB)の質量%とアルカノールアミンの質量%の合計は、約55質量%〜約97質量%であることができる。他の実施形態において、組成物は、約55質量%〜約95質量%、約65質量%〜約95質量%、約70質量%〜約97質量%、約75質量%〜約95質量%、約80質量%〜約97質量%、約85質量%〜約97質量%、約85質量%〜約95質量%、約90質量%〜約97質量%、約75質量%〜約90質量%、約75質量%〜約85質量%のジエチレングリコールブチルエーテル(DB)及びアルカノールアミンを含むことができる。先の2つの文中にまさに記載された量のいずれかを、本発明の組成物中の質量%DB及びアルカノールアミンを記載するための任意の組み合わせにおける終点として使用することができ、例えば約95〜約97質量%のDB及びアルカノールアミンとすることができる。幾つかの実施形態において、質量%ジエチレングリコールブチルエーテル(DB)は、質量%アルカノールアミンよりも大きく、そしてジエチレングリコールブチルエーテル(DB)は、存在するアルカノールアミンの量よりも約20%〜約90%、約20%〜約40%、約70%〜約90%、約10%〜約50%、約40%〜約90%、又は約30%〜約90%多い量で組成物中に存在することができる。幾つかの実施形態において、ジエチレングリコールブチルエーテル(DB)は、存在するアルカノールアミンの量よりも約20%超、約30%超、約35%超、約40%超、約50%超、約70%超、約75%超、約80%超、又は約85%超多い量で組成物中に存在することができる。先の文中にまさに記載された量のいずれも、範囲を記載するために任意の組み合わせにおける終点として使用することができ、例えば存在するアルカノールアミンの量よりも約30%〜約75%多い範囲とすることができる。
他の組成物において、質量%ジエチレングリコールブチルエーテル(DB)は、質量%アルカノールアミンより少なく、そしてジエチレングリコールブチルエーテル(DB)は、存在するアルカノールアミンの量よりも5%〜約30%、10%〜約30%、10%〜約25%、又は10%〜約20%少ない量で組成物中に存在することができる。
幾つかの実施形態において、質量%アルカノールアミンは、約1質量%〜約75質量%、約2質量%〜約70質量%、約2質量%〜約60質量%、約2質量%〜50質量%、約2質量%〜約40質量%、約3質量%〜約65質量%、約3質量%〜約60質量%、約3質量%〜約50質量%、約3質量%〜約40質量%、約4質量%〜約60質量%、約4質量%〜約50質量%、約4質量%〜約40質量%、約7質量%〜約50質量%、約10質量%〜約50質量%、約10質量%〜約40質量%、約15質量%〜約35質量%、約20質量%〜約50質量%、約20質量%〜約40質量%、1質量%〜約10質量%、約2質量%〜約10質量%、又は約3質量%〜約10質量%であることができる。
組成物は、約0.1質量%〜約10質量%、0.2質量%〜約8質量%、0.3質量%〜約6質量%、0.5質量%〜約5質量%、1質量%〜約4質量%、約1質量%〜約6質量%、約1質量%〜7質量%、約0.1質量%〜約6質量%、又は約1質量%〜約5質量%の第四級アンモニウムヒドロキシドを含むことができる。好ましい第四級置換基としては、(C1〜C8)アルキル、ベンジル、アリールアルキル、(C1〜C5)アルコール及びそれらの組み合わせが挙げられる。幾つかの実施形態において、第四級アンモニウムヒドロキシドとしては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(ETMAH)、ジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド(DMDPAH)及び/又はコリンヒドロキシド(CH)を挙げることができる。幾つかの実施形態において、第四級アンモニウムヒドロキシドは、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)を含まず又は本質的に含まないことができる。
使用されるときに、二次溶媒は組成物の約1質量%〜約75質量%、約5質量%〜約30質量%、約0.2質量%〜約35質量%、約0.2質量%〜約30質量%、約0.2質量%〜約25質量%、約0.2質量%〜約20質量%、約0.2質量%〜約15質量%、約0.2質量%〜約12質量%、約5質量%〜約12質量%、又は約5質量%〜約15質量%を占めることができる。剥離剤配合物はまた、任意成分の界面活性剤を、典型的には約0.01質量%〜約3質量%の範囲のレベルで含むことができる。剥離剤溶液の成分の幾つかは水溶液として提供されうるので、組成物はさらに水を含むことができる。