低金属离子含量的对-甲酚低聚物和光敏的组合物制造技术

用于生产包括对－甲酚低聚物的重氮酯的光敏剂的方法，其中用包括约６０－１００摩尔百分含量的２，１，４－或２，１，５－重氮磺酰氯化物的重氮磺酰氯化物或它们的混合物酯化在对－甲酚环上的至少一个羟基；光刻胶包括光敏剂，水不溶性的，碱性水溶液可溶的酚醛树脂清漆树脂和适当的溶剂的混合物，在光刻胶组合物中存在的光敏剂的量足以均匀地光敏化光刻胶组合物；在光刻胶组合物中存在的酚醛清漆树脂的量足以形成基本上均匀的光刻胶组合物。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及正性光刻胶组合物，它在宽光谱(365-436nm)谱带范围特别感光，基于重氮萘醌敏化剂，使用作骨架的无金属对-甲酚，酚醛清漆树脂和溶剂。相关技术的描述光刻胶是在其受到光化辐射(紫外线辐射)后，改变它们在显影剂溶液中的溶解度的材料。光刻胶组合物包括光敏化合物(有时叫作光敏剂)，一层形成聚合物树脂的膜和溶剂。能够有其它类型的组合物，如溶解在适当溶剂中的光敏剂组合物。把光刻胶组合物涂敷在将成为图案的基质上，然后加热去掉溶剂，剩下光刻胶为覆盖基质的膜。因为辐照光刻胶的缘故，在受到照射和未受到照射(全部遮盖)的抗蚀性膜之间产生不同的溶解速率，显影后产生表面凸纹花样。于显影溶液中，在辐照的区域变的较可溶的那些光刻胶被称为“正性”光刻胶。在辐照的区域变的比较不溶的那些光刻胶被称为“负性”光刻胶。本专利技术涉及适于用在正性光刻胶组合物的那些类化合物。正性光刻胶可以包括水可溶的，碱性水溶液可溶的树脂，如酚醛清漆树脂或聚(对-羟基苯乙烯)和光敏剂。用旋涂，喷涂或其它适用的设备，把树脂和敏化剂从有机溶剂或溶剂混合物中涂敷到基质(硅片或镀铬的玻璃板)上。通常被用作处理正性光刻胶的显影剂是碱性水溶液，如硅酸钠，氢氧化钾，四甲基氢氧化铵和氢氧化铵。为了在光刻胶膜中产生凸纹花样，显影剂去除敷涂的光刻胶膜(已经被光或其它形式的辐射照射)的面积。在集成电路加工中，利用适于各种基质的光敏膜是基本步骤。通常，基质是具有薄的氧化涂层或其它涂层(如氮化硅或氧化铝)的硅片。光敏膜被用于在一系列的步骤成像的基质，包括曝光(通过掩模图像)，显影以在蚀刻层产生凸纹花样和基质蚀刻步骤，以把图像转移到基质材料上。掩模图像必需被准确再现在基质蚀刻图像上。为了获得高的准确度，掩模图像必需被光刻胶层极好的溶解。常规的光刻胶可以使用酚醛清漆树脂作为水可溶的，碱可溶的成膜聚合物。本专利技术的
技术介绍
本专利技术涉及辐射敏感的正性光刻胶组合物，特别涉及含有与光敏剂一起的酚醛树脂清漆，光敏剂是由2，1，4-或2，1，5-重氮磺酰氯与对-甲酚低聚物(作骨架)反应得到的基本上没有金属的重氮磺酰酯。 本
熟练人员公知的是生产正性光刻胶组合物，如美国专利Nos.3,666,473；4,115,128和4,173,470中所述。这些包括与光敏材料一起的水不溶性的，碱性水溶液可溶的苯酚-甲醛酚醛树脂清漆树脂，通常是取代的萘醌二叠氮(diazide)化合物。溶解在有机溶剂或溶剂的混合物中的树脂或敏化剂，作为薄膜或涂层被涂敷到用于所希望的特殊应用的基质上。这些光刻胶配方的酚醛清漆树脂组分溶解在碱性水溶液中，但是在曝光前不溶。当被涂敷的基质部分对光化辐射成影像的曝光时候，使敏化剂变成碱可溶的，并且涂层的曝光的面积变得比未曝光面积更可溶。当基质被浸入或另外与碱性显影液接触，不同的溶解速度引起溶融的光刻胶面积的曝光，尽管未被曝光的面积是基本上未感光的，但是在基质上产生正性凸纹花样。