JP2015064393A - レジスト剥離液 - Google Patents

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Abstract

【課題】ドライエッチングを経て変質したレジスト膜は、塗布面上に強く付着し、銅膜上のレジスト膜を剥離するレジスト剥離液では剥離しきれない。一方、剥離力の強いアルミニウム膜用の剥離液は銅膜を腐食する。プラズマで変質したレジスト膜を剥離でき、下地が銅膜であっても、アルミニウム膜であっても、実質的に腐食しないレジスト剥離液が嘱望された。【解決手段】三級アルカノールアミンと、極性溶媒と、水と、環式アミンと、糖アルコールを含むことを特徴とするレジスト剥離液は、ドライエッチングによって変質したレジスト膜を剥離でき、下地が銅膜でもアルミニウム膜でも実質的に腐食させない。【選択図】なし

Description

本発明は、液晶、有機EL等のディスプレイデバイスや半導体の製造時に用いるレジストを剥離するための剥離液であり、より詳しくはドライエッチングでプラズマに曝されたレジストを除去できさらに、アルミニウム膜および銅膜に対しても、実質的に腐食しないといえるレジスト剥離液に関する。
液晶や有機EL(Electro−Luminescence)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)のTFT(Thin Film Transistor)製造プロセスでは、導電配線を形成するのに、フォトリソグラフィによるエッチングが用いられる。
このエッチングでは、例えば成膜された金属膜上にレジスト膜を形成する。レジスト膜は、パターンマスクを通して露光され、現像されることで、エッチングで残したいパターン(若しくはそのネガパターン)が膜上に残る。そして、露出した金属膜を、プラズマ等を利用したドライエッチングで除去する。ドライエッチングから金属膜を保護したパターン化されたレジスト膜は、その後レジスト剥離液で剥離される。
従来導電配線は、主としてアルミニウムで形成されていた。しかし、FPDの大型化によって、多くの電流を流す必要が生じ、より抵抗率の小さな銅を導電配線として用いることが検討された。
しかし、銅はレジスト剥離液に腐食される場合が多く、銅膜上に形成されたレジスト膜を剥離させるレジスト剥離液は、レジスト膜を剥離させ尚且つ、銅の腐食を抑えたものが必要とされた。そこで、銅の腐食防止剤としてベンゾトリアゾールが含有されたレジスト剥離液が提案された。また、これとは別に、ピペラジンの化合物が、レジストを剥離でき、また銅に対する腐食も少ないものとして提案されている(特許文献1、特許文献2)。
一方、FPDでは、配線をアルミニウムで行う箇所もあり、アルミニウム膜上のレジスト膜と、銅膜上のレジスト膜を剥離させるレジスト剥離液は、それぞれ別々に調製されていた。
アルミニウム膜と銅膜上のレジスト膜の剥離液を共有するという課題の提起は、特許文献1の時代まで遡る。特許文献3では、アルミニウムと銅を選択エッチングする際には、プロトン供与性の有機溶媒若しくはプロトン受容性の有機溶媒を室温以上で剥離対象のレジスト膜と会合させ、酸化性物質と水分1000ppm以上の環境で放置する技術が開示されている。
また、特許文献4では、銅膜上のレジスト膜を剥離するレジスト剥離液が開示されている。特許文献4では、アミンと溶剤と強アルカリおよび水を含むレジスト剥離液が開示されている。特許文献4では、これらの組成のレジスト剥離液を酸素濃度が所定値以下の環境で使用することで、銅の腐食が防止されるとする。
また特許文献5では、ドライエッチングプロセスを経たレジスト膜は、変質し現像時の溶液では剥離しにくいという課題を解決するために想到されたものである。ここでは、アミンとエーテルと糖アルコールと四級アンモニウムと水で構成されたレジスト剥離液が開示されている。なお、特許文献4では、レジスト膜が形成されているのは、アルミニウム膜上は想定されているものの、銅上は想定されていない。
特開昭60−131535号公報 特開2006−079093号公報 特開平05−047654号公報 特開2003−140364号公報 特開平08−262746号公報
特許文献5でも言及されているように、ドライエッチングプロセスを経たレジスト膜は変質し、剥離しにくくなる。このため、一級若しくは二級アミンのように強アルカリで剥離力の強いレジスト剥離液を用いる必要がある。
このような剥離力の強いレジスト剥離液を使用する場合、下地がアルミニウム膜の場合は、あまり腐食されることはない。しかし、下地が銅膜の場合は腐食された。なお、ここで下地とは、レジスト膜を剥離する際に、直接レジスト剥離液に曝される状態にある膜を含む。
つまり、一級アミン若しくは二級アミンは、ポジ型レジストで利用されるノボラック樹脂とアルカリ不溶剤となるジアゾナフトキノン化合物を極性溶媒や水に溶解させることができる一方で、銅をも溶解させてしまう。
したがって、現在では、銅膜が下地の場合は、ドライエッチングプロセスを経たレジスト膜を剥離する場合は、アッシング等の技術を用いて、所定の膜厚のレジスト膜を除去した後にレジスト剥離液を用いるようにしていた。
FPDの製造では、銅膜を用いる製品と、アルミニウム膜を用いる製品が、混在している。したがって、アルミニウムと銅の上に形成されたレジスト膜を1種のレジスト剥離液で剥離させることができれば、剥離工程ラインを1つにできる。また、レジスト剥離液の管理も一元化できるため製造工程上大変好ましいばかりでなく、コスト削減にも寄与する。
特許文献1、2は、エッチング工程で変質し剥離しにくくなったレジストを剥離し、なおかつ、金属配線を腐食しないレジスト剥離液を提供すると言及している。しかしながら、実際に、下地の金属の種類を変えて剥離性や腐食性を確認したものではない。
特許文献3は、アルミニウムと銅が同時に存在している状態でのレジスト剥離についての発明である。しかし、プロトン供与性の有機溶媒としてアルキルベンゼンスルホン酸を有する有機溶媒、またプロトン受容性の有機溶媒としてはモノエタノールアミンを含有する剥離液とされているだけで、具体的な組成の開示はない。
