TWI416252B - 光阻組成物及其圖案化方法 - Google Patents

光阻組成物及其圖案化方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI416252B
TWI416252B TW096128656A TW96128656A TWI416252B TW I416252 B TWI416252 B TW I416252B TW 096128656 A TW096128656 A TW 096128656A TW 96128656 A TW96128656 A TW 96128656A TW I416252 B TWI416252 B TW I416252B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
photoresist composition
absorbance
low
photoresist
resin
Prior art date
Application number
TW096128656A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200811596A (en
Inventor
Shi-Jin Sung
Sang-Haeng Lee
Sang Tae Kim
Original Assignee
Dongwoo Fine Chem Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongwoo Fine Chem Co Ltd filed Critical Dongwoo Fine Chem Co Ltd
Publication of TW200811596A publication Critical patent/TW200811596A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI416252B publication Critical patent/TWI416252B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/022—Quinonediazides
    • G03F7/023—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
    • G03F7/0233—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders characterised by the polymeric binders or the macromolecular additives other than the macromolecular quinonediazides
    • G03F7/0236—Condensation products of carbonyl compounds and phenolic compounds, e.g. novolak resins
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0047—Photosensitive materials characterised by additives for obtaining a metallic or ceramic pattern, e.g. by firing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

光阻組成物及其圖案化方法
本發明係關於一種光阻組成物，其可在一利用波長如氟化氪(248nm)或更短的光源之半導體及一平面顯示器製程中，被用來形成一圖案，以及其一形成圖案的方法。本申請案係主張西元2006年8月4日於韓國智慧財產局(KIPO)申請，申請案號第10－2006－0073900號專利案之優先權，其所揭露之事項會被完整地併入本文中。
一般來說，當在製造半導體時，使用光阻組成物的微影過程期間，會進行微處理。在微影過程中，依照雷利方程式(Rayleigh Equation)對於一繞射極限所示，可藉由降低光源波長來增進解析度，因此，被使用來製造半導體之微影過程的光源波長，會按照g－line(波長436nm)、i－line(波長為365nm)、氟化氪準分子雷射(波長248nm)及氟化氬準分子雷射(波長193nm)的順序被降低。
在最近幾年中，積體電路的整合已經被提高，因此，對亞微米(submicron)級圖案的要求亦同樣地被提高。特別是因為藉由使用光微影方法可以製造64M至1G的動態隨機記憶體(DRAMs)，所以使用氟化氪準分子雷射或氟化氬準分子雷射光源之光微影製程方法受到矚目。同時，彩色濾光片同樣地和光阻一起被使用，並且需要微圖案。然而，相較用於曝光光源的已知的鏡片，用於短波長之準分子雷射曝光裝置的鏡片的生命週期較短。因此，鏡片可在短時間內對準分子雷射曝光是較佳的。
在相關的技術中，酚醛型樹脂係為光阻組成物之主要成分，其可用在使用g－line(436nm)及i－line(365nm)光源的曝光製程。
依照朗伯－比爾定律(Lambert－Beer Law)，吸光度係與穿透距離(transmission length)及吸光物質的濃度成正比，因此，如果降低吸光物質的濃度，則可降低整體的吸光度，而使光阻的透射率提高。
第一圖係為說明一包括酚醛型樹脂及光感劑的已知非化學增幅型光阻之光透射率對應於波長的曲線圖，其x軸係代表波長(單位：nm)及y軸係代表光透射率(單位：%)。
