一种用于厚膜光刻胶的高容量显影液组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 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1C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】
[0002] 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 月旨、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(Positive Photo Resist)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(Negative Photo Resist)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1C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Κ0Η， TMAH，K2C03或其他有机胺类物质等。
[0003] 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Κ0Η)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Τ0Κ、AZ、Dong j in、长濑以及国内的许 多代理供应商，具体商品牌号有AZ 400K、42 IK、PMER P-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 Κ0Η显影液以及普通Κ0Η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Κ0Η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】
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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Na0H、K0H、Li0H等，而有机碱源选自低级烧 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。
[0007] 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。
[0008] 还有，作为碱源的物质特别以使用他说03、1(0!1、他2〇) 3、11^等最为常见，其中本 发明优选为Κ0Η或者Na2Si03。
[0009] 当上述碱源的碱含量小于1 %重量时，曝光后的碱溶部分无法充分溶解到显影液 中，从而无法形成图形，而当上述碱源的碱含量大于10%时，非曝光区域里抗蚀剂损失增 加，导致线条边缘不整齐，线宽变窄。
[0010] 本发明显影液组成物中显影缓冲剂为四硼酸钠、偏硼酸钠、四硼酸钾、偏硼酸钾以 及硼酸的一种及一种以上混合物。显影缓冲剂主要用于调节显影液的显影速度和显影容 量，本发明显影液组成物中显影缓冲剂的含量为1%~4%，优选为偏硼酸钠。
[0011] 当显影液中强碱性碱源的含量一定时，缓冲剂含量小于1 %，即缓冲剂过少时，显 影速度变快，但显影容量达不到要求，当缓冲剂含量大于5 %，缓冲剂含量过多，显影速度变 慢，导致显影容量超出设计值。
[0012] 因此为了与缓冲剂协同作用，本发明还包括显影加速剂，显影加速剂作用是在确 保显影容量即缓冲能力的前提下，用以调节显影液的显影速度;本发明显影加速剂为醇醚、 亚砜及吡咯等杂环类水溶性有机溶剂，醇醚类有二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、二乙二醇乙 醚、二乙二醇甲醚等。亚砜有环丁砜、二甲基亚砜、二苯基亚砜等。吡咯有α-吡咯烷酮、乙烯 基吡咯烷酮、Ν-羟乙基哌嗪等。或为上述两种物质任意比例的混合物。
[0013] 本发明显影加速剂含量为〇. 1 %~2%。优选的为二乙二醇乙醚，简称DGME。
[0014] 本发明炔烃二醇类表面活性剂含量为0.01 %~0.05%。炔烃类的表面活性剂选自 空气化工Surfynol-104、Sufynol-410、Sufynol-440、Sufynol-465 的一种或两种。其中 Surf ynol-440为首选，它是一种特殊的炔二醇类表面活性剂，同时兼有一定的缓蚀作用，特 殊的