光刻胶组合物制造技术

本发明专利技术提供了化学增幅型正性光刻胶组合物，它包含具有缩醛和脂环基的添加剂。本发明专利技术优选的光刻胶包括含具有一个或多个光酸不稳定部分的聚合物的树脂组分、一种或多种光酸生成化合物以及包含一种或多种脂环基例如金刚烷基的添加剂等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学增幅(chemically-amplified)型正性光刻胶组合物，它包含具有缩醛(acetal)和脂环基的添加剂。本专利技术的光刻胶具有显著提高的凹版印刷性能。本专利技术优选的光刻胶包括树脂组分、一种或多种光酸生成化合物和添加剂，所述树脂组分包括具有一个或多个光酸不稳定部分的聚合物，所述添加剂包含一个或多个脂环基团，例如金刚烷基等。本专利技术特别优选的光刻胶添加剂包含缩醛光酸不稳定基团。
技术介绍
光刻胶是用于将图像转印到基材上的光敏膜。它们形成了负性或正性图像。在基材上涂覆光刻胶后，所述涂层通过有图形的光掩模曝光于活化能(例如紫外线、EUV、电子束等)中，从而在光刻胶涂层上形成潜在的图像。所述光掩模具有对光化辐射透明的区域和不透明的区域，以限定要转印到下层基材上的图像。浮雕图像是通过显影所述光刻胶涂层中的潜在图像得到的。光刻胶的使用一般可参见例如Deforest的Photoresist Materials and Processes，McGraw Hill Book Company，纽约(1975年)，以及Moreau的Semiconductor Lithography，Principals，Practices and Materials，Plenum Press，纽约(1988年)。化学增幅型正性光刻胶组合物可用来裂解光刻胶粘合剂的某些“保护”侧基，或者裂解组成光刻胶粘合剂主链的某些基团，该裂解形成了极性官能团，例如羧基、苯基或酰亚胺(imide)，从而在所述光刻胶涂层的曝光区域和未曝光区域形成了不同的溶解特性。具体参见例如美国专利5075199、4968851、4883740、4810613和4491628以及加拿大专利申请2001384。提高化学增幅型正性光刻胶的光刻胶凹版印刷性能的一种方法是，除了使用去保护树脂和光酸生成化合物之外，还使用某些有机添加剂。具体参见JP2003-241383、JP2003-241376和WO02102759。也可以参见美国专利6607870、6727049、6767688和6743563。尽管目前可用的光刻胶可适用于许多用途，但目前的光刻胶也具有明显的缺陷，特别是在高性能应用(例如形成高分辨率亚-0.25微米功能元件(feature)，或其它有挑战性的功能元件)中，例如用于形成一个图像中同时存在密集的和单独的线条的图像。在本文中，如果显影的光刻胶线或其它功能元件与最相邻的光刻胶功能元件相隔的距离等于其线宽的两倍或以上，那么通常认为它是“单独”的。因此，例如，如果印刷的线宽是0.25微米，那么当另一个相邻功能元件与该线间隔至少约0.50微米时，则该线认为是单独的(而不是密集的)。关于单独线条的常见分辨率问题包括圆顶(rounded top)和咬边(undercutting)，当密集线(即线与最相邻光刻胶功能元件的间距小于其线宽的2倍)和隔离线形成于同一曝光区域时，该分辨率问题会加剧。因此，目前需要新的光刻胶组合物，特别需要具有提高的凹版印刷性能的新光刻胶组合物。
技术实现思路
我们提供了一种新的光刻胶组合物，它包括1)包括一种或多种聚合物的树脂组分，所述聚合物包括光酸不稳定基团；2)一种或多种光酸生成化合物；和3)一种或多种有机添加剂，所述有机添加剂包括一种或多种脂环基团和一种或多种光酸不稳定缩醛基团。更具体地说，我们发现本专利技术优选的光刻胶组合物具有提高的氧化物基蚀刻剂耐受性、具有高的光刻胶组合物层的曝光和未曝光区域之间的对比度、和/或低的小功能元件(例如100纳米线)的线崩塌。相对于不包含本专利技术添加剂的可比光刻胶，本专利技术的光刻胶具有明显提高的单独线的性能。本专利技术优选的光酸不稳定添加剂包括一种或多种脂环基团，例如金刚烷基、环己基、环戊基、降冰片基(norobornyl)等。