一种还原性芯片光刻胶剥离液、其制备方法与应用与流程

本发明涉及光刻胶剥离液技术，尤其涉及一种还原性芯片光刻胶剥离液、其制备方法与应用。

背景技术：

1、光刻胶是微电子工艺中非常重要的材料，用于制作集成电路和微机电系统的图形。在这些工艺中，需要在晶圆表面先涂光刻胶，然后通过曝光和显影形成图案，最后将图案转移到晶圆表面。在这个过程结束后，必须将残留的光刻胶完全清除，否则会对后续工艺产生不良影响。

2、传统的光刻胶剥离方法是使用有机溶剂或碱液，例如专利cn201410165928公开了一种新型清洗液含有：a)季胺氢氧化物；(b)醇胺；(c)溶剂；(d)糖酸或糖酸内酯。该光刻胶剥离液含有糖酸或糖酸内酯作为主要的金属腐蚀抑制剂，糖酸或糖酸内酯可单独使用，也可以与具有颜料亲和基团的星状共聚物复配使用，使得该剥离液在有效的去除晶圆上的光刻胶的同时，能有效的保护基材如金属铝、铜等基本无腐蚀，在对晶圆清洗后可以用水直接漂洗。采用该方法清洗易发生氧化的金属，易形成氧化膜，可能会对后续电性产生影响。因此，开发一种，对金属电极有保护作用的芯片光刻胶剥离液，具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对传统光刻胶剥离液对于易发生氧化的金属，在清洗过程中形成氧化膜，导致对后续电性产生影响的问题，提出一种还原性芯片光刻胶剥离液，该光刻胶剥离液在有效去除光刻胶的基础上，还对金属电极(如cu、ni、al等)有很好的保护效果，并能有效的防止其氧化生成氧化膜。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种还原性芯片光刻胶剥离液，包括重量配比如下的各组分：

3、季铵碱 5-20份；

4、醇胺 5-30份；

5、糖醛酸 1-5份；

6、糖胺1-5份；

7、酮类极性溶剂20-55份；

8、去离子水10-40份。

9、进一步地，所述季铵碱选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、胆碱、三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵、二乙基双(2-羟乙基)氢氧化铵、双(2-羟乙基)-二甲基氢氧化铵、4-(2-羟丙基)-4-甲基氢氧化物吗啉和苄基三甲基铵氢氧化铵中的一种或多种。

10、进一步地，所述季铵碱优选三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵。

11、进一步地，所述季铵碱优选8-15份。

12、所述季铵碱作为光刻胶剥离液的重要成分，通过其强碱性、加溶效应、渗透润湿性能以及表面活性作用，实现对光刻胶的快速渗透和溶解，使光刻胶与底层之间的界面张力降低，从而起到促进光刻胶完整剥离的关键作用。

13、进一步地，所述醇胺选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-(乙基氨基)乙醇、2-(二乙基氨基)乙醇、3-甲氨基-1-丙醇、2-(甲基氨基)乙醇、3-(甲胺基)-1-丙醇和2-[2-氨基乙基(甲基)氨基]乙醇(5753-50-4)中的一种或多种。

14、进一步地，所述醇胺优选二异丙醇胺和/或3-甲氨基-1-丙醇。

15、进一步地，所述醇胺优选10-20份。

16、所述醇胺可以与光刻胶中的羰基、羧基等极性基团发生亲核加成反应，破坏这些官能团所形成的化学键，使光刻胶发生一定的主链断裂，切断大分子链段之间的共价键，溶解干法刻蚀后的光刻胶。

17、进一步地，所述糖醛酸选自d-葡萄糖醛酸、d-甘露糖醛酸、d-半乳糖醛酸、l-艾杜糖醛酸和l-古罗糖醛酸中的一种或多种。

18、进一步地，所述糖醛酸优选d-半乳糖醛酸。

19、进一步地，所述糖醛酸优选2-4份。

20、所述糖醛酸中的羟基、羧基可以吸附在金属表面形成保护膜，隔绝金属与腐蚀介质的接触，从而起到缓蚀作用；还可以通过阴极去极化，抑制金属的溶解，减缓电化学腐蚀的发生。糖醛酸可在金属表面形成绝缘膜，增加电极的极化电阻，使其电位向阳极方向移动，从而抑制金属溶解。糖醛酸可与金属表面形成稳定的络合物，抑制腐蚀介质对金属的侵蚀反应。

21、进一步地，所述糖胺选自n-乙酰基-d-氨基葡萄糖、n-乙酰基-d-乳糖胺、1-氨基-1-脱氧-d-果糖和1-氨基-1-脱氧-β-d-甘露吡喃糖(7388-99-0)中的一种或多种。

