[發明專利]包含新的光活性化合物的正性光刻膠

無效

• 申請號: 98803145.0
• 申請日: 1998-02-26
• 公開（公告）號: CN1249824A
• 公開（公告）日: 2000-04-05
• 發明（設計）人: D·L·杜爾翰姆;盧炳宏;J·E·歐伯蘭德爾;D·N·克漢納
• 申請（專利權）人: 克拉里安特國際有限公司
• 主分類號: G03F7/004
• 分類號: G03F7/004
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 陳季壯

光刻膠組合物可用于制造微型化電子元件的微型平版工藝，如用于計算機芯片和集成電路的生產。一般來說，在這些工藝中，先將一薄層光刻膠組合物涂膜施用到底材，如用于制造集成電路的硅片上。然后將涂覆底材烘干以蒸發掉光刻膠組合物中的所有溶劑并使涂層固定于底材上。然后，將烘干的涂覆底材表面以成像方式進行輻射處理。

這種輻射暴露導致涂覆表面的曝光區發生化學變化。可見光、紫外(UV)光、電子束和X-射線的輻射能是目前常用于微型平版印刷工藝的輻射線。在成像方式曝光之后，用顯影溶液處理該涂覆底材以溶解和去除底材涂覆表面的輻射暴露區或未輻射暴露區。

有兩種光刻膠組合物，即負性的和正性的。當負性光刻膠組合物以成像方式受到輻射時，光刻膠組合物受到輻射的區域變得較不溶于顯影溶液(例如，發生交聯反應)，而未受到輻射的光刻膠涂層區域仍保持較溶于該溶液。因此，用顯影液處理曝光后的負性光刻膠可導致去除光刻膠涂層的未曝光區域，因此在涂層中產生負像。這樣就露出了其上沉積有光刻膠組合物的下方底材表面的所需部分。

另一方面，當正性光刻膠組合物以成像方式受到輻射時，光刻膠組合物受到輻射的那些區域變得更易溶于顯影溶液(例如，發生重排反應)，而未受到輻射的那些區域則保持較不溶于顯影溶液。因此，用顯影液處理曝光后的正性光刻膠導致去除曝光的涂層區域，因此在光刻膠涂層中產生正像。同樣，可露出下方底材表面的所需部分。

顯影操作之后，可用底材浸蝕溶液或等離子氣體和類似方法處理現已被部分去保護的底材。浸蝕溶液或等離子氣體可浸蝕在顯影時光刻膠涂層被去除的底材部分。仍保留光刻膠涂層的底材區域則受到保護，從而在底材材料中產生浸蝕圖像，它對應于以成像方式曝光所用的光掩模。之后，光刻膠涂層的殘留區域可在去膠操作時除去，留下清潔的浸蝕底材表面。在某些情況下，在顯影步驟之后和浸蝕步驟之前，要求對殘留的光刻膠層進行熱處理，以增加其與下方底材的粘附性及其對浸蝕溶液的耐受性。

目前正性光刻膠組合物比負性光刻膠更受歡迎，因為前者一般有較好的分辨能力和圖像轉移特性。光刻膠分辨率的定義為，光刻膠組合物可在曝光和顯影后以高圖像邊界銳度從光掩模轉移至底材的最小特征。在現今的許多應用中，光刻膠分辨率的數量級必須在1微米以下。此外，幾乎總是希望顯影的光刻膠側面接近垂直于底材。光刻膠涂層的顯影區和未顯影區之間的這種分界作用可將掩模圖像精確轉移到底材上。由于發展微型化可降低設備的臨界尺寸，因此這變得更加重要。

目前常在制造集成電路的微型平版工藝中使用光敏組合物。由于不斷要求較快的集成電路，因此需要降低印刷在這些電路板上的特征的尺寸。產生小特征的一種方法是用較短波長的光以成像方式輻射光刻膠。包含酚醛清漆樹脂作為樹脂和重氮萘醌作為光敏化合物的傳統光刻膠組合物在350-450納米的波長范圍內工作良好。可用于350-450納米輻射波長的重氮萘醌化合物是已知的，描述于以下專利：US4588670、US4853315、US5501936、US5532107和US5541033，在此將其作為參考并入本發明。但對于波長低于350納米，尤其是低于250納米的光，不僅典型的酚醛清漆樹脂沒有足夠的透明度，而且重氮萘醌也沒有必需的吸收特征，因此不能形成具有適當分辨率和邊界銳度的光刻膠圖像。因此，需要合成出可用于較短波長的新的樹脂和新的光活性組合物。

適于用高能飽和紫外線輻射的包含光活性重氮衍生物的輻射敏感混合物已在文獻中描述有些時間了。

美國專利4339522公開了包含Meldrum酸衍生物作為光活性化合物的正性脂肪敏感混合物。這種化合物據說適于暴露于200-300納米范圍內的高能飽和紫外線。但這種光活性化合物會在實際常用的高溫處理下損失；輻射敏感混合物就失去其原始活性，因此不能得到可再現的光刻膠圖像。

此外，美國專利4735885公開了在飽和UV區敏感的正性光活性化合物。這些化合物的缺點在于，對于理想的羧酸配方，由它們通過暴露形成的碳烯在基質中沒有適當的穩定性。這導致暴露區與未暴露區兩者在顯影劑中產生不合適的溶解性差異，從而以非所需的高速率去除未暴露區，產生不好的分辨率。

美國專利4622283提供了作為光活性化合物用于上述輻射敏感混合物的2-重氮環己烷-1，3-二酮或-環戊烷-1，3-二酮衍生物。這些化合物具有較低的揮發性，但在輻射敏感混合物中相容性不好，這取決于取代模式。這引起在溶液中或在涂層中的重結晶。