通常，其后曝光的和显影的基质须经蚀刻工艺。光刻胶涂层保护被涂敷的基质的面积免于受到蚀刻剂影响，蚀刻剂只能蚀刻未被涂敷的基质的面积，它相应于被光化辐射曝光的面积。因此，在基质上它相应于掩模，模板，模型等等图案，可以形成蚀刻的图形被用在显影前，于被涂敷的基质上产生选择的曝光图像。用这种方法在基质上产生的光刻胶的凸纹花样被用于包括生产小型化的集成电路的各种应用。在商业实践中，光刻胶组合物的特性是重要的，包括它的感光速度，对比度，分辨率(边缘敏锐度)，加工过程中成像的热稳定性，加工宽容度(processing latitude)，线宽度控制(line width control)，干净的显影和未曝光膜的损失。光刻胶对比度是从曝光能量的对数对于在固定显影条件下保持校正膜厚度图得到的曲线的线性部分的斜率。在使用时，连续对曝光的抗蚀涂敷的基质显影，直到在曝光的面积上的涂层被基本上完全溶解掉。分辨度是指在已显影的曝光空间具有高度成影边缘敏锐度的曝光过程中，抗蚀体系再现掩膜的最小相等间距线对和中间(intervening)空间的能力。在生产小型化的电子元件中，需要光刻胶对每个细小的线和缝隙宽度(通常约为1微米或更低)提供高度的分辨率。在硅片和类似的元件上生产大规膜的集成电路中，再现非常小的尺寸的能力是及其重要的。假设使用光刻技术，通过提高抗蚀分辨能力只能增加在这类片上的电路密度。尽管为了这个目的，负性光刻胶(其中抗蚀涂层的曝光部分变得不溶，未曝光部分被显影剂溶解掉)已经被半导体工业广泛地使用了，但是具有固有的较高分辨率的正性光刻胶被用作负性光刻胶的替代品。在光刻胶技术中，通常希望提高抗蚀对比度。当用典型的设备(如分档器和投影较准器)进行曝光时，高对比度正性抗蚀产生已显影成像(它显示高度的边缘敏锐度)。在多数石印半导体应用中，已显影成像的高度的边缘敏锐度是非常重要的，因为它便于在片的图象上线宽度的较小变化。因此，它允许在各向异性等离子蚀刻过程中良好地控制蚀刻，并一般与良好的加工宽容度一致。本专利技术的概述本专利技术提供一种具有低金属离子含量的光敏剂和含有这种光敏剂的新型正性光刻胶组合物。这种光刻胶组合物具有良好的感光速度，高对比度，良好的分辨率，加工过程中良好的成像热稳定性，宽的加工宽容度，良好的线宽度控制(line width control)，干净的显影和未曝光膜的损失少。本专利技术的光敏化合物包括光敏剂(a)和水不溶，碱水溶液可溶的酚醛清漆树脂(b)的一种混合物，光敏剂(a)包括具有低金属离子含量的对-甲酚低聚物与重氮磺酰氯化物(包括约60-100摩尔百分含量的2，1，4-或2，1，5-磺酰氯化物)或它们的混合物的重氮酯，在光刻胶组合物中存在的光敏剂的量足以均匀地光敏化光刻胶组合物；在光刻胶组合物中存在的酚醛清漆树脂的量足以形成基本上均匀的光刻胶组合物。优选重氮酯的分布范围为75至100摩尔百分含量，最优选为85至95摩尔百分含量。本专利技术还提供一种制备正性光刻胶组合物的方法，它包括提供一种混合物为(a)光刻胶组分包括没有金属离子的对-甲酚低聚物的重氮磺酰酯，具有60至100摩尔百分含量的对-甲酚低聚物的羟基部分被一个或多个磺酰氯化物酯化，在光刻胶组合物中存在的光敏组分的量足以均匀地光敏化光刻胶组合物；重氮部分的酯包括为60至100摩尔百分含量的2，1，4-或2，1，5-重氮酯或它们的混合物。