[发明专利]无PAG的正型化学增幅抗蚀剂组合物及使用其的方法

说明书

所公开的主题涉及包含酚系树脂组分、光敏性2,1,5‑重氮基萘醌磺酸酯组分(PAC)、溶剂组分的抗蚀剂组合物,其不包括或不需要使用添加的光致产酸剂(PAG)。PAC为游离的PAC、偶合的PAC(PACb)或其组合,其包括经取代或未经取代的2,1,5‑DNQ材料或其上附接经取代或未经取代的2,1,5‑DNQ材料的化合物,其在UV曝光时不形成磺酸。酚系树脂组分为酚醛清漆衍生物，其中游离羟基中的一些或全部用可包括PACb部分的酸可裂解缩醛部分保护。所公开的主题还涉及在厚膜或薄膜光致抗蚀剂器件制造方法中使用本发明组合物的方法。

技术领域

所公开的主题涉及用于制造集成电路(IC)、发光二极管(LED)器件及显示器件的正型辐射敏感水性碱可溶性光致抗蚀剂组合物。

背景技术

光致抗蚀剂组合物用于制造小型化电子组件的微光刻蚀刻工艺中，诸如用于制造计算机芯片、集成电路、发光二极管(LED)器件及显示器中。一般而言，在这些工艺中，首先将光致抗蚀剂组合物的膜应用于基板材料，诸如用于制造集成电路的硅晶圆。经涂布基板随后经烘烤以蒸发光致抗蚀剂组合物中的溶剂且使涂层固定于基板上。随后使基板的经烘烤涂布表面经受成像曝光于成像辐射。

此辐射曝光引起经涂布表面的曝光区中的化学转型。可见光、紫外(UV)光、电子束及X射线辐射能量为现今光刻蚀刻工艺中常用的成像辐射类型。在此成像曝光之后，经涂布基板用显影剂溶液处理以溶解及移除基板的经涂布表面的辐射曝光区或未曝光区。

存在两种类型的光致抗蚀剂组合物，负型及正型。在正型光致抗蚀剂组合物成像曝光于辐射时，曝光于辐射的抗蚀剂组合物的区域变得更可溶于显影剂溶液(例如碱增溶基团的释放或溶解抑制剂的光分解)，同时光致抗蚀剂涂层的未曝光区保持相对不可溶于此类溶液。因此，用显影剂处理经曝光正型抗蚀剂使得移除光致抗蚀剂涂层的曝光区且在涂层中产生正型图像，由此未覆盖沉积光致抗蚀剂组合物的底层基板表面的所需部分。

可通过碱水溶液显影的正型敏感光致抗蚀剂组合物的用途在现有技术中已知。大部分此类现有技术涉及基于酚系或(甲基)丙烯酸酯树脂的化学增幅光致抗蚀剂或基于酚醛清漆/重氮基萘醌的非化学增幅光致抗蚀剂。在酚醛清漆/重氮基萘醌光致抗蚀剂中，正型图像经由在所曝光的抗蚀剂区中引起酚醛清漆树脂在碱水溶液中的较快溶解的重氮基萘醌化合物(PAC)的光分解形成，这些类型的光致抗蚀剂在更长UV波长下采用，诸如i线(365nm)，且为多年来在制造集成电路(IC)中的主力光致抗蚀剂(workhorsephotoresist)。

在化学增幅正型光致抗蚀剂中，碱可溶性树脂(通常为酚系树脂或(甲基)丙烯酸酯树脂)通过这些树脂上的保护基(最初遮蔽碱增溶部分)的酸催化裂解而在曝光于辐射的抗蚀剂区中释放，使其水性碱可显影。在这些化学增幅光致抗蚀剂中，催化酸由光致产酸剂(PAG)组分的光分解形成。这些类型的抗蚀剂通常在较短波长下采用以在IC的制造中追求更高分辨率。

针对厚膜应用，常规(重氮基萘醌)DNQ/酚醛清漆抗蚀剂平台，尤其在较厚膜处由于其较高膜吸收率，产生倾斜剖面。正型化学增幅(CA)平台可在5至10μm膜厚度内提供适当性能，然而，常规地用于这些抗蚀剂的聚合物比常规酚醛清漆树脂昂贵得多。再者，需要曝光后烘烤的正型化学增幅抗蚀剂的某些设计可对IC器件吞吐量具有有害效应。成本及器件吞吐量还是关于显示器的制造的应用的问题，然而，在此处，本申请中的抗蚀剂的厚度要求较低(1至3μm)。对器件吞吐量问题的潜在效应出现在某些化学增幅抗蚀剂中，在该化学增幅抗蚀剂中遮蔽碱增溶部分的保护基具有用于其裂解的高活化能酸，为了使碱增溶部分暴露。由此，尽管这些高活化能基团可通过酸催化移除，但此移除需要耗时的曝光后烘烤步骤。再者，在高活化能正型化学增幅抗蚀剂中，还存在与此设计相关联的对空浮碱杂质敏感的问题。这是因为为了具有良好分辨率，所以这些抗蚀剂具有高活化能基团的裂解度与曝光抗蚀剂膜的溶解之间的高度非线性。因此，即使在曝光之后表面处的酸的少消耗将在曝光与烘烤之间的延迟时间中在将自身体现为不可溶抗蚀剂表层的表面处产生这些基团的低去保护程度。由于所形成的所得正型图像具有大非所需T型，所以此曝光后延迟效应称作T型顶(T-topping)，其造成制造缺陷及较低器件产量。