請參照第一圖所示，該光透射率在248 nm或更短的光源波長時呈等比級數的降低。由於已知之非化學增幅型光阻在248 nm或更短的光源波長時，具有不佳的光透射率，因此不適用於248 nm或更短的光源波長上。
因此，在使用已知之非化學增幅型光阻作為g－line光阻和i－line光阻時，則因其高吸光度和低光感度，而在主要使用於現今產業領域之氟化氪半導體曝光過程中，形成半導體微圖案會有困難。因此，在現今產業領域中，g－line光阻和i－line光阻不能用於氟化氪或更短之短波長光源的曝光上。
所以，對於應用在氟化氪或更短之短波長光源上，而具有高光透射率之酚醛型樹脂，其需求則日漸成長。同時，包含光酸產生劑(photoacid generator)之化學增幅型光阻，亦被使用在氟化氪或更短的短波長光源之曝光。該化學增幅型光阻的主要成分包含聚羥基苯乙烯(PHS)聚合物及光酸產生劑和一用來改良對比和控制溶解度的反應抑制劑(reaction prohibitor)。在光阻材料的發展上，化學增幅(Chmical amplification)在光阻的化學機制及使用上係為被導入之一新的概念。化學增幅意指藉由光子所激發之活性物質，所產生之化學連鎖反應，來顯著地增加量子產量。在化學增幅過程中，藉由單一光化學反應所激發的活性物質來擔任一催化劑的作用，以連續地產生如斷鏈(deprotection)或交聯(crosslinking)的化學反應，因此，相較於早期催化劑所產生之量子產量，上述化學反應之總量子產量係被顯著性地增加。
當使用化學增幅型光阻時，由曝光部分之光酸產生劑所被激發的酸質，藉由曝光後之烘烤(PEB,Post Exposure Bake)過程而被擴散。在此情況下，曝光部分對於鹼性顯影溶液的溶解度藉由使用該酸質作為催化劑之化學反應而改變，以形成正型或負型的圖案。同時，因為化學增幅型光阻包括作為催化劑的酸質，如果一基板具有一鹼基的特性，則會因酸的鈍化(deactivation)，而在其顯影輪廓的較低部份產生拖尾(tailing)。
上述的問題可藉由加入大量的移除鹼基物質(base－removing substance)避免，然而，使用大量的移除鹼基物質會降低光感度。當使用一準分子雷射作為一曝光用光源時，可使用一具有低反射率的基板，以顯著地改良維度的均等性(dimensional uniformity)，然而光阻圖案係具有一錐形的顯影輪廓。因此，化學增幅型光阻的問題在於其效果與顯影輪廓需取決於所使用的基板類型。
在正型化學增幅型光阻中，用於氟化氪準分子雷射光微影術之正型光阻係由聚羥基苯乙烯樹脂所組成。通常，用於氟化氪準分子雷射光微影術之正型光阻包含一樹脂，該樹脂係被酚羥基群組(phenolic hydroxy group)的一部分所保護，而該酚羥基群組係被光酸產生劑所產生的的酸所分解。在解析度或光感度方面，藉由酸而分解的群組會與酚羥基群組所產生的氧原子一起形成縮醛鍵。在此情況中，包括四氫－2－哌喃基(tetrahydro－2－pyranyl)、四氫－2－呋喃基(tetrahydro－2－furyl)或和氧原子鍵結在一起的1－乙氧基乙基(1－ethoxy ethyl)的樹脂受到重視。然而，在金屬和佈植製程中使用該樹脂時，則會因為薄膜較厚且是在一特殊基板的條件下所形成的圖案，所以會有顯影輪廓不理想的問題。
通常，在一半導體製程中，會進行一氫氟酸蝕刻製程。然而，倘若使用化學增幅型聚羥基苯乙烯(PH)光阻，則會因其低電阻的原因，而無法使用於氫氟酸蝕刻製程。因此，發展適用於使用氟化氪或更短波長的光源之半導體製程中之一非化學增幅型光阻是有其需要的。
本發明的目的係提供一非化學增幅型光阻，其對於氫氟酸蝕刻具優越的電阻。本發明之另一目的係提供一光阻，該光阻具有理想的光感度、解析度、殘膜率(residual film ratio)及塗佈特性等物理性質，且因其絕佳的光透射率，故可在一半導體製程或一平面顯示器製程中，使用氟化氪或更短波長的光源，形成具理想顯影輪廓及聚焦深度的圖案。
為了完成上述目的，本發明提供一光阻組成物，該組成物包含一酚醛型樹脂A、一光感劑B、及一具低吸光度之低分子物質C。在248nm、193nm和157nm之一或多種光源波長時，該具低吸光度之低分子物質具有低於該酚醛型樹脂之吸光度，且該光阻組成物係在光源波長為248nm或更短時被使用。
該光阻組成物包括100重量等份之酚醛型樹脂A、30到60重量等份之光感劑B及10到30重量等份之具低吸光度之低分子物質C。
該具低吸光度之低分子量物質C包括以分子結構式1作代表之一化合物： 其中R1 及R2 係為一各自獨立的氫、羥基或一具有1到10個碳原子之烷基，且n1 係為一1到5範圍間的自然數。
該光阻組成物進一步地包括至少一具低吸光度之樹脂D，其係選出自一具有低吸光度且至少一分子結構式2或分子結構式3的結構單元之酚醛型樹脂，及一具有低吸光度且分子結構式4的結構單元的聚羥基苯乙烯型(polyhydroxystyrene－based)樹脂，所組成的群組： 其中R3 係為一具有1到15個碳原子數之烷基或烷氧基、酯、醚、羰基、縮醛或醇基，而R4 係為一具有1到5碳原子數之烷基。
其中R5 係為一具有1到5碳原子數之烷基。
其中R6 係為氫或一具有1到15碳原子數之烷基。
該光阻組成物包含一具低吸光度之樹脂D，若以基底樹脂為100重量等份為準，則該樹脂D為5到50重量等份。
當該光阻組成物以甲醇稀釋濃度至4×10－5 %且使用紫外線/可見光光譜儀(UV－Vis spectroscope)量測吸光度時，其在光源波長為248nm時的光透射率，比在相同的條件下，使用紫外線/可見光光譜儀量測不含具低吸光度之低分子物質的光阻組成物的吸光度，增加了10到35%。
該光阻組成物係為一非化學增幅型光阻。
再者，本發明提供一光阻組成物之圖案化方法。該方法包含塗佈該光阻組成物；將一部份的光阻組成物層對具有主要波長為248nm或更短之光源曝光；及移除該光阻組成物層之已曝光或未曝光的部份。
