專利名稱：正型光致抗蝕劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用以制造微細電路圖形如液晶顯示裝置電路或半導(dǎo)體集成電路的正型光致抗蝕劑組合物，特別是涉及一種包含用以形成光致抗蝕劑層的聚合物樹脂、感光化學品以及溶劑而沒有惡臭的正型光致抗蝕劑組合物。
為了形成如液晶顯示裝置(LCD)電路或半導(dǎo)體集成電路等中所用的微細電路圖形，首先將光致抗蝕劑層組合物均勻地涂覆或施加在基片上的絕緣層或?qū)щ娦越饘賹由?。然后將涂覆或施加了光致抗蝕劑組合物的基片通過掩膜暴露于某種形式的輻射如紫外光、電子或X-射線。將曝光的基片顯影，形成所需的圖形。把該圖型化的光致抗蝕劑層作為掩膜，以蝕刻上述絕緣層或?qū)щ娦越饘賹?。然后除去剩余的光致抗蝕劑層，從而在基片表面上形成微細圖形。根據(jù)光致抗蝕劑涂層的曝光區(qū)域是不溶的或可溶的，上述光致抗蝕劑組合物被分類成負型及正型。最近，由于正型光致抗蝕劑組合物能夠比負型光致抗蝕劑組合物形成更小的圖形，已經(jīng)優(yōu)選使用正型光致抗蝕劑組合物。
從工業(yè)用途來看，光致抗蝕劑組合物的重要性質(zhì)包括感光性、對比度、分辨率、與基片的附著性、殘膜率及對人體安全性等。
感光性是指光致抗蝕劑響應(yīng)光的速度。更高的感光性是需要的，特別是在通過重復(fù)方法進行多次曝光以形成多重圖形的應(yīng)用場合下。其它實例是當使用強度降低的光時，如使用通過一系列透鏡及單色過濾器的光的透射曝光技術(shù)。
對比度是指曝光的顯象區(qū)域上的膠片損失量與沒有曝光的區(qū)域上的膠片損失量的比例。通常，對涂覆有光致抗蝕劑層的曝光基片進行持續(xù)地顯像直到曝光區(qū)域上的涂層完全被溶解。所以可以通過當曝光的涂覆區(qū)域被完全清除時，測量未曝光區(qū)域內(nèi)的膠片涂層的損失百分比而簡單地測定顯象對比度。
分辨率是指光致抗蝕劑組合物如何精密地再現(xiàn)在顯象的曝光空間上曝光期間所用的掩膜圖像。在各種工業(yè)用途中，特別是在液晶顯示器或半導(dǎo)體集成電路的制造中，需要光致抗蝕劑對極其微細的線及空間寬度(1μm以下)具有高度的分辨率。
光致抗蝕劑組合物通常包括用以形成光致抗蝕劑層的聚合物樹脂、感光化學品及溶劑。過去，為了改善正型光致抗蝕劑組合物的感光性、顯像對比度、分辨率以及安全性等，已經(jīng)采取了多種方法。比如，美國專利第3,666,473號公開了把兩種酚醛線型酚醛清漆樹脂的混合物與典型的感光化學品一起使用的混合物。美國專利第4,115,128號公開了為了提高感光性，向苯酚樹脂及萘醌二疊氮化物(naphthoquinone diazide)感光化學品中添加有機酸環(huán)酐。美國專利第4,555,069號公開了，為了提高感光性及安全性，使用了線型酚醛清漆樹脂、鄰-苯醌二疊氮化物感光化學品以及作為溶劑的丙二醇烷基醚醋酸酯。
為了提高光致抗蝕劑組合物的物理性能以及為了作業(yè)安全性已經(jīng)開發(fā)出了多種溶劑。例如，乙二醇單乙醚乙酸酯或乳酸乙酯以及丙二醇單乙醚乙酸酯可以用作溶劑。但是，含有乳酸乙酯的組合物與基片的附著性差并且不能均勻涂覆在基片上。乙二醇單乙醚乙酸酯及丙二醇單乙醚乙酸酯有毒且產(chǎn)生惡臭。所以，仍然需要一種在不降低感光性、對比度、分辨率以及聚合物樹脂的溶解性等光致抗蝕劑組合物性能的情況下，適應(yīng)不同工業(yè)用途的光致抗蝕劑組合物。
本發(fā)明的目的是提供呈現(xiàn)高的感光性、殘膜率、顯像對比度、分辨率及與基片間的附著性，從而可應(yīng)用于各種工業(yè)用途的光致抗蝕劑組合物。
本發(fā)明的另一目的是提供一種安全、沒有惡臭以及符合環(huán)保要求的正型光致抗蝕劑組合物。
