用于光刻法中的光刻胶清洁组合物及其用于处理衬底的方法技术

本文公开了用于剥离膜厚度为3‑150μm的光刻胶图案的光刻胶清洁组合物，其包含(a)季铵氢氧化物、(b)水溶性有机溶剂的混合物、(c)至少一种腐蚀抑制剂和(d)水，及用该光刻胶清洁组合物处理衬底的方法。

Photoresist cleaning composition for photolithography and method for processing substrate

This article discloses a photoresist cleaning composition for stripping the photoresist pattern of a film thickness of 3 and 150 mu m, which includes a mixture of (a) quaternary ammonium hydroxide, (b) water soluble organic solvent, (c) at least one corrosion inhibitor and (d) water, and a method of treating a substrate with the photoresist cleaning group.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光刻法中的光刻胶清洁组合物及其用于处理衬底的方法相关专利申请的交叉引用本专利申请要求2015年8月5日提交的美国临时专利申请序列号62/201,352的利益，其通过引用完全并入。
技术介绍
本专利技术涉及用于光刻法中以剥离厚光刻胶图案的光刻胶清洁组合物及使用该光刻胶清洁组合物处理衬底的方法。本专利技术的光刻胶清洁组合物合适地在半导体器件如IC和LSI的生产中特别地应用于形成凸点(bump)或柱或再分配层(RDL)。它也可以在半导体器件如IC和LSI的生产中，在蚀刻过程如Bosch蚀刻过程之后用于在硅或玻璃衬底上硅通孔(TSVs)的形成。在最近几年，随着半导体器件如IC和LSI的高度集成及芯片尺寸的减小，已经需要减小金属布线的大小和以高精度对齐衬底上具有20μm或更大高度的作为连接端子(微凸电极(minutesalientelectrode))的凸点或柱。将来，随着芯片尺寸的进一步减小，金属布线和凸点的高精度将变得甚至更为必要。凸点形成通过例如在衬底上提供金属薄膜，通过光刻技术在金属薄膜上形成厚的光刻胶图案，在衬底的光刻胶图案-未覆盖区域(即，金属薄膜-暴露区域)上提供导电层以形成凸点、柱或RDL和然后除去光刻胶图案来完成。光刻胶图案可以是厚膜，通常膜厚度为约3-150μm，且光刻胶可以是正性作用光刻胶材料，因为用于负性作用光刻胶材料的许多常用剥离化学物质可能严重地蚀刻或损伤衬底材料如铜、镍、铜或镍与各种金属的合金、锡-银合金(也称为各种组成的SAC)、TiN或其它钝化材料如SiN、聚酰亚胺、BCB等等。由于光刻胶图案可能是厚的，通常膜厚度为约3-150μm，光刻胶可以是负性作用光刻胶材料(鉴于对镀覆的抗性、图案形状性能等)。与由正性作用光刻胶材料形成的光刻胶图案相比，通常更困难的是除去由负性作用材料形成的光刻胶图案，且因此相对于厚的正性作用光刻胶材料，甚至更困难的是除去由负性作用光刻胶材料形成的厚光刻胶图案。此外，厚光刻胶图案由于其大的膜厚度，可能在形成过程中变形或塌陷。在这种情况下，有必要中断后续过程并通过从衬底全部除去变形的光刻胶图案和重复用于形成光刻胶图案的步骤而完成返工(re-work)。凸点形成后光刻胶图案的除去或为返工而除去光刻胶图案通常在一罐光刻胶清洁组合物中进行以快速和完全地剥离光刻胶图案(固化的材料)。重要的是光刻胶清洁组合物不腐蚀金属薄膜而同时清除光刻胶，但重要的是完全除去光刻胶。另外，在衬底上形成凸点时，退化的膜有可能在光刻胶图案与凸点之间的界面处形成。因此有必要防止金属膜的腐蚀和保护凸点免于腐蚀或保护不希望被光刻胶清洁组合物除去的任何存在的其它材料。JP-A-08-301911描述了用于凸点形成的作为图案形成材料的辐射敏感树脂组合物并在第[0032]和[0043]段中公开了作为用于剥离光固化图案的剥离液体的季铵、二甲亚砜和水的混合物(具体地，0.5质量％的四甲基氢氧化铵的二甲亚砜溶液(包含1.5质量％的水))。但是，这种剥离液体存在的问题使得其花费时间来将从衬底剥离的光固化图案溶解在剥离液体中且生产量是低的。而且，这种剥离液体导致在这些应用中使用的各种金属衬底的高度蚀刻。