特許文献4は、銅膜上のレジスト膜の剥離について言及しているが、アルミニウム膜上のレジスト膜の剥離液と共用できる点についての言及はない。
つまり、プラズマで変質したレジスト膜を剥離でき、下地が銅膜であっても、アルミニウム膜であっても、実質的に腐食しないレジスト剥離液は提案されていなかった。
本発明は上記の課題に鑑みて想到されたものであり、ドライエッチングの際にプラズマに曝され、変質したレジスト膜を剥離することができ、さらに、下地がアルミニウム膜であっても銅膜であっても、腐食を実質的に問題にならないほど低減したレジスト剥離液を提供するものである。
より具体的に本発明に係るレジスト剥離液は、
三級アルカノールアミンと、極性溶媒と、水と、環式アミンと、糖アルコールを含むことを特徴とする。また、環式アミンに置き換えて、一部の二級アミンを用いてもよい。
本発明に係るレジスト剥離液は、ドライエッチング時にプラズマに曝され変質したレジスト膜を剥離させることができる。一方、下地が銅膜であっても、アルミニウム膜であっても、実質的に容認できる腐食の程度のレジスト剥離液を提供する。
したがって、アルミニウム膜上のレジスト膜であっても、銅膜上のレジスト膜であっても、1種類のレジスト剥離液で剥離することができる。つまり、レジスト膜の剥離工程ラインを複数種類用意する必要がなく、またレジスト剥離液も1種類の管理でよい。また、アッシングと言った工程も不要になる。その結果、工場での生産性およびコスト低減に高く寄与することができる。
以下本発明に係るレジスト剥離液について説明する。なお、以下の説明は本発明に係るレジスト剥離液の一実施形態を示すものであり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下の実施形態および実施例は改変されてもよい。
本発明に係るレジスト剥離液が剥離するレジスト膜は、ポジ型レジストを想定している。ポジ型レジストには、樹脂としてノボラック系の樹脂が含まれ、感光剤としてジアゾナフトキノン(以下「DNQ」と記す。)化合物が使用される。エッチングを行う場合、基板上にレジスト膜を形成し、パターンを介して露光を行う。
この露光によってDNQ化合物がインデンケテンに変わる。インデンケテンは水と会合すると、インデンカルボン酸に変わり、水に溶解する。ノボラック系の樹脂は、もともとアルカリ溶液に溶解する性質を有するが、DNQによって溶解点をプロテクトされている。DNQが露光によって変質し、水中に溶けだすことで、ノボラック樹脂も溶け出す。このようにしてレジスト膜のパターニングが完成する。
レジスト膜によってパターンニングが完成した基板は、ウエットエッチング若しくは、ドライエッチング処理が施される。ドライエッチングは、真空中で行われる処理で、パターンとして残ったレジスト膜には、高温とラジカルな雰囲気に曝される。これによって、レジスト膜中のノボラック系の樹脂同士が再結合し、溶解しにくい組成に変質する。
エッチング後はレジスト膜は不要になるので、レジスト剥離液で剥離する。すなわち、レジスト剥離液が剥離するレジスト膜は、ドライエッチングの工程を経たレジスト膜をも対象となる。なお、基板上に残ったレジスト膜は、露光の工程を経てはいないが、エッチングが終了した後、プラズマに曝されたり、蛍光灯の下で放置されるといったことで、レジスト膜全体が露光された状態になっている。
レジスト剥離液が問題となる局面は以下のような局面である。例としてFET(Field Effect Transistor)を作製する基本的なプロセスで説明する。基板上には、銅やアルミニウムで、ゲート等の配線がパターンされる。これは銅やアルミニウムをウエットエッチングで除去する工程を経る。この時、銅やアルミニウムのパターン上に残ったレジストは、レジスト剥離液で除去することができる。この際に銅やアルミニウムはレジスト剥離液に接触することにより腐食される。
次に銅膜やアルミニウム膜のパターン上に絶縁層としてSiNx層を成膜し、SiNx層の上に半導体部分となるa−Si(n+)/a−Si(アモルファスシリコン)層を成膜する。a−Si(n+)/a−Si層はレジストが塗布、露光、現像され、ドライエッチングによってa−Si(n+)/a−Si層のパターニングが行われる。この後、レジスト剥離液でレジストが除去されるが、ドライエッチングを行う際のプラズマに曝されたレジスト膜は上記の説明のように変質し、溶解しにくい。
次にa−Si(n+)/a−Si層の上にSD(ソース・ドレイン)配線用の金属膜が成膜され、金属膜上にレジストが塗布、露光、現像され、ウエットエッチングによってSD配線のパターニングが行われる。その後a−Si(n+)層をドライエッチングによって除去し、a−Si層のチャンネルを形成する。この際もドライエッチングを行う際のプラズマに曝されたレジスト膜は変質し、溶解しにくい。この後、銅膜やアルミニウム膜のパターン上に残ったレジスト膜は、レジスト剥離液で除去する。この際にも銅膜やアルミニウム膜はレジスト剥離液に接触することにより腐食を受ける。
ドライエッチングを行う際のプラズマに曝されたレジスト膜は上記の説明のように変質し、溶解しにくい。そこで、変質したレジスト膜を剥離できるほど強力なレジスト剥離液を使用すると、ウエットエッチング後の金属配線(特に銅膜)が腐食を受ける。一方、金属配線(銅膜)が腐食されない程度のレジスト剥離液であると、変質したレジスト膜を剥離できない。
以上をより詳しく説明する。アルカノールアミンは、求核作用によって、ポジ型フォトレジストのアルカリ不溶化剤であるDNQ化合物のカルボニル基を極性溶媒および水に可溶にする。
一般にアミンは、窒素に結合している置換基の数によって一級、二級、三級に分類される。このうち、級数が小さい程塩基性が強く、求核性も強い。したがって、アルカノールアミンでも、級数が小さなアルカノールアミンであるほど、ポジ型フォトレジストのアルカリ不溶化剤であるDNQ化合物を極性溶媒や水に可溶化する力が強く、強力なレジスト剥離力を有する。
