專利名稱：用于光刻的包含糖組分的組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C. § 119(e)要求2010年11月15日提出的US臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)為61/413825的權(quán)益，所述申請(qǐng)的全部內(nèi)容以參考的形式被引入這里。本發(fā)明涉及特別適用于浸沒平版印刷方法的新型光刻膠組合物。一方面，本發(fā)明優(yōu)選的光刻膠組合物含有一種或多種含糖的材料。優(yōu)選地，所述一種或多種含糖的材料與光刻膠的單獨(dú)樹脂組分基本上不互溶。特別優(yōu)選的本發(fā)明的光刻膠用堿性水溶液顯影時(shí)可表現(xiàn)出降低的缺陷。
背景技術(shù)：
光刻膠是用來將圖像轉(zhuǎn)移到基材上的光敏膜。在基材上形成光刻膠涂層，然后光刻膠層通過光掩模曝光于活化輻射源之下。光掩模具有對(duì)活化輻射不透明的區(qū)域和對(duì)活化輻射透明的其它區(qū)域。曝光于活化輻射使得光刻膠涂層發(fā)生光致化學(xué)變化，從而將光掩模的圖案轉(zhuǎn)印到光刻膠涂敷的基材上。曝光之后，對(duì)光刻膠進(jìn)行顯影，得到可對(duì)基材進(jìn)行選擇性加工的浮雕圖像。參見美國專利申請(qǐng)公開2006/0246373和20090197204的美國專利申請(qǐng)。半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展正在被Moore定律所推動(dòng)，該定律聲稱IC設(shè)備的復(fù)雜性平均每兩年翻一番。這要求以平版印刷方式轉(zhuǎn)印具有更小特征尺寸的圖案和結(jié)構(gòu)。雖然現(xiàn)有的光刻膠適用于許多用途，但現(xiàn)有的光刻膠還是顯示出顯著的缺陷，特別是在高性能應(yīng)用，例如小于四分之一微米和小于十分之一微米特征的高分辨率形成等應(yīng)用中。我們現(xiàn)在提供新的光刻膠組合物和方法。光刻膠組合物包含含有一種或多種糖 (sugar)基的材料。更特別地，本發(fā)明優(yōu)選的光刻膠可包含⑴一種或多種樹脂，(ii)適當(dāng)?shù)睾幸环N或多種光酸產(chǎn)生劑化合物的光活性成分，和(iii) 一種或多種含有糖取代基的材料(這樣的材料在本文中有時(shí)候稱為“糖取代的材料”或“糖材料”或其它類似的術(shù)語)。優(yōu)選地，所述一種或多種含有糖取代基的材料與所述一種或多種樹脂基本上不互溶(non-mixable)。優(yōu)選的光刻膠組合物包含一種或多種材料，所述材料包含任選取代的糖基基團(tuán)。 應(yīng)該理解，本文所述的“糖”包括包含一個(gè)或多個(gè)蔗糖基的基團(tuán)。本發(fā)明特別優(yōu)選的光刻膠可以顯示出降低的與由光刻膠組合物形成的光刻膠浮雕圖像相關(guān)的缺陷。在某些方面，形成的光刻膠浮雕圖像的線路間的微橋可以被最小化或避免。在本文中，與一種或多種光刻膠樹脂基本上不互溶的一種或多種材料可以是任何具有以下功能的材料，當(dāng)把它們加入到光刻膠中能夠減少堿性水溶液顯影時(shí)的缺陷。除了糖取代基，適用于本發(fā)明光刻膠的糖取代材料(包括基本上不互溶的糖基取代材料)還包括含有硅和/或氟取代的組合物。其他優(yōu)選的是那些包含光酸不穩(wěn)定基團(tuán)的糖基取代材料(包括基本上不互溶的糖基取代材料)，所述光酸不穩(wěn)定基團(tuán)例如是光酸不穩(wěn)定酯或縮醛基團(tuán)，包括這里所述的用于化學(xué)放大光刻膠的樹脂組分中的基團(tuán)。