TW202414120A - Igzo基板用剝離液組合物、其製備方法及半導體元件 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種用於對IGZO基板進行輕微蝕刻(slight etch)及光阻剝離的組合物。根據本發明,可藉由調節剝離液的IGZO蝕刻速率(etch rate)來增加表面清洗及電子遷移率,從而提高IGZO元件特性。另外,可在不損害IGZO元件特性的同時,改善光阻剝離性能。
Description
本發明關於一種用於對IGZO(indium gallium zinc oxide)基板進行輕微蝕刻(slight etch)及光阻剝離的組合物。
通常,顯示面板包括形成薄膜電晶體的顯示基板作為驅動圖元的開關元件。所述顯示基板包括多個金屬圖案,所述金屬圖案主要藉由微影(photolithography)方式形成。光刻方式是一種如下所述的製程:在形成於基板上且作為刻蝕物件的金屬膜上形成光阻膜,對所述光阻膜進行曝光及顯影,形成光阻圖案後,將所述光阻圖案用作蝕刻阻止膜,並用蝕刻液蝕刻所述金屬膜,從而可對所述金屬膜進行圖案化。
尤其,在IGZO基板相關的光刻剝離後,光阻在高溫條件下被剝離液去除,但在基板表面細微殘留的有機物及IGZO氧化物可能引發IGZO元件特性異常的問題。
為了解決這種問題,可藉由對IGZO表面進行適當地輕微蝕刻(slight etch)來增加表面清洗及電子遷移率,從而使IGZO元件特性正常進行工作。若進行過度蝕刻而不是輕微蝕刻(slight etch),則可使IGZO的電阻值增加且元件特性異常。
因此,需要一種既可進行IGZO的輕微蝕刻(slight etch)又具有優異的光阻剝離性能的剝離液組合物。
[發明要解決的問題]
本發明的目的在於,提供一種對IGZO基板的輕微蝕刻(slight etch)及光阻剝離性能提升的組合物。
[用於解決問題的手段]
為了解決所述課題,本發明提供一種IGZO基板用剝離液組合物,包含:有機溶劑,以及以化學式1表示的胺化合物;並且不含氟化合物。
[化學式1]
在所述化學式1中,R
1、R
2各自獨立地為H、OH或C
1-4烷基,其中,R
1及R
2不同時為H。
根據一實現例,所述化學式1的胺化合物可包含二氨基丙烷、丁二胺、戊二胺、己二胺、二氨基丁烷、二氨基乙醇中的一種以上。
根據一實現例,所述有機溶劑可包含醯胺化合物及不含氮原子的二醇。
根據一實現例,所述醯胺化合物可包含以化學式2表示的化合物。
[化學式2]
在所述化學式2中,R
3、R
4及R
5各自獨立地為H或C
1-2烷基。
根據一實現例,所述醯胺化合物可包括N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、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、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮中的一種以上。
根據一實現例,所述不含氮原子的二醇可包含以化學式3表示的化合物。
[化學式3]
HO-[(C
1-2)烷基-O]
n-X
在所述化學式3中,n為0至2的整數,X為H、OH或C
1-4烷基。
根據一實現例,所述不含氮原子的二醇可包含二甘醇單乙醚、二甘醇單甲醚、二甘醇單丁醚、乙二醇、二甘醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲二醇、甲氧基甲醇、乙氧基甲醇、甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、2-(羥基甲氧基)乙醇、甲氧基乙氧基乙醇中的一種以上。
根據一實現例,本發明還可包含直鏈或支鏈型伯胺化合物,所述直鏈或支鏈型伯胺化合物包含一個氮原子及C
1-10烷基。
根據一實現例,包含一個氮原子及C1-10烷基的所述直鏈或支鏈型伯胺化合物可包含單乙醇胺、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、氨基丙醇、丙胺、異丙胺、3-氨基-1-丙醇、2-(甲基氨基)丙-1-醇、2-氨基-1-丙醇、2-(3-氨基丙氧基)乙醇、4-氨基-1-丁醇、3-氨基丁烷-1-醇、3-氨基-2-甲基-1-丙醇、4-氨基-2-丁醇、4-氨基戊烷-1-醇、4-氨基-3-甲基丁烷-1-醇、4-氨基-2-甲基-1-丁醇、5-氨基-戊烷-2-醇及5-氨基-1-戊醇中的一種以上。
根據一實現例,本發明還可包含環狀仲胺化合物。
根據一實現例,所述環狀仲胺化合物可包含二乙醇胺、呱啶、3-甲基呱啶、4-甲基呱啶、吡咯烷、3-甲基吡咯烷、3-甲基-1H-吡咯、二環己胺、甲基苯胺、甲基苄胺、咪唑、苯并咪唑、咪唑基-4-乙醇、氨基乙基呱嗪、1-(2-羥乙基)呱嗪、呱嗪、1-(2-氨基乙基)呱嗪、1-(2-羥乙基)-4-甲基呱嗪、N-(3-氨基丙基)嗎啉、2-甲基呱嗪、1-甲基呱嗪、4-氨基-1-甲基呱嗪、1-苄基呱嗪及1-苯基呱嗪中的一種以上。
根據一實現例,本發明還可包含唑類防腐劑。
根據本發明的另一實現例,提供一種IGZO基板用剝離液組合物的製備方法,包括如下步驟:相對於組合物的總重量,混合60重量%至99重量%的有機溶劑以及0.01重量%至2重量%的以化學式1表示的胺化合物;並且不包括混合氟化合物的步驟。
[化學式1]
在所述化學式1中,R1、R2各自獨立地為H、OH或C
1-4烷基,其中,R
1及R
