負性光致抗蝕劑組合物和器件的圖案化方法
2023-06-04 23:07:01 2
專利名稱：負性光致抗蝕劑組合物和器件的圖案化方法
技術領域：
本發明涉及一種負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製造過程中實現各種薄膜的有效圖案化，而且還便於在圖案化後移除光致抗蝕劑圖案。
背景技術：
器件(例如發光二極體或DRAM)的方法包括圖案化各種薄膜的光刻方法。對於光刻方法，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性。·
負性光致抗蝕劑組合物為當對襯底或目標薄膜進行光致抗蝕劑的塗布、曝光和顯影時未曝光部分被移除的光致抗蝕劑組合物。在製造各種器件例如發光二極體(LED)或液晶顯示器(LCD)當中，負性光致抗蝕劑組合物通常用於圖案化金屬膜，例如電極。更具體而言，負性光致抗蝕劑組合物已被考慮用於IXD薄膜電晶體襯底的製造過程或形成LED電極的剝離(lift-off)過程。上述剝離過程是指產生圖案的方法，其中使用上述負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,然後將其用於圖案化目標薄膜，例如金屬膜。然而，當使用常規負性光致抗蝕劑組合物形成光致抗蝕劑圖案時，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，當在光致抗蝕劑圖案上形成目標薄膜，例如金屬膜時，通常在光致抗蝕劑圖案的側壁上堆積目標薄膜的殘留物(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，常規負性光致抗蝕劑組合物不具有足夠高的靈敏度，因此難以實現對目標薄膜(例如金屬膜)有效的和良好的圖案化。特別地，由於近年來各種器件傾向於高集成化和超微細化，該問題變得更為突出。
發明內容
本發明的一個目的在於提供一種負性光致抗蝕劑組合物，其不僅表現出高靈敏度，而且能夠產生良好的具有倒錐形形狀的光致抗蝕劑圖案。本發明的另一目的在於提供一種使用上述負性光致抗蝕劑組合物的器件的圖案化方法。
具體實施例方式本發明提供一種負性光致抗蝕劑組合物，包括鹼溶性粘合劑樹脂；含滷素的第一光生酸劑；基於三嗪的第二光生酸劑；包含烷氧基結構的交聯劑；和溶劑。
本發明還提供一種器件的圖案化方法，包括將負性光致抗蝕劑組合物塗布在襯底上；使塗布在襯底上的組合物的限定區域曝光；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薄膜；並且移除光致抗蝕劑圖案。在下文中，描述根據本發明示例性的實施方案的負性光致抗蝕劑組合物和器件的圖案化方法。根據本發明的一個實施方案，提供了一種負性光致抗蝕劑組合物，包括鹼溶性粘合劑樹脂；含滷素的第一光生酸劑；基於三嗪的第二光生酸劑；含有烷氧基結構的交聯劑；和溶劑。負性光致抗蝕劑組合物包括兩類給定系列的光生酸劑。如從之後描述的實施例中可知，本發明的發明人進行的實驗結果顯示由於這兩種光生酸劑，本發明的負性光致抗蝕 劑組合物不僅表現出高靈敏度，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 的側壁和襯底形成小於90°、特別地55°以上且小於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薄膜例如金屬膜，並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。這是因為通過良好的倒錐形形狀，在光致抗蝕劑圖案的側壁上幾乎不堆積目標薄膜的殘留物，例如金屬殘留物。因此，所述負性光致抗蝕劑組合物可以視需要適用於各種器件例如LED或LCD器件的製造過程，例如該製造過程包括製造LCD器件的薄膜電晶體襯底的過程，或形成LED器件的電極的過程。由於沒有目標薄膜殘留物堆積在光致抗蝕劑圖案的側壁上，光致抗蝕劑圖案在以後可以更容易移除，這個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性光致抗蝕劑組合物，當其用於剝離過程時，會導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於矩形形式產生，或者由於靈敏度降低而無法形成圖案)。因此，當該光致抗蝕劑圖案用於對目標薄膜例如金屬膜進行圖案化時，相當大量的殘留物會在光致抗蝕劑圖案的側壁上堆積。這種殘留物在圖案化過程後殘留在襯底上，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，從而導致器件中存在缺陷。堆積的殘留物還會使光致抗蝕劑圖案難以移除，從而導致器件中存在缺陷。下面預期使根據本發明實施方案的負性光致抗蝕劑組合物具有上述功能的原因。負性光致抗蝕劑組合物包括含滷素例如氟的化合物作為第一光生酸劑。由於包括具有滷素的第一光生酸劑，當使用負性光致抗蝕劑組合物塗布襯底時，這種第一光生酸劑通常更多地分布在塗布的組合物上部。如果對上述塗布的組合物進行曝光和烘焙(即曝光後烘焙，post exposure bake)過程,則在曝光的組合物的上部相對地產生大量酸，由此能夠形成更多的交聯結構。如果在隨後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於底部的寬度。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。