[发明专利]一种新型的光刻胶剥离液及其应用工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于去除光刻胶的剥离液和相关的应用工艺，特别是用于剥离工艺的光刻胶的去除。 

背景技术

光刻胶是一种感光材料，由感光树脂、感光剂和溶剂三部分组成的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，光刻胶便能形成所需图像，主要应用于微电子制造领域。例如在半导体器件、液晶装置和集成电路中，需要利用光刻胶在基片上进行涂布、曝光等一系列步骤完成刻蚀技术，其作用是将需要刻蚀的图形从掩膜板上转移到基片上。首先将光刻胶均匀涂布到基片上（通常有旋转涂布、刮涂、锟涂等方式）；然后进行预烧烤除去光刻胶中的溶剂，使得涂布的光刻胶被干燥；接着，用特定波长的光源透过覆盖在基片上的掩膜板照射到光刻胶上，被曝光区域的光刻胶发生化学反应，改变其在显影液中的溶解速率；然后通过显影液得到相应的图形（曝光后在曝光区留下的形成不可溶物质的光刻胶为负性光刻胶，反之，在经过光照曝光后变成可溶物质的光刻胶为正性光刻胶）；接着通过刻蚀、离子注入或金属沉积等工艺步骤将图形转移到没有光刻胶保护的基片上，最后通过去胶剥离液将不需要的光刻胶部分去除，完成图形的转移过程。 

通过上述工艺可以看出，光刻胶在芯片制造过程的刻蚀步骤中是起辅助作用的，在图形的刻蚀完成后，光刻胶需要被完全去除，以保证其不会存在于最终产品内。对负性光刻胶而言，曝光过程引起光刻胶的交联，使之难溶于显影液中，同时也难以在后续的去胶过程被去除；另一方面，在电路转移过程中，刻蚀、离子注入或金属沉积等工艺涉及高温或高能过程，会引起光刻胶性能的改变或光刻胶包含了其他副产物，从而难以被去除。光刻胶在芯片中的残留会影响电路的导电性能，或不能达到所设计的期间特征，从而引起产品的失效。如何有效去除光刻胶，特别是发生交联的负性光刻胶或在离子注入工艺后发生化学变化的光刻胶，成为影响芯片良率及产能的重要因素。 

存在于剥离工艺中的光刻胶大部分为负型光刻胶，其作用原理为曝光区的光刻胶发生交联反应，交联后的光刻胶不溶于显影液中，同时交联后的光刻胶溶形成网状结构，难于被传统的去胶液去除。传统的去胶液为有机溶剂，如丙酮、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮等。这些有机溶剂为光刻胶的良溶剂，对于光刻胶中的树脂（酚醛树脂、聚对羟基苯乙烯树脂）和感光剂（重氮奈醌磺酸酯、碘鎓盐）等组分有较好的溶解能力，但是对于形成交联结构的光刻胶溶解性能较低，需要采取其它辅助措施，如加热、超声震荡等。这些工艺材料不仅能耗高，同时有一定的毒性及危害性，而且辅助措施降低了去胶速率，甚至对图形有可能引起其他缺陷。 

在CN 102012645中公开了一种能够较好清洗光刻胶及残留物的剥离液，且对基片及金属布线腐蚀率较低。该光刻胶剥离液的构成原料为：水合肼或有机胺化合物、溶剂、抗蚀剂、纯水，溶剂中含有二甲基亚砜。因此该剥离液对操作人员有很强的毒性，且废液不易处理。CN 102147576中则记载了一种由有机硅类化合物、丙烯酸酯类共聚物和有机溶剂组成的光刻胶剥离液组合物。其剥离液组合物中的有机硅类化合物作为表面活性剂加入，其重量控制较为严格，若含量过高，易起泡，反而使基片不易清洗，若过低，又会影响剥离性。因此优选为总重量的0.0005～1%，但需要经过振荡才能达到较为理想的目的。该步骤会使得去胶时间增长，而且有可能造成基片的缺陷。 

发明内容

本发明即针对上述缺陷加以改进，从光刻胶的基本原理入手，提供一种具有去胶速率快、去胶效果好及环境友好等优点的光刻胶剥离液及其应用工艺过程。 

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种光刻胶剥离液，其除了溶液当中本身应该有的总溶剂之外，还含有有机溶剂、解交联催化剂、防腐蚀保护剂及其它添加剂。其中有机溶剂主要起溶解作用，用于溶解光刻胶在曝光之后发生交联反应的产物，对其有较好的溶解性，促进解交联反应的进行，其要求是对光刻胶的主体成膜树脂有较好的溶解性能，同时具有较高的沸点及环境友好；解交联催化剂是用于催化解交联反应，降低解交联反应的活化能，加快解交联反应的速率，使需要被去除的光刻胶更好的溶于溶剂当中并且能够尽可能地被彻底剥离；防腐蚀保护剂的主要作用是保护基底材料，使之不受溶剂或催化剂的腐蚀，其作用原理是与基底形成络合物的保护膜，减少去胶液对基材，特别是金属基材的腐蚀性。 

所述溶液当中的总溶剂一般为二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或一种以上的混合液。总溶剂除了能够使其他组分较好的混合之外，还对光刻胶剥离液也有比较好的溶解性，帮助光刻胶更好地被去除。其所占重量百分含量为65~78%。