2不同時為H。
根據一實現例,根據本發明的方法可包括如下步驟:進一步混合0.01重量%至5重量%的包含一個氮原子及C
1-10烷基的直鏈或支鏈型伯胺化合物以及0.1重量%至20重量%的環狀仲胺化合物中的一種以上。
根據一實現例,本發明的組合物中,IGZO的輕微蝕刻速率可以為5埃/分鐘至25埃/分鐘。
根據本發明又一實現例,提供一種半導體元件,其利用所述IGZO基板用剝離液組合物製備。
其他本發明的實現例的具體事項包括在以下詳細說明中。
[發明效果]
根據本發明,可藉由調節剝離液的IGZO蝕刻速率(etch rate)來增加表面清洗及電子遷移率,從而提高IGZO元件特性。另外,可在不損害IGZO元件特性的同時,改善光阻剝離性能。
本發明可進行多種變換,可具有各種實施例,將詳細說明特定實施例。然而,應當理解,這並不是將本發明限定於特定實施方式,而是包括在本發明的思想及技術範圍內的所有變換、等同物至代替物。在說明本發明的過程中,當判斷對與本發明相關的公知技術的具體說明可能不必要地混淆本發明的主旨時,將省略其詳細說明。
除非在本說明書中有特別提及,否則表述“至”用作包括相應數值的表述。具體地,例如,表述“1至2”不僅包括1及2,還意味著包括1與2之間的所有數值。
以下,對根據本發明的實現例的IGZO基板用剝離液組合物進行更詳細地說明。本發明提供一種能夠進行IGZO的輕微蝕刻(slight etch),並且光阻剝離性能優異的剝離液組合物。輕微蝕刻是指蝕刻速率(etch rate)為5埃/分鐘至25埃/分鐘的蝕刻。例如,當使用50%的去離子水(deionized water,DI)稀釋液在50℃條件下以300rpm進行IGZO處理時,可意味著蝕刻速率(etch rate)為5埃/分鐘至25埃/分鐘的蝕刻。
以下,將對根據本發明一實施方式的剝離液組合物的構成成分進行更詳細地說明。
胺化合物
通常,當剝離液組合物中的胺化合物的含量增加時,在沖洗工序中,由於用去離子水(DI)稀釋時鹼增加,因此使得金屬的蝕刻速率(etch rate)增加。
然而,就IGZO蝕刻速率而言,根據胺結構的金屬螯合物(metal chelate)的影響大於鹼的影響。即,IGZO蝕刻速率的程度可能由於胺的結構差異而變化。
包含一個氮原子及C
1-10烷基的直鏈或支鏈型伯胺化合物是具有一個可螯合的氮原子的伯胺化合物。例如,含量為0.5%基準的單異丙醇胺(monoisopropanolamine,MIPA)包含在含一個氮原子及C
1-10烷基的直鏈或支鏈型伯胺化合物中,並且IGZO蝕刻速率為0.25埃/分鐘。以化學式1表示的胺化合物具有2個可螯合的氮原子並具有支鏈結構的伯胺化合物。例如,1,2-二氨基丙烷(1,2-diaminopropane)包含在以化學式1表示的胺化合物中且IGZO蝕刻速率為12埃/分鐘。作為具有3個可螯合的氮原子的伯胺化合物或仲胺化合物的二乙撐三胺(diethylenetriamine)的IGZO蝕刻速率為96埃/分鐘。像這樣,即使是相同的伯胺,蝕刻速率也因結構差異而不同。
可螯合的氮原子必須在氮原子之間有兩個碳,若有一個以下或三個以上,則不形成螯合物,因此蝕刻速率(etch rate)顯著降低。例如,胺化合物如1,3-二氨基丙烷(1,3-diaminopropane)、1,4-二氨基丁烷(1,4-diaminobutane)有2個氮原子,但由於在氮原子之間有3個以上的碳,因此蝕刻速率分別為0.4埃/分鐘、0.3埃/分鐘。即,蝕刻速率為5埃/分鐘以下。
在本發明中,考慮到這種胺的特性,欲藉由對IGZO進行輕微蝕刻(slight etch),來保持正常的IGZO元件特性並有效去除光阻。具體地,對伯胺和仲胺的種類、相對於整體組合物的胺化合物含量、以及伯胺和仲胺化合物的含量比進行優化。
以化學式1表示的胺化合物
本發明的剝離液組合物包含以化學式1表示的胺化合物,其作為IGZO的輕微蝕刻(slight etch)及用於剝離光阻的成分。
[化學式1]
在所述化學式1中,R
1、R
2各自獨立地為H、OH或C
1-4烷基,其中,R
1及R
2不同時為H。
以化學式1表示的胺化合物為2個氮原子之間有2個碳原子的支鏈型化合物,例如,可包含具有2個以上碳原子數,或2至10個碳原子數,或2至5個碳原子數的支鏈型烷基胺化合物,所述烷基可被OH基團取代。具體地,例如,以化學式1表示的胺化合物可包含1,2-二氨基丙烷(1,2-diaminopropane)、1,2-丁二胺(1,2-butanediamine)、1,2-戊二胺(1,2-pentanediamine)、己烷-1,2-二胺(hexane-1,2-diamine)、2,3-二氨基丁烷(2,3-diaminobutane)、2,3-戊二胺(2,3-pentanediamine)、1,2-二氨基乙醇(1,2-diaminoethanol)中的一種以上。根據一實現例,相對於組合物的總重量,化學式1的胺化合物可包含0.01重量%至2重量%,例如,0.1重量%至1.5重量%,或0.1重量%至1重量%,或0.2重量%至1.5重量%。當以化學式1表示的胺化合物的含量過低時,可降低IGZO的輕微蝕刻及光阻剝離效果,相反,當以化學式1表示的胺化合物的含量過多時,可發生腐蝕劑過度蝕刻,並且蝕刻速率超過25埃/分鐘,超出輕微蝕刻範圍。
包含一個氮原子及C
1-10烷基的直鏈或支鏈型伯胺化合物
根據一實現例,為了IGZO的光阻剝離,本發明可包括直鏈或支鏈型伯胺化合物,所述直鏈或支鏈型伯胺化合物包含一個氮原子及C