存在する場合には、水は、組成物の約0.01質量%〜約50質量%、約0.01質量%〜約40質量%、約0.01質量%〜約30質量%、約0.01質量%〜約25質量%、約0.01質量%〜約20質量%、約0.01質量%〜約15質量%、約0.01質量%〜約10質量%、約0.01質量%〜約7質量%、約0.01質量%〜約5質量%、約0.01質量%〜約3質量%、約0.01質量%〜約1質量%、約0.1質量%〜約20質量%、約0.1質量%〜約10質量%、約0.1質量%〜約7質量%、約1質量%〜約15質量%、約1質量%〜約7質量%、約2質量%〜約10質量%、約2質量%〜約7質量%、約3質量%〜約10質量%、約3質量%〜約7質量%、約0.001質量%〜約7質量%、0.001質量%〜約10質量%、約1質量%〜約10質量%を占めることができる。他の実施形態において、水は、組成物の50質量%未満、40質量%未満、30質量%未満、25質量%未満、20質量%未満、15質量%未満、10質量%未満、7質量%未満、5質量%未満、3質量%未満、又は1質量%未満を占めることができる。
適切なアルカノールアミンは少なくとも2個の炭素原子を有しそして異なる炭素原子上にアミノ及びヒドロキシル置換基を有する。適切なアルカノールアミンとしては、限定するわけではないが、エタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N−プロピルエタノールアミン、N−ブチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N−メチルイソプロパノールアミン、N−エチルイソプロパノールアミン、N−プロピルイソプロパノールアミン、2−アミノプロパン−1−オール、N−メチル−2−アミノプロパン−1−オール、N−エチル−2−アミノプロパン−1−オール、1−アミノプロパン−3−オール、N−メチル−1−アミノプロパン−3−オール、N−エチル−1−アミノプロパン−3−オール、1−アミノブタン−2−オール、N−メチル−1−アミノブタン−2−オール、N−エチル−1−アミノブタン−2−オール、2−アミノブタン−1−オール、N−メチル−2−アミノブタン−1−オール、N−エチル−2−アミノブタン−1−オール、3−アミノブタン−1−オール、N−メチル−3−アミノブタン−1−オール、N−エチル−3−アミノブタン−1−オール、1−アミノブタン−4−オール、N−メチル−1−アミノブタン−4−オール、N−エチル−1−アミノブタン−4−オール、1−アミノ−2−メチルプロパン−2−オール、2−アミノ−2−メチルプロパン−1−オール、1−アミノペンタン−4−オール、2−アミノ−4−メチルペンタン−1−オール、2−アミノヘキサン−1−オール、3−アミノヘプタン−4−オール、1−アミノオクタン−2−オール、5−アミノオクタン−4−オール、1−アミノプロパン−2,3−ジオール、2−アミノプロパン−1,3−ジオール、トリス(オキシメチル)アミノメタン、1,2−ジアミノプロパン−3−オール、1,3−ジアミノプロパン−2−オール、2−(2−アミノエトキシ)エタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペリジン及び1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジンが挙げられる。
二次溶媒としては、アルコール、グリコールエーテル、グリコールもしくはポリヒドロキシル化合物又はこれらの2つ以上の組み合わせを挙げることができきる。
好ましい二次溶媒アルコール、グリコールエーテル、グリコール及びポリヒドロキシル化合物はエステル基又はアミン基を含まない。アルコール、グリコールエーテル、グリコール又はポリヒドロキシル化合物は、脂肪族、脂環式、環式又は芳香族であることができるが、脂肪族又は脂環式であることが望ましい。アルコール、グリコールエーテル、グリコール又はポリヒドロキシル化合物は飽和又は不飽和であることができ、そして望ましくは、1個以下の不飽和結合を有するか又は不飽和結合を有しない。アルコール、グリコールエーテル、グリコール及びポリヒドロキシル化合物は、望ましくはヘテロ原子を含まない。アルコール、グリコールエーテル、グリコール及びポリヒドロキシル化合物は、望ましくは、炭素、酸素及び水素原子のみを含む。
