CN103293883A - 光阻剥离液组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明是公开一种光阻剥离液组合物，其包含醇胺类化合物(A)、二醇类及/或醇醚类化合物(B)以及砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)。藉由上述光阻剥离液组合物可完全去除已形成的金属线路上的光阻又避免腐蚀金属线路。本发明还公开了一种光阻剥离的方法。
Description
技术领域
本发明是有关于一种光阻剥离液组合物，且特别是有关于一种适用于去除已形成的金属配线上的光阻又避免腐蚀金属配线的光阻剥离液组合物，及其应用。
背景技术
近来随着光微影制程的演进，线路的布局越来越精细，因此除了曝光技术及光阻成份上的改良外，也越来越重视光阻剥除步骤的技术。
光阻剥除步骤已广泛运用于微影制程中，利用光阻剥离液，可去除已形成的金属配线上的光阻。以下例举液晶面板的半导体线路及其电极区的制程，概述已知的光阻剥除步骤。
一般而言，可利用化学气相沉积(CVD)或溅镀等方式，在硅或玻璃基板上形成单层或多层的金属膜与二氧化硅等绝缘膜，其中适用于上述金属膜的材料可例如铝、铝-铜等铝合金；钛、氮化钛等，而适用于上述硅基板的材料可例如非晶硅(a-Si)、多晶硅(p-Si)等。接着，在金属膜与绝缘膜上均匀涂布光阻层，经曝光、显影处理后，形成光阻图案。此时，以光阻图案为掩模，选择性蚀刻上述的绝缘膜以及金属膜。之后，利用光阻剥离液去除光阻图案，以形成多个金属配线。然而，在形成多层金属配线有多层时，必要时，上述光阻剥离液必须重复处理多次，才能去除光阻图案，形成电极区。上述制程与材料的相关文献可参阅如日本特开第2005-70230号公开特许公报、特开第2004-287288号公开特许公报等。
上述已知使用的光阻剥离液，虽具有甚佳的光阻剥离性，但对于金属线路，尤其是铝金属线路，特别容易造成腐蚀。
有鉴于此，亟需提出一种光阻剥离液组合物，藉以改善已知光阻剥离液容易腐蚀已形成的金属线路所致的种种缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光阻剥离液组合物，可以基本上改善已知光阻剥离液容易腐蚀已形成的金属线路所致的种种缺点。
因此，本发明的一个方面在于提供一种光阻剥离液组合物，该光阻剥离液组合物包含醇胺类化合物(A)、二醇类及/或醇醚类化合物(B)以及砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)。
本发明的另一方面在于提供一种光阻剥离的方法，其是使用上述的光阻剥离液组合物，剥离玻璃基板上的光阻层，藉此改善已知光阻剥离液容易腐蚀已形成的金属线路等缺点。
本发明的光阻剥离液组合物包含醇胺类化合物(A)、二醇类及/或醇醚类化合物(B)以及砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)，以下析述之。
醇胺类化合物(A)
本发明的醇胺类化合物(A)包括一级脂肪族胺、二级脂肪族胺以及三级脂肪族胺，其具体例如：一乙醇胺、异丙醇胺、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)乙醇等一级脂肪族胺；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-甲基氨基乙醇等的二级脂肪族胺；三乙醇胺、三乙氨基醇(triethylaminoethanol)等的三级脂肪族胺。
以上列举的醇胺类化合物(A)乃以一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、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)乙醇或上述的任意组合为较佳。上述的醇胺类化合物(A)一般可单独使用一种或混合多种使用。
一般而言，上述的醇胺类化合物(A)可藉由破坏分子间或分子的吸引力，在光阻与其粘附的基板之间形成空隙，增加光阻剥离液整体的膨润效果，从而提高光阻的剥除性以及操作温度依存性，并减少残渣发生。
本发明的光阻剥离液组合物若未使用醇胺类化合物(A)，则所得的光阻剥离液会有光阻残留及操作温度依存性不佳等问题。
二醇类及/或醇醚类化合物(B)
上述的二醇类及/或醇醚类化合物(B)，其具体例如乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚醋酸酯、乙二醇单乙醚醋酸酯、二乙二醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丙醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单戊醚、二乙二醇单己醚、二乙二醇单苯醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇单丁醚等乙二醇及/或乙二醇醚类；丙二醇、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚等、二丙二醇单丙醚、二丙二醇单丁醚、三丙二醇单甲醚等丙二醇及/或丙二醇醚类；以及1,3-丁二醇。
