发明名称 利用水溶性负型光阻形成光阻图案的方法
摘要 一种水溶性负型光阻,至少包括聚合物、光活性化合物、抑制剂、交链剂、以及溶剂。由于此水溶性负型光阻不会与之前形成的光阻层互相混合,在曝光之后即可以去离子水来显影出预定之光阻图案。本发明亦提供一种形成光阻图案的方法,系应用此水溶性负型光阻于构装与解除(Packing And Unpacking;PAU)之光罩组合的方式,可增加聚焦深度(Depth Of Focus;DOF),降低光罩误差系数(Mask Error Factor;MEF),并缩小洞与洞之分离率(Hole-to-separation Ratio),进而达到提高聚焦深度及降低光罩误差系数的目的。
申请公布号 TWI249076 申请公布日期 2006.02.11
申请号 TW092132343 申请日期 2003.11.18
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司;AZ电子材料股份有限公司 AZ ELECTRONIC MATERIALS (JAPAN)K. K. 日本 发明人 何邦庆;陈建宏;高野洋介;卢炳宏
分类号 G03F7/004 主分类号 G03F7/004
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 1.一种水溶性负型光阻,至少包括: 一聚合物,其中该聚合物系为一水溶性聚合物; 一光活性化合物(Photo-Active Compound),其中该光活性 化合物系为一水溶性光酸产生剂(Photo Acid Generator; PAG),且该光活性化合物占该水溶性负型光阻之一 重量百分比大体介于0.01%至0.1%之间; 一抑制剂(Quencher),其中该抑制剂系为一水溶性胺 类(Amine); 一交链剂(Crosslinking Agent),其中该交链剂系为一水 溶性交链剂;以及 一溶剂,其中该溶剂至少包括一去离子水(De-Ionized Water;DIW)。 2.如申请专利范围第1项所述之水溶性负型光阻,其 中该聚合物占该水溶性负型光阻之一重量百分比 大体介于4%至8%之间。 3.如申请专利范围第1项所述之水溶性负型光阻,其 中该抑制剂占该水溶性负型光阻之一浓度大体介 于百万分之1(Parts Per Million;ppm)至30ppm之间。 4.如申请专利范围第1项所述之水溶性负型光阻,其 中该交链剂占该水溶性负型光阻之一重量百分比 大体介于0.5%至2%之间。 5.如申请专利范围第1项所述之水溶性负型光阻,其 中该水溶性负型光阻更利用一光源进行一曝光步 骤,且该光源系选自于由一360奈米(Nanometer;nm)光源 、一248nm光源、一193nm光源、一157nm光源、一极紫 外光(Extreme Ultraviolet EUV)光源与一电子束(Electron Bean;EB)所组成之一族群。 6.如申请专利范围第1项所述之水溶性负型光阻,其 中该水溶性聚合物之材质系选自于由聚乙烯醇缩 乙醛(Polyvinylacetal)、聚乙烯基咯烷酮(Polyvinyl Pyrrolidone;PVP)、聚烯丙酸(Polyallylic Acid)、聚乙烯醇 (Polyvinyl Alcohol;PVA)、聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine)、 聚环氧乙烷(Polyethylene Oxide;PEO)、以及聚乙烯基胺( Polyvinylamine)所组成之一族群。 7.如申请专利范围第6项所述之水溶性负型光阻,其 中该水溶性聚合物之材质为聚乙烯醇缩乙醛,且该 聚乙烯醇缩乙醛之结构式(I)如下所示: 8.