193nm抗蚀剂制造技术

一种能够用１９３ｎｍ射线和／或可能的其他射线成像并且能够显影形成显影性能和抗蚀性均得以改善的抗蚀剂结构的酸催化正抗蚀剂组合物，可以通过使用含成像聚合物组分的抗蚀剂组合物得到，成像聚合物组分包含具有单体单元的酸敏性聚合物，这些单体单元具有含远端酸不稳定性部分的侧基。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
在微电子工业和其他涉及建构显微结构(如微型电机、磁阻磁头等)的工业中，一直希望减小结构件的尺寸。在微电子工业中，希望减小微电子器件的尺寸和/或为一定尺寸的芯片提供更大的电路系统。小器件的生产能力受限于可靠解决小构件和间隔的平版印刷技术能力。光学的性质是得到精细分辨率的能力部分受限于用于产生平版印刷图案的光线(或其他射线)的波长。因此，其趋势一直都是将短波长光用于平版印刷法。近来，该趋势已经从所谓的I线射线(350nm)移向248nm射线。将来为了减小尺寸，很可能需要使用193nm射线。不幸的是，在目前248nm平版印刷法中使用的光致抗蚀剂组合物一般不适用于更短的波长。虽然抗蚀剂组合物必须具有所需的光学性能以在所需的射线波长下具有图像分辨率，但是抗蚀剂组合物还必须具有适当的化学机械性能以能够将图像从图案化抗蚀剂转印到下面的基底层上。因此，图像曝光的正抗蚀剂必须能够进行适当的溶解响应(即，选择性溶解曝光区域)，以产生所需的抗蚀剂结构。在平版印刷领域中，从用含水碱性显影剂进行的大量试验可以看出，在这些常用的显影剂溶液中，重要的是要能够得到适当的溶解性能。图案化抗蚀剂结构(显影后)必须具有充分的抗蚀性，以能够将图案转印到底层上。图案转印一般是通过某些形式的湿化学刻蚀或离子刻蚀完成的。图案化抗蚀剂层耐受图案转印刻蚀过程的能力(即，抗蚀剂层的抗蚀性)是抗蚀剂组合物的一个重要性能。虽然一些抗蚀剂组合物是为使用193nm射线而设计的，但是一般来说，这些组合物因为欠缺上述领域中的一个或多个性能而不能显现短波长成像的真正分辨率优势。例如，现在需要抗蚀剂组合物具有改善的显影性能(如分辨率、显影速度、对比度、收缩率等)、改善的抗蚀性和改善的平版印刷加工窗。特别需要的抗蚀剂组合物具有改善的曝光剂量范围、降低对曝光后烘焙波动的敏感性、降低行边线粗糙度。
技术实现思路
本专利技术提供具有高分辨率平版印刷性能的抗蚀剂组合物，该抗蚀剂组合物(a)具有良好的曝光剂量范围，(b)对曝光后烘焙波动的敏感性降低和/或(c)降低行边线粗糙度。本专利技术的抗蚀剂优选能够用193nm成像射线(也可以用其他成像射线)成像。本专利技术的抗蚀剂组合物的特征在于其中存在有成像聚合物组分，该成像聚合物组分包含具有远端酸不稳定性悬垂部分的酸敏性聚合物。本专利技术还提供用本专利技术的抗蚀剂组合物产生抗蚀剂结构的平版印刷法和用该抗蚀剂结构将图案转印到底层上的方法。本专利技术的平版印刷法的特征是优选使用193nm紫外线辐射图案曝光。一方面，本专利技术涉及一种抗蚀剂组合物，其包括(a)成像聚合物组分，和(b)辐射敏感性酸生成剂，成像聚合物组分包含具有单体单元的酸敏性聚合物，这些单体单元具有从单体单元的聚合部分悬垂下来的基团，侧基含有远端酸不稳定性部分。远端酸不稳定性悬垂部分可以悬垂自形成酸敏性聚合物骨架的丙烯酸单体单元、环烯烃单体单元或其他所需的单体单元。在没有产生酸的情况下，远端酸不稳定性悬垂部分优选抑制抗蚀剂在碱性水溶液中的溶解性。酸敏性聚合物优选含有(i)聚合物骨架中的环烯烃单体单元(即，形成聚合物的单体单元的可聚合部分)，和/或(ii)悬垂自至少一些形成该聚合物的单体单元的脂环部分。优选地是，在没有产生酸的情况下，酸敏性聚合物在碱性水溶液中基本不溶解，使抗蚀剂是正抗蚀剂。另一方面，本专利技术涉及一种在基底上形成图案化材料结构的方法，该方法包括(A)提供具有材料层的基底，(B)将抗蚀剂组合物涂布在基底上，在基底上形成抗蚀剂层，抗蚀剂组合物包括(a)成像聚合物组分，和(b)辐射敏感性酸生成剂，成像聚合物组分包含具有单体单元的酸敏性聚合物，这些单体单元具有从单体的聚合部分悬垂下来的侧基，该侧基含有远端酸不稳定性部分；(C)将所述基底在射线中进行图案曝光，从而使所述酸生成剂在所述射线作用下在所述抗蚀剂层的曝光区域中产生酸，(D)使所述基底与碱性显影剂水溶液接触，使所述抗蚀剂层的所述曝光区域被所述显影剂溶液选择性溶解，显露出图案化抗蚀剂结构，和 (E)通过在所述抗蚀剂结构图案中的间隔中刻蚀入所述材料层内，将抗蚀剂结构图案转印到所述材料层上。