以上列举的二醇类及/或醇醚类化合物(B)乃以乙二醇、丙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚醋酸酯、乙二醇单乙醚醋酸酯、二乙二醇醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丙醚、二乙二醇单丁醚或上述的任意组合为较佳。上述的二醇类及/或醇醚类化合物(B)一般可单独使用一种或混合多种使用。
一般而言，基于醇胺类化合物(A)的使用量为100重量份，上述的二醇类及/或醇醚类化合物(B)的使用量为20重量份至200重量份，然以30重量份至180重量份为较佳，又以50重量份至150重量份为更佳。
本发明的光阻剥离液组合物若未使用二醇类及/或醇醚类化合物(B)，则所得的剥离液整体的膨润效果过高，会有铝金属腐蚀性过高及操作温度依存性不佳的问题。
砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)
本发明的砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)以可以溶解醇胺类化合物(A)以及二醇类及/或醇醚类化合物(B)，且不与上述成分相互反应，并具有适当挥发性者为佳，其具体例如：二甲基砜、二乙基砜、二(2-羟乙基)砜、四亚甲基砜(tetramethylene sulfone，或称环丁砜)等砜类；二甲基亚砜、四甲基亚砜等亚砜类。
以上列举的砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)乃以二甲基砜、二乙基砜以及二(2-羟乙基)砜的砜类及/或二甲基亚砜以及四甲基亚砜的亚砜类为较佳。上述砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)一般可单独使用一种或者混合多种使用。
一般而言，基于醇胺类化合物(A)的使用量为100重量份，上述的砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)的使用量为200重量份至1000重量份，然以250重量份至900重量份为较佳，又以300重量份至800重量份为更佳。
本发明的光阻剥离液组合物若未使用砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)，则所得的光阻剥离液会有光阻残留及操作温度依存性不佳等问题。
本发明的光阻剥离液组合物还可包含酰胺类的有机溶剂(D)。
酰胺类的有机溶剂(D)
在本发明中，酰胺类的有机溶剂(D)以可以溶解醇胺类化合物(A)以及二醇类及/或醇醚类化合物(B)，与砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)互溶，不与上述成分相互反应，且具有适当挥发性者为佳，其具体例如：甲酰胺、乙酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-乙基甲酰胺、N-乙基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N,N-二甲基咪唑等酰胺类；N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone；NMP)、N-乙基-2-吡咯烷酮等内酰胺类。
以上列举酰胺类的有机溶剂(D)乃以N-甲基-2-吡咯烷酮、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、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-二乙基甲酰胺或上述的任意组合为较佳。上述酰胺类的有机溶剂(D)一般可单独使用一种或者混合多种使用。
一般而言，基于醇胺类化合物(A)的使用量为100重量份，上述的酰胺类的有机溶剂(D)的使用量为50重量份至500重量份，然以50重量份至450重量份为较佳，又以100重量份至400重量份为更佳。
本发明的光阻剥离液组合物若使用酰胺类的有机溶剂(D)，有助于将醇胺类化合物(A)渗入光阻内部，使光阻剥除能力较佳。若与砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)并用，更可增进光阻剥除能力。
液晶面板制程用的光阻剥离液组合物
本发明的光阻剥离液组合物，一般是将上述醇胺类化合物(A)、二醇类及/或醇醚类化合物(B)以及砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)放置于搅拌器中搅拌，使其均匀混合成溶液状态，便可调制得呈溶液状态的光阻剥离液组合物。
基于醇胺类化合物(A)的使用量为100重量份，二醇类及/或醇醚类化合物(B)的使用量为20重量份至200重量份，且砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)的使用量为200重量份至1000重量份，然以30重量份至180重量份的二醇类及/或醇醚类化合物(B)且250重量份至900重量份的砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)为较佳，又以50重量份至150重量份的二醇类及/或醇醚类化合物(B)且300重量份至800重量份的砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)为更佳。