本發明之光阻組成物具有理想的光感度、解析度、殘膜率及塗佈特性等物理性質，即使應用該光阻組成物於一非化學增幅型光阻，在利用波長為248nm或更短之光源的半導體製程或平面顯示器製程中，仍能形成一具理想顯影輪廓及聚焦深度(Depth of Focus)的圖案。
下文中，將對本發明作一詳細的說明。
本發明之一種光阻組成物係包含一酚醛型樹脂、一光感劑和一具低吸光度之低分子物質。該具低吸光度之低分子物質在248nm、193nm和157nm之一或多種光源波長時的吸光度，係低於該酚醛型樹脂的吸光度。該光阻組成物係在光源波長為248nm或更低時被使用。
為了滿足一用來降低吸光物質的濃度之光阻的物理性質，本發明之該光阻組成物係包含該具低吸光度之低分子物質來作為一必要的成分，該具低吸光度之低分子物質具有之吸光度，在248nm、193nm和157nm之一或多種光源波長時係低於該酚醛型樹脂的吸光度。
(A)酚醛型樹脂(novolac－based resin)
在相關文獻中，該酚醛型樹脂係為光阻的一基底樹脂，而本發明中係使用一種典型的酚醛型樹脂。關於製造該酚醛型樹脂A之方法，係在具有一酸催化劑的條件下，將酚化合物和醛進行縮和反應，即可製造該酚醛型樹脂A。
酚化合物的範例包括酚，鄰－、間－或對－甲酚，2,3－、2,5－、3,4－或3,5－二甲酚，2,3,5－三甲酚，2－、3－或4－三元(ternary)－丁基酚，2－三元－丁基－4－或5－甲基酚，2－,4－或5－甲間苯二酚，2－、3－或4－甲氧基酚，2,3－、2,5－或3,5－二甲氧基酚，2－甲氧基間苯二酚，4－三元－丁基兒茶酚，2－、3－或4－乙基酚，2,5－或3,5－二乙基酚，2,3,5－三乙基酚，2－苯酚，1,3－、1,5－或1,7－二羥基萘，及一藉縮和二甲酚和羥基苯甲醛而得到之多羥基三苯甲烷(polyhydroxytriphenylmethane)化合物。酚化合物可單獨或以二或多種混合被使用。
醛的範例包括脂肪族醛類，如甲醛、乙醯乙醛(acetoaldehyde)、丙醛、正丁醛、異丁醛、三甲基乙醛(pivalaldehyde)、正己醛、丙烯醛乙醛(acroleinaldehyde)及巴豆醛；脂環族化合物(alicyclic compounds)，如環己醛(cyclohexyaldehyde)、環戊(cyclopentanealdehyde)、喃甲醛(furfural)及呋喃基丙烯醛(furyl acrolein)；芳香族醛類，如苯甲醛、鄰－、間－或對－甲基苯甲醛、對－乙基苯甲醛、2,4－、2,5－、3,4－或3,5－二甲基苯甲醛、鄰－、間－或對－羥基苯甲醛、鄰－、間－或對－大茴香醛(anisaldehyde)及香草醛(vanillin)；及芳香脂肪族醛類，如苯乙醛及桂皮醛(cinnamaldehyde)。醛可單獨或以二或多種混合被使用。使用可輕易購得的甲醛是較佳的。
可用來進行酚化合物和醛之縮和反應之酸催化劑，其範例包括無機酸，如鹽酸、硫酸、過氯酸、和磷酸；有機酸，如甲酸、乙酸、草酸、三氯乙酸和對－甲苯磺酸；及二價金屬鹽類，如醋酸鋅、氯化鋅、及乙酸錳。該酸催化劑可被單獨或以二或多種混合被使用。
該縮和反應可依據典型的方法，在如60至120℃的溫度範圍中進行2至30小時。
(B)光感劑(Photosensitizer)
光感劑B的範例包括一典型使用在光阻領域中的光感劑，尤其，可以使用一醌重氮(quinine diazo)型放射性光感劑(radiation－Photosensitizer)，且其範例包括重氮萘醌(diazonaphthoquinone)。
再者，可以使用具有一或多個酚羥基(phenolic hydroxyl groups)之鄰醌重氮磺酸酯(o－quinone diazosulfonic acid ester)化合物，而使用具三或多個酚羥基，如1,2－萘醌重氮(naphthoquinone diazo)－5－或4－磺酸酯(sulfonic acid ester)或1,2－苯醌重氮－4－磺酸酯(1,2－benzoquinone diazo－4－sulfonic acid ester)的多羥基化合物是較佳的。
具有羥基及鄰醌重氮磺酸鹵化物(o－quinone diazosulfonic acid halides)的化合物，可以在如三乙胺這類的鹼存在的條件下，波比互相進行反應，以生產上述的酯。在鄰醌重氮磺酸鹵化物中，使用1,2－萘醌重氮－5－磺酸氯化物(1,2－naphthoquinone diazo－5－sulfonic acid chloride)是較佳的。
該醌重氮型放射性光感劑可單獨或一或二種藥劑混合市被使用。
該光感劑B的量並無限制，但較佳的是，以該酚醛型樹脂A為100重量等份為準，該光感劑B為30至60重量等份。當光感劑B在30至60重量等份時，則在曝光期間可維持理想的顯影速度，以形成所需的圖案。
本發明藉由加入該光感劑B於光阻中，而可用於得到一不包含光酸產生劑的非學增幅型光阻。因此，可以避免化學增幅型光阻的缺點。然而，在本發明中並不排除該光酸發生劑的添加。
(C)具低吸光度之低分子物質
具低吸光度之低分子物質C之較佳範例包括一以下列分子結構式1作代表之化合物。
其中R1 及R2 係一各自獨立的氫、羥基或一具有1到10個碳原子之烷基，且n1 係為一1到5範圍間的自然數。
當具低吸光度之低分子物質C之R1 及R2 係為氫、羥基或一具有1到10個碳原子之烷基時，包含具低吸光度之低分子物質C之光阻的光透射率和光感度會被增加，因此可確保形成理想的圖案。
當n1 係為一1到5範圍間的自然數時，光透射率和光感度會被增加，因此可確保形成理想的圖案。如果n1 大於5，則光透射率會因光的吸收而降低，因此，很難得到該具低吸光度之低分子物質C的效果。