一方アルカノールアミンは、銅に対するキレート作用があり、錯体をつくることによって銅を腐食する。この銅へのキレート作用は、塩基性や求核性と同様に級数が小さい程強く銅を腐食する。しかし、アルミニウムにはこのキレート作用は発揮されず、アルミニウムは級数の少ないアミンでも腐食されることはなかった。
しかし、変質したレジスト膜を剥離でき、銅膜の下地を腐食しないレジスト剥離液は、下地がアルミニウム膜であっても、腐食は少ないと考えられた。これは、レジスト剥離工程を、レジスト剥離液を含めて1元化できる可能性を示唆した。
なお、以上のように、本発明に係るレジスト剥離液が剥離の対象とするレジスト膜は、下地に少なくとも銅膜を含む。また、レジスト膜は、ドライエッチングの工程を経たレジスト膜であってもよい。なお、ここで下地とは、レジスト膜を剥離する際に、直接レジスト剥離液に曝される状態にある膜を含む。
上記のように、変質したレジスト膜を剥離でき、下地が銅膜であっても、アルミニウム膜であっても腐食されない本発明に係るレジスト剥離液は、三級アルカノールアミンと、極性溶媒と、水と、添加剤を含む。また、添加剤は、環式アミンおよび糖アルコールを含む。また、添加剤として、一部の二級アミンと糖アルコールであってもよい。
三級アルカノールアミンとしては、具体的に以下のものが好適に利用できる。トリエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン等である。これらは、複数種類を混合して用いてもよい。
極性溶媒としては、水と親和性のある有機溶媒であればよい。また上記の三級アルカノールアミンとの混合性が良好であればより好適である。
このような水溶性有機溶媒としては、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ビス(2−ヒドロキシエチル)スルホン、テトラメチレンスルホン等のスルホン類;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド等のアミド類;N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−プロピル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシメチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン等のラクタム類;1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジエチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジイソプロピル−2−イミダゾリジノン等のイミダゾリジノン類;エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのジエチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなどのプロピレングリコールモノアルキルエーテル(アルキルは炭素原子数1〜6の低級アルキル基)等の多価アルコール類、およびその誘導体が挙げられる。これらの中で、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、ジエチレングリコールモノブチルエーテルの中から選ばれる少なくとも1種と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコールの中から選ばれる少なくとも1種の混合液が好適に利用できる。中でも、ポジ型レジストに対しては、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG)と、プロピレングリコール(PG)との混合液を極性溶媒として利用すると、望ましい結果を得ることができる。
添加剤として添加されるのは環式アミン若しくは一部の二級アミン、および糖アルコールである。環式アミンとしては以下のようなものがあげられる。ピペリジン、2−メチルピペラジン、N−エチルピペラジン、N−メチルピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、2−ピペコリン、ルペチジン、ピペラジン、ヒドロキシルピペラジン、ホモピペラジン等が好適に利用できる。すなわち、環式アミンのなかでも、六員環若しくは七員環構造を有する環式アミンが好適である。また、二級アミンとしては、少なくともN−メチルエタノールアミンが好適に利用できる。
また、糖アルコールとしては、ソルビトール、キシリトール、スクロース、マンニトール、マルチトール、ラクチトール等が好適に利用できる。
後述する実施例が示すように、三級アルカノールアミンでは、変質したレジスト膜を剥離することはできない。一方、二級アミンや一級アミンでは、変質したレジスト膜を剥離することはできるが、銅膜が腐食してしまう。つまり、銅膜の腐食を抑制するには、三級アルカノールアミンを主剤として考える必要がある。
添加剤として環式アミンを用いると、添加量に比例してレジスト剥離力が向上する。しかし、環式アミンは、添加量に従って、銅膜若しくはアルミニウム膜を腐食する。そこで、銅膜やアルミニウム膜の腐食防止剤として糖アルコールが配合される。
環式アミンの添加量は、レジスト剥離液全量に対して、0.5〜5質量%が好適な範囲である。環式アミンの量が多すぎると、銅膜が腐食され、少なすぎるとドライエッチング後のレジスト膜が剥離できない。
また、糖アルコールは、レジスト剥離液全量に対して0.5〜10質量%が好適である。糖アルコールは腐食防止剤としての役割があるので、多すぎるとレジスト膜が剥離しにくくなるからである。
また、本発明に係るレジスト剥離液では、極性溶媒としてジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG)とプロピレングリコール(PG)の混合液が好適に利用できる。これらの極性溶媒は、レジスト膜を溶解し、また溶解しやすくする。特にプロピレングリコール(PG)はレジスト膜を膨潤させ、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG)は、レジスト膜を溶解する。したがって、少なくとも2液を含有する極性溶媒が効果的である。
