用于正性光刻胶的混合溶剂体系制造技术

一种适用作光刻胶的光敏正性的组合物，其中包括至少一种成膜树脂、至少一种光敏剂和含大于５０％重量的亚烷基二醇烷基醚和低于５０％重量的或烷氧基丙酸烷基酯或烷基戊基酮的光刻胶溶剂混合物，以及一种制备这种光刻胶组合物的方法。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及辐射敏感的正性光刻胶组合物的制备方法，尤其是涉及含成膜树脂(如酚醛清漆树脂或乙烯基酚树脂)和光敏剂成分(如重氮萘醌或光-酸生成剂，如二芳基碘鎓盐或芳基鎓盐)这样的光刻胶组合物的制造方法。在本
中制造正性光刻胶配方的技术是众所周知的，如在美国专利3,666,473、4,115,128和4,173,470中讨论的。这些光刻胶包括了碱溶性酚醛清漆树脂和乙烯基酚树脂以及一般为取代的重氮萘醌化合物或光-酸生成剂的光敏成分(光敏剂)。将这些树脂和光敏剂溶于有机溶剂或溶剂的混合物中，并以薄膜或涂层施于适用于具体用途的所要求的底材上。这些光刻胶配方中的成膜树脂成分一般为可溶于碱性水溶液而不溶于水，但作为另一成分或成膜树脂的成分(即成膜树脂既含成膜成分又含光敏成分)的光敏剂可以对有关这种树脂成分的溶解速度起抑制剂的作用。但是，将已涂底材的所选区域曝光于光化射线后，光敏剂发生辐射引发的结构转变，就正性光刻胶来说，涂层的曝光区域比未曝光区域更易溶解。当将底材浸入碱性显影溶液中时，溶解速率的差别，会引起正性光刻胶涂层曝光区域溶解，而未曝光区域基本不受影响，因此在底材上产生正性浮凸图案。在许多情况下，曝光并显影的底材还将受到底材蚀刻溶液或气体等离子体的处理。光刻胶涂层保护了底材的涂布区域免受蚀刻，因此，蚀刻剂只能蚀刻底材的未涂布区域，在正性的光刻胶中，这个区域相当于受到光化射线曝光的区域。这样，在该底材上可以构成蚀刻的图案，这相当于用于在显影前在涂布的底材上创建选择的曝光图案的掩模、模板、样板的图案。用上述方法产生的底材上的正性光刻胶浮凸的图案可用于各种用途，例如，包括作为曝光掩模或图案，如用在制造微型集成电子元件。在工业上实用的光刻胶组合物重要的性质包括光刻胶的感光速度、光刻胶分辨率以及聚焦深度。对于光刻胶来说，良好的感光速度是重要的，尤其是需要多次曝光的用途中，例如在通过重复方法产生多重图案，或使用降低强度的光的用途中，如在投影曝光技术，这时光线穿过一系列棱镜和单色滤光镜。这样，在必须进行多次曝光以在底材上得到掩模或系列的电路图案所用的光刻胶，这时快速感光速度是特别重要的。这些最优化条件包括以特别的显影模式的恒定的显影温度和时间，以及使曝光的光刻胶区域完全显影所选择的显影剂体系，而同时使最大的未曝光的光刻胶膜厚度损失不超过初始厚度的约10％。对光刻胶的另一重要要求是，在底材上生成的纵剖面壁应是直的和尽可能垂直(即要求的图象边缘锐利)。纵剖面越好则在底材上得到的图象越精细。光刻胶分辨率是指光刻胶体系再现曝光时使用的掩模的最小等间隔的线对和间隔空间的能力，同时在显影的曝光空间有高度(大于80度)的图象边缘锐度。在许多的工业用途中，特别是在制造微型的电子元件中，要求光刻胶对很小线和间隔宽度(0.5微米或更低)提供高分辨率。聚焦深度是指能复制给定特写尺寸的散焦设置的范围。光刻胶重现很小尺寸0.5微米或更低的能力，对在高级的硅片和更小的元件上制造大规模集成电路是很重要的。在这种芯片上的电路密度采用光刻法只能通过提高光刻胶的分辨能力来增加。尽管负性光刻胶(其中光刻胶的涂层曝光区域不溶于显影剂，而未曝光区域则为显影剂溶解)已经广泛在半导体工业用于此目的，但是正性光刻胶因为本来有更高的分辨率，所以常常用来代替负性光刻胶。在使用传统的正性光刻胶制造微型集成电路元件存在的问题是，正性光刻胶比负性光刻胶的感光速度慢。在现有技术中为了改进正性光刻胶的感光速度、分辨率和聚焦深度已经进行了许多尝试。例如，美国专利3,666,473中将两种酚醛清漆树脂和典型的敏化剂一起使用，这些酚醛清漆树脂由其在特定的pH的碱性溶液中的溶解速率和浊点限定。在美国专利4,115,128中将由有机酸环状酐组成的第三成分加到酚醛树脂和二氮化萘醌敏化剂中以增加感光速度。本专利技术提供了一种利用新的溶剂体系制造正性光刻胶组合物的方法。