碱和表面活性剂,以及它们在用于微型平板印刷的光致抗蚀剂组合物中的用途制造技术

技术编号:2748182 阅读:208 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种包含以下组分的光致抗蚀剂组合物:(A)一种选自以下的聚合物:(a)含衍生自至少一种稀键式不饱和化合物的重复单元的含氟共聚物,其特征在于至少一种烯键式不饱和化合物为多环化合物;(b)含受保护酸基的支化聚合物,所述聚合物含一种或多种支化链段,这些支化链段化学连接在线形主链链段上;(c)含氟聚合物,所述含氟聚合物含有至少一个具有以下结构的氟代醇基团:-C(R↓[f])(R′↓[f])OH,其中R↓[f]和R↓[f]′为相同或不同的具有1至约10个碳原子的氟代烷基,或一起形成(CF↓[2])↓[n],其中n为2至10;(d)全氟(2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯)或CX↓[2]=CY↓[2]的无定形乙烯基均聚物,其中X=F或CF↓[3],Y=-H或全氟(2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯)和CX↓[2]=CY↓[2]的无定形乙烯基共聚物;和(e)由取代或未取代的乙烯基醚制备的含腈/氟代醇聚合物;(B)至少一种光活性组分;和(C)选自碱和表面活性剂的官能化合物。所述聚合物在约157nm的波长下具有小于约5.0μm↑[-1]的吸收系数。这些光致抗蚀剂组合物具有改善的成象性能。(*该技术在2021年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】,以及它们在用于微型平板印刷的光致抗蚀剂组合物中的用途的制作方法
技术介绍
专利
本专利技术涉及光成象,具体地讲,涉及用于在半导体设备生产中成象的光致抗蚀剂(正作用和/或负作用)。本专利技术还涉及可与具有高UV透明度(尤其是在短波长,如157nm和193nm波长下更是如此)的聚合物组合物一起使用的新型,这些可用于光致抗蚀剂以及许多其它潜在的应用中。
技术介绍
聚合物产品被用作成象和光敏系统的组分,尤其是用作光成象系统,如在由L.F.Thompson,C.G.Willson和M.J.Bowden编辑的Introduction to Microlithography(第二版),American Chemical Society,Washington,DC,1994中描述的那些系统的组分。在这些系统中,紫外光(UV)或其它电磁辐射撞击在含光活性组分的物质上,引起该物质发生物理或化学变化。由此产生了有用的影象或潜影,这些可被加工成可用于半导体设备制造的影象。虽然聚合物产品本身可具有光活性,但通常还是加入含有一种或多种光活性组分的光敏组合物。如Thompson等人在如上所述的出版物中的描述,当受电磁辐射(如紫外光)照射时,所述光活性组分起到改变所述光敏组合物的流变状态、溶解性、表面性能、折光指数、颜色、电磁特性或其它这类物理或化学特性的作用。为了在半导体设备上以亚微水平将非常细微的特征成象,需要远紫外(UV)或超紫外(UV)的电磁辐射。正作用抗蚀剂通常用于半导体的制造中。使用线形酚醛树脂和二氮杂萘醌作为溶解抑制剂的在365nm(I-谱线(I-line))的紫外光下的平板印刷是最近才研制出来的芯片技术,具有约0.35-0.30微米的分辨极限。使用对羟基苯乙烯聚合物的在248nm紫外光下的平板印刷是众所周知的,具有0.35-0.18nm的分辨极限。这对于未来在更短波长下的照相平板印刷来说是强的推动力,其原因是分辨极限的下限随着波长的缩短而下降(即是在193nm下成象的分辨极限为0.18-0.12微米,而在157nm下成象的分辨极限为约0.07微米)。使用193nm辐射波长(得自氩氟(ArF)激元激光器)的照相平板印刷为未来使用0.18和0.13μm设计规则的微电子生产的首先(leading candidate)。使用157nm辐射波长(得自氟激元激光器)的照相平板印刷为更远未来的微型平板印刷(超越193nm)的首先,只要能找到适合的在这样非常短的波长下具有足够的透明度和其它所需性能材料。常规的近紫外和远紫外有机光致抗蚀剂在193nm或更短波长下的不透明性妨碍了它们在这些短波长单层方案中的用途。然而,存在着对能满足单层光致抗蚀剂的各种要求,包括在193nm和/或157nm下的透光性、耐等离子蚀刻性能以及在水基显影液中的溶解性,并且能满足不断增长的所需的成象性能的抗蚀剂组合物的需求。在正作用色调光致抗蚀剂中,不断要求提高分辨率。先前已发现往这些化学增强的抗蚀剂中加入少量的碱可显著提高各种成象性能,如分辨率、影象轮廓、景深和冲洗宽容度。考虑通过控制酸(由光致酸发生器的辐射产生)扩散至未经辐射或不良辐射区域中来实现。先前也已发现往抗蚀剂制剂中加入表面活性剂可改善这些抗蚀剂组合物的涂布性和/或显影性,从而得到改善的成象性能。专利技术概述本专利技术涉及碱和/或表面活性剂在光致抗蚀剂制剂中的用途,以及涉及在短波长、尤其在约193nm或更短波长、更尤其在约157nm或更短波长下具有透光性的物质。