具低吸光度之低分子物質C是一低分子化合物，當與該酚醛型樹脂A比較時，該化合物在248nm、193nm及157nm之一或多種光源波長時，具有較低的吸光度。任何低分子化合物皆可使用在本發明中，只要是該化合物可滿足上述之吸光度的特性。低分子物質包含寡聚合物(oligomer)，非高分子聚合物。
該具低吸光度之低分子物質C的量並無限制，但以該酚醛型樹脂A為100重量等份為準時，則較佳的是10到30重量等份。當所包含的該低分子物質在10到30重量等份時，則光阻的物理特性是理想的，因此可避免在顯影期間圖案的損害。
(D)具低吸光度的樹脂
除具低吸光度之低分子物質C之外，本發明之光阻組成物包含一樹脂D，該樹脂在248nm、193nm、及157nm之一或多種光源波長時，相較於該酚醛型樹脂A具有較低的吸光度。
當該具低吸光度的樹脂D被加入該光阻組成物時，選用可滿足該光阻組成物所需之物理性質之具低吸光度的樹脂是較佳的，尤其該具低吸光度的樹脂D最好是具有聚羥基苯乙烯型樹脂(polyhydroxystyrene－based resin)或酚醛型樹脂(novolac－based resin)的主結構，以增進光阻的物理性質。再者，該樹脂D最好是包括一官能基或一接枝(side branch)，該官能基或旁枝係在一相對短的波長時，具有理想的光透射率。對光感劑不具反應性之聚羥基苯乙烯型樹脂，可被當作具低吸光度之聚羥基苯乙烯型樹脂來使用。然而，鑑於對比的改良，使用對於光感劑具有預定的反應性的縮醛、金剛烷(adamantyl)或混合型聚羥基苯乙烯型樹脂是較佳的。
該具低吸光度的樹脂D的範例係為從一具有低吸光度且至少一個分子結構式2或分子結構式3的結構單元之酚醛型樹脂，與一具有低吸光度且分子結構式4的結構單元之聚羥基苯乙烯型樹脂所組成的群組中選出。該光阻組成物可以包含至少一種具低吸光度的樹脂D。
其中R3 係為任何一具有1到15碳原子數之烷基或烷氧基、酯、醚、羰基、縮醛或醇基，且R4 是氫或一具有1到5碳原子之烷基。
其中R5 係為一具有1到15碳原子數之烷基。
<分子結構式4> 其中R6 係為一氫或一具有1到15碳原子之烷基。
在分子結構式2中，當R3 是任何一具有1到15碳原子數之烷基或烷氧基、酯、醚、羰基、縮醛和醇，且R4 是一氫或一具有1到5碳原子數之烷基時，光透射率和光感度會增加，因此可確保形成理想的圖案。
在分子結構式3中，當R5 是一具有1到5個碳原子之烷基時，則光透射率和光感度會增加，因此可確保形成理想的圖案。
在分子結構式4中，當R6 是一氫或一具有1到15個碳原子之烷基時，則光透射率和光感度會增加，因此可確保形成理想的圖案。
如果將光阻組成物的吸光物質，利用具有絕佳光透射率的具低吸光度之酚醛型樹脂及/或具低吸光度之聚羥基苯乙烯型樹脂，來處理二或三次，則會降低該吸光物質的濃度，而使光透射率和光感度增加。在本發明中，具低吸光度的樹脂D和不同的結構單元可以被共聚合(copolymerized)。
該具低吸光度的樹脂D的量並無限制，以該酚醛型樹脂A為100重量等份為準，則該樹脂D為5到50重量等份為較佳的。當樹脂D的量為5到50重量等份時，則該酚醛型樹脂和該光感劑間的反應性是理想的，因此可避免在顯影期間圖案的損害。
該具低吸光度的樹脂D的重量平均分子量並無限制，但較佳的重量平均分子量係落在3,000到20,000的範圍(以聚苯乙烯為基底)，且可藉由使用一凝膠穿透層析儀(GPC)方法來得到。當重量平均分子量是在3,000到20,000的範圍時，光透射率是理想的，因此，即使本發明包含有該樹脂D之A光阻是一非化學增幅型光阻，該樹脂仍可和一氟化氪曝光光源進行反應以形成圖案。
該具低吸光度之低分子物質C和該具低吸光度之樹脂D可以被選擇性地添加到光阻中，以降低該酚醛型樹脂A的濃度，如此，可增進在波長為248nm(氟化氪)或更短之光源時的光透射率。藉此，可在短波長光源時形成微圖案，且該光阻的物理特性可合意地滿足，再者，亦可增進光感度。
本發明之光阻組成物可更進一步地包含相關文獻中已知的成分，尤其是已知可被加入酚醛型光阻組成物的該等成分亦可用於本發明中。例如，可以更進一步地包含一溶劑，以便可輕易地進行塗佈。本發明之光阻組成物可作為一光阻溶液被塗佈在一如矽晶圓之基板上。詳細地說，將上述成分溶解在該溶劑中，以製作成光阻溶液，然後將所製作的光阻溶液塗佈在基板上。任何溶劑只要可以溶解該等成分，並以預定的速率乾燥，然後用來形成一均勻且平滑的塗層者均可以被使用。也就是說，可使用典型的溶劑如乙酸乙賽璐素(ethyl cellosolve acetate)、乙酸甲賽璐素(methyl cellosolve acetate)、丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate)和丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol monoethyl ether acetate)之乙二醇醚酯類；如乙基賽璐素(ethyl cellosolve)、甲基賽璐素(methyl Cellosolve)、丙二醇甲醚(propylene glycol monomethyl ether)、和丙二醇甲醚(propylene glycol monoethyl ether)之乙二醇醚類；如乳酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、和丙酮酸乙酯之酯類；如2－庚酮和環己酮之酮類；及如γ－丁內酯之環酯類。該溶劑可以被單獨使用或以二或多種混合一起使用。
與當利用紫外線/可見光光譜儀測量吸光度時的案例作一比較，本發明之包含具低吸光度之樹脂的光阻組成物，在一248nm之光源波長下增加10到35%的光透射率。再者，即使添加該具低吸光度之樹脂，仍可以確保該光阻組成物理想的物理性質。
