[发明专利]化学放大型光致抗蚀剂组合物及其使用方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及化学放大型光致抗蚀剂组合物及其使用方法。更特别地，该光致抗蚀剂组合物包含酚醛聚合物和(甲基)丙烯酸酯基共聚物的掺合物。

背景技术

在工业上存在着对由使用光刻技术制造的微电子器件中更高电路密度的需求。增加每个芯片上组件的数目的一种方法是降低芯片上的最小特征尺寸，这需要更高的光刻分辨率。使用较短的波长辐射(例如，190到315nm)提供较高分辨率的潜在可能。然而，在深UV辐射下，相同能量剂量转移较少的光子，因而需要更高曝光剂量来获得所需要的相同光化学响应。另外，在深UV光谱区域中，当前光刻工具具有极大衰减的输出。

为提高灵敏度，已开发出几种酸催化的化学放大型光致抗蚀剂组合物，诸如公开于美国专利第4,491,628号及Nalamasu等，“An Overview of Resist Processing for Deep-UV Lithography”，J.Photopolymer Sci.Technol.4，299(1991)中公开的那些光致抗蚀剂组合物。光致抗蚀剂组合物通常包含光敏的酸产生剂(即，光酸产生剂或PAG)及酸敏的聚合物。该聚合物具有酸敏感的侧链(侧接)基团，其键接至聚合物主链并对质子起反应。在按图像暴露于辐射之后，光酸产生剂产生质子。光致抗蚀剂薄膜被加热并且质子引起侧接基团从聚合物主链催化切除。质子在裂解反应中并不消耗，而是催化另外的裂解反应，从而化学放大抗蚀剂的光化学反应。裂解的聚合物可溶于极性显影剂中，诸如醇及水性碱，而未曝光的聚合物可溶于非极性有机溶剂(诸如苯甲醚)中。因此，取决于显影剂溶剂的选择，光致抗蚀剂可以产生掩模的正像或负像。抗蚀剂技术的发展已经提供了能够使用193nm浸没技术(immersion technique)来解析亚22nm线的化学放大型光致抗蚀剂组合物。尽管这些高性能材料对于严格的前端设计要求是必不可少的，但是由于其极高的成本、复杂的处理条件及相对薄的薄膜限制，这些材料通常不适于后端应用。因此，为满足后端要求，使用较不复杂的抗蚀剂，诸如描述于Ito，“Chemical Amplification Resists for Microlithography”，Adv.Polym.Sci.(2005)172，37-245中的那些抗蚀剂。这些抗蚀剂能够解析低至约100-130nm范围的特征，其通常包含保护的(酸敏感保护基团)羟基苯乙烯/丙烯酸酯共聚物，并且在248nm的入射波长下工作。尽管这些光致抗蚀剂当前稳固地应用于工业中，但是其确实存在着相对高的生产成本的问题。为了解决此问题，Allen等在美国专利第5,372,912号中公开了市售聚(甲基)丙烯酸酯与酚醛聚合物(例如，酚醛清漆树脂)的掺合物，其保留了通常以显著较低成本用于前端应用(在当时)的羟基苯乙烯/丙烯酸酯共聚物的优点。然而，在工业中仍然存在着对具有提高的分辨率及灵活性以涵盖厚膜应用(诸如液晶及其它平板显示器)及各种溶解度和蚀刻抗性要求的低成本抗蚀剂的需要。