[发明专利]光刻胶及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含酚类组分并且对于离子注入光刻(ion implantinglithography)应用特别有用的新型光刻胶。本发明的光刻胶可显示增强的聚焦深度(曝光宽容度(exposure latitude))。

背景技术

光刻胶是用于将图像转移到基片上的光敏薄膜。在基片上形成光刻胶涂层，然后使光刻胶层透过光掩模被活化辐射源曝光。

离子注入技术一直被用于掺杂半导体晶片。通过这种方法，离子束注入器在真空(低压)容器中产生离子束，并使离子定向和“注入”到晶片中。

然而现有的离子注入方法存在大量问题。具体来说，难以获得可接受的聚焦深度(DOF)，尤其是在高分辨应用中，其中致密和独立的形状一起成像。如果显影的光刻胶线条或其它功能元件与最邻近的光刻胶形状间隔达到两倍或更多倍于其线宽的距离，则通常被认为是“独立的(isolated)”。例如，如果一条线被印刷成0.25μm的宽度，又倘若下一条邻近的光刻胶形状与该线间隔至少约0.50微米，那么这条线被认为是独立的(而不是致密的)。

能提供良好分辨率，包括良好的聚焦深度的新型光刻胶体系是非常需要的。

发明内容

现在我们提供用于短波成像(例如193nm)的新型化学放大光刻胶组合物，除了含有光酸不稳定基团的树脂外，该组合物还包含酚类组分，以及一种或多种光产酸剂化合物。令人惊奇地发现，酚类组分(例如酚类树脂)的加入可以大幅度增加光刻胶的聚焦深度(曝光宽容度)。本发明的光刻胶在离子注入光刻方案中特别有用。

具体实施方式

酚类组分适宜为酚类树脂，例如聚羟基苯乙烯，可以相对少量地存在，例如小于光刻胶组合物总固体(除溶剂载体外的所有组分)重量的百分之10、8、6、5、4或2或甚至于百分之1。除聚合性酚类化合物外，还可使用包含一个或多个酚基的非聚合性材料。

本发明优选的光刻胶可以在短波下成像，包括亚-300nm和亚-200nm，如248nm、193nm和EUV。

本发明特别优选的光刻胶包含本文公开的酚类组分、有效成像量的一种或多种光产酸剂化合物(PAG)，以及选自下述组的树脂：

1)包含酸不稳定基团的酚类树脂，上述酸不稳定基团可提供化学放大的正性光刻胶，尤其适用在248nm成像。特别优选的此类树脂包括：i)包含乙烯基酚和丙烯酸烷基酯聚合单元的聚合物，其中聚合的丙烯酸烷基酯单元在光酸存在下会发生脱封反应。可进行光酸诱发的脱封反应的示例性丙烯酸烷基酯包括如丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金刚烷酯、甲基丙烯酸甲基金刚烷酯，以及可以发生光酸诱发反应的其它丙烯酸非环烷基酯、丙烯酸脂环基酯，例如美国专利6,042,997和5,492,793中的聚合物，以引用的方式并入本文；ii)包含乙烯基酚、不含羟基或羧基环取代基的任选取代的乙烯苯基(如苯乙烯)、以及丙烯酸烷基酯(如上述聚合物i)中描述的脱封基团)聚合单元的聚合物，例如美国专利6,042,997中描述的聚合物，以引用的方式并入本文；iii)含有包括将与光酸反应的缩醛或缩酮部分的重复单元和任选的芳香族重复单元如苯或酚基团的聚合物。

2)基本或完全不含有苯基和其它芳香族基团的树脂，上述基团能提供尤其适合于在亚-200nm的波长如193nm成像的化学放大正性光刻胶。特别优选的此类树脂包括：i)包含非芳香族环烯烃(内环双键)(例如任选取代的降冰片烯)聚合单元的聚合物，例如以引用的方式并入本文的美国专利5,843,624中描述的聚合物；ii)包含丙烯酸烷基酯单元，如丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金刚烷酯、甲基丙烯酸甲基金刚烷酯，以及其它丙烯酸非环烷基酯和丙烯酸脂环基酯的聚合物，例如在美国专利6,057,083中描述的聚合物。

本发明的光刻胶也可以包括不同种类PAG的混合物，通常为两种或三种不同的PAG的混合物，更通常为由总共两种不同PAG组成的混合物。

本发明还提供了形成本发明的光刻胶的浮雕像(relief image)的方法，包括形成亚-四分之一微米或更小尺寸，例如亚-0.2微米尺寸或亚-0.1微米尺寸的高分辨光刻胶图案化影像(例如，具有基本上垂直的侧壁的图案化线条)的方法。

本发明还包括含基片的制品，上述基材例如为其上涂布有本发明光刻胶和浮雕像的微电子晶片。本发明还包括制造微电子晶片以及其它制品的方法。