用于光刻胶的热致酸生成剂制造技术

提供了新的光刻胶组合物，其包含一种组分，该组分包含热致酸生成剂和遏制剂。本发明专利技术优选的光刻胶可以包含：具有对光致酸不稳定的基团的树脂；光致酸生成剂化合物；以及至少一种热致酸生成剂和至少一种遏制剂，所述遏制剂用来改进线宽粗糙度和光刻速度。

Thermo-acid Forming Agent for Photoresist

【技术实现步骤摘要】
用于光刻胶的热致酸生成剂1.领域本专利技术涉及光刻胶组合物，该组合物包含用于改进线宽粗糙度(LWR)的热致酸生成剂。本专利技术优选的光刻胶可以包含：具有对光致酸不稳定的基团的树脂；光致酸生成剂和本专利技术所述的热致酸生成剂。2.技术背景光刻胶是用来将图像转移到基材上的光敏膜。它们形成负性图像或正性图像。在将光刻胶施涂到基材上之后，通过具有图案的光掩模使得涂层对活化能量源(例如紫外光)曝光，在光刻胶涂层中形成潜像。所述光掩模具有对活化辐射不透明的区域和透明的区域，这些区域限定了需要转移到下方的基材上的图像。已知的光刻胶可以用来提供足以应对许多现有商业应用所需的分辨率和尺寸的特征体。但是，对于许多其他的应用，人们仍然需要开发新的光刻胶，以提供具有小于1/4微米(<0.25微米)的尺寸的高分辨图像。人们进行了各种尝试来改变光刻胶组合物的组成，从而改进功能性质。例如，人们已经报道了将各种碱性化合物等用于光刻胶组合物。参见美国专利第7,479,361；7,534,554；和7,592,126号。也可参见美国专利第2011/0223535和US2012/0077120号。
技术实现思路
本专利技术提供了光刻胶组合物，该组合物包含树脂，光致酸生成剂，热致酸生成剂(“TAG”),以及相对于所述热致酸生成剂以摩尔量过量(或当量过量，即碱的当量过量)存在的碱性组分(“遏制剂”)。在某些实施方式中,在光刻胶组合物的涂层随后的(例如施涂后或曝光后)热处理过程中，所述热致酸生成剂产生pKa等于或小于2.0的酸。较佳的是,所述热致酸生成剂化合物当配入光刻胶组合物中的时候，是对辐射不敏感的,也即是说，在包含所述热致酸生成剂化合物的光刻胶暴露于辐射(例如193纳米)以进行活化的过程中，直至进行合适的施涂后热处理为止，所述热致酸生成剂化合物不会产生酸。在某些实施方式中，本专利技术提供了一种光刻胶组合物，该组合物包含(a)树脂；(b)光致酸生成剂；(c)热致酸生成剂；以及(d)碱性组分，相对于所述热致酸生成剂，所述碱性组分的含量是当量过量的。在某些实施方式中，本专利技术提供了一种光刻胶组合物，该组合物包含(a)树脂；(b)光致酸生成剂；(c)热致酸生成剂，在对所述光刻胶组合物进行热处理的过程中，所述热致酸生成剂会产生pKa等于或小于2.0的酸；以及(d)碱性组分。所述热致酸生成剂在热处理的时候会产生强酸，所述强酸能够使得光刻胶中未曝光区域和曝光区域内的光刻胶组合物的对酸不稳定的聚合物保护基团都发生解封闭。在未曝光的区域内,所产生的热致酸将会被所述碱遏制剂部分地中和(例如通过形成盐)。在曝光的区域,所述热值生成的酸会与光致生成的酸一起使得保护基团解封闭,从而改进线宽粗糙度(LWR)和轮廓。另外,与不含TAG/遏制剂的组合的光刻胶组合物相比，TAG/遏制剂组合物可以表现出改进的光刻速度。优选的热致酸生成剂化合物可以在250℃、优选150℃或100℃的温度产生酸。本专利技术的光刻胶可以是正作用的或者负作用的。在一个优选的方面，本专利技术的光刻胶用于短波长成像应用，例如用于193纳米成像。在另一个优选的方面，所述光刻胶是化学放大的正性光刻胶，包括酸催化的化学放大光刻胶。本专利技术特别优选的光刻胶可以用于浸没光刻应用。我们发现通过在光刻胶组合物(包括化学放大光刻胶组合物在内)中应用热致酸生成剂和碱性组分，可以显著提高光刻胶的立体图像(例如细线条)的分辨率。具体来说，与其他方面都相同、但是不含热致酸生成剂和碱性组分的类似光刻胶相比，我们发现施用本专利技术所述的热致酸生成剂和碱性组分，可以显著改进光刻结果。例如，可以参见下文的比较数据。本专利技术还提供了形成本专利技术光刻胶组合物的立体图像的方法(包括尺寸小于50纳米或者小于20纳米的图案化线条)。本专利技术还提供了基材，例如微电子晶片，其上涂覆有本专利技术的光刻胶组合物。其他方面在下文描述。附图简要说明图1A比较了包含6.381毫摩N,N,N',N'-四(2-羟基乙基)乙二胺(THEDA)或12.763毫摩胺含量的光刻胶配方。以0,3.5,7.0或10.5毫摩的量加入三氟甲磺酸铵。包含最优化用量的TAG以平衡LWR和轮廓性质。