專利名稱：含酰胺或酰亞胺的新穎共聚物,其制法,及含該共聚物的抗光蝕劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含酰胺或酰亞胺的新穎共聚物，制備該共聚物的一種方法，以及含該共聚物的一種抗光蝕劑。該共聚物于使用光源的石版印刷術(shù)中，可用來當(dāng)作抗光蝕劑樹脂，而此種光源適用于形成一種微細(xì)圖案的高度積體化的半導(dǎo)體裝置。
在制造半導(dǎo)體裝置的微石版印刷術(shù)中，為了要達(dá)到高敏感度，深紫外線的(DUV)抗光蝕劑，此為一種化學(xué)性放大抗阻劑，近來最被廣泛地使用。其組成包含一種光酸(photoacid)產(chǎn)生物，及對(duì)酸有敏感反應(yīng)的一種基質(zhì)聚合物。
理想的抗光蝕劑須符合如下需求對(duì)氟化氬光源是透光的，抗蝕刻，在2.38％的氫氧化四甲銨(TMAH)中的顯影性，及粘著性。然而，要合成一種在所有的需求中都很優(yōu)良的抗光蝕劑樹脂是非常困難的。
例如，具有聚丙烯酸酯為主鏈的樹脂是容易合成的，但在抗蝕刻和顯影上卻是有問題的?？刮g刻可通過將脂肪族的環(huán)狀部分引入主鏈中來增強(qiáng)。
即便主鏈?zhǔn)蔷郾狨ヮ悾也徽撈渚卟痪哂兄咀宓沫h(huán)部，問題卻依然存在。要顯影用于形成微細(xì)圖案的半導(dǎo)體裝置的抗光蝕劑薄膜，其基本原理歸于經(jīng)由光酸產(chǎn)生物來形成羧酸。因?yàn)轸人嵩?.38％的TMAH中比在苯二酚(hydroxyphenol)中易于溶解，而苯二酚即是用于氟化氪的溶液，因此所產(chǎn)生的圖案有一種重大的問題，亦即該圖案的上部是圓的，而非長(zhǎng)方型的。
此外，要克服透鏡材料的性質(zhì)被氟化氬光源給改變的現(xiàn)象，必須用低能量來形成圖案，這是因其對(duì)光的高敏感度。要達(dá)到這個(gè)目的，不論是抗光蝕劑組成中光酸產(chǎn)生物的量，還是抗光蝕劑樹脂的羧酸含量，必須予以增加。
如其已被設(shè)計(jì)的，現(xiàn)有技術(shù)解決了上述的兩個(gè)問題，這些問題由于其圖案有一圓的而非長(zhǎng)方形的上部，使得要得到高解析度的圖案，實(shí)質(zhì)上是不可能的。
本發(fā)明的主要目的是要克服如上所述的現(xiàn)有技術(shù)所遇到的問題，并提供一個(gè)可用于抗光蝕劑的新穎共聚物。含該共聚物的抗光蝕劑可形成具有長(zhǎng)方形而非圓形上部的圖案，具有顯著改善的解析度，而且在抗蝕刻、抗熱、和粘著性方面都很優(yōu)良。
本發(fā)明的另一目的是要提供制備該新穎共聚物的方法。
本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的是要提供包含該新穎共聚物的抗光蝕劑。
本發(fā)明的一個(gè)方向?yàn)樘峁┮环N共聚物，它是由共聚合至少兩種環(huán)脂肪族的烯烴與一種酰胺或酰亞胺而制得的。
本發(fā)明的另一方向?yàn)樘峁┮环N制備用于抗光蝕劑的共聚物的方法，該方法包含共聚合至少兩種環(huán)脂肪族的烯烴與一種酰胺或酰亞胺，溫度大約是攝氏60-200度，壓力大約是5.07-20.3MPa(50-200大氣壓)。
本發(fā)明的更進(jìn)一步方向?yàn)樘峁┮环N抗光蝕劑，而且該抗光蝕劑包含一種由至少兩種環(huán)脂肪族的烯烴，及一種酰胺或酰亞胺所制備的共聚物。
從以下實(shí)施例的說明，并參考附圖
，本發(fā)明的其他目的與方向?qū)⒊蔀轱@而易見的，其中圖一概要地顯示當(dāng)照光時(shí)，理想圖案的形成和實(shí)際上常用圖案的形成；及圖二概要地顯示經(jīng)由使用本發(fā)明的共聚物所形成的圖案。
本發(fā)明提供一種可用于抗光蝕劑的聚合物，該聚合物是一種由至少兩種環(huán)脂肪族的烯烴，及一種酰胺或酰亞胺所制備的共聚物。