極性溶媒はレジスト剥離液全量に対して50〜80質量%が好適である。三級アルカノールアミンを使用する場合は、極性溶媒が多すぎると、pHが下がり、レジスト膜の剥離性が低下する。一方、極性溶媒が少なすぎると、やはりレジスト膜の剥離性が低下する。
以下に本発明に係るレジスト剥離液の実施例および比較例を示す。
<レジスト剥離性>
レジスト剥離性を以下の2つの観点で評価した。
(1)ウエットエッチング後のレジスト剥離性
シリコン基板上に、シリコン熱酸化膜を100nm成膜し、シリコン熱酸化膜上にスパッタ法で銅膜を300nmの厚みに形成した。その銅膜上にポジ型レジスト液をスピンコートで塗布した。レジスト膜が乾燥した後、配線パターンのマスクを用いて露光した。そしてレジスト剥離液で、感光した部分のレジストを剥離した。つまり、銅膜上に配線パターンのレジスト膜が残った部分と、銅膜が露出した部分がある状態である。
次に、酸系の銅のエッチャントを用いて、露出した銅膜をエッチングし除去した。銅膜のエッチングが終了した後、残った銅のパターン上のレジスト膜をサンプルレジスト剥離液を用いて剥離した。そして基板を洗浄し、銅膜上にレジスト膜が残留しているか否かを光学顕微鏡で干渉をかけながら観察した。銅膜上にレジスト膜の残りが確認された場合は、「×」とし、レジスト膜の残りが確認されなかった場合は、「○」とした。
(2)ドライエッチング後のレジスト剥離性
シリコン基板上に、a−Si(アモルファスシリコン)膜を300nmの厚さで形成した。そのa−Si膜上にポジ型レジスト液をスピンコートで塗布した。レジスト膜が乾燥した後、配線パターンのマスクを用いて露光した。そしてレジスト剥離液で、感光した部分のレジストを剥離した。つまり、a−Si膜上に配線パターンのレジスト膜が残った部分と、a−Si膜が露出した部分がある状態である。
次に、真空チャンバー中で反応性スパッタリング法を用いて、露出したa−Si膜をドライエッチングし除去した。したがって、a−Si膜上に残っているレジスト膜は、スパッタリング中のプラズマに曝されたことになる。a−Si膜のエッチングが終了した後、残ったa−Si膜のパターン上のレジスト膜をサンプルレジスト剥離液を用いて剥離した。
そして基板を洗浄し、a−Si膜上にレジスト膜が残留しているか否かを光学顕微鏡で干渉をかけながら観察した。a−Si膜上にレジスト膜の残りが確認された場合は、「×」とし、レジスト膜の残りが確認されなかった場合は、「○」とした。
<下地の腐食の程度>
基板上に作製される銅膜およびアルミニウム膜は、上層に絶縁材としてSiNx膜が形成される層とされない層が作製される。これが、ゲート線のパターニング、a−Si(n+)/a−Si膜のパターニング、SD線のパターニング、a−Siチャンネル形成パターニングなどである。これらのパターニング時に、レジストが使用され、そのレジストを剥離するために、レジスト剥離液が使用される。つまり、レジスト剥離液は、銅膜およびアルミニウム膜に直接触れる場合がある。この際に、レジスト剥離液が銅膜およびアルミニウム膜を腐食する程度をSEMで観測した。
下地膜として以下の3種類を準備した。
(1)シリコン基板上にシリコン熱酸化膜を100nm成膜し、熱酸化膜上にスパッタ法で銅膜を300nm形成したもの。表には「Cu gate」と記した。
(2)シリコン基板上にシリコン熱酸化膜を100nm成膜し、シリコン熱酸化膜上にスパッタ法でモリブデン膜を20nm形成した後、さらに銅膜を300nm積層したもの。表には「Cu/Mo gate」と記した。モリブデンは基板と銅膜の接着力を向上させるためのアンカー層である。銅膜がこの2層構造になっている場合は、レジスト剥離液がモリブデン層を腐食しても、銅膜が使用できなくなる。
(3)シリコン基板上にシリコン熱酸化膜を100nm成膜し、シリコン熱酸化膜上にスパッタ法でアルミニウム膜を300nm形成したもの。表には「Al gate」と記した。
これらの膜をサンプルレジスト剥離液中に10分間浸漬させた後、SEMで膜を観察した。腐食の程度は、製品として使用できるレベルであれば「○」とし、使用できないレベルであれば「×」と判定した。
<サンプルレジスト剥離液>
以下の要領でサンプルレジスト剥離液を調製した。サンプルレジスト剥離液は、アミン類と極性溶媒と水と添加剤で構成されている。
(1)実施例1
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 22.0質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、ホモピペラジンと、ソルビトールを用いた。
ホモピペラジン 1.0質量%
ソルビトール 1.0質量%
以上を混合攪拌して実施例1のサンプルレジスト剥離液とした。
(2)実施例2
実施例2は実施例1より添加剤の量を減らした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 22.2質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、ホモピペラジンと、ソルビトールを用いた。
ホモピペラジン 0.9質量%
ソルビトール 0.9質量%
以上を混合攪拌して実施例2のサンプルレジスト剥離液とした。
(3)実施例3
実施例3は実施例2より添加剤ソルビトールの量を減らした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 22.6質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、ホモピペラジンと、ソルビトールを用いた。
ホモピペラジン 0.9質量%
ソルビトール 0.5質量%
以上を混合攪拌して実施例3のサンプルレジスト剥離液とした。
(4)実施例4
