专利名称：负性光致抗蚀剂组合物和器件的图案化方法
技术领域：
本发明涉及一种负性光致抗蚀剂组合物以及一种器件的图案化方法，更具体而言，涉及一种负性光致抗蚀剂组合物以及使用该组合物的器件的图案化方法，其中形成具有良好的倒锥形形状(reverse taper profile)的具有高灵敏度的光致抗蚀剂图案，由此不仅可以在器件制造过程中实现各种薄膜的有效图案化，而且还便于在图案化后移除光致抗蚀剂图案。
背景技术：
器件(例如发光二极管或DRAM)的方法包括图案化各种薄膜的光刻方法。对于光刻方法，使用光致抗蚀剂组合物以及由光致抗蚀剂组合物形成的光致抗蚀剂图案。有两种类型的光致抗蚀剂组合物正性和负性。·
负性光致抗蚀剂组合物为当对衬底或目标薄膜进行光致抗蚀剂的涂布、曝光和显影时未曝光部分被移除的光致抗蚀剂组合物。在制造各种器件例如发光二极管(LED)或液晶显示器(LCD)当中，负性光致抗蚀剂组合物通常用于图案化金属膜，例如电极。更具体而言，负性光致抗蚀剂组合物已被考虑用于IXD薄膜晶体管衬底的制造过程或形成LED电极的剥离(lift-off)过程。上述剥离过程是指产生图案的方法，其中使用上述负性光致抗蚀剂组合物形成具有倒锥形形状(reverse taper profile)的光致抗蚀剂图案,然后将其用于图案化目标薄膜，例如金属膜。然而，当使用常规负性光致抗蚀剂组合物形成光致抗蚀剂图案时，常常不能提供具有良好的倒锥形形状的光致抗蚀剂图案。在该情况下，当在光致抗蚀剂图案上形成目标薄膜，例如金属膜时，通常在光致抗蚀剂图案的侧壁上堆积目标薄膜的残留物(例如金属残留物等)。这些残留物成为由金属膜形成的电极之间引起短路的潜在原因，最终在器件中形成的缺陷。此外，常规负性光致抗蚀剂组合物不具有足够高的灵敏度，因此难以实现对目标薄膜(例如金属膜)有效的和良好的图案化。特别地，由于近年来各种器件倾向于高集成化和超微细化，该问题变得更为突出。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种负性光致抗蚀剂组合物，其不仅表现出高灵敏度，而且能够产生良好的具有倒锥形形状的光致抗蚀剂图案。本发明的另一目的在于提供一种使用上述负性光致抗蚀剂组合物的器件的图案化方法。
具体实施例方式本发明提供一种负性光致抗蚀剂组合物，包括碱溶性粘合剂树脂；含卤素的第一光生酸剂；基于三嗪的第二光生酸剂；包含烷氧基结构的交联剂；和溶剂。
本发明还提供一种器件的图案化方法，包括将负性光致抗蚀剂组合物涂布在衬底上；使涂布在衬底上的组合物的限定区域曝光；使未曝光部分的组合物显影以形成具有倒锥形形状的光致抗蚀剂图案；在光致抗蚀剂图案上形成目标薄膜；并且移除光致抗蚀剂图案。在下文中，描述根据本发明示例性的实施方案的负性光致抗蚀剂组合物和器件的图案化方法。根据本发明的一个实施方案，提供了一种负性光致抗蚀剂组合物，包括碱溶性粘合剂树脂；含卤素的第一光生酸剂；基于三嗪的第二光生酸剂；含有烷氧基结构的交联剂；和溶剂。负性光致抗蚀剂组合物包括两类给定系列的光生酸剂。如从之后描述的实施例中可知，本发明的发明人进行的实验结果显示由于这两种光生酸剂，本发明的负性光致抗蚀 剂组合物不仅表现出高灵敏度，而且能够形成倒锥形形状的光致抗蚀剂图案。例如，可以形成光致抗蚀剂图案以具有这样的良好的倒锥形形状的光致抗蚀剂图案，即光致抗蚀剂图案 的侧壁和衬底形成小于90°、特别地55°以上且小于90°、更特别地55°至80°的角度。通过使用这种良好的倒锥形形状的光致抗蚀剂图案，可以通过剥离过程有效地图案化各种目标薄膜例如金属膜，并且在图案化过程中使金属膜或电极等的短路或器件中的缺陷最小化。