如申请专利范围第1项所述之水溶性负型光阻,其 中该水溶性光酸产生剂之材质系选自于由嗡盐衍 生物(Onium Salt Derivative)与三氮苯衍生物(Triazine Derivative)所组成之一族群,且嗡盐衍生物之结构式 如下所示:R1R2R3S+X-而官能基X-系选自于由CF3SO3-、CF 3CF2SO3、SbF6、PF6、以及AsF6所组成之一族群,官能基 R1、R2、以及R3分别系选自于由烷基(Alkyl)、烷醇基 (Alkanol)、苯基(Phenyl)、取代羟基苯基(Hydroxy- substituted Phenyl)、取代烷醇基苯基(Alkanol-substituted Phenyl)、以及取代烷基苯基(Alkyl-substituted Phenyl)所 组成之一族群。 9.如申请专利范围第8项所述之水溶性负型光阻,其 中该水溶性光酸产生剂之材质为嗡盐衍生物之PAG 2087,且该PAG2087之结构式(II)如下所示: 10.如申请专利范围第8项所述之水溶性负型光阻, 其中该水溶性光酸产生剂之材质为嗡盐衍生物之 PAG-C,且该PAG-C之结构式(III)如下所示: 11.如申请专利范围第1项所述之水溶性负型光阻, 其中该水溶性胺类之材质系选自于由乙胺( Ethylamine)、二甲胺(Dimethylamine)、二乙胺(Diethylamine) 、三甲胺(Trimethylamine)、三乙胺(Triethylamine)、正丙 胺(n-Propylamine)、异丙胺(Isopropylamine)、第二丁胺(s- Butylamine)、第三丁胺(t-Butylamine)、环己胺( Cyclohexylamine)、乙二胺(Ethylenediamine)、六亚甲二胺( Hexamethylenediamine)、乙醇胺(Monoethanolamine;MEA)、二乙 醇胺(Diethanolamine;DEA)、三乙醇胺(Triethanolamine;TEA) 、正丁基二乙醇胺(n-Butyldiethanolamine)、四甲基氢 氧化铵(Tetramethyl ammonium Hydroxide TMAH)、四丁基氢氧 化铵(Tetrabutylammonium Hydroxide TBAH)与胆硷(Choline)所 组成之一族群。 12.如申请专利范围第11项所述之水溶性负型光阻, 其中该水溶性胺类之材质为四丁基氢氧化铵。 13.如申请专利范围第1项所述之水溶性负型光阻, 其中该水溶性交链剂之材质系选自于由尿素衍生 物(Urea Derivative)与三聚氰胺衍生物(Melamine Derivative )所组成之一族群。 14.如申请专利范围第13项所述之水溶性负型光阻, 其中该水溶性交链剂之材质为环氧乙基尿素( Ethyleneurea),且该环氧乙基尿素之结构式(IV)如下所 示: 其中官能基R1、R2、R3以及R4系选自于由氢与烷基 类所组成之一族群。 15.如申请专利范围第13项所述之水溶性负型光阻, 其中该水溶性交链剂之材质为甲氧基羟甲基尿素( Methoxy-Methylol-Urea)。 16.如申请专利范围第1项所述之水溶性负型光阻, 其中该溶剂更至少由该去离子水与一异丙醇( Isopropyl Alcohol;IPA)所组成,且该异丙醇占该水溶性 负型光阻之一重量百分比大体介于4%至7%之间。 17.如申请专利范围第16项所述之水溶性负型光阻, 其中该去离子水占该水溶性负型光阻之一重量百 分比大体介于85%至90%之间。 18.一种形成光阻图案的方法,其中该方法系应用一 光罩组合,且该光罩组合至少包括一构装光罩以及 一解除光罩,而该方法至少包括: 提供一基材,其中该基材上已形成有一第一光阻层 ; 提供该构装光罩,其中该构装光罩至少包括复数个 接触洞图案以及复数个填充洞图案,且每一该些接 触洞图案各自或成组地被该些填充洞图案所包围, 而该些填充洞图案与相邻之该些接触洞图案之间 具有一预设距离; 以该构装光罩定义该第一光阻层,藉以将该构装光 罩上之该些接触洞图案以及该些填充洞图案转移 至该第一光阻层上,而在该第一光阻层中形成复数 个接触洞以及复数个填充洞; 形成一第二光阻层覆盖在该第一光阻层、该基材 、该些接触洞、以及该些填充洞上,并填满该些接 触洞以及该些填充洞; 提供该解除光罩,其中该解除光罩至少包括复数个 解除图案;以及 以该解除光罩定义该第二光阻层, 其中该第二光阻层系为一水溶性负型光阻。 