二次溶媒の例としては、直鎖状及び分枝鎖状及び芳香族アルコールを挙げることができる。例示すると、溶液のアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、tert−ブチルアルコール、tert−アミルアルコール、3−メチル−3−ペンタノール、1−オクタノール、1−デカノール、1−ウンデカノール、1−ドデカノール、1−トリデカノール、1−テトラデカノール、1−ペンタデカノール、1−ヘキサデカノール、9−ヘキサデセン−1−オール、1−ヘプタデカノール、1−オクタデカノール、1−ノナデカノール、1−エイコサノール、1−ヘネイコサノール、1−ドコサノール、13−ドコセン−1−オール、1−テトラコサノール、1−ヘキサコサノール、1−ヘプタコサノール、1−オクタコサノール、1−トリアコンタノール、1−ドトリアコンタノール、1−テトラトリアコンタノール、セテアリルアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコールを挙げることができる。例示的な例では、溶液は、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、tert−ブチルアルコール又は3−メチル−3−ペンタノールのうちの1つ以上を含むことができる。
上記のように、二次溶媒は、2個以上のヒドロキシル基を有するポリヒドロキシル化合物であることができる。ポリヒドロキシル化合物は、望ましくは500以下、又は400以下、又は350以下、又は300以下、又は275以下、又は250以下、又は225以下、又は200以下、又は175以下、又は150以下、又は125以下、又は100以下、又は75以下の分子量を有する。
二次溶媒としてのポリヒドロキシル化合物としては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール(プロピレングリコール)、1,3−プロパンジオール、1,2,3−プロパントリオール、1,2−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,3−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、3,4−ペンタンジオール、1,2,3−ペンタントリオール、1,2,4−ペンタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,3,5−ペンタントリオール、エトヘキサジオール、p−メタン−3,8−ポリヒドロキシル化合物、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、キシリトール、アラビトール、1,2−又は1,3−シクロペンタンジオール、1,2−又は1,3−シクロヘキサンジオール、2,3−ノルボルナンジオール、1,8−オクタンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ヒドロキシピバリルヒドロキシピバレート、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−イソブチル−1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4,4−テトラメチル−1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、1,4−ベンゼンジメタノール、水素化ビスフェノールA、1,1,1−トリメチロールプロパン、1,1,1−トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、エリスリトール、トレイトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、グリセロール、キシリトールなど、2種以上の上記ポリヒドロキシル化合物とポリヒドロキシル化合物との組み合わせを挙げることができる。
例示的な例において、溶液は、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール(プロピレングリコール)、1,3−プロパンジオール、1,4−ペンタンジオール、1,2−ブタンジオール及び1,3−ブタンジオールの1種以上の第二級ポリヒドロキシル溶媒を含むことができる。
二次溶媒としてのグリコールエーテル化合物としては、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、エチレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル又はジエチレングリコールジエチルエーテルを挙げることができる。