1-10烷基。例如,2個以上碳原子數,或2至10個碳原子數,例如,可包含具有2至6個碳原子數的直鏈或支鏈型烷基胺化合物,所述烷基可以為被OH基團取代或未取代的烷基。具體地,例如,可包含單乙醇胺(monoethanolamine,MEA)、2-(2-氨基乙氧基)乙醇(2-(2-aminoethoxy)ethanol)、異丙醇胺(monoisopropanolamine)、1-氨基-2-丙醇(1-amino-2-propanol,monoisopropanol,MIPA)、丙胺(propylamine,PA)、異丙胺(isopropylamine,IPA)、3-氨基-1-丙醇(3-amino-1-propanol)、2-(甲基氨基)丙-1-醇(2-(methylamino)propan-1-ol)、2-氨基-1-丙醇(2-amino-1-propanol)、2-(3-氨基丙氧基)乙醇(2-(3-aminopropoxy)ethanol)、4-氨基-1-丁醇(4-amino-1-butanol)、3-氨基丁烷-1-醇(3-aminobutan-1-ol)、3-氨基-2-甲基-1-丙醇(3-amino-2-methyl-1-propanol)、4-氨基-2-丁醇(4-amino-2-butanol)、4-氨基戊烷-1-醇(4-aminopentan-1-ol)、4-氨基-3-甲基丁烷-1-醇(4-amino-3-methylbutan-1-ol)、4-氨基-2-甲基-1-丁醇(4-amino-2-methyl-1-butanol)、5-氨基-戊烷-2-醇(5-amino-pentan-2-ol)及5-氨基-1-戊醇(5-amino-1-pentanol)中的一種以上。例如,相對於組合物的總重量,包含一個氮原子及C1-10烷基的直鏈或支鏈型伯胺化合物的含量可以為0.01重量%至5重量%、或0.1重量%至4、或0.5重量%至3重量%。當化合物的含量過低時,由於可降低對IGZO光阻的剝離性能,因此當滿足如上所述範圍時,可表現出適當的剝離性能,並最大限度地減少對腐蝕的影響。
環狀仲胺化合物
根據一實現例,本發明可包含用於IGZO的光阻剝離的環狀仲胺化合物。例如,可包含具有4至20個碳原子數,或4至10個碳原子數的環狀化合物。具體地,例如,可包含二乙醇胺(diethanolamine,DEA)、呱啶(piperidine,PPD)、3-甲基呱啶(3-methylpiperidine)、4-甲基呱啶(4-methylpiperidine)、吡咯烷(pyrrolidine)、3-甲基吡咯烷(3-methylpyrrolidine)、3-甲基-1H-吡咯(3-methyl-1H-pyrrole)、二環己胺(dicyclohexylamine)、甲基苯胺(methylaniline)、甲基苄胺(methylbenzylamine)、咪唑(imidazole)、苯并咪唑(benzimidazole)、咪唑基-4-乙醇(imidazolyl-4-ethanol,IME)、氨基乙基呱嗪(amino ethyl piperazine,AEP)、1-(2-羥乙基)呱嗪(1-(2-hydroxyethyl)piperazine,HEP)、呱嗪(piperazine,PPZ)、1-(2-氨基乙基)呱嗪(1-(2-aminoethyl)piperazine)、1-(2-羥乙基)-4-甲基呱嗪(1-(2-hydroxyethyl)-4-methyl piperazine)、N-(3-氨基丙基)嗎啉(N-(3-aminopropyl)morpholine)、2-甲基呱嗪(2-methyl piperazine)、1-甲基呱嗪(1-methyl piperazine)、4-氨基-1-甲基呱嗪(4-amino-1-methylpiperazine)、1-苄基呱嗪(1-benzylpiperazine)及1-苯基呱嗪(1-phenylpiperazine)中的一種以上。例如,相對於組合物的總重量,環狀仲胺化合物的含量可以為0.1重量%至20重量%,或1重量%至10重量%,或2重量%至7重量%。當化合物的含量過低時,由於可降低對IGZO光阻的剝離性能,因此當滿足如上所述範圍時,可表現出適當的剝離性能,並最大限度地減少對腐蝕的影響。
有機溶劑
本發明的組合物為了容易地剝離光阻並提高溶解性能,而包含有機溶劑。本發明的組合物可包含2種以上的有機溶劑,例如,其可包含醯胺化合物及不含氮原子的二醇中的一種以上。另外,例如,可包含醯胺化合物及不含氮原子的二醇。
根據一實現例,醯胺化合物可包含以化學式2表示的化合物,
[化學式2]
在所述化學式2中,R
3、R
4及R
5各自獨立地為H或C
1-2烷基。如化學式2所示,當R
3、R
4或R
5為烷基時,醯胺化合物可由2個以下的C組成的物質,並且還可包括環狀。
例如,在化學式2中,相對於R
3、R
4或R
5具有3個以上碳(C)的化合物,如丙基甲醯胺(N-propylformamide)、二丙基甲醯胺(N,N-dipropylformamide)及丁基醯胺(N-butylamide),當使用本發明的醯胺化合物時,可改善剝離性能。
