專利名稱：負(fù)性光致抗蝕劑組合物和器件的圖案化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種負(fù)性光致抗蝕劑組合物以及一種器件的圖案化方法，更具體而言，涉及一種負(fù)性光致抗蝕劑組合物以及使用該組合物的器件的圖案化方法，其中形成具有良好的倒錐形形狀(reverse taper profile)的具有高靈敏度的光致抗蝕劑圖案，由此不僅可以在器件制造過程中實(shí)現(xiàn)各種薄膜的有效圖案化，而且還便于在圖案化后移除光致抗蝕劑圖案。
背景技術(shù)：
器件(例如發(fā)光二極管或DRAM)的方法包括圖案化各種薄膜的光刻方法。對(duì)于光刻方法，使用光致抗蝕劑組合物以及由光致抗蝕劑組合物形成的光致抗蝕劑圖案。有兩種類型的光致抗蝕劑組合物正性和負(fù)性。·
負(fù)性光致抗蝕劑組合物為當(dāng)對(duì)襯底或目標(biāo)薄膜進(jìn)行光致抗蝕劑的涂布、曝光和顯影時(shí)未曝光部分被移除的光致抗蝕劑組合物。在制造各種器件例如發(fā)光二極管(LED)或液晶顯示器(LCD)當(dāng)中，負(fù)性光致抗蝕劑組合物通常用于圖案化金屬膜，例如電極。更具體而言，負(fù)性光致抗蝕劑組合物已被考慮用于IXD薄膜晶體管襯底的制造過程或形成LED電極的剝離(lift-off)過程。上述剝離過程是指產(chǎn)生圖案的方法，其中使用上述負(fù)性光致抗蝕劑組合物形成具有倒錐形形狀(reverse taper profile)的光致抗蝕劑圖案,然后將其用于圖案化目標(biāo)薄膜，例如金屬膜。然而，當(dāng)使用常規(guī)負(fù)性光致抗蝕劑組合物形成光致抗蝕劑圖案時(shí)，常常不能提供具有良好的倒錐形形狀的光致抗蝕劑圖案。在該情況下，當(dāng)在光致抗蝕劑圖案上形成目標(biāo)薄膜，例如金屬膜時(shí)，通常在光致抗蝕劑圖案的側(cè)壁上堆積目標(biāo)薄膜的殘留物(例如金屬殘留物等)。這些殘留物成為由金屬膜形成的電極之間引起短路的潛在原因，最終在器件中形成的缺陷。此外，常規(guī)負(fù)性光致抗蝕劑組合物不具有足夠高的靈敏度，因此難以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)薄膜(例如金屬膜)有效的和良好的圖案化。特別地，由于近年來各種器件傾向于高集成化和超微細(xì)化，該問題變得更為突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其不僅表現(xiàn)出高靈敏度，而且能夠產(chǎn)生良好的具有倒錐形形狀的光致抗蝕劑圖案。本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用上述負(fù)性光致抗蝕劑組合物的器件的圖案化方法。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種負(fù)性光致抗蝕劑組合物，包括堿溶性粘合劑樹脂；含鹵素的第一光生酸劑；基于三嗪的第二光生酸劑；包含烷氧基結(jié)構(gòu)的交聯(lián)劑；和溶劑。
本發(fā)明還提供一種器件的圖案化方法，包括將負(fù)性光致抗蝕劑組合物涂布在襯底上；使涂布在襯底上的組合物的限定區(qū)域曝光；使未曝光部分的組合物顯影以形成具有倒錐形形狀的光致抗蝕劑圖案；在光致抗蝕劑圖案上形成目標(biāo)薄膜；并且移除光致抗蝕劑圖案。在下文中，描述根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施方案的負(fù)性光致抗蝕劑組合物和器件的圖案化方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種負(fù)性光致抗蝕劑組合物，包括堿溶性粘合劑樹脂；含鹵素的第一光生酸劑；基于三嗪的第二光生酸劑；含有烷氧基結(jié)構(gòu)的交聯(lián)劑；和溶劑。負(fù)性光致抗蝕劑組合物包括兩類給定系列的光生酸劑。如從之后描述的實(shí)施例中可知，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示由于這兩種光生酸劑，本發(fā)明的負(fù)性光致抗蝕 劑組合物不僅表現(xiàn)出高靈敏度，而且能夠形成倒錐形形狀的光致抗蝕劑圖案。例如，可以形成光致抗蝕劑圖案以具有這樣的良好的倒錐形形狀的光致抗蝕劑圖案，即光致抗蝕劑圖案 的側(cè)壁和襯底形成小于90°、特別地55°以上且小于90°、更特別地55°至80°的角度。通過使用這種良好的倒錐形形狀的光致抗蝕劑圖案，可以通過剝離過程有效地圖案化各種目標(biāo)薄膜例如金屬膜，并且在圖案化過程中使金屬膜或電極等的短路或器件中的缺陷最小化。這是因?yàn)橥ㄟ^良好的倒錐形形狀，在光致抗蝕劑圖案的側(cè)壁上幾乎不堆積目標(biāo)薄膜的殘留物，例如金屬殘留物。因此，所述負(fù)性光致抗蝕劑組合物可以視需要適用于各種器件例如LED或LCD器件的制造過程，例如該制造過程包括制造LCD器件的薄膜晶體管襯底的過程，或形成LED器件的電極的過程。