專利名稱：防蝕顯影組合物的制作方法
背景技術(shù)：
1、發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種新穎的防蝕顯影組合物，特別涉及一種適用于生產(chǎn)半導(dǎo)體元件和液晶顯示器件的防蝕顯影組合物，原因是該防蝕顯影組合物具有良好的阻止金屬基片腐蝕的性能，良好的阻止在基片上形成的不同種金屬疊層中金屬腐蝕的性能和良好的顯影性能。
2、現(xiàn)有技術(shù)按照慣例，半導(dǎo)體元件和液晶顯示器件通常由平版印刷法來生產(chǎn)，該方法包括在刻蝕處理或擴(kuò)散處理前使用抗蝕劑，以選擇性地保護(hù)抗蝕劑下面的基片；該抗蝕劑對作用于基片上的活性射線如紫外線、遠(yuǎn)紫外線、激光、X-射線和電子束具有光敏作用；烘干抗蝕劑以形成抗蝕層；有選擇性地將抗蝕層曝光于活性射線；和使曝光后的抗蝕層顯影以在基片上形成抗蝕圖像。
在平版印刷法中，通常使用一種堿性水溶液以防止半導(dǎo)體元件和液晶顯示器件的電性能劣化，該堿性水溶液含有的主要成分為游離金屬離子的有機(jī)堿。
已知的顯影性能有所改進(jìn)的顯影液是通過將添加劑加到主要成分為上面所提過的有機(jī)堿的水溶液中制備得到，例如，含有0.2-3.5％重量的氫氧化四甲銨和0.2-10％重量的多元醇的水性顯影液(日本專利申請公開號64-19344)。
在半導(dǎo)體元件和液晶顯示器件的生產(chǎn)中，用作基片的為硅晶片或帶有用于形成電極電路的金屬層如鋁層的玻璃板。用平版印刷法使基片上的金屬層形成圖像。然而，已知的顯影液易于腐蝕金屬層。近期，人們所關(guān)注的作為薄膜晶體管(TFT)顯示器件的基片一般包括玻璃板，玻璃板上的透明導(dǎo)電層如氧化銦層和氧化銦-錫層(ITO層)，以及導(dǎo)電層上的鋁的氣相淀積層。通過使用一般的顯影液，使這種基片的鋁層形成平版印刷圖像，該基片具有不同種金屬的疊層，在該過程中，鋁層或接觸該鋁層的其他金屬常常容易被腐蝕。因此，迫切需要減少顯影液腐蝕的趨勢。
為了解決該問題，日本專利申請公開號8-160634提出在有機(jī)堿作為主要成分的抗蝕顯影液中，加入20-50％重量的多元醇。然而，盡管該申請中提出的顯影液對金屬的腐蝕是減少了，但在顯影性能方面并不理想。也就是說，相比在本領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的含有2.38％重量的氫氧化四甲銨的顯影液來說，該申請中的顯影液增加了最小的照射量，在顯影性能方面暴露了不足。
發(fā)明概述考慮到本領(lǐng)域中以上的各種情況，本發(fā)明的目的是提供一種適用于生產(chǎn)半導(dǎo)體元件和液晶顯示器件的防蝕顯影組合物，原因是該組合物具有優(yōu)良的阻止金屬基片被腐蝕的性能和具有優(yōu)良的顯影性能。
本發(fā)明者本著研制一種在防止金屬基片被腐蝕方面性能良好的防蝕顯影組合物的目的，經(jīng)過大量的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了通過在含有主要成分為有機(jī)堿的顯影液中加入特定含量的糖化合物和多元醇，制備得到的防蝕顯影組合物在阻止腐蝕和顯影性能方面都是優(yōu)異的。本發(fā)明是在此發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上完成的。
發(fā)明詳述本發(fā)明的組合物中使用的有機(jī)堿可以是帶有直鏈、支鏈或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的伯胺、仲胺或叔胺。其實(shí)例包括二氨基烷烴，如1，3-二氨基丙烷；芳胺，如4，4’-二氨基二苯胺；烷基胺，如N，N’-二氨基二烷基胺帶有3-5個成環(huán)碳原子和1或2個成環(huán)雜原子的雜環(huán)胺，該雜原子選自氮原子、氧原子和硫原子，如吡咯、吡咯烷、吡咯烷酮、吡啶、嗎啉、吡嗪、哌啶、噁唑和噻唑。另外，低級烷基季銨鹽也可作為有機(jī)堿。其實(shí)例包括氫氧化四甲銨，氫氧化四乙銨，氫氧化四丙銨，氫氧化三甲基(2-羥基乙基)銨，氫氧化三乙基(2-羥基乙基)銨，氫氧化三丙基(2-羥基乙基)銨和氫氧化三甲基(1-羥基丙基)銨。在上述的有機(jī)堿中，優(yōu)選低級烷基季銨鹽，特別優(yōu)選氫氧化四甲銨。這些有機(jī)鹽可以單獨(dú)使用或兩種或兩種以上結(jié)合使用。