通過本發(fā)明的正型光致抗蝕劑組合物可以實現(xiàn)這些目的和其它目的。該組合物包括用以形成光致抗蝕劑層的聚合物樹脂、由于曝光而使光致抗蝕劑層的溶解度發(fā)生改變的感光化學品以及作為溶劑的乙酸3-甲氧基丁酯和4-丁內(nèi)酯。上述聚合物樹脂優(yōu)選是線型酚醛清漆樹脂(novolak resin)，上述感光化學品優(yōu)選是二疊氮化物型(diazide-type)化合物。乙酸3-甲氧基丁酯和4-丁內(nèi)酯的比例是60至80重量份2至10重量份。
下面對本發(fā)明作詳細說明。
本發(fā)明的光致抗蝕劑組合物中所用的的聚合物樹脂為本技術(shù)領(lǐng)域公知的。線型酚醛清漆樹脂，一種具有代表性的的聚合物樹脂可以用于本發(fā)明的光致抗蝕劑組合物中。線型酚醛清漆樹脂是通過將芳香醇如苯酚、間及/或?qū)追?cresol)與甲醛反應(yīng)而形成的。為了改善光致抗蝕劑的性能，可以根據(jù)光致抗蝕劑的用途調(diào)整高分子、中分子或低分子樹脂的比例，而控制樹脂的分子量。
作為感光化學品使用的二疊氮化物，可通過將多羥基二苯甲酮與基于二疊氮化合物的化合物如1,2-萘醌二疊氮化物或2-疊氮-1-萘酚-5-磺酸進行反應(yīng)而制備。
溶劑包括乙酸3-甲氧基丁酯和4-丁內(nèi)酯。乙酸3-甲氧基丁酯和4-丁內(nèi)酯的比例優(yōu)選是60至80重量份∶2至10重量份，更優(yōu)選是65至75重量份∶2至5重量份。
若乙酸3-甲氧基丁酯的量超過上述范圍，則組合物的粘度下降從而使殘膜率不良；若乙酸3-甲氧基丁酯的量低于上述范圍，則粘度增加太多從而使涂覆性能變差。另外，若4-丁內(nèi)酯的量超過上述范圍，則具有降低殘膜率的問題；若4-丁內(nèi)酯的量低于上述范圍，則引起不能得到均勻的組合物且顆粒會容易出現(xiàn)在基片上的問題。
在本發(fā)明中，光致抗蝕劑組合物優(yōu)選含有約10重量％至25重量％的聚合物樹脂，約4重量％至10重量％的感光化學品，65重量％至85重量％的溶劑。
若上述聚合物樹脂的含量少于10重量％，則會降低與基片的附著性，從而具有使形成的外形不良的問題；若上述聚合物樹脂的含量超過25重量％，則增大的粘度會降低感光性及降低組合物的涂覆性能。若感光化學品的含量達不到4重量％，則具有分辨率降低及外形變成不良的問題；若感光化學品的含量超過10重量％，則在將光致抗蝕劑組合物涂覆到基片上時，容易產(chǎn)生浮渣或顆粒。
在本發(fā)明的光致抗蝕劑的組合物中，可以加入如著色劑、染料、抗條痕劑(anti-striation agents)、增塑劑、附著促進劑、速度增加劑以及表面活性劑等添加劑。這類添加劑有助于改善光致抗蝕劑組合物的性能。
可以通過浸漬、噴涂、旋轉(zhuǎn)及旋轉(zhuǎn)涂覆等通常的方法，將本發(fā)明的光致抗蝕劑組合物涂覆在基片上。比如，當旋轉(zhuǎn)涂覆時，根據(jù)所用的旋轉(zhuǎn)裝置的種類及旋轉(zhuǎn)方法調(diào)整光致抗蝕劑溶液的固體含量的百分比，從而可提供具有所需厚度的涂層。合適的基片包括硅、鋁、二氧化硅、摻雜的二氧化硅、氮化硅、鉭、銅、多晶硅、陶瓷、鋁/銅混合物以及各種聚合物樹脂。
將涂覆有光致抗蝕劑組合物的基片在20℃至100℃的溫度下進行加熱以進行軟烘焙。如此進行處理的目的是，在避免光致抗蝕劑組合物中的固體成分發(fā)生熱分解的情況下蒸發(fā)溶劑。一般情況下，通過軟烘焙步驟使溶劑的濃度降低至最小，因此，一直進行該軟烘焙步驟直到大部分溶劑被蒸發(fā)從而在基片上形成薄的光致抗蝕劑組合物的涂層。
然后，利用適當?shù)难谀?，使涂覆有光致抗蝕劑層的基片曝光，特別是利用紫外光進行曝光，從而形成所需的圖形。把如此被曝光的基片充分地浸漬在堿性顯像水溶液中，直至曝光的光致抗蝕劑層全部或絕大部分溶解。合適的顯像水溶液包含含有堿性氫氧化物、氫氧化銨及四甲基氫氧化銨(TMAH)的水溶液。
然后，從顯像液中取出已經(jīng)除去曝光的光致抗蝕劑的基片。然后將所得的基片進行熱處理以改進光致抗蝕劑層的耐化學性。該步驟稱為硬烘焙步驟。該硬烘焙步驟是在光致抗蝕劑層的軟化點以下溫度進行，優(yōu)選是在100至150℃的溫度下進行。
