发明名称 负性光阻剂组成物,用于形成光阻图案之方法以及用以制造电气元件之方法
摘要 负性抗蚀组成物包含(1)一种成膜聚合物,其本身可溶于硷性水溶液且含有一第一单体单位具有一个硷溶性基于分子以及一第二单体单位带有醇结构于支链,该醇结构可与硷溶性基反应,以及(2)一种光酸产生剂,当吸收成像辐射时分解,可产生酸,酸可诱发第二单体单位之醇结构与第一单体单位之硷溶性基之反应,或保护第一单体单位之硷溶性基。抗蚀组成物可形成具有实用敏感度且不会膨胀的复杂负性抗蚀图样。
申请公布号 TWI294991 申请公布日期 2008.03.21
申请号 TW089117944 申请日期 2000.09.01
申请人 富士通股份有限公司 发明人 野崎耕司;并木崇久;矢野映;今纯一;小泽美和
分类号 G03F7/038(2006.01);C08K5/00(2006.01);H01L21/312(2006.01) 主分类号 G03F7/038(2006.01)
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种可使用硷性溶液显像之负性化学放大抗蚀 组成物,其中系基于一由于一酸催化反应所引起之 极性的改变而形成一种抗蚀图样,其包含: (1)一种成膜聚合物,其本身可溶于硷性水溶液,且 含有带硷溶性基之第一单体单位以及带有可与该 硷溶性基反应之第三醇结构之第二单体单位,以及 (2)一种光酸产生剂,其当藉吸收成像辐射分解时可 产生酸,该酸可诱生第二单体单位之醇结构与第一 单体单位之硷溶性基间之反应,或保护第一单体单 位之硷溶性基, 以及其本身可溶于硷性水溶液,但当曝光于成像辐 射时,由于光酸产生剂作用结果,变成于曝光区段 不溶于硷性水溶液。 2.如申请专利范围第1项之负性化学放大抗蚀组成 物,其中该第二单体单位之醇结构为下式(I)至(IV) 之任一者表示之第三醇结构: 此处R系联结至单体单位之主链且表示可与第一单 体共聚合之键结基,以及 R1及R2可相同或相异且各自表示直链、分支或环状 烃基; 此处R定义如前; Rx表示1-8个碳之烃基,以及 p为2-9之整数; 此处R定义如前, Y表示氢原子或选择性取代基选自烷基,烷氧羰基, 酮基,羟基及氰基组成的组群,以及 Z表示完成一个环脂族烃基需要的原子;或 此处R及Y定义如前,以及 BA表示完成一个双环烷环需要的原子。 3.如申请专利范围第2项之负性化学放大抗蚀组成 物,其中由第二单体单位促成的比例基于共聚物总 量系于0.1至70莫耳%之范围。 4.如申请专利范围第1项之负性化学放大抗蚀组成 物,其中第一及第二单体单位可相同或相异,且各 自表示选自基于(甲基)丙烯酸单体单位,基于衣康 酸单体单位,基于乙烯基酚单体单位,基于乙烯基 苯甲酸单体单位,基于苯乙烯单体单位,基于双环[2 .2.1]庚-5-烯-2-羧酸单体单位,基于N取代马来醯亚胺 单体单位,以及具有一个酯基含有多个或多环系环 脂族烃部分之单体单位组成的组群中之一员。 5.如申请专利范围第1项之负性化学放大抗蚀组成 物,当用以藉施用于石英基材上形成厚度1微米之 薄膜时,具有吸光比于使用的曝光光源波长不大于 1.75微米-1。 6.如申请专利范围第1项之负性化学放大抗蚀组成 物,其中第一及/或第二单体单位进一步具有一个 选自内酯环,醯亚胺环及酸酐组成的组群之弱硷溶 性基键结至其支链。 7.如申请专利范围第1项之负性化学放大抗蚀组成 物,其进一步含有一种分子内带有一个醇结构之化 合物。 8.如申请专利范围第7项之负性化学放大抗蚀组成 物,其中化合物之醇结构为第三醇结构。 9.如申请专利范围第7项之负性化学放大抗蚀组成 物,其中含醇结构化合物具有沸点至少130℃。 10.如申请专利范围第1项之负性化学放大抗蚀组成 物,其包含一种溶剂选自乳酸乙酯,甲基戊基甲酮,3 -甲氧丙酸甲酯,3-乙氧丙酸乙酯,丙二醇甲基醚乙 酸酯及其混合物组成的组群。 11.如申请专利范围第10项之负性化学放大抗蚀组 成物,其进一步包含一种选自乙酸丁酯,-丁内酯, 丙二醇甲醚及其混合物组成的组群之溶剂作为助 溶剂。 12.如申请专利范围第1项之负性化学放大抗蚀组成 物,其用以形成具有线宽0.15微米或更小之布线图 样。 13.一种形成负性抗蚀图样之方法,包含下列步骤: 涂布如申请专利范围第1项之负性化学放大抗蚀组 成物至一目标基材上, 选择性曝光形成的抗蚀薄膜于成像辐射,其可诱使 该抗蚀组成物之光酸产生剂分解,以及 以硷性水溶液显像曝光抗蚀薄膜。 14.一种制造电子装置之方法,包含使用一种由如申 请专利范围第1项之负性化学放大抗蚀组成物形成 的抗蚀图样作为阻罩装置俾选择性去除下方目标 基材,藉此形成一层预定功能元件层。 