CN113467201A - 一种光刻胶的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光刻胶的清洗方法。所述清洗方法包括如下步骤：(1)将基板包含光刻胶的一面置于紫外光下老化，得到经老化处理的基板；(2)使用光刻胶清洗剂对步骤(1)得到的经老化处理的基板进行清洗，完成基板上光刻胶的清洗；所述光刻胶清洗液包括如下重量份数的组分：季胺氢氧化物1～20份、醇胺1～10份、表面活性剂0.01～10份和溶剂60～98份。本发明通过采用对包含光刻胶基板的先进行紫外光照射老化处理，再使用光刻胶清洗剂进行清洗的方法，在不增大光刻胶清洗剂碱性且不使用其他腐蚀抑制剂的情况下，完成基板上光刻胶的清洗，得到了表面无光刻胶残留、无腐蚀的基板。
Description
技术领域
本发明属于光刻胶技术领域，具体涉及一种光刻胶的清洗方法。
背景技术
光刻胶是由感光树脂、增感剂和溶剂等成分组成且对光敏感的混合液体。目前光刻胶的型号多样，根据其显影原理大体可分为正性胶和负性胶。在半导体集成电路中，将光刻胶涂敷在硅、低介电常数材料、Al或Cu等金属表面，经过曝光、显影、蚀刻以形成电路，然后从基板上剥离光刻胶进行下一段工序，或者在形成电路之后，在图形上进行等离子蚀刻使图形进行转移，然后再进行下一阶段工艺，然而再进行下一段工序之前需要将光刻胶完全去除。
在现在半导体行业中，剥离光刻胶及其残留物需要经过干法灰化去除大部分由光刻胶形成的光阻层，再使用光刻胶剥离液将残余的光阻层或者直接使用配套清洗剂进行清洗出去残胶。目前，市场上已经出现了各种类型清洗剂，用于从衬底上剥离光刻胶或从衬底上剥离蚀刻后残留物。一般而言使用碱性清洗剂，其清洗能力的的提升主要是通过提高清洗液的碱性、选用更为有效的溶剂体系、提高操作温度和延长操作时间几个方面来实现的，但在此过程中往往也增强了对基底金属(铝、银、锡、铅或铜)的腐蚀，尤其是对铝这种两性金属的腐蚀，清洗液碱性的增强、操作温度的提高、清洗时间的增长，对铝的腐蚀性也会提高。因此，如何有效抑制金属腐蚀方法并提高光刻胶的去除能力是该类光刻胶清洗液努力改进的优先方向。
CN112558434A公开了一种光刻胶清洗剂组合物。所述光刻胶清洗剂的组成及其重量百分比为：季胺氢氧化物5％～20％、烷醇胺5％～30％、二醇醚化合物10％～60％、碳酸酯类化合物1％～20％、氨基酸0.1％～5％、缓冲剂0.1％～5％、润湿剂0.001％～10％和去离子水。该技术方案中通过多种组分形成复配型缓蚀剂，进一步通过沉积到金属表面形成保护膜以及糖醇类缓蚀剂在金属和非金属基材上形成化合键，防止金属及基材不受剥离剂腐蚀。
CN111103770A公开了光刻胶清洗剂及半导体基板上光刻胶的清洗方法。所述光刻胶清洗剂包括有机溶剂及腐蚀抑制剂；所述有机溶剂含有二甲基苯甲醇、聚氧化丙烯三醇及壬基聚氧乙烯醚；所述腐蚀抑制剂含有氨基苯甲酸甲酯和儿茶酚。所述清洗方法包括如下步骤：S1：用光刻胶清洗剂对待清洗的半导体基板进行清洗；S2：对清洗剂清洗后的所述半导体基板进行刷洗；S3：将所述半导体基板放入去离子水中并进行超声波震动清洗，之后烘干。该技术方案中通过腐蚀抑制剂的使用，减缓了金属及基材的腐蚀强度。
CN109976111A公开了一种光刻胶清洗液，所述光刻胶清洗液包括以下质量百分比的组分：1％～6％的季铵氢氧化物水合物或季铵氢氧化物溶液、1％～10％的醇胺、以及余量的助溶剂；该季铵氢氧化物水合物或季铵氢氧化物溶液包括：质量百分比大于或等于80％的季铵氢氧化物。该技术方案中，通过各组分的协同作用，降低了对金属基材的损伤。
由上述内容可知，现有技术中，往往通过提高光刻胶清洗液的碱性以提高光刻胶的去除效果，并通过各种缓冲剂或者腐蚀抑制剂的使用，降低降低光刻胶清洗剂对基材的腐蚀，而对于光刻胶的清洗工艺没有过分关注。因此，如何在不增大清洗剂碱性且不使用其他腐蚀抑制剂的情况下，提高光刻胶的去除效果的同时，降低清洗去除光刻胶的过程中对基材的腐蚀，已成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光刻胶的清洗方法。本发明通过先对包含光刻胶基板的进行老化处理，再使用光刻胶清洗剂进行清洗的方法，完成基板上光刻胶的清洗，得到了表面无光刻胶残留、无腐蚀的基板，且本发明提供的清洗方法工艺简单，清洗效果优异。