組成物はまた、場合により、1種以上の腐食防止剤を含むことができる。適切な腐食防止剤としては、限定するわけではないが、カテコール及びレゾルシノールなどの芳香族ヒドロキシル化合物、メチルカテコール、エチルカテコール及びt−ブチルカテコールなどのアルキルカテコール、フェノール及びピロガロール、ベンゾトリアゾールなどの芳香族トリアゾール、アルキルベンゾトリアゾール、グリセロール、ソルビトール、エリトリトール、キシリトールなどの糖アルコール、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、セバシン酸、ドデカン酸、ウンデカン酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、安息香酸、フタル酸、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、無水酢酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水コハク酸、サリチル酸、没食子酸などのカルボン酸及び没食子酸メチル及び没食子酸プロピルなどの没食子酸エステル、硝酸銅(II)ヘミ(五水和物)などの硝酸銅(II)水和物などの金属塩、上記のカルボキシル基含有有機含有化合物の有機塩、トリメチルアミン、ジエチルアミン及び2−アミノピリジンなどのピリジン類などの塩基性物質、及び、キレート化合物、例えば、1,2−プロパンジアミンテトラメチレンホスホン酸及びヒドロキシエタンホスホン酸を含むリン酸系キレート化合物、エチレンジアミン四酢酸及びそのナトリウム塩及びアンモニウム塩、ジヒドロキシエチルグリシン及び二トリロ三酢酸などのカルボン酸系キレート化合物、ビピリジン、テトラフェニルポルフィリン及びフェナントロリンなどのアミン系キレート化合物、ジメチルグリオキシム及びジフェニルグリオキシムなどのオキシム系キレート化合物が挙げられる。単一の腐食防止剤を使用することができ、又は、腐食防止剤の組み合わせを使用することができる。腐食防止剤は約1ppm〜約10%の範囲のレベルで有用であることが証明されている。幾つかの実施形態において、溶液は約0.001質量%〜約3質量%の第一の腐食防止剤を含むことができる。1つの実施形態において、第一の腐食防止剤は硝酸銅(II)の水和物である。幾つかの実施形態において、溶液はさらに、約0.05質量%〜約7質量%の第二の腐食防止剤を含むことができる。他の実施形態において、溶液は、約0.001質量%〜約2質量%、約0.001質量%〜約1質量%、0.001質量%〜約0.1質量%、約0.01質量%〜約3質量%、約0.01質量%〜約2質量%、約0.01質量%〜約1質量%、少なくとも0.001質量%、少なくとも0.01質量%、少なくとも0.1質量%、約0.05質量%未満、約0.1質量%未満、約0.5質量%未満、約1質量%未満、約2質量%未満及び/又は約3質量%未満の第一の腐食防止剤をさらに含むことができる。他の実施形態において、溶液は、約0.05質量%〜約5質量%、約0.05質量%〜約3質量%、約0.05質量%〜約2質量%、約0.05質量%〜約1質量%、約0.1質量〜約7質量%、約0.1質量%〜約5質量%、約0.1質量%〜約3質量%、約0.1質量%〜約2質量%、約0.1質量%〜約1質量%、少なくとも0.05質量%、少なくとも0.1質量%、少なくとも1質量%、1質量%未満、2質量%未満、約3質量%未満、約5質量%未満及び/又は約7質量%未満の第二の腐食防止剤を含むことができる。第一の腐食防止剤及び第二の腐食防止剤は同じではない。第一の腐食防止剤及び第二の腐食防止剤の両方は上記の腐食防止剤から選択されうる。幾つかの実施形態において、組成物は金属塩を本質的に含まなくてもよい。幾つかの実施形態において、組成物は糖アルコールを本質的に含まなくてもよい。
好ましい任意成分の界面活性剤はフルオロ界面活性剤を含んでいた。好ましいフルオロ界面活性剤の一例は、DuPont FSO(ポリエチレングリコール(50%)、エチレングリコール(25%)、1,4−ジオキサン(<0.1%)、水25%とともにフッ素化テロメレBモノエーテル)である。好ましいフルオロ界面活性剤の別の例は、DuPont,Capstone,FS − 10(水中30%のペルフルオロアルキルスルホン酸)である。
本発明はさらに、少なくとも1つのフォトレジスト層の除去方法であって、少なくとも1つのフォトレジスト層を含む基材を本発明のいずれかの剥離剤溶液と、前記少なくとも1つのフォトレジスト層を少なくとも部分的に除去する温度及び時間で接触させる工程、及び、前記接触工程の後に前記基材をすすぐ工程を含む方法を提供する。接触時間は、典型的には、10分〜120分の間であるが、それは、除去される層、材料、残留物及びそれらの厚さ、剥離剤溶液の温度、ならびに、浸漬、噴霧又はその両方の組み合わせなどの接触工程のタイプ、及び、基材と洗浄溶液との間の任意の相対運動に依存するであろう。
