[发明专利]用于光刻的组合物和方法

说明书

技术领域

本发明涉及特别适用于浸没平版印刷术方法的新型光刻胶组合物。一方面，本发明优选的光刻胶组合物具有特定的显影剂溶解速率。另一方面，优选的光刻胶组合物含有多个具有不同的光酸不稳定基团的特殊树脂。

发明背景

光刻胶是用来将图像转移到基材上的光敏膜。在基材上形成光刻胶涂层，然后光刻胶层通过光掩模曝光于活化辐射源。光掩模具有对活化辐射不透明的区域和对活化辐射透明的其它区域。曝光于活化辐射使得光刻胶涂层发生光致化学变化，从而将光掩模的图案转印到光刻胶涂敷的基材上。曝光之后，对光刻胶进行显影，得到可对基材进行选择性加工的浮雕图像。参见美国专利申请公开2006/0246373。

半导体工业的发展正在被摩尔定律所推动，该定律声称IC设备的复杂性平均每两年翻一番。这要求以平版印刷方式转印具有更少特征尺寸的图案和结构。

虽然现有的光刻胶适用于许多用途，但现有的光刻胶还是显示出显著的缺陷，特别是在高性能应用，例如小于四分之一微米和甚至小于十分之一微米特征的高分辨率形成等应用中。

发明内容

我们现在提供新的光刻胶组合物和方法。

更特别地，在一方面，优选的光刻胶可包含：

(i)一种或多种包含光酸不稳定基团的树脂，

(ii)光活性成分，和

(iii)一种或多种包含光酸不稳定基团并与所述一种或多种树脂不同的材料；

其中，所述一种或多种材料的光酸不稳定基团的去保护活化能与所述一种或多种树脂的光酸不稳定基团的去保护活化能基本相同或低于后者。优选地，所述一种或多种材料与所述一种或多种树脂基本上不可混合。

在这方面，还优选所述一种或多种材料的光酸不稳定基团的去保护活化能低于所述一种或多种树脂的光酸不稳定基团的去保护活化能。例如，所述一种或多种材料的光酸不稳定基团可以在比所述一种或多种树脂的光酸不稳定基团的反应(特别是去保护以生成酸性更强的基团例如-COOH)温度更低的温度(例如在至少5、10、15、20、25、30、35、40、45或50摄氏度或更低)下反应(特别是去保护以生成酸性更强的基团例如-COOH)。这种反应性的差异可以发生于平版印刷工艺过程中光刻胶层曝光后的烘烤步骤中。

例如，在一个实施方案中，所述一种或多种树脂可以含有酯光酸不稳定基团(例如，通过丙烯酸叔丁酯聚合获得的)，并且所述一种或多种树脂可以包含缩醛光酸不稳定基团。

在另一个实施方案中，所述一种或多种树脂和所述一种或多种材料都各自包含酯光酸不稳定基团，但所述一种或多种材料包含更高支化的酯基，例如更高支化的碳链(如式-C(＝O)OR的光酸不稳定基团，其中R是所述一种或多种材料含有的与所述一种或多种树脂相比具有更高支化的酯基)。

在另一方面，提供的光刻胶包含：

(i)一种或多种树脂，

(ii)光活性成分，和

(iii)一种或多种包含足够量酸基以提供至少每秒一埃的暗场(dark field)溶解速率的材料。

在这方面，所述的一种或多种材料的适当的酸性基团包括，例如所述一种或多种材料包含一种或多种选自氟化醇(如(CF₃)₂C(OH)-)、磺酰胺、杂取代的碳环芳基(如羟基萘酚(hydronaphthyl))和羧基(如-COOH)的酸性基团。优选地，所述一种或多种材料包含足够量的酸性基团以提供至少二、三、四或五埃每秒的暗场溶解速率。能够提供预定的显影剂溶解速率的在特定材料(如树脂)中的酸性基团的量可以根据经验决定。在本文中，按如下方法确定光刻胶组合物的一种或多种材料的暗场显影速率：在乳酸乙酯中按液体组合物重量的3％配制所述一种或多种材料。将所述乳酸乙酯制剂涂敷到硅微电子晶片上并在软烘烤(oft-bake)条件下(110℃下60秒)如通过真空电炉除去溶剂。然后所述软烘烤层用0.26N的氢氧化四甲基铵处理(搅浑模式)，并通过标准程序(例如用石英晶体微量天平或溶解速率监视器)测量层厚度观测线(lay thickness los)。

本发明特别优选的光刻胶可以显示出降低的与由光刻胶组合物形成的光刻胶浮雕图像相关的缺陷。在某些方面，形成的光刻胶浮雕图像的线路间的微桥可以被最小化或避免。

具体实施方式

在本发明的所有方面，优选地，所述一种或多种材料与所述一种或多种树脂是基本上不可混合的。在本文中，与一种或多种光刻胶树脂基本上不可混合的一种或多种材料可以是任何具有以下功能的材料，当把它们加入到光刻胶中能够减少碱性水溶液显影时的缺陷。