光刻胶剥离组合物的制作方法

1.本公开涉及一种光刻胶剥离组合物，特别是用于电子制造应用的光刻胶剥离组合物。


背景技术：

2.有机胺类广泛用于电子加工的光刻胶剥离和清洁组合物，诸如在半导体和显示面板的制造中对布线材料和电极材料进行干法或湿法刻蚀后用于在显示器中制备rgb染料的光刻胶剥离组合物、用于在半导体制造中进行光刻工艺的光刻胶剥离组合物、去除光刻胶的光刻胶剥离组合物、损坏的光刻胶层和侧壁保护沉积膜等。有机胺可以溶解许多极性聚合物、单体和化合物。然而，有机胺的强碱性会引起金属诸如铜、铝的腐蚀，从而导致用包含有机胺的光刻胶剥离和清洁组合物处理的装置诸如线路板、半导体微芯片和显示像素的缺陷。
3.用于剥离或清洁光刻胶的常规工艺是将具有光刻胶的基材浸入光刻胶剥离和清洁组合物中。近来，为了提高生产效率、减少光刻胶剥离和清洁组合物的量以及便于处理大装置诸如大型半导体晶片和大型屏幕显示器，在半导体和显示器上都采用了喷射剥离工艺。在喷涂剥离过程期间，将剥离组合物喷涂在基材上。然而，常规的光刻胶剥离组合物不能应用于这种喷涂剥离工艺，因为光刻胶不能完全去除。
4.需要提供一种光刻胶剥离和清洁组合物，其具有较弱金属腐蚀但对电子材料诸如光刻胶具有良好溶解性。


