[发明专利]正型光敏材料

说明书

本发明公开了一种光敏组合物，其包含a)至少一种光致产酸剂；b)至少一种酚醛清漆聚合物；c)至少一种丙烯酸酯聚合物,其包含具有结构(I)的组分；d)至少一种缩水甘油基羟基苯甲酸缩合物材料,其包含一种或多种具有结构(I I)的化合物；e)至少一种杂环硫醇化合物,其包含选自通用结构(I I I)、(I I Ia)或(I I Ib)的环结构；及f)至少一种溶剂。本文中还公开了使用此组合物以形成抗蚀剂图案的方法及使用这些抗蚀剂图案以产生金属线的方法。本文还公开了具有结构(I I)的化合物及化合物的混合物。

发明领域

本专利申请是在光刻胶成像的领域中。更具体地，本专利申请公开了且要求保护可适用于(但不限于)铜、亲硫(chalcophile)、硅或反射性基板上的正型光敏材料及其中的添加剂。

背景

光刻胶组合物用于显微光刻法中，该显微光刻法用于制备诸如集成电路装置制造中的微型化电子组件。一般而言，在这些方法中，将光刻胶组合物的经涂布膜施加至基板(诸如硅片)用以制备集成电路、电路板及平板显示器基板。经涂布基板随后经烘烤以蒸发光刻胶组合物中的任何溶剂且使涂层固定于基板上。随后对基板的经烘烤涂布表面进行以图像方式暴露至光化辐射。

此光化辐射暴露导致经涂布表面的暴露区域中的化学转化。可见光、紫外(UV)光、远紫外(EUV)、电子束及X射线辐射能量是现今常用于显微光刻法中的辐射类型。在此以图像方式暴露之后，经涂布基板用显影剂溶液处理以溶解并移除基板的经涂布表面的辐射暴露区域(针对正型光刻胶)或未暴露区域(针对负型光刻胶)。

在此显影操作之后，现在部分未受保护的基板可用基板蚀刻剂溶液、等离子体气体或反应性离子处理，或该基板具有通过溅镀或化学气相沉积沉积的金属或金属复合物，或在该基板空隙中电镀的金属，其中在显影期间移除光刻胶涂层。光刻胶涂层仍保留的基板区域受到保护。随后，可在剥离操作期间移除光刻胶涂层的保留区域，留下图案化基板表面。在一些情况下，期望在显影步骤之后及蚀刻步骤之前加热处理保留的光刻胶层，以提高其对下方基板的粘附力。

在图案化结构(诸如晶圆级封装、显示器、发光二极管应用或微机电系统)的制造中，随着互连件密度提高，已使用电子互连件的电化学沉积。例如参见Solomon,Electrochemically Deposited Solder Bumps for Wafer-Level Packaging,Packaging/Assembly,Solid State Technology,第84-88页,2001年4月。用于晶圆级封装中的再分布的金凸块、铜或其他金属柱及铜迹线需要光刻胶模具，其可随后电镀以形成先进互连件技术中的最终金属结构。光刻胶层与用于临界层的IC制造中的光刻胶相比为极厚的。特征尺寸及光刻胶厚度通常均在2μm至100μm(微米)范围内，使得高纵横比(光刻胶厚度比线尺寸)在光刻胶中必须图案化。

包含酚醛清漆聚合物及二叠氮醌化合物作为光敏性化合物的正电子作用光刻胶为本领域中所熟知。酚醛清漆聚合物也可与二叠氮醌反应且与聚合物组合。已发现仅基于酚醛清漆/二叠氮的光刻胶不具有特定类型的方法(尤其对于极厚膜)必需的光敏性或侧壁陡度。此外，通常观测到显影剂中的高暗膜损失。

已知化学增幅型光刻胶(诸如基于嵌段聚-4-羟基苯乙烯(PHOST)的化学增幅型光刻胶)、包含羟基苯乙烯及嵌段(甲基)丙烯酸重复单元(诸如叔丁基(甲基)丙烯酸酯)的嵌段共聚物，或包含脂环族基团、酸可裂解基团及溶解修饰基团(诸如酐或内酯)的(甲基)丙烯酸类材料可呈现所需光敏性且甚至具有补偿基板反射性问题、酸扩散问题或暗膜的添加剂，但也可在后续某些单元操作(诸如电镀或蚀刻)期间不利地呈现粘附力失效。特别地，例如，在使用此类抗蚀剂的图案化膜电镀金属线期间，作为掩模障壁，甚至在基板相界面处另外产生光滑线的抗蚀剂，都具有产生在金属电镀方法期间或之后经历粘附力损失的金属线特征的倾向。又，具有与基板有大接触面积的电镀金属线以避免当此类电镀线与基板有狭窄接触面积时产生的电导率及热导率问题是重要的。