環(huán)脂肪族的烯烴部分較佳的例子包括碳酸亞乙烯酯，2-環(huán)戊烯-1-乙酸，2-環(huán)戊烯-1-(叔丁基乙酸酯)，雙環(huán)[2，2，2]辛-5-烯-2-叔丁基羧基酯，雙環(huán)[2，2，2]辛-5-烯-2-叔丁基羧酸酯，雙環(huán)[2，2，2]辛-5-烯-2-羧酸，雙環(huán)[2，2，2]辛-5-烯-2-(2-羥乙基)羧酸酯，2-(2-羥乙基)羧酸酯-5-降冰片烯，2-叔丁基羧酸酯-5-降冰片烯，2-羧酸-5-降冰片烯，環(huán)戊烯，環(huán)己烯，降冰片烯，及降冰片烯-2-甲醇，其結(jié)構(gòu)式I表示如下< 用于本發(fā)明共聚物的酰胺或酰亞胺來源的較佳實(shí)施例包括N-甲基順丁烯二酰亞胺，順丁烯二酰亞胺，N-乙基順丁烯二酰亞胺，N-丁基順丁烯二酰亞胺，N-叔丁基順丁烯二酰亞胺，N-羥基順丁烯二酰亞胺，丙烯酰胺，N，N-二甲基丙烯酰胺，以及N-異丙基丙烯酰胺，其結(jié)構(gòu)式II表示如下
本發(fā)明的共聚物的分子量較佳為3,000-200,000。
此兩種環(huán)脂肪族的烯烴及一種酰胺或酰亞胺可在一種自由基引發(fā)劑的存在下，于高溫高壓下被聚合。該聚合作用可經(jīng)由嵌段聚合或溶液聚合來達(dá)成。在此情形下，聚合作用的溶劑可選自環(huán)己酮，甲基乙基酮，苯，甲苯，二噁烷，二甲基甲酰胺，及其混合物。
常用的自由基引發(fā)劑可用于該聚合作用，其可選自過氧化苯甲?；?，2’-偶氮二異丁腈(AIBN)，乙?；^氧化物，十二烷基過氧化物，叔丁基過乙酸酯，叔丁基過氧化物，及二叔丁基過氧化物。
該聚合作用的條件可依照反應(yīng)物單體的性質(zhì)而改變。該反應(yīng)較佳進(jìn)行于攝氏60-200度的溫度及5.07-20.3Mpa(50-200大氣壓)的壓力下。
一種典型的方法可應(yīng)用于將本發(fā)明的新穎抗光蝕劑共聚物與一種光酸產(chǎn)生物混合于一有機(jī)溶劑中，而形成一種可用于形成正片的微細(xì)圖像的抗光蝕劑溶液。
光酸產(chǎn)生物，石版印刷術(shù)的條件，以及該新穎共聚物所使用的量可依照此有機(jī)溶劑而改變。通常，該新穎共聚物所使用的量大約是此有機(jī)溶劑總重量的10-30％。
從本發(fā)明的共聚物來形成抗光蝕劑將有詳細(xì)的說明。
首先，將本發(fā)明的共聚物溶于一種有機(jī)溶劑，例如環(huán)己酮中，該共聚物的使用量是此有機(jī)溶劑重量的10-30％，由此有機(jī)溶劑中添加一種光酸產(chǎn)生物，例如鎓鹽或有機(jī)锍鹽，此光酸產(chǎn)生物的使用量大約是該抗蝕劑聚合物重量的0.1-10％。由此所得的溶液經(jīng)由一超微細(xì)過濾器來過濾，可得到抗光蝕劑溶液。
接下來，將該抗光蝕劑溶液旋轉(zhuǎn)涂布在矽晶圓，然后將其置入烤箱和加熱板中，在攝氏80-150度的溫度下溫和地烘焙1-5分鐘。
接著，使用一深紫外線分檔器或激元雷射分檔器，將一適當(dāng)?shù)墓馐彰髟谠撏坎忌?，然后該涂布置于攝氏100-200度的溫度下后烘焙。
隨后，將已曝光的晶圓浸在2.38％的TMAH水溶液中，浸1.5分鐘，如此可得到一超微細(xì)的正片抗蝕劑圖像。
因?yàn)橛糜诳构馕g劑的該新穎共聚物有一主鏈，而且酰胺或酰亞胺部分直接懸于主鏈上，因此即使在后烘焙之后，酰胺或酰亞胺部分也不會(huì)移動(dòng)。
在后烘焙時(shí)，因?yàn)樗岬牧勘绕鹞辉谑芄獾氖⑺Р糠值目构馕g劑薄膜層上的酰胺或酰亞胺的量要多很多，因此酸會(huì)在該處擴(kuò)散。相對(duì)地，在沒有充分曝光的鉻部分的抗光蝕劑薄膜層上，酸的擴(kuò)散受到酰胺或酰亞胺的限制，因而得到如圖二所示的相同效果。結(jié)果，圖案的解析度相當(dāng)?shù)卦龈吡恕?br> 直接附在本發(fā)明抗光蝕劑聚合物主鏈上的酰胺或酰亞胺部分，雖然會(huì)吸收氟化氬的光，它在圖案的形成上卻不會(huì)產(chǎn)生有害的影響，這是因其使用量少于光酸產(chǎn)生物的使用量之故。