本专利技术的第一方面提供了包含以下组分的光致抗蚀剂组合物(A)至少一种选自以下的聚合物(a)含衍生自至少一种烯键式不饱和化合物的重复单元的含氟共聚物,其特征在于至少一种所述烯键式不饱和化合物为多环化合物;(b)含受保护酸基的支化聚合物,所述聚合物含一种或多种支化链段,这些支化链段化学连接在线形主链链段上;(c)含氟聚合物,所述含氟聚合物含有至少一个具有以下结构的氟代醇基团-C(Rf)(Rf′)OH其中Rf和Rf′为相同或不同的具有1至约10个碳原子的氟代烷基,或一起形成(CF2)n,其中n为2至约10;(d)全氟(2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯)或CX2=CY2的无定形乙烯基均聚物,其中X=F或CF3,Y=-H或全氟(2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯)和CX2=CY2的无定形乙烯基共聚物;和(e)由取代或未取代的乙烯基醚制备的含腈/氟代醇聚合物;和(B)至少一种光活性组分;和(C)选自的官能化合物。本专利技术的第二方面提供了一种在基材上制备光致抗蚀剂影象的方法,包括按照以下顺序的各步骤(X)将光致抗蚀层成象曝光以形成已成象和未成象的区域,其中所述光致抗蚀层由包含以下组分的光致抗蚀组合物制得(A)至少一种选自上述(a)-(e)的聚合物;(B)一种光活性组分;和(C)选自的官能化合物;和(Y)将所述经过曝光的包含已成象和未成象区域的光致抗蚀层显影,以在所述基材上形成浮雕影象。所述碱可具有约5或更大的pKa,可选自至少一种单体含氮化合物、聚合含氮化合物、有机胺、有机氢氧化铵及其与有机酸形成的盐。所述表面活性剂可具有正电性、负电性或中性电性,可选自氟化或非氟化表面活性剂。优选实施方案的详细描述所述光致抗蚀元件包括载体、至少一层光致抗蚀层;其中所述光致抗蚀层由包含以下组分的光致抗蚀组合物制得(A)选自上述(a)-(e)及其混合物的聚合物;(B)光活性组分;和(C)选自的官能化合物。聚合物(A)被用作半导体平板印刷的光致抗蚀组合物。具体地讲,由于本专利技术的物质的主要属性为在低于193nm下具有低的光学吸收,因此它们在这样的波长下应特别有用。虽然不是要求,但这种聚合物在约157nm的波长下具有小于约5.0μm-1的吸收系数、一般在该波长下小于约4.0μm-1的吸收系数、更一般在该波长下小于约3.5μm-1的吸收系数。(A)聚合物含氟共聚物(a)包含衍生自至少一种烯键式不饱和化合物的重复单元,其特征在于所述至少一种烯键式不饱和化合物为多环化合物。共聚物(a)选自(a1)包含衍生自至少一种烯键式不饱和化合物的重复单元的含氟共聚物,其特征在于至少一种烯键式不饱和化合物为多环化合物,至少一种其它烯键式不饱和化合物含至少一个共价连接到一个烯键式不饱和碳原子上的氟原子;和(a2)包含衍生自至少一种多环烯键式不饱和化合物的重复单元的含氟共聚物,其中所述多环烯键式不饱和化合物包含至少一种与环结构中的碳原子共价连接的氟原子、全氟基团和全氟烷氧基,所述碳原子与所述烯键式不饱和化合物中的各烯键式不饱和碳原子间隔至少一个共价连接的碳原子。在(a1)中公开的至少一种烯键式不饱和化合物选自 CH2=CHO2CR15(K)CH2=CHOCH2R15(L) CH2=CHOR15(M)和 其中m和n各自为0、1或2,p为至少3的整数;a和b各自为1至3,但当b=2时,a不为1,反之亦然;R1至R14相同或不同,各自代表氢原子;卤原子;含1至14个、一般1至10个碳原子、任选被至少一个O、N、S、P或卤原子取代的烃基,如羰基,如仲或叔烷基羧酸基团或羧酸酯基团;R15为约4至20个碳原子的饱和烷基,任选含一个或多个醚氧,条件是碳原子与氢原子的比率大于或等于0.58;R16至R21各自为氢原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含以下组分的光致抗蚀剂组合物:(A)一种选自以下的聚合物:(a)含衍生自至少一种烯键式不饱和化合物的重复单元的含氟共聚物,其特征在于所述至少一种烯键式不饱和化合物为多环化合物;(b)含受保护酸基的支化聚合物,所 述聚合物含一种或多种支化链段,这些支化链段化学连接在线形主链链段上;(c)含氟聚合物,所述含氟聚合物含有至少一个具有以下结构的氟代醇基团:-C(R↓[f])(R′↓[f])OH其中R↓[f]和R↓[f]′为相同或不同 的具有1至约10个碳原子的氟代烷基,或一起形成(CF↓[2])↓[n],其中n为2至约10;(d)全氟(2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯)或CX↓[2]=CY↓[2]的无定形乙烯基均聚物,其中X=F或CF↓[3],Y=-H或全氟 (2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯)和CX↓[2]=CY↓[2]的无定形乙烯基共聚物;和(e)由取代或未取代的乙烯基醚制备的含腈/氟代醇聚合物;和(B)至少一种光活性组分;和(C)选自碱和表面活性剂的官能化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:LL伯格MK克劳福特FL沙德特三世FC小朱姆斯特
申请(专利权)人:纳幕尔杜邦公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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