用于深紫外的光刻胶组合物及其工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种新的对深紫外辐射敏感的光刻胶组合物以及一种使该组合物成像的工艺。该光刻胶组合物包括：ａ）不溶于碱性水溶液且包括至少一种酸不稳定基团的新的聚合物，以及ｂ）在辐射下能产生酸的化合物。本发明专利技术的新的聚合物包括至少一种具有双酯基团（－Ｃ（Ｏ）ＯＷＣ（Ｏ）Ｏ－）的单元，该双酯基团一端连接到包括脂族基团的聚合物骨架单元（Ａ）上，且另一端连接到金刚烷基上。本发明专利技术也涉及该新的聚合物以及获得该新的聚合物的新的单体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种对深紫外辐射敏感的光刻胶组合物，尤其涉及一种对100-300纳米(nm)的辐射敏感的正性光刻胶。本专利技术也涉及一种用于使本专利技术的光刻胶组合物成像的工艺。
技术介绍
光刻胶组合物用于制造诸如计算机芯片及集成电路的微型化电子元件的微蚀刻工艺。通常，在这些工艺中，首先将光刻胶组合物膜的薄涂层施加到诸如用于制造集成电路的硅晶片的基底材料上。然后烘焙涂布的基底以蒸发掉光刻胶组合物中的所有溶剂并且将涂层固定到基底上。接下来对涂布到基底上的光刻胶进行辐射以成像曝光。该辐射曝光导致在涂布表面曝光区域内的化学转变。可见光、紫外光(UV)、电子束以及X-射线辐射能量是目前通常用于微蚀刻工艺中的辐射类型。在成像式曝光之后，利用显影液处理涂布的基底以溶解并去除光刻胶的辐射曝光区域或者未曝光区域。半导体设备的微型化趋势导致使用对越来越低的辐射波长敏感的新型光刻胶，以及导致使用复杂的多级系统以克服与这种微型化相关的困难。有两种类型的光刻胶组合物，负性和正性光刻胶。当辐射负性光刻胶组合物以成像曝光时，辐射曝光的抗蚀剂组合物区域变得较不溶于显影液(例如，发生交联反应)而光刻胶涂层的未曝光区域保持相对可溶于该溶液。因此，用显影液处理曝光的负性抗蚀剂导致去除光刻胶涂层的未曝光区域并且在涂层中产生负像，由此暴露出光刻胶组合物沉积于其上的下层基底表面的所要求的部分。另一方面，当辐射正性光刻胶组合物以成像曝光时，辐射曝光的光刻胶组合物的那些区域变得更易溶于显影液(例如，发生重排反应)，而未曝光的那些区域保持相对地不溶于显影液。因此，用显影液处理曝光的正性光刻胶导致去除涂层的曝光区域并且在光刻胶的涂层中产生正像。再次暴露出下层表面的所要求的部分。光刻胶的分辨率定义为抗蚀剂组合物能够在曝光和显影后以高度的图像边缘敏锐度从光掩模转移到基底上的最小特征。在目前很多制造的应用中，大约小于1微米的抗蚀剂分辨率是必要的。此外，几乎总希望显影的光刻胶壁的轮廊相对于基底接近垂直。这种在抗蚀剂涂层的显影和未显影区域间的分界能转化为基底上的掩模图像的精确的图案转移。由于朝着微型化发展降低了设备上的临界尺寸，因而使这点变得尤为关键。对于在约100nm和约300nm之间的短波长敏感的光刻胶也可用于需要亚半微米(subhalfmicron)几何图形的地方。尤其优选包括非芳族聚合物、光产酸剂、任选的溶解抑制剂和溶剂的光刻胶。高分辨率、化学放大、深紫外(100-300nm)的正性和负性色调(tone)光刻胶可用于构图小于四分之一微米几何图形的图像。化学放大型抗蚀剂可用于亚四分之一微米设计尺寸的光刻工艺中，其中单个光产生的质子催化裂解数个酸不稳定基团。作为催化反应的结果，得到的抗蚀剂的感光度相对于常规的酚醛树脂-重氮基萘醌抗蚀剂要高很多。目前，有三种主要的深紫外(uv)曝光技术，其推动了微型化的显著进步，且它们是发射248nm、193nm以及157nm辐射的激光。在以下的专利US 4,491,628，US 5,350,660以及US 5,843,624中给出这类光刻胶的实例并且在此结合其作为参考。用于248nm的光刻胶一般基于取代的聚羟基苯乙烯以及它的共聚物。另一方面，用于193nm曝光的光刻胶需要非芳族聚合物，由于在此波长下芳族聚合物不透明。通常，将脂环族烃结合到该聚合物中以代替由于不存在芳族聚合物而带来的抗蚀刻性的损失。基于化学放大机理的光刻胶用于248和193nm的应用中。然而，由于用于248nm应用的基于聚(4-羟基苯乙烯)的聚合物的高吸收，所以用于248nm的光刻胶材料不能用于193nm。193nm的应用一般需要非芳族化合物。不能使用开链的脂族树脂，由于这些材料具有非常高的蚀刻速率。