TW201311884A - 光阻（光刻）膠的清洗液 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種低蝕刻性的適用於較厚光阻(或稱光刻)膠清洗的清洗液。這種低蝕刻性的光阻膠清洗液含有(a)氫氧化鉀，(b)吡咯烷酮類溶劑，(c)季戊四醇，(d)醇胺，(e)間苯二酚。這種低蝕刻性的光阻膠清洗劑可以用於除去金屬、金屬合金或電介質基材上的光阻膠和其它殘留物，同時對於Cu(銅)等金屬具有較低的蝕刻速率，在半導體晶片清洗等微電子領域具有良好的應用前景。

Description

光阻(光刻)膠的清洗液
本發明涉及半導體工藝中一種清洗液，具體的涉及一種較厚光阻膠清洗液。
在通常的半導體製造工藝中，通過在二氧化矽、Cu(銅)等金屬以及低k材料等表面上形成光阻膠的掩膜(或稱光罩，mask，以下同)，曝光後進行圖形轉移，在得到需要的電路圖形之後，進行下一道工序之前，需要剝去殘留的光阻膠。例如，在晶圓微球(或稱凸塊，以下同)植入工藝(bumping technology)中，需要光阻膠形成掩膜，該掩膜在微球成功植入後同樣需要去除，但由於該光阻膠較厚，完全去除常較為困難。改善去除效果較為常用的方法是採用延長浸泡時間、提高浸泡溫度和採用更富有攻擊性的溶液，但這常會造成晶片基材的腐蝕和微球的腐蝕，從而導致晶片良率的顯著降低。
目前，光阻膠清洗液主要由極性有機溶劑、強鹼和/或水等組成，通過將半導體晶片浸入清洗液中或者利用清洗液沖洗半導體晶片，去除半導體晶片上的光阻膠。其中其常用的強鹼主要是無機金屬氫氧化物(如氫氧化鉀等)和有機氫氧化物如四甲基氫氧化胺等。
如JP1998239865由四甲基氫氧化銨(TMAH)、二甲基亞碸(DMSO)、1,3’-二甲基-2-咪唑烷酮(DMI)和水等組成鹼性清洗液，將晶片浸入該清洗液中，於50～100℃下除去金屬和電介質基材上的20μm以上的厚膜光阻膠。其對半導體晶片基材的腐蝕略高，且不能完全去除半導體晶片上的光阻膠，清洗能力不足；WO2006/056298A1利用由四甲基氫氧化銨(TMAH)、二甲基亞碸(DMSO)，乙二醇(EG)和水組成鹼性清洗液，用於清洗50～100μm厚的光阻膠，同時對金屬銅基本無腐蝕；US6040117利用由TMAH、二甲基亞碸(DMSO)、1,3’-二甲基-2-咪唑烷酮(DMI)和水等組成鹼性清洗液，將晶片進入該清洗液中，於50~100℃下除去金屬和電介質基材上的20μm以上的厚膜光阻膠。又例如US5529887由氫氧化鉀(KOH)、烷基二醇單烷基醚、水溶性氟化物和水等組成鹼性清洗液，將晶片浸入該清洗液中，在40~90℃下除去金屬和電介質基材上的厚膜光阻膠。其對半導體晶片基材的腐蝕較高。
由此可見，尋找更為有效抑制的金屬腐蝕抑制劑，溶解更多光阻膠的溶劑體系是該類光阻膠清洗液努力改進的優先方向。
本發明要解決的技術問題就是針對現有的厚膜光阻膠清洗液存在的清洗能力不足或者對半導體晶片圖案和基材腐蝕性較強的缺陷，而提供一種對厚膜光阻膠清洗能力強且對半導體晶片圖案和基材腐蝕性較低的光阻膠清洗劑。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是：一種用於厚膜光阻膠的清洗液，該清洗液包含(a)氫氧化鉀，(b)吡咯烷酮類溶劑，(c)季戊四醇，(d)醇胺，(e)間苯二酚。
其中，所述的氫氧化鉀在清洗液中質量百分比較佳為0.1~10%；所述的吡咯烷酮類溶劑在清洗液中質量百分比較佳為10~90%；所述的季戊四醇在清洗液中質量百分比較佳為0.1~15%；所述的醇胺在清洗液中質量百分比較佳為0.1~55%；所述的間苯二酚在清洗液中質量百分比較佳為0.1~10%；所述的其它助溶劑在清洗液中質量百分比較佳為0~85%。
本發明中所述的吡咯烷酮類溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-羥乙基吡咯烷酮和N-環己基吡咯烷酮。
本發明中所述的醇胺為單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正丙醇胺、異丙醇胺、2-(二乙氨基)乙醇、乙基二乙醇胺和二甘醇胺中的一種或幾種。醇胺的存在有利於提高氫氧化鉀和季戊四醇在體系中的溶解度，並有利於金屬微球的保護。
本發明還可以進一步含有助溶劑，所述的助溶劑可選自亞碸、碸、咪唑烷酮、咪唑啉酮、醇、醚、醯胺中的一種或多種。其中，所述的亞碸較佳的為二甲基亞碸；所述的碸較佳的為環丁碸；所述的咪唑烷酮較佳的為1,3-二甲基-2-咪唑烷酮；所述的咪唑啉酮較佳的為1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)；所述的醯胺較佳的為二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺；所述的醇較佳的丙二醇、二乙二醇；所述的醚較佳的為丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚。
本發明中的低蝕刻性光阻膠清洗液，可以在室溫至90℃下清洗100μm以上厚度的光阻膠，而且由於其中含有的間苯二酚和醇胺，可以對金屬微球和金屬微球下面的金屬(UBM)表面形成一層保護膜，從而降低基材的腐蝕。吡咯烷酮類溶劑和季戊四醇的複合溶劑體系，有利於提高光阻膠的去除效率。具體方法如下：將含有光阻膠的半導體晶片浸入本發明中的低蝕刻性的光阻膠清洗劑，在室溫至90℃下浸泡合適的時間後，取出洗滌後用高純氮氣吹乾。
本發明的清洗液經上述成分簡單混合均勻即可製得。本發明的清洗液可在較大的溫度範圍內使用，一般在室溫到90℃範圍內。本發明所用試劑及原料均市售可得。
本發明的積極進步效果在於：
(1)本發明的光阻膠清洗液，可適用於較厚(厚度大於100μm)光阻膠的清洗。
(2)本發明中的低蝕刻性光阻膠清洗液，可以在室溫至90℃下清洗光阻膠。
(3)配方中採用的醇胺溶劑，提高了氫氧化鉀和季戊四醇在體系中的溶解度，並有利於金屬微球的保護。
(4)配方中採用的吡咯烷酮類溶劑和季戊四醇的複合溶劑體系，提高了光阻膠的去除能力。
(5)配方中採用的間苯二酚能對銅等金屬起到有效的腐蝕抑制作用。
下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。
實施例1~27
表1給出了本發明的適用於較厚光阻膠清洗液的實施例1~27，按表中配方，將各組分混合均勻，即可製得各實施例的清洗液。
效果實施例
為了進一步考察該類清洗液的清洗情況，本發明採用了如下技術手段：即將含有負性丙烯酸酯類光阻膠(厚度約為120微米，且經過曝光和蝕刻)的半導體晶片(凸點封裝晶圓)浸入清洗劑中，在25~90℃下利用恒溫振盪器以約60轉/分的振動頻率振盪15~120分鐘，然後經去離子水洗滌後用高純氮氣吹乾。光阻膠的清洗效果和清洗液對晶片的腐蝕情況如表2所示。
從表2可以看出，本發明的清洗液對厚膜光阻膠具有良好的清洗效果，使用溫度範圍廣，同時對金屬微球和金屬銅等有較好的腐蝕抑制作用。