这是因为通过良好的倒锥形形状，在光致抗蚀剂图案的侧壁上几乎不堆积目标薄膜的残留物，例如金属残留物。因此，所述负性光致抗蚀剂组合物可以视需要适用于各种器件例如LED或LCD器件的制造过程，例如该制造过程包括制造LCD器件的薄膜晶体管衬底的过程，或形成LED器件的电极的过程。由于没有目标薄膜残留物堆积在光致抗蚀剂图案的侧壁上，光致抗蚀剂图案在以后可以更容易移除，这个可以成为降低器件中缺陷的主要原因。与之相比，含有不同系列的光生酸剂或单一光生酸剂的负性光致抗蚀剂组合物，当其用于剥离过程时，会导致灵敏度降低或不能形成具有倒锥形形状的光致抗蚀剂图案(例如，光致抗蚀剂图案以锥形形式或几乎类似于矩形形式产生，或者由于灵敏度降低而无法形成图案)。因此，当该光致抗蚀剂图案用于对目标薄膜例如金属膜进行图案化时，相当大量的残留物会在光致抗蚀剂图案的侧壁上堆积。这种残留物在图案化过程后残留在衬底上，由此引起由上述金属膜等形成的电极短路或难以形成良好的图案，从而导致器件中存在缺陷。堆积的残留物还会使光致抗蚀剂图案难以移除，从而导致器件中存在缺陷。下面预期使根据本发明实施方案的负性光致抗蚀剂组合物具有上述功能的原因。负性光致抗蚀剂组合物包括含卤素例如氟的化合物作为第一光生酸剂。由于包括具有卤素的第一光生酸剂，当使用负性光致抗蚀剂组合物涂布衬底时，这种第一光生酸剂通常更多地分布在涂布的组合物上部。如果对上述涂布的组合物进行曝光和烘焙(即曝光后烘焙，post exposure bake)过程,则在曝光的组合物的上部相对地产生大量酸，由此能够形成更多的交联结构。如果在随后的显影过程中移除未曝光部分的组合物，则在图案上部残留在曝光部分的光致抗蚀剂图案的宽度大于底部的宽度。这样，使用上述光致抗蚀剂组合物能够形成具有良好的倒锥形形状的光致抗蚀剂图案。负性光致抗蚀剂组合物还可以使用基于三嗪的组合物作为第二光生酸剂。基于三嗪的第二光生酸剂在曝光过程和显影过程等中具有增强负性光致抗蚀剂组合物的灵敏度的作用。这有利于形成具有细微倒锥形形状的负性光致抗蚀剂图案。在下文中，描述根据上述本发明实施方案的负性光致抗蚀剂组合物的各个组成成分和详细的组成。负性光致抗蚀剂组合物包括碱溶性粘合剂树脂，其基本具有在碱性溶液例如显影液中易溶的特性。但是，在曝光的部分，粘合剂树脂通过由第一光生酸剂和第二光生酸剂产生的酸与交联剂反应而形成交联结构，由此变得在碱性溶液中不溶。由于粘合剂树脂的该特性，在曝光和显影时，上述负性光致抗蚀剂组合物的未曝光的部分被选择性地移除以形成具有倒锥形形状的光致抗蚀剂图案。这种粘合剂树脂可以包括基本可溶于碱性溶液并且可通过酸与交联剂反应而形成交联结构的任何聚合物。本文所使用的粘合剂树脂的实例可以包括通过酸与交联剂的烷氧基结构反应而形成交联结构的聚合物，例如基于线型酚醛清漆或基于多羟基苯乙烯的聚合物。更具体而言，基于线型酚醛清漆的聚合物可以为由下面化学式I表示的共聚物，重均分子量为约3，000至30，000，优选约4，000至15，000，更优选约5，000至10，000。 [化学式I]
权利要求
1.一种负性光致抗蚀剂组合物，包括 碱溶性粘合剂树脂； 含卤素的第一光生酸剂； 基于三嗪的第二光生酸剂； 包含烧氧基结构的交联剂；和 溶剂。
2.权利要求I的负性光致抗蚀剂组合物，其中粘合剂树脂包括基于线型酚醛清漆的聚合物或基于多羟基苯乙烯的聚合物。
3.权利要求2的负性光致抗蚀剂组合物，其中基于线型酚醛清漆的聚合物包括重均分子量为3，OOO至30，000且由化学式I表示的共聚物 [化学式I]