此外，本發明提供一形成光阻組成物圖案的方法。本發明形成光阻組成物圖案的方法包括塗佈該光阻組成物、將一部份的光阻組成物層對248nm或更短的波長光源進行曝光、然後移除光阻組成物層之已曝光部份或未曝光部份。
在下文中將說明在一基板上之光阻組成物的塗佈、該基板的光固化和顯影，並形成圖案。
首先，將該光阻組成物塗佈在一基板(該基板包括玻璃或矽晶圓，而不加以限制)或一包含固體之光阻組成物層上，並預熱移除如溶劑之揮發成分，以形成一平坦的塗佈薄膜(coating film)。該塗佈薄膜的厚度並無限制，但在1至3μm的範圍內是較佳的。該基板可為經六甲基二矽胺烷(hexamethyldisilazane)處理且包括氮化鈦(TiN)沈積在其上的一矽晶圓。此外，塗佈光阻的方法並無限制，但是可以利用一旋轉塗佈機來輕易的完成，並在塗佈之後進行乾燥，然後在一100℃之加熱板上進行預烤60秒。
為了在所形成的該塗佈薄膜上形成一所需的圖案，該塗佈薄膜之預定部分以一光罩選擇性地對一放射自曝光波長為248nm或更短之光源的光線曝光。在此情況中中，平行光線均勻地輻射在整個曝光部份，並利用一光罩對準機(Mask Aligner)或一步進照相機(stepper)將該光罩精準地對位於該基板。
該曝光波長為248 nm或更短之光源的類型並無限制，但至少一光源是自氟化氪(248nm)、氟化氬(ArF，193nm)、氟(F2，157nm)及遠紫外線(EUV，65nm)光源中選出，例如，使用一光源波長為248nm(氟化氪)之掃描式曝光裝置(scan type exposing device)[商品名：NSR－S203B，由Nikon公司所製造，NA＝0.55，s＝0.75]來進行曝光，同時曝光劑量係緩慢的改變，以形成線形及空白間隔的圖案。
接著，使用一鹼性顯影溶液來進行顯影，如果需要的話，可以在100℃的加熱板上，進行預烤60秒。在相關文獻中，已知多種類型之鹼性溶液均可以被用來做為該鹼性顯影溶液。通常，係以一水溶液的形式來使用氫氧化四甲銨和(2－羥乙基)氫氧化三甲銨(另名：膽鹼Choline)。顯影之後，如果需要的話，可在一150至230℃之溫度範圍間進行10到60分鐘之曝光後烘烤。
在顯影之後，就聚焦深度及顯影輪廓方面以一掃描式電子顯微鏡來分析0.4μm之線形及空白間隔圖案，本發明之光阻組成物之圖案的聚焦深度、顯影輪廓與光感度經評估過是理想的。
按照下列範例，可以對本發明得到一較佳的了解，發表該些範例是為了說明，而不是用來限制本發明之範圍。
範例1到4及對照範例1和2：一光阻組成物的製備。
依照表1中所描述之組成物比例混合該等組成物以製備該光阻組成物。
a－1：間/對甲酚酚醛型樹脂(Sumitomo Chemical公司製造)a－2：聚羥基苯乙烯型樹脂(Sumitomo Chemical公司製造)b－1：重氮萘醌(diazonaphthoquinone)型光感劑(Sumitomo Chemical公司製造)c－1：1,4－環己二醇(Sigma－Aldrich公司製造)d－1：具低吸光度的樹脂，係以分子結構式4做代表，其中R6 是氫e－1：重氮型光酸發生劑(Wako公司製造)
實驗範例1：吸光度之評估
以甲醇將對照範例1和範例1到4之光阻組成物稀釋至濃度為4×10－5 %之後，再利用紫外線/可見光光譜儀測量其光透射率，並且將結果顯示在第二圖和第三圖中。該第二圖及第三圖的x軸係代表光源波長(單位：nm)，而y軸係代表光透射率(單位：%)。
參照第二圖所示，該對照範例1之酚醛型光阻組成物，在光源波長為248nm時之光透射率是15.87%。在範例1到4中，其光透射率分別是28.49%、31.79%、34.99%和35.72%，因此，比較該對照範例1，可以觀察到範例1到4的光透射率分別增加了179.52%、200.31%、220.47%及225.07%。
參照第三圖所示，該對照範例1之酚醛型光阻組成物，在光源波長為193 nm時之光透射率是14.82%。在範例1到4中，其光透射率分別是18.1%、19.35%、20.9%和21.25%。因此，比較該對照範例1，可以觀察到範例1到4的光透射率分別增加了149.32%、206.2%、276.85和292.78%。
實驗範例2：圖案的形成
以一利用旋轉塗佈機的方式，將對照範例1和範例1到4之光阻組成物塗佈在一基板上，該基板係以六甲基二矽氮烷(HMDS)處理6”矽晶圓而得到的。再將上述基板在一100℃的加熱板上預烤60秒加以乾燥，以形成一具有350nm厚度的光阻層。
將該具有光阻薄膜的晶圓，利用一具有248nm(氟化氪)曝光波長之掃描式曝光裝置[商品名：NSR－S203B，Nikon公司製造，NA＝0.55，s＝0.75]，來進行曝光，同時緩慢調整曝光劑量以形成一線形及空白間隔之圖形。接著，所產生的薄膜被放在一加熱板上，並且以90℃之溫度進行一曝光後烘烤(post exposure bake)60秒，再使用2.38%氫氧化四甲銨(TMAH)水溶液進行槳式顯影(paddle development)60秒，接續使用純水進行清洗，以形成一0.4μm之線形及空白間隔(1：1)圖形。
使用一SEM(掃描式電子顯微鏡)來觀察對照範例1及範例1到4的圖形，並且將結果顯示於第四a到四e圖中。
如第四b到四e圖中所示，範例中所形成之具有0.4μm線寬之矩形圖案不具有溢出的間隔部或損壞的線形。此外，在範例1到4中，當具低吸光度的樹脂的量增加時，由於其高光透射率，故可形成一具有良好外觀旳圖案。然而，參照第四a圖所示，如果使用氟化氪(248nm)的光源對對照範例1的酚醛型光阻進行曝光的話，由於其低光透射率的緣故，而難以形成一合意的圖案。
實驗範例3：光感度的評估