为达此目的，本发明提供一种光刻胶的清洗方法，所述清洗方法包括如下步骤：
(1)将基板包含光刻胶的一面置于紫外光下老化，得到经老化处理的基板；
(2)使用光刻胶清洗剂对步骤(1)得到的经老化处理的基板进行清洗，完成基板上光刻胶的清洗。
本发明中，将基板包含光刻胶的一面置于紫外光下进行老化的过程中，光刻胶中的聚合物分子中的电子吸收光能变为电子激发态，而电子激发态是不稳定的，其中一部分处于激发态的电子将会通过光化学过程消散能量，变回基态，导致聚合物分子中的化学键断裂，从而引起聚合物的分解和老化。本发明中采用对包含光刻胶的基板通过先进行紫外光照射老化，再使用光刻胶清洗剂清洗的方法，完成了基板上光刻胶的清洗，得到了表面无光刻胶残留、无腐蚀的基板，且本发明提供的清洗方法工艺简单，清洗效果优异。
需要说明的是，本发明中对步骤(2)所述清洗没有特殊限制，示例性地包括但不限于：浸泡、高压冲洗、旋涂等。同时，本发明对于基板上光刻胶的组成没有特殊限制。
以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。
作为本发明的优选技术方案，所述紫外光由紫外灯提供。
优选地，所述紫外灯的功率≥100mW，例如可以是100mW、200mW、300mW、400mW、500mW、600mW、700mW、800mW、900mW或1000mW等。
本发明中，通过控制紫外灯的功率≥100mW，可使光刻胶的老化程度较大，以便于清洗剂的清洗。若紫外灯的功率过小，则其提供的能量较少，使光刻胶的老化程度较轻，使用光刻胶清洗剂进行清洗后，基板上仍有光刻胶残留。
作为本发明的优选技术方案，所述老化的时间为5～600s，例如可以是5s、10s、20s、50s、100s、150s、200s、250s、300s、350s、400s、450s、500s、550s或600s等。
本发明通过控制老化的时间在特定的范围内，可以制备得到表面无光刻胶残留的基板，若老化时间过少，则光刻胶的老化程度较低，最终制备得到的基板上仍有光刻胶的残留；若老化时间过长，则造成生产成本的增加。
作为本发明的优选技术方案，所述光刻胶清洗剂包括如下重量份数的组分：季胺氢氧化物1～20份、醇胺1～10份、表面活性剂0.01～10份和溶剂60～98份。
本发明中，所述季胺氢氧化物的重量份数可以是1份、2份、4份、6份、8份、10份、12份、14份、16份、18份或20份等。
所述醇胺的重量份数可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等。
所述表面活性剂的重量份数可以是0.01份、0.02份、0.05份、0.1份、0.5份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等。
所述溶剂的重量份数可以是60份、63份、65份、68份、70份、72份、75份、78份、80份、83份、85份、88份、90份、92份、95份或98份等。
作为本发明的优选技术方案，所述季胺氢氧化物选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、二甲基二乙基氢氧化铵、胆碱、四乙醇氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵、苄基三乙基氢氧化铵或苄基三丁基氢氧化铵中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的优选技术方案，所述醇胺选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、N-(2-氨基乙基)乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、乙基二乙醇胺、N-丁基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺或二甘醇胺中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的优选技术方案，所述表面活性剂选自全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚、壬基酚类聚氧乙烯醚、十六烷基醚羟丙基季铵盐、磺基丁二酸二辛基钠盐、脂肪酸甘油酯或脂肪酸山梨坦中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的优选技术方案，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、三氯甲烷或二甲基亚砜中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的优选技术方案，步骤(2)所述清洗后还包括后处理的步骤。
