用于低溫應(yīng)用的離子型熱酸生成劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種新的離子型熱酸生成劑組合物。同樣提供了光刻膠組合物、抗反射涂覆組合物，和化學(xué)修整外涂層組合物，和使用這些組合物的方法。
【專利說明】用于低溫應(yīng)用的離子型熱酸生成劑
1.【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一方面，本發(fā)明涉及具有低起始溫度的新的熱酸生成劑，以及包含這種熱酸生成劑的組合物。
2.【背景技術(shù)】
[0002]光刻膠是用于轉(zhuǎn)印圖像至基底的光敏性薄膜。其形成負(fù)性的或正性圖像。在將光刻膠涂覆于基底上之后，涂層通過圖案化的光掩模置于活性能量源(例如紫外光)中，以在光刻膠涂層中形成潛在的圖像。光掩模具有對活化輻射不透明和透明的區(qū)域，其限定出需要轉(zhuǎn)印至在下方的基底的圖像。通過將抗蝕涂層中潛在的圖案顯影以形成浮雕圖案。
[0003]正性化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠通常用于高分辨率工藝。這種抗蝕劑通常使用含有酸不穩(wěn)定性離去基團(tuán)的樹脂和光酸生成劑。曝光于光化學(xué)輻射使得酸產(chǎn)生成劑形成酸，其可在曝光后烘烤時引起樹脂中酸不穩(wěn)定基團(tuán)分解。這產(chǎn)生了抗蝕劑的曝光和未曝光區(qū)域在堿性水溶液顯影液中溶解特征的不同。抗蝕劑的曝光區(qū)域在堿性水溶液顯影液中可溶并從基底表面去除，而未曝光區(qū)域，在顯影液中不可溶，顯影后保留形成正性圖案。
[0004]在化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠曝光過程中，為了使在半導(dǎo)體設(shè)備中達(dá)到納米尺寸特征，一種途徑是使用短波長，例如，193nm或更小的光。為了進(jìn)一步提高光刻圖像性能，已經(jīng)開發(fā)出有效增加成像設(shè)備透鏡的數(shù)值孔徑(NA)的浸沒式光刻工具，例如，具有KrF或ArF光源的掃描儀。在一次曝光過程中，達(dá)到40納米半間距分辨率成為可能，因此允許改進(jìn)的縮小設(shè)計(jì)。然而，這種標(biāo)準(zhǔn)浸沒式光刻工藝通常不適于制造那些需要更高分辨率的設(shè)備，例如32nm和22nm半間距分辨率節(jié)點(diǎn)。
[0005]為了使實(shí)際分辨率擴(kuò)大，超出標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝獲得的分辨率，提出了化學(xué)修整工藝用以降低光刻膠圖案的臨界尺寸(⑶)?；瘜W(xué)修整工藝通常包括使用能提高光刻膠圖案的表面區(qū)域在顯影液中溶解性的含酸或酸產(chǎn)生劑的組合物處理光刻膠圖案。該工藝已被公開，例如，在美國專利8，067，148中公開了包含熱酸生成劑的化學(xué)修整溶液。
[0006]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用傳統(tǒng)的在化學(xué)修整過程中具有高起始溫度的熱酸生成劑會導(dǎo)致不良后果，如修飾的抗蝕劑圖案具有差的線寬粗糙度(LWR)。使用這種傳統(tǒng)熱酸生成劑在用于微光刻技術(shù)的其他材料中也存在問題，例如在光刻膠配方和在抗反射涂料中。
[0007]需要光刻組合物和其工藝的進(jìn)一步的改進(jìn)，以達(dá)到在電子設(shè)備制造中制備精細(xì)圖案并且避免或顯著改善一個或多個與現(xiàn)有技術(shù)水平相關(guān)的上述問題。
發(fā)明概要
[0008]我們現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出新的離子型熱酸生成劑(TAG)，其具有低起始溫度。這種熱酸產(chǎn)生劑在例如抗反射涂料組合物，光刻膠組合物，化學(xué)修整外涂層(CTO)組合物，定向自組裝(DSA)圖案化電路，和其他任何需要低溫TAG的組合物。
[0009]在一個優(yōu)選方案中，本發(fā)明提供了一種離子熱酸產(chǎn)生劑，由如下化學(xué)式表示:
[0010](PC) (BH)+[0011]其中
[0012]A_是有機(jī)或無機(jī)酸陰離子，其具有不超過3的pKa ;并且
[0013](BH)+是單質(zhì)子化形式的含氮堿B，其具有O至5.0之間的pKa，和小于170°C的沸點(diǎn)。