技术实现要素：

5.本发明人出乎意料地发现，包含特定有机胺的光刻胶剥离组合物可以具有较弱金属腐蚀，但对电子材料诸如光刻胶具有良好溶解性。
6.本发明提供一种光刻胶剥离组合物，其包含具有下式(1)的有机胺：
[0007][0008]
其中r1和r2各自独立地选自由氢和c
1-c5烷基组成的组。
[0009]
本发明进一步提供了一种剥离光刻胶的方法，其包括：
[0010]
(1)提供具有光刻胶的基材；
[0011]
(2)将光刻胶剥离组合物喷涂到所述基材上或将所述基材浸入到光刻胶剥离组合物中，其中所述光刻胶剥离组合物包含具有下式(1)的有机胺：
[0012][0013]
其中r1和r2各自独立地选自由氢和c
1-c5烷基组成的组。
[0014]
本发明还提供有机胺在光刻胶剥离组合物中的用途，其中所述有机胺具有下式(1)：
[0015][0016]
其中r1和r2各自独立地选自由氢和c
1-c5烷基组成的组。
具体实施方式
[0017]
如本文所公开，术语“组合物”、“制剂”或“混合物”是指不同组分的物理共混物，其是通过用物理方式简单地混合不同组分来获得。
[0018]
如本文所公开，术语“剥离”或“清洁”或“去除”具有相同的含义，即从基材去除光刻胶。
[0019]
如本文所公开，组合物的所有组分的所有百分比和份数均是指重量。组合物的所有组分的所有百分比均基于组合物的总重量来计算。组合物的所有组分的百分比总和为100％。
[0020]
如本文所公开，术语“烷基”是指具有1至20个碳原子、典型地1至10个碳原子、更典型地1至6个碳原子、最典型地1至4个碳原子的烷基。
[0021]
在一方面，本发明提供一种光刻胶剥离组合物，其包含具有下式(1)的有机胺：
[0022][0023]
其中r1和r2各自独立地选自由氢和c
1-c5烷基组成的组。
[0024]
在一个实施方案中，r1和r2各自独立地选自由氢和c
1-c5烷基组成的组。在另一个实施方案中，r1和r2各自独立地选自由氢和c
1-c4烷基组成的组。在另一个实施方案中，r1和r2各自独立地选自由氢和c
1-c2烷基组成的组。在另一个实施方案中，r1和r2各自独立地选自由氢和c1烷基组成的组。在另一个实施方案中，r1和r2各自独立地选自由氢、甲基、乙基、异丙基、丙基、异丁基和丁基组成的组。
[0025]
在上式(1)中，术语“c
1-c5烷基”是指具有1-4个碳原子的直链或支链烷基，优选地，术语“c
1-c4烷基”包括甲基、乙基、丙基、异丙基、异丁基或丁基。
[0026]
在实施方案中，具有上式(1)的有机胺包括以下化合物：
[0027][0028]
通常，按光刻胶剥离组合物的总重量计，光刻胶剥离组合物包含0.1-80wt％、典型地1-70wt％、更典型地5-60wt％、最典型地10-55wt％的所述有机胺。
[0029]
所述组合物可进一步包含一种或多种二醇醚。二醇醚的实例可包括乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇丙醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇丙醚、三丙二醇甲醚、三丙二醇乙基乙醚、三丙二醇丁醚等。
[0030]
在一个示例性实施方案中，按组合物的总重量计，本发明的组合物包含0-99.9wt％、典型地5-95wt％、更典型地10-90wt％、最典型地15-80wt％的一种或多种二醇醚。
[0031]
组合物可进一步包含水。在一个示例性实施方案中，按组合物的总重量计，本公开的组合物包含0-99.9wt％、典型地10-90wt％、更典型地15-80wt％、最典型地20-75wt％的极性溶剂。
[0032]
光刻胶剥离组合物可进一步包含含氮的极性溶剂。含氮的极性溶剂可以将从基材剥离的光刻胶图案分解成单位分子。单位分子可以溶解在用于去除光刻胶图案的组合物中。特别地，极性溶剂的官能团包含氮，以有助于使有机胺渗透到光刻胶图案中以将光刻胶图案转化为凝胶状态以用于去除。此外，含氮的极性溶剂对有机胺具有化学吸引力，从而使由于用于去除光刻胶的组合物的蒸发引起的组分变化最小化。
[0033]
含氮的极性溶剂的实例可包括n-烷基-2-吡咯烷酮(例如n-甲基-2-吡咯烷酮)、n-甲基乙酰胺、n,n'-二甲基乙酰胺、乙酰胺、n'-乙基乙酰胺、n,n'-二乙基乙酰胺、甲酰胺、n-甲基甲酰胺、n,n'-二甲基甲酰胺、n-乙基甲酰胺、n,n'-二乙基甲酰胺、n,n'-二甲基咪唑、n-芳基甲酰胺、n-丁基甲酰胺、n-丙基甲酰胺、n-戊基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮等。
[0034]
按组合物的总重量计，本发明的组合物可包含30-80wt％的含氮的极性溶剂。
[0035]
本公开的组合物可进一步包含腐蚀抑制剂。腐蚀抑制剂可包括含有氮原子、硫原子、氧原子等的化合物，它们具有非共享电子对。特别地，化合物可包含羟基、硫化氢基团等。腐蚀抑制剂的反应基团可以物理和化学键合到金属以防止包含金属的金属薄层发生腐蚀。
[0036]
腐蚀抑制剂包括三唑化合物。三唑化合物的实例可包括苯并三唑、甲苯基三唑等。
[0037]
按组合物的总重量计，本发明的组合物可包含0.1-3wt％的腐蚀抑制剂。
[0038]
本发明的组合物可进一步包含表面活性剂。可以添加表面活性剂，以帮助去除不溶性光刻胶残留物并减少硅蚀刻，这可能在暴露于强碱时发生。合适的表面活性剂包括但不限于阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂，例如氟烷基表面活性剂、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇或聚丙二醇醚、羧酸盐、十二烷基苯磺酸或其盐、聚丙烯
酸酯聚合物、硅氧烷或改性的硅氧烷聚合物、炔属二醇或改性的炔属二醇、烷基铵或改性的烷基铵盐以及包含至少一种上述表面活性剂的组合。
[0039]
在一个示例性实施方案中，按组合物的总重量计，本发明的组合物包含20wt％或更少、典型地15wt％或更少、更典型地1-10wt％的表面活性剂。