优选地，所述后处理的方法包括洗涤、干燥。
优选地，所述洗涤的方法为使用去离子水进行洗涤。
需要说明的是，本发明对于干燥的方法没有特殊限制，示例性地包括但不限于：用氮气吹净基板表面去离子水，得到干燥的基板。
作为本发明的优选技术方案，所述清洗方法包括如下步骤：
(1)将基板包含光刻胶的一面置于紫外灯下进行老化5～600s，得到经老化处理的基板，其中紫外灯的功率≥100mW；
(2)使用光刻胶清洗剂对步骤(1)得到的经老化处理的基板进行清洗后，使用去离子水洗涤并干燥，完成基板上光刻胶的清洗。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过先对包含光刻胶基板的进行紫外光照射老化处理，再使用光刻胶清洗剂进行清洗的方法，并通过控制紫外灯的功率及老化的时间在特定的范围内，在不增大清洗剂碱性且不使用其他腐蚀抑制剂的情况下，完成了基板上光刻胶的清洗，得到了表面无光刻胶残留、无腐蚀的基板，且本发明提供的清洗方法工艺简单，清洗效果优异。
附图说明
图1是实施例和对比例中光刻胶对不同波长的光的吸收曲线图；
图2是实施例1提供的铝基板表面的光学显微镜照片；
图3是实施例7提供的铝基板表面的光学显微镜照片；
图4是对比例1提供的铝基板表面的光学显微镜照片；
图5是对比例2提供的铝基板表面的光学显微镜照片。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
下述实施例和对比例中部分组分来源如下所述：
光刻胶：深圳市化讯半导体材料有限公司，WLP LB210；
全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚：铼博(上海)生化科技有限公司，纯度98％；
壬基酚类聚氧乙烯醚：辽宁科隆精细化股份有限公司，NP-13；
脂肪酸山梨坦：安乙化工(江苏)有限公司，S-80。
实施例1
本实施例提供一种光刻胶的清洗方法以及清洗后的铝基板，所述清洗方法包括如下步骤：
(1)将铝基板包含光刻胶的一面置于紫外灯下进行老化3min，得到经老化处理的铝基板，其中紫外灯的功率为600mW，紫外光的波长为365nm；
(2)将步骤(1)得到的经老化处理的铝基板浸泡于50℃的清洗剂中3min后使用光刻胶清洗剂冲洗5s，然后使用去离子水冲洗10s后，氮气吹干，完成基板上光刻胶的清洗；
所述光刻胶清洗剂包括如下重量份数的组分：四甲基氢氧化铵10份、二异丙醇胺5份、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚5份和N,N-二甲基甲酰胺80份。
使用紫外可见光分光光度计(岛津UV-3600)，对光刻胶在不同波长下的吸收值进行表征，表征结果如图1所示，由图1可知：光刻胶在250～400nm UV波段具有强烈的吸收，说明光刻胶在UV照射下会迅速的造成树脂的老化分解。
使用光学显微镜(基恩士VK100)在放大倍数为50倍的条件下，对去除光刻胶的铝基板的表面进行观测，结果如图2所示，由图2可知，通过紫外灯照射先老化后清洗的方法制备得到的铝基板表面没有光刻胶残留，且铝基板表面无腐蚀现象。
实施例2
本实施例提供一种光刻胶的清洗方法以及清洗后的基板，所述清洗方法包括如下步骤：
(1)将铝基板包含光刻胶的一面置于紫外灯下进行老化10min，得到经老化处理的铝基板，其中紫外灯的功率为100mW，紫外光的波长为365nm；
(2)将步骤(1)得到的经老化处理的铝基板浸泡于清洗剂中2min后使用光刻胶清洗剂冲洗100s，然后使用去离子水冲洗50s后，氮气吹干，完成基板上光刻胶的清洗；
所述光刻胶清洗剂包括如下重量份数的组分：胆碱1份、N-丁基乙醇胺1份、壬基酚类聚氧乙烯醚0.1份和N-甲基吡咯烷酮97.9份。
