[发明专利]一种用于厚膜光刻胶的高容量显影液组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种碱性显影液组合物，尤其涉及一种专用于厚膜光刻胶 的显影液组合物，该组合物适用于喷淋法显影，可用于IC封装工艺中厚 膜光刻胶的显影，主要是MEMS、厚膜电镀及封装工艺中的大规模显影过 程，尤其特别适用于对显影液劣化有严格要求的连续喷淋作业场合，具有 显影速度快、显影容量高等特点。

背景技术

光刻加工工艺中为了实现图形转移，光辐照作用在光刻胶上，辐射 感应反应改变曝光后的光刻胶为厌水性区域和亲水性区域，通过改变光 刻胶材料的这一性质，使得在完成光刻工艺后，光刻版图形被复制在圆 片的表面。光刻胶是一种有机化合物，它是一种由树脂、感光化合物、 添加剂、溶剂组成的组合物，它受紫外光曝光后，在显影液中的溶解度 会发生变化。一般光刻胶以液态涂覆在硅片表面上，曝光后烘烤成固态。 根据光刻胶按照如何响应紫外光的特性可以分为两类：负性光刻胶和正 性光刻胶。正性光刻胶(PositivePhotoResist)通过感光化学反应，切断 树脂聚合体主链和从链之间的联系，达到削弱聚合体的目的，曝光后的 光刻胶在随后显影处理中溶解度升高易溶解于显影液，非曝光区域则不 溶于显影液。负性光刻胶(NegativePhotoResist)在感光反应过程中主 链的随机十字链接更为紧密，并且从链下坠物增长，所以聚合体的溶解 度降低难溶于显影液，而非曝光区域易溶于显影液。以正性光刻胶为例， 首先在基板上涂布正性光刻胶，将涂好的胶进行预烤，上掩膜版光罩进 行曝光，光刻胶在曝光之后，被浸入显影溶液中。在显影过程中，正性 光刻胶曝过光的区域溶解得要快得多。理想情况下，未曝光的区域保持 不变。正性光刻胶的分辨力往往是最好的，因此在IC制造中的应用更为 普及。目前光刻胶显影方式有浸入式、旋转喷淋式等。大多数正性光刻 胶溶于强碱，显影剂采用强碱性有机碱溶液。典型工业用显影剂为KOH， TMAH，K₂CO3或其他有机胺类物质等。

目前市场上销售的普通正性厚膜光刻胶的显影液(0.4％～5％的 KOH)的厂商有很多，其中可见的带表面活性剂的显影液也有不少，包 括TOK、AZ、Dongjin、长濑以及国内的许多代理供应商，具体商品牌 号有AZ400K、421K、PMERP-3、NK-63、KS-5700等，但有关适用于 连续规模化、喷淋法显影、具有超高显影容量的厚膜光刻胶显影液的报 道并不多，与普通的KOH显影液以及普通KOH带表面活性剂的显影液 相比，本发明所述的显影液的显影容量大为增加，使用寿命最多可延长 20％，节省了生产成本；同时，该显影液与普通的KOH带表面活性剂的 显影液相比，对留膜基本没有影响，特殊的聚合物表面活性剂反而对光 刻胶胶膜有保护作用，因此不会引起暗腐蚀，而某些带表面活性剂的显 影液虽然也可使显影速度加快，但对显影容量的提高并没有本质的帮助， 还会引起暗腐蚀，导致留膜变差。

发明内容

本发明首要解决的技术问题是提供一种用于厚膜光刻胶显影的高显 影容量显影液组合物，可使显影液的显影容量大为增加，使用寿命最多可 延长20％，同时对光刻胶的留膜基本没有影响，特殊的聚合物表面活性剂 对光刻胶胶膜有保护作用，不会引起暗腐蚀。

鉴于上述的问题，本发明包含的显影液组合物其特征在于同时含有： 强碱性碱源、显影缓冲剂、显影加速剂、炔烃二醇类表面活性剂、醚改性 硅氧烷消泡剂等。

本发明涉及的碱性显影液组合物所用的强碱性碱源可以使用现有的 光致抗蚀剂用于显影的任意一种已知成分，无机的碱源选白NaOH、KOH、 LiOH等，而有机碱源选自低级烷烃基季铵碱，如氢氧化四甲铵、氢氧化 四乙铵、氢氧化四丙胺、2-羟基-氢氧三甲铵、1-羟基丙基氢氧化铵、2-羟 乙基氢氧化铵等。这些碱可以单独使用，也可以是两种及两种以上的组合 物使用。

本发明的碱性显影液组合物碱源浓度可以根据碱源的不同而选择合 适的浓度，通常是显影液组合物的1％～10％重量，更优选为2％～9％的重 量。

还有，作为碱源的物质特别以使用Na₂SiO₃、KOH、Na₂CO₃、TMAH 等最为常见，其中本发明优选为KOH或者Na₂SiO₃。