CN111381458A

CN111381458A - 一种光刻胶清洗液

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Publication number: CN111381458A
Application number: CN201811613960.XA
Authority: CN
Inventors: 孙广胜; 刘兵; 张维棚; 周前付; 赵鹏
Original assignee: Anji Microelectronics Technology Shanghai Co ltd
Current assignee: Anji Microelectronics Technology Shanghai Co ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-07-07
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: CN111381458B

Abstract

本发明提供一种光刻胶清洗液，包括：(a)醇胺；(b)硼酸及其衍生物；(c)苯并三氮唑及其衍生物；(d)水；(e)有机溶剂。本发明的光刻胶清洗液可有效地去除晶圆上的光阻残留物，同时对金属铝、铜、钛、钨、金、银、钼、ITO等基本无腐蚀，特别对金属银极低的腐蚀；本发明的光刻胶清洗液不含有季胺氢氧化物，解决了传统季铵盐类、羟胺类清洗液价格昂贵、不环保、腐蚀性大等问题；本发明的光刻胶清洗液解决了传统清洗液在清洗操作中由于水的吸收导致腐蚀增大的问题，具有较大操作窗口，在半导体晶片清洗等微电子领域具有良好的应用前景。

Description

一种光刻胶清洗液

技术领域

本发明涉及清洗液技术领域，尤其涉及一种用于LED、OLED等半导体制造领域的光刻胶清洗液。

背景技术

在LED、OLED等半导体制造工艺中，通过在一些材料的表面上形成光刻胶的掩膜，曝光后进行图形转移，在得到需要的图形后，进行下一道工序之前，需要剥去残留的光刻胶。在这个过程中要求完全除去不需要的光刻胶，同时不能腐蚀任何基材。

现有的光刻胶清洗液主要由极性有机溶剂、强碱和/或水等组成，通过将半导体晶片浸入清洗液中或者利用清洗液冲洗半导体晶片，去除半导体晶片上的光刻胶。

其中一类是含有水的光刻胶清洗液，其含水量一般大于5％。如日本专利JP1998239865公开了一种含水体系的清洗液，其组成是四甲基氢氧化铵(TMAH)、二甲基亚砜(DMSO)、1,3’-二甲基-2-咪唑烷酮(DMI)和水。将晶片浸入该清洗液中，于50～100℃下除去金属和电介质基材上的20μm以上的光刻胶；其对半导体晶片基材的腐蚀略高，且不能完全去除半导体晶片上的光刻胶，清洗能力不足。又例如美国专利US5529887公开了由氢氧化钾(KOH)、烷基二醇单烷基醚、水溶性氟化物和水等组成碱性清洗液，将晶片浸入该清洗液中，在40～90℃下除去金属和电介质基材上的光刻胶，其对半导体晶片基材的腐蚀较高。在这类清洗液中由于含有游离的强碱性基团-OH，故其对金属基材往往会造成一定的腐蚀。

而另一类是基本上不含有水的光刻胶清洗液，其含水量一般小于5％，甚至基本上不含有水。如美国专利US5480585公开了一种含非水体系的清洗液，其组成是乙醇胺、环丁砜或二甲亚砜和邻苯二酚，能在40～120℃下除去金属和电介质基材上的光刻胶，对金属基本无腐蚀。又例如美国专利2005119142公开了一种含有烷氧基的聚合物、二丙二醇烷基醚、N-甲基吡咯烷酮和甲基异丁基酮的非水性清洗液。该清洗液可以同时适用于正性光刻胶和负性光刻胶的清洗。非水性光刻胶清洗液由于不含有水，其对金属基材基本无腐蚀；但该类清洗液在操作体系中混有少量的水的时候，其金属的腐蚀速率会显著上升，从而导致金属基材的腐蚀，存在操作窗口较小的问题。

因此，为了克服现有光刻胶清洗液的缺陷，克服现有光刻胶清洗液对半导体光刻胶的清洗能力不足、对金属具有显著上升的腐蚀速率，亟待寻求新的光刻胶清洗液。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种光刻胶清洗液，该光刻胶清洗液既能有效地去除光刻胶又能保护金属基材，且不含有季胺氢氧化物。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种光刻胶清洗液，包括：

(a)醇胺；

(b)硼酸及其衍生物；

(c)苯并三氮唑及其衍生物；

(d)水；

(e)有机溶剂。

优选地，所述光刻胶清洗液包括如下质量百分比的组分：

优选地，所述的醇胺选自单乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、乙基二乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺和二甘醇胺中的一种或多种。