JP-A-10-239865描述了作为用于剥离形成凸点的负性作用光刻胶的剥离液体的包含特定量的二甲亚砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、四烷基氢氧化铵和水的制剂。如以上JP-A-08-301911中的情况一样，JP-A-10-239865也存在花费时间来将从衬底剥离的光固化图案溶解在剥离液体中和生产量低的问题。还重要的是，这种剥离液体导致在这些应用中使用的各种金属衬底的高度蚀刻。此外，JP-A-10-239865中的剥离液体包含作为必要组分的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮。这一化合物引起变色或Cu的腐蚀。在光刻
中，JP-A-2001-324823、JP-A-07-028254等公开了包含季铵氢氧化物和水溶性有机溶剂如二甲亚砜的剥离液体。但是，它们都没有描述完全除去适合用于形成厚图案(用于形成凸点)的难以除去的厚的正性或负性作用光刻胶。其它已知的组合物可以剥离掉光刻胶，但也腐蚀金属和待清洁的衬底上存在的其它材料。需要的是良好地清洁且导致很少或没有衬底上的金属和/或钝化材料的腐蚀的组合物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供能够不仅从衬底剥离厚的光刻胶图案(其可以用于凸点形成)的光刻胶清洁组合物，以及使用该光刻胶清洁组合物处理衬底的方法。本专利技术的一个方面中提供了用于剥离膜厚度为3-150μm的光刻胶图案的光刻胶清洁组合物，其包含(a)0.5-5或0.5-4或0.5-3或1-5或1-4或1-3或1-2或1.5-3或1.8-2.3或1.25-4.5质量％的至少一种季铵氢氧化物或者两种或更多种季铵氢氧化物的混合物；(b)60-97.5或60-96或73-98或75-96或90-96或89-95或78-85或64-69或80.5-82.5或82-97.5或80-83或85-96或89-94或85-97.5或86-97或91-96质量％的水溶性有机溶剂与至少一种另外的有机溶剂或者两种或更多种另外的有机溶剂的混合物，所述水溶性有机溶剂包含二甲亚砜(DMSO)、环丁砜或二甲基砜或者其混合物；(c)0.5-15或0.5-14或0.5-12或0.5-10或10.5-15或11-14或11-13或10-20或0.5-5或0.5-4或0.5-3或1-10或1-5或1-4或1-3或3-4质量％的至少一种腐蚀抑制剂或者两种或更多种腐蚀抑制剂的混合物；和(d)0.5-25或0.5-10或1-10或1-8或1-7或2-5或1-5或1-2或3-7或4-6质量％的水。注意，在本文中任何提及“包含”、“含有”、“具有”等之处，它包括“基本上由…组成”和“由…组成”。在本专利技术的另一方面中，本专利技术提供了用于剥离膜厚度为3-150μm的光刻胶图案的光刻胶清洁组合物，其包含(a)0.5-5或0.5-4或0.5-3或1-5或1-4或1-3或1-2或1.5-3或1.8-2.3或1.25-4.5质量％的至少一种季铵氢氧化物，如四甲基氢氧化铵和/或四乙基氢氧化铵或任何其它的季铵氢氧化物(其可以选自以下所列的那些)，或者其混合物；(b)60-97.5或60-96或73-98或75-96或90-96或89-95或78-85或64-69或80.5-82.5或82-97.5或80-83或85-96或89-94或85-97.5或86-97或91-96质量％的水溶性有机溶剂与至少一种(或者两种或更多种)另外的有机溶剂的混合物，所述水溶性有机溶剂包含二甲亚砜(DMSO)、环丁砜或二甲基砜或者其混合物，所述至少一种另外的有机溶剂选自丙二醇、其它二醇类(glycols)、二醇类(diols)、三醇类、环状醇类、四氢糠醇、二丙二醇甲基醚、其它二醇醚类、γ-丁内酯、γ-戊内酯、二甲基乙酰胺、单乙醇胺或其它烷醇胺类(通常C1-C6烷醇胺，如二乙醇乙胺)、氨基丙基吗啉及其混合物；(c)0.5-15或0.5-14或0.5-12或0.5-10或10.5-15或11-14或11-13或10-20或0.5-5或0.5-4或0.5-3或1-10或1-5或1-4或1-3或3-4质量％的至少一种腐蚀抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于剥离膜厚度为3‑150μm的光刻胶图案的光刻胶清洁组合物，所述组合物包含(a)0.5‑5质量％的至少一种季铵氢氧化物或者两种或更多种季铵氢氧化物的混合物；(b)60‑97.5质量％的水溶性有机溶剂与至少一种另外的有机溶剂或者两种或更多种另外的有机溶剂的混合物，所述水溶性有机溶剂包含二甲亚砜(DMSO)、环丁砜或二甲基砜或者其混合物；(c)0.5‑15质量％的至少一种腐蚀抑制剂或者两种或更多种腐蚀抑制剂的混合物；和(d)0.5‑25质量％的水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.05 US 62/201,3521.