TWI344478B - - Google Patents

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1344478 ， 九、發明說明： 【發明=屬之技術領域】———--一—一——- 本电明係有關於雙面微影蝕刻的新製程技術，藉由在 基板上、下兩道» 电層的第一面先塗覆或貼附保護層，並 . 第二面先施以故旦 〇 ' ' 、域衫蝕刻製程後，再將保護層以剝除液除去 "或 ' 或機械法撕去，以可於第二面再進行另一道微影 # d ‘魟以達到於同一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 軟烤（Soft-bake)~>冷卻+紫外線肝曝光（Exposure)~> 顯影（Developing)今蝕刻（Etching)今光阻剝除。首先 於基板以物理氣相沈積（PhySicai vapor Deposition，PVD) 方式（蒸鑛或濺鍍）在玻璃基板或矽.基板表面上沉積導電 • t屬層以形成導電基板，當然也可直接採用金屬基板；在 π ^後的導電基板表面塗上光阻劑，並以軟烤方式增加光 阻劑在導電基板表面的附著力。接下來於冷卻後，以光罩 在光阻劑之上並以紫外線照射，而紫外線只可透過光罩 上$明的部分.光阻劑被紫外線照到的部分行分解反應產 。齔（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 衣長，以蝕刻液對無光阻覆蓋的表面進行蝕刻，有光阻 保蠖的部分，則不會被蝕刻，沒有光阻劑保護的部分就被 1344478 蝕刻掉，.然後—再以又一_後化學藥品洗去留存一的光』且劑。此 為一般用於基材單面圖案微影蝕刻製程。 然而，當欲進行基材雙面微影蝕刻時，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 圖所示。在玻璃基板i上下兩面以物理濺鍍（Sputter丨叩） 方式形成氧化銦錫（IT0)導電層U，各氧化銦錫（IT〇)導 電層11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υν光14 如、射後，形成如第二圖所示曝光後行分解反應的分解反應 光阻層15。接下來以顯影劑將此反應部份的分解反應光 =層15门洗去’僅留下未反應之光阻劑的半成品如第三圖 1 ^ t後’ #以_液除去未有級劑層保護的氧化銦 錫導笔層，而形成圖案化後的基板，如第四圖所示。 二圖至第四圖所完成的後基板，兩面都具有相同的圖案 ，並無法滿足於兩面形成不同圖案的要求。 不门^’目前業界亟需新製程於同—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 曰，亚在欲貫施圖案化的其中一個導電層上舜 層並於光阻劑屛上方以岡安 k復光阻劑 射，而另一導外線照 保護。當於後續的顯影製程中，經過顯影 1344478 層-可i保護被基覆羞的導電屢不被顯影液泽秦或氧化，避-免良率降低；更進一步，當完成顯影製程進入#餘刻製程 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稀系酉分 單體的直鏈及/或側鏈聚合物及/或共聚合物（eye 1 i c olefin Phenolic resin)、盼搭清漆樹脂（novo lac 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21’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 1344478 ——射後二形成如第六⑽斤示曝光後—行分綠反應的—分解反屬光 阻層25 °接下來以顯影劑將此反應的分解反應光阻層25 洗去’僅留下未反應的光阻劑的半成品A如第七圖所示； 再以银刻液除去未有光阻劑層及/或保護層保護的導電 層’而形成圖案化後的半成品B ’如第八圖所示；最後， ^以剝除手段例如剝除液除去保護層或以人 工或機械法撕 去保護層，以形成一面圖案化的半成品C，如第九圖所示。 • 而半成品C的非圖案面則再進行第二道不同的圖案化的製 程。 當然’右光卩且劑層22經照射後為行聚合反應的光阻 層’則以顯影削所除去者則為未經照射紫外光巧部份，此 .·為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 光阻組成可為：g分酸樹脂（N〇v〇iac resin),、感光劑 (photo sensitive compound),、.添加劑（Additives),及 φ 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 (Acrylic resin),感光起始劑（photo initiator),、單體 (monomer),、添加劑（Additives)、，溶劑（Solv0nt)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,氫氧化四曱基胺），其餘成份為純 水；或為0.5〜1%重量比之K0H，其餘成份為純水。 I虫刻液可為：HCl/HM〇3(24%/2.5%，wt/wt重量比）或 1344478 ——Oxa 1 i_c— ac i dLL 4% 重量比)餘成份為水。— 一一 剝除液可為：MEA(Mono ethanol amine,乙醇 胺）/DMSO(Dimethyl Sulfoxide,二曱亞石風），其中 MEA4占 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2 6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形成保護 層26。此時保護層26為一膜層。新型樹脂溶液則可由（a) 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（cyclic olefin Phenolic resin)(10 〜60wt% 重量 比）、（b)齡搭清漆樹脂（novolac type Phenolic resin)(l〜30wt%重量比）、（c)添加劑（1〜5wt%重量比）及（d) 溶劑（38〜85wt%重量比）所組成。其中，環烯系酚單體可為 以下結構式：

