[发明专利]用于光刻的包含杂取代的碳环芳基组分的组合物和方法

说明书

技术领域

本发明涉及特别用于沉浸式光刻方法的新的光刻胶组合物。本发明优选的光刻胶组合物包含一种或多种包含具有杂环取代基(尤其是羟基或硫代)的碳环芳基单元的材料。优选地，所述包含杂取代的碳环芳基单元的一种或多种材料基本上不可与光刻胶的树脂组分混合。本发明特别优选的光刻胶可在使用碱性水溶液显影以后减少其缺陷。

背景技术

光刻胶是用于将图像转印到基材的光敏膜。在基材上形成光刻胶的涂层之后，通过遮光模使光刻胶层曝光于活化辐射源之下。遮光模有些区域对活化辐射是不透明的，其它区域是透明的。曝光于活化辐射使得光刻胶涂层发生光致化学变化，从而将遮光模的图案转印到光刻胶涂敷的基材上。在曝光之后，对光刻胶进行显影，形成立体像，通过该立体像可以对基材进行选择性加工。参见美国专利申请2006/0246373和US 7,244,542。

Moore定律推动了半导体行业的发展，该定律指出，IC装置的复杂性平均每两年增加一倍。这使得人们需要通过光刻法来转印特征尺寸越来越小的图案和结构。

尽管当前使用的光刻胶适用于很多应用，但是当前的光刻胶还表现出显著的缺点，特别是在高性能的应用上，比如在形成高分辨率的低于0.25微米以及甚至低于0.1微米的特征时。

发明内容

以下提供新的光刻胶组合物和方法。光刻胶组合物包含一种材料，其包含一种或多种包含具有杂环取代的碳环芳基基团的单元，包括具有杂环取代基比如羟基萘基的多环碳环芳基。

更具体地，本发明的优选的光刻胶可以包含：

(i)一种或多种树脂，

(ii)可以适当包含一种或多种光酸产生剂化合物的光活性组分，以及

(iii)包含具有杂环取代的碳环芳基的一种或多种材料。优选地，所述包含杂取代的碳环芳基单元的一种或多种材料基本不可与光刻胶的一种或多种树脂相混合。

特别优选的用于本发明光刻胶的材料是可以包含除了包含杂取代的碳环芳基基团之外的官能团的树脂，例如，这些优选的树脂可以包含光酸不稳定基团，以及包括氟代醇比如-C(OH)(CF₃)₂的氟化基团。同样还优选包含聚合的丙烯酸酯基(包括包含光酸不稳定和/或氟化部分的丙烯酸酯基)的树脂。

本发明特别优选的光刻胶可以表现出减少的与光刻胶立体像相关的缺陷，所述立体由光刻胶组合物形成。在某些方面，可以将形成的光刻胶立体像线之间的细微桥接降至最低或避免。

正如在本文中所提到的那样，基本上不可与一种或多种光刻胶树脂混合的一种或多种材料可以是任何加入到光刻胶中能在碱性水溶液显影时减少缺陷的材料。

适合用于本发明光刻胶的基本不可混合的材料包括除了具有杂环取代的碳环芳基以外还包含硅和/或氟取代的组合物。

同样优选那些具有杂取代的碳环芳基单元的材料(其可以是基本不可混合的材料)，所述材料包含光酸不稳定基团，比如光酸不稳定酯或乙缩醛基，包括在本文中所描述的用于化学增强光刻胶的树脂组分的那些基团。

用于本发明光刻胶的具有杂取代的碳环芳基单元的优选材料(其可以是基本不可混合的材料)也可溶于用于配制光刻胶组合物的相同的有机溶剂中。

特别优选的用于本发明光刻胶的基本不可混合的材料的表面能和/或流体力学体积都小于所述光刻胶树脂组分中一种或多种树脂的表面能和/或流体力学体积。较低的表面能可以促进隔离或促进基本不可混合的材料向所施涂的光刻胶涂层的顶部或上部的迁移。另外，较小的流体力学体积能够促进一种或多种基本不可混合的材料向所施涂的光刻胶涂层的上部区域的有效迁移(更高的扩散系数)，因此也是优选的。

优选用于本发明光刻胶的基本不可混合的材料也可溶于光刻胶显影剂组合物(例如0.26N碱性水溶液，比如0.26N四甲基氢氧化铵(TMAH)显影剂水溶液)。因此，除了上面讨论的光酸不稳定基团以外，其它水基溶解基也可以包含在基本不可混合的材料中，比如羟基、氟代醇(如-CH(CF₃)₂)以及羧基等。