實(shí)施例共聚物的合成將等摩爾的2-(2-羥乙基)羧酸酯-5-降冰片烯，2-叔丁氧基羧酸酯-5-降冰片烯和2-羧酸-5-降冰片烯，及N-甲基順丁烯二酰亞胺置入一高壓反應(yīng)器中，在氮?dú)獯髿鈮呵矣幸l(fā)劑為二叔丁基過氧化物的存在下進(jìn)行聚合反應(yīng)。此聚合作用是在不同的壓力下進(jìn)行，例如5.07，6.08，7.09，8.11，9.12和10.1MPa(50，60，70，80，90和100大氣壓)下。在壓力大約是8.11MPa(80大氣壓)下，可得到約為40％的產(chǎn)率，而在壓力大約是10.1MPa(100大氣壓)下，產(chǎn)率可達(dá)到約60％。
如同先前所述，本發(fā)明新穎的含酰胺或酰亞胺共聚物，于TMAH的顯影下，允許抗光蝕劑被形成一種具有長(zhǎng)方形而非圓形上部的圖案，而此圖案會(huì)引起解析度的提高。
本發(fā)明已用一種例解的方法來說明，而所用的術(shù)語是為了說明而非限制性的，這點(diǎn)是要被了解的。
通過上面的說明，本發(fā)明可能有多種修正與變化。因此，大家須了解在所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)，本發(fā)明可以用除了那些被明確地說明的方法以外的其他方法來實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種用于抗光蝕劑的共聚物，它是由至少兩種環(huán)脂肪族的烯烴，及一種酰胺或酰亞胺所制備而得。
2.如權(quán)利要求1所述的用于抗光蝕劑的共聚物，其中該共聚物的分子量為3,000-200,000。
3.如權(quán)利要求1所述的用于抗光蝕劑的共聚物，其中該環(huán)脂肪族的烯烴選自碳酸亞乙烯酯，2-環(huán)戊烯-1-乙酸，2-環(huán)戊烯-1-(叔丁基乙酸酯)，雙環(huán)[2，2，2]辛-5-烯-2-叔丁基羧基酯，雙環(huán)[2，2，2]辛-5-烯-2-叔丁基羧酸酯，雙環(huán)[2，2，2]辛-5-烯-2-羧酸，雙環(huán)[2，2，2]辛-5-烯-2-(2-羥乙基)羧酸酯，2-(2-羥乙基)羧酸酯-5-降冰片烯，2-叔丁基羧酸酯-5-降冰片烯，2-羧酸-5-降冰片烯，環(huán)戊烯，環(huán)己烯，降冰片烯，及降冰片烯-2-甲醇。
4.如權(quán)利要求3所述的用于抗光蝕劑的共聚物，其中該共聚物的分子量為3,000-200,000。
5.如權(quán)利要求1所述的用于抗光蝕劑的共聚物，其中該酰胺或酰亞胺選自N-甲基順丁烯二酰亞胺，順丁烯二酰亞胺，N-乙基順丁烯二酰亞胺，N-丁基順丁烯二酰亞胺，N-叔丁基順丁烯二酰亞胺，N-羥基順丁烯二酰亞胺，丙烯酰胺，N，N-二甲基丙烯酰胺，和N-異丙基丙烯酰胺。
6.如權(quán)利要求5所述的用于抗光蝕劑的共聚物，其中該共聚物的分子量為3,000-200,000。
7.一種制備用于抗光蝕劑的共聚物的方法，其包含至少兩種環(huán)脂肪族的烯烴與一種酰胺或酰亞胺的共聚合作用。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該共聚合作用是在攝氏60-200度的溫度，及5.07-20.3MPa的壓力下進(jìn)行的。
9.一種抗光蝕劑，其包含至少兩種環(huán)脂肪族的烯烴和一種酰胺或酰亞胺的共聚物。
全文摘要
一種可用于抗光蝕劑的新穎共聚物,其是由共聚合至少兩種環(huán)脂肪族的烯烴與一種酰胺或酰亞胺所制備而得,而包含該共聚物的抗光蝕劑,在使用氟化氬(193納米)光源的一種光石版印刷術(shù)中,可形成一種解析度得到很大改進(jìn)的圖案。
文檔編號(hào)G03F7/038GK1187496SQ97126349
公開日1998年7月15日 申請(qǐng)日期1997年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月31日
發(fā)明者鄭載昌, 盧致亨 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社