[发明专利]高耐热照射敏感性抗蚀剂组合物

说明书

发明领域

本发明涉及对诸如紫外线、远紫外线、X射线、电子束等照射有响应的照射敏感性抗蚀剂组合物，更具体地说，本发明涉及能形成具有高度敏感性与高分辨率的高耐热抗蚀剂图案的照射敏感性抗蚀剂组合物。

发明背景

在生产集成电路、滤色器、液晶显示器元件等过程中，需要微细构图技术，为了满足这种要求，业已采用了多种能形成具有高分辨率图案的照射敏感性抗蚀剂组合物。用照射敏感性抗蚀剂组合物以形成所述微细图案例如采用下述方式进行。将照射敏感性抗蚀剂组合物用公知的涂敷方法如旋涂法、辊涂法等涂敷于诸如硅基质的基质上，进行预烘烤以在基质上形成照射敏感性抗蚀剂层，然后，采用照射技术如用紫外线、远紫外线、X射线、电子束等通过屏蔽物对图案进行照射，或直接进行照射而不使用屏蔽物，从而在抗蚀剂层上形成潜像，再通过用于改善显影性能和耐蚀刻性的后烘烤过程，再进行随后的显影操作。以后，将形成的抗蚀剂图案进行选择性后处理步骤，如干蚀刻步骤，扩散步骤等。用于微细构图技术中的抗蚀剂可为公知的各种正性或负性抗蚀剂。

常规公知的正性或负性抗蚀剂的实例如下所示。正性抗蚀剂可提及包含碱溶性树脂和醌二叠氮化物光敏剂的抗蚀剂和化学增强抗蚀剂，而负性抗蚀剂可提及肉桂酸聚乙烯基酯、芳族叠氮化物，包含环化橡胶和双叠氮化合物、重氮树脂的抗蚀剂，包含可聚合不饱和化合物的可光聚合的组合物，包含碱溶性树脂、交联剂和酸发生剂的化学增强负性抗蚀剂等。例如，在上述包含碱溶性树脂和醌二叠氮化物光敏剂的正性抗蚀剂中，从分辨率考虑，优选不含有低分子量部分的酚醛清漆树脂用作碱溶性树脂。而包含这种酚醛清漆树脂的抗蚀剂则具有敏感性不足的缺陷。因而，需在抗蚀剂组合物中加入一种光敏剂以改善敏感性。这种光敏剂通常是一种低分子量的酚化合物，由于其分子量低，其不会增加抗蚀剂的耐热性。因而，当抗蚀剂进行高温处理步骤处理如后照射烘烤步骤(PEB)或在约120～140℃下进行干蚀刻步骤时，由于其耐热性较低，会导致抗蚀剂图案变形，或者图案的边缘部分会变圆，形成半圆柱形状。这种诸如图案变形之类的现象在图案部分面积较大时更为严重。其原因通常是这样解释的：当抗蚀剂进行预烘烤时，在抗蚀剂中的溶剂由于预烘烤受热而失去。但是，由于抗蚀剂的干燥过程是从抗蚀剂表面进行的，抗蚀剂的内部则会包含大量的残余溶剂。从而，预烘烤过的抗蚀剂会经辐照照射选择性地溶解在显影剂中。相比较具有较小面积的抗蚀剂图案将难以承受图案尺寸的变形，这是由于即使当抗蚀剂的内部显示出一定的流动性，也受抗蚀剂表面的支撑。然而，对于大面积的抗蚀剂图案，当抗蚀剂的内部在受热后显示出一定程度的流动性时，抗蚀剂表面仅表现出轻微的流动性，不能够支撑图案尺寸，从而会发生图案变形。这种不耐热问题不仅是由已将低分子部分从酚醛清漆树脂中分离出去的酚醛清漆树脂会发生，而且是由未将低分子部分从酚醛清漆树脂中分离出去的酚醛清漆树脂或其它已知抗蚀剂物料也会发生。抗蚀剂图案或半圆柱形图案在高温过程中的变形使得很难通过蚀刻形成具有所需宽度或分辨率的图案，也就是说，控制尺寸是非常难的。因此，为了使抗蚀剂图案更加耐热，采用了所谓的UV固化技术，其中，进行高能量照射如在真空下用远紫外线或用紫外线进行照射，以使抗蚀剂高度聚合，使得传送的能量损失最少，从而赋予其高耐热性。但是，在现有技术中，上述问题并未能完全得以解决。

因而，本发明的目的是提供一种不存在常规抗蚀剂组合物所具有的如上问题的照射敏感性抗蚀剂组合物，这种组合物能够形成具有高敏感性和高分辨率及高耐热性的图案。

发明描述

上述发明目的可以通过在常规公知的包含抗蚀剂物料与有机溶剂的照射敏感性抗蚀剂组合物中加入一种聚合物来实现，该聚合物的重均分子量为1,000～5,000，玻璃化温度(Tg)为100～150℃，该聚合物是使下述物质反应制备的：

(a)一种由通式(I)表示的亚二甲苯基化合物：其中，R₁和R₂可相同或不同，彼此独立地代表卤原子、羟基或具有1～4个碳原子的烷氧基；

(b)水杨酸；和