包含碱反应活性组分的组合物和用于光刻法的方法技术

本发明专利技术提供一种用于浸没光刻的新的光致抗蚀剂组合物。本发明专利技术优选的光致抗蚀剂组合物包含一种或多种具有碱反应活性基团的材料。本发明专利技术具体优选的光致抗蚀剂组合物可以在浸没光刻工艺过程中降低抗蚀剂材料向与所述抗蚀剂层接触的浸没流体的浸出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2009年12月11日提交的美国临时专利申请第61/285，754号的优先权，通过引用将该申请全文纳入本文。本专利技术涉及具体用于浸没光刻工艺的新的光致抗蚀剂组合物。本专利技术优选的光致抗蚀剂组合物包含一种或多种具有碱反应活性基团(base-reactive group)的材料,所述碱反应活性基团是在抗蚀剂显影步骤中在含水碱性光致抗蚀剂显影的存在下能进行分裂反应的官能团。光致抗蚀剂是用来将图像转移到基材上的光敏膜。在基材上形成光致抗蚀剂涂层，然后光致抗蚀剂层通过光掩模对活性辐射源曝光。所述光掩模具有对活性辐射不透明的区域以及对活性辐射透明的其它区域。对活性辐射的曝光对光致抗蚀剂涂层提供光诱导的化学转化，从而将光掩模的图案转移到光致抗蚀剂涂覆的基材上。曝光之后，将光致抗蚀剂显影以提供能选择性加工基材的浮雕图像。参见美国专利申请公开第2006/0246373和 2009/0197204 号。半导体工业的发展由摩尔定律推动，该定律声称IC装置的复杂性平均每两年翻一番。这必须需要通过光刻法转移特征体尺寸日益降低图像和结构。虽然目前已有的光致抗蚀剂适用于多种应用，但目前的抗蚀剂仍具有明显的缺点，特别是在高性能应用的情况下尤为如此。例如，很多光致抗蚀剂会产生显影后的缺陷，称为“团点缺陷(Blob Defect)”，此时希望通过显影清除的光致抗蚀剂材料片段仍残留在基材区域(即，在正性抗蚀剂的情况下，表示曝光的抗蚀剂区域)。这种光致抗蚀剂片段会干扰后续的光刻工艺，例如蚀刻、离子注入等。例如，参见美国专利6，420，101。还可参见U. S. 2006/0246373;U. S. 20090197204和U. S. 20090311627 ;以及美国临时申请第61/413，835号。因此人们希望提供新的光致抗蚀剂，包括能减少缺陷如团点缺陷的光致抗蚀剂。我们现提供新的光致抗蚀剂组合物和方法。光致抗蚀剂组合物包含一种具有一种或多种碱反应活性基团的材料。更具体地，本专利技术优选的光致抗蚀剂可以包含⑴一种或多种树脂，(ii) 一种光致活性组分，该光致活性组分可适当地包含一种或多种光致生酸剂化合物，以及(iii) 一种或多种具有一种或多种碱反应活性基团的材料，所述碱反应活性基团在曝光和曝光后的光刻加工步骤之后呈反应活性。优选地，所述碱反应活性基团经过处理之后与含水碱性显影剂组合物反应，例如与O. 26N的氢氧化四甲基铵水性显影剂组合物反应。优选地，这种具有碱反应活性基团的材料基本上与所述一种或多种树脂不可混合。如本文所述，碱反应活性基团在包含所述碱反应活性基团的光致抗蚀剂的显影步骤之前不会剧烈反应(即不发生键断裂反应)。因此，例如碱反应活性基团在曝光前的温和烘烤步骤、曝光步骤和曝光后烘烤步骤中基本呈惰性。本文所述的碱反应活性基团在常规的光致抗蚀剂显影(例如用O. 26N氢氧化四丁基铵显影剂组合物进行单浸置式显影)条件下通常呈反应活性。另一种常规的本文所述的碱反应活性基团通常呈反应活性的光致抗蚀剂显影条件是动态显影，例如将O. 26N氢氧化四丁基铵显影剂组合物分散(例如通过gp喷嘴)到具有图像的光致抗蚀剂层上，持续合适的时间如10-30秒。—方面,优选的碱反应活性材料包含重复单元,其中一个或多个重复单元各自包含多个碱反应活性基团，例如，在每个这种重复单元中有2或3个碱反应活性基团，如可以是相同或不同部分的氟代酯。在某些方面，优选的碱反应活性材料是包含一种或多种重复单元的树脂，其中至少一种重复单元包含多个碱性活性部分(例如一种或多种氟代酯)，例如2或3种碱反应活性基团，例如单个树脂重复单元中的多个氟代酯(这种酯可以各自相同或不同)。例如可以通过聚合包含多个碱反应活性部分的单体来提供这种树脂重复单元。在某些方面，包含多个碱反应活性基团(如氟化酯)的丙烯酸酯单体(同时包括例如丙烯酸酯单体和甲基丙烯酸酯单体)是优选的反应试剂，以聚合形成均聚物或者与一种或多种其它有或没有碱反应活性部分的不同单体聚合形成共聚物、三元共聚物、四元共聚物、五元共聚物或其它更高级的碱反应活性树脂。作为这种具有包括多个碱反应活性部分的重复单元的树脂的替代方式，可以在预先形成的树脂的反应活性重复单元上接枝多种碱反应活性基团。除了多个碱反应活性部分之外，碱反应活性材料可以包含其它基团，例如酸(如羧基(-C00H);磺酸(-SO3H)，羟基(-0H)，卤素，特别是F，Br, Cl或I，在某些方面包含除氟之外的卤素，即Br，Cl或I ;氰基；硝基；磺基(sulfono);亚砜；酯和缩醛基团(包括对光致酸不稳定的酯和缩醛基团)等。