优选地，所述的醇胺选自单乙醇胺、三乙醇胺中的一种或两种混合。

优选地，所述的硼酸及其衍生物选自三乙醇胺硼酸酯、3-甲酰氨苯硼酸、2-氨基苯硼酸频哪醇酯、5-乙酰基噻吩-2-硼酸、二苯基硼酸-2-氨基乙酯、4-乙酰氧基苯基硼酸频呐醇酯、4-氨基甲酰苯硼酸、2-胺基嘧啶-5-硼酸频哪酯、4-乙酰苯硼酸、3-氨基-4-甲基苯硼酸、3-乙酰胺基苯硼酸和3-甲氧基羰基苯硼酸中的一种或多种。

优选地，所述的苯并三氮唑及其衍生物选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、1-羟基苯并三氮唑、5-羧基苯并三氮唑和2,2’-[[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亚氨基]双乙醇中的一种或多种。

优选地，所述的有机溶剂选自亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、酰胺和醇醚中的一种或多种。

优选地，所述的亚砜选自二甲基亚砜和甲乙基亚砜中的一种或两种混合；所述的砜选自甲基砜和环丁砜中的一种或两种混合；所述的咪唑烷酮选自2-咪唑烷酮和1,3-二甲基-2-咪唑烷酮中的一种或两种混合；所述的吡咯烷酮选自N-甲基吡咯烷酮和N-环己基吡咯烷酮中的一种或两种混合；所述的咪唑啉酮为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮；所述的酰胺选自二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或两种混合；所述的醇醚选自二乙二醇单丁醚和二丙二醇单甲醚中的一种或两种混合。

优选地，所述的醇胺的质量百分比浓度为10％-40％。

优选地，所述的硼酸及其衍生物的质量百分比浓度为0.1％-5％。

优选地，所述的苯并三氮唑及其衍生物的质量百分比浓度为0.001％-2％。

优选地，所述的水的质量百分比浓度为5％-30％。

本发明的光刻胶清洗液，含有的苯并三氮唑及其衍生物和硼酸及其衍生物作为腐蚀抑制剂协同使用，可以对金属微球和金属微球下面的金属(UBM)表面形成一层保护膜，从而降低对金属基材的腐蚀。同时采用复合溶剂体系，有利于提高光刻胶的去除效率。

本发明的光刻胶清洗液，经上述成分简单混合均匀即可制得。本发明的清洗液可在较大的温度范围内使用，一般在室温到95℃范围内。

与现有技术相比较，本发明的光刻胶清洗液具有如下有益效果：

1)本发明的光刻胶清洗液可有效地去除晶圆上的光阻残留物，同时对金属铝、铜、钛、钨、金、银、钼、ITO等基本无腐蚀，特别对金属银极低的腐蚀；

2)本发明的光刻胶清洗液不含有季胺氢氧化物，解决了传统季铵盐类、羟胺类清洗液价格昂贵、不环保、腐蚀性大等问题；

3)本发明的光刻胶清洗液解决了传统清洗液在清洗操作中由于水的吸收导致腐蚀增大的问题，具有较大操作窗口，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

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

本发明所用试剂及原料均市售可得。

本发明所述wt％均指的是质量百分含量。

制备实施例：

按照表1中所列举的各组分及其质量百分含量(总的质量百分比为100％)，混合至完全均匀，则可得到符合本发明的光刻胶清洗液的优选实施例，具体如表1所示。

表1对比例及符合本发明的优选实施例的组分及含量

效果实施例：

本发明将含有光阻残留物的OLED、金属垫(Pad)、晶圆分别浸入按照表1中组合和含量混合得到的实施例及对比例的清洗液中，在50℃至95℃下利用恒温振荡器以约60转/分的振动频率振荡10～30分钟，然后经漂洗后用高纯氮气吹干。部分实施例的光阻残留物的清洗效果及清洗液对晶片的腐蚀情况如表2所示。部分实施例与对比例的清洗效果及清洗液对晶片的腐蚀情况的对照如表3所示。

表2部分实施例的晶圆清洗效果及清洗液对晶片的腐蚀情况

表3部分实施例与对比例的清洗效果及清洗液对晶片的腐蚀情况的对照

其中，表2和表3中的各腐蚀情况的符号所代表的含义如表4所示。

表4各腐蚀情况的符号含义

腐蚀情况	光刻胶去除情况	氧化铜去除情况
			◎基本无腐蚀	◎完全去除	◎完全去除
○略有腐蚀	○少量残余	○少量残余
			Δ中等腐蚀	Δ较多残余	Δ较多残余
×严重腐蚀	×大量残余	×大量残余

从表2可以看出，本发明的光刻胶清洗液在50-90℃下对含有光阻残留物OLED、金属垫(Pad)、晶圆进行清洗，在30min以内就可以实现良好的清洗效果，并且清洗液对OLED、金属垫(Pad)、晶圆上的金属铝、钼、ITO基本无腐蚀。