另外，上述光阻剥离液组合物更可选择性地包含酰胺类的有机溶剂(D)，其中基于醇胺类化合物(A)的使用量为100重量份，酰胺类的该有机溶剂(D)的使用量为50重量份至500重量份，然以50重量份至450重量份为较佳，又以100重量份至400重量份为更佳。
其次，本发明的光阻剥离液组合物的制备方法并没有特别的限定，例如，可将醇胺类化合物(A)、二醇类及/或醇醚类化合物(B)直接加入砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)中分散而成，或者是事先将一部分的醇胺类化合物(A)、二醇类及/或醇醚类化合物(B)分散于一部分的砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)的媒介中后，再加入其余部份的醇胺类化合物(A)、二醇类及/或醇醚类化合物(B)以及砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)而制得。
本发明的光阻剥离液组合物可应用于去除已形成的金属线路上方的光阻层，尤其是已形成的铝金属线路上的光阻层，可完全去除光阻层又避免腐蚀其下方的金属线路。
光阻剥离的方法
本发明的光阻剥离的方法可利用下述例示的方式进行。
首先，利用化学气相沉积(CVD)或溅镀等方式，在玻璃基板上形成单层或多层的含铝金属膜，其中上述基材的具体例如：用于液晶显示装置等的无碱玻璃、钠钙玻璃、硬质玻璃(派勒斯玻璃)、石英玻璃及于此等玻璃上附着透明导电膜者；或用于固体摄影装置等的光电变换装置基板(如：硅基板)等等。
接着，在含铝金属膜上均匀涂布光阻层后，先以减压干燥的方式，去除大部分的溶剂，再以预烤(pre-bake)方式将溶剂去除而形成一预烤涂膜。其中，减压干燥及预烤的条件，依各成份的种类，配合比率而异，通常，减压干燥乃在0mmHg至200mmHg的压力下进行1秒钟至60秒钟，而预烤乃在70℃至110℃温度下进行1分钟至15分钟。预烤后，该预烤涂膜介于所指定的掩模(mask)间曝光，于23±2℃温度下浸渍于显影液15秒至5分钟进行显影，不要的部分除去而形成光阻图案。曝光使用的光线，以g线、h线、i线等的紫外线为佳，而紫外线装置可为(超)高压水银灯及金属卤素灯。
又前述显影液的具体例如：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、硅酸钠、甲基硅酸钠、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂二环-(5,4,0)-7-十一烯等碱性化合物。显影液的浓度一般为0.001重量百分比(wt%)至10wt%，较佳为0.005wt%至5wt%，更佳为0.01wt%至1wt%。且使用此等显影液时，一般是于显像后再以水洗净。其次，以压缩空气或压缩氮气将图案风干后，再以热板或烘箱等加热装置进行后烤(postbake)处理。后烤温度通常为150至250℃，其中，使用热板的加热时间为5分钟至60分钟，使用烘箱的加热时间为15分钟至150分钟。
经预烤、曝光、显影以及后烤等处理后，形成光阻线路图案薄膜。此时，以光阻线路图案薄膜为掩模，利用磷酸系、醋酸系或硝酸系等蚀刻液，选择性蚀刻上述未受光阻线路薄膜保护的金属膜。之后，将上述玻璃基板浸泡于上述的光阻剥离液中，在24℃至100℃的温度下浸泡30秒至30分钟，或浸泡1分钟至20分钟，剥离玻璃基板上的光阻图案后，形成多个金属配线以及电极区。之后，对形成金属线路的玻璃基板依序施予清洗步骤以及干燥步骤。
本发明的优点在于：通过控制光阻剥离液组合物的各组分及其使用量，而具有较佳的光阻剥离性与含铝金属线路的耐腐蚀性以及操作温度依存性；且砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)与酰胺类的有机溶剂(D)并用时，其光阻剥离性更佳。
以下利用数个实施方式以说明本发明的应用，然其并非用以限定本发明，本发明技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。
具体实施方式
以下是根据表1制备实施例1至10以及比较例1至3的光阻剥离液组合物，并以下述的评价方式，进行光阻剥离液组合物的评价。
【评价方式】
实施例1
将酚醛清漆树脂系的正型感光性树脂组合物置于涂布机(型号为MS-A150；购自于新光贸易，台湾)中，以旋转涂布的方式，涂布在2吋×2吋的含铝金属膜的玻璃基板上，再以100mmHg进行减压干燥，历时5秒钟后，于烘箱中以110℃预烤1.5分钟，可形成膜厚3.5μm的预烤涂膜。将该预烤涂膜介于所指定的掩模(mask)间，用步进机(Nikon1755G7A)20mJ/cm2的光量进行照射后，再以0.84%氢氧化钾水溶液，于23℃下予以显影1分钟，将基板上曝光部份的涂膜除去，然后以纯水洗净。接着，于烘箱中以170℃进行后烤15分钟，可在含铝金属膜的玻璃基板上形成膜厚3.0μm的光阻线路薄膜。
将上述含光阻线路薄膜的玻璃基板，以磷酸系、醋酸系或硝酸系等蚀刻液，蚀刻未受光阻线路薄膜保护的含铝金属膜。完成后以去离子水清洗并干燥，可获得含光阻线路薄膜的玻璃基板。
