光致抗蚀剂组合物制造技术

本发明专利技术提供一种适宜在短波长包括亚－３００ｎｍ和亚－２００ｎｍ例如１９３ｎｍ和１５７ｎｍ成像的新型光致抗蚀剂。本发明专利技术的光致抗蚀剂包含具有光酸不稳定基团的树脂、一种或多种感光酸生成剂化合物和一种增粘添加剂化合物。本发明专利技术的光致抗蚀剂表现出与ＳｉＯＮ和其它无机表面层有效的粘附性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适合包括例如248nm、193nm和157nm的亚-300nm和亚-200nm的短波长成像的新光致抗蚀剂组合物。本专利技术的光致抗蚀剂可以表现出与SiON和其它无机表面层有效的粘附性。优选本专利技术的光致抗蚀剂包含具有光酸不稳定基团的树脂，一种或多种感光酸生成剂化合物和一种增粘添加剂化合物。
技术介绍
光致抗蚀剂是用于将图像传递到基底上的感光膜。一层光致抗蚀剂涂层在基底上形成，然后将该光致抗蚀剂层通过光掩模曝光于激活辐射源。光掩模具有对激活辐射不透明的区域和激活辐射可穿透的其它区。曝光于激活辐射赋予光致抗蚀剂层光诱导的化学转换，由此将光掩模的图像传递到涂布光致抗蚀剂的基底上。曝光后，光致抗蚀剂被显影，从而提供一种允许有选择地加工基底的立体图像。光致抗蚀剂既可以是正作用也可以是负作用。对于大多数负作用光致抗蚀剂，那些曝光于激活辐射的涂层部分在光活性化合物和光致抗蚀剂组合物的可聚合试剂之间的反应中进行聚合或交联。因此，曝光的涂层部分比未曝光的部分在显影液中表现出的可溶性较小。对于正作用光致抗蚀剂而言，曝光的部分在显影液中更易溶，而未曝光区域仍保持相对较低的显影剂可溶性。虽然目前可用的光致抗蚀剂适合许多应用，但是现有的抗蚀剂也表现出显著的缺点，特别是在高性能的应用中如高分辨的亚四分之一微米和亚十分之一微米特征的形成。因此，增加了对光致抗蚀剂的兴趣，它可以使用短波长辐射、包括低于300nm例如248nm，或甚至200nm或更低例如193nm的曝光辐射进行光成像。最近，F2激活物激光成像，也就是用具有大约157nm波长的辐射成像已经被认为是制造甚至更小特征的方法。一般地，参见Kunz等人，SPIE会议记录(Advances in Resist Technology)，3678卷，13-23页(1999)。氧氮化硅(SiON)层和其它无机物例如Si3N4涂层已用于半导体器件制造，例如蚀刻停止层和无机抗反射层。例如，参见美国专利6124217，6153504和6245682。希望有一种新的光致抗蚀剂组合物，它能够在如亚-300nm和亚-200nm的短波长成像。特别希望有能够在SiON和其它无机基底层上产生良好图象分辨率的光致抗蚀剂。
技术实现思路
本专利技术提供一种新颖的光致抗蚀剂组合物，它包括增粘组分，含有光酸不稳定基团的树脂，和一种或多种感光酸生成剂化合物。本专利技术优选的抗蚀剂用于短波长成像，包括亚-300nm和亚-200nm波长例如248nm，193nm和157nm。适宜的增粘组分(这里一般指“增粘组分”或“增粘添加剂”)所具有的一个或多个部分，能够提高包含该组分的光致抗蚀剂涂层与包括SiON层的下层基底的粘性。我们已经发现有机抗反射材料在极短的成像波长例如亚-170nm，特别是157nm下具有有限地应用。在这种短波长下，该抗反射涂层最好是非常薄(例如≤30nm涂层厚度)。现有的有机抗反射组合物在这样的涂层厚度上已不能产生足够的吸光率。因此，无机抗反射材料例如SiON和Si3N4呈现出具有作为亚-170nm如157nm成像的抗反射内涂层的更大潜力。然而，我们还发现现有光致抗蚀剂与这类无机表面涂层的粘附性相当差，导致降低了成形图像的图形分辨率。我们现已发现本专利技术的光致抗蚀剂能够很好地粘附于包括SiON层的无机表面层。例如，参见下面实施例的对比数据。术语增粘组分或添加剂这里指一种化合物，它与抗蚀剂聚合物混和而且在该抗蚀剂与SiON表面层之间的粘性上提供可辨别的增加。通过相对于对比抗蚀剂(用同样方法加工的相同抗蚀剂，但该抗蚀剂不包含增粘组分)提高的图象分辨率表示在粘性上可辨别的增加。