TWI444788B - 顯影液之組成物 - Google Patents

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Description

顯影液之組成物
本發明係有關於一種用於光阻劑之顯影液組成物，尤係有關於供半導體製造或印刷電路板製造之低金屬腐蝕性之顯影液組成物。
光學微影技術乃是半導體製程或印刷電路板製程中常用之技術。如同一般熟知此項技術的人所了解的，微影製程包括下列步驟。首先，在一欲製作圖形之基材，如一半導體晶圓上塗覆液狀光阻，之後再經過烘烤形成光阻層。圖案影像會經由光罩轉移至此光阻層，而在光阻層上形成具有圖案之影像。此一具有圖案之影像會在光阻顯影液中進行光阻顯影後，即得到一光阻遮罩。利用此光阻遮罩於後續製程，基材之部分區域會經過例如化學氣相沉積(CVD)、濺鍍等方法形成鋁等金屬線路、經電鍍等方法形成銅金屬線路。藉由反覆上述的製程操作，以形成半導體元件之電路。
以往，此種光阻用顯影液組成物，一般廣泛使用有機鹼、無機鹼之水溶液，尤其是不含金屬離子的氫氧化四烷基銨(TMAH)水溶液。
但是，前述光阻用顯影液組成物對鋁及銅金屬之腐蝕性強。因此，對於原來已形成有鋁及銅金屬線路的基板而言，前述光阻用顯影液並不適當。
因此，為了抑制顯影液對於鋁及銅等金屬腐蝕性，業界即進行了各種研究。例如，日本專利第3417432號中，揭露一種抗蝕顯影液，係使用約20至50重量%之多元醇作為抗蝕劑並摻合於主成分中不含金屬離子之氫氧化四烷基銨的顯影液。又日本專利特開2003-330204號中，揭露一種水溶液的抗蝕顯影液組成物，其包含有機鹼1至10重量%、糖類1至10重量%及多元醇1至10重量%，但是此等抗蝕顯影液組成物對鋁及銅等金屬在防蝕性方面仍不充分。
因此，如何開發低金屬腐蝕性之顯影液組成物，實已成為目前亟欲解決之課題。
鑑此，本發明提供一種低金屬腐蝕性之顯影液組成物，其包括：
(A)1至10重量份之氫氧化四烷基銨；
(B)0.01至3重量份之金屬腐蝕抑制劑；
(C)0.1至5重量份之pH控制劑；
(D)0.1至5重量份之界面活性劑；
(E)其餘重量份為水，該水的重量份係以100重量份之該顯影液組成物為基準計算。
本發明之顯影液組成物係具有金屬腐蝕抑制劑，可於光阻顯影時降低對如鋁或銅等金屬的腐蝕，且對光阻之曝光部份的溶解速度與對光阻之未曝光部分的溶解速度的比增大，維持良好的顯影性能。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
本發明為解決上述問題，於進行各種實驗後發現一種含有(A)氫氧化四烷基銨、(B)金屬腐蝕抑制劑(C)pH控制劑(D)界面活性劑及(E)水的顯影液組成物，而且，該顯影液組成物對光阻之曝光部份的溶解速度與對光阻之未曝光部分的溶解速度的比增大。此外，該顯影液組成物，對鋁及銅等金屬腐蝕性非常地小，顯影性亦良好。
本發明的顯影液組成物中，該(A)氫氧化四烷基銨含量以100重量份之該顯影液組成物為基準計算約佔1至10重量份，並以1至5重量份為佳，其實例可為氫氧化四甲基銨及氫氧化四丁基銨等。於一實施態樣中，係使用氫氧化四甲基銨。
本發明低金屬腐蝕性之顯影液組成物所使用之(B)金屬腐蝕抑制劑之含量以100重量份之該顯影液組成物為基準計算約佔0.01至3重量份，並以0.05至1重量份為佳，其實例包括芳基共軛酸鹼金屬鹽或經一個或多個取代基取代之胺化合物，其中，該取代基係選自C1 -C6 烷基或羥烷基，且該羥烷基係具有1至6個碳原子。具體而言，該金屬腐蝕抑制劑可選自環六亞甲基四胺(Hexamine)、單乙醇胺(Monoethanolamine)及苯甲酸鈉(Sodium benzoate)，尤以單乙醇胺及苯甲酸鈉之效果最佳。
其次，本發明之低金屬腐蝕性之顯影液組成物包括(C)pH控制劑，其含量以100重量份之該顯影液組成物為基準計算約佔0.1至5重量份，更佳為0.1至3重量份。該pH控制劑可為銨鹽，例如碳酸銨(NH4 )2 CO3 及硫酸銨(NH4 )2 SO4 ，尤以硫酸銨效果最佳。另外，本發明之低金屬腐蝕性之顯影液組成物亦包括(D)界面活性劑，其含量以100重量份之該顯影液組成物為基準計算約佔0.1至5重量份，更佳為0.1至3重量份，在本發明中並未特別限制界面活性劑種類，而於具體實施態樣中，係以烷基二苯醚二磺酸(alkyldiphenyloxide disulfonate)類型的界面活性劑為佳，具體而言，該界面活性劑係具有下式(I)之結構；
其中R為直鏈或分枝鏈之C4 -C20 烷基；以及M為H、NH4 或選自鹼金屬之元素。
在一具體實施態樣中，該界面活性劑係可選自十二烷基二苯醚二磺酸、十二烷基二苯醚二磺酸鉀、十二烷基二苯醚二磺酸銨、十二烷基二苯醚二磺酸鈉(Kao商品名Pelex SS-L、Pelex SS-H)。
除上述成分外，其餘成分可包括如(E)水之基質，並調配該顯影液組成物為100重量份。水可為一般使用之水，例如可以是純水、去離子水或蒸餾水。
使用以下特定實施例進一步詳細描述本發明：
實施例 顯影液組成物的調配
以下根據表一所示之組成及比例調配五種顯影液組成物，分別列舉於實施例1至4及對照例1。在所調配之顯影液組成物中，主要含有(A)3克之氫氧化四甲基銨(TMAH)、(B)0.1克之金屬腐蝕抑制劑、(C)0.5克之pH控制劑硫酸銨(NH4 )2 SO4 、(D)0.75克之界面活性劑Kao Pelex SS-L及再加入(E)95.75克之純水進行混合配製成顯影液組成物。
(D)界面活性劑Pelex SS-H(Kao商品名)為十二烷基二苯醚二磺酸鈉，結構如下所示：式(I)；其中R=C12 H25 ；M=Na。
測試例：金屬腐蝕抑制能力評量
(1)鋁金屬膜晶圓之測試
將表面形成有100奈米厚之鋁金屬膜的4吋矽晶圓(單層膜掩蔽晶圓)，於25℃浸泡在如表一所示組成比例而配製的顯影液組成物中，浸泡10分鐘後將基板取出，以純水洗滌後，以使用N2 氣體之空***將純水吹除使其乾燥，乾燥後，立即以原子力顯微鏡(AFM，廠牌：VEECO型號：DI3100)探測鋁金屬膜面的粗糙度Rq(奈米)。
(2)銅金屬膜晶圓之測試
將表面形成有100奈米厚之銅金屬膜的4吋矽晶圓(單層膜掩蔽晶圓)，於25℃浸泡在如表一所示組成比例而配製的顯影液組成物中，浸泡10分鐘後將基板取出，以純水洗滌後，以使用N2 氣體之空***將純水吹除使其乾燥，乾燥後，立即以原子力顯微鏡(AFM，廠牌：VEECO型號：DI3100)探測銅金屬膜面的粗糙度Rq(奈米)。
(3)鋁金屬膜晶圓之空白測試
將表面形成有100奈米厚之鋁金屬膜的4吋矽晶圓(單層膜掩蔽晶圓)，以純水洗滌後，以使用N2氣體之空***將純水吹除使其乾燥，乾燥後，立即以原子力顯微鏡(AFM，廠牌：VEECO型號：DI3100)探測鋁金屬膜面的粗糙度Rq(奈米)。
(4)銅金屬膜晶圓之空白測試
將表面形成有100奈米厚度之銅金屬膜的4吋矽晶圓(單層膜掩蔽晶圓)，以純水洗滌後，以使用N2氣體之空***將純水吹除使其乾燥，乾燥後，立即以原子力顯微鏡(AFM，廠牌：VEECO型號：DI3100)探測銅金屬膜面的粗糙度Rq(奈米)。
由表二結果可知，本發明的組成物確實可以抑制鹼性顯影液對鋁及銅等金屬腐蝕。
綜上所陳，本發明無論就目的、技術手段及功效，或就其技術層面與研發設計上，均顯示其迥異於習知技術之特徵。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例闡述者，而本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
本案無圖式。