依照上述步驟來利用對照範例1及該等範例之光阻組成物來形成圖案。當在該光阻薄膜的底部上形成圖案時，改變曝光能量以得到最小曝光能量，並測量其光感度，所得結果顯示於第五圖中。其中x軸係代表光感度(單位：mJ/cm2)，y軸係代表對照範例1和範例1到4。
參照第五圖所示，該對照範例1之光阻的最小曝光能量為200mJ/cm2 。然而在該範例1到4之光阻的光感度分別增進為49mJ/cm2 、36mJ/cm2 、34mJ/cm2 及31mJ/cm2 。
實驗範例4：氫氟酸濕蝕刻
依照上述步驟，利用範例4及對照範例2之光阻組成物，將圖案形成在一沈積有氧化矽薄膜的矽晶圓上，於23℃時將該晶圓浸入氧化物蝕刻緩衝液(BOE)之蝕刻液(以40%氟化鋁為100重量等份為準，50%氫氟酸為0.5重量等份)中440秒。
接續使用純水進行清洗60秒之後，利用氮氣進行乾燥，再利用一SEM(掃描式電子顯微鏡)來觀察圖案。從觀察中，可以看到對照範例2的圖案雖然被完整的蝕刻，但範例4之具有0.4μm線寬的圖案則沒有被破壞。
第一圖係說明已知酚醛型光阻組成物的吸光度之曲線圖。
第二圖和第三圖係說明本發明之範例在光源波長為248nm及193nm時的光透射率之曲線圖。
第四a至四e圖係為本發明之對照範例1及範例1至4的光阻組成物圖案之掃描式電子顯微鏡畫面。
第五圖係說明本發明之範例的光感度之曲線圖。

Claims (6)

  1. 一種光阻組成物，該組成物包含一酚醛型樹脂A、一光感劑B及一具低吸光度的低分子物質C；其中該光阻組成物包含100重量等份之該酚醛型樹脂A、30至60重量等份之該光感劑B及10至30重量等份之具低吸光度之低分子物質C；其中在光源為248nm、193nm和157nm之一或多種波長時，該具低吸光度之低分子物質C所具有的吸光度低於該酚醛型樹脂A的吸光度，且該光阻組成物可在光源波長為248nm或更短時被使用，其中該具低吸光度之低分子物質C包含以分子結構式1代表之化合物： 其中R1 及R2 為羥基，且n1 係為1到5範圍間的自然數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光阻組成物，其中該光阻組成物更進一步包含至少一個具低吸光度的樹脂D，該樹脂D係選自一具有低吸光度且至少一個分子結構式2或分子結構式3的結構單元之酚醛型樹脂，及一具有低吸光度且一個分子結構式4的結構單元之聚羥基苯乙烯型樹脂所組成的群組中： 其中R3 係為一具有1到15碳原子數之烷基或烷氧基、酯、醚、羰基、縮醛或醇基，且R4 係為一氫或具有1到5個碳原子之烷基， 其中R5 係為一具有1到5個碳原子之烷基， 其中R6 係為一氫或一具有1到15碳原子數之烷基。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光阻組成物，其中該光阻組成物如以基底樹脂為100重量等份為準時，包含具低吸光度之樹脂D的量為5至50重量等份。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光阻組成物，其中該光阻組成物以甲醇稀釋濃度至4×10-5 %且使用紫外線/可見光光譜儀量測 吸光度時，其在光源波長為248nm時的光透射率，比在相同的條件下使用紫外線/可見光光譜儀量測不含具低吸光度之低分子物質的光阻組成物的吸光度，增加了10到35%。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光阻組成物，其中該光阻組成物為一非化學增幅型光阻。
  6. 一種光阻組成物之圖案化方法，其包含：塗佈如申請專利範圍第1至5項之任何一項中之該光阻組成物；將一部份之光阻組成物層對具有主要波長為248nm或更短之光源曝光；且移除該光阻組成物層之已曝光部分或未曝光部分。
TW096128656A 2006-08-04 2007-08-03 光阻組成物及其圖案化方法 TWI416252B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20060073900 2006-08-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200811596A TW200811596A (en) 2008-03-01
TWI416252B true TWI416252B (zh) 2013-11-21

Family

ID=38997406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW096128656A TWI416252B (zh) 2006-08-04 2007-08-03 光阻組成物及其圖案化方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8211614B2 (zh)
JP (1) JP5057530B2 (zh)
KR (1) KR101363738B1 (zh)
CN (1) CN101501570B (zh)
TW (1) TWI416252B (zh)
WO (1) WO2008016270A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5708522B2 (ja) * 2011-02-15 2015-04-30 信越化学工業株式会社 レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法
JP5674506B2 (ja) * 2011-02-25 2015-02-25 東京応化工業株式会社 ポジ型レジスト組成物、レジストパターン形成方法
WO2012137838A1 (ja) * 2011-04-08 2012-10-11 太陽インキ製造株式会社 感光性組成物、その硬化皮膜及びそれらを用いたプリント配線板
