TW200804499A - A novel manufacturing process of two-sided lithography/etching and the composition of protection layer thereof - Google Patents

Description

200804499 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本l明係有關於雙面微影_ _製程技術，藉由在 f板上1下_層的第-面先塗覆或貼附保護層，並於 =、面施以破影飯刻製程後，再將保護層以剝除液除去 或機械法撕去，以可於第二面再進行另—道微影 蚀κ衣私以達到於同—基板的兩面具有相同或不同圖案 佈局的目的。 【先前技術】 一般習知黃光微影製程如下··基板清洗+光阻塗佈+ :=(Soft〜bake) +冷卻+紫外線Μ曝光（Exposure)今 （Developing)今蝕刻（Etching) +光阻剝除。首先 々基板以物理氣相沈積（Physicai vap〇r Dep〇siti〇n，pvj)) =式(蒸鍍或濺鍍）在玻璃基板或矽基板表面上沉積導電 % 、、1屬層以开>成導電基板，當然也可直接採用金屬基板；在 月洗後的導電基板表面塗上光阻劑，並以軟烤方式增加光 J在$電基板表面的附著力。接下來於冷卻後，以光罩 加在光阻劑之上並以紫外線照射，而紫外線只可透過光罩 上1明的部分·光阻劑被紫外線照到的部分行分解反應產 。-文（正型光阻）或行聚合反應（負型光阻），·接著顯影製 ^，以顯影劑將（1)正型：分解反應部份；（2)負型··非聚合 =應部份洗去，其餘部份的光阻劑留下來。最後，於蝕刻 二長’、以钱刻液對無光阻覆蓋的表面進行蝕刻，有光阻劑 ’、遵的部分，則不會被蝕刻，沒有光阻劑保護的部分就被 5 200804499 然而’當欲進行基材雙面微影钱刻時，以玻璃基板為 例’面臨無法於基材的兩面形成不同圖案的瓶頸，如第一 圖所不。在玻¥基板1上下兩面以物理激鑛（Spimering) 方式形成氧化觸mo)導_ n，各氧化鋪⑽）導 電層u的表面塗覆有光阻劑層12，其中，在欲形成圖案 的—面的光阻劑層12覆蓋有光罩13並以紫外線肝光14 ，射後，形鈔帛二_所轉域行料反賴分解反應 2層15i接：f以顯影劑將此反應部份的分解反應光 且j 15g洗 打未反應之光阻劑的半成品如第三圖 所不’取後’再則《*]液除去未有光阻劑層保護的氧化姻 錫導電層，而形成®案化後的基板，如第四圖所示。由第 圖至第四圖所凡成的後基板，兩面都具有相同的圖案 化，並無法滿足於兩面形成不同圖錢要求。 因此，目前業界亟需新製程於同一基板上的兩面形成 不同圖案’以符合電子產品薄型、輕巧化的要求。 【發明内容】 有鑑於此，本發明即透過於基板的兩面形成有導電 層’並在欲實施圖案化的其中一個導電層上方塗覆光阻劑 層並於光阻劑層上方以圖案化的光罩蓋住及以紫外線照 射，而另一導電層則施以保護手段，例如特定保護層加以 保護。當於後續的顯影製程中，經過顯影液清洗時，保護 6 200804499 層可以保護被其覆蓋的導電層不被顯影液汙染或氧化，避 免良率降低；更進一步，當完成顯影製程進入蝕刻製程 時，保護層亦可保護被其覆蓋的導電層不被蝕刻液（通常 是酸或鹼）所破壞。因此接著將保護層以剝除手段例如剝 除液除去或以人工或機械法撕去，形成一面圖案化，另一 面可再進行第二道不同圖案化的製程。 本發明中的保護層具有抗拒顯影液及蝕刻液的特 性，此保護層可由一新型樹脂溶液（或稱保護液）乾燥或硬 化後所形成，此新型樹脂溶液的成分主要是由含環烯系酴 單體的直鏈及/或侧鏈聚合物及/或共聚合物（eye 1 i c olefin Phenolic resin)、酴搭清漆樹脂（novolac type Phenolic resin)、添加劑及溶劑所組成。其中，添加劑 可為界面活性劑。保護層的形成則可將新型樹脂溶液直接 塗覆在導電層上乾燥或硬化後成膜，或是先行成膜後再貼 附於導電層上以形成保護作用。 【實施方式】 為能使貴審查委員清楚本發明之主要技術内容， 以及實施方式，茲配合圖式及說明如下： 如第五圖所示，當欲進行基材雙面微影蝕刻時，在基 板2上下兩面以物理沉積方式形成有上導電層21及下導電 層21’ ，其中，上導電層21的表面塗覆有光阻劑層22，下 導電層2Γ的表面施以保護手段，例如保護層26 ;在欲形 成圖案的光阻劑層22覆蓋有光罩23並以紫外線UV光24照 7 200804499 射，$成如第六圖所示曝 分解反應的分解 阻層25。接下也、 u 、先去 $ 采以顯影劑將此反應的分解反應光阻層25 ’、 邊下未反應的光阻劑的半成品A如第七圖所示； .s^液除去未有光阻劑層及/或保護層保護的導電 ^而幵^圖案化後的半成品b，如第八圖所示；最後， 段例如剝除液除去保護層或以人工或機械法撕 ，以形成一面圖案化的半成品C，如第九圖所示。 •而一成口口 C的非圖案面則再進行第二道不同的圖案化的製 ^ :然’右光卩且劑層22經照射後為行聚合反應的光阻 則以顯影_除去者則為未經照射紫外光的部份，此 :、、、本領域技蟄者所可變換，在此不綴述。 "在本發明中’光阻劑可為正型光阻或負型光阻，正型 光阻、、且成了為：酴酸樹脂（Novolac resin)，、感光劑 (photo sensitive compound),、添加劑（Additives)，及 _ 溶劑（Solvent)，使用之正型光阻例如為新應材公司出產 之型號EC-T4(新應材）；負型光阻組成可為：壓克力樹脂 (Aery 1 ic resin),感光起始劑（photo initiator)，、單體 (monomer),、添加劑（Additives)、，溶劑（Solvent)及， 顏料（pigment)，或為一般市售負型光阻劑。 顯影液可為：2· 38%重量比之TMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide，氫氧化四甲基胺），其餘成份為純 水；或為0· 5〜1%重量比之Κ0Η，其餘成份為純水。 I虫刻液可為：HCl/HN〇3(24%/2.5%，wt/wt重量比）或 8 200804499

