光敏化合物和包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物制造技术

本发明专利技术公开了光敏化合物以及包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物，该光敏化合物作为分子抗蚀剂，其粒径小于用于光致抗蚀剂的常规聚合物，并且该光敏化合物能够形成纳米组装。用以下通式表示所述光敏化合物。此外，本发明专利技术提供了光致抗蚀剂组合物，其包含１ｗｔ％至８５ｗｔ％（重量％）的光敏化合物；相对于１００重量份的光敏化合物，０．０５至１５重量份的光致产酸剂；以及相对于１００重量份的光敏化合物，５０至５０００重量份的有机溶剂。在所述通式中，ｎ是氧化异丙基（－ＣＨ（ＣＨ↓［３］）ＣＨ↓［２］Ｏ－）单体的重复个数，并且是１至４０的整数，以及Ｒ是１至２０个碳原子的烷基基团或３至２０个碳原子的环烷基基团。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光敏化合物和包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物， 更特别地，本申请涉及能够形成纳米组装的光敏化合物和包含该光敏化 合物的光致抗蚀剂组合物，该光壽丈化合物作为分子抗蚀剂(molecular resist),其粒径小于用于光致抗蚀剂的常规聚合物。
技术介绍
光刻蚀法是用于形成半导体芯片的电路图形或从半导体晶片或用 于显示元素的玻璃形成显示元素的方法。光致抗蚀剂组合物是光刻蚀法 的最基本的材料。最近，由于半导体装置的图案和显示元素越来越小， 因此人们对高分辨率的光致抗蚀剂组合物的需求不断增加。光致产酸剂(PAG)和有机溶剂，必要时其还包括碱性化合物。由于常规 的光致抗蚀剂组合物包括聚合物树脂作为主要组分，因此其具有优异的 机械性能，例如加工性、包膜稳定性(coating stability)、耐蚀刻性，并且 该光致抗蚀剂组合物在包括蚀刻工序、离子注入工序等在内的后续工序 后能够被很容易地被除去。然而，其缺点在于，光致抗蚀剂组合物的分 辨率受限于聚合物树脂的粒径。即在光刻蚀法中，不可能形成其尺寸小导体的结构变为65nm及更低的微结构，因此聚合物作为主要组分的抗 蚀剂不能够为微图案提供均匀性。这是由于由不同结构的聚合物链组成 的聚合物组分本身具有随机性。专利技术概述因此，本专利技术的目的在于提供能够用作分子抗蚀剂并且具有比用于 光致抗蚀剂的常规聚合物粒径小的光敏化合物以及包含该光敏化合物 的光致抗蚀剂组合物。本专利技术的另一目的在于提供能够在包被或形成图案后改善层均匀性以及改善光刻方法的分辨率和线边缘粗糙度(LER)的 光壽丈化合物以及包含该光每文化合物的光致抗蚀剂组合物。为了实现这些目的，本专利技术提供了以下通式1所示的光敏化合物，在通式1中，n是氧化异丙基(-CH(CH3)CH20-)单体的重复个数，并 且n为1至40的整数，R是1至20个碳原子的烷基基团或3至20个 碳原子的环烷基基团。本专利技术还提供了光致抗蚀剂组合物，其包含1 wt。/。至85 wt% (重量 %)的光敏化合物；相对于100重量份光敏化合物的0.05至15重量份的 光致产酸剂；以及相对于100重量份光敏化合物的50至5000重量份的 有机溶剂。本专利技术还提供了形成光致抗蚀剂图案的方法，其包括以下步光致抗蚀剂层暴露在光中；(c)加热被暴露的光致抗蚀剂层；以及(d)使 经加热的光致抗蚀剂层显影以形成光致抗蚀剂图案。附图的简要说明附图说明图1显示了聚合物光刻胶和分子抗蚀剂的图案形成过程。 图2显示了通过控制本专利技术光敏化合物的亲水部分和疏水部分而积 聚在嵌段共聚物的层状结构中的光敏化合物。专利技术详述通过参考以下详细描述，人们将更好地理解本专利技术的更全面的评价 及其若干附随的优点。本专利技术所述的光敏化合物具有能够用酸脱保护的结构，其由以下通 式1表示<>通式1<formula>formula see original document page 7</formula>在通式1中，n是氧化异丙基(-CH(CH3)CH20-)单体的重复个数，并 且n为1至40的整数，优选3至27的整数。R是酸敏性保护基团，其 是1至20个碳原子(d C2。)的烷基基团或3至20个碳原子的环烷基基 团。如果需要，R能够被选自由羟基基团和卣素基团所组成集合的一个 或多个取代基所取代，并且其能够包含醚基团或酯基团。