具體地,例如,醯胺化合物可包括N-甲基乙醯胺(N-methylacetamide)、N,N-二甲基乙醯胺(N,N-dimethylacetamide)、乙醯胺(acetamide)、N-乙基乙醯胺(N-ethylacetamide)、N,N-二乙基乙醯胺(N,N-diethylacetamide)、甲醯胺(formamide)、N-甲基甲醯胺(N-methylformamide)、N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethylformamide)、N-乙基甲醯胺(N-ethylformamide)、N,N-二乙基甲醯胺(N,N-diethylformamide)、N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone,NMP)、N-乙基吡咯烷酮(N-ethylpyrrolidone,NEP)中的一種以上。例如,相對於組合物的總重量,醯胺化合物的含量可以為30重量%至70重量%,或者35重量%至60重量%。
根據一實現例,不含氮原子的二醇可包含以化學式3表示的化合物,
[化學式3]
HO-[(C
1-2)烷基-O]
n-X
在所述化學式3中,n為0至2的整數,X為H、OH或C
1-4烷基。
例如,就連續具有3個以上碳(C)的如二丙二醇單甲醚(dipropylene glycol monomethyl ether,DPM)、二乙二醇丁醚(diethylene glycol monobutyl ether,butyl diglycol,BDG)的化合物而言,由於電導率高,可增加電偶(galvanic)腐蝕效果,並由於增加胺的滲透能力可能會發生金屬損壞,因此可優選地包含連續鍵合的碳原子數小於2的二醇。
具體地,例如,不含氮原子的二醇可包含二甘醇單乙醚(diethylene glycol monoethyl ether,EDG)、二甘醇單甲醚(diethylene glycol monomethyl ethe,MDG)、二甘醇單丁醚(diethylene glycol monobutyl ether)、乙二醇(ethylene glycol,EG)、二甘醇(diethyleneglycol)、乙二醇單甲醚(ethylene glycol monomethyl ether)、乙二醇單乙醚(ethylene glycol monoethyl ether)、甲烷二醇(metanediol)、甲氧基甲醇(methoxymethanol)、乙氧基甲醇(ethoxymethanol)、2-甲氧基乙醇(2-methoxyethanol)、2-乙氧基乙醇(2-ethoxyethanol)、2-(羥基甲氧基)乙醇(2-(hydroxymethoxy)ethanol)及2-甲氧基乙氧基乙醇(2-methoxyethoxyethanol)中的一種以上。
相對於組合物的總重量,不含氮原子的二醇的含量可以為30重量%至70重量%,或34重量%至60重量%。
根據一實現例,在本發明中,相對於組合物總重量的有機溶劑總和的含量可以為60重量%至99重量%的有機溶劑,例如90重量%至98重量%,在上述含量範圍內可提高光阻剝離性能。
另外,有機溶劑的種類並不限定於上述內容,還可使用常用的有機溶劑。
防腐劑
本發明的剝離液組合物包含防腐劑,以防止基板的腐蝕。防腐劑藉由防止金屬離子化來起到抑制金屬損壞的作用。根據一實現例,本發明的防腐劑可包含唑類化合物,例如三唑類化合物。具體地,例如可包含4或(5)-甲基-4,5,6,7-四氫-1H-苯并[1,2,3]三唑(4or(5)-Methyl-4,5,6,7-tetrahydro-1H-benzo[1,2,3]triazole)、甲基苯并三唑(methyl-1H-benzotriazole)、苯并三唑(benzotriazole)、氨基三唑(aminotriazol)、甲基苯并三氮唑(tolyltriazole)、羧基苯并三氮唑(carboxybenzotriazole)、氯代苯并三氮唑(chlorobenzotriazole)及乙基苯并三唑(ethylbenzotriazole)等。例如,防腐劑的含量可以為0.01重量%至3重量%,或者0.1重量%至2重量%。
根據一實現例,本發明不含氟化合物。由於不包含氟化合物,在IGZO處理時可防止過度腐蝕劑過度蝕刻。根據本發明的組合物,藉由提高清洗力和電子遷移率並防止腐蝕,可有效地對IGZO進行輕微蝕刻(slight etch)。具體地,例如,當使用50%的去離子水(DI)稀釋液在50℃條件下以300rpm處理IGZO時,蝕刻速率(etch rate)可以為5埃/分鐘至25埃/分鐘。
另外,根據本發明的另一實現例,可提供一種利用如上所述的IGZO基板用剝離液組合物製備的半導體元件。
根據一實現例,為了提高性能,本發明的組合物還可包含用於常規組合物的任意添加劑。例如,所述添加劑還可包括選自由穩定劑、界面活性劑、螯合劑、抗氧化劑、防腐劑及其混合物組成的組中的一種以上。
穩定劑可以為蝕刻穩定劑,包括其以用於抑制蝕刻組合物或蝕刻物件物因可能伴隨的不必要反應而產生的副反應或副產物。
以改善組合物的潤濕性、改善添加劑的泡沫特性及提高對其他有機添加劑的溶解度為目的,可進一步添加界面活性劑。所述界面活性劑可以是選自非離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、陽離子界面活性劑及兩性界面活性劑中的一種或兩種以上,相對於組合物的總重量,所述界面活性劑可添加0.0005重量%至5重量%,優選地,相對於組合物的總重量,可添加0.001重量%至2重量%。當界面活性劑的含量為組合物總重量的0.0005重量%以下時,無法期待其效果,當添加至5重量%以上時,可能會出現溶解度問題或因過度起泡而導致製程上的問題。