優(yōu)選的適用于本發(fā)明光刻膠的糖基取代材料(包括基本上不互溶的糖基取代材料)能夠溶于用于制備光刻膠組合物的相同的有機(jī)溶劑。特別優(yōu)選的適用于本發(fā)明光刻膠的糖基取代材料(包括基本上不互溶的糖基取代材料)與光刻膠樹脂組分中的一個(gè)或多個(gè)樹脂相比，具有較低的表面能和流體力學(xué)體積。較小的表面能更有利于使基本上不互溶的糖基取代材料隔離或遷移到光刻膠涂覆層的頂部或上部。同時(shí)，優(yōu)選的糖基取代材料具有較小較高的流體力學(xué)體積，因?yàn)楦欣谑挂环N或多種基本上不互溶的材料有效地遷移(較高的擴(kuò)散系數(shù))到光刻膠涂覆層的上部區(qū)域。優(yōu)選的適用于本發(fā)明光刻膠的糖基取代材料(包括基本上不互溶的糖基取代材料)能夠溶于光刻膠顯影組合物中(例如O. 26N堿性水溶液，像O. 26N的氫氧化四甲基氨水溶性顯影劑)。因此，除了上述光致酸不穩(wěn)定基團(tuán)外，基本上不互溶的材料還包括其他溶于堿性水溶液的基團(tuán)，例如烴基、氟化醇(例如-C(OH) (CF3)2)、羧基等。適用于本發(fā)明光刻膠的糖基取代材料(包括基本上不互溶的糖基取代材料)為顆粒形式。這些顆?？砂噪x散顆粒形式聚合的聚合物，即分離和獨(dú)立的聚合物顆粒。這些聚合物粒子通常具有來自線性或梯形聚合物(例如線性或梯形的硅聚合物)的一種或多種不同的性質(zhì)。例如，這些聚合物顆?？删哂泄潭ǖ某叽绾偷偷姆肿恿糠植肌８唧w來說，在優(yōu)選的方面，在本發(fā)明的光刻膠中可使用的大量聚合物顆粒，它們的平均粒徑(尺寸)為約 5-3000埃，較優(yōu)選約5-2000埃，更優(yōu)選約5-1000埃，更加優(yōu)選約10-500埃，更優(yōu)選10-50 或200埃。對(duì)于許多用途，特別優(yōu)選的顆粒的平均粒徑小于約200或100埃。其它適用于本發(fā)明光刻膠的糖基取代材料(包括基本上不互溶的糖基取代的材料)可含有Si，包括硅倍半氧烷材料，含有SiO2基團(tuán)的材料等等。優(yōu)選的基本上不互溶的含硅材料還包括多面體寡聚硅倍半氧烷。本發(fā)明平板印刷術(shù)系統(tǒng)優(yōu)選的成像波長包括小于300nm的波長，比如248nm，和小于200nm的波長，比如193nm。除了一種或多種糖基取代材料(包括基本上不互溶的糖基取代的材料)以外，特別優(yōu)選的本發(fā)明光刻膠可以包含一種光活性組分(例如一種或多種光酸產(chǎn)生劑化合物)和一種或多種樹脂，所述樹脂選自I)含有酸不穩(wěn)定基團(tuán)的酚樹脂，其可以提供特別適于在248nm下成像的化學(xué)增強(qiáng)正性光刻膠。特別優(yōu)選的這一類型的樹脂包括i)含有乙烯基苯酚和丙烯酸烷基酯聚合單元的聚合物，其中聚合的丙烯酸烷基酯單元可以在光酸存在下進(jìn)行去封閉反應(yīng)?？梢赃M(jìn)行光酸誘導(dǎo)的去封閉反應(yīng)的丙烯酸烷基酯的示例包括，例如丙烯酸叔丁酯、異丁烯酸叔丁酯、 丙烯酸甲基金剛烷酯、異丁烯酸甲基金剛烷脂，以及其它可以進(jìn)行光酸誘導(dǎo)的去封閉反應(yīng)的丙烯酸非環(huán)狀烷基酯和丙烯酸環(huán)烷基酯，例如美國專利6，042，997和5，492，793中所述的聚合物，它們以引用的方式并入本文；ii)含有乙烯基苯酚、不含羥基或羧基環(huán)取代基的任選取代的乙烯基苯基(比如苯乙烯)以及烷基丙烯酸酯(例如上述聚合物i)所描述的那些去封閉基團(tuán))的聚合單元的聚合物，例如美國專利6，042, 997中所描述的那些聚合物，它們以引用的方式并入本文；以及iii)含有包括能與光酸發(fā)生反應(yīng)的縮醛或縮酮部分的重復(fù)單元、以及任選芳香族重復(fù)單元(如苯基或酚基)的聚合物，這種聚合物已經(jīng)在美國專利5，929，176和6，090, 526中進(jìn)行了描述，它們以引用的方式并入本文，以及i)和/或ii) 和/或iii)的混合物。