由于沒有目標(biāo)薄膜殘留物堆積在光致抗蝕劑圖案的側(cè)壁上，光致抗蝕劑圖案在以后可以更容易移除，這個(gè)可以成為降低器件中缺陷的主要原因。與之相比，含有不同系列的光生酸劑或單一光生酸劑的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，當(dāng)其用于剝離過程時(shí)，會(huì)導(dǎo)致靈敏度降低或不能形成具有倒錐形形狀的光致抗蝕劑圖案(例如，光致抗蝕劑圖案以錐形形式或幾乎類似于矩形形式產(chǎn)生，或者由于靈敏度降低而無法形成圖案)。因此，當(dāng)該光致抗蝕劑圖案用于對(duì)目標(biāo)薄膜例如金屬膜進(jìn)行圖案化時(shí)，相當(dāng)大量的殘留物會(huì)在光致抗蝕劑圖案的側(cè)壁上堆積。這種殘留物在圖案化過程后殘留在襯底上，由此引起由上述金屬膜等形成的電極短路或難以形成良好的圖案，從而導(dǎo)致器件中存在缺陷。堆積的殘留物還會(huì)使光致抗蝕劑圖案難以移除，從而導(dǎo)致器件中存在缺陷。下面預(yù)期使根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的負(fù)性光致抗蝕劑組合物具有上述功能的原因。負(fù)性光致抗蝕劑組合物包括含鹵素例如氟的化合物作為第一光生酸劑。由于包括具有鹵素的第一光生酸劑，當(dāng)使用負(fù)性光致抗蝕劑組合物涂布襯底時(shí)，這種第一光生酸劑通常更多地分布在涂布的組合物上部。如果對(duì)上述涂布的組合物進(jìn)行曝光和烘焙(即曝光后烘焙，post exposure bake)過程,則在曝光的組合物的上部相對(duì)地產(chǎn)生大量酸，由此能夠形成更多的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。如果在隨后的顯影過程中移除未曝光部分的組合物，則在圖案上部殘留在曝光部分的光致抗蝕劑圖案的寬度大于底部的寬度。這樣，使用上述光致抗蝕劑組合物能夠形成具有良好的倒錐形形狀的光致抗蝕劑圖案。負(fù)性光致抗蝕劑組合物還可以使用基于三嗪的組合物作為第二光生酸劑?；谌旱牡诙馍釀┰谄毓膺^程和顯影過程等中具有增強(qiáng)負(fù)性光致抗蝕劑組合物的靈敏度的作用。這有利于形成具有細(xì)微倒錐形形狀的負(fù)性光致抗蝕劑圖案。在下文中，描述根據(jù)上述本發(fā)明實(shí)施方案的負(fù)性光致抗蝕劑組合物的各個(gè)組成成分和詳細(xì)的組成。負(fù)性光致抗蝕劑組合物包括堿溶性粘合劑樹脂，其基本具有在堿性溶液例如顯影液中易溶的特性。但是，在曝光的部分，粘合劑樹脂通過由第一光生酸劑和第二光生酸劑產(chǎn)生的酸與交聯(lián)劑反應(yīng)而形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，由此變得在堿性溶液中不溶。由于粘合劑樹脂的該特性，在曝光和顯影時(shí)，上述負(fù)性光致抗蝕劑組合物的未曝光的部分被選擇性地移除以形成具有倒錐形形狀的光致抗蝕劑圖案。這種粘合劑樹脂可以包括基本可溶于堿性溶液并且可通過酸與交聯(lián)劑反應(yīng)而形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的任何聚合物。本文所使用的粘合劑樹脂的實(shí)例可以包括通過酸與交聯(lián)劑的烷氧基結(jié)構(gòu)反應(yīng)而形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物，例如基于線型酚醛清漆或基于多羥基苯乙烯的聚合物。更具體而言，基于線型酚醛清漆的聚合物可以為由下面化學(xué)式I表示的共聚物，重均分子量為約3，000至30，000，優(yōu)選約4，000至15，000，更優(yōu)選約5，000至10，000。 [化學(xué)式I]
權(quán)利要求
1.一種負(fù)性光致抗蝕劑組合物，包括 堿溶性粘合劑樹脂； 含鹵素的第一光生酸劑； 基于三嗪的第二光生酸劑； 包含燒氧基結(jié)構(gòu)的交聯(lián)劑；和 溶劑。
2.權(quán)利要求I的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中粘合劑樹脂包括基于線型酚醛清漆的聚合物或基于多羥基苯乙烯的聚合物。
3.權(quán)利要求2的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中基于線型酚醛清漆的聚合物包括重均分子量為3，OOO至30，000且由化學(xué)式I表示的共聚物 [化學(xué)式I]
4.權(quán)利要求2的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中基于多羥基苯乙烯的聚合物包括重均分子量為500至10，000且由化學(xué)式2表示的聚合物 [化學(xué)式2]
5.權(quán)利要求I的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中第一光生酸劑包括含鹵素的基于亞氨基磺酸鹽的光生酸劑。