[0040]
在另一方面，本发明进一步提供了一种剥离光刻胶的方法，其包括：
[0041]
(1)提供具有光刻胶的基材；
[0042]
(2)将光刻胶剥离组合物喷涂到基材上或将基材浸入光刻胶剥离组合物中，其中所述光刻胶剥离组合物包含具有下式(1)的有机胺：
[0043][0044]
其中r1和r2各自独立地选自由氢和c
1-c5烷基组成的组。
[0045]
如本文所用，光刻胶通常适用于包含光刻胶的任何层。因此，例如，根据本公开的教导，本文的组合物和方法可用于去除光刻胶以及光刻胶残留物。
[0046]
如本文所用，基材包括但不限于半导体晶片、印刷线路板、oled显示器和液晶显示器。通常，基材可进一步包括金属互连，例如铜互连、钼互连和铝互连。
[0047]
在一个实施方案中，所述方法可进一步包括用水冲洗步骤(2)中获得的基材的步骤。
[0048]
在另一方面，本发明进一步提供有机胺在光刻胶剥离组合物中的用途，其中所述有机胺具有下式(1)：
[0049][0050]
其中r1和r2各自独立地选自由氢和c
1-c5烷基组成的组。
[0051]
本发明的有机胺可以抑制诸如铜、钼、铝的互连金属的腐蚀。
[0052]
实施例
[0053]
材料：
[0054]
光刻胶：sfp-1400溶液(来自默克公司(merck))。
[0055]
溶剂：二乙二醇丁醚(来自陶氏化学公司(dow chemical company)，99％)。
[0056]
胺类：3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇(购自东沛国际贸易集团有限公司(du-hope international group company)；单乙醇胺、n-甲基乙醇胺、单异丙醇胺和氨基乙基乙醇胺(均购自陶氏化学公司，99％)
[0057]
厚度为1mm的铜箔(来自阿法埃莎公司(alfa aesar)，99.999％)
[0058]
不同化学品的术语示出如下：
[0059]
bucb：二乙二醇丁醚
[0060]
dmapd：3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇
[0061]
mea：单乙醇胺
[0062]
nmea：n-甲基乙醇胺
[0063]
mipa：单异丙醇胺
[0064]
aeea：氨基乙基乙醇胺
[0065]
mapd：1-(甲基氨基)-2,3-丙二醇(阿达玛斯试剂公司(adamas reagent co.,ltd)，纯度98％)
[0066]
实施例1-6和比较实施例1-24
[0067]
通过混合下表1中列出的组分来制备光刻胶剥离组合物：
[0068]
表1
[0069]
[0070][0071]
实施例7
[0072]
将2ml sfp-1400光刻胶溶液涂覆到尺寸为100mm
×
100mm
×
1mm的玻璃基材表面上。将基材以500rpm的转速旋转10秒，并且然后将转速加速至1000rpm并保持30秒。将旋涂基材在130℃下烘烤10分钟，使溶剂完全蒸发并固化光刻胶膜。在后续剥离步骤中，在容器中制备30g上述每个实施例或比较实施例。将烘烤的基材在22℃下放入容器中，同时振摇。最后，记录从基材上完全去除光刻胶的时间。结果在下表2和3中列出。
[0073]
实施例或比较实施例的光刻胶剥离结果列出在下表中。通过剥离时间评估性能。从基材上去除光刻胶膜所需的时间越短，剥离溶液的性能就越好。较高含水量可以缩短剥离时间。mea、nmea、mipa和aeea是用于光刻胶剥离组合物中的典型有机胺。如表2和表3所示，将剥离时间分为4组进行比较。3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇可以提供类似的性能。
[0074]
表2
[0075][0076]
⊙
：《60秒；
○
：60～65秒；
△
：65～70秒；
×
：》70秒
[0077]
表3
[0078][0079]
⊙
：《30秒；
○
：30～40秒；
△
：40～50秒；
×
：》50秒
[0080]
实施例8
[0081]
将压延厚度为1mm的高纯铜箔(来自阿法埃莎，99.999％)切成重量为0.90
±
0.01g的正方形。在铜箔表面形成氧化铜(cuo或cu2o)钝化层。然后将铜片浸入在5％hcl水溶液中5分钟，以便完全去除钝化层并确保99.999％的纯度。将酸处理的铜片用20ml去离子水冲洗并通过氮气流干燥。将每个铜片放入在具有5g实施例或比较实施例的配制物的10ml玻璃瓶中，在54℃下持续30分钟。然后，取出铜片。将icp-oes(珀金埃尔默公司(perkinelmer)5300dv)用于测定溶剂中残留的铜离子含量。结果在下表4和5中列出。
[0082]
检测配制物中铜离子的量，以评估铜的腐蚀性能。也将以ppm水平计的铜离子分为4组。如表4和表5所示，mea、nmea和mipa造成严重的铜腐蚀，因为在液体配制物中检测到大量铜离子。包含3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇和aeea的配制物显示出防腐蚀效果。
[0083]
表4
[0084][0085][0086]
⊙
：《1ppm；
○
：1～2ppm；
△
：2～4ppm；
×
：》4ppm
[0087]
表5
[0088][0089]
⊙
：《1ppm；
○
：1～2ppm；
△
：2～4ppm；
×
：》4ppm
[0090]
实施例9-13和比较实施例25-46
[0091]
将压延厚度为1mm的高纯铜箔(来自阿法埃莎，99.999％)切成1cm*1cm正方形。然后将铜片浸入在2％hcl水溶液中5分钟，以便完全去除cuo或cu2o。在下表6和7中，将每个铜片放入在具有5g实施例或比较实施例的配制物的10ml玻璃瓶中。将瓶子快速振摇两到三分钟，并且然后在60℃烘箱中保持4小时。然后，取出铜片。将icp-oes(珀金埃尔默公司5300dv)用于测定溶液中残留的铜离子含量。结果在下表6和7中列出。
[0092]
表6
[0093][0094][0095]
表7
[0096]