[发明专利]具有金属保护的光刻胶剥离液组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的光刻胶剥离液组合物，用于半导体元件制造过程中对于光刻胶掩模的剥离和溶解。

背景技术

半导体元件具有大量复杂且极其细微的构造，需要经过许多阶段的工艺来制成，其中光刻工艺需要反复使用十几到几十次。光刻过程一般如下：基片经电镀附上导电金属膜，再均匀涂上光刻胶，按照给定的图案曝光之后，使用显影剂使光刻胶形成给定的线路图案，接着使用蚀刻液对导电金属膜进行蚀刻形成电路，最后将上述光刻胶图案进行剥离。

光刻胶剥离主要有干法和湿法两种，其中干法采用等离子灰化处理将光刻胶转变为灰化物质，再进行去除，但该法容易留下光刻胶残渣或者侧壁保护沉积膜等，需要进一步进行处理；而湿法则是使用剥离液组合物将光刻胶进行溶解或部分溶解，并由此从基板上剥离。该法的光刻胶残留少，后处理方便。对于光刻胶剥离液，要求剥离的效果好，最好能够对光刻胶覆盖下的导电金属层无侵蚀，另外在半导体制造中，使用者对于剥离液的经济性、环境污染、操作人员的安全性、毒性、对剥下光刻胶的溶解性等问题也会有不同程度的关注。

目前常见的剥离液组成中链烷醇胺或羟胺等与不同溶剂助剂混合使用的例子比较多。专利方面，有如下例子：链烷基醇胺MEA等有机胺和二乙二醇单甲烷醚(EDG)、r-丁内酯(GBL)、1，3-二甲基-2-咪唑酮(DMI)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)中的1种以上极性溶剂混合(日本专利JP63231343A)；有机胺化合物与二乙二醇单烷基醚、二甲基乙酰胺(DMAc)、NMP、DMSO等极性溶剂混合(日本专利JP4124668A)；链烷醇胺与酰胺类溶剂如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(美国专利US4770713A)；有机胺化合物如MEA及2-(2-氨基乙氧基)乙醇(AEE)和极性溶剂如DMAc、DMF、NMP、DMSO、乙酸卡必醇酯和甲氧基乙酰氧基丙烷混合(美国专利US4617251A)；烷醇胺、二羟基苯以及DMSO(日本专利JP5281753A)；羟胺和烷醇胺为主成分的剥离液组合物(美国专利US5334332A)。

以上例子中，胺类作为碱性物质，对于光刻胶的溶解剥离起主要作用，因此含量比较高，均在10％以上，多数在30％-60％之间。当胺类物质含量低于15％时，该种剥离液的剥离效果就会大打折扣，甚至出现光刻胶不剥离不溶解的现象。而由于过高含量的胺，使得整个体系碱度偏高，如果不加任何防腐剂，则对光刻胶下的金属层会有腐蚀作用，因此该种类的剥离液往往没办法很好的解决对金属的侵蚀问题。而且这些剥离液组成还有其它的不足之处，比如有些成分如羟胺等带有较大毒性，对操作人员的安全存在隐患；某些溶剂或助剂较难得到，需要自己合成或价格偏高，使得产品经济性不佳；

剥离液也有无机碱溶液的组成，但由于无机碱在大多数有机溶剂中溶解度极低，限制了这种组成的应用：无机碱的水溶液对于金属层的侵蚀异常严重；如果采用特定溶剂配合溶解无机碱，则剥离的效果不够好。在此背景下，有机碱，一般为氢氧化季铵与极性有机溶剂配合而成的剥离液得到了较为广泛的应用。(日本专利JP7201704A；中国专利CN1224864C；美国专利US4518765A；美国专利US5091103A)该种剥离液对于光刻胶的剥离效果很好，组成大多数为低挥发低毒性的物质。

然而在不添加助剂的情况下，这种剥离液对于金属层如铝、特别是铜的氧化、侵蚀比较严重，表现为铜表面变色、发花发黑。解决这个问题的办法通常是添加缓蚀剂，如：添加芳香族羟基化合物或糖醇等(中国专利CN1312535C；中国专利CN1224864C)；添加三唑类化合物(日本专利JP2000162788A；中国专利CN1682155A；中国专利CN1130454C)；添加硫代类化合物(日本专利JP2000273663A；中国专利CN1264066C)。但是芳香族羟基化合物或糖醇化合物对于铜保护基本没有效果；而苯并三唑等三唑化合物生物降解性欠佳、在水中的溶解性较低，水冲洗后防腐剂可能残留在晶片表面，会对后面工序产生不良影响。等等问题限制了添加剂的应用。有些剥离液通过改变溶液的基本组成来解决对金属的侵蚀问题，但这样往往会造成光刻胶剥离效果的下降。另外，在以前的研究中，极少有针对晶片表面的铜柱在剥离过程中的侧蚀问题进行深入探讨，很少见到具有良好的铜侧蚀保护的剥离液组成物。

发明内容