一种水系剥离液组合物及使用方法技术

本发明专利技术涉及一种水系剥离液组合物，包括去离子水、有机季胺化合物、有机醇胺、有机剥离溶剂、缓蚀剂、螯合助剂，并同时提供了所述一种水系剥离液组合物的使用方法，本发明专利技术主要用于去除微电子制造过程中光刻胶残留物，操作温度较低，能耗较少，在对晶圆清洗后无需IPA或NMP等中间溶剂浸泡就可以用水直接漂洗，而且由于不会对金属尤其是铝和铜造成腐蚀，安全环保，有效的降低的清洗成本。同时由于采用了多种具有协同效应的缓蚀剂成分，能非常有效的保护金属基底不受腐蚀，另外，本发明专利技术的剥离液配方本身就是一个缓冲体系，保证了剥离液在长时间清洗过程中的稳定，具有较强的使用寿命。具有较强的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种水系剥离液组合物及使用方法


[0001]本专利技术涉及化学品制剂领域，具体是一种用于剥离和去除微电子基底光刻胶，光刻胶残余物和蚀刻后残余物的水系剥离液组合物及使用方法。

技术介绍

[0002]在Al或Cu金属化基底的后段（back-end of line）微电子元器件制备过程中，一个必不可少的步骤就是在晶片基底上沉积光刻胶薄膜，然后以光刻胶作为掩膜（Mask）形成电路图案，经过烘烤、显影之后，然后经由反应性等离子体蚀刻气体将所得到的图案转移至底层基底材料（电解质或金属层），蚀刻气体会选择性的蚀刻基底未被光刻胶保护的区域，而经由蚀刻所形成的结构主要有金属线（metal line）、结合垫（pad）和通孔（via），蚀刻气体通常为含有卤素的气体，在等离子体蚀刻过程中，由于等离子体气体，蚀刻基底材料和光刻胶的相互作用，会在蚀刻基底的侧壁或周围形成蚀刻残余物，同时也会造成光刻胶掩膜材料的交联，进而更加难以去除；在蚀刻过程完成之后，光刻胶掩膜以及蚀刻后的残余物必须从晶片上除去，以便进行下一步的操作，可以通过化学剥离溶液或者通过氧等离子灰化法（ash）除去大部分光刻胶。上述蚀刻后的残余物通常含有高难溶性的金属残渣，常见的化学剥离溶剂难以清除，同时，在灰化过程中，上述的金属残渣会进一步被氧化，使其更加难以清除，因此需要一种剥离液能够去除在蚀刻过程中产生在各种基底上的残余物，该剥离液同时又不能腐蚀这些基底材料如铝和铜、铝和铜/硅/铜、钛、氮化钛、钛/钨、钨、氧化硅、多晶硅等，该剥离液同时还能去除未灰化的光刻胶残余物；在目前，典型的Al基后段剥离液主要包括有以下几种：羟胺类剥离液，氟类剥离液，半水基胺类剥离液（不含羟胺）以及水基清洗剂，EKC265、EKC270和EKC270T以及ACT915、ACT927、ACT930和ACT940是典型的羟胺类剥离液，也是当前用的最多的Al基后段剥离液，羟胺类剥离液的组成主要包括有机胺，羟胺，水以及缓蚀剂和稳定剂邻苯二酚等，羟胺类剥离液对应的典型专利有US5279771、US5911835、US6187730、US5988186、US5419779、EP0656405A2、US6951710等，羟胺类剥离液的优点在于能够非常有效的去除各种难溶的无机残渣以及有机残余物，但是羟胺类清洗剂的操作温度通常要在65
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C以上，而羟胺非常不稳定，在较高的操作温度下有爆炸的危险，同时较高的操作温度会造成体系组成的快速分解以及水分的挥发，使得羟胺类剥离液的槽液寿命（life time）通常只有1000分钟左右，需要不断的补液来维持槽液寿命，另外，晶片经羟胺剥离液处理之后，需要IPA或NMP有机溶剂作为中间润洗，然后才能去离子水冲洗，以避免对晶元表面金属造成腐蚀，从而也增加了晶元制造成本；典型的含氟类的剥离液主要有ELM C30、ACT@NE系列，EKC6800系列以及ideal clean 960（SP）等，含氟类剥离液的组成主要包括氟化物、有机剥离溶剂、水、金属腐蚀抑制剂以及缓冲溶液等，含氟类剥离液的典型专利包括US5279771、US5630904、WO2012171324、US20020037820、US2003022800A、US20130237469A、US2003148910A1等，当前含氟类的剥离
液一方面仍然存在不能很好的控制基底材料的腐蚀，甚至清洗之后容易造成通道特征尺寸的改变，另一方面就是含氟类剥离液与石英基材的不兼容，操作温度越高对石英基材的腐蚀越严重，而当前一些半导体企业的湿法清洗设备由石英制成，因而限制了含氟类剥离液的广泛使用；羟胺类剥离液和含氟类剥离液是当前Al基后段清洗使用最多的两种剥离液，除此之外，还有半水基胺类清洗剂（不含羟胺）和水基剥离液，典型的半水基胺类剥离液有ALEG310、ALEG380、ST26S和ACT970等，半水基胺类剥离液的典型专利有US2003130146、WO2006023061A等，其组成主要包含有机胺，有机剥离溶剂，水以及金属腐蚀抑制剂等，半水基胺类清洗剂的操作温度范围较宽，通常在50-90
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C与羟胺类清洗剂相比，此类清洗剂对无机类金属残渣特别是富钛类金属残渣去除效果较差，当前还不具有更广泛的使用；低温环保可直接水洗的水系剥离液是半导体剥离液未来的发展方向，尽管专利US6585825、US2006293208和US2006016785报道了用于去除光刻胶以及蚀刻后光刻胶残余物的水基配方，但明显存在不能很好地同时控制金属和非金属基材的腐蚀，清洗后容易造成通道特征尺寸的改变以及清洗能力较弱的问题。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供一种水系剥离液组合物的使用方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水系剥离液组合物，包括去离子水、有机季胺化合物、有机醇胺、有机剥离溶剂、缓蚀剂、螯合助剂，其特征在于：各组合物质量百分比含量为：去离子水20-90%、有机季胺化合物0.1-10%、有机醇胺0.1-20%、有机剥离溶剂5-70%、缓蚀剂0.01-15%、螯合助剂0.01-10%。
