TW201335724A - 光阻剝離液組成物及其應用 - Google Patents
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Abstract
本發明係揭露一種光阻剝離液組成物，其包含醇胺類化合物(A)、二醇類及/或醇醚類化合物(B)以及碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)。藉由上述光阻剝離液組成物可完全去除已形成之金屬線路上的光阻又避免腐蝕金屬線路。
Description
本發明是有關於一種光阻剝離液組成物，且特別是有關於一種適用於去除已形成之金屬配線上的光阻又避免腐蝕金屬配線之光阻剝離液組成物。
近來隨著光微影製程的演進，線路的布局越來越精細，因此除了曝光技術及光阻成份上之改良外，也越來越重視光阻剝除步驟之技術。
光阻剝除步驟已廣泛運用於微影製程中，利用光阻剝離液，可去除已形成之金屬配線上的光阻。以下例舉液晶面板之半導體線路及其電極區之製程，概述習知的光阻剝除步驟。
一般而言，可利用化學氣相沉積(CVD)或濺鍍等方式，在矽或玻璃基板上形成單或多層之金屬膜與二氧化矽等絕緣膜，其中適用於上述金屬膜的材料可例如鋁、鋁-銅等鋁合金；鈦、氮化鈦等，而適用於上述矽基板的材料可例如非晶矽(a-Si)、多晶矽(p-Si)等。接著，在金屬膜與絕緣膜上均勻塗佈光阻層，經曝光、顯影處理後，形成光阻圖案。此時，以光阻圖案為罩幕，選擇性蝕刻上述之絕緣膜以及金屬膜。之後，利用光阻剝離液去除光阻圖案，以形成複數個金屬配線。然而，在形成多層金屬配線有複數層時，必要時，上述光阻剝離液必須重複處理多次，才能去除光阻圖案，形成電極區。上述製程與材料的相關文獻可參閱如日本特開第2005-70230號公開特許公報、特開第2004-287288號公開特許公報等。
上述習知使用之光阻剝離液，雖具有甚佳之光阻剝離性，但對於金屬線路，尤其是鋁金屬線路，特別容易造成腐蝕。
有鑑於此，亟需提出一種光阻剝離液組成物，藉以改善習知光阻剝離液容易腐蝕已形成之金屬線路所致之種種缺點。
因此，本發明之一態樣是在提供一種光阻剝離液組成物，該光阻剝離液組成物包含醇胺類化合物(A)、二醇類及/或醇醚類化合物(B)以及碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)。
本發明之另一態樣是在提供一種光阻剝離的方法，其係使用上述之光阻剝離液組成物，剝離玻璃基板上之光阻層，藉此改善習知光阻剝離液容易腐蝕已形成之金屬線路等缺點。
本發明之光阻剝離液組成物包含醇胺類化合物(A)、二醇類及/或醇醚類化合物(B)以及碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)，以下析述之。
本發明之醇胺類化合物(A)包括一級脂肪族胺、二級脂肪族胺以及三級脂肪族胺，其具體例如：一乙醇胺、異丙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、2-(2-氨基甲氧基)乙醇以及2-(2-氨基乙氧基)乙醇等一級脂肪族胺；二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇(2-(2-aminoethyl amino) ethanol)、2-甲基氨基乙醇等之二級脂肪族胺；三乙醇胺、三乙氨基醇(triethylaminoethanol)等之三級脂肪族胺。
以上列舉之醇胺類化合物(A)乃以一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、2-(2-氨基甲氧基)乙醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇或上述之任意組合為較佳。上述之醇胺類化合物(A)一般可單獨使用一種或混合複數種使用。
一般而言，上述之醇胺類化合物(A)可藉由破壞分子間或分子的吸引力，在光阻與其黏附的基板之間形成空隙，增加光阻剝離液整體之膨潤效果，從而提高光阻的剝除性以及操作溫度依存性，並減少殘渣發生。
本發明之光阻剝離液組成物若未使用醇胺類化合物(A)，則所得之光阻剝離液會有光阻殘留及操作溫度依存性不佳等問題。
上述之二醇類及/或醇醚類化合物(B)，其具體例如乙二醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單甲醚醋酸酯、乙二醇單乙醚醋酸酯、二乙二醇、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丙醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單戊醚、二乙二醇單己醚、二乙二醇單苯醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙基醚、三乙二醇單丁基醚等乙二醇及/或乙二醇醚類；丙二醇、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚等、二丙二醇單丙醚、二丙二醇單丁基醚、三丙二醇單甲醚等丙二醇及/或丙二醇醚類；以及1,3-丁二醇。