少なくとも50℃の好ましい温度は基材と接触させるために好ましいが、多くの用途では、約50℃〜約80℃の温度はより好ましい。別の実施形態において、好ましい温度は溶液の引火点より少なくとも5℃低い、又は溶液の引火点より少なくとも10℃低い、又は溶液の引火点より少なくとも20℃低い。あるいは、好ましい温度は101℃未満、又は96℃未満、又は86℃未満である。基材が敏感であるか又はより長い除去時間が必要とされる特定の用途のためには、より低い接触温度が適切である。例えば、基材を再加工する場合に、フォトレジストを除去し、基材への損傷を避けるために、剥離剤溶液を少なくとも20℃の温度に長時間維持することが適切でありうる。
基材を浸漬するときに、組成物の撹拌はフォトレジスト除去をさらに促進する。撹拌は、機械的撹拌、循環、又は組成物を通して不活性ガスをバブリングすることによって行うことができる。所望量のフォトレジストを除去したら、基材を剥離剤溶液との接触から取り出し、水又はアルコール又はアルコール水溶液ですすぐ。脱イオン水は水の好ましい形態であり、イソプロパノールは好ましいアルコールである。酸化を受ける成分を有する基材では、すすぎは好ましくは不活性雰囲気下で行われる。本開示による好ましい剥離剤溶液は、現在の市販製品と比較してフォトレジスト材料の負荷容量が改善されており、所与の体積の剥離剤溶液でより多数の基材を処理することができる。
本開示において提供される剥離剤溶液は、単層又は特定のタイプの二層レジスト中に存在するポジ型又はネガ型ポリマーレジスト材料を除去するために使用することができる。例えば、二層レジストは、典型的には、第二のポリマー層によって覆われた第一の無機層を有するか、又は2つのポリマー層を有することができる。以下に教示する方法を利用して、単一のポリマー層を有する標準的なウエハから単一層のポリマーレジストを効果的に除去することができる。同じ方法を使用して、第一の無機層と第二の又は外側のポリマー層とからなる二層を有するウエハから単一のポリマー層を除去することもできる。最後に、2つのポリマー層は、2つのポリマー層からなる二層を有するウエハから効果的に除去することができる。
配合物は、薄い又は厚いレジストであることができる、あらゆる厚さのポジ型及びネガ型レジスト、好ましくはポジ型レジストを除去するのに有用である。レジストは、1μm〜150μm、又は1μm〜100μm、又は2μm〜70μm、又は10μm〜100μmの範囲の厚さであることができる。ポジ型フォトレジストの例としては、AZ Electronic MaterialsからのAZ(登録商標)6130、及びTokyo Ohka KogyoからのTOK PC0421、TOK PW1000及びTOK CR4000が挙げられる。本発明の組成物を用いて除去することができるネガ型フォトレジストの例としては、JSR MicroからのJSR-THBフォトレジストが挙げられる。典型的なポジ型レジストは、ノバラック樹脂及び光酸発生剤からなる。典型的なネガ型レジストは、多官能アクリレート、アクリル樹脂及び光増感剤からなる。
本開示は、半導体デバイスのための高度なパッケージング用途において厚いフォトレジストを除去するために使用される化学溶液を記載している。1つの実施形態において、記載の溶液は、ジエチレングリコールブチルエーテル(DB)、アルカノールアミン及び/又は二次溶媒、水、第四級アンモニウムヒドロキシド及び少なくとも1種の腐食防止剤を含む。溶液はDMSOを本質的に含まない。幾つかの実施形態において、アルカノールアミンはモノエタノールアミン又は2−(2−アミノエトキシ)エタノールである。幾つかの実施形態において、二次溶媒は3−メチル−3−メトキシ−1−ブタノール又はプロピレングリコールである。幾つかの実施形態において、第四級アンモニウムヒドロキシドは、TMAH、TEAH、ETMAH、コリンヒドロキシド又はジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシドであることができる。本質的に含まないとは、1パーセント未満、あるいは0.1パーセント未満、あるいは0.01パーセント未満又は0.001パーセント未満の量を意味する。本質的に含まないとは、DMSOが存在しないことを含む。溶液はまた、場合により、界面活性剤を含む。溶液は約10質量%未満の水を含む。1つの実施形態において、溶液は約0.001質量%〜約10質量%の水を含む。幾つかの実施形態において、組成物は、アルカノールアミンもしくは二次溶媒、又はアルカノールアミンと二次溶媒の両方を本質的に含まないことができる。
本発明の組成物の幾つかの実施形態は、以下のもののうちの1つ以上を本質的に含まず、あるいは含まないことができる(これらの用語は前に定義されたとおり):窒素含有溶媒、ビスコリン塩、トリコリン塩、オキソアンモニウム化合物、ヒドロキシルアミン及びその誘導体、メチルジエタノールアミン、アミノエチルエタノールアミン、過酸化水素、酸化剤、無機酸、有機酸、酸、無機塩基、水酸化カリウム、ピラゾール、金属水酸化物、グリコール、ポリオール、NMP、界面活性剤、金属含有化合物、糖アルコール及び芳香族ヒドロキシル化合物、フッ素- 、臭素- 、塩素- 又はヨウ素含有化合物、リン含有化合物、ナトリウム、カルシウム及び研磨性材料ならびにそれらのいずれかの組み合わせ。