实施例3
本实施例提供一种光刻胶的清洗方法以及清洗后的基板，所述清洗方法包括如下步骤：
(1)将铝基板包含光刻胶的一面置于紫外灯下进行老化5s，得到经老化处理的铝基板，其中紫外灯的功率为1000mW，紫外光的波长为365nm；
(2)将步骤(1)得到的经老化处理的铝基板浸泡于清洗剂中3min后使用光刻胶清洗剂冲洗30s，然后使用去离子水冲洗60s后，氮气吹干，完成基板上光刻胶的清洗；
所述光刻胶清洗剂包括如下重量份数的组分：四乙醇氢氧化铵20份、N,N-二乙基乙醇胺8份、十六烷基醚羟丙基季铵盐7份和N-甲基吡咯烷酮65份。
实施例4
本实施例提供一种光刻胶的清洗方法以及清洗后的基板，所述清洗方法包括如下步骤：
(1)将铝基板包含光刻胶的一面置于紫外灯下进行老化6min，得到经老化处理的铝基板，其中紫外灯的功率为700mW，紫外光的波长为365nm；
(2)将步骤(1)得到的经老化处理的铝基板浸泡于清洗剂中2min后使用光刻胶清洗剂冲洗10s，然后使用去离子水冲洗20s后，氮气吹干，完成基板上光刻胶的清洗；
所述光刻胶清洗剂包括如下重量份数的组分：苄基三乙基氢氧化铵8份、二乙醇胺4份、脂肪酸山梨坦0.01份和N,N-二甲基甲酰胺88份。
实施例5
本实施例提供一种光刻胶的清洗方法以及清洗后的铝基板，与实施例1的区别仅在于，所述紫外灯的功率为100mW，其他条件与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种光刻胶的清洗方法以及清洗后的铝基板，与实施例1的区别仅在于，所述紫外灯的功率为80mW，其他条件与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种光刻胶的清洗方法以及清洗后的铝基板，与实施例1的区别仅在于，所述光刻胶清洗剂为市售光刻胶(Futurrex，PR4)，其他条件与实施例1相同。
使用光学显微镜(基恩士VK100)对去除光刻胶的铝基板的表面进行观测，结果如图3所示，由图3可知，通过紫外灯照射先老化后清洗的方法制备得到的铝基板表面有光刻胶残留，且铝基板表面无腐蚀现象。
对比例1
本对比例提供一种光刻胶的清洗方法以及清洗后的铝基板，与实施例1的区别仅在于，所述清洗方法不包括步骤(1)，其他条件与实施例1相同。
使用光学显微镜(基恩士VK100)在放大倍数为50倍的条件下，对去除光刻胶的铝基板的表面进行观测，结果如图4所示，由图4可知，通过紫外灯照射先老化后清洗的方法制备得到的铝基板表面虽然没有被腐蚀，但是有条纹状光刻胶残留。
对比例2
本对比例提供一种光刻胶的清洗方法以及清洗后的铝基板，与实施例7的区别仅在于，所述清洗方法不包括步骤(1)，其他条件与实施例7相同。
使用光学显微镜(基恩士VK100)在放大倍数为50倍的条件下，对去除光刻胶的铝基板的表面进行观测，结果如图5所示，由图5可知，通过紫外灯照射先老化后清洗的方法制备得到的铝基板表面有光刻胶残留，且铝基板表面无腐蚀现象。
对上述实施例和对比例提供的铝基板的性能进行测试，测试方法如下：
残胶情况：使用光学显微镜(基恩士VK100)在放大倍数为50倍的条件下，对上述实施例和对比例提供的铝基板的表面进行测试，观察铝基板表面是否有光刻胶残留；
腐蚀情况：使用光学显微镜(基恩士VK100)在放大倍数为50倍的条件下，对上述实施例和对比例提供的铝基板的表面进行测试，观察铝基板表面是否发生腐蚀。
上述实施例和对比例提供的铝基板的性能测试结果如下表1所示：
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 残胶情况 | 无残胶 | 无残胶 | 无残胶 | 无残胶 | 无残胶 |
| 腐蚀情况 | 无腐蚀 | 无残胶 | 无残胶 | 无残胶 | 无残胶 |
| 实施例6 | 实施例7 | 对比例1 | 对比例2 | ||
| 残胶情况 | 少量残胶 | 有残胶 | 有残胶 | 有残胶 | |
| 腐蚀情况 | 无残胶 | 轻微腐蚀 | 无腐蚀 | 轻微腐蚀 |
由表1可知，本发明通过先对包含光刻胶基板的进行老化处理，再使用光刻胶清洗剂进行清洗的方法，在不增大清洗剂碱性且不使用其他腐蚀抑制剂的情况下，完成基板上光刻胶的清洗，得到了表面无光刻胶残留、无腐蚀的基板，且本发明提供的清洗方法工艺简单，清洗效果优异。