実施例4は実施例1乃至3に対して環式アミンの種類を変更した。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 22.2質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、ピペラジンと、ソルビトールを用いた。
ピペラジン 0.9質量%
ソルビトール 0.9質量%
以上を混合攪拌して実施例4のサンプルレジスト剥離液とした。
(5)実施例5
実施例5は実施例1乃至4に対して環式アミンの種類を変更した。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 21.1質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、OH−ピペラジンと、ソルビトールを用いた。
OH−ピペラジン 2.0質量%
ソルビトール 0.9質量%
以上を混合攪拌して実施例5のサンプルレジスト剥離液とした。
以上の実施例1から5についてのサンプルレジスト剥離液組成および、「レジスト剥離性」と「下地の腐食の程度」についての結果を表1に示した。
(6)比較例1
比較例1は添加剤がない組成である。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 24.0質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
以上を混合攪拌して比較例1のサンプルレジスト剥離液とした。
(7)比較例2
比較例2は、アミンの種類を変更した。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N,N−ジメチルエタノールアミン(DMEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 24.0質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
以上を混合攪拌して比較例2のサンプルレジスト剥離液とした。
(8)比較例3
比較例3は、アミンの種類を変更した。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N,N−ジエチルエタノールアミン(N−DEEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 24.0質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
以上を混合攪拌して比較例3のサンプルレジスト剥離液とした。
(9)比較例4
比較例4は、アミンの種類を変更した。
アミン類としてニ級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルエタノールアミン(MMA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 24.0質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
以上を混合攪拌して比較例4のサンプルレジスト剥離液とした。
(10)比較例5
比較例5は、アミンの種類を変更した。
アミン類として一級アルカノールアミンを用いた。
モノエタノールアミン(MEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 24.0質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
以上を混合攪拌して比較例5のサンプルレジスト剥離液とした。
以上の比較例1から5についてのサンプルレジスト剥離液組成および、「レジスト剥離性」と「下地の腐食の程度」についての結果を表2に示した。
(11)比較例6
比較例6は、比較例1に添加剤を加えた。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 23.6質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤としてピペラジンを加えた。
ピペラジン 0.4質量%
以上を混合攪拌して比較例6のサンプルレジスト剥離液とした。
(12)比較例7
比較例7は、比較例6の添加剤の量を増やした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 23.1質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤としてピペラジンを加えた。
ピペラジン 0.9質量%
以上を混合攪拌して比較例7のサンプルレジスト剥離液とした。
(13)比較例8
比較例8は、比較例6の添加剤の種類を変更し、量も増やした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 23.0質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤としてヒドロキシエチルピペラジン(「OH−ピペラジン」と表記した)を加えた。
OH−ピペラジン 1.0質量%
以上を混合攪拌して比較例8のサンプルレジスト剥離液とした。
(14)比較例9
比較例9は、比較例8の添加剤の量を増やした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 21.6質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤としてOH−ピペラジンを加えた。
OH−ピペラジン 2.4質量%
以上を混合攪拌して比較例9のサンプルレジスト剥離液とした。
(15)比較例10
比較例10は、比較例6の添加剤の種類を変更し、量も増やした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 23.0質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤としてホモピペラジンを加えた。
