TWI522753B - 光阻脫除組合物和電子元件的製造方法 - Google Patents

Description

光阻脫除組合物和電子元件的製造方法

本發明是有關於一種光阻脫除組合物，且特別是有關於一種含醇胺化合物的光阻脫除組合物以及使用該光阻脫除組合物進行微影製程的電子元件的製造方法。

一般來說，半導體積體電路的製程基本上是透過以下步驟進行：在基底上形成材料層；將光阻塗布在該材料層上；對光阻進行曝光及顯影，以形成光阻圖案；以光阻圖案作為遮罩，對該材料層進行蝕刻，進而將特定的微電路圖案轉移至光阻下層；最後，使用光阻剝除劑，將不必要的光阻層移除。

對光阻剝除劑來說，其高剝除能力和低腐蝕性是兩樣基本的要求。高剝除能力確保在沖洗之後沒有光阻材料殘留在材料層上；而低腐蝕性則在於避免光阻下層的金屬或介電材料受損。此外，光阻剝除劑還可能額外要求高溫穩定性、低揮發性、儲存穩定性、低毒性等等特性。

本發明提供一種光阻脫除組合物，可以在去除光阻的同時對光阻的下層材料保持低腐蝕性。本發明另外提供使用此種光阻脫除組合物移除基底上的光阻的電子元件的製造方法。

本發明的光阻脫除組合物包括含量為以該光阻脫除組合物的總量計55~90重量%的醇胺化合物和溶劑。溶劑由HO-X-OH表示，其中X為C₁-C₄伸烷基、C₂-C₄伸烯基、>R_x-COOH或>R_y-OH，R_x為C₁-C₃烴基，R_y為C₁-C₄烴基。

在一種實施方式中，前述光阻脫除組合物更包括以該光阻脫除組合物的總量計小於30重量%的水。

在一種實施方式中，前述光阻脫除組合物更包括腐蝕抑制劑。

在一種實施方式中，該醇胺化合物包括一級醇胺。

在一種實施方式中，該一級醇胺在該光阻脫除組合物中的含量以該光阻脫除組合物的總量計大於等於40重量%。

在一種實施方式中，該醇胺化合物的含量以該光阻脫除組合物的總量計為65~75重量%。

在一種實施方式中，該一級醇胺包括乙醇胺、胺基乙基乙醇胺或其混合物。

在一種實施方式中，該溶劑是丙二醇。

本發明的電子元件的製造方法包括使用前述的光阻脫除組合物移除形成在元件基底上的光阻。

基於上述，本發明提供一種光阻脫除組合物以及將該光阻脫除組合物應用於電子元件的製造的方法。在該光阻脫除組合物中含有55重 量%以上的醇胺化合物，藉此，本發明的光阻脫除組合物同時具備優良的光阻去除能力和低腐蝕性的效果。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例作詳細說明如下。

在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍，是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，記載了某一特定數值範圍，等同於揭露了該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍，如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。例如，記載「含量為10~80重量%」的範圍，就等同於揭露了「尺寸為20重量%~50重量%」的範圍，無論說明書中是否列舉其他數值。

在本文中，如果沒有特別指明某一基團是否經過取代，則該基團可表示經取代或未經取代的基團。例如，「伸烷基」可表示經取代或未經取代的伸烷基。另外，對某一基團冠以「C_X」來描述時，表示該基團具有X個碳原子。

本發明的第一實施方式涉及一種光阻脫除組合物，其包括以該光阻脫除組合物的總量計含量為55重量%到90重量%的醇胺化合物和溶劑。使用此光阻脫除組合物移除光阻時，醇胺化合物會和光阻材料起反應，反應後的光阻材料則透過溶劑來移除。以下將分別詳述這兩種成分。

醇胺化合物可以是一級醇胺、二級醇胺、三級醇胺或其任意組合；其中，三級醇胺可以是三乙醇胺(triethanolamine，TEA)、二甲基乙醇胺(dimethylethanolamine，DMEA)、二乙基乙醇胺、甲基二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺或1-(2-羥乙基)哌嗪(1-(2-hydroxyethyl)piperazine)，但不限於此；二級醇胺可以是N-甲基乙醇胺(N-methylethanol amine)、N-乙基乙醇胺或二乙醇胺；一級醇胺可以是乙醇胺(monoethanolamine，MEA)或胺基乙基乙醇胺(N-(2-aminoethyl)ethanolamine)，AEEA)。

