CN105589304B - 一种光刻胶用显影液及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光刻胶用显影液，其由强碱缓冲体系、分散剂和水组成，所述的强碱缓冲体系与所述的分散剂的质量比为2~5:1，所述的分散剂的质量为所述的显影液总质量的0.5%~5%，所述的强碱缓冲体系为选自四甲基氢氧化铵、氢氧化钾、硼酸钾、碳酸钾、碳酸钠中的任意两种。该显影液可应用于各种膜厚的光刻胶，显影图案分辨率高。

Description

一种光刻胶用显影液及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种光刻胶用显影液及其制备方法和应用，适用于平板显示领域、先进封装领域、半导体领域。

背景技术

随着半导体芯片尺寸不断精细化，芯片后段封装制程高密度化，在先进互连技术中，晶圆级芯片尺寸封装用于电流传输的焊接凸点、金凸点、铜柱及铜线等都需要光刻胶，通过曝光、显影等黄光制程得到需要的金属结构。

涉及一种显影液组成物，通过加入一种阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂来解决光刻胶表面润湿性不良问题，避免有机聚合物残渣出现。ZL2009100839491涉及一种平板显示用显影液，该显影液由季胺盐和非离子表面活性剂组成，显影效果良好，操作温度宽。ZL2010101390849涉及一种低张力正胶显影液，由四甲基氢氧化铵、非离子表面活性剂聚氧乙烯醚组成，寿命长。ZL2012800148351涉及一种形成微细图案时不发生倒塌的显影液以及该显影液图案制作方法，该显影液由醋酸丁酯和醇类组成。ZL201210461049.8涉及一种负性光刻胶显影液极其应用，该显影液适合于TFT-LCD行业中彩膜负性光刻胶的显影。ZL2011102438981涉及一种光致抗蚀剂显影液及制备方法，该显影液无残渣，泡沫少。

综上，现有专利技术提供的光刻胶显影液没有具体涉及到光刻胶膜的厚度，而光刻胶膜的厚度对显影液组份具有很大的挑战性。当光刻胶膜厚度小于5μm时，利用上述显影液可制备较为精细的图案。随着芯片后段封装技术的不断发展，光刻胶膜厚增加到8~20μm后，显影过程中非常容易出现大量的显影残渣、图案分辨率不高等大量显影不良问题。普通的显影液为单一的碱液，已经无法满足厚膜光刻胶需求，因此，有必要开发一种厚膜光刻胶用显影液。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够用于光刻胶厚膜的光刻胶用显影液及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种光刻胶用显影液，其由强碱缓冲体系、分散剂和水组成，所述的强碱缓冲体系与所述的分散剂的质量比为2~5:1，所述的分散剂的质量为所述的显影液总质量的0.5%~5%，所述的强碱缓冲体系为选自四甲基氢氧化铵、氢氧化钾、硼酸钾、碳酸钾、碳酸钠中的任意两种。

对于膜厚超过8μm以上的光刻胶，当显影液为单一碱溶液，未构成缓冲体系，显影后图案模糊，显影不良。当缓冲溶液体系与分散剂的质量比低于2:1，出现厚膜光刻胶显影不净；当缓冲溶液体系与分散剂的质量比高于1:5，出现图案显影过度。

优选地，所述的强碱缓冲体系与所述的分散剂的质量比为3~4:1。

对于膜厚超过8μm以上的光刻胶，若分散剂含量低于0.5%，则显影后图案表面出现厚膜残渣，覆盖于表面，影响后续蚀刻工艺；若分散剂含量高于5%，则已饱和的分散剂在显影液中会析出，干扰显影过程。

优选地，所述的分散剂的质量为所述的显影液总质量的0.5%~2%。

优选地，所述的强碱缓冲体系为硼酸钾与四甲基氢氧化铵、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠四种中的任一种的组合。

进一步优选地，所述的硼酸钾与所述的四甲基氢氧化铵、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠四种中的任一种的质量比为1:0.9~1.1。

优选地，所述的分散剂为丙烯酸树脂和/或三聚磷酸钠。

进一步优选地，所述的丙烯酸树脂的数均分子量为1000~10000。

更为优选地，所述的丙烯酸树脂的数均分子量为1000~5000。

进一步优选地，所述的丙烯酸树脂的添加质量为0.5~2%。

进一步优选地，所述的三聚磷酸钠的添加质量为0.5~1%。

优选地，所述的水的电阻大于15MΩ·cm。

一种所述的光刻胶用显影液的制备方法，将所述的强碱缓冲体系、所述的分散剂和所述的水加入到调配罐中，循环搅拌过滤3~5小时，得到所述的显影液。

一种所述的光刻胶用显影液在光刻中的应用，其中，光刻胶的膜厚为1μm~25μm。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的显影液可应用于各种膜厚的光刻胶且显影图案分辨率高。