ホモピペラジン 1.0質量%
以上を混合攪拌して比較例10のサンプルレジスト剥離液とした。
(16)比較例11
比較例11は、比較例10の添加剤の量を減らした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 23.1質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤としてホモピペラジンを加えた。
ホモピペラジン 0.9質量%
以上を混合攪拌して比較例11のサンプルレジスト剥離液とした。
(17)比較例12
比較例12は、比較例11の添加剤の量を減らした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 23.3質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤としてホモピペラジンを加えた。
ホモピペラジン 0.7質量%
以上を混合攪拌して比較例12のサンプルレジスト剥離液とした。
以上の比較例6から12についてのサンプルレジスト剥離液組成および、「レジスト剥離性」と「下地の腐食の程度」についての結果を表3に示した。
表1を参照して、まず実施例1から5の各サンプルレジスト剥離液は、ウエットエッチング後のレジスト膜の剥離はもちろんのこと、ドライエッチングの際のプラズマに曝され変質したと考えられるa−Si膜上のドライエッチング後のレジスト膜も十分に剥離することができた。
一方、下地の腐食については、銅膜、モリブデン膜上の銅膜、アルミニウム膜のいずれの膜についても10分間の浸漬で、十分に製品として使用できる程度の腐食であった。すなわち、実施例1乃至5の各サンプルレジスト剥離液は、ウエットエッチング、ドライエッチングの区別なく、レジスト膜を剥離することができ、尚且つ、下地が銅膜であっても、モリブデン膜上の銅膜であっても、またアルミニウム膜であっても、十分に低い腐食の程度であった。
したがって、実施例1乃至5の各サンプルレジスト剥離液は、1つのレジスト剥離液で、下地がアルミニウム膜であっても、銅膜であっても、モリブデン膜上の銅膜であっても、使用することができる。ここで、実施例1乃至5は、いずれも環式アミン(ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、ホモピペラジン)と糖アルコール(ソルビトール)との組み合わせであった。
続いて表2を参照する。比較例1乃至3は、三級アルカノールアミンを用いて、添加剤が全く含まれていないサンプルレジスト剥離液である。これらの組成では、下地の腐食は低いものの、ドライエッチング後のレジスト膜については剥離することができなかった。
比較例4、5は、アミンの級数を小さくしたもので、二級アルカノールアミン、一級アルカノールアミンを使用したものである。これらの組成では、ドライエッチング後のレジスト膜を剥離することができる。しかし、銅膜およびモリブデン膜上の銅膜は製品として使用できないほどの腐食を受けた。つまり、級数の少ないアミン程、レジスト膜を剥離する作用が強いもの、同時に下地(特に銅膜)をも腐食する。これはアミンと銅膜の間で錯体が形成されるからと考えられている。なお、アルミニウム膜は、錯体を形成しにくく、級数の小さなアミンでも腐食されない。
続いて表3を参照する。比較例6から12は、下地の腐食を低く抑えたままで、ドライエッチング後のレジスト膜の剥離性を確保するため、添加剤を検討したものである。ピペラジンは、環式アミンであり、添加剤としたものの、レジスト膜に対しては、級数の低いアミンを添加するのと同様の効果を期待できた。また、環式という立体構造を有するので、銅とアミンの間で形成されると考えられる錯体の形成を阻害する効果も期待できた。
添加剤としてピペラジンだけを用いた比較例6および7を見ると、ピペラジンの含有量に応じて、ドライエッチング後のレジスト膜は剥離でき、それに反して下地は腐食された。
比較例8および9は添加剤としてOH−ピペラジンだけを用いた場合の結果である。OH−ピペラジンも、添加量を増やすことで、ドライエッチング後のレジスト膜を剥離することができるが、それと共に下地も腐食させた。
比較例10から12は、添加剤としてホモピペラジンだけを用いた場合である。ホモピペラジンは、0.9質量%から1.0質量%程度で、ドライエッチング後のレジスト膜を剥離することができた。しかし、下地がアルミニウム膜の場合に腐食が認められた。
以上のことより、環式アミンは数質量%程度を含有させることで、剥離しにくいドライエッチング後のレジスト膜を剥離することができる。しかし、それに伴って、銅膜やアルミニウム膜をも腐食する。しかしながら、糖アルコールを同時に数質量%程度添加することで、レジスト膜の剥離性と、銅膜(モリブデン膜/銅膜を含む)およびアルミニウム膜の腐食抑制を両立することができた。
以上のように、本発明に係るレジスト剥離液は、環式アミンと糖アルコールを同時に存在させることで、下地が銅膜でもアルミニウム膜でも、レジスト膜はもとより、ドライエッチング工程のプラズマに曝されて変質したレジスト膜であっても、下地の腐食を低く抑えながら、剥離することができる。
次に添加剤として二級アルカノールアミンを用いた場合について実施例と比較例を示し説明する。
(18)実施例21
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 21.7質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、N−メチルエタノールアミン(MMA)と、ソルビトールを用いた。
MMA 1.4質量%
ソルビトール 0.9質量%
以上を混合攪拌して実施例21のサンプルレジスト剥離液とした。
(19)比較例21
比較例21は、実施例21のMMAの量を減らした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 22.2質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、N−メチルエタノールアミン(MMA)と、ソルビトールを用いた。