JP6284849B2 (ja) * 2013-08-23 2018-02-28 富士フイルム株式会社 積層体
US10047186B2 (en) * 2014-11-25 2018-08-14 Dic Corporation Novolac phenol resin, manufacturing method therefor, photosensitive composition, resist material and coating film
KR102417180B1 (ko) 2017-09-29 2022-07-05 삼성전자주식회사 Duv용 포토레지스트 조성물, 패턴 형성 방법 및 반도체 소자의 제조 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050084793A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-21 Wang Yueh Methods and compositions for reducing line wide roughness
US20050286031A1 (en) * 2004-06-01 2005-12-29 French Roger H Use of highly purified hydrocarbons in vacuum ultraviolet applications

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4123279A (en) * 1974-03-25 1978-10-31 Fuji Photo Film Co., Ltd. Light-sensitive o-quinonediazide containing planographic printing plate
JPS616647A (ja) * 1984-06-20 1986-01-13 Konishiroku Photo Ind Co Ltd ポジ型感光性平版印刷版用感光性組成物
JPS62251739A (ja) * 1986-04-24 1987-11-02 Fuji Photo Film Co Ltd 感光性組成物
JPS63163340A (ja) * 1986-12-25 1988-07-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd パタ−ン形成材料
US5178986A (en) * 1988-10-17 1993-01-12 Shipley Company Inc. Positive photoresist composition with naphthoquinonediazidesulfonate of oligomeric phenol
JPH05113666A (ja) * 1991-10-21 1993-05-07 Nippon Zeon Co Ltd レジスト組成物
JPH08179502A (ja) 1994-12-27 1996-07-12 Mitsui Toatsu Chem Inc 感光性樹脂組成物
US5932396A (en) * 1996-10-18 1999-08-03 Tdk Corporation Method for forming magnetic poles in thin film magnetic heads
JPH10254137A (ja) * 1997-03-11 1998-09-25 Nec Corp 化学増幅系レジスト
JP3055617B2 (ja) * 1997-08-27 2000-06-26 日本電気株式会社 ネガ型フォトレジスト組成物およびそれを用いたパターン形成方法
DE69941227D1 (de) * 1998-04-06 2009-09-17 Fujifilm Corp Photoempfindliche Harzzusammensetzung
CN1306337C (zh) * 1998-12-10 2007-03-21 Az电子材料日本株式会社 正性敏射线的树脂组合物
KR20000076585A (ko) * 1999-02-02 2000-12-26 미우라 아끼라 방사선 민감성 수지 조성물
JP4480835B2 (ja) 1999-02-12 2010-06-16 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ，エル．エル．シー． ポジ型感放射線性樹脂組成物
JP3998901B2 (ja) 1999-08-31 2007-10-31 東京応化工業株式会社 感光性基材、それを用いたレジストパターンの形成方法およびポジ型レジスト組成物
JP2002296774A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Fuji Photo Film Co Ltd 平版印刷版用原版
JP4156400B2 (ja) * 2003-02-24 2008-09-24 東京応化工業株式会社 ポジ型ホトレジスト組成物及びレジストパターンの形成方法
US6905809B2 (en) * 2003-04-01 2005-06-14 Clariant Finance (Bvi) Limited Photoresist compositions