2)不含酸不穩(wěn)定基團(tuán)的酚樹脂，比如聚(乙烯基苯酚)和酚醛清漆樹脂 (novolaks)，它們能夠與重氮萘醌光活性化合物一起用于I線和G線光刻膠，這已經(jīng)在例如美國專利 4983492,5130410,5216111 和 5529880 中作了描述。3) 一種基本上或完全不含苯基或其它芳香基團(tuán)的樹脂，其可以提供特別適合在小于200納米波長(如193納米)下成像的化學(xué)增強(qiáng)正性光刻膠。特別優(yōu)選的此類樹脂包括i)含有非芳香環(huán)烯烴(橋環(huán)雙鍵)的聚合單元(如任選取代的降冰片烯的聚合單元) 的聚合物，例如在美國專利5，843，624和6，048，664中所描述的聚合物，它們以引用的方式并入本文；ii)含有丙烯酸烷基酯單元，例如丙烯酸叔丁酯、異丁烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金剛烷酯、異丁烯酸甲基金剛烷脂，以及其它非環(huán)狀烷基和脂環(huán)族丙烯酸酯的聚合物，這種聚合物在美國專利6，057，083、歐洲公開申請(qǐng)EP01008913A1和EP00930542A1以及美國未決專利申請(qǐng)第09/143，462號(hào)中進(jìn)行了描述，它們?nèi)家砸玫姆绞讲⑷氡疚?；以及iii)含有聚合的酸酐單元，特別是聚合的馬來酸酐和/或衣康酸酐單元的聚合物，例如在歐洲公開專利EP01008913A1和美國專利6，048，662中所描述的，兩者都以引用的方式并入本文，以及i)和/或ii)和/或iii)的混合物。4) 一種含有重復(fù)單元的樹脂，該重復(fù)單元含有雜原子，特別是氧和/或硫(但不是酸酐，即該單元不含有酮環(huán)原子)，并且優(yōu)選的是基本上或完全不含任何芳香族單元。優(yōu)選地，該雜脂環(huán)族單元被稠合到樹脂主鏈上，和進(jìn)一步優(yōu)選的是所述樹脂含有稠合的碳脂環(huán)族單元，例如通過降冰片烯基團(tuán)和/或酸酐單元(例如由馬來酸酐或衣康酸酐的聚合獲得的)的聚合獲得的稠合單元。這種樹脂公開于PCT/US01/14914和美國申請(qǐng)第09/567，634 號(hào)中。5)含硅取代基的樹脂，包括聚(倍半硅氧烷)等等，并可以與底涂層一起使用。這樣的樹脂已公開在如美國專利6803171中。6)含有氟取代基(含氟聚合物)的樹脂，例如由四氟乙烯、氟化的芳香基團(tuán)(如氟-苯乙烯化合物)、含有六氟化醇基部分的化合物等的聚合形成的樹脂，這種樹脂的例子已公開在如PCT/US99/21912中。本發(fā)明優(yōu)選的光刻膠包括化學(xué)增強(qiáng)的正性作用和負(fù)性作用的光刻膠。通常優(yōu)選的化學(xué)增強(qiáng)的正性光刻膠包括一種或多種含有光酸不穩(wěn)定基團(tuán)(如光酸不穩(wěn)定的酯或縮醛基團(tuán))的樹脂。本發(fā)明還提供使用本發(fā)明的光刻膠形成光刻膠浮雕圖像以及生產(chǎn)電子裝置的方法。本發(fā)明也提供包括涂有本發(fā)明光刻膠組合物的基材的新型制品。下面公開本發(fā)明的其它方面。如上所述，特別優(yōu)選的本發(fā)明光刻膠經(jīng)過堿性水溶液顯影后會(huì)表現(xiàn)出減少的缺陷。