优选重氮酯的分布范围为约75至100摩尔百分含量，最优选为约85至95摩尔百分含量；(b)在酸催化剂(优选乙二酸或马来酐)存在下对-甲酚与甲醛反应得到非常低金属离子含量的对-甲酚低聚物，去除水和过量的未反应的对-甲酚，如通过蒸馏，接着加入极性有机溶剂，优选丙酮或甲醇，并过滤溶液(通过在极性有机溶剂中使对-甲酚低聚物溶液与2，1，4-和/或2，1，5-重氮萘醌反应得到敏化剂)；(c)水不溶，碱水溶液可溶的酚醛清漆树脂；在光刻胶组合物中存在的酚醛清漆树脂的量足以形成基本上均匀的光刻胶组合物；和(d)适用的光刻胶溶剂，优选丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)，2-庚酮，乳酸乙酯，3-乙氧基丙酸乙酯(EEP)或上述任何一种的混合物。只有把低聚物溶解在极性有机溶剂中并通过0.01至0.1MM，优选0.01至0.05MM的过滤器过滤，才能得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备正性光刻胶组合物的方法，它包括提供一种混合物为：（ａ）光刻胶组分包括没有金属离子的对－甲酚低聚物的重氮磺酰酯，具有６０至１００摩尔百分含量的对－甲酚低聚物的羟基部分被一个或多个磺酰氯化物酯化，在光刻胶组合物中存在的光敏组分的量足 以均匀地光敏化光刻胶组合物；重氮部分的酯包括为６０至１００摩尔百分含量的２，１，４－或２，１，５－重氮酯或它们的混合物；（ｂ）在酸催化剂存在下对－甲酚与甲醛反应得到的对－甲酚低聚物，去除水和过量的未反应的对－甲酚，接着加入极性有机溶剂， 通过０．０７ｍｍ至０．１０ｍｍ过滤器过滤溶液；（ｃ）水不溶，碱水溶液可溶的酚醛清漆树脂；在光刻胶组合物中存在的酚醛清漆树脂的量足以形成基本上均匀的光刻胶组合物；和（ｄ）适用的光刻胶溶剂。

【技术特征摘要】
US 1994-12-30 08/366,6351.一种制备正性光刻胶组合物的方法，它包括提供一种混合物为(a)光刻胶组分包括没有金属离子的对-甲酚低聚物的重氮磺酰酯，具有60至100摩尔百分含量的对-甲酚低聚物的羟基部分被一个或多个磺酰氯化物酯化，在光刻胶组合物中存在的光敏组分的量足以均匀地光敏化光刻胶组合物；重氮部分的酯包括为60至100摩尔百分含量的2，1，4-或2，1，5-重氮酯或它们的混合物；(b)在酸催化剂存在下对-甲酚与甲醛反应得到的对-甲酚低聚物，去除水和过量的未反应的对-甲酚，接着加入极性有机溶剂，通过0.07mm至0.10mm过滤器过滤溶液；(c)水不溶，碱水溶液可溶的酚醛清漆树脂；在光刻胶组合物中存在的酚醛清漆树脂的量足以形成基本上均匀的光刻胶组合物；和(d)适用的光刻胶溶剂。2.根据权利要求1的方法，其中甲醛是30-40％的水溶液。3.根据权利要求1的方法，其中催化剂是乙二酸。4.根据权利要求1的方法，其中极性溶剂是丙酮或甲醇。5.根据权利要求1的方法，其中用常压或真空蒸馏去掉水和过量未反应的对-甲酚。6.根据权利要求5的方法，其中在约96℃至200℃进行常压蒸馏。7.根据权利要求5的方法，其中在约200℃至220℃，约35mm压力下进行真空蒸馏。8.根据权利要求1的方法，其中在约100℃至220℃往熔融的对-甲酚低聚物中加入有机极性有机溶剂。9.根据权利要求1的方法，其中对-甲酚低聚物通过0.01至0.05μm的过滤器过滤。10.一种通过在基质上光刻胶成像用于生产光敏元件的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD拉曼，DN坎纳，DP奥宾，D迈肯泽，
申请(专利权)人：科莱恩金融BVI有限公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]