[發明專利]化學放大型光致抗蝕劑組合物及其使用方法

有效

• 申請號: 201080036675.1
• 申請日: 2010-08-03
• 公開（公告）號: CN102472971A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: R·A·迪佩托;R·D·艾倫;P·J·布羅克;H·特魯昂
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G03F7/039
• 分類號: G03F7/039
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華;徐志明

技術領域

本發明一般地涉及化學放大型光致抗蝕劑組合物及其使用方法。更特別地，該光致抗蝕劑組合物包含酚醛聚合物和(甲基)丙烯酸酯基共聚物的摻合物。

背景技術

在工業上存在著對由使用光刻技術制造的微電子器件中更高電路密度的需求。增加每個芯片上組件的數目的一種方法是降低芯片上的最小特征尺寸，這需要更高的光刻分辨率。使用較短的波長輻射(例如，190到315nm)提供較高分辨率的潛在可能。然而，在深UV輻射下，相同能量劑量轉移較少的光子，因而需要更高曝光劑量來獲得所需要的相同光化學響應。另外，在深UV光譜區域中，當前光刻工具具有極大衰減的輸出。

為提高靈敏度，已開發出幾種酸催化的化學放大型光致抗蝕劑組合物，諸如公開于美國專利第4,491,628號及Nalamasu等，“An?Overview?of?Resist?Processing?for?Deep-UV?Lithography”，J.Photopolymer?Sci.Technol.4，299(1991)中公開的那些光致抗蝕劑組合物。光致抗蝕劑組合物通常包含光敏的酸產生劑(即，光酸產生劑或PAG)及酸敏的聚合物。該聚合物具有酸敏感的側鏈(側接)基團，其鍵接至聚合物主鏈并對質子起反應。在按圖像暴露于輻射之后，光酸產生劑產生質子。光致抗蝕劑薄膜被加熱并且質子引起側接基團從聚合物主鏈催化切除。質子在裂解反應中并不消耗，而是催化另外的裂解反應，從而化學放大抗蝕劑的光化學反應。裂解的聚合物可溶于極性顯影劑中，諸如醇及水性堿，而未曝光的聚合物可溶于非極性有機溶劑(諸如苯甲醚)中。因此，取決于顯影劑溶劑的選擇，光致抗蝕劑可以產生掩模的正像或負像。抗蝕劑技術的發展已經提供了能夠使用193nm浸沒技術(immersion?technique)來解析亞22nm線的化學放大型光致抗蝕劑組合物。盡管這些高性能材料對于嚴格的前端設計要求是必不可少的，但是由于其極高的成本、復雜的處理條件及相對薄的薄膜限制，這些材料通常不適于后端應用。因此，為滿足后端要求，使用較不復雜的抗蝕劑，諸如描述于Ito，“Chemical?Amplification?Resists?for?Microlithography”，Adv.Polym.Sci.(2005)172，37-245中的那些抗蝕劑。這些抗蝕劑能夠解析低至約100-130nm范圍的特征，其通常包含保護的(酸敏感保護基團)羥基苯乙烯/丙烯酸酯共聚物，并且在248nm的入射波長下工作。盡管這些光致抗蝕劑當前穩固地應用于工業中，但是其確實存在著相對高的生產成本的問題。為了解決此問題，Allen等在美國專利第5,372,912號中公開了市售聚(甲基)丙烯酸酯與酚醛聚合物(例如，酚醛清漆樹脂)的摻合物，其保留了通常以顯著較低成本用于前端應用(在當時)的羥基苯乙烯/丙烯酸酯共聚物的優點。然而，在工業中仍然存在著對具有提高的分辨率及靈活性以涵蓋厚膜應用(諸如液晶及其它平板顯示器)及各種溶解度和蝕刻抗性要求的低成本抗蝕劑的需要。