有機(jī)堿的濃度可以根據(jù)它的類型和所要使用的抗蝕劑的類型進(jìn)行合適的選擇，通常是抗蝕顯影組合物的1-10％重量，優(yōu)選2-8％重量。如果少于1％重量，抗蝕劑的顯影能力不理想。如果超過10％重量，非曝光區(qū)域里抗蝕劑的損失不利地增加，導(dǎo)致不能形成精確的防蝕圖像。
本發(fā)明的防蝕顯影組合物中所使用的多元醇為含有兩個或兩個以上的碳原子的醇，可以包括乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2，4-丁三醇、1，2，3-丁三醇、赤蘚醇、1，2-戊二醇、1，3-戊二醇、1，4-戊二醇、1，5-戊二醇、1，2，3-戊三醇、1，2，4-戊三醇、1，2，5-戊三醇、1，3，4-戊三醇和1，3，5-戊三醇、特別優(yōu)選1，2-丙二醇。這些多元醇可以單獨(dú)使用或兩種或兩種以上結(jié)合使用。
多元醇的濃度是防蝕顯影組合物的1-10％重量。如果少于1％重量，達(dá)不到充分的防蝕效果。如果超過10％重量，非曝光區(qū)域里抗蝕劑的損失不利地增加，導(dǎo)致不能形成精確的防蝕圖像。
本發(fā)明的防蝕顯影組合物中所使用的糖化合物為糖或糖醇。糖可以包括含有3-6個碳原子的單糖，如甘油醛、蘇糖、赤蘚糖、阿拉伯糖、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、阿洛酮糖和果糖。糖醇的例子包括蘇糖醇、赤蘚糖醇、阿拉伯糖醇、核糖醇、木糖醇、艾杜糖醇、半乳糖醇、葡萄糖醇(山梨糖醇)、庚七醇、鱷犁糖醇和辛烷醇(octitol)。在上述的糖化合物中，優(yōu)選具有高腐蝕抑制能力的核糖、木糖、阿拉伯糖、山梨糖醇和木糖醇。
糖化合物的濃度是本發(fā)明防蝕顯影組合物的1-10％重量。如果少于1％重量，得不到充分的抑制腐蝕的效果。如果超過10％重量，抗蝕劑的溶解速度降低。
只要本發(fā)明的目的不被破壞，本發(fā)明的防蝕顯影組合物還可以包括一般防蝕顯影組合物通常使用的添加劑，如表面活性劑、潤滑劑、潤濕劑、穩(wěn)定劑和溶解助劑。
由于本發(fā)明的抗蝕顯影組合物具有極好的腐蝕抑制效果，使用它可以使沉積在基片上的金屬薄膜精確地形成圖像，而不腐蝕金屬薄膜。有效地防止了腐蝕的金屬薄膜可以包括鋁和鋁合金，如鋁-銅合金、鋁-硅合金、鋁-釹合金和鋁-鋯合金。本發(fā)明的防蝕顯影組合物對防止含有不同種金屬疊層的基片被腐蝕同樣也是有效的。例如，含有在透明導(dǎo)電層如氧化銦層和含銦-錫氧化物的ITO層上的鋁的氣相沉積層基片可以進(jìn)行有效的處理，而不造成鋁層和ITO層的腐蝕。
用本發(fā)明的防蝕顯影組合物可以進(jìn)行顯影的抗蝕劑可以是負(fù)性和正性兩種類型，并且只要該抗蝕劑可以通過已知的堿性水溶液進(jìn)行顯影，本發(fā)明的抗蝕劑并不限定為某一特定類型。
由于本發(fā)明的防蝕顯影組合物具有極好的防止腐蝕效果，所以將它應(yīng)用到金屬層進(jìn)行抗蝕劑顯影是有效的，同時不引起金屬的腐蝕，并且對于處理帶有不同種金屬疊層的基片也是有效的。因此，該防蝕顯影組合物特別適用于需要有精密的電極電路的半導(dǎo)體元件和液晶顯示器件的生產(chǎn)以及使用帶有不同種金屬疊層的基片的TFT顯示器件的生產(chǎn)。
參考下面的實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但這不應(yīng)解釋為用于限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1-3和對比例1-9在23℃時，將包括玻璃板，玻璃板上1000的ITO層和ITO層上3000的鋁層的基片浸入到表1所列的各個組合物中60秒，然后用水將基片漂凈，再用氮?dú)獯蹈?。在光學(xué)顯微鏡下觀察鋁-ITO疊層的表面，根據(jù)等級A和等級B評估其防腐蝕性能，等級A表示沒有觀察到表面上有腐蝕坑；等級B表示觀察到表面上有腐蝕坑。在表1中顯示所觀察到的結(jié)果。
