用于深紫外线辐射的光刻胶组合物制造技术

本发明专利技术涉及在深紫外线区域敏感的新型光刻胶组合物，其中光刻胶对在光刻胶的处理环境中的碱污染物不敏感。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对深紫外线辐射敏感的光刻胶组合物，尤其在100-300纳米(nm)范围内敏感的正性光刻胶。该辐射曝光在涂布表面的曝光区域中引起了化学转换。可见光、紫外线(UV)、电子束和X射线辐射能是现今在显微平版印刷术中常用的辐射类型。在该成象曝光之后，涂布基片用显影剂溶液处理以溶解和除去光刻胶的辐射曝光或未曝光的区域。半导体器件朝向微型化的趋势导致了使用对越来越低波长的辐射敏感的新光刻胶和还导致了使用复杂的多级系统以克服与这些微型化效果的难题。有两种类型的光刻胶组合物，即负性和正性型。当负性光刻胶组合物以成象方式曝露于辐射时，曝露于该辐射的光刻胶组合物的区域变得不溶于显影剂溶液(例如发生交联反应)，而光刻胶涂层的未曝光的区域保持相对的对这种溶液的溶解性。因此，曝光负性光刻胶用显影剂的处理导致了光刻胶涂层未曝光区域的去除和在涂层中产生了负性图象，从而露出了光刻胶组合物沉积在其上的基片下层面的所需部分。另一方面，当正性光刻胶组合物以成象方式曝露于辐射时，曝露于辐射的光刻胶组合物的那些区域变得更加溶于显影剂溶液(例如发生重排反应)，而未曝光的那些区域保持对显影剂溶液的相对不溶性。因此，曝光的正性光刻胶用显影剂处理导致了涂层的曝光区域的去除和正性图象在光刻胶涂层中产生。再次，露出了下层面的所需部分。与负性光刻胶相比，正性光刻胶组合物目前更受欢迎，因为后者一般具有更好的分辨率和图象转移特性。光刻胶分辨率被定义为在曝光和显影后光刻胶组合物能够以高度的图象边缘敏锐度从光掩模转移到基片的最小特征。在今天的许多工业应用中，大约小于1微米的光刻胶分辨率是必需的。另外，几乎总是希望显影的光刻胶壁面轮廓相对于基片接近垂直。在光刻胶涂层的显影和未显影区域的这些分界转化为掩模图象至基片上的精确的图案转移。这变得甚至更加重要，因为向微型化的推动减少了器件的临界尺寸。也能够使用其中要求亚半微米(subhalfmicron)几何尺寸、对在大约100nm和大约300nm之间的短波长敏感的光刻胶。尤其优选的是包括非芳族聚合物，光酸生成剂，任选的溶解性抑制剂以及溶剂的光刻胶。高分辨率、化学放大、深紫外线(100-300nm)正性和负性色调光刻胶可用于以图案方式形成具有小于1/4微米几何尺寸的图象。迄今为止，具有三种主要的深紫外线(UV)曝光技术，它们在微型化上取得了重要的进步，它们是发射248nm，193nm和157nm射线的激光器。这些光刻胶的实例在以下专利US4,491,628，US5,350,660，US5,843,624和GB 2320718中给出，并且在这里引入供参考。用于248nm的光刻胶一般以取代的聚羟基苯乙烯和它的共聚物为基础。另一方面，用于193nm曝光的光刻胶需要非芳族聚合物，因为芳族化合物在该波长下是不透明的。一般，将脂环族烃引入到聚合物中以补偿没有芳族化合物存在所带来的抗蚀刻性损失。在157nm处敏感的光刻胶可以使用氟化聚合物，它们在该波长下基本是透明的。其中单个光生质子催化裂解几个酸不稳定基团的化学放大光刻胶在适用于亚1/4微米设计规则的照相平版印刷术中使用。作为催化反应的结果，与普通的线型酚醛-重氮萘醌光刻胶相比，所得光刻胶的灵敏度是非常高的。但化学放大的光刻胶遇到了所谓的延迟时间效应的问题。以化学放大体系为基础的光刻胶包括聚合物和光活性化合物。光活性化合物在曝光时分解成酸。然而，众所周知的是，所产生的酸能够从曝光区域扩散到未曝光区域，因此引起了图象质量和分辨率的损失。酸扩散能够导致成象光刻胶尺寸的变化和低劣的加工范围。另一问题是由于酸的蒸发或由于与清洁室胺污染物反应导致光生酸在潜象表面上的损失。在表面上的酸损失导致了当在曝光和曝光后的烘烤之间有延迟时间时在曝光区域中形成严重的表面不溶层。