包括许多稠合的或共价连接的环基的脂环基通常是优选的，其可包括2、3或4或更多个环基。优选的添加剂化合物具有较低的分子量，例如2000道尔顿或更低，更优选约1500、1000或800道尔顿或更低。本专利技术优选的光酸不稳定添加剂包括一种或多种缩醛(acetal)光酸不稳定基团。在本文中，术语缩醛基团或其它具有类似含义的术语包括缩酮(ketal)，其可包括例如式＞C(ORR’)2表示的基团，其中R和R’是相同或不同的非氢取代基，所述非氢取代基包括式-O-(CXY)-O-(CX’Y’)n-R表示的基团，其中X、X’、Y和Y’各自是氢或非氢取代基，X、X’、Y和Y’中的一个或多个可以是例如芳基(例如苯基)、烷基(例如C1-30烷基)、脂环基(例如碳脂环基团，如任选取代的金刚烷基)等，n是0或正整数，例如n是0(其中没有(CX’Y’)基团)到10，R是酯、醚或非氢取代基，例如上述提到的限定X、X’、Y和Y’的取代基，或者R是连接到这种非氢取代基上的酯或醚，所述取代基例如是任选取代的芳基(如任选取代的苯基)或任选取代的脂环基(例如任选取代的金刚烷基)。这种缩醛基团可接枝到例如酚基或其它羟基(例如脂环醇的羟基)上，或接枝到酯部分。在本文中，术语缩醛包括IUPAC的化学术语目录(Blackwell Science 1997)中所述的对于缩醛的定义，并包括酮缩醇基团。本专利技术的光刻胶添加剂也可包含其它部分。例如，添加剂可包含腈单元、或其它提高对比度的基团，例如酸基(-COOH)等。本专利技术优选的光刻胶是正性化学增幅型光刻胶，它包括一种或多种树脂，所述树脂包含光酸不稳定基团，例如光酸不稳定酯和/或缩醛基团。本专利技术也提供了形成本专利技术光刻胶的浮雕图像的方法，所述方法包括形成亚-0.25微米尺寸或更低(例如亚-0.2微米或亚-0.1微米尺寸)的高分辨率带图形的光刻胶图像(例如，具有基本垂直的侧壁的成图形的线)。本专利技术包括能用各种波长或辐照源(包括亚-300纳米，例如248纳米和193纳米以及EUV、电子束、X射线等)成像的光刻胶。本专利技术还提供了包括基材的制品，例如其上涂有本专利技术光刻胶并具有本专利技术浮雕图像的微电子晶片或平板显示器基材。本专利技术也提供了所述光酸不稳定添加剂化合物。以下公开了本专利技术的其它方面。具体实施例方式如上述，我们提供了新的光刻胶组合物，它包括一种或多种添加剂，所述添加剂包括脂环基团和光酸不稳定缩醛基团。本专利技术的优选光刻胶添加剂可同时包括脂环基(例如金刚烷基、环己基、降冰片基等)和芳基(例如苯基、萘基和/或苊基(acenaphthyl))。例如，本专利技术优选的光刻胶添加剂包括下式(I)的化合物(脂环基)-(X’)-(Y’)-(X)-(缩醛)-(Y)-(芳基)-(Y)-(缩醛)-(X)-(Y’)-(X’)-(脂环基) (I)其中各个脂环基是相同或不同的脂环基，它优选是具有3到约50个碳原子的碳脂环基，所述碳脂环基具有1-2、3或4或更多个稠合的或共价连接的环，例如环戊基、环己基、金刚烷基、降冰片基、异冰片基等；每个Y’各自是化学键、酯基或醚基，所述酯基可以是或不是光酸不稳定；每个X和X’各自是化学键或连接基团，例如任选取代的C1-8亚烷基，更优选是任选取代的C1-4亚烷基，例如-(CH2)p-，其中p是1-4。每个缩醛各自是光酸不稳定缩醛基团，例如前面讨论过的基团；每个Y可各自是化学键或其它连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻胶组合物，它包括：　　　　ｉ）包括一种或多种聚合物的树脂组分，所述聚合物含有光酸不稳定基团；　　　　ｉｉ）一种或多种光酸生成化合物；　　　　ｉｉｉ）一种或多种非聚合化合物，它含有一个或多个光酸不稳定缩醛基团和一个或多个脂环基团。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JF卡梅伦，SJ姜，JW成，
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：US[美国]