這種缺陷包括顯影之后在無光刻膠覆蓋的區(qū)域中的減少的有機(jī)殘留物，以及在圖像光刻膠線路或其它特征之間的減少的微橋。如上所述，基本上不與光刻膠樹脂組分互溶的本發(fā)明光刻膠的適合材料可以通過簡單的測(cè)試很容易地鑒別。具體來說，如本文所述，與對(duì)比光刻膠相比、以及與用相同方式處理相同的但不存在基本上不互溶的候選材料的光刻膠系統(tǒng)的情況相比，優(yōu)選的基本上不互溶的材料在堿性水溶液顯影后可提供更少的缺陷發(fā)生或數(shù)量。對(duì)缺陷(或沒有缺陷) 的評(píng)估可以通過掃描電子顯微照相進(jìn)行。浸沒液中的光刻膠材料的檢測(cè)可以如美國專利 2006/0246373的實(shí)施例2中所描述的那樣進(jìn)行，并包括光刻膠曝光前后對(duì)浸液進(jìn)行質(zhì)譜分析。在該分析中，將浸沒液直接與所測(cè)試的光刻膠組合物層在曝光期間接觸約60秒。優(yōu)選地，加入一種或多種基本上不互溶的材料后，與不使用該基本上不互溶材料的相同的光刻膠相比，殘留于浸沒液中的光刻膠材料(再次，通過質(zhì)譜測(cè)得的酸或有機(jī)物)至少能夠減少 10%。更優(yōu)選地，與不含有該基本上不互溶材料的相同的光刻膠相比，所述一種或多種基本上不互溶材料獲得的殘留在浸沒液中的光刻膠材料(再次，酸和/或有機(jī)物)至少減少 20%,50%,100%,200%,500%^； 1000% 通過使用美國專利公開2006/0246373實(shí)施例2中所描述的分析方法，在曝光期間，將本發(fā)明優(yōu)選的光刻膠浙濾到去離子水或其它保護(hù)涂層浸沒液中達(dá)60秒，將產(chǎn)生少于
I.6 X E-IO (mole/cm2/sec)的光酸產(chǎn)生劑。本發(fā)明優(yōu)選的光刻膠可具有優(yōu)選的水接觸角。如本文本所述，可以根據(jù)Burnett 等在J. Vac. Sci. Techn. B, 23 (6)，2721-2727頁(2005年11月/12月)所公開的方法測(cè)定水接觸角，例如靜態(tài)、后退、前進(jìn)和滑動(dòng)和顯像劑靜態(tài)水接觸角。優(yōu)選的光刻膠(作為帶有溶劑(其通過軟烘烤除去)的旋轉(zhuǎn)涂層來測(cè)定)具有至少65°的后退角，更優(yōu)選至少70°。 此外，優(yōu)選的基本上不互溶材料(作為帶有溶劑(其通過軟烘烤除去)的旋轉(zhuǎn)涂層來測(cè)定) 具有至少65°的后退角，更優(yōu)選至少70°。特別優(yōu)選的糖材料(包括基本上不互溶的糖基取代的材料)是樹脂并包括高階聚合物，例如共聚物、三元共聚物、四元共聚物和五元共聚物。特別優(yōu)選的是除了糖基取代基之外還含有氟取代基的那些聚合物。優(yōu)選的氟取代基包括全氟基團(tuán)如F3C-和F3CCF2-，和氟化醇基如(F3C)2C (OH) _。通過聚合反應(yīng)形成的本發(fā)明光刻膠樹脂(通常與一個(gè)或多個(gè)非糖單體形成共聚物，三元聚物，四元聚物或五元聚物)的特別優(yōu)選的糖基單體包括以下結(jié)構(gòu)