在一種實施方式中，醇胺化合物包括一級醇胺。

在一種實施方式中，醇胺化合物由一級醇胺所組成。

在一種實施方式中，以光阻脫除組合物的總量計，一級醇胺的含量大於等於40重量%，較佳是65重量%到75重量%。

溶劑可由通式「HO-X-OH」表示；X為C₁-C₄伸烷基、C₂-C₄伸烯基、>R_x-COOH或>R_y-OH，其中R_x為C₁-C₃三價烴基，R_y為C₁-C₄三價烴基。舉例來說，溶劑可以是1,2丙二醇、1,3丙二醇或其混合物。

原則上，在光阻脫除組合物中含有前述的醇胺化合物和溶劑時，就能達到去除光阻且同時對光阻的下層材料保有低腐蝕能力的效果。當然，也可以在光阻脫除組合物中加入其他成分，以調變或優化光阻脫除組合物的表現。

舉例來說，在光阻脫除組合物含有少量的水時，可以增加對光阻的脫除速率，也可能降低對下層材料的腐蝕速率。但需注意的是，若水的含量太高，光阻的脫除速率將會降低。就此點而言，光阻脫除組合物可以更包括以其總量計小於30重量%的水。

再者，光阻脫除組合物中也可以含有腐蝕抑制劑，以進一步抑制對光阻的下層材料的腐蝕狀況。腐蝕抑制劑可以包括有機羧酸類腐蝕抑 制劑、糖或糖醇類抑制劑、唑類抑制劑或有機酚類抑制劑等，但並不以此為限。有機羧酸類腐蝕抑制劑的實例如乳酸。糖或糖醇類抑制劑的實例可為單醣類、多醣類或糖醇。單醣類如C₃-C₆單醣類，諸如甘油醛、蘇阿糖、***糖、木糖、核糖、核酮糖、木酮糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、塔格糖、阿洛糖、阿卓糖、古洛糖、艾杜糖、塔羅糖、山梨糖、阿洛酮糖、果糖。多醣類諸如蔗糖、麥芽糖、纖維二糖、乳糖、槐二糖、海帶二糖、三聚甘露糖、***聚戊糖、木聚糖、甘露聚糖、澱粉。糖醇如蘇阿糖醇、丁四醇、阿東糖醇、阿糖醇、木糖醇、塔羅糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇、艾杜糖醇、半乳糖醇。唑類抑制劑的實例如苯并***、甲基苯并三氮唑或3-氨基-1,2,4-三氮唑等。有機酚類抑制劑的實例如苯鄰二酚、焦兒茶酚、苯鄰甲內醯胺、鄰羥苯胺、1,2-羥環己烷、棓酸及棓酸酯。

本發明的第二實施方式涉及一種電子元件的製造方法，同時，也涉及通過該製造方法製造的電子元件。對此電子元件沒有特別限制，重點在於，在其製造過程中，於形成某一材料層之後，使用第一實施方式的光阻脫除組合物來移除此材料層上層的殘餘光阻。在一實施例中，此方法適用於材料層含銅、鉬、鋁或含銦氧化物的情況。

〈實施例〉

下文將列舉實施例以更具體地描述本發明。雖然描述了以下實驗，但是在不逾越本發明範疇之前提下，可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應根據下文所述的實驗對本發明作出限制性的解釋。

在以下多個實施例和多個比較例中，發明人依據表1的成分和含量(重量%)配製了各種不同的光阻脫除組合物，並測試這些光阻脫除 組合物的光阻去除能力和它們對不同材料的腐蝕速率，將其結果彙整於表2。其中，光阻去除能力的評估標準是：使用光阻脫除組合物清洗基底以後，以光學顯微鏡觀察基底，在倍率500倍下觀察到明顯的光阻殘留判定為x；在倍率500倍下觀察到些許殘留判定為△；在倍率500倍下觀察不到明顯殘留判定為○。另外，光阻去除能力的測試是在較為嚴格的條件下進行的，亦即，進行測試時，還在光阻脫除組合物中添加2或4重量%的光阻成分(以不含光阻成分的光阻脫除組合物之總量為100重量%為基準)，以模擬光阻脫除組合物在進行光阻脫除時的表現。