Oxalic acid(3· 4%重量比），其餘成份為水。 剝除液可為·· MEA(Mono ethanol amine,乙醇 胺）/DMS0(Dimethyl Sulfoxide，二甲亞石風），其中 MEA佔 20%〜40%重量比，DMS0佔60%〜80%重量比，較佳比例為 MEA/DMSO=30%/70%，wt/wt重量比。 保護層26則可由新型樹脂溶液乾燥或硬化後所形 成，新型樹脂溶液可直接塗覆在導電層上乾燥或硬化後成 保護層26,或是先行成膜後再貼附於導電層上以 層2乂此時保護層26為-膜層。新型樹脂溶液則可由⑷ 含裱烯系酚單體的直鏈型及/或侧鏈型聚合物及/戋丘聚 合物（cyclic 〇1efin Phen〇llc resin)(1〇〜6〇wt% 重量 比）、（b)酚酸清漆樹脂（n〇v〇lac坊卯phen〇Hc resin)(l〜3〇wt%重量比）、（c)添加劑（1〜5紂％重量比）及（d) 溶劑（38〜85Wt%重量比）所組成。其中，環^㈣單體可為 以下結構式：

R

A 其中，R為具有7個碳至15個碳的環烯基，1^可為單環 或雙環或多環結構’尤其以雙環戊二烯系酚〇)邙]) Phenolic)單體為適用，其可具有如下結構式： 9 200804499