侧链上含有诸如三环十二烷基和金刚烷这类环状结构，或主链上含有环烯的聚合物显示出可以提供接近聚(4-羟基苯乙烯)聚合物的抗蚀刻性。Houlihan等人(US 5,843,624)公开了一种用于光刻胶应用的聚合物，其是由环烯、马来酸酐以及取代或未取代的丙烯酸酯制成的聚合物。Rahmn等人(US 6,447,980)公开了一种聚合物，其含有包括多环骨架的单元，所述多环骨架带有侧链双酯，而酸不稳定基团为叔-丁基。本专利技术涉及一种化学放大型体系，其对300nm和100nm之间的波长敏感，且包含a)在碱性水溶液中不溶且包含至少一种酸不稳定基团的新的聚合物，以及b)经辐射能产生酸的化合物。衍生自新的单体的本专利技术的新的聚合物提供了一种具有优异的平版印刷性能的光刻胶。附图简述附图说明图1举例说明了用于本专利技术聚合物的降冰片烯基单体的各种实例。图2举例说明了一些可用于光刻胶的光敏化合物的实例。图3举例说明了可用于光刻胶的合适的铵碱的实例。专利技术概述本专利技术涉及一种对深紫外辐射敏感的新的光刻胶组合物，尤其涉及一种对100-300nm的辐射敏感的正性光刻胶组合物。该光刻胶组合物包括a)在碱性水溶液中不溶且包含至少一种酸不稳定基团的新的聚合物，以及b)经辐射能产生酸的化合物。如结构式1所示，本专利技术的新的聚合物包括至少一种具有双酯基团(-C(O)OWC(O)O-)的单元，该基团一端连接到含有脂族基团的聚合物骨架单元(A)上，且另一端连接到金刚烷基上。 其中A是衍生自脂族不饱和结构部分的单元，W是非芳族连接基团，R独立的选自于取代或未取代的烃基、氢、羟基以及(C1-C10)烷基，R′是氢或(C1-C6)烷基，且n＝1-9。其它的单体单元可以存在于该聚合物中，其赋予该聚合物各种所需的性能。本专利技术也涉及一种使新的正性光刻胶组合物成像的工艺。本专利技术还涉及这种新的聚合物以及一种用于制造该聚合物的新的单体，其中该单体包括具有侧链结构2的脂族不饱和结构部分， 其中W是非芳族连接基团，R独立地选自取代的烃基、未取代的烃基、氢、羟基以及(C1-C10)烷基，R′是氢或(C1-C6)烷基，且n＝1-9。专利技术详述本专利技术涉及一种新的化学放大型光刻胶，其对300nm和100nm之间的波长敏感，且包括a)在碱性水溶液中不溶且包含至少一种酸不稳定基团的新的聚合物，以及b)经辐射能产生酸的化合物。如结构式1所示，本专利技术的新的聚合物包括至少一种具有双酯基团(-C(O)OWC(O)O-)的单元，该基团一端连接到含有脂族基团的聚合物骨架单元(A)上，且另一端连接到金刚烷基上。 其中A是衍生自脂族不饱和结构部分的单元，W是非芳族连接基团，R独立地选自于取代或未取代的烃基、氢、羟基以及(C1-C10)烷基，R′是氢或(C1-C6)烷基，且n＝1-9。其它的单体单元可以存在于该聚合物中，其赋予聚合物各种所需的性能。本专利技术也涉及新的聚合物以及聚合后得到本专利技术聚合物的新的单体。新的单体包括具有侧链结构2的脂族不饱和结构部分。 其中W是非芳族连接基团，R独立地选自取代的烃基、未取代的烃基、氢、羟基以及(C1-C10)烷基，R′是氢或(C1-C6)烷基，且n＝1-9。本专利技术还涉及一种用于使新的光刻胶组合物成像的工艺。本专利技术的聚合物对于成像波长在200nm-100nm范围内的光刻胶尤其有用。在一个优选的实施方案中，该聚合物基本上为非芳族聚合物。在上述的定义及整个本说明书中，烷基表示具有所需的碳原子数和化合价的直链和支链的烷基。此外，烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻胶组合物，其包括光产酸剂和含有至少一种如结构式１所示的单元的聚合物，＊＊＊（１）其中Ａ是衍生自脂族不饱和结构部分的单元，Ｗ是非芳族连接基团，Ｒ独立地选自于取代的烃基、未取代的烃基、氢、羟基以及（Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］）烷基，Ｒ′是氢或（Ｃ↓［１］－Ｃ↓［６］）烷基，且ｎ＝１－９。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD拉曼，
申请(专利权)人：AZ电子材料美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]