至於材料的腐蝕速率之測定，則是在固定50℃下將具金屬佈線(材料為Cu或Mo)的玻璃基底浸泡在光阻脫除組合物中20分鐘。以ICP-MS方法量測待測液中的金屬離子濃度，作為比較依據。其中，Cu腐蝕速率小於50ppb/min為佳；介於50到80ppb/min為中等；大於80ppb/min為差。

此外，表格中所使用的縮寫全稱詳列如下。

參照表1和表2，比較例1和2的光阻脫除組合物的醇胺含量大於或等於55重量%，但其使用的溶劑是二乙二醇單丁醚或碳酸二甲酯，不符合通式HO-X-OH(定義如前文)的限制，其結果是光阻的去除能力不佳。此外，比較實施例1和實施例2，或是比較實施例6和實施例2可得知，如果在光阻脫除組合物中添加少量的水，可進一步抑制光阻脫除組合物對銅的腐蝕能力。然而也需注意，隨水的添加量逐漸變大，光阻脫除組合物的光阻去除能力將逐漸變差，參照表1和表3可知，在水在光阻脫除組合物中的含量達到30重量%時，光阻脫除組合物的光阻去除能力就不再能滿足需求。

此外，觀察比較例3到6可知，如果醇胺化合物的量不足55重量%，光阻脫除組合物對銅的腐蝕能力將會遽增。此結果和本領域的習知技術所給出的教導截然不同。舉例來說，臺灣專利公開號201308031記載「比較例2至8為將混合液之主成分換成MEA(單乙醇胺)之樣品。一級[醇]胺的MEA之腐蝕性強，即使加入相當量之作為腐蝕[抑制]劑之BTA或焦兒茶酚、維他命C、山梨糖醇仍無法抑制腐蝕力」。亦即，本領域的習知技術一貫將醇胺化合物視為腐蝕能力極強的成分，應嚴格控制其含量。但如前述實驗結果所示，發明人發現，雖然醇胺化合物在光阻脫除組合物中以低含量存在時腐蝕能力確實極強，然而，一旦其含量達到55重量%以上，卻出乎意料地展現出抑制腐蝕的效果。

綜上所述，本發明提供一種光阻脫除組合物以及將該光阻脫除組合物應用於電子元件的製造的方法。在該光阻脫除組合物中含有55重量%以上的醇胺化合物，藉此，本發明的光阻脫除組合物除了能有效去除光阻之外，更展現了習知技術所不可預期的抑制腐蝕的效果。

雖然已以實施例對本發明作說明如上，然而，其並非用以限定 本發明。任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍的前提內，當可作些許的更動與潤飾。故本申請案的保護範圍當以後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種光阻脫除組合物，包括：醇胺化合物，其含量以該光阻脫除組合物的總量計為55~90重量%；以及溶劑，其含量以該光阻脫除組合物的總量計為3~45重量%，由HO-X-OH表示，其中X為C₁-C₄伸烷基、C₂-C₄伸烯基、>R_x-COOH或>R_y-OH，R_x為C₁-C₃烴基，R_y為C₁-C₄烴基。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光阻脫除組合物，更包括以該光阻脫除組合物的總量計小於30重量%的水。
3. 如申請專利範圍第1項所述的光阻脫除組合物，更包括腐蝕抑制劑。
4. 如申請專利範圍第1項所述的光阻脫除組合物，其中該醇胺化合物包括一級醇胺。
5. 如申請專利範圍第4項所述的光阻脫除組合物，其中該一級醇胺的含量以該光阻脫除組合物的總量計大於等於40重量%。
6. 如申請專利範圍第1項所述的光阻脫除組合物，其中該醇胺化合物的含量以該光阻脫除組合物的總量計為65~75重量%。
7. 如申請專利範圍第6項所述的光阻脫除組合物，其中該醇胺化合物包括一級醇胺，其中該一級醇胺的含量以該光阻脫除組合物的總量計大於等於40重量%。
8. 如申請專利範圍第6項所述的光阻脫除組合物，其中該一級醇胺包括乙醇胺、胺基乙基乙醇胺或其混合物。
9. 如申請專利範圍第1項所述的光阻脫除組合物，其中該溶劑是丙二醇。
10. 一種電子元件的製造方法，包括使用申請專利範圍第1到9項中任一項所述的光阻脫除組合物，移除形成在元件基底上的光阻。