15.如申请专利范围第14项之制造电子装置之方法, 其包含下列步骤: 涂布该负性化学放大抗蚀组成物于目标基材上, 选择性曝光形成的抗蚀薄膜于成像辐射,其可诱使 抗蚀组成物之光酸产生剂分解, 以硷水溶液显像曝光后之抗蚀薄膜而形成一种抗 蚀图样,以及 于抗蚀图样作为阻罩装置存在下蚀刻目标基材而 形成功能元件层。 16.一种负性化学放大抗蚀组成物,其中系基于一由 于一酸催化反应所引起之极性的改变而形成一种 抗蚀图样,其特征为包含下列反应成分的组合: (1)一种基本树脂系由硷溶性聚合物组成, (2)一种光酸产生剂其当吸收成像辐射时可分解而 产生酸,以及 (3)一种环脂族醇具有一个反应性位置,其可与基本 树脂之聚合物于由光酸产生剂产生之酸存在下进 行脱水键结反应。 17.如申请专利范围第16项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中该环脂族醇含有一或多个醇系羟基。 18.如申请专利范围第16或17项之负性化学放大抗蚀 组成物,其中1-6个碳原子系位于该环脂族醇之环脂 族主链与羟基间。 19.如申请专利范围第16项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中该环脂族醇为含4或多个碳原子之单环 化合物,含6或多个碳原子之多环化合物或其混合 物。 20.如申请专利范围第16项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中该环脂族醇为分子具有金刚烷结构之醇 。 21.如申请专利范围第16项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中环脂族醇为具有立体化学固定结构之第 三级醇。 22.一种形成负性抗蚀图样之方法,包含下列步骤: 涂布一种负性化学放大抗蚀组成物至一目标基材 上,该负性化学放大抗蚀组成物包含下列反应成分 的组合: (1)一种基本树脂系由硷溶性聚合物组成, (2)一种光酸产生剂其当吸收成像辐射时可分解而 产生酸,以及 (3)一种环脂族醇具有一个反应性位置,其可与基本 树脂之聚合物于由光酸产生剂产生之酸存在下进 行脱水键结反应, 选择性曝光形成的抗蚀剂薄膜于成像辐射,其可诱 使抗蚀组成物之光酸产生剂分解,以及 于曝光后烘烤后使用硷性水溶液显像抗蚀薄膜。 23.一种制造电子装置之方法,包含使用一种由如申 请专利范围第16项之负性化学放大抗蚀组成物形 成的抗蚀图样作为阻罩装置俾选择性去除下方目 标基材,藉此形成一层预定功能元件层。 24.如申请专利范围第23项之制造电子装置之方法, 其包含下列步骤: 涂布该负性化学放大抗蚀组成物于目标基材上, 选择性曝光形成的抗蚀薄膜于成像辐射,其可诱生 抗蚀组成物之光酸产生剂分解, 以硷水溶液显像曝光后之抗蚀薄膜而形成一种抗 蚀图样,以及 于抗蚀图样作为阻罩装置存在下蚀刻目标基材而 形成功能元件层。 25.一种负性化学放大抗蚀组成物,其中系基于一由 于一酸催化反应所引起之极性的改变而形成一种 抗蚀图样,且其包含一种具有硷溶性基之第一聚合 物,一种于支链具有一个可与该硷溶性基反应之醇 结构之第二聚合物,以及一种光酸产生剂可产生一 种酸,其经由吸收形成影像之辐射分解,且激发该 第一聚合物之硷溶性基与该第二聚合物之醇间之 反应,其中该组成物本身可溶于硷性水溶液,且当 暴露于形成影像之辐射时,曝光区于光酸产生剂的 作用之下变成不溶于硷性水溶液。 26.如申请专利范围第25项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中由光酸产生剂激发的反应为保护硷溶性 基之保护类型反应及/或促进硷溶性基不溶于硷性 水溶液之不溶性促进类型反应。 27.如申请专利范围第25或26项之负性化学放大抗蚀 组成物,其中该醇结构为第三醇结构。 28.如申请专利范围第27项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中该第三醇结构系以下式(1)至(4)之任一式 表示: 其中R表示连结至第二聚合物主链之原子基以及R1 及R2各自分别为含直链或分支结构或环状结构之 含1至8个碳原子之任意烷基; 其中R定义如前,n为2至9之数目及Rx为含直链或分支 结构或环状结构之含1至8个碳原子之基; 其中R定义如前,Y表示氢原子或含1至6个碳原子之 任意烷基,烷氧羰基,酮基,羟基或氰基; 其中R及Y各自具有前述相同定义。 29.