抗蚀剂组合物及成形方法技术

使用具有丙烯酸酯／甲基丙烯酸酯单体单元的聚合物获得了可在低的能级下用１９３ｎｍ照射（并且可能是其他的照射）成像的酸催化的正性抗蚀剂组合物，其中该单体单元包括优选连接到萘酯基团上的低活化能部分。该抗蚀剂允许了具有低活化能的丙烯酸酯／甲基丙烯酸酯聚合物用于成像的性能优势，由此允许了提高的分辨率和降低的后曝光烘焙敏感性。该抗蚀剂聚合物还优选含有包括氟代醇部分的单体单元和包括内酯部分的单体单元。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
在微电子工业中以及在涉及到微观结构(例如微机器、磁电阻头等)构造的其他工业中，仍然需要减小结构特征的尺寸。在微电子工业中，需要减小微电子器件的尺寸和/或对于给定的芯片尺寸提供较大数量的电路。生产较小器件的能力受到需可靠地分辩较小特征和间隙的光刻技术的能力的限制。光的性质在于获得精细的分辨率的能力部分受到用于产生光刻图案的光(或者其他照射)的波长的限制。因此，对于将较短的光波长用于光刻技术工艺存在着持续不断的趋势。近来，使用193nm成像照射的光刻技术已经变得更加广泛地用于产生小的特征。抗蚀剂组合物必须具有所希望的光学性能以能够在所希望的照射波长下实现图像分辩，以及具有合适的化学和机械性能以能够将图像从图案化的抗蚀剂层转移到底部基材层上。因此，以图案方式曝光的正性抗蚀剂必须能够合适的溶解响应(即将曝光区域选择性地溶解)以得到所需的抗蚀剂结构。鉴于在光刻技术中使用含水碱性显影剂的广泛经验，重要的是在这种常用显影剂溶液中获得合适的溶解性能。图案化的抗蚀剂结构(显影后)必须足够地抗蚀，以能够将图案转移到底部层上。通常，通过一些形式的湿法化学蚀刻或者离子蚀刻来进行图案转移。在过去，认为193nm光刻技术会被157nm光刻技术继承，以达到45nm临界尺寸节点。然而近来已经通过提出使用193nm浸渍光刻技术改变了光刻技术路线图，希望将193nm光刻技术延伸至45nm节点并且可能超过。尽管已经设计了一些抗蚀剂组合物用于常规的193nm光刻技术，但仍然需要能够横跨大的(300mm)晶片在50nm或更小的临界尺寸下将特征成像的改进的抗蚀剂。丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯抗蚀剂已经被最广泛地接受而用于193nm照射，然而这些抗蚀剂通常不能在低于65nm的临界尺寸下横跨晶片而提供足够的临界尺寸控制。因此，需要可在被193nm浸渍光刻技术所允许的减小的尺寸下使用的改进的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯抗蚀剂组合物。缺少临界尺寸的一个起作用的因素是后曝光烘焙敏感性。因此，需要具有降低的后曝光烘焙敏感性的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯抗蚀剂和/或可以不用后曝光烘焙而加工的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯抗蚀剂。专利技术概述本专利技术提供了使用193nm成像照射而能够有高的分辩光刻性能的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯抗蚀剂组合物。本专利技术的抗蚀剂组合物具有降低的后曝光烘焙敏感性和/或可以不需要后曝光烘焙而加工。本专利技术的抗蚀剂优选特征在于存在一种抗蚀剂聚合物该聚合物具有带有从构成主链的至少一个丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯单体单元中悬垂的低活化能保护基团的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯主链。本专利技术还提供了使用本专利技术的抗蚀剂组合物以产生抗蚀剂结构的光刻方法，和使用该抗蚀剂结构以将图案转移到底部层或部分基材或者随后沉积的覆盖层上的方法(例如通过提升(lift-off))。本专利技术的光刻方法优选特征在于使用193nm紫外线照射以图案方式的曝光。在一个方面中，本专利技术涵盖了一种抗蚀剂组合物，其包括(a)酸敏感的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯成像聚合物，和(b)照射敏感的酸产生剂，该成像聚合物包括i)各自具有抑制了在含水碱性溶液中溶解性的悬垂的酸不稳定部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，其中该酸不稳定部分在低的活化能下不稳定。该成像聚合物优选进一步含有ii)各自具有悬垂的内酯部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，和iii)各自具有悬垂的氟代醇部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元。内酯部分优选作为悬垂的内酯存在。