EP1644427B1 (en) * 2003-07-16 2009-08-19 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Positive photoresist composition and method of forming resist pattern
JP4152852B2 (ja) * 2003-09-30 2008-09-17 東京応化工業株式会社 吐出ノズル式塗布法用ポジ型ホトレジスト組成物及びレジストパターンの形成方法
JP4209297B2 (ja) * 2003-10-06 2009-01-14 東京応化工業株式会社 吐出ノズル式塗布法用ポジ型ホトレジスト組成物及びレジストパターンの形成方法
JP4513965B2 (ja) 2004-03-31 2010-07-28 日本ゼオン株式会社 感放射線性樹脂組成物
US7803510B2 (en) * 2005-08-17 2010-09-28 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Positive photosensitive polybenzoxazole precursor compositions
JP2007148258A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Daicel Chem Ind Ltd レジスト組成物

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050084793A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-21 Wang Yueh Methods and compositions for reducing line wide roughness
US20050286031A1 (en) * 2004-06-01 2005-12-29 French Roger H Use of highly purified hydrocarbons in vacuum ultraviolet applications

Also Published As

Publication number Publication date
TW200811596A (en) 2008-03-01
JP5057530B2 (ja) 2012-10-24
US8211614B2 (en) 2012-07-03
WO2008016270A1 (en) 2008-02-07
CN101501570B (zh) 2012-07-25
CN101501570A (zh) 2009-08-05
KR101363738B1 (ko) 2014-02-18
KR20080012781A (ko) 2008-02-12
US20100203444A1 (en) 2010-08-12
JP2009545768A (ja) 2009-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4359151B2 (ja) アセタール及びケタールを溶剤として含むフォトレジスト組成物
TWI416252B (zh) 光阻組成物及其圖案化方法
US4806453A (en) Positive acting bilayer photoresist development
US20050106494A1 (en) Silicon-containing resist systems with cyclic ketal protecting groups
US11822242B2 (en) DNQ-type photoresist composition including alkali-soluble acrylic resins
US6106995A (en) Antireflective coating material for photoresists
JP3224602B2 (ja) 感光性基材及びそれを用いたレジストパターン形成方法
JP3491978B2 (ja) 表面反射防止塗布組成物
EP0919012B1 (en) Positive photoresist composition containing a 2,4-dinitro-1-naphthol
JP3204465B2 (ja) 半導体素子製造用レジストパターン形成材料及びそれを用いたパターン形成方法
KR910005031B1 (ko) 감광성 조성물
EP0907108A1 (en) Radiation-sensitive resin composition
JP2001264968A (ja) ポジ型レジスト組成物
JP3722538B2 (ja) ポジ型フォトレジスト組成物
JP2004144905A (ja) Ｌｃｄ製造用ポジ型ホトレジスト組成物およびレジストパターンの形成方法
JP3259263B2 (ja) ネガ型感放射線性樹脂組成物
KR100649921B1 (ko) 레지스트 패턴 형성방법
KR101316192B1 (ko) 포토레지스트 조성물 및 이의 패턴 형성 방법
JP4759895B2 (ja) フォトレジスト用樹脂およびフォトレジスト組成物
KR20080012684A (ko) 포토레지스트 조성물 및 이의 패턴 형성 방법
JP3592332B2 (ja) ポジ型感光性組成物
JP2005010487A (ja) レジストパターン形成方法
JPH1010736A (ja) ポジ型フォトレジスト塗布膜及びポジ型フォトレジスト組成物並びにパターン形成方法
JP3082479B2 (ja) ネガ型感放射線性樹脂組成物
JP4759894B2 (ja) フォトレジスト組成物