OH

其中，含環烯系酚單體的直鏈型及/或侧鏈型聚合物 及/或共聚合物，其重量平均分子量（Mw)以4〇〇至3〇〇〇為較 佳範圍。 以雙環戊二烯系酚單體為例，若其自身形成之直鏈型 聚合物則可表示如下：

其中’ n=2至15 ’例如使用Borden Chemical公司生產 之型號Model name: SD-1809及/或SD1819，重量平均分子 量範圍（Mw): 400 至 3000。 酚醛清漆樹脂（novolac type.Phenolic resin)以 ADR 值（塗佈成膜後，驗可溶解速率，Alkaline dissolution rate)在20nm/sec以下之酚醛樹脂為適用，較佳為 10nm/sec以下，其可為：Borden Chemical公司生產之型 號SD-1622， ADR:5nm/sec或Borden Chemical 公司生產 之型號SD-1623-1，ADR: 50nm/sec，或為含間甲基盼 (m-cresol)及對曱基齡（p-cresol)單體之紛酸樹脂，其驗 200804499 可溶速率在20mn/SeC以下為較適用，較佳為丨〇nm/sec以下 尤佳，在5nm/sec以下最佳。鹼則可為TMAH 2 38%重量比， 其餘成份為水’或Κ0Η 0. 5%重量比，其餘成份為水，調 配之。 添加劑可為界面活性劑：可為非離子性界面活性劑， 尤其以含石夕之界面活性劑為適用，例如βγκ3丨〇 (Βγκ公司產 品型號），重量平均分子量（Mw): > 5〇〇，為聚矽氧烷 Polysiloxane系。 溶劑則以沸點範圍約12(TC至約22(TC之有機溶劑適 用，其可為：以丙二醇單曱基醚醋酸酯主要溶 ，，另外需加入沸點較丙二醇單甲基醚醋酸酯為低或為 高之溶劑，此作用為調整溶劑的整體揮發特性以適應不 同的製程條件，如減壓乾燥及加熱烘烤等，例如：二丙 一醇單甲基_醋酸酯（DPMA，DOW Chemical公司產品）、丙 二醇單甲基醚（PGME，DOW Chemical公司產品）、丙二醇單 曱基醚醋酸酯（PGMEA， Dow Chemical公司產品），其組成 可為60〜100%的PGMEA，0〜20%的PGME，0〜20%的DPMA，可依實 際製程條件需求而調配。 為進一步說明本發明的特性，表一列出兩個實施配 方’分別是A1及A2,另外列出四個對照組配方B1、B2、B3 及β4。此六個配方Al、A2 ' Bl、B2、B3及B4皆具有相同溶 劑組成及界面活性劑，以總體配方計，溶劑二丙二醇單甲 基鱗错酸酯5%、丙二醇單甲基醚5%、丙二醇單甲基醚醋酸 酉曰5 %及聚石夕氧炫ρ01 ys i 1 oxane系界面活性劑1 %。實施配 200804499 方A1及A2與對照組配方Bl、似、即及64最大不同點在於， 實施配方A1及A2採用含環烯系酚單體的聚合物队卯 Phenolic樹脂及紛醛樹脂（ADR值5nm/sec)，而對照組配 方B1及B2僅採用紛私樹脂（ADR值5nm/sec' 50nm/sec)而無

