專利名稱：光敏組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光敏組合物及其使用方法。更特別地，本發(fā)明涉及正性化學(xué)放大光致抗蝕組合物，其包含增加光致輻射下曝光的感光速度的分子結(jié)構(gòu)，特別是波長(zhǎng)小于300nm， 如深紫外(DUV-248nm)、193nm和遠(yuǎn)紫外(EUV-13. 4nm)以及電子束輻射。所述光敏組合物特別適用于光刻工藝，如半導(dǎo)體制造。
背景技術(shù)：
抗蝕劑是用于將圖像轉(zhuǎn)化到基板上的光敏薄膜?？刮g劑層形成在基板上，接著上述抗蝕劑層通過光掩膜在激活輻射源下曝光。光掩膜具有對(duì)于活化輻射不透明的區(qū)域和對(duì)于活化輻射透明的其它區(qū)域。曝光于活化輻射得到抗蝕劑涂層的光誘導(dǎo)化學(xué)轉(zhuǎn)化，因此將光掩膜的圖案轉(zhuǎn)化到抗蝕劑涂覆基板上。接著進(jìn)行曝光，抗蝕劑經(jīng)顯影得到浮雕圖像，其使基底能進(jìn)行選擇性處理。隨著下一代光刻(浸潤(rùn)式光刻、兩次圖形曝光、EUV和電子束)的入口節(jié)點(diǎn)朝著更小的節(jié)點(diǎn)發(fā)展，抗蝕劑及其相關(guān)問題在半導(dǎo)體微刻技術(shù)發(fā)展中已經(jīng)成為更重要的因素。利用瑞利方程(Rayleigh equation)，采用0. 25的數(shù)值孔徑，Ii1為0. 5，波長(zhǎng)為13. 4nm，那么 EUV光刻的最小半節(jié)距分辨率為26. Snm半節(jié)距。EUV光刻過程證實(shí)化學(xué)放大抗蝕劑對(duì)低于 30nm的分辨率更具潛力。抗蝕劑應(yīng)顯示優(yōu)異的光刻速度、線邊緣粗糙度(LER)和分辨率，上述均在單一抗蝕劑體系內(nèi)。抗蝕劑敏感度，特別地，對(duì)于EUV技術(shù)的實(shí)施是很大的障礙。同時(shí)達(dá)到可接受分辨率、敏感度和LER的能力已經(jīng)成為EUV光刻商業(yè)化的最高潛在風(fēng)險(xiǎn)障礙。當(dāng)分辨率和LER要求也滿足于193nm浸潤(rùn)式光刻時(shí)，敏感度對(duì)于EUV光刻特別重要，因?yàn)镋UV源中可利用的能量有限。分辨率、敏感度和LER特性緊緊地聯(lián)系在一起。 例如，催化鏈長(zhǎng)度增加，可提高敏感度，但可導(dǎo)致分辨率降低。雖然需要酸擴(kuò)散消除初始酸分布時(shí)的粗糙度，但過度擴(kuò)散通常導(dǎo)致LER的增加。而且，曝光劑量或堿淬滅劑負(fù)載的增加一般會(huì)抑制LER，但是同時(shí)減少敏感度。由于這樣的情況，尋找高敏感度的EUV抗蝕劑極具挑戰(zhàn)性?；瘜W(xué)放大光致抗蝕劑用于光刻工藝，一般是DUV和較短波長(zhǎng)，由于在較短波長(zhǎng)時(shí)的較大吸收，因此增加了對(duì)曝光能量的敏感度?；瘜W(xué)放大正性抗蝕劑一般是保護(hù)的聚合物和光生酸劑(PAG)的混合物。所述放大過程始于曝光時(shí)產(chǎn)生自PAG的光致酸。接下來酸催化裂解聚合物上的酸性不穩(wěn)定保護(hù)基團(tuán)，使上述抗蝕劑聚合物的曝光部分溶于顯影液中。該混合型-PAG復(fù)合材料的缺點(diǎn)包括由于低PAG溶解度導(dǎo)致的低的最大PAG負(fù)載、 PAG聚集和分離導(dǎo)致的非均勻抗蝕劑薄膜和光致酸擴(kuò)散導(dǎo)致臨界尺寸控制的模糊和消失。 這些限制導(dǎo)致需要在獲得高分辨率、高敏感度和低LER的所需圖形特征之間進(jìn)行折衷。為了減少這些問題，已經(jīng)研究了在聚合物主鏈中加入離子型和非離子型PAGs。這些結(jié)構(gòu)相對(duì)于混合型PAG抗蝕劑而言，似乎對(duì)減少放氣以及降低LER是重要的。特別地，合成途徑和單體PAGs是很有限的，并且通過合理的規(guī)模生產(chǎn)它們也是困難的。EUV和電子束輻射的高能量超過了一般光致抗蝕劑的電離勢(shì)。在這方面，抗蝕劑材料相對(duì)于具有92. 5eV能量的EUV而言通常具有IOeV電離勢(shì)，而電子束輻射更大。已經(jīng)建議酸生成機(jī)理從PAG的直接活化改變成高于抗蝕劑材料電離勢(shì)的堿性聚合物光誘導(dǎo)離子化機(jī)理。在離子化機(jī)理中，酸質(zhì)子通過堿聚合物的脫質(zhì)子化生成。因此，酸生成效率高度取決于聚合物結(jié)構(gòu)(參見 Proc. Of SPIE 第 6923 欄，692319，(2008)和 J. Vac. Sci. Technol. B 22(6)，第 3489-3492 頁(yè)(Nov/Dec 2004))。