4.权利要求2的负性光致抗蚀剂组合物，其中基于多羟基苯乙烯的聚合物包括重均分子量为500至10，000且由化学式2表示的聚合物 [化学式2]
5.权利要求I的负性光致抗蚀剂组合物，其中第一光生酸剂包括含卤素的基于亚氨基磺酸盐的光生酸剂。
6.权利要求5的负性光致抗蚀剂组合物，其中第一光生酸剂包括由化学式3表示的化合物，第二光生酸剂包括由化学式4表示的化合物 [化学式3]
7.权利要求I的负性光致抗蚀剂组合物，其中交联剂包括至少具有两个烷氧基结构的基于三聚氰胺或基于脲的化合物。
8.权利要求7的负性光致抗蚀剂组合物，其中交联剂包括由化学式5表示的化合物 [化学式5]
9.权利要求I的负性光致抗蚀剂组合物，其中溶剂包括至少一种选自乳酸乙酯、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)、二甲基亚砜(DMSO)、乙腈、二甘醇二甲醚、Y-丁内酯、苯酚和环己酮的有机溶剂。
10.权利要求I的负性光致抗蚀剂组合物，还包括至少一种选自染料、显影加速剂和表面活性剂的添加剂。
11.权利要求10的负性光致抗蚀剂组合物，其中显影加速剂包括由化学式6表示的基于苯酚线型酚醛清漆的化合物 [化学式6]
12.权利要求I的负性光致抗蚀剂组合物，其中负性光致抗蚀剂组合物的固含量为10至40重量％。
13.权利要求I的负性光致抗蚀剂组合物,其中负性光致抗蚀剂组合物包括7至30重量％的粘合剂树脂；0. I至5重量％的第一光生酸剂；0. 01至5重量％的第二光生酸剂；1至10重量％的交联剂；和余量的添加剂和溶剂。
14.权利要求I的负性光致抗蚀剂组合物，其中负性光致抗蚀剂组合物用于剥离过程。
15.权利要求I的负性光致抗蚀剂组合物，其中负性光致抗蚀剂组合物用于液晶器件(IXD)或发光二极管(LED)的制造过程。
16.权利要求15的负性光致抗蚀剂组合物，其中负性光致抗蚀剂组合物用于LCD器件的薄膜晶体管衬底的制造过程或LED器件的电极的形成过程。
17.一种使用剥离过程的器件的图案化方法，包括 将权利要求I的负性光致抗蚀剂组合物涂布在衬底上； 使涂布的组合物的限定区域曝光； 使未曝光部分的组合物显影以形成具有倒锥形形状的光致抗蚀剂图案； 在光致抗蚀剂图案和衬底上形成目标薄膜；并且 移除光致抗蚀剂图案。
18.权利要求17的器件的图案化方法，还包括 进行曝光前烘焙过程和/或曝光后烘焙过程。
19.权利要求18的器件的图案化方法，其中曝光前烘焙过程在80至120°C下进行，曝光后烘焙过程在90至150°C下、优选约90至110°C下进行。
20.权利要求17的器件的图案化方法，其中显影后形成的光致抗蚀剂图案在衬底与其侧壁之间的角度在55°C以上且小于90°C的范围内。
21.权利要求17的器件的图案化方法，其中使用波长为365nm至436nm的光源进行曝光。
22.权利要求21的器件的图案化方法，其中以20至120mJ的曝光能量进行曝光。
全文摘要
本发明涉及一种负性光致抗蚀剂组合物，其表现出优异的灵敏度并能形成令人满意的具有倒锥形的光致抗蚀剂图案，从而可在器件制造过程中有效地图案化各种薄膜，并能在图案化后容易地移除，以及涉及一种图案化器件的方法。光致抗蚀剂组合物包括碱溶性粘合剂树脂；含卤素的第一光生酸剂；基于三嗪的第二光生酸剂；含有烷氧基结构的交联剂；和溶剂。
文档编号H01L21/027GK102884479SQ201180022571
公开日2013年1月16日 申请日期2011年5月3日 优先权日2010年5月4日
发明者朴灿晓, 金璟晙, 金瑜娜 申请人:株式会社Lg化学