以提高對金屬雜質的組合物的溶解性或形成均勻的蝕刻表面為目的,可進一步添加螯合劑。相對於組合物的總重量,所述螯合劑可添加0.1重量%至5重量%,優選地,所述螯合劑可以為同時具有羧基和羥基的有機酸。
以下,將對本發明的實施例進行詳細說明,以使本發明所屬技術領域的普通技術人員易於實施本發明。然而,本發明能夠以各種不同形式來實現,並且不限於在此說明的實施例。
實施例
根據表1的成分製備組合物。含量單位為重量%。
表1
區分 | 酰胺 | 胺化合物 | 二醇 | 防腐劑 | ||||||||
胺化合物 (1) | 胺化合物 (2) | 胺化合物(3) | 二醇 | 防腐劑 | ||||||||
成分 | 重量 % | 成分 | 重量 % | 成分 | 重量 % | 成分 | 重量 % | 成分 | 重量 % | 成分 | 重量 % | |
實施例1 | NMF | 44 | BDA | 1 | - | - | - | - | EDG | 55 | - | - |
實施例2 | NEF | 50 | DIPA | 1 | - | - | - | - | BDG | 49 | - | - |
實施例3 | DEF | 55 | PDA | 1 | - | - | - | - | MDG | 44 | - | - |
實施例4 | NEF | 44 | DIPA | 1 | - | - | - | - | EG | 54.5 | TTA | 0.5 |
實施例5 | NEF | 43 | DIPA | 1 | MIPA | 1 | - | - | EDG | 55 | - | - |
實施例6 | NEF | 43 | DAE | 0.5 | MIPA | 1 | - | - | EDG | 55 | TTA | 0.5 |
實施例7 | NEF | 43 | DIPA | 0.5 | MIPA | 0.5 | - | - | EDG | 55 | BTA | 1 |
實施例8 | NMF | 40 | BDA | 0.5 | MIPA | 0.5 | PPD | 4 | EDG | 55 | - | - |
實施例9 | NEF | 40 | PDA | 0.5 | MIPA | 0.5 | PPZ | 4 | EDG | 55 | - | - |
實施例10 | NEF | 40 | DIPA | 0.5 | MIPA | 1 | HEP | 3 | EDG | 55.5 | - | - |
實施例11 | NEF | 40 | DIPA | 0.5 | MIPA | 0.5 | HEP | 3 | EDG | 55.5 | TTA | 0.5 |
實施例12 | DEF | 35 | DAE | 1 | MIPA | 1 | HEP | 2 | EDG | 60 | BTA | 1 |
實施例13 | DMF | 40 | BDA | 0.5 | MIPA | 0.5 | PPD | 2 | EDG | 56.5 | TTA | 0.5 |
實施例14 | NEF | 40 | BDA | 0.5 | MIPA | 0.5 | HEP | 3 | EDG | 56 | BTA | 1 |
實施例15 | NMF | 58 | DAE | 0.5 | MEA | 2 | PPD | 3 | EG | 36 | BTA | 0.5 |
實施例16 | NMF | 35 | DAE | 0.5 | MIPA | 1 | PPD | 5 | BDG | 57.5 | BTA | 1.0 |
實施例17 | NMF | 45 | BDA | 0.5 | AEE | 3 | PPD | 3 | EG | 47 | BTA | 1.5 |
實施例18 | NEF | 45 | DIPA | 0.5 | MEA | 1 | PPD | 4 | MDG | 49 | BTA | 0.5 |
實施例19 | NEF | 35 | DIPA | 0.5 | MIPA | 2 | PPZ | 7 | EG | 55 | BTA | 0.5 |
實施例20 | NEF | 50 | DIPA | 0.5 | AEE | 1 | PPZ | 5 | DG | 43 | BTA | 0.5 |
實施例21 | DMF | 40 | BDA | 0.25 | MEA | 3 | PPZ | 3 | EG | 52.75 | BTA | 1.0 |
實施例22 | DMF | 35 | BDA | 0.25 | MIPA | 2 | PPZ | 5 | MDG | 56.75 | BTA | 1.0 |
實施例23 | DMF | 45 | BDA | 0.25 | AEE | 1 | HEP | 5 | EG | 48.25 | BTA | 0.5 |
實施例24 | DEF | 55 | DIPA | 0.25 | MEA | 3 | HEP | 6 | DG | 34.25 | BTA | 1.5 |
實施例25 | DEF | 45 | DIPA | 0.25 | MIPA | 2 | HEP | 5 | MDG | 47.25 | BTA | 0.5 |
實施例26 | DEF | 40 | DIPA | 0.25 | AEE | 1 | HEP | 3 | BDG | 55.75 | - | - |
醯胺
NMF:N-甲基甲醯胺(N-methylformamide)
NEF:N-乙基甲醯胺(N-ethylformamide)
