[發明專利]包含離子性化合物的光刻膠

有效

• 申請號: 201310526492.3
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103823331B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: G·珀勒斯;劉驄;C-B·徐;C·吳
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限公司
• 主分類號: G03F7/004
• 分類號: G03F7/004;G03F7/027;G03F7/039
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 胡嘉倩

1.領域

本發明涉及包含離子性化合物的光刻膠組合物，所述離子性化合物具有疏水性部分，例如一個或多個長鏈碳基團。本發明優選的光刻膠可以包含：具有對光致酸不穩定的基團的樹脂；光致酸生成劑以及本文所述的離子性含氮組分，該組分可以用來減少光致生成的酸擴散到光刻膠涂層的未曝光區域以外的不利現象。

2.技術背景

光刻膠是用來將圖像轉移到基材上的光敏膜。它們形成負性圖像或正性圖像。在將光刻膠施涂到基材上之后，通過具有圖案的光掩模使得涂層對活化能量源（例如紫外光）曝光，在光刻膠涂層中形成潛像。所述光掩模具有對活化輻射不透明的區域和透明的區域，這些區域限定了需要轉移到下方的基材上的圖像。

已知的光刻膠可以用來提供足以應對許多現有商業應用所需的分辨率和尺寸的特征體。但是，對于許多其他的應用，人們仍然需要開發新的光刻膠，以提供具有小于1/4微米（<0.25微米）的尺寸的高分辨圖像。

人們進行了各種嘗試來改變光刻膠組合物的組成，從而改進功能性質。例如，人們已經報道了將各種堿性化合物等用于光刻膠組合物。參見美國專利第7,479,361;7,534,554;和7,592,126號。也可參見美國專利第2011/0223535和US 2012/0077120號。

發明內容

本發明提供了光刻膠組合物，該組合物包含：樹脂；光致酸生成劑化合物(光致酸生成劑，即“PAG”)；以及包含一種或多種長鏈碳基團的離子性組分或化合物。較佳的是，當這種離子性化合物配入光刻膠組合物中的時候，該離子性化合物是對輻射不敏感的,也即是說，在對包含所述離子性化合物的光刻膠進行輻射（例如193納米）活化的曝光過程中，以及在任意的曝光后熱處理過程中，所述離子性化合物不會發生共價鍵的斷裂。

優選的離子性化合物可以在光刻膠組合物涂層的光刻加工過程中用作光致酸擴散控制劑。此種擴散控制可以用以下方式適當地評估：與其他條件都相同，但是不含所述離子性組分的類似的光刻膠的立體圖像相比，包含所述離子性堿性組分的光刻膠顯影形成的立體圖像具有改進的分辨率。

優選的離子性化合物包含至少一個延長的含碳部分，例如包含等于或大于8個碳原子、更優選等于或大于10個碳原子、更優選等于或大于12個碳原子的直鏈或支鏈基團或環狀基團。在許多方面,優選離子性化合物包括在直鏈中具有至少8個碳原子或雜原子（N、O或S）的取代基,不過所述直鏈可以包含一個或多個具有其他碳原子或雜原子的環狀或非環狀支鏈或取代基。

在某些方面,所述離子性化合物可以包含一種或多種較短長度的取代基，例如包含1-8個或更少碳原子的部分，特別是包含1-6個或更少碳原子的部分，或者1-4個或更少碳原子的部分，甚至包含1個、2個或3個碳原子的部分。

本發明的光刻膠可以是正作用的或者負作用的。在一個優選的方面，本發明的光刻膠用于短波長成像應用，例如用于193納米成像。

本發明特別優選的光刻膠可以用于浸沒光刻應用。

我們發現通過在光刻膠組合物（包括化學放大光刻膠組合物在內）中應用本發明的離子性化合物，可以顯著提高光刻膠的立體圖像（例如細線條）的分辨率。具體來說，我們發現與其他條件都相同，但是包含不同的堿性添加劑（包括非離子性化合物以及不含增長的碳鏈取代基的離子性化合物）的光刻膠相比，本發明所述的離子性化合物可以獲得顯著提高的光刻結果。例如，可以參見下文的比較數據。

本發明還提供了形成本發明光刻膠組合物的立體圖像的方法(包括尺寸小于50納米或者小于20納米的圖案化線條)。本發明還提供了基材，例如微電子晶片，其上涂覆有本發明的光刻膠組合物。其他方面在下文描述。

發明詳述

雖然不希望被理論所限制，但是認為本發明優選的離子性化合物可以作為在光刻加工過程中從光刻膠的光致酸生成劑組分產生的酸的表面活性遏制劑。具體來說，在優選的方面，在光刻加工過程中，離子性化合物可以遷移到光刻膠-空氣界面處，在此處，所述離子性化合物可以有效地中和成像的光刻膠涂層的該上部區域內的光致產生的酸,從而實現較低程度的頂部侵蝕。這又可以導致顯影形成的光刻膠立體圖像的線條邊緣粗糙度減小。

我們發現與具有類似的分子量的非離子性堿性化合物相比，本發明優選的離子性化合物可以表現出降低的揮發性。這一點是有利的，能夠最大程度減少光刻加工過程中（特別是曝光后烘焙步驟中）離子性化合物從光刻膠涂層蒸發出來的現象。