以下に記載する実験では、レジスト除去を観察しそしてそれに応じて記録した。すべてのレジストがウエハクーポン表面から除去された場合に、レジスト除去は「清浄」と規定され、全てのレジストではなく、レジストの少なくとも95%が表面から除去された場合に、「ほとんど清浄」、そして、レジストの少なくとも約80%であるが、レジストの95%未満が表面から除去された場合に、「部分的に清浄」と規定される。
下記の略語は、下記に列挙された様々な組成物において使用される:DB=ジエチレングリコールブチルエーテル、DMSO=ジメチルスルホキシド、MEA=モノエタノールアミン、MMB=3−メトキシ3−メチル−1−ブタノール、TMAH=テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、TEAH=テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、DMDPAH=ジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド、AEE=2−(2−アミノエトキシ)エタノール。
表1は、種々の本発明の及び比較の剥離剤組成物を列挙する。
Figure 2019191565

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例1
表2は、Sn/Agはんだキャップ付きメッキCuピラーを有する60μm〜70μm厚のJSR THB − 151Nネガ型スピンオンフォトレジストを有する半導体ウエハ及び浸漬プロセスを使用して例1について試験した剥離剤組成物を列挙する。浸漬プロセスでは、半導体ウエハのクーポンサイズのサンプルをビーカー中で処理した。ビーカーを100mLの剥離剤組成物で満たし、70℃の目標温度に加熱した。剥離剤組成物が目標温度になったときに、クーポンをビーカー内のホルダーに入れ、撹拌棒によってわずかに撹拌した。プロセス全体を通して温度を目標温度70℃に維持した。合計15分の処理時間の後に、クーポンをビーカーから取り出し、脱イオン水及びIPAですすぎ、そして空気流で乾燥させた。表1中の全ての組成物についての処理温度は70℃であった。
上記の実験では、レジスト除去が観察されそしてそれに応じて記録した。すべてのレジストがウエハクーポン表面から除去された場合に、レジスト除去は「清浄」と規定され、レジストの少なくとも95%が表面から除去された場合に、「ほとんど清浄」と規定され、レジストの約80%が表面から除去された場合に、「部分的に清浄」と規定される。 DB溶媒及びわずか4.5%のMEAを含む配合物1は、ネガ型レジストを完全に除去することはできなかった。他の試験した配合物はすべて30%のMEAを含み、ネガ型レジストを完全に除去することができた。
Figure 2019191565
例2
表3は、プラズマドライエッチングによって処理されたパターン化ポジ型フォトレジストを有する半導体ウエハ及び浸漬プロセスを用いて例2について試験した剥離剤組成物を列挙する。浸漬プロセスでは、半導体ウエハのクーポンサイズのサンプルをビーカー中で処理した。ビーカーを100mLの剥離剤組成物で満たし、60℃の目標温度に加熱した。剥離剤組成物が目標温度になったときに、クーポンをビーカー内のホルダーに入れ、撹拌棒によってわずかに撹拌した。プロセス全体を通して温度を目標温度60℃に維持した。合計15分の処理時間の後に、クーポンをビーカーから取り出し、脱イオン水及びIPAですすぎ、そして空気流で乾燥させた。表3中の全ての組成物についての処理温度は60℃であった。
上記の実験では、レジスト除去が観察されそしてそれに応じて記録した。すべてのレジストがウエハクーポン表面から除去された場合に、レジスト除去は「清浄」と規定され、レジストの少なくとも95%が表面から除去された場合に、「ほとんど清浄」と規定され、レジストの約80%が表面から除去された場合に、「部分的に清浄」と規定される。試験した全ての配合物はプラズマ処理ポジ型レジストを完全に除去した。
Figure 2019191565
例3