[0005]进一步的，所述各组合物优选质量百分比含量为：去离子水优选40-70%、有机季胺化合物优选0.5-7%、有机醇胺优选1-15%、有机剥离溶剂优选10-60%、缓蚀剂优选0.1-10%、螯合助剂优选0.1-8%。
[0006]进一步的，所述有机季铵化合物为选自四甲基氢氧化铵、羟乙基三甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、十六烷基三甲基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵中的一种或多种，其中优选四甲基氢氧化铵、羟乙基三甲基氢氧化铵中的一种或其混合物。
[0007]进一步的，所述有机醇胺较佳的为单乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、2-氨基乙醇胺、乙基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺、二甘醇胺中的一种或多种，优选单乙醇胺和二甘醇胺中的一种或其混合物。
[0008]进一步的，所述有机剥离溶剂中至少一种组份与水互溶，其中优选亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、酰胺、醇醚中的一种或多种；所述亚砜较佳的为二甲基亚砜、甲乙基亚砜中的一种或多种；所述砜较佳的为甲基砜、环丁砜中的一种或多种；所述咪唑烷酮较佳的为2-咪唑烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮中的一种或多种；所述吡咯烷酮较佳的为N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-环己基吡咯烷酮中的一种或多种；所述咪唑啉酮较佳的为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮；所述酰胺较佳的为二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或多种；所述醇醚较佳的为二乙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚中的一种或多种。
[0009]进一步的，所以缓蚀剂为含有氮、氧、硫等原子的有机缓蚀剂，其中较佳的为多元醇类、酚类、唑类、有机羧酸类中的一种或几种，所述多元醇较佳的为1,2-丙二醇、丙三醇、二乙二醇、二丙二醇、赤藓糖醇、木糖醇、山梨糖醇中的一种或几种；所述酚类较佳的为邻苯二酚、4-甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水系剥离液组合物，包括去离子水、有机季胺化合物、有机醇胺、有机剥离溶剂、缓蚀剂、螯合助剂，其特征在于：各组合物质量百分比含量为：去离子水20-90%、有机季胺化合物0.1-10%、有机醇胺0.1-20%、有机剥离溶剂5-70%、缓蚀剂0.01-15%、螯合助剂0.01-10%。2.根据权利要求1所述的一种水系剥离液组合物，其特征在于：所述各组合物优选质量百分比含量为：去离子水优选40-70%、有机季胺化合物优选0.5-7%、有机醇胺优选1-15%、有机剥离溶剂优选10-60%、缓蚀剂优选0.1-10%、螯合助剂优选0.1-8%。3.根据权利要求1所述一种水系剥离液组合物，其特征在于：所述有机季铵化合物为选自四甲基氢氧化铵、羟乙基三甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、十六烷基三甲基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵中的一种或多种，其中优选四甲基氢氧化铵、羟乙基三甲基氢氧化铵中的一种或其混合物。4.根据权利要求1所述一种水系剥离液组合物，其特征在于：所述有机醇胺较佳的为单乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、2-氨基乙醇胺、乙基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺、二甘醇胺中的一种或多种，优选单乙醇胺和二甘醇胺中的一种或其混合物。5.根据权利要求1所述一种水系剥离液组合物，其特征在于：所述有机剥离溶剂中至少一种组份与水互溶，其中优选亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、酰胺、醇醚中的一种或多种；所述亚砜较佳的为二甲基亚砜、甲乙基亚砜中的一种或多种；所述砜较佳的为甲基砜、环丁砜中的一种或多种；所述咪唑烷酮较佳的为2-咪唑烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮中的一种或多种；所述吡咯烷酮较佳的为N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-环己基吡咯烷酮中的一种或多种；所述咪唑啉酮较佳的为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮；所述酰胺较佳的为二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或多种；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建，潘阳，朱敏，
申请(专利权)人：昆山欣谷微电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：