19.如申请专利范围第18项所述之形成光阻图案的 方法,其中该第二光阻层至少包括: 一聚合物; 一光活性化合物; 一抑制剂; 一交链剂;以及 一溶剂。 20.如申请专利范围第18项所述之形成光阻图案的 方法,其中该第一光阻层之材质系选自于由I-线光 阻、氟化氪光阻、氟化氩光阻、氟光阻、极紫外 光光阻与电子束光阻所组成之一族群。 21.如申请专利范围第18项所述之形成光阻图案的 方法,其中该预设距离之大小大体介于该些接触洞 图案之一侧边的1倍至2倍之间。 22.如申请专利范围第18项所述之形成光阻图案的 方法,其中形成该第二光阻层之步骤前,更包括对 该第一光阻层进行一硬烤步骤。 23.如申请专利范围第18项所述之形成光阻图案的 方法,其中形成该第二光阻层之步骤前,更包括对 该第一光阻层进行一链结步骤。 24.如申请专利范围第18项所述之形成光阻图案的 方法,其中该些解除图案之位置对应于该些接触洞 图案之位置,且该些解除图案之尺寸实质上略大于 该些接触洞图案之尺寸。 25.如申请专利范围第24项所述之形成光阻图案的 方法,其中该解除光罩之背景为透明背景,且该些 解除图案为不透明。 26.如申请专利范围第18项所述之形成光阻图案的 方法,其中该些解除图案之位置对应于该些填充洞 图案之位置,且该些解除图案之尺寸实质上略大于 该些填充洞图案之尺寸。 27.如申请专利范围第26项所述之形成光阻图案的 方法,其中该解除光罩之背景为暗背景,且该些解 除图案为透明。 28.如申请专利范围第18项所述之形成光阻图案的 方法,其中该水溶性负型光阻更利用一光源进行一 曝光步骤,且该光源系选自于由一360nm光源、一248 nm光源、一193nm光源、一157nm光源、一极紫外光光 源与一电子束所组成之一族群。 29.如申请专利范围第19项所述之形成光阻图案的 方法,其中该聚合物之材质系选自于由聚乙烯醇缩 乙醛、聚乙烯基咯烷酮、聚烯丙酸、聚乙烯醇 、聚乙烯亚胺、聚环氧乙烷、以及聚乙烯基胺所 组成之一族群。 30.如申请专利范围第29项所述之形成光阻图案的 方法,其中该聚合物之材质为聚乙烯醇缩乙醛,且 该聚乙烯醇缩乙醛之结构式(I)如下所示: 31.如申请专利范围第19项所述之形成光阻图案的 方法,其中该聚合物占该水溶性负型光阻之一重量 百分比大体介于4%至8%之间。 32.如申请专利范围第19项所述之形成光阻图案的 方法,其中该光活性化合物占该水溶性负型光阻之 一重量百分比大体介于0.01%至0.1%之间。 33.如申请专利范围第19项所述之形成光阻图案的 方法,其中该光活性化合物之材质系选自于由嗡盐 衍生物与三氮苯衍生物所组成之一族群。 34.如申请专利范围第33项所述之形成光阻图案的 方法,其中该光活性化合物之材质为嗡盐衍生物之 PAG2087,且该PAG2087之结构式(II)如下所示: 35.如申请专利范围第33项所述之形成光阻图案的 方法,其中该光活性化合物之材质为嗡盐衍生物之 PAG-C,且该PAG-C之结构式(III)如下所示: 36.如申请专利范围第19项所述之形成光阻图案的 方法,其中该抑制剂占该水溶性负型光阻之一浓度 大体介于1ppm至30ppm之间。 37.如申请专利范围第19项所述之形成光阻图案的 方法,其中该抑制剂之材质系选自于由乙胺、二甲 胺、二乙胺、三甲胺、三乙胺、正丙胺、异丙胺 、第二丁胺、第三丁胺、环己胺、乙二胺、六亚 甲二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正丁基 二乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵与 胆硷所组成之一族群。 