對如此完成顯像的基片用腐蝕劑或氣體等離子體對曝光的基片部分進行處理，剩余的光致抗蝕劑保護其所覆蓋的基片區(qū)域。利用剝離器從蝕刻基片上除去光致抗蝕劑層，從而在基片表面上形成圖形。
下面實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例1將包括6.43重量％的感光化學品、19.47重量％的聚合物樹脂、70.4重量％的乙酸3-甲氧基丁酯和3.70重量％的4-丁內(nèi)酯的光致抗蝕劑組合物滴加到4英寸的裸玻璃板上，以恒定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)玻璃板。然后在135℃的溫度下，把上述玻璃板加熱干燥90秒，而在玻璃板上得到1.60μm厚度的光致抗蝕劑薄膜層。使用掩膜，將所得的玻璃板暴露于紫外光，然后在2.38重量％的四甲基氫氧化銨(TMAH)的水溶液中浸漬75秒，除去曝光的部分，從而得到了光致抗蝕劑圖形。
現(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的光致抗蝕劑組合物具有良好的感光性。而且，由于隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加，厚度將線性增加，所以如果旋轉(zhuǎn)速度改變，也可以可靠地預(yù)測層的厚度。
本發(fā)明的正型光致抗蝕劑組合物具有改進的感光性、良好的殘膜率及層的厚度，所以本發(fā)明的組合物可以容易地應(yīng)用于多種工業(yè)用途。而且，由于該組合物沒有惡臭，故可改善作業(yè)環(huán)境。
盡管參照優(yōu)選的實施方案對本發(fā)明進行了詳細描述，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不偏離所附權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的實質(zhì)和范圍下，可以對本發(fā)明進行各種改變和替代。
權(quán)利要求
1．一種正性光致抗蝕劑組合物，其包含用以形成光致抗蝕劑層的聚合物樹脂；由于曝光而使光致抗蝕劑層的溶解度發(fā)生改變的感光化學品；及作為溶劑的乙酸3-甲氧基丁酯和4-丁內(nèi)酯。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述乙酸3-甲氧基丁酯和4-丁內(nèi)酯是以60至80重量份∶2至10重量份的比率混合。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述聚合物樹脂是線型酚醛清漆樹脂，所述感光化學品是基于二疊氮化物的化合物。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述光致抗蝕劑組合物包括10重量％至25重量％的聚合物樹脂、4重量％至10重量％的感光化學品和65重量％至85重量％的溶劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光致抗蝕劑組合物,其包括:用以形成光致抗蝕劑層的聚合物樹脂、由于曝光而使光致抗蝕劑層的溶解度發(fā)生改變的感光化學品以及作為溶劑的乙酸3－甲氧基丁酯和4－丁內(nèi)酯。該組合物具有良好的感光性和殘膜率,且沒有惡臭。
文檔編號C08K5/00GK1289070SQ0012626
公開日2001年3月28日 申請日期2000年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月30日
發(fā)明者羅振豪, 李有京, 樸弘植, 羅允靜, 金璣洙, 姜圣哲, 康升鎮(zhèn) 申請人:三星電子株式會社, 東友半導(dǎo)體株式會社