在这种包含重复单元的优选的碱反应活性材料(例如树脂)中，一个或多个重复单元各自包含多个碱反应活性基团，用碱例如含水碱性光致抗蚀剂显影组合物对其进行处理可以在单个重复单元中得到多个(例如2或3个)极性部分，这是所述多个碱反应活性基团与碱(如含水碱性光致抗蚀剂显影组合物)反应的结果。优选这些碱性反应产物极性基团在单个重复单元中可以相同或不同，可以是例如羟基、羧酸和磺酸等。在一个方面，碱反应活性碱性反应的反应在本专利技术进一步实施方式的优选方面，优选的碱反应活性材料可以包含(i) 一个或多个碱反应活性基团，和(ii) 一个或多个对酸不稳定的基团，如一个或多个对光致酸不稳定的酯部分(例如叔丁酯)或对光致酸不稳定的缩醛基团。在所述碱反应活性材料是聚合物的情况下，优选地，可以在相同聚合物重复单元上存在碱反应活性部分和对光致 酸不稳定的基团(例如两种基团可以同时存在于聚合形成所述碱反应活性树脂的单一单体上)，或者碱反应活性部分和对光致酸不稳定的基团可以位于不同的聚合物重复单元上(例如，不同的基团可以存在于聚合形成树脂的不同单体上)。本专利技术特别优选的光致抗蚀剂可以减少与由光致抗蚀剂组合物形成的抗蚀剂浮雕图像相关的缺陷。不受限于任何理论，相信本专利技术的光致抗蚀剂能通过提供更多的光致抗蚀剂浮雕图像的亲水表面来减少缺陷，这是显影步骤中碱反应活性基团反应并产生更多极性(亲水)基团的结果。通过提供更多的亲水表面，在显影步骤和后续去离子清洗步骤中将减少在抗蚀剂浮雕图像上和抗蚀剂浮雕图像周围形成的水珠。水珠形成的减少则会减少缺陷的发生，所述缺陷包括团点缺陷(其中抗蚀剂片段聚集在水珠中并沉积在不希望的位置，如显影时裸露的基材区域)。这样，本专利技术特别优选的光致抗蚀剂在显影之后(抗蚀剂涂层)的水接触后退角(water contact receding angle)小于约40。，更优选小于30。，更优选小于25。或20°。如本文所述，水接触角包括静态接触角、后退角和前进角，可以根据Burnett等J. Vac. Sci. Techn. B，23 (6)，第 2721-2727 页(2005 年 11 月 /12 月)公开的方法定义并确定。如本文所述，与一种或多种光致抗蚀剂树脂基本不可混合的一种或多种材料可以是添加到光致抗蚀剂中的任意材料，其在使用含水碱性剂显影的时候使得缺陷减少。合适的用于本专利技术光致抗蚀剂的基本不可混合的材料包括具有以下特性的组合物，所述组合物除了包含一个或多个碱反应活性基团之外，还包含硅和/或氟取代基。 同样优选的是包含对光致酸不稳定基团的基本不可混合的材料，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.11 US 61/285,7541.一种加工光致抗蚀剂组合物的方法，所述方法包括 (a)在基材上施用光致抗蚀剂组合物，所述光致抗蚀剂组合物包含 (i) 一种或多种树脂， ( )光活性组分，和 (iii) 一种或多种包含碱反应活性基团的材料，所述一种或多种材料与所述一种或多种树脂不同；以及 (b)将所施用的光致抗蚀剂层浸没曝光于用来活化所述光致抗蚀剂组合物的辐射。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述一种或多种材料与所述一种或多种树脂基本上不可混合。3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述一种或多种材料在施用过程中向所述光致抗蚀剂组合物层的上部迁移。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,所述(iii)一种或多种材料的表面能低于所述(i) 一种或多种树脂。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于,所述一种或多种材料包含与碱反应以提供羟基、羧基或磺酸基的基团。6.如权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于,所述一种或多种材料包含与含水碱性显影剂反应以提供羟基、羧基或磺酸基的基团。7.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，包含碱反应活性基团的一种或多种材料包括树脂，所述碱反应活性树脂具有包含多个碱反应活性部分的重复单元。8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述碱反应活性基团包括氟化酯。9.如权利要求1-7中任一项所述的方法,其特征在于,所述一种或多种材料包含一种或多种氟基团或氟取代基团。10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·王，刘进荣，刘骢，D·康，A·赞皮尼，C·徐，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：
国别省市：