38.如申请专利范围第19项所述之形成光阻图案的 方法,其中该交链剂占该水溶性负型光阻之一重量 百分比大体介于0.5%至2%之间。 39.如申请专利范围第19项所述之形成光阻图案的 方法,其中该交链剂之材质系选自于由尿素衍生物 与三聚氰胺衍生物所组成之一族群。 40.如申请专利范围第39项所述之形成光阻图案的 方法,其中该交链剂之材质为环氧乙基尿素( Ethyleneurea),且该环氧乙基尿素之结构式(IV)如下所 示: 其中官能基R1、R2、R3以及R4系选自于由氢与烷基 类所组成之一族群。 41.如申请专利范围第39项所述之形成光阻图案的 方法,其中该交链剂之材质为甲氧基羟甲基尿素。 42.如申请专利范围第19项所述之形成光阻图案的 方法,其中该溶剂至少包括一去离子水。 43.如申请专利范围第42项所述之形成光阻图案的 方法,其中该溶剂更至少由该去离子水与一异丙醇 所组成,且该异丙醇占该水溶性负型光阻之一重量 百分比大体介于4%至7%之间。 44.如申请专利范围第43项所述之形成光阻图案的 方法,其中该去离子水占该水溶性负型光阻之一重 量百分比大体介于85%至90%之间。 45.一种形成光阻图案的方法,其中该方法系应用一 交替式相移光罩以及该交替式相移光罩之一解除 光罩,而该方法至少包括: 提供一基材,其中该基材上已形成有一第一光阻层 ; 提供该交替式相移光罩,且该交替式相移光罩至少 包括一背景、复数个接触洞图案、以及复数个填 充洞图案,其中每一该些接触洞图案被该些填充洞 图案所包围,且该些接触洞图案与相邻之该些填充 洞图案具有一相位差,而该些填充洞图案与相邻之 该些接触洞图案之间具有一预设距离; 以该交替式相移光罩定义该第一光阻层,藉以将该 交替式相移光罩上之该些接触洞图案以及该些填 充洞图案转移至该第一光阻层上,而在该第一光阻 层中形成复数个接触洞以及复数个填充洞; 形成一第二光阻层覆盖在该第一光阻层、该基材 、该些接触洞、以及该些填充洞上,并填满该些接 触洞以及该些填充洞,其中该第二光阻层系为一水 溶性负型光阻; 提供该解除光罩,其中该解除光罩至少包括一背景 以及复数个解除图案;以及 以该解除光罩定义该第二光阻层。 46.如申请专利范围第45项所述之形成光阻图案的 方法,其中该第二光阻层至少包括: 一聚合物; 一光活性化合物; 一抑制剂; 一交链剂;以及 一溶剂。 47.如申请专利范围第45项所述之形成光阻图案的 方法,其中该第一光阻层之材质系选自于由I-线光 阻、氟化氪光阻、氟化氩光阻、氟光阻、极紫外 光光阻与电子束光阻所组成之一族群。 48.如申请专利范围第45项所述之形成光阻图案的 方法,其中该第交替式相移光罩为一构装光罩。 49.如申请专利范围第45项所述之形成光阻图案的 方法,其中该相位差大体为180度。 50.如申请专利范围第45项所述之形成光阻图案的 方法,其中该预设距离之大小大体介于该些接触洞 图案之一侧边的1倍至2倍之间。 51.如申请专利范围第45项所述之形成光阻图案的 方法,其中形成该第二光阻层之步骤前,更包括对 该第一光阻层进行一硬烤步骤。 52.如申请专利范围第45项所述之形成光阻图案的 方法,其中形成该第二光阻层之步骤前,更包括对 该第一光阻层进行一链结步骤。 53.如申请专利范围第45项所述之形成光阻图案的 方法,其中该些解除图案之位置对应于该些接触洞 图案之位置,且该些解除图案之尺寸实质上略大于 该些接触洞图案之尺寸。 54.如申请专利范围第53项所述之形成光阻图案的 方法,其中该解除光罩之该背景为透明背景,且该 些解除图案为不透明。 55.如申请专利范围第45项所述之形成光阻图案的 方法,其中该些解除图案之位置对应于该些填充洞 图案之位置,且该些解除图案之尺寸实质上略大于 该些填充洞图案之尺寸。 56.如申请专利范围第55项所述之形成光阻图案的 方法,其中该解除光罩之该背景为暗背景,且该些 解除图案为透明。 