通过目测含有待选增粘组分的抗蚀剂(试验抗蚀剂)和对比抗蚀剂的扫描电子显微照片(SEMs)确定这种提高的图像分辨率。例如，参见附图说明图1A，1B和1C的电子显微照片之间和图2A和2B的电子显微照片之间可清晰辨别的区别。因此，用于任何给定抗蚀剂系统的适宜增粘组分可容易地根据经验确定。这里详细地公开优选的增粘组分或添加剂。没有任何理论的限制，认为外涂布的光致抗蚀剂层在预曝光(软烘干)和/或后曝光热处理过程中，本专利技术的抗蚀剂中至少一些优选的增粘添加剂可以与无机表面层的反应基团例如SiON和Si3N4涂层的-H-N，-Si-H，-Si-OH，和-COOH基团相互作用，因此在无机涂层上产生薄的有机涂层或者至少是有机部位，而且带来与外涂布的有机抗蚀剂增加的粘性。优选用于本专利技术抗蚀剂的增粘组分包含一个或多个能够与SiON和Si3N4基底涂层反应或至少络合的部分。这种络合或反应能够发生在外涂于SiON和Si3N4层且包含增粘添加剂的光致抗蚀剂石印过程中，例如在预曝光和/或后曝光热处理过程中、或在曝光过程中、或其它处理抗蚀剂的过程中以形成抗蚀剂立体图像。增粘组分特别优选的部分包括环氧基团和氮环基团。适宜的氮环部分包括具有1至3个氮环原子和4至大约8个环原子总数的非芳香环基团，例如任选取代的吡咯，任选的四唑，任选取代的三唑，任选取代的咪唑，和任选取代的苯并三唑。一方面，优选用于本专利技术抗蚀剂的增粘组分适宜地具有低分子量，例如分子量小于大约1500道尔顿，更优选分子量小于大约1000道尔顿，而且适宜地，分子量小于大约700或500道尔顿。在这些方面，增粘组分也可以是非聚合的，也就是不包含许多重复单元。在本专利技术的其它方面，增粘添加剂可以是适度聚合的，例如包含许多具有环氧基团及其类似物的重复单元。在本专利技术的这些方面，适宜的增粘添加剂可以具有相对较高的分子量，例如分子量超过1000或1500道尔顿。然而这样的聚合添加剂的平均分子量优选不超过大约3000、4000、5000或10000道尔顿。优选地，该增粘组分在光致抗蚀剂组合物中是稳定的，而且不妨碍该抗蚀剂的石印过程。也就是，该添加剂组分优选不会引起抗蚀剂过早地降解(也就是降低的贮存期限)或者需要改变石印加工条件。典型的增粘添加剂是除现有抗蚀剂组分外的其它不同的抗蚀剂组分，例如光酸不稳定或解封树脂、感光酸生成剂、碱性添加剂、表面活性剂/匀平剂、增塑剂、和/或溶剂。因此，优选用于抗蚀剂的增粘添加剂不包含光酸不稳定部分，例如经历光致抗蚀剂曝光步骤形成的解封反应的光酸不稳定酯或缩醛基团。然而，增粘添加剂可以使抗蚀剂组合物具有其它功能，例如产生或增加固体组分的溶解力。然而，与其它的挥发性溶剂不同的是，增粘添加剂在任何预曝光热处理后在抗蚀剂层中仍将保留有效量，例如，在任何预曝光热处理后，优选配制在液体抗蚀剂组合物中的至少大约10，20，30，40，或50摩尔％的增粘添加剂将保留在抗蚀剂组合物中。典型地，在任何热处理后，仅仅少量的增粘添加剂需要保留在抗蚀剂涂层中以获得有效结果，例如，在挥发性溶剂去除后，增粘添加剂可适当地以抗蚀剂层总材料的大约0.05或0.1重量％至大约5重量％的量存在。本专利技术光致抗蚀剂的解封树脂组分适宜地包含一种或多种光酸不稳定重复单元，例如光酸不稳定酯或缩醛基团，它们将在显影时在抗蚀剂涂层的曝光和非曝光区之间产生溶解性的不同。一般优选的光酸不稳定树脂是共聚物，也就是，含有两个或多个不同的重复单元。典型优选的是更多元的聚合物，包括三元共聚物(三个不同的重复单元)、四元共聚物(四个不同的重复单元)、和五本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电子器件基底，它包括　　　　氧氮化硅层，　　　　覆盖氧氮化硅层的光致抗蚀剂组合物涂层，　　　　其中该光致抗蚀剂组合物包含光酸不稳定聚合物、感光酸生成剂化合物和增粘组分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：GG登，GN泰勒，
申请(专利权)人：希普利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]