[发明专利]亲水性单体、亲水性光阻剂组成物及光阻图形形成方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种光阻，更特别是有关于一种亲水性单体、含该亲水性单体的亲水性光阻剂组成物、及光阻图形的形成方法；本发明的亲水性光阻剂组成物具有能够在纯水中显影的性质，其适用于图样转换，因此可应用于平面显示器及光电微影制程中。

背景技术

在微电子科技的发展中，无论半导体制程或 TFT-LCD 制程，微影技术(Lithography)扮演着最关键的角色，举凡与电子组件结构相关者，如：各层薄膜的图案(pattern)与杂质(Dopants)区域，均以微影技术定义的。所谓「微影技术(或称光微影技术)」，简单地说，为了将设计好的线路图形，完整且精确地复制到基板上，首先于基板表面覆上一层感光材料(Photo-Sensitive Material)，并依其所需将设计好的图形制作成光罩(photo mask)；再以光源发出平行光，应用光学成像的原理，将图形投影至基板上，此步骤称为曝光(Exposure)。由光源发出的光，只能通过光罩透明区域，使得基板表面感光材料进行选择性感光，复经由显影(Development)步骤使光罩上图形呈像于基板表面。其中，覆盖于基板表面的感光材料，即称为光阻。

在微影制程中，光阻剂为其中最重要的化学材料。光阻剂配合涂布与曝光，才可以将半导体或LCD 制程中所要求的图形转印至基板上。一般而言，光阻剂为树脂(Resin)、感光化合物(Photo-Active Compound)、溶剂(Solvent)与界面活性剂(SFA)混合而成的组成物，其中树脂是作为黏合剂(Binder)之用，而溶剂的目的在于将光阻中的物质均匀的分散开来，百分之九十七以上的溶剂经过光阻硬烤(hard-bake)后都会挥发掉，而不会留在光阻中；接口活性剂则用以提升光阻与底材的附着性与涂布的均匀性。传统上，感光化合物在接受曝光时光源所传来的能量后，产生酸性化学物质，并可与碱性显影剂产生酸碱中和的化学反应。

显影(Development)的目的，是将基板表面经曝光的光阻层，以化学反应予以洗净；光阻剂经曝光后，发生交联(cross-linking)或解离的化学反应，使得受照射部分与未受照射部分于显影液中溶解速率产生极大差异，显影剂将易溶的部分溶解洗去可以达成显影的目的。公知技术中，显影剂通常为碱性溶液，其成分可为氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NAOH)或碳酸钠/碳酸氢钠 (Na₂CO₃/NaHCO₃)系列，并搭配适当界面活性剂，可达成显影洗净的功能。以中国台湾公开号第I324708号专利为例，是公开一种正型光阻剂组成物，其为含有经由酸的作用而增大碱溶解性的基材成份，与经由曝光发生酸的酸产生剂成份的正型光阻剂组成物，其中基材成份含有具有2个以上酚性羟基，分子量为300至2500的多元酚化合物(a)，其中多元酚化合物(a)可选自下述式I、II、III中的一者。

式I

式II

式III

经由曝光使经由曝光发生酸的酸产生剂成份的正型光阻剂组成物成份发生的酸的作用下，使酸解离性溶解抑制基解离，而使基材成份全体由碱不溶性变化为碱可溶性。

然而，由于传统的感光光阻剂必须搭配碱性化学溶液，以进行显影洗净步骤，对环境毋宁是一种公害，而使用碱性显影剂，也同样增加微影制程的成本；因此，一种可适用于光阻剂组成物的新颖单体、含有该单体的光阻剂组成物，以及光阻图形的形成方法，足以解决公知技术造成的成本耗费、碱性显影剂的环境公害问题，则有其必要性。

发明内容

鉴于上述公知技术的缺失，本发明的主要目的在于提供一种可适用于光阻剂的亲水性单体(monomer)，其具有一亲水官能基，本发明的亲水性单体由以下通式所代表：

其中R₁为n个聚氧乙烯基[-(OC₂H₄)_n]，其中n为1到20的自然数，或-(OC₂H₂NHC₂H₂)_m，其中m为1到20的自然数。R₂为氢(H)或甲烷基(CH₃)。

本发明的另一目的在于提供一种可适用于光阻剂的亲水性树脂，其具有一亲水官能基，本发明的亲水性树脂由以下通式所代表：