6.權(quán)利要求5的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中第一光生酸劑包括由化學(xué)式3表示的化合物，第二光生酸劑包括由化學(xué)式4表示的化合物 [化學(xué)式3]
7.權(quán)利要求I的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中交聯(lián)劑包括至少具有兩個(gè)烷氧基結(jié)構(gòu)的基于三聚氰胺或基于脲的化合物。
8.權(quán)利要求7的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中交聯(lián)劑包括由化學(xué)式5表示的化合物 [化學(xué)式5]
9.權(quán)利要求I的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中溶劑包括至少一種選自乳酸乙酯、丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)、N-甲基-2-吡咯烷酮、N, N- 二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)、乙腈、二甘醇二甲醚、Y-丁內(nèi)酯、苯酚和環(huán)己酮的有機(jī)溶劑。
10.權(quán)利要求I的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，還包括至少一種選自染料、顯影加速劑和表面活性劑的添加劑。
11.權(quán)利要求10的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中顯影加速劑包括由化學(xué)式6表示的基于苯酚線型酚醛清漆的化合物 [化學(xué)式6]
12.權(quán)利要求I的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中負(fù)性光致抗蝕劑組合物的固含量為10至40重量％。
13.權(quán)利要求I的負(fù)性光致抗蝕劑組合物,其中負(fù)性光致抗蝕劑組合物包括7至30重量％的粘合劑樹脂；0. I至5重量％的第一光生酸劑；0. 01至5重量％的第二光生酸劑；1至10重量％的交聯(lián)劑；和余量的添加劑和溶劑。
14.權(quán)利要求I的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中負(fù)性光致抗蝕劑組合物用于剝離過程。
15.權(quán)利要求I的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中負(fù)性光致抗蝕劑組合物用于液晶器件(IXD)或發(fā)光二極管(LED)的制造過程。
16.權(quán)利要求15的負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其中負(fù)性光致抗蝕劑組合物用于LCD器件的薄膜晶體管襯底的制造過程或LED器件的電極的形成過程。
17.一種使用剝離過程的器件的圖案化方法，包括 將權(quán)利要求I的負(fù)性光致抗蝕劑組合物涂布在襯底上； 使涂布的組合物的限定區(qū)域曝光； 使未曝光部分的組合物顯影以形成具有倒錐形形狀的光致抗蝕劑圖案； 在光致抗蝕劑圖案和襯底上形成目標(biāo)薄膜；并且 移除光致抗蝕劑圖案。
18.權(quán)利要求17的器件的圖案化方法，還包括 進(jìn)行曝光前烘焙過程和/或曝光后烘焙過程。
19.權(quán)利要求18的器件的圖案化方法，其中曝光前烘焙過程在80至120°C下進(jìn)行，曝光后烘焙過程在90至150°C下、優(yōu)選約90至110°C下進(jìn)行。
20.權(quán)利要求17的器件的圖案化方法，其中顯影后形成的光致抗蝕劑圖案在襯底與其側(cè)壁之間的角度在55°C以上且小于90°C的范圍內(nèi)。
21.權(quán)利要求17的器件的圖案化方法，其中使用波長(zhǎng)為365nm至436nm的光源進(jìn)行曝光。
22.權(quán)利要求21的器件的圖案化方法，其中以20至120mJ的曝光能量進(jìn)行曝光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種負(fù)性光致抗蝕劑組合物，其表現(xiàn)出優(yōu)異的靈敏度并能形成令人滿意的具有倒錐形的光致抗蝕劑圖案，從而可在器件制造過程中有效地圖案化各種薄膜，并能在圖案化后容易地移除，以及涉及一種圖案化器件的方法。光致抗蝕劑組合物包括堿溶性粘合劑樹脂；含鹵素的第一光生酸劑；基于三嗪的第二光生酸劑；含有烷氧基結(jié)構(gòu)的交聯(lián)劑；和溶劑。
文檔編號(hào)H01L21/027GK102884479SQ201180022571
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者樸燦曉, 金璟晙, 金瑜娜 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)