目前可用的包括堿性聚合物和PAG的混合物的光致抗蝕劑適用于許多申請(qǐng)。但是，它們表現(xiàn)出了明顯的缺點(diǎn)，特別是在高性能應(yīng)用中如高解析的半亞微米和四分之一亞微米特征。雖然已經(jīng)努力將PAG組分共價(jià)連到抗蝕樹脂作為混合體系的替代(參見美國(guó)專利No. 7，049，044)，已經(jīng)報(bào)道了低光敏性的聚合物-結(jié)合PAG體系(參見美國(guó) Appl. Pub. No. 2007/0117043A1 ；美國(guó) Appl. Pub. No. 2008/0206671A1 ；和美國(guó) Appl. Pub. No. 2008/0102407A1)。雖然已知的聚合物結(jié)合PAGs能減少與相分離和基于聚合物-PAG混合體的化學(xué)放大抗蝕體系中的非均勻酸分布相關(guān)的問題，但是它們對(duì)DUV、EUV和電子束光刻應(yīng)用也顯示了相對(duì)的低敏感度。已經(jīng)盡力陳述了現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)或多個(gè)問題，本發(fā)明提供了具有高敏感、高分辨率的結(jié)合PAGs的聚合物光敏感組合物。所述組合物特別適用于激活波長(zhǎng)小于300nm的的輻射，如248nm、193nm和13. 4nm以及電子束輻射。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了聚合物。所述聚合物包括聚合物主鏈和共價(jià)連接到聚合物主鏈上的單光致酸生成劑。單光致酸生成劑衍生自分別以式(Ia)或式(Ib)所示的具有可聚合磺酸鹽陰離子的一個(gè)或多個(gè)锍鹽或碘鐺
權(quán)利要求
1. 一種聚合物，其包括聚合物主鏈和共價(jià)連接到聚合物主鏈上的單光致酸生成劑，其中單光致酸生成劑衍生自分別以式(Ia)或式(Ib)所示的具有可聚合磺酸鹽陰離子的一個(gè)或多個(gè)锍鹽或碘鐺鹽
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其中Z通過包括末端CF2、C(F)(CF3)或C(CF3)2的直鏈或支鏈氟代烷基鏈共價(jià)連接磺酸鹽陰離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，進(jìn)一步包括含光致酸不穩(wěn)定基團(tuán)的重復(fù)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，進(jìn)一步包括聚合的單元，其選自一個(gè)或多個(gè)甲基丙烯酸2-甲基金剛烷基酯、丙烯酸2-甲基金剛烷基酯、丙烯酸羥基金剛烷基酯、甲基丙烯酸羥基金剛烷基酯、馬來酸酐、降冰片烯、3，4_ 二氫吡喃、任選取代的苯基和任選取代的萘基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，進(jìn)一步包括連接到聚合物骨架上的一個(gè)或多個(gè)極性單體，其中所述極性單體以下述化學(xué)式之一或兩者所示
6.一種包括權(quán)利要求1所述聚合物的正性光致抗蝕組合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的正性光致抗蝕組合物，進(jìn)一步包括第二聚合物，該聚合物包括沒有單光致酸生成劑共價(jià)連接其上的聚合物骨架；和光致酸不穩(wěn)定基團(tuán)。
8.一種涂敷基板，包括(a)在表面上具有要形成圖案的一層或多層的基板；和(b)在要形成圖案的所述一層或多層上的權(quán)利要求4所述正性光致抗蝕組合物層。
9.一種形成電子設(shè)備的方法，包括(a)將權(quán)利要求4所述正性光致抗蝕組合物層涂敷于基板上；(b)按圖案使所述光致抗蝕組合物層曝光在激活輻射下；和(c)將曝光的光致抗蝕組合物層顯影，得到抗蝕劑浮雕圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述激活輻射是遠(yuǎn)紫外以及電子束輻射。
全文摘要
本發(fā)明為光敏組合物。提供了可用于光刻工藝中的輻射敏感聚合物和組合物。所述聚合物和組合物提高了對(duì)激活輻射的敏感度。
文檔編號(hào)G03F7/039GK102153695SQ20101062523
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者E·阿恰達(dá), J·W·撒克里 申請(qǐng)人:羅門哈斯電子材料有限公司