表4は、硬化ポリイミド(PI)フィルム及び硬化ポリベンゾオキサゾール(PBO)フィルムのエッチング速度を測定するために浸漬プロセスを用いて例3について試験した剥離剤組成物を列挙する。硬化ブランケットPIフィルム又は硬化ブランケットPBOフィルムで被覆された半導体ウエハを用いて試験を行った。浸漬プロセスでは、半導体ウエハのクーポンサイズのサンプルをビーカー中で処理した。ビーカーを100mLの剥離剤組成物で満たし、60℃の目標温度に加熱した。剥離剤組成物が目標温度になったときに、クーポンをビーカー内のホルダーに入れ、撹拌棒によってわずかに撹拌した。プロセス全体を通して温度を目標温度60℃に維持した。合計で60分の処理時間後に、クーポンをビーカーから取り出し、脱イオン水及びIPAですすぎ、そして空気流で乾燥させた。
試験した各クーポンについて、処理の前及び後にポリイミドフィルムの厚さを測定した。各クーポンの厚さは2箇所の平均値であった。厚さの変化を用いて平均エッチング速度を計算した。PIとPBOの適合性に影響を与える要因としては、溶媒、アルカノールアミン及び水含有量が挙げられる。3%を超える水を含む配合物9及び比較配合物2は、PBOについて最低のエッチング速度を示した。DMSOを含む比較配合物1及び2は、PIについて最も高いエッチング速度を示した。4.5%のMEAを含む配合物1は、30%のMEAを含む配合物2よりもPIに対するエッチング速度が低かった。DB溶媒、AEE及び>3%の水の使用のために、配合物9のみがPI及びPBOの両方について低いエッチング速度を有した。
Figure 2019191565
例4
表5は、低温硬化PIのパターン化フィルムとの適合性を観察するために浸漬プロセスを用いて例4について試験した剥離剤組成物を列挙する。パターン化低温硬化PIフィルムで被覆された半導体ウエハを用いて試験を行った。浸漬プロセスでは、半導体ウエハのクーポンサイズのサンプルをビーカー中で処理した。ビーカーを100mLの剥離剤組成物で満たし、60℃の目標温度に加熱した。剥離剤組成物が目標温度になったときに、クーポンをビーカー内のホルダーに入れ、撹拌棒によってわずかに撹拌した。プロセス全体を通して温度を目標温度60℃に維持した。所定の処理時間の後に、クーポンをビーカーから取り出し、脱イオン水及びIPAですすぎ、そして空気流で乾燥させた。
パターン化PIフィルムを、浸漬処理の前及び後に光学顕微鏡によって観察した。処理前の観察と比較して処理後のパターン化PIフィルムの外観に観察可能な差がない場合に、観察は「変化なし」として記録した。処理前には存在しなかったが、処理後にパターン化PIフィルム中にクラックが観察された場合に、観察結果を「クラック形成」と記録した。クラックの形成は、配合物がPIフィルムを劣化させたことの指標となった。
配合物1は、パターン化PIフィルム中にクラックの形成をもたらした唯一の配合物であった。配合物1は、例4について試験されたMEAを含む唯一の配合物であり、これは、MEAが低温硬化PIとの適合性を低下させうることを示している。
Figure 2019191565
例5
表6は種々の配合物の引火点を列挙する。
Figure 2019191565

表7は種々の配合物の凝固点を列挙する。
Figure 2019191565
本発明を1つ以上の実施形態を参照して説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を加えることができ、それらの要素を同等物で置き換えることができることを当業者は理解するであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために多くの変更を加えることができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲内にある全ての実施形態を包含することが意図されている。さらに、詳細な説明において特定される全ての数値は、あたかも正確な値及び近似値が両方とも明白に特定されるように解釈されるべきである。さらに、本明細書及び特許請求の範囲における「有する(having)」、「含む(comprising)」、「含有する(containing)」などの使用はより狭い記述語:「から本質的になる(consisting essentially of)」及び「からなる(consisting of)」を含み、「有する(having)」、「含む(comprising)」、「含有する(containing)」に次いで、代わりにそれらがあたかも明示的に書かれているかのように含む。剥離剤組成物の成分のいずれかを記載するための冠詞「a」又は「an」又は「the」の使用は、それらが「1つ以上の」で置き換えられるように明細書及び特許請求の範囲に現れるいずれの箇所においても解釈されるべきである。特記しない限り、百分率はすべて質量による。

Claims (18)

  1. 基材からフォトレジストを除去するための剥離剤溶液であって、
    約30質量%〜約97質量%のジエチレングリコールブチルエーテル、