将上述含光阻线路薄膜的玻璃基板，在50℃下，浸泡于表1所示的实施例1的光阻剥离液组合物中20分钟。接着，以去离子水清洗玻璃基板并经干燥后，再藉由扫描式电子显微镜(SEM)观察其光阻薄膜剥离性、含铝金属线路的耐腐蚀性以及操作温度依存性，所得结果如表1所示。
实施例2至9及比较例1至3
实施例2至9及比较例1至3是使用与实施1相同的操作方法，不同的处是改变光阻剥离液组合物的种类及混合用量等，其详细资料及后续评价结果皆载于表1。
1.光阻剥离性：
将前述制得具有含铝金属线路的玻璃基板利用SEM观察光阻残留的情形，并根据以下标准评价：
◎：无任何光阻残留
○：些许光阻残留
╳：大量光阻残留
2.含铝金属线路的耐腐蚀性：
将前述制得具有含铝金属线路的玻璃基板利用SEM观察含铝金属线路表面的情况，并根据以下标准评价：
○：含铝金属线路表面无任何腐蚀
╳：含铝金属线路表面出现蜂巢状缺陷
3.操作温度依存性：
将上述蚀刻后具有光阻线路薄膜与含铝金属线路的玻璃基板，分别浸泡于90℃、70℃及50℃的各实施例与比较例的光阻剥离液组合物中10分钟，接着以去离子水清洗后，再藉由SEM确观察光阻残留的情形，并根据以下标准评价：
○：90℃、70℃及50℃的条件下，皆无光阻残留。
╳：90℃、70℃及50℃的条件下，皆有光阻残留。
由表1实施例1至实施例9的结果可知，藉由控制光阻剥离液组合物的醇胺类化合物(A)、二醇类及/或醇醚类化合物(B)以及砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)的使用量，具有较佳的光阻剥离性与含铝金属线路的耐腐蚀性以及操作温度依存性，而且砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)与酰胺类的有机溶剂(D)并用时，其光阻剥离性更佳，故确实可达到本发明的目的。相较之下，利用表1的比较例1至比较例3的光阻剥离液组合物进行光阻剥离后，其光阻剥离性与含铝金属线路的耐腐蚀性较不理想，且操作温度依存性较差。
需补充的是，本发明虽以特定的化合物、组成、反应条件、制程、分析方法或特定仪器作为例示，说明本发明的光阻剥离液组合物及其应用，惟本发明所属技术领域中任何具有通常知识者可知，本发明并不限于此，在不脱离本发明的精神和范围内，本发明的光阻剥离液组合物亦可使用其它的化合物、组成、反应条件、制程、分析方法或仪器进行，应用在其它技术领域中。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中任何具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种光阻剥离液组合物，包含：
醇胺类化合物(A)；
二醇类及/或醇醚类化合物(B)；以及
砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)。
2.如权利要求1所述的光阻剥离液组合物，其中基于所述醇胺类化合物(A)的使用量为100重量份，所述二醇类及/或醇醚类化合物(B)的使用量为20重量份至200重量份，且所述砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)的使用量为200重量份至1000重量份。
3.如权利要求1所述的光阻剥离液组合物，还包含酰胺类的有机溶剂(D)。
4.如权利要求1所述的光阻剥离液组合物，其中基于所述醇胺类化合物(A)的使用量为100重量份，所述酰胺类的有机溶剂(D)的使用量为50重量份至500重量份。
5.如权利要求1所述的光阻剥离液组合物，其中所述醇胺类化合物(A)是选自于由一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、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)乙醇所组成的一族群中的至少一者。
6.如权利要求1所述的光阻剥离液组合物，其中所述二醇类及/或醇醚类化合物(B)是选自于由乙二醇以及丙二醇的该二醇类及/或乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚醋酸酯、乙二醇单乙醚醋酸酯、二乙二醇醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丙醚以及二乙二醇单丁醚的该醇醚类所组成的一族群中的至少一者。
7.如权利要求1所述的光阻剥离液组合物，其中所述砜类及/或亚砜类的有机溶剂(C)是选自于由二甲基砜、二乙基砜以及二(2-羟乙基)砜的该砜类及/或二甲基亚砜以及四甲基亚砜的该亚砜类所组成的一族群中的至少一者。
8.如权利要求4所述的光阻剥离液组合物，其中所述酰胺类的有机溶剂(D)是选自于由N-甲基-2-吡咯烷酮、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、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-二乙基甲酰胺所组成的一族群中的至少一者。
9.一种光阻剥离的方法，包含：
使用如权利要求1至8中任一项所述的光阻剥离液组合物，剥离一玻璃基板上的一光阻层；以及
对该玻璃基板依序施予一清洗步骤以及一干燥步骤。
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