与实施例1相比，若紫外灯的功率过小(实施例6)，则最终制备得到的铝基板上有少量光刻胶残留；若采用市售的光刻胶清洗剂(实施例7)，则最终制备得到的铝基板上有光刻胶残留，且铝基板表面被腐蚀。
与实施例1相比，若未进行紫外灯照射(对比例1)，则最终制备得到的铝基板上有光刻胶残留。与实施例7相比，若未进行紫外灯照射(对比例1)，则最终制备得到的铝基板上有光刻胶残留，且铝基板表面被腐蚀。
综上所述，本发明通过先对包含光刻胶基板的进行紫外光照射老化处理，再使用光刻胶清洗剂进行清洗的方法，在不增大清洗剂碱性且不使用其他腐蚀抑制剂的情况下，完成了基板上光刻胶的清洗，得到了表面无光刻胶残留、无腐蚀的基板。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种光刻胶的清洗方法，其特征在于，所述清洗方法包括如下步骤：
(1)将基板包含光刻胶的一面置于紫外光下老化，得到经老化处理的基板；
(2)使用光刻胶清洗剂对步骤(1)得到的经老化处理的基板进行清洗，完成基板上光刻胶的清洗。
2.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在在于，所述紫外光由紫外灯提供；
优选地，所述紫外灯的功率≥100mW。
3.根据权利要求1或2所述的清洗方法，其特征在在于，所述老化的时间为5～600s。
4.根据权利要求1-3任一项所述的清洗方法，其特征在于，所述光刻胶清洗剂包括如下重量份数的组分：季胺氢氧化物1～20份、醇胺1～10份、表面活性剂0.01～10份和溶剂60～98份。
5.根据权利要求4所述的清洗方法，其特征在于，所述季胺氢氧化物选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、二甲基二乙基氢氧化铵、胆碱、四乙醇氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵、苄基三乙基氢氧化铵或苄基三丁基氢氧化铵中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求4或5所述的清洗方法，其特征在于，所述醇胺选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、N-(2-氨基乙基)乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、乙基二乙醇胺、N-丁基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺或二甘醇胺中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求4-6任一项所述的清洗方法，其特征在于，所述表面活性剂选自全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚、壬基酚类聚氧乙烯醚、十六烷基醚羟丙基季铵盐、磺基丁二酸二辛基钠盐、脂肪酸甘油酯或脂肪酸山梨坦中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求4-7任一项所述的清洗方法，其特征在于，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、三氯甲烷或二甲基亚砜中的任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求1-8任一项所述的清洗方法，其特征在于，步骤(2)所述清洗后还包括后处理的步骤；
优选地，所述后处理的方法包括洗涤、干燥；
优选地，所述洗涤的方法为使用去离子水进行洗涤。
10.根据权利要求1-9任一项所述的清洗方法，其特征在于，所述清洗方法包括如下步骤：
(1)将基板包含光刻胶的一面置于紫外灯下进行老化5～600s，得到经老化处理的基板，其中紫外灯的功率≥100mW；
(2)使用光刻胶清洗剂对步骤(1)得到的经老化处理的基板进行清洗后，使用去离子水洗涤并干燥，完成基板上光刻胶的清洗。
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