以上列舉之二醇類及/或醇醚類化合物(B)乃以乙二醇、丙二醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單甲醚醋酸酯、乙二醇單乙醚醋酸酯、二乙二醇醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丙醚、二乙二醇單丁醚或上述之任意組合為較佳。上述之二醇類及/或醇醚類化合物(B)一般可單獨使用一種或混合複數種使用。
一般而言，基於醇胺類化合物(A)之使用量為100重量份，上述之二醇類及/或醇醚類化合物(B)之使用量為20重量份至200重量份，然以30重量份至180重量份為較佳，又以50重量份至150重量份為更佳。
本發明之光阻剝離液組成物若未使用二醇類及/或醇醚類化合物(B)，則所得之剝離液整體的膨潤效果過高，會有鋁金屬腐蝕性過高及操作溫度依存性不佳的問題。
本發明之碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)以可以溶解醇胺類化合物(A)以及二醇類及/或醇醚類化合物(B)，且不與上述成分相互反應，並具有適當揮發性者為佳，其具體例如：二甲基碸、二乙基碸、二(2-羥乙基)碸、四亞甲基碸(tetramethylene sulfone，或稱環丁碸)等碸類；二甲基亞碸、四甲基亞碸亞碸類。
以上列舉之碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)乃以二甲基碸、二乙基碸以及二(2-羥乙基)碸之碸類及/或二甲基亞碸以及四甲基亞碸之亞碸類為較佳。上述碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)一般可單獨使用一種或者混合複數種使用。
一般而言，基於醇胺類化合物(A)之使用量為100重量份，上述之碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)之使用量為200重量份至1000重量份，然以250重量份至900重量份為較佳，又以300重量份至800重量份為更佳。
本發明之光阻剝離液組成物若未使用碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)，則所得之光阻剝離液會有光阻殘留及操作溫度依存性不佳等問題。
在本發明中，醯胺類之有機溶劑(D)以可以溶解醇胺類化合物(A)以及二醇類及/或醇醚類化合物(B)，與碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)互溶，不與上述成分相互反應，且具有適當揮發性者為佳，其具體例如：甲醯胺、乙醯胺、N-甲基甲醯胺、N-甲基乙醯胺、N-乙基甲醯胺、N-乙基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、N,N-二乙基乙醯胺、N,N-二甲基咪唑等醯胺類；N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone；NMP)、N-乙基-2-吡咯烷酮等內醯胺類。
以上列舉醯胺類之有機溶劑(D)乃以N-甲基-2-吡咯烷酮、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-乙基乙醯胺、N,N-二乙基乙醯胺、甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-乙基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺或上述之任意組合為較佳。上述醯胺類之有機溶劑(D)一般可單獨使用一種或者混合複數種使用。
一般而言，基於醇胺類化合物(A)之使用量為100重量份，上述之醯胺類之有機溶劑(D)之使用量為50重量份至500重量份，然以50重量份至450重量份為較佳，又以100重量份至400重量份為更佳。
本發明之光阻剝離液組成物若使用醯胺類之有機溶劑(D)，有助於將醇胺類化合物(A)滲入光阻內部，使光阻剝除能力較佳。若與碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)併用，更可增進光阻剝除能力。
本發明之光阻剝離液組成物，一般係將上述醇胺類化合物(A)、二醇類及/或醇醚類化合物(B)以及碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)放置於攪拌器中攪拌，使其均勻混合成溶液狀態，便可調製得呈溶液狀態之光阻剝離液組成物。
基於醇胺類化合物(A)之使用量為100重量份，二醇類及/或醇醚類化合物(B)之使用量為20重量份至200重量份，且碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)之使用量為200重量份至1000重量份，然以30重量份至180重量份之二醇類及/或醇醚類化合物(B)且250重量份至900重量份之碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)為較佳，又以50重量份至150重量份之二醇類及/或醇醚類化合物(B)且300重量份至800重量份之碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)為更佳。