[0014]在某些實(shí)施方式中，B是取代或未取代的嘧啶、吡嗪、噁唑啉或噻唑啉，或二氟甲基氨，或取代的吡啶，并且在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，B是取代的吡啶(例如3-氟吡啶)，或取代或未取代的嘧啶。
[0015]在某些實(shí)施方式中，A_是含氟烷基磺酸陰離子，并且在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，A_是全氟烷基磺酸陰離子，包括全氟丁磺酸根，在另一個實(shí)施方式中，A—是芳香磺酸陰離子，包括對-甲苯磺酸根。
[0016]本發(fā)明同樣提供了一種其上涂覆有本發(fā)明組合物的基底，例如半導(dǎo)體圓晶。其他方面公開如下:
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是使用化學(xué)修整外涂層(CTO)對抗蝕劑進(jìn)行化學(xué)修整的圖解說明。
[0018]詳細(xì)說明
[0019]本發(fā)明涉及一種熱酸生成劑(TAGs)及其組合物和使用TAG的方法。
[0020]能在較低溫度(例如低于100°C )下產(chǎn)生酸的TAG是有利的。目前發(fā)現(xiàn)，在CTO工藝中線寬粗糙度(LWR)的提高與烘烤(加熱)步驟的溫度有關(guān)，在較低的烘烤溫度下通?？梢蕴峁┑偷?較好的)LWR值。
[0021]在一個優(yōu)選情況，本發(fā)明提供一種由如下結(jié)構(gòu)式表示的離子型熱酸生成劑:
[0022](PC) (BH) +
[0023]其中
[0024]A-是具有pKa不大于3的有機(jī)或無機(jī)酸陰離子；并且
[0025](BH)+是單質(zhì)子化形式的含氮堿B，其具有O至5.0之間的pKa，和低于170°C的沸點(diǎn)。
[0026]基團(tuán)B優(yōu)選于選自如下的基團(tuán):
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種由下式表示的離子型熱酸生成劑:
(A_) (BH) + 其中 A_是pKa值不大于3的有機(jī)或無機(jī)酸陰離子；并且 (BH) +是單質(zhì)子化形式的含氮堿B，其具有O至5.0之間的pKa，和小于170°C的沸點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的離子型熱酸生成劑，其中B選自下組:
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的離子型熱酸生成劑，其中B是取代的吡啶。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的離子型熱酸生成劑，其中A—是氟代烷基磺酸陰離子。
5.一種提供光刻膠浮雕圖案的方法，包括 a)將化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠組合物的涂層施用于在基材上； b)將光刻膠層曝光于活化輻射并將曝光的光刻膠層顯影以提供光刻膠浮雕圖像； c)將包含權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的熱酸生成劑的化學(xué)修整外涂層組合物的涂層施用于曝光后的光刻膠組合物涂層； d)加熱所述化學(xué)修整外涂層組合物層；并且 e)將所述光刻膠層顯影以提供光刻膠浮雕圖案。
6.一種涂覆的基材包括: 光刻膠層；和 化學(xué)修整外涂層，其包含在光刻膠層上的如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的離子型熱酸生成劑。
7.一種抗反射涂覆組合物，其包含如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的離子型熱酸生成劑和樹脂。
8.一種涂覆的基材，其包括含有如權(quán)利要求7所述的抗反射涂覆組合物的抗反射組合物層。
9.一種涂覆的基材，包括: 含有如權(quán)利要求8所述的抗反射涂覆組合物的抗反射組合物層；和在所述抗反射組合物層之上的光刻膠層。
10.一種光刻膠配制物，其包含:(a)樹脂(b)光酸生成劑；和(C)如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱`酸生成劑。
【文檔編號】G03F7/039GK103852973SQ201310757277
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】G·珀勒斯, 劉驄, C-B·徐, K·羅威爾, I·考爾 申請人:羅門哈斯電子材料有限公司