MMA 0.9質量%
ソルビトール 0.9質量%
以上を混合攪拌して比較例21のサンプルレジスト剥離液とした。
(20)比較例22
比較例22は、比較例21のMMAの量を増やした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 21.9質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、N−メチルエタノールアミン(MMA)と、ソルビトールを用いた。
MMA 1.2質量%
ソルビトール 0.9質量%
以上を混合攪拌して比較例22のサンプルレジスト剥離液とした。
(21)比較例23
比較例23は、比較例22のMMAの量を増やした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 21.8質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、N−メチルエタノールアミン(MMA)と、ソルビトールを用いた。
MMA 1.3質量%
ソルビトール 0.9質量%
以上を混合攪拌して比較例23のサンプルレジスト剥離液とした。
以上の実施例21および比較例21から23についてのサンプルレジスト剥離液組成および、「レジスト剥離性」と「下地の腐食の程度」についての結果を表4に示した。
(22)比較例24
比較例24は、実施例21からソルビトールを削除した。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 22.6質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、N−メチルエタノールアミン(MMA)だけを用いた。
MMA 1.4質量%
以上を混合攪拌して比較例24のサンプルレジスト剥離液とした。
(23)比較例25
比較例25は、比較例24の添加剤をN−エチルエタノールアミン(MEM)に変更して量も増やした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 22.4質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、N−エチルエタノールアミン(MEM)だけを用いた。
MEM 1.6質量%
以上を混合攪拌して比較例25のサンプルレジスト剥離液とした。
(24)比較例26
比較例26は、比較例24の添加剤をN−n−ブチルエタノールアミン(MBM)に変更して量も増やした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 21.9質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、N−n−ブチルエタノールアミン(MBM)だけを用いた。
MBM 2.1質量%
以上を混合攪拌して比較例26のサンプルレジスト剥離液とした。
(25)比較例27
比較例27は、比較例24の添加剤をジエタノールアミン(DEA)に変更して量も増やした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 22.1質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、ジエタノールアミン(DEA)だけを用いた。
DEA 1.9質量%
以上を混合攪拌して比較例27のサンプルレジスト剥離液とした。
以上の比較例24から27についてのサンプルレジスト剥離液組成および、「レジスト剥離性」と「下地の腐食の程度」についての結果を表5に示した。
表4を参照して、本発明に係る実施例21のサンプルレジスト剥離液は、ウエットエッチング後のレジスト膜の剥離はもちろんのこと、ドライエッチングの際のプラズマに曝され変質したと考えられるa−Si膜上のドライエッチング後のレジスト膜も十分に剥離することができた。
また、実施例21および比較例21から23を参照すると、添加剤として用いた二級アルカノールアミンのMMAは、1.3質量%以下の含有量では、ドライエッチング後のレジスト膜を剥離することができなかった。したがって、レジスト剥離液全量に対して1.4質量%以上は、必要であることがわかる。これに対して、比較例4で示したように、MMAはレジスト剥離液全量に対して5.0質量%含有させてしまうと、銅膜を腐食させてしまう。したがって、MMAの含有上限量は、レジスト剥離液全量に対して5.0質量%未満であるといえる。
表5には、添加剤にソルビトールが含まれない組成の結果が示される。ソルビトールを含有させないと、添加剤として用いた場合であっても、二級アルカノールアミンは、銅膜を腐食した(比較例24参照)。一方、二級アルカノールアミンといえども、MEM、MBM、DEAについては、添加剤として含有させてみても、ドライエッチング後のレジスト膜を除去することができなかった。
したがって、直鎖タイプの二級アミンも、本発明が目的とする、銅膜等を腐食させず、なおかつ変質したレジスト膜を剥離できるという効果を奏することができるのは、一部の二級アミンに限られると言える。
以上のように、添加剤として二級アルカノールアミンのN−メチルエタノールアミン(MMA)は、糖アルコールを同時に存在させることで、下地が銅膜でもアルミニウム膜でも、レジスト膜はもとより、ドライエッチング工程のプラズマに曝されて変質したレジスト膜であっても、下地の腐食を低く抑えながら、剥離することができる。
本発明のレジスト剥離液は、ポジ型レジストを用いた場合のレジスト剥離液として好適に利用することができる。これは、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELなどFPDの製造一般に好適に利用することができる。
より具体的に本発明に係るレジスト剥離液は、
三級アルカノールアミンと、極性溶媒と、水と、環式アミンと、糖アルコールを含み、