其中，R為具有7個碳至15個碳的環烯基，R可為單環 或雙環或多環結構，尤其以雙環戊二烯系'酚（DCPD Phenolic)單體為適用，其可具有如下結構式： 1344478

OH

其中’含環烯系酚單體的直鏈型及/或側鏈，型聚合物 及/或共聚合物，其重量平均分子量（Mw)以4〇〇至3000為較 佳範圍。 以雙％戊·一細糸盼單體為例，若其自身形成之直鍵型 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。 盼搭清漆樹脂（novolac type Phenolic res in)以 ADR 值（塗佈成膜後，給:可溶解速率，Alkaline dissdlution rate)在20nm/sec以下之S分搭樹脂為適用，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，或為含間甲基酚 (m-cresol)及對甲基盼（p-cresol)單體之盼搭樹脂，其驗 1344478 二一可—溶速率在_2 0 mi /s_e c以下一為較通用：鲛佳為1 〇皿/ s e c_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KOH 0· 5%重量比，其餘成份為水，調 酉己之。 • 添加劑可為界面活性劑：可為非離子性界面活性劑， 尤其以含矽之界面活性劑為適用，例如BYK310(ΒΥΚ公司產 品型號）’重量平均分子量（Mw): > 500，為聚矽氧垸 Polysiloxane系 ° 溶劑則以沸點範圍約120°C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(^⑽以^為主要溶 劑，另外需加入沸點較丙二醇單曱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 …二醇單甲基醚醋酸酯（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 Φ 曱基_醋酸酯（PGMEA，Dow Chemical公司產品），其組成 可為60〜100°/〇的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B4。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_醋酸酯5%、丙二醇單甲基醚5%、丙二醇單甲基趟醋酸 酉旨5⑽及聚石夕'氧烧p〇 1 ysi 1 〇xane系界面活性劑1 %。實施配 1344478 „ _方_八1及.A_2與赴照JsJ己方B_1、J2」B_3AB4最A.不El黠在_於」 實施配方A1及A2採用含環烯系酚單體的聚合物DCPD Phenolic樹脂及朌搭樹脂（ADR值5nm/sec)，而對照組配 方B1及B2僅採用酴酸·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 °

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 B3 B4 DCPD Phenolic 樹脂（Borden Chemical, Mode 1 name: SD-1809，SD1819)分子量範圍 (Mw): 400 to 3000. 20 25 0 0 25 20 紛搭樹脂（Νονοίak resin, Borden Chemical, SD-1622, ADR: 5nm/sec) 10 5 15 0 0 0 酉分醒樹脂（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（二丙二醇單曱基醚醋酸 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 驟： ' # 12 1344478 、4. _將#約0._5〜〇」7mm’ 4英二寸破璃羞板以蒸鍍 或減:鍍等物理沉積方式於兩面鍍上15nm〜10Onm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.Oum至2.0um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. 以蝕刻液HC1/M03(24%/2..5W，於23°C 浸泡3分 鐘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，表二為上述配方的測試 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）xl00% 殘膜率愈高表示抗顯影劑的效果愈好，實施配方A1 及A2的殘膜率皆大於90%，而對照組配方Bl、B2、B3及B4 1344478 .1 —都等於-或小於邱%_，I此含環碧系J分單體_的聚合韵DCPD-

