TWI405052B - 光阻清洗劑以及應用其之清洗光阻的方法 - Google Patents

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光阻清洗劑以及應用其之清洗光阻的方法
本發明是有關於一種清洗劑及其使用方法，且特別是有關於一種光阻清洗劑以及應用其之光阻清洗方法。
美國第4,983,490號專利揭露一種光阻清洗劑，以單甲基醚丙二醇(propylene glycol mono methyl ether,PGME)與單甲基醚丙二醇乙酸酯(propylene glycol mono methyl ether acetate,PGMEA)依比例混合組成，目前已經被半導體產業及光電產業等產業界廣泛地使用於清洗正型光阻。然而，這類光阻清洗劑對於負型光阻的洗淨效果則十分不理想。
本發明係有關於一種光阻清洗劑，依照任意比例混合對於所有種類的光阻都有很好的溶解與洗淨效果，包括正型光阻以及傳統光阻清洗劑無法處理的負型光阻。
根據本發明之一方面，提出一種光阻清洗劑，光阻清洗劑包括單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)、環己酮(cyclohexanone)以及單甲基醚丙二醇(PGME)。
根據本發明之另一方面，提出一種清洗光阻的方法，包括：(a)提供沾有光阻之裝置；以及(b)以光阻清洗劑清洗裝置，光阻清洗劑包括單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)、環己酮(cyclohexanone)以及單甲基醚丙二醇(PGME)。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本發明係提出一種光阻清洗劑包括單甲基醚丙二醇丙酸酯(propylene glycolmono methyl ether propionate,PGMEP)、環己酮(cyclohexanone,Anone)以及單甲基醚丙二醇(propylene glycol mono methyl ether,PGME)。將上述三種成分依照任意比例混合而成的光阻清洗劑對於所有種類的光阻都有很好的溶解與洗淨效果，包括正型光阻以及傳統光阻清洗劑無法處理的負型光阻，特別是對於負型光阻中的顏料分散型光阻有優於傳統洗劑的洗淨效果。
本發明更提出四組較佳實施例之光阻清洗劑，其中PGMEP：Anone：PGME之混合比例分別為20：20：60,35：55：10,60：30：10以及80：10：10，並且分別測試其對於負型光阻的清洗效果。測試中採用的負型光阻包括紅色光阻、綠色光阻、藍色光阻以及黑色光阻等彩色濾光片製程中所使用的顏料分散型光阻。另外，測試中同時採用六組傳統光阻清洗劑S1~S6，以與此些較佳實施例之光阻清洗劑D1~D4對於顏料分散型的負型光阻的溶解與洗淨效果進行對照比較。以下係舉出多組測試結果說明本實施例之光阻清洗劑對於各種負型光阻的洗淨能力。
測試一：將2滴紅色光阻(本例使用Acrylic type紅色負型光阻,主溶劑為PGMEA)滴於5×10(cm2 )的SUS304不鏽鋼片上，以6號塗膜棒塗佈後於室溫(20℃)下靜置60秒，並模擬實際操作時的乾燥條件將紅色光阻膜層乾燥。待其乾燥後，分別將附有紅色光阻膜層的不鏽鋼片於傳統光阻清洗S1~S6以及較佳實施例之光阻清洗劑D1~D4中直立浸漬60秒後取出，再於室溫下直立乾燥60秒，觀察不鏽鋼片上紅色光阻的殘留情形。請參照表一，表一為傳統光阻清洗劑與本發明之較佳實施例之光阻清洗劑對於負型的紅色光阻之洗淨能力之比較。
由上表可以看出，本發明之較佳實施例之光阻清洗劑D1~D4對於負型的紅色光阻洗淨能力明顯優於傳統的光阻清洗劑。即使是目前被廣泛使用的光阻清洗劑S6(揭露於美國第4,983,490號專利)，對於負型的紅色光阻溶解能力仍不如本發明之較佳實施例之光阻清洗劑。