0C(=0)Rf其中R是氫或甲基，每個(gè)Rf相同或不同，選自例如CF2H, -CF2Cl, CF2CF2H, -CF2CF2CF2CF2H, -CF2CH3 CF2CH2CH30特別優(yōu)選的用于制備本發(fā)明光刻膠樹脂中的糖基單體包括以下結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種處理光刻膠組合物的方法，所述方法包括(a)在基材上施加光刻膠組合物，所述光刻膠組合物包括(i) 一種或多種樹脂，( )光活性組分，和(iii) 一種或多種含有糖取代基的材料，其中一種或多種材料與一種或多種樹脂基本上是不互溶的，和(b)將光刻膠層在輻射中浸沒曝光以活化光刻膠組合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中一種或多種含有糖取代基的材料包括一種或多種含有糖基基團(tuán)的樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的方法，其中的一種或多種含有糖取代基的材料進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)吸電子部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的方法，其中的一種或多種含有糖取代基的材料包括一個(gè)或多個(gè)氟基團(tuán)或氟取代的基團(tuán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)所述的方法，其中的一種或多種含有糖取代基的材料包括堿水溶液可溶性基團(tuán)和/或一個(gè)或多個(gè)光致酸不穩(wěn)定基團(tuán)。
6.—種處理光刻膠組合物的方法,所述方法包括(a)在基材上施加光刻膠組合物，所述光刻膠組合物包括(i) 一種或多種樹脂，( )光活性組分，和(iii) 一種或多種含有一個(gè)或多個(gè)糖基基團(tuán)的聚合物，其中一種或多種聚合物不同于一種或多種樹脂，和(b)將光刻膠層在輻射中浸沒曝光以活化光刻膠組合物。
7.一種涂敷基材體系，所述體系包括基材，所述基材上有光刻膠組合物涂層，所述光刻膠組合物包括(i) 一種或多種樹脂，( )光活性組分，和(iii) 一種或多種含糖取代基的材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，浸沒光刻流體與所述光刻膠涂層的頂面相接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的體系，進(jìn)一步包括浸沒式光刻曝光工具。
10.一種光刻膠組合物，所述光刻膠組合物包括(i)一種或多種樹脂，( )光活性組分，和(iii) 一種或多種含有糖取代基的材料，其中一種或多種含有糖取代基的材料與一種或多種樹脂基本上是不互溶的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光刻膠組合物，其中一種或多種含有糖取代基的材料包括一種或多種含有糖取代基的三元共聚物、四元共聚物或五元共聚物。
全文摘要
用于光刻的包含糖組分的組合物及其制備方法。本發(fā)明涉及一種用于浸沒式光刻的新的光刻膠組合物。本發(fā)明優(yōu)選的光刻膠組合物包含一種或多種含有糖取代基的材料。本發(fā)明特別優(yōu)選的光刻膠在浸沒式光刻工藝中，能夠降低抗蝕材料在抗蝕層與浸沒液體接觸時(shí)的浸出。提供一種處理光刻膠組合物的方法，所述方法包括在基材上施加光刻膠組合物，所述光刻膠組合物包括(i)一種或多種樹脂，(ii)光活性組分，和(iii)一種或多種含有糖取代基的材料，其中一種或多種材料與一種或多種樹脂基本上是不互溶的，和(b)將光刻膠層在輻射中浸沒曝光以活化光刻膠組合物。
文檔編號(hào)G03F7/004GK102591147SQ20111046333
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者C·吳, C-B·徐, D·王, 劉驄, 吳俊錫, 李明琦 申請(qǐng)人:羅門哈斯電子材料有限公司