一种用于剥离膜厚度为3-150μm的光刻胶图案的光刻胶清洁组合物，所述组合物包含(a)0.5-5质量％的至少一种季铵氢氧化物或者两种或更多种季铵氢氧化物的混合物；(b)60-97.5质量％的水溶性有机溶剂与至少一种另外的有机溶剂或者两种或更多种另外的有机溶剂的混合物，所述水溶性有机溶剂包含二甲亚砜(DMSO)、环丁砜或二甲基砜或者其混合物；(c)0.5-15质量％的至少一种腐蚀抑制剂或者两种或更多种腐蚀抑制剂的混合物；和(d)0.5-25质量％的水。2.根据权利要求1所述的光刻胶清洁组合物，所述组合物包含(a)0.5-5质量％的至少一种季铵氢氧化物或者两种或更多种季铵氢氧化物的混合物；(b)82-97.5质量％的水溶性有机溶剂与至少一种另外的有机溶剂或者两种或更多种另外的有机溶剂的混合物，所述水溶性有机溶剂包含二甲亚砜(DMSO)、环丁砜或二甲基砜或者其混合物；(c)1-5质量％的至少一种腐蚀抑制剂或者两种或更多种腐蚀抑制剂的混合物；和(d)1-10质量％的水。3.根据权利要求1所述的光刻胶清洁组合物，其中(b)包含80-96质量％的所述二甲亚砜(DMSO)、环丁砜或二甲基砜或者其混合物，及1-4质量％的所述至少一种另外的有机溶剂或者两种或更多种另外的有机溶剂；且所述(c)占1-5质量％；和所述(d)占1-10质量％。4.根据权利要求2所述的光刻胶清洁组合物，其中所述(c)包含两种或更多种腐蚀抑制剂的混合物，该混合物包含PEI。5.根据权利要求1所述的光刻胶清洁组合物，其中所述(b)包含80-96质量％的二甲亚砜(DMSO)、环丁砜或二甲基砜或者其混合物，及1-4质量％的至少一种另外的有机溶剂或者两种或更多种另外的有机溶剂；其中所述(c)是1-10质量％的至少一种腐蚀抑制剂或者两种或更多种腐蚀抑制剂的混合物，该混合物包含PEI；和所述(d)是1-10质量％。6.根据权利要求1所述的光刻胶清洁组合物，其中所述(b)包含35-50质量％的二甲亚砜(DMSO)、环丁砜或二甲基砜或者其混合物及45-58质量％的另外的有机溶剂或者两种或更多种另外的有机溶剂；所述(c)是1-10质量％；和所述(d)是1-10质量％。7.根据权利要求1所述的光刻胶清洁组合物，其中所述(a)是1-5质量％；所述(b)是78-85质量％；所述(c)是10.5-15质量％；和所述(d)是1-10质量％。8.根据权利要求1所述的光刻胶清洁组合物，其中所述(a)是1-5质量％；所述(b)是59-84质量％的二甲亚砜(DMSO)、环丁砜或二甲基砜或者其混合物及1-20质量％的至少一种另外的有机溶剂或者两种或更多种另外的有机溶剂；所述(c)是10.5-15质量％；和所述(d)是1-10质量％。9.一种用于剥离膜厚度为3-150μm的光刻胶图案的光刻胶清洁组合物，所述组合物包含(a)1-5质量％的至少一种季铵氢氧化物或者两种或更多种季铵氢氧化物的混合物；(b)78-85质量％的水溶性有机溶剂与至少一种另外的有机溶剂或者两种或更多种另外的有机溶剂的混合物，所述水溶性有机溶剂包含二甲亚砜(DMSO)、环丁砜或二甲基砜或者其混合物；(c)10-20质量％的二乙基羟胺(DEHA)、羟胺或二丙基羟胺或者其盐或其混合物及0.5-5质量％的至少一种另外的腐蚀抑制剂或者两种或更多种另外的腐蚀抑制剂的混合物；和(d)1-10质量％的水。10.根据权利要求8所述的光刻胶清洁组合物，其中所述(c)是10-20质量％的二乙基羟胺(DEHA)、羟胺或二丙基羟胺或者其盐或其混合物及0.5-5或1-4或1-3质量％的至少一种另外的腐蚀抑制剂或者两种或更多种另外的腐蚀抑制剂的混合物。11.根据权利要求8所述的光刻胶清洁组合物，其中所述(b)是64-69质量％的包含二甲亚砜(DMSO)、环丁砜或二甲基砜或者其混合物的有机溶剂与包含烷醇胺的至少一种另外的有机溶剂或者两种或更多种另外的有机溶剂的混合物。12.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·LK·常，G·E·帕里斯，陈秀美，李翊嘉，刘文达，陈天牛，L·M·马兹，R·L·C·洛，孟令人，
申请(专利权)人：弗萨姆材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US