傳統光阻清洗劑S1與S2包含不同比例的環己酮(Anone)以及單甲基醚丙二醇(PGME)，和較佳實施例之光阻清洗劑的成分相比只有缺少了單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)，但對於負型的紅色光阻的洗淨能力卻明顯下降。再者，若以酯類的化合物或是結構類似物取代單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)，例如是傳統光阻清洗劑S3以乙酸正丁酯(n－Butyl acetate,NBAc)取代實施例之光阻清洗劑D1的單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)，傳統光阻清洗劑S4以相似結構的單甲基醚丙二醇乙酸酯(propylene glycol mono methyl ether acetate,PGMEA)取代實施例之光阻清洗劑D1的單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)，傳統光阻清洗劑S5以相似結構的單甲基醚丙二醇乙酸酯(PGMEA)取代實施例之光阻清洗劑D4的單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)，但對於負型的紅色光阻的洗淨能力依然很差。由此可證，光阻清洗劑要具備良好的溶解負型光阻的能力，單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)是不可或缺的成分。即便是添加同屬於酯類的化合物(i.e.乙酸正丁酯(NBAc))或甚至是添加結構類似物(i.e.單甲基醚丙二醇乙酸酯(PGMEA))於光阻清洗劑中也無法產生類似的功效。
進一步地說，凡是包括有單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)、環己酮(Anone)以及單甲基醚丙二醇(PGME)三種成分的光阻清洗劑，不論混合比例為何對於負型的紅色光阻洗淨能力都很好。較佳的是，單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔光阻清洗劑之重量的20%至80%，環己酮(Anone)之重量大約佔光阻清洗劑之重量的10%至55%，單甲基醚丙二醇(PGME)之重量大約佔該光阻清洗劑之重量的10%至60%。更佳的是，單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔光阻清洗劑之重量的20%至60%。最佳的是，單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔光阻清洗劑之重量的35%至60%，因為當單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔光阻清洗劑之重量的35%至60%時，光阻清洗劑對於負型紅色光阻具有較強的洗淨能力(請參照實施例之光阻清洗劑D2與D3)。
測試二將2滴綠色光阻(本例使用Acrylic type綠色負型光阻,主溶劑為PGMEA)滴於上述的不鏽鋼片上，並以相同的操作條件測試各種光阻清洗劑對於負型的綠色光阻的洗淨能力。請參照表二，表二為傳統光阻清洗劑與本發明之較佳實施例之光阻清洗劑對於負型的綠色光阻之洗淨能力之比較。
由表二可以看出，本發明之較佳實施例之光阻清洗劑D1~D4儘管混合比例不同但對於負型的綠色光阻洗淨能力同樣都很好，且明顯優於傳統的光阻清洗劑。當單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量佔光阻清洗劑之重量的20%至80%之間時，對於負型的綠色光阻洗淨能力都是一樣好的。
測試三將2滴藍色光阻(本例使用Acrylic type藍色負型光阻,主溶劑為PGMEA)滴於上述的不鏽鋼片上，並以相同的操作條件測試各種光阻清洗劑對於負型的藍色光阻的洗淨能力。請參照表三，表三為傳統光阻清洗劑與本發明之較佳實施例之光阻清洗劑對於負型的藍色光阻之洗淨能力之比較。
由表三可以看出，本發明之較佳實施例之光阻清洗劑D1~D4對於負型的藍色光阻洗淨能力明顯優於傳統的光阻清洗劑。當單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔光阻清洗劑之重量的20%至80%之間時，光阻清洗劑證實已經具有良好的溶解或洗淨負型的藍色光阻的能力。較佳的是，單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔光阻清洗劑之重量的35%至60%，因為當單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔光阻清洗劑之重量的35%至60%時，光阻清洗劑對於負型藍色光阻具有較強的洗淨能力(請參照實施例之光阻清洗劑D2與D3)。
