[发明专利]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

说明书

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。

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。

背景技术

本发明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。本发明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(minute salient electrode))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。