已经发现，当成膜树脂(一般为碱溶性的和不溶于水的)和光敏剂成分同含量大于50％重量的C1-C4亚烷基二醇C1-C4烷基醚(AGAE)(如丙二醇甲醚(PGME))和或C1-C4烷基戊基酮(AAK)(如MAK(甲基戊基酮，也称2-庚酮))或C1-C4烷氧基(例如乙氧基)丙酸C1-C4烷基(例如乙基)酯(AAP)(如3-乙氧基丙酸乙酯(EEP))的光刻胶溶剂混合时，可以配制成这样的光刻胶。这些光刻胶组合物可提供很高的分辨率和基本上直壁纵剖面。欧洲专利106774公开了单独使用丙二醇烷基醚作为光刻胶的溶剂。美国专利5,360,696讨论了单独使用C1-C4烷基戊基酮作为正性光刻胶的溶剂。美国专利5,336,583公开的光刻胶溶剂是丙酸的低级烷基酯和烷基戊基酮的混合物。日本公布的专利申请10-10711(1998年1月16日)公开了使用甲基戊基酮和PGME的光刻胶溶剂混合物，其中PGME占溶剂组合物的3-28％重量。还公开了增加PGME的用量，例如增加到30％，得到的光刻胶组合物是不能接受的。欧洲专利211667公开了使用C1-C4烷氧基丙酸的C1-C4烷基酯作为正性光刻胶的溶剂。本专利技术涉及使用溶剂体系的光刻胶组合物。这种溶剂体系是由本专利技术的两种溶剂混合得到的，其中AGAE是主要成分，即占光刻胶溶剂总量的50％重量以上，优选占至少60％重量，更优选占至少70％，最优选占80％。本专利技术的混合溶剂体系给光刻胶组合物提供了优秀的光敏性和感光速度(清除剂量和印刷剂量)、分辨率(良好的壁纵剖面)和聚焦深度。本专利技术还涉及正性光刻胶组合物，这种组合物主要由至少一种成膜树脂(如酚醛清漆树脂或乙烯基酚树脂)、至少一种光敏剂成分(如邻-重氮萘醌光敏剂或光-酸生成剂)以及含大量的(大于50％重量)的C1-C4亚烷基二醇C1-C4烷基醚(如丙二醇甲基醚(PGME))和低于50％重量的或C1-C4烷基戊基酮(如甲基戊基酮)或C1-C4烷氧基丙酸C1-C4烷基酯(如3-乙氧基丙酸乙酯)的光刻胶溶剂混合物组成。本专利技术还涉及具有良好的感光速度、优秀分辨率和基本上笔直(大于80度锐度)壁纵剖面的正性光刻胶组合物的制造方法。此方法的主要组成为形成由至少一种成膜树脂(通常为碱溶性而不溶于水的树脂，如酚醛清漆树脂或乙烯基酚树脂)、至少一种光敏剂成分(如邻-重氮萘醌光敏剂或光-酸生成剂)以及含大量(大于50％重量)的C1-C4亚烷基二醇C1-C4烷基醚和少量(低于50％重量)的或C1-C4烷基戊基酮或C1-C4烷氧基丙酸的C1-C4烷基酯的光刻胶溶剂混合物组成的混合物。生产可用于制备光刻胶组合物的成膜酚醛树脂(一般为不溶于水，但能溶于碱)是本领域众所周知的。在酚醛树脂的化学和应用(Chemistry and Application of Phenolic Resins,Knop A.and Schib,W.；Springer Verlag,N.Y.,1979 in Chapter 4)中曾讨论过其制造，这篇文献在此作为参考。对乙烯基酚和聚乙烯基酚在美国专利3,869,292和4,439,516中曾讨论过，这些文献在此引为参考。成膜的乙烯基酚树脂(如羟基苯乙烯衍生物)的制造曾在美国专利4,868,256中讨论过。同样，对熟悉该领域的人员来说，使用邻-重氮萘醌是众所周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正性光刻胶组合物，主要包括如下成分的混合物：ａ）至少一种成膜树脂；ｂ）至少一种光敏剂成分；和ｃ）含大于５０％重量的Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４］亚烷基二醇Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４］烷基醚和低于５０％重量的Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４］烷基戊基酮或Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４］烷氧基丙酸Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４］烷基酯的溶剂混合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JN艾尔贝克，AD迪奥赛斯，
申请(专利权)人：克拉里安特国际有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[]