    約1質量%〜約7質量%の第四級アンモニウムヒドロキシド、
    約1質量%〜約75質量%のアルカノールアミンもしくは二次溶媒、又は、アルカノールアミン及び二次溶媒、
    約0.001質量%〜約7質量%の腐食防止剤、及び、
    約0.1質量%〜約20質量%の水
    を含み、そして前記溶液はDMSOを本質的に含まない、剥離剤溶液。
  2. 前記第四級アンモニウムヒドロキシドは(C1〜C8)アルキル、アリールアルキル、ベンジル、(C1〜C5)アルコール及びそれらの組み合わせである置換基を有する、請求項1記載の溶液。
  3. 前記第四級アンモニウムヒドロキシドはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド又はコリンヒドロキシドのうちの少なくとも1つを含む、請求項2記載の溶液。
  4. 前記アルカノールアミンは約3質量%〜約50質量%の量で存在する、請求項1記載の溶液。
  5. 前記アルカノールアミンはモノエタノールアミン又は(2−(2−アミノエトキシ)エタノール)を含む、請求項4記載の溶液。
  6. 前記二次溶媒は約5質量%〜約30質量%の量で存在する、請求項1記載の溶液。
  7. 前記二次溶媒は3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール又はプロピレングリコールを含む、請求項6記載の溶液。
  8. 前記ジエチレングリコールブチルエーテルは約50質量%〜約97質量%の量で存在し、
    前記第四級アンモニウムヒドロキシドは約1質量%〜約6質量%の量で存在し、
    前記アルカノールアミンは約3質量%〜約40質量%の量で存在し、
    前記水は約0.1質量%〜約7質量%の量で存在し、そして
    第一の腐食防止剤は約0.001質量%〜約3質量%の量で存在する、
    請求項1記載の溶液。
  9. 前記アルカノールアミンはモノエタノールアミン又は(2−(2−アミノエトキシ)エタノール)を含む、請求項8記載の溶液。
  10. 前記第一の腐食防止剤はレゾルシノール、グリセロール、ソルビトール及び硝酸銅(II)ヘミ(五水和物)からなる群より選ばれる、請求項9記載の溶液。
  11. 前記第一の腐食防止剤は約0.001質量%〜約0.1質量%の量で存在する、請求項10記載の溶液。
  12. 前記腐食防止剤はレゾルシノール、グリセロール、ソルビトール及び硝酸銅(II)誘導体からなる群より選ばれる第一の腐食防止剤を含む、請求項1記載の溶液。
  13. 約0.05質量%〜約7質量%の第二の腐食防止剤をさらに含む、請求項12記載の溶液。
  14. 前記第二の腐食防止剤は前記第一の腐食防止剤とは異なり、そしてレゾルシノール、グリセロール、ソルビトール及び硝酸銅(II)ヘミ(五水和物)からなる群より選ばれる、請求項13記載の溶液。
  15. 凝固点が約−15℃より低く、そして引火点が約97℃より高い、請求項1記載の溶液。
  16. 前記凝固点が約−19℃より低い、請求項1記載の溶液。
  17. 基材からフォトレジストを除去するための剥離剤溶液であって、
    約50質量%〜約97質量%のジエチレングリコールブチルエーテル、
    約1質量%〜約5質量%の第四級アンモニウムヒドロキシド、
    約3質量%〜約40質量%のアルカノールアミン、
    約0.001質量%〜約1質量%の腐食防止剤、及び、
    約1質量%〜約10質量%の水、
    を含み、
    ジエチレングリコールブチルエーテルの量/水の量の比は約5より大きく、
    前記溶液は約95℃を超える引火点を示し、そして
    前記溶液はDMSOを本質的に含まない、剥離剤溶液。
  18. 少なくとも1つのフォトレジスト層を除去する方法であって、
    少なくとも1つのフォトレジスト層を含む基材を剥離剤溶液と、前記少なくとも1つのフォトレジスト層を少なくとも部分的に除去するための温度及び時間で接触させる工程、及び、
    前記接触工程の後に前記基材をすすぐ工程、
    を含み、
    前記剥離剤溶液は、
    約30質量%〜約97質量%のジエチレングリコールブチルエーテル、
    約1質量%〜約7質量%の第四級アンモニウムヒドロキシド、
    約1質量%〜約75質量%のアルカノールアミンもしくは二次溶媒、又は、アルカノールアミン及び二次溶媒、
    約0.001質量%〜約7質量%の腐食防止剤、及び、
    約0.1質量%〜約20質量%の水
    を含み、そして
    前記溶液はDMSOを本質的に含まない、方法。
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