測試四將2滴黑色光阻(本例使用Acrylic type黑色負型光阻,主溶劑為PGMEA)滴於上述的不鏽鋼片上，並以相同的操作條件測試各種光阻清洗劑對於負型的黑色光阻的洗淨能力。請參照表四，表四為傳統光阻清洗劑與本發明之較佳實施例之光阻清洗劑對於負型的黑色光阻之洗淨能力之比較。
由表四可以看出，本發明之較佳實施例之光阻清洗劑D1~D4對於負型的黑色光阻洗淨能力明顯優於傳統的光阻清洗劑。當單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔光阻清洗劑之重量的20%至80%之間時，光阻清洗劑證實已經具有良好的溶解或洗淨負型的黑色光阻的能力。較佳的是，單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔光阻清洗劑之重量的35%，因為當單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔光阻清洗劑之重量的35%時，光阻清洗劑對於負型黑色光阻具有較強的洗淨能力(請參照實施例之光阻清洗劑D2)。
綜合上述測試可以發現，不論是處理哪一種顏料分散型光阻，本發明之較佳實施例之光阻清洗劑相較於傳統光阻清洗劑都具有優越的溶解能力。單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量較佳的是佔光阻清洗劑之重量的20%至80%，更佳的是佔光阻清洗劑之重量的20%至60%，最佳的是佔光阻清洗劑之重量的35%至60%。另外，環己酮之重量較佳的是佔光阻清洗劑之重量的10%至55%。再者，單甲基醚丙二醇(PGME)之重量較佳的是佔該光阻清洗劑之重量的10%至60%。
熟悉此技藝者當可明瞭，上述測試結果僅僅是利用最原始的清洗方式(i.e.短時間浸泡、溶解)來呈現的，若是再配合如刷毛洗淨、超音波洗淨、雙流體沖刷或是高壓蒸汽洗淨等物理洗淨方法強化洗淨能力，則較佳實施例之光阻清洗劑之洗淨能力會遠遠優於與傳統光阻清洗劑的洗淨能力，洗淨效果的差異會更為明顯。
本發明更提出一種清洗光阻的方法包括(a)提供沾有光阻之裝置；以及(b)以上述之光阻清洗劑清洗裝置，光阻清洗劑包括單甲基醚丙二醇丙酸酯(propylene glycol mono methyl ether propionate,PGMEP)、環己酮(cyclohexanone)以及單甲基醚丙二醇(propylene glycol mono methyl ether,PGME)。
由於本發明之光阻清洗劑可應用範圍很廣，包括光阻塗佈機臺直接相關機構(如內部管路、狹縫型噴嘴)及間接相關機構(如預吐滾筒、噴嘴擦拭軟墊)、基板邊緣、旋轉機臺、噴墨等等所有可能沾附光阻的機構的清洗，因此應用光阻清洗劑清洗這些裝置的方法也可以有很多種，以下係依照現有光阻塗佈技術分別介紹應用本發明之光阻清洗劑清洗上述各種裝置的方法。
請參照第1A~1B圖，其繪示旋轉塗佈光阻之方法的流程圖。旋轉塗佈(spin coating)法係將光阻10滴加於基板12上，然後旋轉機臺14帶著基板12旋轉，藉由離心力將光阻10散佈至基板12各處，如第1A圖所示。部分的光阻會被甩到基板邊緣12a甚至是旋轉機臺14上。基板邊緣的光阻10a可以利用基板邊緣清洗機臺16以光阻清洗劑100沖滌的方式去除，如第1B圖所示。旋轉機臺14上的光阻例如是以光阻清洗劑擦拭、浸泡、沖滌或其他方式去除。
請參照第2A~2C圖，其繪示非旋轉塗佈光阻之方法的流程圖。非旋轉塗佈(spinless coating)法乃是直接將光阻20塗抹在基板上22，沒有其他的均勻化光阻的步驟，因此塗抹在基板上的光阻必須非常均勻。在操作時，如第2A圖所示，會先將狹縫型噴嘴(split nozzle)24前段不均勻的光阻抹在預吐滾筒(priming roller)26上，部分的預吐滾筒26浸泡在光阻清洗劑100中，預吐滾筒26一邊滾動一邊帶走不均勻的光阻並隨即被光阻清洗劑100溶解洗淨。之後，如第2B圖所示，將狹縫型噴嘴24移到基板22上，以便將均勻的光阻20塗佈於基板22上。值得一提的是，如第2C圖所示，狹縫型噴嘴24可以利用噴嘴擦拭軟墊(wiper)28以物理方式刮除或擦除光阻。在上述過程中，塗佈機臺(未繪示)供給光阻的內部管路、狹縫型噴嘴24、預吐滾筒26以及噴嘴擦拭軟墊28都會接觸到光阻，同樣地也都可以利用光阻清洗劑100以擦拭、浸泡、沖滌或其他方式去除與洗淨光阻。