22、进一步地，所述糖胺优选n-乙酰基-d-乳糖胺。

23、进一步地，所述糖胺优选2-4份。

24、进一步地，所述糖醛酸和糖胺的质量比为5:1-1:5。

25、进一步地，所述糖醛酸和糖胺的质量比优选为2:1-1:2。

26、所述糖胺分子中含有氨基和羟基，两种基团都有孤对电子可以与金属之间相互吸附，在金属表面规整排列，形成有序的单分子膜；同时糖胺还具有还原性，可为金属提供还原环境，抑制氧化，保护金属的同时减少氧化膜的形成。

27、本发明同时使用糖胺和糖醛酸，糖醛酸含有醛基和羧基等官能团，可以与金属离子形成螯合复合物，与糖胺的氨基共同起到螯合作用，增强抑制金属腐蚀；糖醛酸与糖胺两种缓蚀剂中有氨基、羟基等官能团，分别可以与金属表面形成化学键，在表面成保护膜，并且两者可以在金属表面形成混合的保护膜，提高膜层的致密性，改善金属保护作用。

28、进一步地，所述酮类极性溶剂选自n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、1-丁基-2-吡咯烷酮、1-苄基-2-吡咯烷酮、n-乙烯基吡咯烷酮、1-环己基-2-吡咯烷酮、n-羟乙基-2-吡咯烷酮和n-异丙基吡咯烷酮中的一种或多种。

29、进一步地，所述酮类极性溶剂优选为n-乙基吡咯烷酮和/或n-异丙基吡咯烷酮。

30、进一步地，所述酮类极性溶剂优选30-50份。

31、所述酮类极性溶剂有优异的溶解能力，可以溶解光刻胶中的多种组分，特别是一些极性组分。酮类具有渗透和膨胀光刻胶，酮类分子较小，可以渗透入光刻胶内部，使光刻胶网状结构膨胀，有利于其他组分的进一步渗入。

32、进一步地，所述去离子水优选15-35份。

33、本发明的另一个目的还公开了一种还原性芯片光刻胶剥离液的制备方法，包括以下步骤：

34、步骤1：将去离子水和糖醛酸、糖胺加入到容器中，搅拌1-2小时，至全部溶解，溶液澄清透明；

35、步骤2：将酮类极性溶剂和醇胺加入到步骤1的溶液中，搅拌1-2小时，边搅拌边加入季铵碱，溶液搅拌0.5-1小时至均匀透明，制备得到还原性芯片光刻胶剥离液。

36、进一步地，所述搅拌温度控制在40℃以下。

37、进一步地，所述还原性芯片光刻胶剥离液制备后用0.2μm和0.1μm的滤芯过滤。

38、本发明的另一个目的还公开了一种还原性芯片光刻胶剥离液在去除光刻胶领域的应用。

39、本发明的另一个目的还公开了一种还原性芯片光刻胶剥离液的清洗方法，包括以下步骤：

40、将半导体晶圆置于50-90℃的还原性芯片光刻胶剥离液中，浸泡、超声或震荡5-30min，取出使用超纯水冲洗后，氮气吹干；

41、或，使用单片机台将50-90℃的还原性芯片光刻胶剥离液喷淋至旋转的半导体晶片上，冲洗5-10min，取出使用超纯水冲洗后，氮气吹干。

42、本发明还原性芯片光刻胶剥离液、其制备方法与应用，与现有技术相比较具有以下优点：

43、1)、本发明同时使用糖胺和糖醛酸，糖醛酸含有醛基和羧基等官能团，可以与金属离子形成螯合复合物，与糖胺的氨基共同起到螯合作用，增强抑制金属腐蚀效果；糖醛酸与糖胺可以与金属表面形成化学键，在表面形成保护膜，并且两者可以在金属表面形成混合的保护膜，提高膜层的致密性，改善金属保护作用。

44、2)、相比于糖酸或者糖酸内酯，本发明采用的糖胺具有强还原性，在光刻胶剥离液中可以防止金属发生氧化，为金属提供还原环境，保护金属的同时减少氧化膜的形成。

45、3)、本发明的光刻胶剥离液使用了季铵碱和醇胺，两者都具有碱性可以破坏光刻胶交联分子，在保证去胶速率的同时，保持光刻胶剥离液的活性。

46、综上，本发明用于半导体芯片行业中光刻胶的剥离，在保证去胶能力的同时，对cu、ni、al等易氧化金属电极有很好的还原保护效果。