[发明专利]含有芳基联亚氨基染料的光敏组合物

说明书

抗光蚀剂组合物用于制造小型电子元件的缩微平版印刷工艺，例如用于制造计算机芯片和集成电路中。通常在这些工艺中，先将抗光蚀剂组合物的薄膜涂层涂覆在基片材料例如用于制造集成电路的硅片上。然后烘烤该涂覆的基片以便蒸发抗光蚀剂组合物中的溶剂并将该涂层固定在基片上。接着，该基片的烘烤过的涂覆表面暴露在图形状的辐射中。

该辐射曝光引起该涂覆表面曝光区域中的化学变化。可见光、紫外(UV)光、电子束和X射线辐射能量是现在缩微平版印刷工艺中通常使用的辐射类型。图形状曝光后，用显影液处理该涂覆的基片以便溶解和除去基片涂覆表面的辐射曝光区域或未曝光区域。

有两种抗光蚀剂组合物，负性抗光蚀剂和正性抗光蚀剂。当负性抗光蚀剂组合物暴露于图形状的辐射中时，暴露在该辐射中的抗光蚀剂组合物区域变得较为不溶于显影液(例如发生交联反应)，而未曝光区域的抗光蚀剂涂层仍然保持较溶于显影液。这样，用显影液处理曝光的负性抗光蚀剂导致除去未曝光区域的抗光蚀剂并在涂层中形成负片图形。由此使所需要部分露出了下面抗光蚀剂组合物沉积在其上的基片表面。

另一方面，当正性抗光蚀剂组合物暴露于图形状的辐射中时，暴露在该辐射中的抗光蚀剂组合物区域变得较为溶于显影液(例如发生重排反应)，而未曝光区域的抗光蚀剂涂层仍然保持较不溶于显影液。这样，用显影液处理曝光的正性抗光蚀剂导致除去曝光区域的抗光蚀剂并在涂层中形成正片图形。使所需要部分露出了下面的基片表面。

显影操作后，可以用基片蚀刻剂溶液或等离子体气体等处理部分未保护的基片。蚀刻剂或等离子体气体蚀刻基片上在显影时除去抗光蚀剂涂层的部分。抗光蚀剂徐层仍然保留的基片区域被保护，因此在基片材料上形成蚀刻的图案，其相应于用于图形状辐射曝光的光掩模。然后，在剥离操作时除去剩余部分的抗光蚀剂涂层，留下清洁的蚀刻过的基片表面。在某些情况下，最好是在显影步骤之后和蚀刻步骤之前热处理剩余的抗光蚀剂层以便提高其与下面基片的粘合性和其耐蚀刻溶液性。

正性抗光蚀剂组合物目前好于负性抗光蚀剂组合物，因为前者通常具有较好的分辨能力和图案传递特性。抗光蚀剂分辨率定义为曝光和显影后抗光蚀剂组合物可以以高度的图形边缘分辨能力从光掩模传递到基片的最小特征。在现代很多的制造应用中，需要小于1微米量级的抗光蚀剂分辨率。另外，几乎总是需要显影的抗光蚀剂壁部轮廓相对于基片近乎垂直。抗光蚀剂涂层的显影和未显影区域之间的这种边界线转变成基片上掩模图形的精确图案转换。在向小型化推进降低部件临界尺寸的情况下，这变得更加关键。

在现有技术中，包括酚醛酚醛清漆树脂和醌-二叠氮化物化合物作为光活性化合物的正性抗光蚀剂是已知的。酚醛树脂一般是通过在酸催化剂例如草酸存在下缩合甲醛和一或多取代的酚生产的。光活性化合物通常是通过将多羟基酚化合物与萘醌二叠氮化物酸或其衍生物反应得到的。

在光印版工艺中，通常将抗光蚀剂涂覆在反射性金属基片表面上和/或涂覆在半导体器件的布线(topographical)表面上。由曝光步骤中从反射性基片反射的光引起的干涉作用可以带来线宽变化的图案，这一问题在基片表面既是高度反射又是布线时尤其严重，因为从这样表面反射的光常常是不能预料的。这导致一般称之为反射刻槽的复制抗光蚀剂图案重现精度的损失，并且当基片上抗光蚀剂厚度有变化时这还导致成象的抗光蚀剂图案的线宽有很大变化。本发明涉及在这些抗光蚀剂工艺中，尤其是在高度反射性布线基片上，降低线宽变化，其是由偏移降低率测定的。

将染料加入到抗光蚀剂中在以前已经提出来了。染料的选择基于满足几个重要的指标，例如与酚醛清漆/二重氮基萘醌化学体系和抗光蚀剂注模溶剂的相容性，在用于图形状曝光抗光蚀剂的曝光波长处的强吸收和对抗光蚀剂印版性能的影响最小。一些印版性能参数是光敏性，分辨率，侧壁边缘分辨能力和聚焦深度。在基片中布线特征改变厚度时，不含有染料的一般抗光蚀剂显示出反射刻槽和大的临界尺寸变化。当半导体器件上的电路变得较复杂时，在基片上引入了更多的布线并且对这样的抗光蚀剂的需要就变得很重要，该抗光蚀剂可以降低线宽随抗光蚀剂厚度变化而产生的线宽变化(其称之为线宽偏移率)。当选择优选类型的抗光蚀剂用于制造半导体器件时，降低或更优选消除该偏移率提供了不同工艺的控制益处。在最后选择的抗光蚀剂中，上述的印版特性必须最佳以便得到最好的性能和最大的工艺控制。

在抗光蚀剂组合物中使用了本发明的新型染料从而得到良好质量的膜，提供了高的吸收并得到了良好的印版性能，尤其是使反射的影响最小。