DCPD Phenolic樹脂，對照組配方B3及B4雖同時採用dcPD

Phenolic樹脂及酚醛樹脂，但其酚醛樹脂的adr值為 50nm/sec 〇

表一實施配方及對照組配方溶液組成 樹脂溶液成份 A1 A2 B1 B2 — 1 B3 B4 DCPD Phenolic 樹脂（Borden Chemical, Model name: SD-1809，SD1819)分子量範圍 (Mw): 400 to 3000. 20 25 0 25 20 酴酸樹脂（Novolak resin, Borden Chemical, SD-1622, ADR: 5nm/sec) 10 5 15 0 0 0 紛搭樹脂（Νονοίak resin, Borden Chemical， SD-1623-1， ADR: 50nm/sec) 0 0 15 30 5 10 界面活性劑（Surfactant, BYK310)分子量（Mw): > 500· Polysiloxane系. 1 1 1 1 1 1 溶劑（二丙二醇單甲基醚醋酸 酯，DPMA，DOW Chemical) 5 5 5 5 5 5 溶劑（丙二醇單甲基醚，pgme， DOW Chemical) 5 5 5 5 5 5 溶劑（丙二醇單甲基醚醋酸酯， PGMEA, Dow Chemical) 59 59 59 59 59 59 總合 100 100 100 100 100 ----- 100 將上述配方依一般製備法各自製備後，進行以下步 12 200804499 Α·將厚約0· 5〜0· 7mm，4英吋之圓形玻璃基板以蒸鍍 或濺鍍等物理沉積方式於兩面鍍上15腿〜lOOnm的氧化銦 錫等導電金屬層後形成上導電層及下導電層，並以清洗液 清洗及乾燥。 B·施以保護手段··以旋轉塗佈方式將上述製備完成 之新型樹脂溶液實施配方及對照組配方塗覆於下導電 層’乾燥或硬化後形成保護層，此時保護層為一膜層。 c· 以旋轉塗佈方式將光阻劑（例如EC-T4)均勻塗覆 於上導電層，形成L〇um至2·〇_的光阻劑層。 D·在光阻劑層上方覆蓋光罩並以紫外線uv光照 射’使光阻劑層形成反應分解部份及未反應部份光阻層。 E·以顯影劑2· 38% TMAH以Shower或Puddle type方 式處理60秒，以去除反應分解的光阻層，留下圖案化的未 反應光阻層。 F·以飿刻液HCl/HN〇3(24%/2· 5%)，於23°t 浸泡3分 1 里以除去未有光阻劑層及/或保護層保護的導電層。 因此’保護層必須具有塗佈均勻性及足以阻抗顯影劑、蝕 刻液的特性。針對保護層的特性，表二為上述配方^測試 結果，其中， " 顯影劑測試： 殘膜率浸泡顯影液6〇sec後的剩餘膜厚/顯影前的 、 原始膜厚）χ100% 义膜率悤鬲表示抗顯影劑的效果愈好，實施配方A1 AA2的殘膜率皆大於_，而對照組配方Bl、B2、B3及Μ 13 200804499 都等於或小於65%，因此含環烯系酚單體的聚合物dcPD Phenolic樹脂及酚酸樹脂（ADR值5nm/sec)的實施配方 A1及A2所形成之保護層具有優良對抗顯影劑的效果，達到 保護導電層的作用。 I虫刻液測試：

敍刻液通常為強酸，所以進行耐強酸測試： HCl/HN〇3(24%/2.5%)於23°C浸泡3分鐘，測試結果的檢驗 以觀察保護層的表面是否有被钱刻液腐钱或呈現鍾曲的 現象，若無腐蝕或呈現翹曲則通過測試，具有保護效果， 評為0K;若有腐蝕或呈現翹曲則沒通過測試，不具有保護 效果’評為NG。實施配方A1及A2的银刻液測試皆呈現〇κ，