但是，从表3可以看出，在其它组分相同且操作条件相同的条件下，实施例与对比例对光刻胶的清洗没有明显差别；但没有加入硼酸及其衍生物的对比例7-1对金属铝、钼、ITO、银都表现出一定的腐蚀现象，尤其对金属铝的腐蚀较为严重；没有加入苯并三氮唑及其衍生物的对比例7-2对金属铝基本无腐蚀，但对金属钼、ITO、银表现出较严重的腐蚀现象；硼酸及其衍生物和苯并三氮唑及其衍生物都未添加的实施例7-3对金属铝、钼、ITO、银的腐蚀情况均较为严重；说明硼酸及其衍生物可以有效地抑制清洗液对金属铝的腐蚀作用，但是能完全抑制对金属钼、ITO、银的腐蚀作用；苯并三氮唑及其衍生物具有抑制对金属钼、ITO、银的腐蚀作用，但是仅添加苯并三氮唑及其衍生物也不能完全抑制清洗过程中对金属钼、ITO、银的腐蚀作用。而，同时添加了硼酸及其衍生物和苯并三氮唑及其衍生物的本发明的实施例在保证了优异的清洗效果后，还表现出优异的金属铝、金属钼、ITO以及银的腐蚀抑制作用。这是因为，苯并三氮唑及其衍生物和硼酸及其衍生物作为腐蚀抑制剂协同使用，可以对金属微球和金属微球下面的金属(UBM)表面形成一层保护膜，从而降低对金属基材的腐蚀。

综上所述，本发明的光刻胶清洗液可有效地去除晶圆上的光阻残留物，同时对金属铝、铜、钛、钨、金、银、钼、ITO等基本无腐蚀，特别对金属银极低的腐蚀；本发明的光刻胶清洗液不含有季胺氢氧化物，解决了传统季铵盐类、羟胺类清洗液价格昂贵、不环保、腐蚀性大等问题；本发明的光刻胶清洗液解决了传统清洗液在清洗操作中由于水的吸收导致腐蚀增大的问题，具有较大操作窗口，在半导体晶片清洗等微电子领域具有良好的应用前景。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种光刻胶清洗液，其特征在于，包括：

(a)醇胺；

(b)硼酸及其衍生物；

(c)苯并三氮唑及其衍生物；

(d)水；

(e)有机溶剂。

2.根据权利要求1所述的光刻胶清洗液，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：

3.根据权利要求1或2所述的光刻胶清洗液，其特征在于，所述的醇胺选自单乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、乙基二乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺和二甘醇胺中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的光刻胶清洗液，其特征在于，所述的醇胺选自单乙醇胺、三乙醇胺中的一种或两种混合。

5.根据权利要求1或2所述的光刻胶清洗液，其特征在于，所述的硼酸及其衍生物选自三乙醇胺硼酸酯、3-甲酰氨苯硼酸、2-氨基苯硼酸频哪醇酯、5-乙酰基噻吩-2-硼酸、二苯基硼酸-2-氨基乙酯、4-乙酰氧基苯基硼酸频呐醇酯、4-氨基甲酰苯硼酸、2-胺基嘧啶-5-硼酸频哪酯、4-乙酰苯硼酸、3-氨基-4-甲基苯硼酸、3-乙酰胺基苯硼酸和3-甲氧基羰基苯硼酸中的一种或多种。

6.根据权利要求1或2所述的光刻胶清洗液，其特征在于，所述的苯并三氮唑及其衍生物选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、1-羟基苯并三氮唑、5-羧基苯并三氮唑和2,2’-[[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亚氨基]双乙醇中的一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的光刻胶清洗液，其特征在于，所述的有机溶剂选自亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、酰胺和醇醚中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的光刻胶清洗液，其特征在于，所述的亚砜选自二甲基亚砜和甲乙基亚砜中的一种或两种混合；所述的砜选自甲基砜和环丁砜中的一种或两种混合；所述的咪唑烷酮选自2-咪唑烷酮和1,3-二甲基-2-咪唑烷酮中的一种或两种混合；所述的吡咯烷酮选自N-甲基吡咯烷酮和N-环己基吡咯烷酮中的一种或两种混合；所述的咪唑啉酮为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮；所述的酰胺选自二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或两种混合；所述的醇醚选自二乙二醇单丁醚和二丙二醇单甲醚中的一种或两种混合。

9.根据权利要求2所述的光刻胶清洗液，其特征在于，所述的醇胺的质量百分比浓度为10％-40％。

10.根据权利要求2所述的光刻胶清洗液，其特征在于，所述的硼酸及其衍生物的质量百分比浓度为0.1％-5％。

11.根据权利要求2所述的光刻胶清洗液，其特征在于，所述的苯并三氮唑及其衍生物的质量百分比浓度为0.001％-2％。

12.根据权利要求2所述的光刻胶清洗液，其特征在于，所述的水的质量百分比浓度为5％-30％。