[发明专利]含2,4－二硝基－1－萘酚的正性光刻胶组合物

说明书

发明领域

本发明涉及一种光刻胶组合物。更确切地说，本发明涉及一种用于降低线宽振摆比率的正性光刻胶组合物。

背景技术

光刻胶组合物被用于制造小型化电子元件如制造计算机芯片和集成电路中微型平板印刷工艺。通常在这些工艺中，首先在基体材料，如用于制造集成电路的硅片上涂一层光刻胶组合物的薄膜，然后烘烤涂覆的基体以使光刻胶组合物中的溶剂蒸发并将涂层固定在基体上，基体烘烤的涂层表面进行图象式样辐照曝光。

这种辐照曝光在涂覆表面的曝光部分引起化学转变。可见光，紫外光(UV)，电子束和X射线辐照能是现今普遍用于微型平面印刷工艺的辐照方式。图象式样曝光后，涂覆的基体用显影液处理以溶解并去除基体的涂覆表面辐照曝光部分或未经辐照曝光的部分。

有两类光刻胶组合物，正性处理和负性处理光刻胶。负性处理光刻胶组分在图象式样辐照曝光时，辐照曝光的抗蚀剂组分部分变得不大溶于显影液(例如发生交联反应)。而光刻胶涂层未曝光的部分仍然较溶于这种溶液。这样，用显影液处理曝光的负性处理光刻胶就去除了光刻胶涂层的未曝光部分并在涂层上形成一负性图象，从而在沉积了光刻胶组合物的基体表面揭开了所要求的部分。

另一方面，正性处理光刻胶组分在图象式样辐照曝光时，辐照曝光的光刻胶部分变得易溶于显影液(例如发生重排反应)，而未曝光的部分仍然不溶于显影液。这样，用显影液处理曝光的正性处理光刻胶就去除了光刻胶涂层的曝光部分并在涂层上形成一正性图象，在基体表面揭开了所要求的部分。

显影后部分未保护的基体可用基体刻蚀溶液或等离子气等处理，刻蚀液或等离子气腐蚀显影时光刻胶被去除的基体部分，保留光刻胶涂层的基体部分仍被保护，这样，在基体上形成一种对应于图象式样辐照曝光时所用的光刻掩模版的刻蚀图形。然后在剥离操作中去除保留光刻胶的部分，留下清洁的刻蚀基体表面。在有些情况下需要在显影步骤后和刻蚀步骤前对留下的光刻胶进行热处理，以增加它与下面基体的粘附性和对刻蚀液的抗蚀性。

正性处理光刻胶目前优于负性处理光刻胶，因为前者一般有较好的分辨率和图形转印性能。光刻胶的分辨率定义为在曝光和显影后光刻胶组合物以较高的图象边缘锐度从光刻掩模版转印到基体上的最小图形。目前许多生产应用中，光刻胶的分辨率必须约为一微米以下。此外，几乎总是要求显影的光刻胶壁剖面垂直于基体，光刻胶显影和未显影部分间这样的分界将掩模图形在基体上转印成精确的图形。由于推进小型化减小器件临界尺寸，这一点就更为需要。

在本技术领域，包含酚醛清漆树脂和作为光活性化合物的醌-二叠氮化物(diazide)的正性光刻胶是公知的。酚醛清漆树脂是将醛和一种或多种多取代的酚在酸催化剂如草酸存在下缩合而成。光活性化合物一般用多羟基酚化合物与萘醌叠氮化物酸或其衍生物反应制得。

在光刻过程中，光刻胶经常施用于反射性的金属基体表面和/或施用于有形貌特征的半导体器件的表面。在曝光过程中从反射性基体的反射光引起的干涉效应可引起图形的线宽变化，当基体的表面既是高反射性的又是有形貌特征时问题特别严重，因为从这样的表面反射的光通常是不可预测的。这既造成了复制的光刻胶图形逼真度的下降，亦即反射刻痕，又由于基体上光刻胶厚度的改变而引起光刻胶图形线宽的大变化。本发明旨在使用这些光刻胶时，特别是在高反射的有形貌特征的基体上使用时减小线宽的变化。

以前曾建议在光刻胶中加入染料，在光刻胶中加染料的选择是根据要满足几项重要的标准，如与酚醛清漆/叠氮萘醌化学体系和抗蚀剂溶剂的相容性，在用于图象式样曝光时对所用曝光的波长有强吸收，在曝光的波长有高的消光系数，以及对光刻胶的光刻性能的影响最小。光刻性能的参数为感光度，分辨率，侧壁边缘锐度和聚焦深度(depth of focus)。一般不含染料的光刻胶在基体有形貌特征表面的薄膜厚度变化时有反射刻痕和临界尺寸大的改变。随着半导体器件的线路变得复杂，基体上引入越来越多的形貌，极需一种光刻胶在其薄膜厚度改变时能减小线宽的变化，即减小线宽的振摆比。在制造半导体器件选择所用优选类型的光刻胶时，减小或更优选消灭这种振摆比就提供工艺控制的显著优点。在染料光刻胶的最终选择中，为得到最好的性能和最大程度的工艺控制，必须将上述光刻性能特征最佳化。