句性（U%)在4”基板 (顯影液：2. 38% TMAH) 餘刻液測試（HC1/丽〇3 = 5%) Α1 Α2 Β1 Β2 Β3 Β4 < 3% < 3% < 3% <3% < 3% < 3% 90 99.5 40 5 65 50 一 0Κ 0Κ NG NG NG NG 如第十圖所示，無腐I虫或呈現輕曲，於圖中可見保護層2 β 平整，而對照組配方Bl、Β2、Β3及Β4都呈現MG，如第十一 圖所示，有腐餘及呈現龜曲，於圖中可見保護層26上半部 呈現翹曲，且下半部被腐蝕而露出下導電層2Γ的表面， 因此含環烯系酚單體的聚合物DCPD Phenolic樹脂及酚 輕樹脂（ADR值5nm/sec)的實施配方A1及A2所形成之保護 層具有優良對抗蝕刻液的效果，達到保護導電層的作用。 ^三^則試結果 測試項目 ,一 ·， V V，一 \^ M 卞狀/于购里φ低工⑵ 角落及中央共5點的膜厚值，計算方式為υ% = 1〇〇% χ (最 14 200804499 大值-最小值）/平均值。 完成步驟A至F後，為了利於下導電層的加工，因此仍 霈進行步驟G，保護層的剝除測試： G· 完成步驟F後，以剝除手段，例如剝除液 MEA/DMSO(30%/70°/〇，wt/wt 重量比）於 3(TC 浸泡 10 分 鐘，以去除保護層。 表三為上述配方的剝除液測試結果，以（1)在白光檢 查燈下做巨觀目視檢查；（2)用顯微鏡200倍放大檢查，經 由（1)及（2)的檢查，在該4”基板上未有大於2〇um的殘餘 物，則視為100%剝除。 表三剝除液測試結果 測試項目 —- A1 A2 保護層剝除測試(剝除液：廳+廳〇) 100% 100% 結果顯示’含環烯系酚單體的聚合物DCPD Phenolic 樹脂及酚醛樹脂（ADR值5nm/sec)的實施配方A1及A2可 100%經由剝除液剝除，以進行下導電層的加工。 如上所述’本發明提供一種雙面微影蝕刻新製程及其 保護層的組成，爰依法提呈發明專利之申請；惟，以上之 實施說明及圖式所示，係本發明較佳實施例者，並非以此 偈限本發明，疋以，舉凡與本發明之構造、裝置、特徵等 近似、雷同者，均應屬本發明之創設目的及申請專利範圍 之内。 【圖式簡單説明】 圖一係為習有光阻劑曝光前之結構示意圖。 15 200804499 圖一係為習有光阻劑曝光後形成軟光阻層之结構厂、 意圖。 口不 圖二係為習有去除軟光阻層之結構示意圖。 圖四係為習有蝕刻後形成圖案化基板之結構示意圖。 圖五係為本發明中光阻劑曝光前之結構示意圖。 圖六係為本發明中光阻劑曝光後形成軟光阻層之結 構示 意圖。 口 圖七係為本發明中去除軟光阻層後形成半成品之結 構示意圖。 ' ° 圖八係為本發明中姓刻後形成半成品之結才籌示意圖。 圖九係為本發明中形成一面圖案化成品之結構示意 圖十係為播腐餘或呈現赵曲現象之照片。 圖十一係為有腐蝕或呈現翹曲現象之照片。 【主要元件代表符號說明】 半成品A 半成品B 半成品C 玻璃基板1 錫銦導電層11 光阻劑層12 光罩13 紫外線UV光14 分解反應光阻層15 基板2 上導電層21 下導電層21’ 光阻劑層22 光罩23 紫外線UV光24 分解反應光阻層2 5 保護層26 16

Claims (1)

1. 200804499 十、申請專利範圍： 1、——種新型樹脂溶液，至少包含：（a)含環烯系酚單 體的聚合物（cyclic 〇lefin Phenolic resin) ; (b)酚醛 清漆樹脂（n〇v〇lac type Phenolic resin) ; (c)添加劑； 及（d )溶劑。 / 2、如請求項丨所述之新型樹脂溶液，其中該含環烯 系：f體的聚合物可為直鏈型及/或側鏈型聚合物及/或 共t合物。 3、如請求項1所述之新型樹脂溶液，其中該 系酚單體的聚合物之單體的結構式可為， 又 OH R G 環或ί:二為二7個碳至15個破的輪啊為單 二含環燦 Phenolic)單體。 ―又衣戊—~系酚（DCPJ) 二烯