表1有機(jī)堿糖化合物多元醇防腐蝕性能(％重量) (％重量) (％重量)實(shí)施例1 TMAH 木糖醇1，2-丙二醇 A3.0 6 62 TMAH 山梨糖醇 1，2-丙二醇 A3.0 6 63 TMAH 木糖醇1，3-丁二醇 A3.0 6 6對比例1 TMAH - - B2.382 TMAH - - B3.03 TMAH 木糖醇- A3.0 64 TMAH 山梨糖醇 - A3.0 65 TMAH - 1，2-丙二醇 B3.0 66 TMAH - 1，3-丁二醇 B3.0 67 TMAH - 丙三醇A3.5 208 TMAH - 乙二醇A4.0 309 TMAH - 1，2-丙二醇 A3.5 40TMAH氫氧化四甲銨實(shí)施例4-6和對比例10-18將正性抗蝕劑涂敷到6英寸的硅晶片上，并于120℃在熱板上烘焙3分鐘，以形成一層約17000厚的抗蝕層。帶有抗蝕層的晶片經(jīng)過不同強(qiáng)度的曝光以后，于23℃浸入到表2所列的各個組合物中60秒，然后用水將晶片漂凈，再用氮?dú)獯蹈?。通過使用n&k有限公司生產(chǎn)的n&k分析器1280測量抗蝕層在曝光前后的厚度，以測定使抗蝕劑顯影的最小照射量和非曝光區(qū)域中抗蝕劑的損失。表2中顯示測定結(jié)果。
表2有機(jī)堿 糖化合物多元醇顯影性能(％重量)(％重量) (％重量) 最小照射量非曝光區(qū)(mJ) 域損失實(shí)施例4TMAH 木糖醇1，2-丙二醇 15 2103.0 6 65TMAH 山梨糖醇 1，2-丙二醇 16 1953.0 6 66TMAH 木糖醇1，3-丁二醇 15 2103.0 6 6對比例10 TMAH - -15 2002.3811 TMAH - -10 2103.012 TMAH 木糖醇-45 53.0 613 TMAH 山梨糖醇 -55 53.0 614 TMAH - 1，2-丙二醇 8 4003.0 615 TMAH - 1，3-丁二醇 8 3903.0 616 TMAH - 丙三醇 30 103.5 2017 TMAH - 乙二醇 25 204.0 3018 TMAH - 1，2-丙二醇 ＞100 -100*3.5 40TMAH氫氧化四甲銨*在對比例18中，抗蝕劑在顯影處理中溶脹導(dǎo)致非曝光區(qū)域中抗蝕層厚度的增加。因此，損失用負(fù)值表示。
雖然實(shí)施例1-6的防蝕顯影組合物在顯影性能方面與那些在半導(dǎo)體元件和液晶顯示器件生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的顯影液(對比例1-10)相當(dāng)，但卻顯示了提高了的防止腐蝕能力。對比例3-4和7-9的組合物不腐蝕鋁/ITO疊層中的鋁和ITO，如對比例12-13和16-18所證明的，其不利地需要很長的曝光時間。
如上所述，有機(jī)堿、糖化合物和多元醇結(jié)合提供了一種適用于生產(chǎn)半導(dǎo)體元件和液晶顯示器件的防蝕顯影組合物，原因是該防蝕顯影組合物具有良好的阻止金屬基片腐蝕的性能，良好的阻止在基片上形成的不同種金屬疊層中金屬腐蝕的性能和良好的顯影性能。
權(quán)利要求
1.一種防蝕顯影組合物，該組合物包括含有1-10％重量的有機(jī)堿，1-10％重量的糖化合物和1-10％重量的多元醇的水溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的防蝕顯影組合物，其中有機(jī)堿為氫氧化四甲鏡
3.如權(quán)利要求1或2所述的防蝕顯影組合物，其中糖化合物是至少一種選自核糖、木糖和阿拉伯糖的糖。
4.如權(quán)利要求1或2所述的防蝕顯影組合物，其中糖化合物是至少一種選自含有4或4個以上碳原子的糖醇的化合物。
5.如權(quán)利要求4所述的防蝕顯影組合物，其中含有4或4個以上碳原子的糖醇是山梨糖醇或木糖醇。
6.如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的防蝕顯影組合物，其中多元醇是至少一種選自乙二醇、丙二醇、丁二醇和丁三醇的化合物。
7.如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的防蝕顯影組合物，其中多元醇是1，2-丙二醇。
全文摘要
本發(fā)明的防蝕顯影組合物含有含1－10％重量的有機(jī)堿的水溶液，1－10％重量的糖化合物和1－10％重量的多元醇。該防蝕顯影組合物在防止金屬腐蝕和顯影性能方面具有優(yōu)異的特性，并適用于半導(dǎo)體元件和液晶顯示器件的生產(chǎn)。
文檔編號G03F7/32GK1570772SQ03147049
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月16日
發(fā)明者松原將英, 丸山岳人, 櫻井直人 申請人:三菱瓦斯化學(xué)株式會社