在上述方法中，在步骤(B)中使用的射线优选是193nm紫外射线。要刻蚀图案的材料优选选自于有机电介质、半导体、陶瓷和金属。下面详细讨论本专利技术的这些方面及其他方面。具体实施例方式本专利技术提供具有高分辨率平版印刷性能的抗蚀剂组合物，该抗蚀剂组合物(a)具有良好的曝光剂量范围，(b)对曝光后烘焙波动的敏感性降低和/或(c)降低行边线粗糙度。本专利技术的抗蚀剂优选能够用193nm成像射线(也可以用其他成像射线)成像。本专利技术的抗蚀剂组合物的特征在于其中存在有成像聚合物组分，该成像聚合物组分包含具有远端酸不稳定性悬垂部分的酸敏性聚合物。本专利技术还提供用本专利技术的抗蚀剂组合物产生抗蚀剂结构的平版印刷法和用该抗蚀剂结构将图案转印到底层上的方法。本专利技术的平版印刷法的特征是优选使用193nm紫外线辐射图案曝光。一般来说，本专利技术的抗蚀剂组合物包括(a)成像聚合物组分，和(b)辐射敏感性酸生成剂，成像聚合物组分包含具有单体单元的酸敏性聚合物，这些单体单元具有悬垂的远端酸不稳定性基团。含有远端酸不稳定性基团的优选单体单元可以用下面的结构式表示 其中(i)X是亚烷基或亚烷基醚，(ii)M是聚合骨架部分，其独立地选自环烯烃和烯属骨架部分， (iii)q是0或1，和(iv)Q是含有远端酸不稳定性部分的基团。为了易于聚合，酸敏性聚合物可以含有下述的其他单体单元，这将影响到骨架单元M的选择。关于M的选择，其他优先考虑的是酸敏性聚合物含有(i)聚合物骨架中的环烯烃单体单元(即，形成聚合物的单体单元的可聚合部分)，和/或(ii)悬垂自形成该聚合物的单体单元的脂环部分。因此，如果在含有环烯烃聚合部分且端基Q不含脂环部分的聚合物中没有其他单体单元，则M优选是环烯烃。否则，酸敏性聚合物一般对M是开放的，M可以选自能够与酸敏性聚合物和作为抗蚀剂组合物的最终用途中的其他单体相容的任何可适当聚合的部分。下面举出M部分结构(II)的一些可能的例子 其中位置1表示与X或与羧基部分结合的键，R1优选选自H、CN、CH3或CF3。应当理解的是，这些结构是非限定性的例子。例如，可以用C1-C6直链或支链烷基取代M骨架部分上的一个或多个氢，只要单体单元和得到的聚合物的性能不受负面影响即可。X优选是C1-C6亚烷基或无环R-O-R’醚，其中，R和R’各自独立地选自直链或支链C1-C6亚烷基。当X是酯基的一部分(即，q等于1)时，X优选是C1-C3亚烷基，更优选是C1亚烷基。等q是0时，X优选是C4-C6亚烷基，更优选是直链或支链C4-C6亚烷基，最优选是C4-C6直链亚烷基。Q包含远端酸不稳定性部分。本专利技术不限定于任何特殊种类的酸不稳定性部分。远端酸不稳定性部分优选选自叔烷基(或环烷基)酯(如叔丁基、甲基环戊基、甲基环己基、甲基金刚烷基等)、缩酮和缩醛。当需要存在有庞大的脂环部分时，Q优选含有一个或多个庞大的组成部分如饱和脂环结构(如金刚烷基)。Q优选没有不饱和碳-碳键。酸敏性聚合物可以是上述含远端酸不稳定性基团的单体单元的均聚物，也可以含有其他附加单体单元。例如，酸敏性聚合物可以含有下述单体单元中的一种或多种(a)含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗蚀剂组合物，其包括：　　　　（ａ）成像聚合物组分，和　　　　（ｂ）辐射敏感性酸生成剂，所述成像聚合物组分包含具有单体单元的酸敏性聚合物，这些单体单元具有从单体单元的聚合部分悬垂下来的基团，其中，聚合部分形成所述酸敏性聚合物骨架的一部分，含远端酸不稳定性部分的侧基与所述聚合部分被非酸不稳定性间隔基部分所分离开。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马芒德M科贾斯特，陈光荣，普什卡拉R瓦拉纳西，西村行雄，小林英一，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]