另外，上述光阻剝離液組成物更可選擇性包含醯胺類之有機溶劑(D)，其中基於醇胺類化合物(A)之使用量為100重量份，醯胺類之該有機溶劑(D)之使用量為50重量份至500重量份，然以50重量份至450重量份為較佳，又以100重量份至400重量份為更佳。
其次，本發明之光阻剝離液組成物之製備方法並沒有特別的限定，例如，可將醇胺類化合物(A)、二醇類及/或醇醚類化合物(B)直接加入碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)中分散而成，或者是事先將一部分的醇胺類化合物(A)、二醇類及/或醇醚類化合物(B)分散於一部分的碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)的媒介中後，再加入其餘部份之醇胺類化合物(A)、二醇類及/或醇醚類化合物(B)以及碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)而製得。
本發明之光阻剝離液組成物可應用於去除已形成之金屬線路上方的光阻層，尤其是已形成之鋁金屬線路上的光阻層，可完全去除光阻層又避免腐蝕其下方的金屬線路。
本發明之光阻剝離之方法可利用下述例示的方式進行。
首先，利用化學氣相沉積(CVD)或濺鍍等方式，在玻璃基板上形成單或多層之含鋁金屬膜，其中上述基材之具體例如：用於液晶顯示裝置等之無鹼玻璃、鈉鈣玻璃、硬質玻璃(派勒斯玻璃)、石英玻璃及於此等玻璃上附著透明導電膜者；或用於固體攝影裝置等之光電變換裝置基板(如：矽基板)等等。
接著，在含鋁金屬膜上均勻塗佈光阻層後，先以減壓乾燥之方式，去除大部分之溶劑，再以預烤(pre-bake)方式將溶劑去除而形成一預烤塗膜。其中，減壓乾燥及預烤之條件，依各成份之種類，配合比率而異，通常，減壓乾燥乃在0mmHg至200mmHg之壓力下進行1秒鐘至60秒鐘，而預烤乃在70℃至110℃溫度下進行1分鐘至15分鐘。預烤後，該預烤塗膜介於所指定之光罩(mask)間曝光，於23±2℃溫度下浸漬於顯影液15秒至5分鐘進行顯影，不要之部分除去而形成光阻圖案。曝光使用之光線，以g線、h線、i線等之紫外線為佳，而紫外線裝置可為(超)高壓水銀燈及金屬鹵素燈。
又前述顯影液之具體例如：氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、矽酸鈉、甲基矽酸鈉、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、膽鹼、吡咯、哌啶、1,8-二氮雜二環-(5,4,0)-7-十一烯等鹼性化合物。顯影液之濃度一般為0.001重量百分比(wt%)至10 wt%，較佳為0.005 wt%至5 wt%，更佳為0.01 wt%至1 wt%。且使用此等顯影液時，一般係於顯像後再以水洗淨。其次，以壓縮空氣或壓縮氮氣將圖案風乾後，再以熱板或烘箱等加熱裝置進行後烤(postbake)處理。後烤溫度通常為150至250℃，其中，使用熱板之加熱時間為5分鐘至60分鐘，使用烘箱之加熱時間為15分鐘至150分鐘。
經預烤、曝光、顯影以及後烤等處理後，形成光阻線路圖案薄膜。此時，以光阻線路圖案薄膜為罩幕，利用磷酸系、醋酸系或硝酸系等蝕刻液，選擇性蝕刻上述未受光阻線路薄膜保護之金屬膜。之後，將上述玻璃基板浸泡於上述之光阻剝離液中，在24℃至100℃之溫度下浸泡30秒至30分鐘，或浸泡1分鐘至20分鐘，剝離玻璃基板上之光阻圖案後，形成複數個金屬配線以及電極區。之後，對形成金屬線路之玻璃基板依序施予清洗步驟以及乾燥步驟。
以下利用數個實施方式以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，本發明技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。
以下係根據第1表製備實施例1至10以及比較例1至3之光阻剝離液組成物，並以下述之評價方式，進行光阻剝離液組成物的評價。
將酚醛清漆樹脂系之正型感光性樹脂組成物置於塗佈機(型號為MS-A150；購自於新光貿易，台灣)中，以旋轉塗佈的方式，塗佈在2吋×2吋的含鋁金屬膜之玻璃基板上，再以100mmHg進行減壓乾燥，歷時5秒鐘後，於烘箱中以110℃預烤1.5分鐘，可形成膜厚3.5μm之預烤塗膜。將該預烤塗膜介於所指定之光罩(mask)間，用步進機(Nikon 1755G7A)20 mJ/cm2的光量進行照射後，再以0.84%氫氧化鉀水溶液，於23℃下予以顯影1分鐘，將基板上曝光部份的塗膜除去，然後以純水洗淨。接著，於烘箱中以170℃進行後烤15分鐘，可在含鋁金屬膜之玻璃基板上形成膜厚3.0μm之光阻線路薄膜。
將上述含光阻線路薄膜之玻璃基板，以磷酸系、醋酸系或硝酸系等蝕刻液，蝕刻未受光阻線路薄膜保護之含鋁金屬膜。完成後以去離子水清洗並乾燥，可獲得含光阻線路薄膜之玻璃基板。
將上述含光阻線路薄膜之玻璃基板，在50℃下，浸泡於第1表所示之實施例1的光阻剝離液組成物中20分鐘。接著，以去離子水清洗玻璃基板並經乾燥後，再藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察其光阻薄膜剝離性、含鋁金屬線路之耐腐蝕性以及操作溫度依存性，所得結果如第1表所示。