前記環式アミンは、ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、ホモピペラジンのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする
次に添加剤として二級アルカノールアミンを用いた場合について参考例と比較例を示し説明する。
(18)参考例21
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 21.7質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、N−メチルエタノールアミン(MMA)と、ソルビトールを用いた。
MMA 1.4質量%
ソルビトール 0.9質量%
以上を混合攪拌して参考例21のサンプルレジスト剥離液とした。
(19)比較例21
比較例21は、参考例21のMMAの量を減らした。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 22.2質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、N−メチルエタノールアミン(MMA)と、ソルビトールを用いた。
MMA 0.9質量%
ソルビトール 0.9質量%
以上を混合攪拌して比較例21のサンプルレジスト剥離液とした。
以上の参考例21および比較例21から23についてのサンプルレジスト剥離液組成および、「レジスト剥離性」と「下地の腐食の程度」についての結果を表4に示した。
(22)比較例24
比較例24は、参考例21からソルビトールを削除した。
アミン類として三級アルカノールアミンを用いた。
N−メチルジエタノールアミン(MDEA) 5.0質量%
極性溶媒は、2種類を混合した。
プロピレングリコール(PG) 22.6質量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG) 40.0質量%
水 31.0質量%
添加剤として、N−メチルエタノールアミン(MMA)だけを用いた。
MMA 1.4質量%
以上を混合攪拌して比較例24のサンプルレジスト剥離液とした。
表4を参照して、本発明に係る参考例21のサンプルレジスト剥離液は、ウエットエッチング後のレジスト膜の剥離はもちろんのこと、ドライエッチングの際のプラズマに曝され変質したと考えられるa−Si膜上のドライエッチング後のレジスト膜も十分に剥離することができた。
また、参考例21および比較例21から23を参照すると、添加剤として用いた二級アルカノールアミンのMMAは、1.3質量%以下の含有量では、ドライエッチング後のレジスト膜を剥離することができなかった。したがって、レジスト剥離液全量に対して1.4質量%以上は、必要であることがわかる。これに対して、比較例4で示したように、MMAはレジスト剥離液全量に対して5.0質量%含有させてしまうと、銅膜を腐食させてしまう。したがって、MMAの含有上限量は、レジスト剥離液全量に対して5.0質量%未満であるといえる。

Claims (12)

  1. 三級アルカノールアミンと、極性溶媒と、水と、環式アミンと、糖アルコールを含むことを特徴とするレジスト剥離液。
  2. 前記極性溶媒は50〜80質量%であることを特徴とする請求項1に記載されたレジスト剥離液。
  3. 前記環式アミンは、六員環若しくは七員環の環状構造を有することを特徴とする請求項1または2の何れかに記載されたレジスト剥離液。
  4. 前記環式アミンは、ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、ホモピペラジンのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1の請求項に記載されたレジスト剥離液。
  5. 前記糖アルコールはソルビトールであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1の請求項に記載されたレジスト剥離液。
  6. 前記三級アルカノールアミンが、N−メチルジエタノールアミンであり、前記極性溶媒がジエチレングリコールモノブチルエーテルと、プロピレングリコールの混合溶媒であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1の請求項に記載されたレジスト剥離液。
  7. 前記三級アルカノールアミンは、2〜9質量%であり、
    前記極性溶媒は、50〜80質量%であり、
    前記水は10〜50質量%であり、
    前記環式アミンは、0.5〜5質量%であり、
    前記糖アルコールは、0.5〜10質量%であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1の請求項に記載されたレジスト剥離液。
  8. 三級アルカノールアミンと、極性溶媒と、水と、二級アミンと、糖アルコールを含むことを特徴とするレジスト剥離液。
  9. 前記二級アミンがN−メチルエタノールアミンであることを特徴とする請求項8に記載されたレジスト剥離液。
  10. 前記糖アルコールがソルビトールであることを特徴とする請求項8または9のいずれかの請求項に記載されたレジスト剥離液。
  11. 前記三級アルカノールアミンが、N−メチルジエタノールアミンであり、前記極性溶媒がジエチレングリコールモノブチルエーテルと、プロピレングリコールの混合溶媒であることを特徴とする請求項8乃至10の何れか1の請求項に記載されたレジスト剥離液。
  12. 前記三級アルカノールアミンは、2〜9質量%であり、
    前記極性溶媒は、50〜80質量%であり、
    前記水は10〜50質量%であり、
    前記二級アミンは、1.4〜5質量%であり、
    前記糖アルコールは、0.5〜10質量%であることを特徴とする請求項8乃至11の何れか1の請求項に記載されたレジスト剥離液。
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