[发明专利]用于厚膜成像的光致抗蚀剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及特别地可用于使厚膜成像的光敏光致抗蚀剂组合物，它包括成膜的碱不溶性树脂、生产强酸的光致产酸剂、溶剂和可光漂白的染料，所述可光漂白的染料在与光致产酸剂相同的辐射下吸收且优选具有与光致产酸剂类似或比其低速的光漂白。优选地，光致抗蚀剂膜的厚度大于2微米(μm)。本发明进一步提供涂布本发明的光敏组合物并使之成像的方法。

背景技术

光致抗蚀剂组合物用于制造小型化电子组件的微型平版印刷(microlithography)方法，例如用于制造计算机芯片和集成电路。一般地，在这些方法中，首先施加光致抗蚀剂组合物的涂布膜到基底材料，例如制造集成电路所使用的硅片上。然后烘烤涂布的基底，以蒸发在光致抗蚀剂组合物内的任何溶剂并在基底上固定涂层。接下来将烘烤过的基底的涂布表面成像式曝光于辐射线下。

这一辐射曝光引起在涂布表面的曝光区域内的化学转变。可见光、紫外(UV)光、电子束和X射线辐射能是当今在微型平版印刷方法中常用的辐射线类型。在这一成像式曝光之后，用显影剂溶液处理涂布的基底，溶解并除去或者辐射线曝光或者未曝光的基底的涂布表面。

存在两类光致抗蚀剂组合物，即负性工作和正性工作的光致抗蚀剂组合物。当负性工作的光致抗蚀剂组合物成像式曝光于辐射线下时，曝光于辐射线下的抗蚀剂组合物区域不那么可溶于显影剂溶液(例如发生交联反应)，而光致抗蚀剂涂层的未曝光区域保持相对可溶于这一溶液中。因此，用显影剂处理曝光的负性工作的抗蚀剂引起除去光致抗蚀剂涂层的未曝光区域并在涂层内产生负性图像。于是露出光致抗蚀剂组合物在其上沉积的下部基底表面的所需部分。

另一方面，当正性工作的光致抗蚀剂组合物成像式曝光于辐射线下时，曝光于辐射线下的光致抗蚀剂组合物的那些区域更加可溶于显影剂溶液(例如，发生重排反应)，而没有曝光的那些区域保持相对不溶于显影剂溶液。因此，用显影剂处理曝光的正性工作的光致抗蚀剂将引起除去涂层的曝光区域并在光致抗蚀剂涂层内产生正性图像。再次露出下部基底表面的所需部分。

在这一显影操作之后，可用基底蚀刻剂溶液、等离子体气体处理新的部分未受保护的基底，或者使金属或金属复合材料沉积在其中显影期间除去光致抗蚀剂涂层的基底空间内。其中光致抗蚀剂涂层仍然保留的基底区域受到保护。随后，可在汽提操作过程中除去光致抗蚀剂涂层的剩余区域，从而留下构图的基底表面。在一些情况下，希望在显影步骤之后和蚀刻步骤之前，热处理其余的光致抗蚀剂层，以增加它对下部基底的粘合性。

在构图结构的制造，例如晶片级包装中，当互连密度增加时，使用电化学沉积的电连接点。例如，参见Solomon，ElectrochemicallyDeposited Solder Bumps for Wafer-Level Packaging，Packaging/Assembly，Solid State Technology。在晶片级包装中用于再分配的金隆起焊盘、铜柱(copper post)和铜线要求抗蚀剂模具，在高级互连技术中，所述抗蚀剂模具随后被电镀，形成最终的金属结构。与在临界层(critical layer)的IC制造中所使用的光致抗蚀剂相比，抗蚀剂层非常厚。特征尺寸和抗蚀剂厚度二者典型地在2微米-100微米范围内，以便在光致抗蚀剂中必须构图高的长径比(抗蚀剂厚度与线尺寸之比)。

作为微电子机械机器使用而制造的器件也使用非常厚的光致抗蚀剂膜来确定机器的组件。

含可溶可熔酚醛树脂和重氮醌化合物作为光活性化合物的正性作用的光致抗蚀剂是本领域中众所周知的。典型地在酸催化剂，例如草酸存在下，通过缩合甲醛和一种或更多种多取代的酚类，生产可溶可熔酚醛树脂。通常通过使多羟基酚类化合物与重氮萘醌酸或其衍生物反应，获得光活性化合物。可溶可熔酚醛树脂也可与重氮醌反应并与聚合物结合。已发现，基于仅仅可溶可熔酚醛树脂/重氮化物的光致抗蚀剂不具有光敏性或者一些类型的工艺所需的侧壁陡峭度，特别是对于厚膜来说。