Phenol ic樹脂及酚醛樹脂（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。 、 钱刻液測試： . 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 I 以觀祭保護層的表面是否有被|虫刻液腐餘或呈現龜曲的 現象’若無腐独或呈現麵曲則通過測試，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的蝕刻液測試皆呈現0K， 如第十圖所示，無腐钱或呈現翹曲，於圖中可見保護層26 平整，而對照組配方Bl、B2、B3及B4都呈現NG，如第十一 ' 圖所示，有腐I虫及呈現麵曲，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21’的表面， 因此含環烯系酚單體的聚合物DCPD Phenolic樹脂及酉分 鲁酸樹脂（ADR值5nm/sec)的實施配方A1及A2所形成之保護 層具有優良對抗蝕刻液的效果，達到保護導電層切作用。 表二測試結果

測試項目 A1 A2 B1 B2 B3 B4 塗佈均勻性（U%)在4”基板 < 3% <3% < 3°/〇 <3% <3% — <3% 殘膜率％ (顯影液：2. 38%TMAH) 90 99.5 40 5 65 1 50 蝕刻液測試（HCl/HNCh = 24%/2. 5%) OK OK NG NG NG NG 其中塗佈均勻性（U«是以光學膜厚儀量測基板上四 角落及中央共5點的膜厚值，計算方式為U% = 100% X (最 14 1344478 二—大谆小值）/平,值二一 兩几成步驟A至F後，為了利於下導電層的加工，因此仍 窝埠行步驟G，保護層的剝除測試： G·兀成步驟F後，以剝除手段，例如剝除液 MEA/DMSO(30%/70% ’ wt/wt 重量比）於 3〇。〇浸泡 1〇 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 φ查燈下做巨觀目視檢查；（2)用顯微鏡200倍放大檢查，經 由⑴及⑵的檢查，在該4”基板上未有大於編的殘餘 物’則視為100%剝除。 表三剝除液測試結果 測試項目 A1 A2 保濩層剝除測試（剝除液：MEA + woo°/〇 ιππ% ~"" _ -----—1 . 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，以進行下導竜層的加工。 _ 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 貫施έ兒明及圖式所示，係本發明較佳實施例者，並非以此 侷限本發明，是以，舉凡與本發明之構造、裝置、特徵等 近似、雷同者，均應屬本發明之創言更目的及申請專利範圍. 之内。 【圖式簡單說明】 圖一係為習有光阻劑曝光前之結構示意圖。

Claims (1)

1344478

十、申請專利範圍： 1、 一種新型樹脂溶液，至少包含：（a) 10〜60wt%重量 比之含環稀系紛單體的聚合物（cyclic olefin Phenolic resin) ; (b) 1〜30wt%重量比之盼酸·清漆樹脂（novolac type Phenolic resin) ; (c) 1〜5wt%重量比之添加劑；及（d) 38〜85wt%重量比之溶劑。 2、 如請求項1所述之新型樹脂溶液，其中該含環烯 • 系酚單體的聚合物可為直鏈型及/或側鏈型聚合物及/或 共聚合物。 3、 如請求項1所述之新型樹脂溶液，其中該含環烯 系酚單體的聚合物之單體的結構式可為，

其中，R為具有7個碳至15個碳的環烯基，R可為單 環或雙環或多環結構。 4、 如請求項1所述之新型樹脂溶液，其中該含環烯 系酚單體的聚合物之單體可為雙環戊二烯系酚（DCPD Phenol ic)單體。 5、 如請求項4所述之新型樹脂溶液，其中該雙環戊 二烯系酚（DCPD Phenolic)單體的結構式可為， 17 1344478 OH

