[发明专利]一种显影液组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及显影液，特别是涉及一种光阻曝光图像形成时所用的碱性水洗光阻显影液。

背景技术

随着半导体集成电路产业规模的扩大与技术的不断进步，集成程度根据摩尔定律增加，线宽不断缩小，对微细图形的加工技术要求日益提高。虽然干法蚀刻比湿法蚀刻对微细加工的准确性高，但其蚀刻时间长，较适用于浅表精细加工，因而成熟可靠的湿法光蚀刻仍然是占主流的加工工艺。湿法光刻形成光刻胶图案的原理是，通过以规定图案照射紫外线等的光(曝光)，将曝光部分的光刻胶中的基底树脂(感光树脂)改性(感光性树脂的碱可溶或碱不可溶)，接着通过显影液使得曝光部分或未曝光部的抗蚀剂成分溶出从而去除，根据曝光图案形成正型或负型的抗蚀图案。

目前市面上一般的显影液有以下不足：金属残留、膜渣残留、泡沫残留等。

金属残留：为了避免Na⁺、K⁺等金属离子的残留导致液晶污染，从而引起残像等不良的问题，有方案选择不含金属的有机碱化合物(CN201310744140.5) 或酸作为为主显影剂(CN201310198744.4)。

膜渣残留：膜渣的不断堆积附着，直接影响显影效果，造成显影后难以得到精确的布线图案(日本特开平02-166452号公报)。为了防止这种残渣的发生，形成高精度抗蚀图案的显影液，在显影液中添加适量的表面活性剂，很大程度上可以缓解残渣现象，有效改善显示图像品质：非离子表面活性剂 (美国专利US7150960，CN201010592729.4)、阴离子表面活性剂(日本特许第2589408号公报)等，其中，非离子表面活性剂由于其优良的润湿、渗透、乳化分散等特点，被广泛采用着，但非离子表面活性剂在碱溶液中的溶解度存在一定限度，在运输和储存过程中，由于温度的变化，非离子表面活性剂易产生白浊及分层现象，导致显影液稳定性下降，影响正常使用。有研究表明与水无限互溶的极性有机物可以提高非离子表面活性剂的浊点(添加剂对非离子表面活性剂AE09浊点的影响石油学报(石油加工)2005年第21卷第5期)，因此有方案提出添加离子表面活性剂与非离子表面活性剂组成复合表面活性剂(CN201010604187.8，CN201210184138.2，CN201180011006.3， CN201610861011.8)。

泡沫残留：泡沫残留会阻挡显影液与光阻的接触，导致未曝光光阻去除不充分，显影效果差，从而影响布线的完整性和精细度(日本特开平10-010749 号公报)。为了抑制泡沫带来的副作用，向显影液中添加消泡剂是常见的手段，但是有的消泡剂随着显影液在使用过程中不断的溶解和分散抗蚀剂，消泡效果难以持久(日本特开平10-293964号公报)。有方案提出可以在显影液中添加水溶性有机物(CN201310198744.4)，如水溶性醇、水溶性醇醚等，兼具分散稳定、消泡和助溶的作用，使显影液具有良好的分散稳定性和消泡性。

以上所有的解决方案基本只能针对比较小众的显影液，并不能够解决市面上常规使用的显影液的显影效果。目前，市面上常用的显影液为含有无机碱的显影液。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出一种改善无机碱的显影液效果的方法以及一种含有无机碱的显影液。

一种改善无机碱的显影液效果的方法，主要是在常规的无机碱显影液中加入Gemini型表面活性剂和两性活性剂。Gemini表面活性剂也叫孪连或双子表面活性剂，其分子中含有两个亲水基团和两个疏水基团，与传统的单亲水基团、单疏水基团相比，具有许多独特的优势，如较高的表面活性、很低的Krafft点、良好的Ca皂分散性、润湿能力、增容能力、抗菌能力等，正由于它具有上述不可替代的作用，有望使得其在提高无机碱的显影液效果的方面发挥重要作用。普通的离子型表面活性剂或者两性活性剂由于组分众多，各成分之间影响较为显著，不是抵消部分组分的功能，就是使某些组分没有发挥作用。结果最终产品的组合物往往是单一效果突出，其他性能没有呈现，当然也有的是面面俱到，而最后整体的功能并不理想。

而Gemini表面活性剂在与碱性化合物配合作用，可以大大降低甚至完全消除显影液在显影过程中残渣的出现，同时也能大大提高显影液的消泡性以及分散稳定性，使显影液的综合性能得到大大提高。