DEF:二乙基甲醯胺(diethylformamide)
DMF:二甲基甲醯胺(dimethylformamide)
胺化合物(1):以化學式1表示的胺化合物
BDA:1,2-丁二胺(1,2-butanediamine)
DIPA:1,2-二氨基丙烷(1,2-diaminopropane)
PDA:1,2-戊二胺(1,2-pentanediamine)
DAE:1,2-二氨基乙醇(1,2-diaminoethanol)
胺化合物(2):包含一個氮原子及C
1-10烷基的直鏈或支鏈型伯胺化合物
MIPA:單異丙醇胺(monoisopropanolamine)
MEA:單乙醇胺(monoethanolamine)
AEE:2-(2-氨基乙氧基)乙醇(2-(2-aminoethoxy)ethanol)
胺化合物(3):環狀仲胺化合物
PPD:呱啶(piperidine)
PPZ:呱嗪(piperazine)
HEP:1-(2-羥乙基)呱嗪(1-(2-hydroxyethyl)piperazine)
二醇
EDG:二甘醇單乙醚(diethylene glycol monoethyl ether)
BDG:二甘醇單丁醚(diethylene glycol monobutyl ether)
MDG:二甘醇單甲醚(diethylene glycol monomethyl ether)
EG:乙二醇(ethylene glycol)
DG:二甘醇(diethylene glycol)
防腐劑
TTA:甲基苯并三唑(Tolytriazole)
BTA:苯并三唑(benzotriazole)
比較例
根據表1的成分製備組合物。含量單位為重量%。
表2
區分 | 酰胺 | 胺化合物 | 二醇 | 防腐劑 | ||||||||
胺化合物 (1) | 胺化合物 (2) | 胺化合物 (3) | 二醇 | 防腐劑 | ||||||||
成分 | 重量% | 成分 | 重量% | 成分 | 重量% | 成分 | 重量% | 成分 | 重量% | 成分 | 重量% | |
比較例1 | NMF | 45 | - | - | AP | 2 | HEP | 3 | DPM | 49.5 | BTA | 0.5 |
比較例2 | NMF | 50 | - | - | AP | 3 | HEP | 4 | EDG | 42.5 | BTA | 0.5 |
比較例3 | NMF | 40 | - | - | MEA | 2 | HEP | 3 | EG | 54 | BTA | 1.0 |
比較例4 | NEF | 50 | - | - | AEE | 2 | HEP | 5 | DG | 42 | BTA | 1.0 |
比較例5 | NEF | 35 | - | - | MA | 1 | HEP | 5 | MDG | 57.5 | BTA | 1.5 |
比較例6 | DMF | 58 | - | - | MIPA | 1 | HEP | 4 | EDG | 36.5 | BTA | 0.5 |
比較例7 | NEF | 44 | - | - | EDA | 1 | - | - | BDG | 54.5 | BTA | 0.5 |
醯胺
NMF:N-甲基甲醯胺(N-methylformamide)
NEF:N-乙基甲醯胺(N-ethylformamide)
DMF:二甲基甲醯胺(dimethylformamide)
胺化合物(2):包含一個氮原子及C
1-10烷基的直鏈或支鏈型伯胺化合物
EDA:乙二胺(ethylenediamine)
AP:氨基丙醇(3-Amino-1-propanol)
MEA:單乙醇胺(monoethanolamine)
AEE:2-(2-氨基乙氧基)乙醇(2-(2-aminoethoxy)ethanol)
MA:甲胺(methylamine)
MIPA:單異丙醇胺(monoisopropanolamine)
胺化合物(3):環狀仲胺化合物
HEP:1-(2-羥乙基)呱嗪(1-(2-hydroxyethyl)piperazine)
二醇
DPM:二丙二醇單甲醚(dipropylene glycol monomethyl ether)
BDG:二甘醇单丁醚(diethylene glycol monobutyl ether)
EG:乙二醇(ethylene glycol)
DG:二甘醇(diethylene glycol)
MDG:二甘醇单甲醚(diethylene glycol monomethyl ether)
EDG:二甘醇单乙醚(diethylene glycol monoethyl ether)
防腐劑
BTA:苯并三唑(benzotriazole)
實驗例1:IGZO蝕刻速率(etch rate)評價
為了評價各個組合物的IGZO損壞程度,將稀釋有50%的去離子水(distilled water,DI)的各個剝離液組合物100g放入燒杯中。升溫至50℃後,將金屬基板以300rpm攪拌(stirring)15分鐘並進行浸漬(dipping)。之後,用去離子水(DI)沖洗(rinse),用氮氣(N
2)乾燥。
阿爾法臺階儀(Alpha Step)分析結果,如表3所示。
實驗例2:剝離力評價
對於各個組合物,評價了光阻的剝離力。