例如，R是 Cs C20的烷基基团或环烷基基团，其包含羟基基团和/或卣素基团，或者 其包含醚基团或酯基团。通式1所示的光敏化合物的代表性实例包括下式2a至2g所示的化 合物。式2a<formula>formula see original document page 7</formula>式2c<formula>formula see original document page 7</formula><formula>formula see original document page 8</formula>分子自组装是用于描述下述方法的术语，在该方法中，业已存在的 组分的无序体系形成有序结构或图案，例如通过原子间的共价键或分子 间的引力得到的特异性纳米结构，而不需外部指示。有序结构的一实例(n=21)是嵌段共聚物。通过对本专利技术应用自组装，由常规光刻方法不易于形成的超精细图案能够经由通过极紫外光刻(EUVL)的高灵敏度纳米刻蚀和 纳米压印方法形成。纳米压印是一种产生层图案的方法，其是通过将图 案以类似压印的方式转移至由热塑性树脂或光固化树脂包被的基质上。 由于本专利技术的光敏化合物规则排列并且保护基团被由暴露部分产生的 酸等量地脱保护，从而能够有效地改善线边缘粗糙度(LER)。图1是显 示聚合物光刻胶和分子抗蚀剂的图案形成过程的图。就分子抗蚀剂而言 (图1中的下图)，显影后线边缘粗糙度良好，而就聚合物光刻胶而言(图 1中的上图)，显影后LER较差。此外，在本专利技术的光敏化合物中，能 够通过改变氧化异丙基(-CH(CH3)CH20-)单体的重复个数而控制亲水性 和疏水性。图2显示，通过控制本专利技术光敏化合物的亲水部分和疏水部 分而将光敏化合物积聚在嵌段共聚物的层状结构中。如果使用本专利技术所 述的光敏化合物，仅暴露区域能够被选择性显影，这是因为在暴露过程 中由光致产酸剂(PAG)产生的酸使保护基团(R)脱保护，并且在显影剂中 的溶解度增加。本专利技术的光敏化合物能够通过常规有机合成方法合成。例如，通式 1所示的光敏化合物是通过酯和羧酸间缩合的酯化反应合成的。本专利技术所述的光致抗蚀剂组合物包含通式1所示的光敏化合物，光 致产酸剂和有机溶剂，以及，如果需要，该组合物还包含作为猝灭剂的 碱性化合物和表面活性剂。在光致抗蚀剂组合物中，光敏化合物的量为 1 wt。/。至85 wt% (重量％)，优选1 wt。/。至45 wt%，更优选10 wt。/。至30 wt%;光致产酸剂的量相对于100重量份的光壽丈化合物为0.05至15重 量份，优选0.15至5.5重量份；以及有机溶剂的量相对于100重量4分的 光敏化合物为50至5000重量份，优选200至500重量份。此外，如果 使用的话，碱性化合物的量相对于100重量份的光敏化合物为0.01至 IO重量份，优选0.15至5重量份。其中，如果光敏聚合物的量太少(小 于lwt。/。)，则很难形成期望厚度的光致抗蚀剂层。如果光敏聚合物的量 太多(大于85wt。/。)，则在晶片上形成的图案的厚度可能不均匀。此外， 如果光致产酸剂的量太少(小于0.05重量份)，则光致抗蚀剂组合物的光 敏度可能降低。如果光致产酸剂的量太多(大于15重量份)，则光致抗蚀剂图案的轮廓可能被损坏，这是因为光致产酸剂吸收大量紫外线以及由 光致产酸剂产生大量的酸。此外，如果碱性化合物的量太少(小于0.01 重量份)，则不易于控制在暴露过程中产生的酸的扩散，使得图案轮廓不平滑。如果碱性化合物的量太多(大于IO重量份)，则所产生的酸的扩散被抑制，使得不易形成图案。作为光致产酸剂，能够使用任何在暴露在光中时能够产生酸的常规 的光致产酸剂。光致产酸剂的非限制性实例包括诸如硫鑕盐或本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有以下通式１结构的光敏化合物，　［通式１］　＊＊＊　其中，ｎ是氧化异丙基（－ＣＨ（ＣＨ↓［３］）ＣＨ↓［２］Ｏ－）单体的重复个数，并且是１至４０的整数，以及Ｒ是１至２０个碳原子的烷基基团或３至２０个碳原子的环烷基基团。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金政佑，金德倍，金宰贤，
申请(专利权)人：株式会社东进世美肯，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]