   〇H 1C)早體的結構式可為， 17 200804499 環烯 系盼6單體

   其中，n=2至15。 7、如請求項1或2或3 液，其中該含環稀系酚單體

   (Mw)為 400 至 3000。 或4或6所述之新型樹脂溶 的聚合物的重量平均分子量 、如請求項1所述之新型樹脂溶液 漆樹脂的ADR值為20nm/sec以下。 月 9、 如請求項1所述之新型樹脂溶液， 漆樹脂的ADR值為10nm/sec以下。 -中以酞鉍>月 10、 如請求項1或8或9所述之新型樹脂 該酚醛清漆樹脂的重量平灼八 液其中 η、如m 置（Mw)為侧〜10_. 如明求項1所述之新型樹脂 為界面活性劑。 /、甲遠添加劑 其中该界面 12、如睛求項n所述之新型樹脂溶液 活性劑為含矽之界面活性劑。 其中該添加劑 ’其中該聚梦 13、 如請求項1所述之新型樹脂溶液， 為聚石夕纽P〇lysiloxane系界面活性劑。 14、 如請求項13所述之新型樹脂溶液 18 200804499 氧烷Polysi l〇xane系界面活性劑的重量平均分子量（Mw) 大於500。 抑15、一種新型樹脂溶液，至少包含：（a)含環烯系酚 單體的聚合物（cyclic olefin Phen〇lic resin) ; (b)酚 醛清漆樹脂（novolac type Phenolic resin) ; (c)添加 釗，及（d)溶劑；其中，該酴醛清漆樹脂的a⑽值為 20nm/sec以下，該界面活性劑為含矽之界面活性劑。μ 16、如請求項15所述之新型樹脂溶液，其中該含環 稀系盼單體的聚合物之單體的結構式可為， ΟΗ ”、

   Π、如請求項1或2或3或4或6或8或9或11或 13或15或16所述之新型樹脂溶液，其中該溶劑的沸點 界於約120°C至約221TC之間。 18、如請求項1或2或3或4或6或8或9或11或 U或15或16所述之新型樹脂溶液，其中該溶劑選自丙 一醇單曱基醚醋酸酯、丙二醇單曱基醚、二丙二醇單曱美 鱗醋酸酯至少其中之一。 土 敕19、如請求項1或15所述之新型樹脂溶液，其中以 正體樹脂溶液的總量為基準，包含1〇%〜6〇%重量比的 (a) ’ 1%〜30%重量比的（b)，1%〜5%重量比的（c)及38%〜85% 重量比的（d)。 20、一種雙面微影蝕刻新製程，至少包含以下步驟： 19 200804499 A. 將-基板的兩面鍍上導 層及一下導電層； ㈢後形成一上導電 B. 施以一保護手段於該下導電層，· C. 將一光阻劑均勻塗覆於 劑層； 上泠电層，形成一光阻 射 D. 在該光阻騎上讀蓋—光罩細特定波長光照 • 〖以一顯影劑清洗，留下-圖案化的光阻層； 手段保護的導電層。 卞化的先阻層及該保護 步背F後所述之—種雙面微影_新製程，於 夕％丨後，更可包含以下步驟·· G·以一剝除手段以去除該保護手段。 22、如請求項2G所述之—種雙面微 其中該保護手段可為一保護層。 W衣私’ 齡Jt^3、如請求項22所述之一種雙面微影餘刻新製程， 乾燥:求項1或15所述之新型樹脂溶液經 发24、如請求項21所述之一種雙面微影蝕刻新製程， /、中該剝除手段可為一剝除液除去該保 或機械法除去該賴手段。 人工 复扛、如請求項24所述之一種雙面微影蝕刻新製程， ”中§亥剝除液的組成至少包含ΜΕΑ及DMS0。 26、如請求項25所述之一種雙面微影蝕刻新製程， 20 200804499 其中該剝除液的組成MEA佔重量百分比20%至40%。 27、如請求項25所述之一種雙面微影蝕刻新製程， 其中該剝除液的組成DMS0佔重量百分比60%至80%。

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