在另一个方面中，本专利技术涵盖了一种在基材上形成图案化的材料结构和/或使一部分基材图案化的方法，该方法包括(A)提供带有将被图案化的材料层的基材和/或带有将被图案化的部分的基材，(B)将抗蚀剂组合物涂覆到基材上以在基材上形成抗蚀剂层，本专利技术的抗蚀剂组合物；(C)将基材以图案方式对照射曝光，由此通过照射在抗蚀剂层的曝光区域中由酸产生剂产生酸，(D)将基材与含水的碱性显影剂溶液接触，由此通过显影剂溶液将抗蚀剂层的曝光区域选择性地溶解，以显示出图案化的抗蚀剂结构，和(E)借助于穿过抗蚀剂结构图案中的间隔而蚀刻到材料层和/或基材中，将抗蚀剂结构图案转移到材料层上。优选地，用于以上方法中的步骤(B)的照射是193nm紫外线照射。将被图案化的材料优选选自有机电介质、半导体、金属和陶瓷。作为选择，可以将材料层涂覆到图案化的抗蚀剂层上，接着将图案化的抗蚀剂提升以在抗蚀剂图案的间隙中显示出图案化的材料层。下面进一步详细讨论本专利技术的这些和其他方面。专利技术详述本专利技术提供了使用193nm成像照射而能够有高分辩率光刻性能的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯抗蚀剂组合物。本专利技术的抗蚀剂组合物具有降低的后曝光烘焙敏感性和/或可以不需要后曝光烘焙而加工。本专利技术的抗蚀剂优选特征在于存在一种抗蚀剂聚合物该聚合物具有带有从构成主链的至少一个丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯单体单元中悬垂的低活化能保护基团的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯主链。本专利技术还提供了使用本专利技术的抗蚀剂组合物以产生抗蚀剂结构的光刻方法，和使用该抗蚀剂结构以将图案转移到底层或者随后沉积的覆盖层上的方法(例如通过提升)。本专利技术的光刻方法优选特征在于使用193nm紫外线照射以图案方式的曝光。本专利技术的抗蚀剂组合物通常包括(a)酸敏感的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯成像聚合物，和(b)照射敏感的酸产生剂，该成像聚合物包括i)各自具有抑制了在含水碱性溶液中溶解性的悬垂的酸不稳定部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，其中该酸不稳定部分在低的活化能下不稳定。该成像聚合物优选进一步含有ii)各自具有悬垂的内酯部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，和iii)各自具有悬垂的氟代醇部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元。丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元i)优选包括具有活化能，Ea＜20kcal/摩尔的酸不稳定部分。丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元i)更优选具有包括从萘基中悬垂的低活化能部分的低活化能基团，该萘基团部分在丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元上作为酯存在。这种甲基丙烯酸酯结构(I)的例子在下面示出 其中R1是氢、甲基、F或CF3，R2是优选选自下面的部分(a)、(b)和(c)的低活化能部分 R3表示萘酚双环上的各种氢，其一个或多个可以用F或CF3取代。丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元ii)各自优选具有作为酯基的悬垂的内酯部分。这种甲基丙烯酸酯结构(II)的例子在下面示出 其中R1是氢、甲基、F或CF3，R4是优选选自以下物质的内酯部分 和 其中1表示与单体单元ii)的氧的键接位置。也可以使用其他内酯。丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元iii)各自优选具有悬垂的氟代醇部分。氟代醇部分优选pKa约为13或更小，更优选约为10或更小。氟代醇部分优选为C1-C10氟代醇。可能的氟代醇的例子是六氟异丙醇、三氟异丙醇和三氟乙醇。如果需要，可以使用具有不同氟代醇部分的单体单元iii)的组合。这种甲基丙烯酸酯结构(III)的例子在下面示出 其中R1是氢、甲基、F或CF3，X选自线型或支化的亚丙基(C3H6)基团的间隔部分，R5是氟代醇。对于在集成电路结构和其他微观结构的制造中使用的光刻应用，本专利技术的成像聚合物优选包括至少约5摩尔％的单体单元i)，更优选约5-20摩尔％，最优选约10-20摩尔％。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗蚀剂组合物，其包括：（ａ）酸敏感的丙烯酸酯和／或甲基丙烯酸酯成像聚合物，和　（ｂ）照射敏感的酸产生剂，该成像聚合物包括：ｉ）各自具有抑制在含水碱性溶液中溶解性的悬垂的低活化能酸不稳定部分的丙烯酸酯和／或 甲基丙烯酸酯单体单元。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M霍贾斯特，陈光荣，PR瓦拉纳斯，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]