在玻璃基板上以1.5μm的厚度塗敷光阻(AZEM,DTR-300)後,在160℃條件下進行硬烘(hard bake,H/B)10分鐘,以製備實驗試片。利用保持50℃溫度的單片式噴霧型剝離設備,在0.4kgf的噴霧壓力條件下,測定各剝離液完全剝離光阻所需的時間,並且在表3中示出評價結果。此時,藉由對玻璃基板照射紫外線,觀察是否殘留光阻來確認了光阻是否被剝離。
實驗例3:溶解性能評價
對於各個剝離液組合物,評價了光阻的溶解性能。
將光阻(AZEM,DTR-300)在160℃的熱板上乾燥4小時,製備光阻粉末。在300rpm的攪拌(stirrering)條件下,將2重量%的乾燥的光阻粉末放入50℃恆溫狀態的各剝離液組合物中,攪拌20分鐘並使其溶解後,通過10微孔篩檢程式(氣孔為10μm的聚四氟乙烯(PTFE))來評價溶解性能。
就光阻的溶解性能%而言,在20分鐘內完全溶解且過濾後未測量到殘餘量的情況視為100%的溶解性能。所述溶解性能%值越高,意味著能夠溶解的光阻的量越多,因此可以說溶解性能%越高,光阻的處理張數越多。
溶解性能可根據以下式計算。
數學式1
溶解性能(%)=[(2重量%的固形物中使用的光阻的含量-篩檢程式中殘留的光阻的含量)/2重量%的固形物中使用的光阻的含量]×100
實驗例4:沖洗力評價
對於各個組合物,評價了基於基板的沖洗力。
光阻剝離製程包括水洗步驟作為最後一個步驟。因此,由於包含殘留在基板的光阻的剝離液需要對水具有良好的水置換性,因此進行了評價以確認這一點。
取出在各個剝離液浸漬1分鐘的基板,使用氣刀(air knife)過度乾燥剝離液1分鐘。用水沖洗過度乾燥的基板後,肉眼確認基板的斑跡。組合物的水置換性越好,沖洗性能越好,因此斑跡強度弱。
沖洗力的評價結果如下表3所示,評價基準如下。
評價基準
◎:非常良好
○:良好
△:產生斑點
X:斑點嚴重
實驗例4:IGZO蝕刻速率(Etch Rate)評價
對於各個剝離液組合物,評價了基於基板的蝕刻速率(Etch Rate)。
由於IGZO蝕刻(Etch)是在加入去離子水(DI)時發生,因此將各個剝離液用去離子水(DI)稀釋至50%並進行了評價。
對於基材而言,使用了在玻璃(Glass)上IGZO被圖案化的基材,並且在50℃的恆溫狀態下,以300rpm攪拌(Stirring)並浸漬(Dipping)15分鐘,從而進行了評價。對於蝕刻的確認而言,藉由使用阿爾法臺階儀(Alpha Step)來測定評價前/後的狀態,由其差異進行了確認。
表3
區分 | IGZO 蝕刻速率 (埃/分鐘) | 剝離力(秒) | 溶解性能(%) | 沖洗力 |
實施例1 | 17 | 10 | 100 | ◎ |
實施例2 | 18 | 10 | 100 | ◎ |
實施例3 | 16 | 10 | 100 | ◎ |
實施例4 | 17 | 10 | 100 | ◎ |
實施例5 | 17 | 8 | 100 | ◎ |
實施例6 | 9 | 10 | 100 | ◎ |
實施例7 | 8 | 10 | 100 | ◎ |
實施例8 | 10 | 10 | 100 | ◎ |
實施例9 | 9 | 10 | 100 | ◎ |
實施例10 | 9 | 8 | 100 | ◎ |
實施例11 | 10 | 8 | 100 | ◎ |
實施例12 | 18 | 10 | 100 | ◎ |
實施例13 | 12 | 10 | 100 | ◎ |
實施例14 | 10 | 10 | 100 | ◎ |
實施例15 | 11 | 8 | 100 | ◎ |
實施例16 | 10 | 10 | 100 | ◎ |
實施例17 | 11 | 10 | 100 | ◎ |
實施例18 | 12 | 10 | 100 | ◎ |
實施例19 | 11 | 10 | 100 | ◎ |
實施例20 | 9 | 8 | 100 | ◎ |
實施例21 | 6 | 10 | 100 | ◎ |
實施例22 | 6 | 10 | 100 | ◎ |
實施例23 | 6 | 10 | 100 | ◎ |
實施例24 | 6 | 10 | 100 | ◎ |
實施例25 | 6 | 10 | 100 | ◎ |
實施例26 | 6 | 10 | 100 | ◎ |
比較例1 | 0 | 10 | 100 | ○ |
比較例2 | 0 | 10 | 100 | ○ |
比較例3 | 0 | 10 | 100 | ○ |
比較例4 | 0 | 10 | 100 | ○ |
比較例5 | 0 | 10 | 100 | ○ |
比較例6 | 0 | 10 | 100 | ○ |
比較例7 | 0 | 10 | 100 | ○ |
如表3所示,根據實施例的所有組合物均具有0埃/分鐘(Å/min)的IGZO蝕刻速率、5秒至10秒的剝離時間、100%的溶解性能,由此確認了優異的沖洗性能。因此,本發明在防止IGZO損壞和光阻的剝離性能方面優異。
相反,比較例的組合物中,沒有能夠同時滿足金屬的損壞、剝離性能和溶解性能的組合物,因此可以確認不適合用作剝離液組合物。
如上所述,證實了根據本發明的剝離液組合物在防止腐蝕引起的基板的損壞的同時具有優異的光阻去除和溶解性能。
以上,對本發明的特定部分進行了詳細描述,顯而易見的是,對於本發明所所屬技術領域的普通技術人員而言,這種具體地描述僅為優選的實現例,因此本發明的範圍並不限於此。本發明所所屬技術領域的普通技術人員可基於所述內容在本發明的範疇內進行多種應用及變形。因此,本發明的實質範圍根據所附申請專利範圍及其等同物來定義。
無
無。
無。
Claims (16)