图1B显示了为了实现相同的光刻速度值，TAG与较低遏制剂加载量情况的比较。TAG样品的光刻性能更好。图2比较了更大的酸阴离子,(三氟甲磺酸盐,PFBuS,Ad-TFBS)。通过使用较大的酸阴离子，同时采用较低程度的水冲洗，也可以获得更好的光刻胶轮廓和较少的底部侵蚀(footing)。另外，还可优选使用较大的较低扩散性的阴离子。与不使用TAG的情况相比，使用TAG获得的光刻速度(Photospeed)快大约～35％。图3比较了使用三氟甲磺酸根阴离子的TAG和PAG。注意三氟甲磺酸铵盐的曝光范围大于光致产生的三氟甲磺酸。专利技术详述不希望被理论所限制，认为通过使用热致酸生成剂产生强酸，能够在光刻胶的未曝光区域和曝光区域内使得对酸不稳定的聚合物保护基团解封闭。在未曝光的区域内,所产生的热致酸将会与所述碱遏制剂形成盐，从而部分地被中和。在曝光区域内,热致产生的酸将会与光致产生的酸一起对保护基团进行解封闭。我们测试了光刻胶中的热致酸生成剂(TAG)以确定慢光刻胶制剂的光刻速度是否可以得到改善。我们发现，与不含TAG的光刻胶相比，本专利技术不仅光刻速度得到改进,而且线宽粗糙度(LWR)和轮廓也可以获得改进，在散焦情况下尤为显著。在TAG和光致酸生成剂(PAG)以等当量加入的情况下进行比较，结果证明TAG样品在轮廓和LWR方面都优于PAG样品。对于简单地减少遏制剂的用量以改进光刻速度的操作，其效果不如TAG那样好。在优选的实施方式中,TAG的加入量小于来自遏制剂的碱(碱性组分)的摩尔量或当量。如果TAG的量高于遏制剂的碱的当量(基于酸当量与碱当量相对量),则整个光刻胶膜(包括曝光区域和未曝光区域)都会被酸解封闭，因此不会产生图像。在一个优选的方面,提供了光刻胶组合物，其包含树脂，光致酸生成剂,热致酸生成剂(“TAG”),以及碱性组分(或“遏制剂”)。本专利技术优选用于光刻胶的热致酸生成剂(TAG)可以是聚合的或非聚合的，其中对于许多的用途，优选使用非聚合的TAG。优选的TAG具有较低的分子量，例如分子量等于或小于3000,更优选≤2500,≤2000,≤1500,≤1000,≤800，甚至更优选≤500。人们已知某些合适的TAG,例如可以用于光刻工艺的减反射涂层。优选的TAG包括离子性热致酸生成剂，例如磺酸盐，包括氟代磺酸盐。优选的盐包括铵盐。在优选的实施方式中,热致酸生成剂在热处理的时候产生pKa约小于2(或约小于1，或约小于0)的酸。由TAG产生的酸的pKa可能是已知的，或者可以通过常规方法测定(例如测定在水溶液中的pKa)。在优选的实施方式中，热致酸生成剂不含芳族部分。在优选的实施方式中，热致酸生成剂包含(或者在加热的情况下产生)具有一个或更多个碳原子的阴离子组分。优选的TAG可以在热处理的时候产生酸，例如在对光刻胶组合物的涂层进行施涂后热处理的时候或者在曝光后热处理的过程中产生酸。优选的TAG可以在热处理的时候产生酸，所述热处理可以是例如在大约250℃、更优选150℃或100℃处理60秒。优选用于本专利技术光刻胶和方法的TAG不会由于光刻胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光致抗蚀剂组合物，其包含：(a)树脂；(b)光致酸生成剂；(c)热致酸生成剂；以及(d)碱性组分，该碱性组分的含量相对于所述热致酸生成剂是当量过量的。

【技术特征摘要】
2012.10.31 US 13/665,1041.一种光致抗蚀剂组合物，其包含：(a)树脂；(b)光致酸生成剂；(c)热致酸生成剂；以及(d)碱性组分，该碱性组分的含量相对于所述热致酸生成剂是当量过量的。2.一种光致抗蚀剂组合物，其包含：(a)树脂；(b)光致酸生成剂；(c)热致酸生成剂，在对所述光刻胶组合物的涂层进行热处理的过程中，所述热致酸生成剂能够产生pKa等于或小于2.0的酸；以及(d)碱性组分。3.如权利要求1或2所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述热致酸生成剂是磺酸盐。4.如权利要求1-3中任一项所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述热致酸生成剂包含氟化的磺酸盐组分。5.如权利要求1-4中任一项所述的光刻胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·P·普罗科普维茨，G·珀勒斯，刘骢，C·吴，CB·徐，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US