这些化学放大材料的问题被几个作者在文献中充分证明，包括S.A.MacDonald等人在Advances in Resist Technology and Processing，Proceedingsof SPIE 1466，2-12(1991)中的“Airborne Chemical Contaminationof a Chemically Amplified Resist”和H.Ito，“Deep-UV ResistsEvolution and Status”，Solid State Technology164-173页，1996年7月中。例如，在具有低至10ppb的氨浓度的清洁室环境中的曝光后留下的光刻胶产生了T形顶(在曝光区域表面上的不溶性光刻胶层)以及发生了临界尺寸的变化。化学放大光刻胶的这些缺点的原因是(1)酸的损失或酸在光刻胶曝光区域的表面被清洁室氛围中的碱污染物中和，和(2)酸在曝光和显影步骤之间从曝光区域扩散到非曝光区域。在生产中提出和使用了控制与化学放大光刻胶相关的问题的几种方法。其中连续处理光刻胶，使曝光-曝光后烘烤和显影步骤之间没有任何延迟以及光刻胶通常被包封而不与清洁室环境接触的在线生产方法是一种这样的方法。这牵涉到平版印刷术工具的投资以及没有间断的预先计划的生产进度表。另一方法是使用面涂层，通常是在光刻胶薄膜上涂布数十纳米的聚合物薄膜。如由O.Nalamasu等人，J.Photopolym.Sci.Technol.4卷，299页(1991)所述那样，该薄膜用作光刻胶和清洁室氛围之间的阻隔层。该方法然而没有控制在曝光和非曝光区域之间的酸扩散和包括了在光刻胶处理过程中的附加步骤，因此不是理想的。如在H.Ito等人的Proc.SPIE.Vol.1925，P65(1993)中公开的那样，还有一种方法使用在玻璃化转变温度以上使光刻胶薄膜退火的概念。通过在玻璃化转变温度以上烘烤，光刻胶薄膜自由体积减少和酸的扩散被进一步限制。但必需使粘结树脂的玻璃化转变温度最佳化，使得它与标准烘烤条件相比既不太低也不太高。这有时可能以光刻胶对比度为代价来获得。还报道了在光刻胶中引入控制酸扩散以及T形顶形成的添加剂，这也许是消除T-形顶面的最有效的方式，因为这些光刻胶不需附加处理步骤和通常不涉及广泛改变为初始的光刻胶化学性质的过程。该添加剂能够是简单的碱化合物如氢氧化铵或胺。胺用作酸清除剂，因此减少了至未曝光区域的扩散。然而，作为副作用，光刻胶灵敏度通常降低，因此降低了属于化学放大光刻胶的特点的产量优点。另外，在光敏性变得不可接受之前，对能够添加的碱量具有限制。与非感光碱化合物相比，添加感光碱化合物用于稳定潜象提供了酸清除效果而不损失灵敏度的优点。在曝光时，感光碱化合物有效分解成相应的中性片段，但在未曝光区域保持完整。对248和193nm应用使用基于化学放大机理的光刻胶。然而，由于用于248nm应用的聚(4-羟基苯乙烯)型聚合物的高吸收率，适用于248nm的光刻胶材料不能在193nm使用。193nm应用一般要求非芳族化合物。由于非常高的蚀刻速度，开链脂族树脂不能使用。聚合物具有在侧链中的成环结构如三环十二烷基和金刚烷或者主链中的环烯烃被表明提供了接近于聚(4-羟基苯乙烯)聚合物的抗蚀刻性。因为吸收的原因，在248nm中使用的添加剂不能用于193nm应用中。本专利技术涉及树脂，光活性化合物和添加剂的新型组合，提供了增强本文档来自技高网...

【技术保护点】
光刻胶组合物，包括以下物质的混合物： ａ）不溶于碱水溶液且包括至少一个酸不稳定基团的聚合物； ｂ）在辐射时能够产生酸的化合物或化合物的混合物； ｃ）选自硫＊和碘＊化合物中的至少一种感光碱性化合物；和 ｄ）溶剂组分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M帕德马纳本，RR戴米尔，
申请(专利权)人：科莱恩金融BVI有限公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]