6、如請求項1所述之新型樹脂溶液，其中該含環烯 系酚單體的聚合物可為，

其中，n=2至15。 7、 如請求項1或2或3或4或6所述之新型樹脂溶 液，其中該含環烯系酚單體的聚合物的重量平均分子量 (Mw)為 400 至 3000。 8、 如請求項1所述之新型樹脂溶液，其中該酚醛清 漆樹脂的ADR值為20nm/sec以下。 9、 如請求項1所述之新型樹脂溶液，其中該酚醛清 漆樹脂的ADR值為10nm/sec以下。 10、 如請求項1或8或9所述之新型樹脂溶液，其中 該酚醛清漆樹脂的重量平均分子量（Mw)為4000〜10000。 11、 如請求項1所述之新型樹脂溶液，其中該添加劑 為界面活性劑。 12、 如請求項11所述之新型樹脂溶液，其中該界面 18 1344478 二---活性暴為含^久之—界面_活_性劑—。一 ------—----- 13、 如請求項1所述之新型樹脂溶液，其中該添加劑 辱聚石夕氧烧Polysiloxane系界面活性劑。 14、 如請求項13所述之新型樹脂溶液，其中該聚矽 氧烧Polysi loxane系界面活性劑的重量平均分子量（mw) 大於500。 15、 一種新型樹脂溶液，至少包含：⑷忉〜斷伐重 量比之含環烯系酚單體的聚合物（cyclic c)lefin Phenolic resin) ; (b) !〜3〇wt%重量比之酚醛清漆樹脂 (novolac type Phenolic resin) ; (c) 1 〜5wt%重量比之 添加劑；及（d)38〜85wt%重量比之溶劑；其中，該酚醛清漆 樹脂的ADR值為20nm/sec以下，該添加劑含石夕之界面活 性劑。 16、 如請求項15所述之新型樹脂溶液，其中該含環 烯系酚單體的聚合物之單體的結構式可為， 衣 OH

17、 如請求項1或2.或3或4或6或8或9或u或 13或15或16所述之新型樹脂溶液，其中該溶劑的沸^ 界於120°C至約220X：之間。 *' 18、 如請求項1或2或3或4或6或8或9或11咬 13或15或16所述之新型樹脂溶液，其中該溶劑選自2 二醇單曱基醚醋酸酯、丙二醇單曱基醚、二丙二醇單丙 19 1344478 一醚醋—m少其—中—之一」__________ — — _____ 一 19、 如請求項1或15所述之新型樹脂溶液，其中以 整體樹脂溶液的總量為基準，包含10%〜60%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： A. 將一基板的兩面鑛上導電金屬層後形成一上導電 層及一下導電層； 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該上導電層，形成一光阻 劑層； D. 在該光阻劑層上方覆蓋一光罩並以特定波長光昭 射； …、 E·以一顯影劑清洗，留下一圖案化的光阻層； F·以一蝕刻液除去未有該圖案化的光阻層及該保 手段保護的導電層。 ’、° +胸I、如請求項2〇所述之一種雙面微影蝕刻新製程，於 步驟F後，更可包含以下步驟： G·以一剝除手段以去除該保護手段。 =、如請求項2G所述之—種雙面微影 其中該保護手段可為一保護層。 聚牙王 兑中3保22所述之一種雙面微影蝕刻新製程， 乾“形：求項1或15所述之新型樹脂溶液經 20 1344478 ------------24」如請_求現21_所_述之_一種雙並微影羞刻JL製 1， * 其中該剝除手段可為一剝除液除去該保護手段或以人工 或機械法除去該保護手段。 25、 如請求項24所述之一種雙面微影蝕刻新製程， 其中該剝除液的組成至少包含MEA及DMSO。 26、 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DMSO佔重量百分比60%至80%。

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