负作用化学放大的光刻胶组合物制造技术

一种化学放大的、副作用的、辐射敏感性光刻胶组合物，该组合物可在碱性介质中显影，该光刻胶包括：ａ）含有环键合羟基的酚类成膜聚合物粘合剂树脂；ｂ）在曝露于辐射时形成酸的光酸产生剂，数量足以引发成膜粘合剂树脂的交联；ｃ）在曝露于来自步骤ｂ）通过曝露于辐射而产生的酸时形成正碳离子的交联剂，和该交联剂包括醚化氨基塑料聚合物或低聚物；ｄ）在曝露于来自步骤ｂ）通过曝露于辐射而产生的酸时形成正碳离子的第二交联剂，和该第二交联剂包括：１）羟基取代或２）羟基Ｃ＃－［１］－Ｃ＃－［４］烷基取代的Ｃ＃－［１］－Ｃ＃－［１２］烷基酚，其中来自步骤ｃ）和ｄ）的交联剂总量是有效交联量；和ｅ）光刻胶溶剂，和采用这样光刻胶组合物生产微电子器件的方法。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种化学放大的、负作用的、辐射敏感性光刻胶组合物和涉及使用这样光刻胶生产微电子器件的方法。本专利技术的光刻胶包括含有环键合羟基的酚类成膜聚合物粘合剂树脂，至少两种化学上不相似的交联剂的组合物，和在曝露于成像辐射时产生酸的化合物(光酸产生剂)。光刻胶组合物用于制造小型电子元件的微版印刷工艺，如用于计算机芯片和集成电路的制造。一般情况下，在这些工艺中，首先将光刻胶组合物的薄膜涂敷到基片材料，如用于制备集成电路的硅基片上。然后将涂敷的基片烘烤以蒸发光刻胶组合物中的溶剂和将涂层固定到基片上。然后将基片的烘烤的涂敷表面以成像方式曝露于成像辐射。此辐射曝露引起涂敷表面曝露区域中的化学转化。可见光，紫外(UV)光，电子束和X射线辐射能是目前通常用于微版印刷工艺的成像辐射类型。在此成像方式曝露之后，将涂敷的基片采用显影剂溶液处理以溶解和除去基片涂敷表面辐射曝露或未曝露的区域。有两种类型的光刻胶组合物，负作用的和正作用的。当将负作用光刻胶组合物成像方式曝露于辐射下时，曝露于辐射的光刻胶组合物区域变得较不溶于显影剂溶液(如发生交联反应)而光刻胶涂层未曝露的区域仍然相对溶于这样的溶液。因此，采用显影剂处理曝露的负作用光刻胶引起光刻胶涂层未曝露区域的脱除和在涂层中负像的产生，因此露出了在其上沉积光刻胶的基片表面的所需部分。负作用，酸敏感性光刻胶组合物的使用在本领域是已知的。大多数这样的现有技术光刻胶组合物使用交联剂，交联剂与聚合物粘合剂树脂反应以形成包括更高分子量聚合物的不溶膜。本专利技术涉及一种化学放大的、负作用的、辐射敏感性光刻胶组合物，该组合物可在碱性介质中显影，光刻胶包括a)含有环键合羟基的酚类成膜聚合物粘合剂树脂；b)在曝露于辐射时形成酸的光酸(photoacid)产生剂，数量足以引发成膜粘合剂树脂的交联；c)在曝露于来自步骤b)通过曝露于辐射而产生的酸时形成正碳离子的交联剂，和该交联剂包括醚化氨基塑料聚合物或低聚物；d)在曝露于来自步骤b)通过曝露于辐射而产生的酸时形成正碳离子的第二交联剂，和该第二交联剂包括1)羟基取代或2)羟基C1-C4烷基取代的C1-C12烷基酚，其中来自步骤c)和d)的交联剂总量是有效交联量；和e)光刻胶溶剂。本专利技术也涉及一种生产微电子器件，如半导体的方法，包括a)提供负作用光刻胶组合物，该组合物包括1)含有环键合羟基的酚类成膜聚合物粘合剂树脂；2)在曝露于辐射时形成酸的光酸产生剂，数量足以引发来自步骤1)成膜粘合剂树脂的交联；3)在曝露于来自步骤2)通过曝露于辐射而产生的酸时形成正碳离子的交联剂，和该交联剂包括醚化氨基塑料聚合物或低聚物；4)在曝露于来自步骤2)通过曝露于辐射而产生的酸时形成正碳离子的第二交联剂，和该第二交联剂包括羟基取代或羟基C1-C4烷基取代的C1-C12烷基酚，其中来自步骤3)和4)的交联剂总量是有效交联量；和5)光刻胶溶剂。b)将来自步骤a)的光刻胶组合物涂敷到合适基片的表面上；c)热处理来自步骤b)的涂敷基片直到从光刻胶组合物除去基本所有的光刻胶溶剂；d)以成像方式将来自步骤c)的涂敷光刻胶组合物曝露于成像辐射下；e)在步骤d)的曝露之后加热基片和f)采用显影剂除去来自步骤d)的涂敷光刻胶组合物的未曝露区域。优选实施方案的描述本专利技术的组合物包括对成像辐射如电子束、离子束、紫外光或X射线敏感的化学放大的，负作用光刻胶。这些组合物通过使一个光子或高能粒子被酸产生剂吸收而被化学放大，酸产生剂提供可随后催化许多交联反应的一种酸分子。从辐射敏感的光酸产生剂产生酸并不要求加热，且曝露于成像辐射就足够了。用于本专利技术的酚类成膜聚合物粘合剂树脂优选是溶于碱性介质如含水碱性显影剂，但不溶于水的羟基芳族聚合物。这些粘合剂树脂能够在交联剂存在下进行交联。选择粘合剂树脂使得在被交联之前，本专利技术的光刻胶组合物溶于碱性介质，如含水碱性显影剂。然而，这些组合物然后在交联之后变得不溶于这样碱性介质。