[发明专利]正性光敏组合物

说明书

发明领域

本发明涉及在较宽的谱带范围(365-436nm)内特别敏感的正性光致抗蚀剂组合物，其基于一种用下式结构的化合物作为骨架的重氮萘醌敏化剂、一种线型酚醛树脂和一种溶剂。X＝Cl，Br，I，OH，OR，COOR，COOAr(OH)_n，COAr(OH)_n，COR，R，Ar(OH)_nR＝C₁-C₈烷基，n＝0到5，Ar＝苯基

相关技术的说明

光致抗蚀剂是一些当其经光源照射如紫外光照射曝光后在显影剂溶液中改变其溶解性的材料。光致抗蚀剂组合物包括一种光敏化合物(有时称为光敏剂)、一种成膜聚合物树脂和一种溶剂。也可有其它类型的组合物，如一种溶于适当溶剂中的光敏剂组合物。光致抗蚀剂涂布于一个待刻出图形的基材上，然后例如用加热的方法脱除溶剂，留下的光致抗蚀剂以一薄层胶膜覆盖在该基材上。由于光致抗蚀剂经光照曝光后，抗蚀膜曝光和未曝光部分(其上有蔽光物)的溶解速度不同，经显影后得到一个表面凸起的图形。曝光区域在显影液中变得更易溶解的那些光致抗蚀剂称为“正性”光致抗蚀剂，而曝光区域的溶解性较小的那些则称为“负性”光致抗蚀剂，本发明涉及一类适用于正性光致抗蚀剂组合物的那些化合物。

正性光致抗蚀剂可以包括一种可溶于碱性水溶液的树脂诸如线型酚醛树脂或聚(羟基苯乙烯)和一种光敏剂。树脂和敏化剂可通过例如滚涂、喷涂或其它适用的方法从一种有机溶剂或溶剂混合物中涂覆到一种诸如硅片或镀铬玻璃板的基材上。用于处理正性光致抗蚀剂的显影剂是碱性水溶液，例如硅酸钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵和氢氧化铵。涂布光致抗蚀剂胶膜后经灯光或其它形式光源照射曝光的区域用显影剂脱除，使光致抗蚀剂胶膜产生一个凸版图形。在各种基材上涂覆一层光致抗蚀剂胶膜是制造集成电路的一个基本步骤，这些基材一般是硅片，可以有一薄氧化物涂层或例如四氮化三硅或铝的其它涂层。采用一系列步骤，将光敏胶膜用于在基材上刻出图形，这些步骤包括曝光(穿过一个掩膜图形)，显影后在抗蚀层上得到一个凸版图形，和基材刻蚀步骤，使该图形转移到基材上。最基本的一点是基材刻蚀图形要精确复制掩膜图形，为达到这样高的精确度，光致抗蚀剂层必须很好地解象掩膜图形，常规光致抗蚀剂可以采用线型酚醛树脂作为碱可溶的成膜聚合物。

发明背景

本发明涉及光照敏感的正过程光致抗蚀剂组合物，特别涉及含有线型酚醛树脂与一种光敏剂组合起来的组合物，该光敏剂是一种通过2，1，4或2，1，5重氮磺酰氯与下列结构作为骨架的化合物反应制备的重氮磺酰二酯：X＝Cl，Br，I，OH，OR，COOR，COOAr(OH)_n，COAr(OH)_n，COR，R，Ar(OH)_nR＝C₁-C₈烷基，n＝0到5，Ar＝苯基。

本专业技术人员熟知制备正性光致抗蚀剂组合物的方法，例如在美国专利号3,666,473、4,115,128和4,173,470中所述的方法，这些方法包括将不溶于水、可溶于碱性水溶液的苯酚-甲醛线型酚醛树脂与光敏材料，通常是一种取代萘醌重氮化合物组合。树脂和敏化剂溶解于一种有机溶剂和混合溶剂中，并且涂布于一种适合所需特殊用途的基材上成一薄胶膜或涂层。

这些光致抗蚀剂配方中的线型酚醛树脂组分可溶于碱性水溶液，但在曝光前敏化剂是不溶性的。被涂覆的基材部分按照影像图形经光源照射曝光后，敏化剂变成碱溶性，涂层的曝光区域比未曝光区域更易溶解。这种溶解速度的差异导致在基材被浸渍于或以其它方式与一种碱性显影溶液接触时光致抗蚀剂的曝光区域将被溶解，而未曝光区域则基本上未受影响，这样就在基材上产生一个正性凸版图形。此后该曝光和显影后的基材通常要经刻蚀处理。光致抗蚀剂涂层保护基材上被涂覆的区域不被刻蚀剂刻蚀，刻蚀剂仅能刻蚀基材上未被涂覆的区域，即经光源照射曝光的相应区域。这样，可在基材上形成一个与掩膜、模版、样板等一致的刻蚀图形，这些掩膜、模版、样板常用于在显影前于被涂覆的基材上形成选择性曝光图形。通过该方法在基材上产生的光致抗蚀剂凸版图形适用于各种用途，包括制造微型集成电路。

光致抗蚀剂组合物的特性包括感光速度、反差、解象力(边缘锐度)、在处理过程中影像的热稳定性、处理范围、线宽控制、清晰显影和未曝光胶膜损失，这些在工业应用上都是很重要的特性。