具体实施方式

本发明所要解决的问题是提供一种针对膜厚为1~25μm膜厚的光刻胶，特别是5~25μm厚膜光刻胶。

以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

如表1所示组成配制显影液，配制步骤如下：按表1所列配比将强碱缓冲体系、分散剂、水按顺序加入到调配罐中，循环搅拌过滤3~5小时，灌装，表1中涉及的原料均为常规化学药品。

表1

	强碱缓冲体系	分散剂	水
				实施例1	四甲基氢氧化铵，1%；硼酸钾，1%	丙烯酸树脂，0.5%	余量
实施例2	氢氧化钾，1%；硼酸钾，1%	丙烯酸树脂，0.5%	余量
				实施例3	四甲基氢氧化铵，1%；硼酸钾，1%	三聚磷酸钠，0.5%	余量
实施例4	氢氧化钾，1%；硼酸钾，1%	三聚磷酸钠，0.5%	余量
				实施例5	氢氧化钾，1%；硼酸钾，1%	三聚磷酸钠，0.5%；丙烯酸树脂，0.5%	余量
对比例1	四甲基氢氧化铵，1%	丙烯酸树脂，0.5%	余量
				对比例2	四甲基氢氧化铵，3%	丙烯酸树脂，0.5%	余量
对比例3	氢氧化钾,1%	丙烯酸树脂，0.5%	余量
				对比例4	氢氧化钾,1%	三聚磷酸钠，0.5%	余量
对比例5	四甲基氢氧化铵，1%；硼酸钾，1%	无	余量
				对比例6	四甲基氢氧化铵，1%；硼酸钾，1%	丙烯酸树脂，0.1%	余量
对比例7	四甲基氢氧化铵，1%；硼酸钾，1%	丙烯酸树脂，6%	余量
				对比例8	四甲基氢氧化铵，0.5%；	丙烯酸树脂，1%	余量
对比例9	四甲基氢氧化铵，6%；	丙烯酸树脂，1%	余量

采用上述实施例和对比例配制显影液，对国内某先进封装厂家经曝光后两种样品进行显影实验，曝光后样品光刻胶膜厚度为3μm和15μm，分别记为1#、2#。

实验条件：控制显影液温度为25±5℃，显影时间为50-150s。显影后用纯水冲洗，氮气吹干，显微镜观测样品图案状况，评价显影液性能。

显影后样品合格用“√”表示，样品图案坍塌、蚀刻残渣等蚀刻不良用“×”表示，具体如表2所示。

表2

	1#	2#
			实施例1	√	√
实施例2	√	√
			实施例3	√	√
实施例4	√	√
			实施例5	√	√
对比例1	√	×
			对比例2	√	×
对比例3	√	×
			对比例4	√	×
对比例5	√	×
			对比例6	√	×
对比例7	×	×
			对比例8	×	×
对比例9	×	×

由表2可知，对于实施例1~5，以及对比例1~4，当1#样品光刻胶膜厚为3μm时，单一碱液或是缓冲体系构成的强碱体系，显影后图案合格；当2#样品光刻胶膜厚为15μm时，单一碱液显影后图案不良，而缓冲体系构成的碱液显影图案合格。对于实施例1~5、对比例5~6，1#样品无论是否添加分散剂，显影后图案合格，而2#样品必须添加分散剂且强碱缓冲体系与分散剂的比值在2~5:1范围内，显影后图案方可合格。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种光刻胶用显影液，其特征在于：其由强碱缓冲体系、分散剂和水组成，所述的强碱缓冲体系与所述的分散剂的质量比为2～4:1，所述的分散剂的质量为所述的显影液总质量的0.5％～1％，所述的强碱缓冲体系为硼酸钾与四甲基氢氧化铵、氢氧化钾中的任一种的组合，所述的硼酸钾与所述的四甲基氢氧化铵、氢氧化钾中的任一种的质量比为1:0.9～1.1；所述的分散剂为丙烯酸树脂和/或三聚磷酸钠；所述的丙烯酸树脂的数均分子量为1000～10000；所述的水的电阻大于15MΩ·cm。

2.根据权利要求1所述的光刻胶用显影液，其特征在于：所述的强碱缓冲体系与所述的分散剂的质量比为3～4:1。

3.一种如权利要求1至2中任一项所述的光刻胶用显影液的制备方法，其特征在于：将所述的强碱缓冲体系、所述的分散剂和所述的水加入到调配罐中，循环搅拌过滤3～5小时，得到所述的显影液。

4.一种如权利要求1至2中任一项所述的光刻胶用显影液在光刻中的应用，其特征在于：光刻胶的膜厚为1μm～25μm。