如申请专利范围第25项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中该第一聚合物及该第二聚合物各自包含 至少一个选自丙烯酸类、甲基丙烯酸类、衣康酸 类、乙烯基苯甲酸类、乙烯基酚类、双环[2.2.1]庚 -5-烯-2-羧酸类及N取代马来醯亚胺类化合物及其衍 生物组成的组群之单体单位。 30.如申请专利范围第25项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中进一步添加含有一个醇结构之化合物。 31.如申请专利范围第30项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中该具有醇结构之化合物含有至少一个羟 基、酮基或烷氧羰基。 32.如申请专利范围第25项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中该第一聚合物进一步含有一个选自内酯 环、醯亚胺环及酸酐组成的组群之硷溶性基。 33.一种形成抗蚀图样之方法,包含一系列步骤:涂 布如申请专利范围第25项之负性化学放大抗蚀组 成物于一目标基材上而形成抗蚀薄膜,藉形成影像 之辐射选择性曝光抗蚀薄膜而加速光酸产生剂的 分解,以及使用硷性水溶液显像曝光后的抗蚀薄膜 。 34.一种制造电子装置之方法,包含使用一种由如申 请专利范围第25项之负性化学放大抗蚀组成物形 成的抗蚀图样作为阻罩装置俾选择性去除下方目 标基材,藉此形成一层预定功能元件层。 35.如申请专利范围第34项之制造电子装置之方法, 其包含下列步骤: 涂布该负性化学放大抗蚀组成物于目标基材上, 选择性曝光形成的抗蚀薄膜于成像辐射,其可诱使 抗蚀组成物之光酸产生剂分解, 以硷水溶液显像曝光后之抗蚀薄膜而形成一种抗 蚀图样,以及 于抗蚀图样作为阻罩装置存在下蚀刻目标基材而 形成功能元件层。 36.一种负性化学放大抗蚀组成物,其中系基于一由 于一酸催化反应所引起之极性的改变而形成一种 抗蚀图样,且包含一种基本树脂其包含一种硷溶性 聚合物,一种光酸产生剂其可于吸收成像辐射时分 解而产生酸,以及一种环脂族醇具有一个反应性位 置其可于光酸产生剂产生之酸存在下与基本树脂 之硷溶性基进行脱水键结反应,其中藉曝光变成不 可溶之基本树脂区段之分子量分布为1至2(含)。 37.如申请专利范围第36项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中基本树脂之重量平均分子量为至少2000 。 38.一种负性化学放大抗蚀组成物,其中系基于一由 于一酸催化反应所引起之极性的改变而形成一种 抗蚀图样,且包含一种基本树脂其包含一种硷溶性 聚合物,一种光酸产生剂其可于吸收成像辐射时分 解而产生酸,以及一种环脂族醇具有一个反应性位 置其可于光酸产生剂产生之酸存在下与基本树脂 之硷溶性基进行脱水键结反应, 其中基本树脂中不大于10%重量比系由分子量低于 2000之成分组成。 39.如申请专利范围第36或38项之负性化学放大抗蚀 组成物,其中该基本树脂含有一种基于酚之化合物 。 40.如申请专利范围第36或38项之负性化学放大抗蚀 组成物,其中该环脂族醇具有金刚烷结构。 41.如申请专利范围第36或38项之负性化学放大抗蚀 组成物,其中该环脂族醇具有带有立体化学固定结 构之第三醇结构。 42.如申请专利范围第41项之负性化学放大抗蚀组 成物,其中该第三醇为1-金刚烷醇或其衍生物。 43.如申请专利范围第36或38项之负性化学放大抗蚀 组成物,其中该光酸产生剂为选自氧盐类,卤化 有机物质及磺酸酯类组成的组群中之任一者。 44.一种形成负性抗蚀图样之方法,包含一系列步骤 包括涂布如申请专利范围第36项之负性化学放大 抗蚀组成物于一目标基材上,选择性曝光形成的抗 蚀薄膜于成像辐射,其可诱生抗蚀组成物之光酸产 生剂分解,以及使用硷性水溶液显像曝光后之抗蚀 薄膜。 45.一种制造电子装置之方法,包含使用一种由如申 请专利范围第36项之负性化学放大抗蚀组成物形 成的抗蚀图样作为阻罩装置俾选择性去除下方目 标基材,藉此形成一层预定功能元件层。 46.如申请专利范围第45项之制造电子装置之方法, 其包含下列步骤: 涂布该负性化学放大抗蚀组成物于目标基材上, 选择性曝光形成的抗蚀薄膜于成像辐射,其可诱使 抗蚀组成物之光酸产生剂分解, 以硷水溶液显像曝光后之抗蚀薄膜而形成一种抗 蚀图样,以及 于抗蚀图样作为阻罩装置存在下蚀刻目标基材而 形成功能元件层。 图式简单说明: 第1A至1F图循序说明根据本发明之MOS电晶体之制法 ,以及 第2A至21图循序说明根据本发明之薄膜磁性记录头 之制法。
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