負性光致抗蝕劑組合物還可以使用基於三嗪的組合物作為第二光生酸劑。基於三嗪的第二光生酸劑在曝光過程和顯影過程等中具有增強負性光致抗蝕劑組合物的靈敏度的作用。這有利於形成具有細微倒錐形形狀的負性光致抗蝕劑圖案。在下文中，描述根據上述本發明實施方案的負性光致抗蝕劑組合物的各個組成成分和詳細的組成。負性光致抗蝕劑組合物包括鹼溶性粘合劑樹脂，其基本具有在鹼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生的酸與交聯劑反應而形成交聯結構，由此變得在鹼性溶液中不溶。由於粘合劑樹脂的該特性，在曝光和顯影時，上述負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於鹼性溶液並且可通過酸與交聯劑反應而形成交聯結構的任何聚合物。本文所使用的粘合劑樹脂的實例可以包括通過酸與交聯劑的烷氧基結構反應而形成交聯結構的聚合物，例如基於線型酚醛清漆或基於多羥基苯乙烯的聚合物。更具體而言，基於線型酚醛清漆的聚合物可以為由下面化學式I表示的共聚物，重均分子量為約3，000至30，000，優選約4，000至15，000，更優選約5，000至10，000。 [化學式I]
權利要求
1.一種負性光致抗蝕劑組合物，包括 鹼溶性粘合劑樹脂； 含滷素的第一光生酸劑； 基於三嗪的第二光生酸劑； 包含燒氧基結構的交聯劑；和 溶劑。
2.權利要求I的負性光致抗蝕劑組合物，其中粘合劑樹脂包括基於線型酚醛清漆的聚合物或基於多羥基苯乙烯的聚合物。
3.權利要求2的負性光致抗蝕劑組合物，其中基於線型酚醛清漆的聚合物包括重均分子量為3，OOO至30，000且由化學式I表示的共聚物 [化學式I]
4.權利要求2的負性光致抗蝕劑組合物，其中基於多羥基苯乙烯的聚合物包括重均分子量為500至10，000且由化學式2表示的聚合物 [化學式2]
5.權利要求I的負性光致抗蝕劑組合物，其中第一光生酸劑包括含滷素的基於亞氨基磺酸鹽的光生酸劑。
6.權利要求5的負性光致抗蝕劑組合物，其中第一光生酸劑包括由化學式3表示的化合物，第二光生酸劑包括由化學式4表示的化合物 [化學式3]
7.權利要求I的負性光致抗蝕劑組合物，其中交聯劑包括至少具有兩個烷氧基結構的基於三聚氰胺或基於脲的化合物。
8.權利要求7的負性光致抗蝕劑組合物，其中交聯劑包括由化學式5表示的化合物 [化學式5]
9.權利要求I的負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- 二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸(DMSO)、乙腈、二甘醇二甲醚、Y-丁內酯、苯酚和環己酮的有機溶劑。
10.權利要求I的負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.權利要求10的負性光致抗蝕劑組合物，其中顯影加速劑包括由化學式6表示的基於苯酚線型酚醛清漆的化合物 [化學式6]
12.權利要求I的負性光致抗蝕劑組合物，其中負性光致抗蝕劑組合物的固含量為10至40重量％。
13.權利要求I的負性光致抗蝕劑組合物,其中負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％的交聯劑；和餘量的添加劑和溶劑。
14.權利要求I的負性光致抗蝕劑組合物，其中負性光致抗蝕劑組合物用於剝離過程。
15.權利要求I的負性光致抗蝕劑組合物，其中負性光致抗蝕劑組合物用於液晶器件(IXD)或發光二極體(LED)的製造過程。
16.權利要求15的負性光致抗蝕劑組合物，其中負性光致抗蝕劑組合物用於LCD器件的薄膜電晶體襯底的製造過程或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 將權利要求I的負性光致抗蝕劑組合物塗布在襯底上； 使塗布的組合物的限定區域曝光； 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薄膜；並且 移除光致抗蝕劑圖案。
18.權利要求17的器件的圖案化方法，還包括 進行曝光前烘焙過程和/或曝光後烘焙過程。
19.權利要求18的器件的圖案化方法，其中曝光前烘焙過程在80至120°C下進行，曝光後烘焙過程在90至150°C下、優選約90至110°C下進行。
20.權利要求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壁之間的角度在55°C以上且小於90°C的範圍內。
21.權利要求17的器件的圖案化方法，其中使用波長為365nm至436nm的光源進行曝光。
22.權利要求21的器件的圖案化方法，其中以20至120mJ的曝光能量進行曝光。
全文摘要
本發明涉及一種負性光致抗蝕劑組合物，其表現出優異的靈敏度並能形成令人滿意的具有倒錐形的光致抗蝕劑圖案，從而可在器件製造過程中有效地圖案化各種薄膜，並能在圖案化後容易地移除，以及涉及一種圖案化器件的方法。光致抗蝕劑組合物包括鹼溶性粘合劑樹脂；含滷素的第一光生酸劑；基於三嗪的第二光生酸劑；含有烷氧基結構的交聯劑；和溶劑。
文檔編號H01L21/027GK102884479SQ201180022571
公開日2013年1月16日 申請日期2011年5月3日 優先權日2010年5月4日
發明者樸燦曉, 金璟晙, 金瑜娜 申請人:株式會社Lg化學