Claims (12)

  1. 一種光阻(光刻)膠的清洗液，其包含：(a)氫氧化鉀，(b)吡咯烷酮類溶劑，(c)季戊四醇，(d)醇胺，(e)間苯二酚。
  2. 如請求項1所述的清洗液，其特徵在於：所述的氫氧化鉀的含量為質量百分比0.1~10%。
  3. 如請求項1所述的清洗液，其特徵在於：所述的吡咯烷酮類溶劑的含量為質量百分比10~90%。
  4. 如請求項1所述的清洗液，其特徵在於：所述的季戊四醇的含量為質量百分比0.1~15%。
  5. 如請求項1所述的清洗液，其特徵在於：所述的醇胺的含量為質量百分比0.1~55%。
  6. 如請求項1所述的清洗液，其特徵在於：所述的間苯二酚的含量為質量百分比0.1~10%。
  7. 如請求項1所述的清洗液，其特徵在於：所述的清洗液還包含其它助溶劑。
  8. 如請求項7所述的清洗液，其特徵在於：所述的其它助溶劑的含量為質量百分比不超過85%。
  9. 如請求項1所述的清洗液，其特徵在於：所述的吡咯烷酮類溶劑選自N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-羥乙基吡咯烷酮和N-環己基吡咯烷酮中的一種或多種。
  10. 如請求項1所述的清洗液，其特徵在於：所述的醇胺選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正丙醇胺、異丙醇胺、2-(二乙氨基)乙醇、乙基二乙醇胺和二甘醇胺中的一種或幾種。
  11. 如請求項7所述的清洗液，其特徵在於：所述的其它助溶劑選自亞碸、碸、咪唑烷酮、咪唑啉酮、醇、醚和醯胺中的一種或多種。
  12. 如請求項11所述的清洗液，其特徵在於：所述的亞碸為二甲基亞碸；所述的碸為環丁碸；所述的咪唑烷酮為1,3-二甲基-2-咪唑烷酮；所述的咪唑啉酮為1,3-二甲基-2-咪唑啉酮；所述的醯胺為二甲基甲醯胺和/或二甲基乙醯胺；所述的醇為丙二醇和/或二乙二醇；所述的醚為丙二醇單甲醚和/或二丙二醇單甲醚。
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