實施例2至9及比較例1至3係使用與實施1相同之操作方法，不同之處係改變光阻剝離液組成物之種類及混合用量等，其詳細資料及後續評價結果皆載於第1表。
1.光阻剝離性：
將前述製得具有含鋁金屬線路之玻璃基板利用SEM觀察光阻殘留的情形，並根據以下標準評價：
◎：無任何光阻殘留
○：些許光阻殘留
╳：大量光阻殘留
2.含鋁金屬線路之耐腐蝕性：
將前述製得具有含鋁金屬線路之玻璃基板利用SEM觀察含鋁金屬線路表面的情況，並根據以下標準評價：
○：含鋁金屬線路表面無任何腐蝕
╳：含鋁金屬線路表面出現蜂巢狀缺陷
3.操作溫度依存性：
將上述蝕刻後具有光阻線路薄膜與含鋁金屬線路之玻璃基板，分別浸泡於90℃、70℃及50℃之各實施例與比較例的光阻剝離液組成物中10分鐘，接著以去離子水清洗後，再藉由SEM確觀察光阻殘留的情形，並根據以下標準評價：
○：90℃、70℃及50℃之條件下，皆無光阻殘留。
╳：90℃、70℃及50℃之條件下，皆有光阻殘留。
由第1表實施例1至實施例9之結果可知，藉由控制光阻剝離液組成物之醇胺類化合物(A)、二醇類及/或醇醚類化合物(B)以及碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)之使用量，具有較佳的光阻剝離性與含鋁金屬線路之耐腐蝕性以及操作溫度依存性，而且碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)與醯胺類之有機溶劑(D)併用時，其光阻剝離性更佳，故確實可達到本發明之目的。相較之下，利用第1表之比較例1至比較例3之光阻剝離液組成物進行光阻剝離後，其光阻剝離性與含鋁金屬線路之耐腐蝕性較不理想，且操作溫度依存性較差。
需補充的是，本發明雖以特定的化合物、組成、反應條件、製程、分析方法或特定儀器作為例示，說明本發明之光阻剝離液組成物及其應用，惟本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者可知，本發明並不限於此，在不脫離本發明之精神和範圍內，本發明之光阻剝離液組成物亦可使用其他的化合物、組成、反應條件、製程、分析方法或儀器進行，應用在其他技術領域中。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (9)
- 一種光阻剝離液組成物，包含：醇胺類化合物(A)；二醇類及/或醇醚類化合物(B)；以及碸類及/或亞碸類之有機溶劑(C)。
- 如申請專利範圍第1項所述之光阻剝離液組成物，其中基於該醇胺類化合物(A)之使用量為100重量份，該二醇類及/或該醇醚類化合物(B)之使用量為20重量份至200重量份，且該碸類及/或該亞碸類之該有機溶劑(C)之使用量為200重量份至1000重量份。
- 如申請專利範圍第1項所述之光阻剝離液組成物，更至少包含醯胺類之有機溶劑(D)。
- 如申請專利範圍第1項所述之光阻剝離液組成物，其中基於該醇胺類化合物(A)之使用量為100重量份，該醯胺類之該有機溶劑(D)之使用量為50重量份至500重量份。
- 如申請專利範圍第1項所述之光阻剝離液組成物，其中該醇胺類化合物(A)係選自於由一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、2-(2-氨基甲氧基)乙醇以及2-(2-氨基乙氧基)乙醇所組成之一族群中的至少一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之光阻剝離液組成物，其中該二醇類及/或該醇醚類化合物(B)係選自於由乙二醇以及丙二醇之該二醇類及/或乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單甲醚醋酸酯、乙二醇單乙醚醋酸酯、二乙二醇醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丙醚以及二乙二醇單丁醚之該醇醚類所組成之一族群中的至少一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之光阻剝離液組成物，其中該碸類及/或該亞碸類之該有機溶劑(C)係選自於由二甲基碸、二乙基碸以及二(2-羥乙基)碸之該碸類及/或二甲基亞碸以及四甲基亞碸之該亞碸類所組成之一族群中的至少一者。
- 如申請專利範圍第4項所述之光阻剝離液組成物，其中該醯胺類之該有機溶劑(D)係選自於由N-甲基-2-吡咯烷酮、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-乙基乙醯胺、N,N-二乙基乙醯胺、甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-乙基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺所組成之一族群中的至少一者。
- 一種光阻剝離的方法，包含：使用如申請專利範圍第1項至第8項任一項所述之光阻剝離液組成物，剝離一玻璃基板上之一光阻層；以及對該玻璃基板依序施予一清洗步驟以及一乾燥步驟。
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