Claims (8)

  1. 一種低金屬腐蝕性之顯影液組成物，其包括：(A)1至10重量份之氫氧化四烷基銨；(B)0.01至3重量份之金屬腐蝕抑制劑，其中，該金屬腐蝕抑制劑係選自環六亞甲基四胺及苯甲酸鈉所成群組之一種或多種；(C)0.1至5重量份之pH控制劑；(D)0.1至5重量份之界面活性劑；(E)其餘重量份為水，該水的重量份係以100重量份之該顯影液組成物為基準計算。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯影液組成物，其中，該金屬係包括選自鋁或銅之金屬。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯影液組成物，其中，該pH控制劑係選自碳酸銨(NH4 )2 CO3 、硫酸銨(NH4 )2 SO4 或其混合物。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯影液組成物，其中，該pH控制劑係硫酸銨(NH4 )2 SO4 。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯影液組成物，其中，該界面活性劑係烷基二苯醚二磺酸(diphenyloxide disulfonate)類型的界面活性劑。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之顯影液組成物，其中，該界面活性劑係具有下式(I)之結構； 其中，R為直鏈或分枝鏈之C4 -C20 烷基；以及M為H、NH4 或選自鹼金屬之元素。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之顯影液組成物，其中，該界面活性劑係選自十二烷基二苯醚二磺酸、十二烷基二苯醚二磺酸鉀、十二烷基二苯醚二磺酸銨及十二烷基二苯醚二磺酸鈉所成群組的一種或多種。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之顯影液組成物，其中，該界面活性劑係為十二烷基二苯醚二磺酸鈉。
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