[发明专利]用于厚的光致抗蚀剂层的可显影底涂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于在基材和光致抗蚀剂层之间形成层的可显影的底 涂组合物，其包括在含水碱性显影液中基本上不溶于碱、但在显影前 变得可溶的聚合物。底涂组合物含有对含水碱性显影液基本不溶、并 且衍生自由酸不稳定基团封端的可溶于碱的聚合物的聚合物，和能产 生强酸的光活性化合物。本发明进一步还提供了底涂组合物和光致抗 蚀剂的涂覆和成像方法。

发明概述

本发明涉及用于光致抗蚀剂的底涂组合物，含有在含水碱性显影 液中不溶、但在显影前变得可溶的聚合物，和在曝光辐射下将产生强 酸的光致产酸剂，而且，聚合物在曝光辐射下是透明的。本发明还涉 及使底涂组合物成像的方法。

发明详述

光致抗蚀剂组合物在微型平板印刷工艺中用来制造微型电子元 件，例如用来制造计算机晶片和集成电路。这些工艺中，通常先在基 体材料例如用来制造集成电路的硅片上，涂光致抗蚀剂组合物的薄膜。 然后烘烤涂膜后的基材，蒸发除去光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂。 接下来，将烘烤后的基材的涂布表面以成像方式暴露于辐射。

该辐射曝光引起涂布表面的曝光区发生了化学变化。可见光、紫 外(UV)光、电子束和X射线辐射能都是目前常用于微型平板印刷 工艺的辐射类型。以成像方式进行曝光后，用显影液处理涂膜基材， 溶解并除去基材涂布表面上的辐射曝光区或者未曝光区。

当正作用的光致抗蚀剂组合物以成像方式曝光辐射时，已被曝光 辐射的光致抗蚀剂组合物区域变得更加可溶于显影液，未曝光的区域 仍然相对不溶于显影液。因此，用显影剂处理曝光后的正作用光致抗 蚀剂，除去了涂层的曝光区，在光致抗蚀剂涂层上产生了正像。下面 的基材表面的所需的一部分未被覆盖。

显影步骤后，基材存在未受保护的部分，可以对其进行基材蚀刻 液、等离子气体处理，或者有金属或者金属复合物沉积在因光致抗蚀 剂涂层在显影过程中被除去而空出的基材空间中。基材上仍留有光致 抗蚀剂涂层的区域则受到保护。然后可以通过剥除操作，除去剩余的 光致抗蚀剂涂层区，留下形成图案的基材表面。在某些场合，理想的 是在显影步骤之后和蚀刻步骤之前，加热处理残留的光致抗蚀剂层， 以增加该层对下面基材的粘着力。

在制造有图案的结构诸如晶片级封装时，因为连接元件的密度增 加，已经采用了电子连接元件的电化学沉积的工艺。用于晶片级封装 的再分配的金块、铜柱和铜导线需要光致抗蚀剂模具，模具随后被电 镀并通过高级连接工艺而形成最终的金属结构。这样的光致抗蚀剂层 比制造临界层集成电路用的光致抗蚀剂厚得多。形体尺寸和光致抗蚀 剂厚度通常在2～200微米的范围内，因此必须设计光致抗蚀剂的高纵 横比(光致抗蚀剂的厚度/线尺寸)。在光致抗蚀剂的某些应用场合， 希望得到基本上垂直的光致抗蚀剂外形和简洁的光致抗蚀剂图像。

制造用作微型电机机器的设备也使用非常厚的光致抗蚀剂薄膜， 以限定机器元件。

含酚醛清漆树脂和醌二叠氮化物的正作用光致抗蚀剂是现有技术 众所周知的。酚醛清漆树脂通常通过甲醛和一种或多种多取代的苯酚 在酸性催化剂如乙二酸存在下的缩合反应制得。光活性化合物通常由 多羟基苯酚化合物与萘醌二叠氮化酸、萘醌二叠氮磺酰氯或其衍生物 的反应制得。酚醛清漆树脂也可以与醌二叠氮化物反应，以及与聚合 物混合。已经发现，仅含酚醛清漆/二叠氮化物的光致抗蚀剂并不总能 具有某些工艺类型(特别是非常厚的薄膜)所需的光活性或侧壁陡度。

已经发现，化学增强的光致抗蚀剂非常适用于厚达200μm的成像 薄膜，它提供了良好的印刷性能，特别是光活性或光速、高纵横比、 垂直侧壁、对金属和硅基材的改良粘着力、与电镀溶液和方法的兼容 性、更少的保护膜裂缝以及改良的环境稳定性。化学增强的光致抗蚀 剂通常是基于受保护聚合物和光致产酸剂。但是，当这些化学增强的 光致抗蚀剂用于某些环境下，特别是在具有金属表面，尤其是铜表面 的基材上成像时，光致抗蚀剂的底部发现了一定量的起泡和残留物。 本发明的发明人发现，如果在基材和厚的光致抗蚀剂涂层之间，应用 一层能够在碱性显影液中成像和显影的薄的底涂层，就可以得到洁净 的平版印刷光致抗蚀剂图像。典型的可显影抗反射涂层已记载在美国 专利US6844131、2002年1月9日提交的第10/042878号美国专利申 请和2002年12月18日提交的第10/322239号美国专利申请中。