- 一種IGZO基板用剝離液組合物,其包含: 有機溶劑;以及 以下述化學式1表示的胺化合物, 並且所述IGZO基板用剝離液組合物不含氟化合物, [化學式1] 在所述化學式1中,R 1、R 2各自獨立地為H、OH或C 1-4烷基,其中,R 1及R 2不同時為H。
- 如請求項1所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中,所述化學式1的胺化合物包括二氨基丙烷、丁二胺、戊二胺、己二胺、二氨基丁烷及二氨基乙醇中的一種以上。
- 如請求項1所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中,所述有機溶劑包含醯胺化合物及不含氮原子的二醇。
- 如請求項3所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中,所述醯胺化合物包含以下述化學式2表示的化合物, [化學式2] 在所述化學式2中,R 3、R 4及R 5各自獨立地為H或C 1-2烷基。
- 如請求項3所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中,所述醯胺化合物包括N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、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、N-甲基吡咯烷酮及N-乙基吡咯烷酮中的一種以上。
- 如請求項3所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中,所述不含氮原子的二醇包含以下述化學式3表示的化合物, [化學式3] HO-[(C 1-2)烷基-O] n-X 在所述化學式3中, n為0至2的整數, X為H、OH或C 1-4烷基。
- 如請求項3所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中, 所述不含氮原子的二醇包含二甘醇單乙醚、二甘醇單甲醚、二甘醇單丁醚、乙二醇、二甘醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲烷二醇、甲氧基甲醇、乙氧基甲醇、甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、2-(羥基甲氧基)乙醇及甲氧基乙氧基乙醇中的一種以上。
- 如請求項1所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中,還包含直鏈或支鏈型伯胺化合物, 所述直鏈或支鏈型伯胺化合物包含一個氮原子及C 1-10烷基。
- 如請求項8所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中,包含一個氮原子及C 1-10烷基的所述直鏈或支鏈型伯胺化合物包含單乙醇胺、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、氨基丙醇、丙胺、異丙胺、3-氨基-1-丙醇、2-(甲基氨基)丙-1-醇、2-氨基-1-丙醇、2-(3-氨基丙氧基)乙醇、4-氨基-1-丁醇、3-氨基丁烷-1-醇、3-氨基-2-甲基-1-丙醇、4-氨基-2-丁醇、4-氨基戊烷-1-醇、4-氨基-3-甲基丁烷-1-醇、4-氨基-2-甲基-1-丁醇、5-氨基-戊烷-2-醇及5-氨基-1-戊醇中的一種以上。
- 如請求項1所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中,還包含環狀仲胺化合物。
- 如請求項10所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中,所述環狀仲胺化合物包含二乙醇胺、呱啶、3-甲基呱啶、4-甲基呱啶、吡咯烷、3-甲基吡咯烷、3-甲基-1H-吡咯、二環己胺、甲基苯胺、甲基苄胺、咪唑、苯并咪唑、咪唑基-4-乙醇、氨基乙基呱嗪、1-(2-羥乙基)呱嗪、呱嗪、1-(2-氨基乙基)呱嗪、1-(2-羥乙基)-4-甲基呱嗪、N-(3-氨基丙基)嗎啉、2-甲基呱嗪、1-甲基呱嗪、4-氨基-1-甲基呱嗪、1-苄基呱嗪及1-苯基呱嗪中的一種以上。
- 如請求項1所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中,還包含唑類防腐劑。
- 一種IGZO基板用剝離液組合物的製備方法,其包括如下步驟: 相對於IGZO基板用剝離液組合物的總重量,混合60重量%至99重量%的有機溶劑以及0.01重量%至2重量%的以下述化學式1表示的胺化合物, 並且所述製備方法不包括混合氟化合物的步驟, [化學式1] 在所述化學式1中,R 1、R 2各自獨立地為H、OH或C 1-4烷基,其中,R 1及R 2不同時為H。
- 如請求項13所述的IGZO基板用剝離液組合物的製備方法,其還包括以下步驟: 進一步混合0.01重量%至5重量%的包含一個氮原子及C 1-10烷基的直鏈或支鏈型伯胺化合物以及0.1重量%至20重量%的環狀仲胺化合物中的一種以上。
- 如請求項1所述的IGZO基板用剝離液組合物,其中,IGZO的輕微蝕刻速率為5埃/分鐘至25埃/分鐘。
- 一種半導體元件,其中,所述半導體元件利用如請求項1所述的IGZO基板用剝離液組合物製備。
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