优选的粘合剂树脂可包括酚醛清漆，优选衍生自如下取代酚的那些邻甲酚、间甲酚、对甲酚、2，4-二甲苯酚、2，5-二甲苯酚、3，4-二甲苯酚、3，5-二甲苯酚、百里酚及其混合物，其已经与醛例如甲醛缩合。粘合剂树脂也可包括聚(乙烯基苯酚)如聚(对羟基苯乙烯)、聚(对羟基-α-甲基苯乙烯、对羟基苯乙烯或对羟基-α-甲基苯乙烯和苯乙烯，乙酰氧基苯乙烯或丙烯酸和/或甲基丙烯酸的共聚物、羟苯基烷基甲醇均聚物、或酚醛清漆/聚(乙烯基苯酚)共聚物。醚化氨基塑料交联剂包括有机低聚物或聚合物，该低聚物或聚合物在通过辐射，优选成像辐射产生的酸存在下提供正碳离子和用于交联成膜粘合剂树脂。这使得粘合剂树脂在曝露的区域不溶于碱性介质。可以从与包含众多羟基、羧基、酰胺或酰亚胺基团的化合物或低分子量聚合物组合的各种氨基塑料制备这样的交联剂。优选的氨基低聚物或聚合物是通过胺，如脲，蜜胺或甘脲与醛如甲醛的反应获得的氨基塑料。这样合适的氨基塑料包括脲-甲醛、蜜胺-甲醛、苯并胍胺-甲醛、和甘脲-甲醛树脂，和任何这些物质的组合物。特别优选的氨基塑料是六(甲氧基甲基)蜜胺低聚物。羟基取代的烷基酚交联剂包括在通过辐射产生的酸存在下提供正碳离子和也用于交联成膜粘合剂树脂的有机聚合物。这使得粘合剂树脂在曝露区域不溶于碱性介质。这样的交联剂包括单和二羟基取代的酚如二羟烷基(dialkylol)甲酚，如二羟烷基(如二羟甲基)对甲酚。优选的二羟烷基甲酚包括单-或二-羟基C1-C4烷基取代的(单-，二-，三-或四-C1-C12烷基)苯酚，如二羟烷基(四烷基)-苯酚。特别优选的交联剂是2，6-二羟烷基-4-(四烷基)苯酚，如2，6-二羟甲基-4-(1，1，3，3-四甲基丁基)苯酚。光酸产生剂，在曝露于辐射如UV光时，产生用于催化光刻胶组合物中聚合物粘合剂树脂交联所需量的酸。这提供在基片上光刻胶膜曝露和未曝露区域溶解度的最终差异。优选的光酸产生剂是辐射敏感的肟磺酸酯，如在美国专利4,540,598和5,627,011中公开的那些。当光刻胶组合物曝露于辐射，特别是光化辐射时，肟磺酸酯产生酸，使得在后曝露烘烤工艺期间发生交联，其中光刻胶组合物的曝露区域不溶于通常的碱性介质，如含水碱性显影剂。用于本专利技术光刻胶组合物的优选肟磺酸酯具有如下通式 其中R1和R2可以是C1-C4烷基或卤代烷基、苯基、萘基、或由硝基、氯、溴、羟基、C1-C4烷基、C1-C4氟烷基、或C1-C4烷氧基取代的苯基或萘基。用于这样光刻胶组合物的合适溶剂可包括丙二醇单烷基醚、丙二醇烷基(如甲基)醚乙酸酯、2-庚酮、3-甲氧基-3-甲基丁醇、乙酸丁酯、苯甲醚、二甲苯、二甘醇二甲醚、乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、二甘醇单乙基醚、乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单甲基乙酸酯、甲乙酮、2-庚酮或单羟基单羧酸酯，如羟乙酸甲酯、羟乙酸乙酯、羟乙酸丁酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯、丙酸乙氧基乙酯、3-羟丙酸甲酯、3-羟丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、2-羟丙酸甲酯、2-羟丙酸乙酯(ethyl 2-oxypropionate)、2-羟基丙酸乙酯(乳酸乙酯)、3-羟基丙酸乙酯、2-羟丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学放大的、负作用的、辐射敏感性光刻胶组合物，该组合物可在碱性介质中显影，光刻胶包括： ａ）含有环键合羟基的酚类成膜聚合物粘合剂树脂； ｂ）在曝露于辐射时形成酸的光酸产生剂，数量足以引发成膜粘合剂树脂的交联； ｃ）在曝露于来自步骤ｂ）通过曝露于辐射而产生的酸时形成正碳离子的交联剂，和该交联剂包括醚化氨基塑料聚合物或低聚物； ｄ）在曝露于来自步骤ｂ）通过曝露于辐射而产生的酸时形成正碳离子的第二交联剂，和该第二交联剂包括：１）羟基取代或２）羟基Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４］烷基取代的Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１２］烷基酚，其中来自步骤ｃ）和ｄ）的交联剂总量是有效交联量；和 ｅ）光刻胶溶剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐平永，盧炳宏，RR达梅尔，
申请(专利权)人：AZ电子材料日本株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]