其他的光阻塗佈法，例如是狹縫型噴嘴配合旋轉塗佈法或是噴墨(ink jet)法，其裝置也具有類似的結構，同樣地也可以由上述方法清洗，於此不再贅述。
本發明上述實施例所揭露之光阻清洗劑以及應用其之清洗光阻的方法，可以清洗所有種類的光阻，特別是對於傳統光阻清洗劑難以處理的負型光阻。在上述測試中，本發明之較佳實施例之光阻清洗劑對於負型光阻的洗淨能力明顯優於傳統光阻清洗劑。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．光阻
10a．．．基板邊緣的光阻
12．．．基板
12a．．．基板邊緣
14．．．旋轉機臺
16．．．基板邊緣清洗機臺
20．．．光阻
22．．．基板
24．．．狹縫型噴嘴
26．．．預吐滾筒
28．．．噴嘴擦拭軟墊
100．．．光阻清洗劑
第1A~1B圖繪示旋轉塗佈光阻之方法的流程圖。
第2A~2C圖繪示非旋轉塗佈光阻之方法的流程圖。

Claims (12)

  1. 一種光阻清洗劑，包括：一單甲基醚丙二醇丙酸酯(propylene glycol mono methyl ether propionate,PGMEP)，重量大約佔該光阻清洗劑之重量的20%至80%；一環己酮(cyclohexanone)，重量大約佔該光阻清洗劑之重量的10%至55%；以及一單甲基醚丙二醇(propylene glycol mono methyl ether,PGME)，重量大約佔該光阻清洗劑之重量的10%至60%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光阻清洗劑，其中該單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔該光阻清洗劑之重量的20%至60%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光阻清洗劑，其中該單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔該光阻清洗劑之重量的35%至60%。
  4. 一種清洗光阻的方法，包括：提供沾有一光阻之一裝置；以及以一光阻清洗劑清洗該裝置，該光阻清洗劑包括一單甲基醚丙二醇丙酸酯(propylene glycol mono methyl ether propionate,PGMEP)其重量大約佔該光阻清洗劑之重量的20%至80%、一環己酮(cyclohexanone)其重量大約佔該光阻清洗劑之重量的10%至55%，以及一單甲基醚丙二醇(propylene glycol mono methyl ether,PGME) 其重量大約佔該光阻清洗劑之重量的10%至60%。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該裝置係一狹縫型噴嘴、一預吐滾筒、一噴嘴擦拭軟墊、一光阻塗佈機臺、或一基板邊緣。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該裝置係浸泡於該光阻清洗劑。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中係以該光阻清洗劑沖滌該裝置。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中係以該光阻清洗劑擦拭該裝置。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔該光阻清洗劑之重量的20%至60%。
  10. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該單甲基醚丙二醇丙酸酯(PGMEP)之重量大約佔該光阻清洗劑之重量的35%至60%。
  11. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該光阻係為一負型光阻。
  12. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該光阻係為一顏料分散型光阻。
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