57.如申请专利范围第45项所述之形成光阻图案的 方法,其中该水溶性负型光阻更利用一光源进行一 曝光步骤,且该光源系选自于由一360nm光源、一248 nm光源、一193nm光源、一157nm光源、一极紫外光光 源与一电子束所组成之一族群。 58.如申请专利范围第46项所述之形成光阻图案的 方法,其中该聚合物占该水溶性负型光阻之一重量 百分比大体介于4%至8%之间。 59.如申请专利范围第46项所述之形成光阻图案的 方法,其中该聚合物之材质系选自于由聚乙烯醇缩 乙醛、聚乙烯基咯烷酮、聚烯丙酸、聚乙烯醇 、聚乙烯亚胺、聚环氧乙烷、以及聚乙烯基胺所 组成之一族群。 60.如申请专利范围第59项所述之形成光阻图案的 方法,其中该聚合物之材质为聚乙烯醇缩乙醛,且 该聚乙烯醇缩乙醛之结构式(I)如下所示: 61.如申请专利范围第46项所述之形成光阻图案的 方法,其中该光活性化合物占该水溶性负型光阻之 一重量百分比大体介于0.01%至0.1%之间。 62.如申请专利范围第46项所述之形成光阻图案的 方法,其中该光活性化合物之材质系选自于由嗡盐 衍生物与三氮苯衍生物所组成之一族群。 63.如申请专利范围第62项所述之形成光阻图案的 方法,其中该光活性化合物之材质为嗡盐衍生物之 PAG2087,且该PAG2087之结构式(II)如下所示: 64.如申请专利范围第62项所述之形成光阻图案的 方法,其中该该光活性化合物之材质为嗡盐衍生物 之PAG-C,且该PAG-C之结构式(III)如下所示: 65.如申请专利范围第46项所述之形成光阻图案的 方法,其中该抑制剂占该水溶性负型光阻之一浓度 大体介于1ppm至30ppm之间。 66.如申请专利范围第46项所述之形成光阻图案的 方法,其中该抑制剂之材质系选自于由乙胺、二甲 胺、二乙胺、三甲胺、三乙胺、正丙胺、异丙胺 、第二丁胺、第三丁胺、环己胺、乙二胺、六亚 甲二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正丁基 二乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵与 胆硷所组成之一族群。 67.如申请专利范围第46项所述之形成光阻图案的 方法,其中该交链剂占该水溶性负型光阻之一重量 百分比大体介于0.5%至2%之间。 68.如申请专利范围第46项所述之形成光阻图案的 方法,其中该交链剂之材质系选自于由尿素衍生物 与三聚氰胺衍生物所组成之一族群。 69.如申请专利范围第46项所述之形成光阻图案的 方法,其中该交链剂之材质为环氧乙基尿素( Ethyleneurea),且该环氧乙基尿素之结构式(IV)如下所 示: 其中官能基R1、R2、R3、以及R4系选自于由氢与烷 基类所组成之一族群。 70.如申请专利范围第46项所述之形成光阻图案的 方法,其中该交链剂之材质为甲氧基羟甲基尿素。 71.如申请专利范围第46项所述之形成光阻图案的 方法,其中该溶剂至少包括一去离子水。 72.如申请专利范围第71项所述之形成光阻图案的 方法,其中该溶剂更至少由该去离子水与一异丙醇 所组成,且该异丙醇占该水溶性负型光阻之一重量 百分比大体介于4%至7%之间。 73.如申请专利范围第72项所述之形成光阻图案的 方法,其中该去离子水占该水溶性负型光阻之一重 量百分比大体介于85%至90%之间。 图式简单说明: 第1a图至第1c图系绘示依据本发明之一较佳实施例 之形成光阻图案的方法之制程剖面图; 第2a图系绘示本发明之一较佳实施例之构装光罩 的上视图; 第2b图至第2f图系绘示本发明之一较佳实施例之构 装光罩的布局成型流程图; 第3a图系绘示本发明之另一较佳实施例之交替式 相移光罩的上视图;以及 第3b图至第3e图系绘示本发明之另一较佳实施例之 交替式相移光罩的布局成型流程图。
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