[发明专利]包含碱‑反应性组分的组合物和光刻方法

说明书

本发明涉及新的光致抗蚀剂组合物，其包含一种或多种具有碱-反应性基团的材料，所述碱-反应性基团就是能够在抗蚀剂显影步骤期间在水性碱性光致抗蚀剂显影存在下经历分裂反应的官能团。本发明的光致抗蚀剂用于干燥曝光的应用。 

光致抗蚀剂是用来将图像传递到基材上的光敏性薄膜。在基材上形成光致抗蚀剂的涂层，然后光致抗蚀剂层通过光掩模暴露于活化辐射源。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他区域。曝光于活化辐射使光致抗蚀剂涂层发生光致化学转变，从而传递光掩模的图案到光致抗蚀剂涂覆的基材上。目前的曝光方法包括1)干燥曝光：即将空气或其他非-液态的介质插入到曝光设备的透镜和光致抗蚀剂上表面之间、和2)浸液曝光：即将水或其他液体插入到曝光设备的透镜和光致抗蚀剂上表面之间(和光致抗蚀剂上表面相接触或与覆盖在光致抗蚀剂层上的涂层相接触)。 

曝光之后，使光致抗蚀剂显影提供浮雕图像，该浮雕图像准许基材的选择性处理。

虽然目前可利用的光致抗蚀剂适合于许多领域，但目前的抗蚀剂还显示出重大的缺点，特别在高性能领域应用中。 

例如，许多光致抗蚀剂会引起被称为″斑点缺陷(Blob Defects)″的后-显影缺陷，其中光致抗蚀剂材料的碎片残留在基材区域，而期望这在刚一显影就被清除掉(即在正性抗蚀剂情况下，曝光的抗蚀剂区域)。这些光致抗蚀剂碎片可能妨碍随后的光刻处理，例如蚀刻、离子注入，等等。例如，参见美国专利No.6,420,101。还参见美国临时申请No.61/413,835。 

因此希望开发新的光致抗蚀剂，包括显示出降低的缺陷如斑点缺陷的光致抗蚀剂。

我们现在提供新的光致抗蚀剂组合物和方法。光致抗蚀剂组合物包含一种材料，其包含一种或多种碱-反应性基团，所述组合物用于干燥曝光应用，即将 空气或其他非-液态的介质插入到曝光设备和光致抗蚀剂上表面之间。 

更特别，本发明优选的光致抗蚀剂可以包含： 

(i)一种或多种树脂， 

(ii)一种可以适当地包含一种或多种光酸产生剂化合物的光敏组分，和 

(iii)一种或多种包含一种或多种碱-反应性基团的材料，其中碱-反应性基团在曝光和后曝光光刻(lithographic)处理步骤之后是反应性的。优选的，碱-反应性基团刚一用水性碱性显影剂组合物如0.26N的氢氧化四甲铵水性显影剂组合物处理之后就会发生反应。优选的，包含碱-反应性基团的这些材料基本上不能与上述一种或多种树脂混合。优选的碱-反应性材料是包含一种或多种碱-反应性基团(如氟化酯)的树脂。 

如本申请中涉及到的，碱-反应性基团不会在包含碱-反应性基团的光致抗蚀剂的显影步骤之前显著地反应(例如不会经历键-断裂反应)。因此，例如，碱-反应性基团在预曝光软-烘烤、曝光和后曝光烘烤步骤期间基本上是惰性的。本申请中涉及的碱-反应性基团在典型的光致抗蚀剂显影条件下一般是反应性的，所述显影条件例如是用0.26N氢氧化四丁铵显影剂组合物进行的单水坑式显影。本申请中涉及的碱-反应性基团一般是反应性的另一种典型的光致抗蚀剂显影条件是动态显影，如其中将0.26N氢氧化四丁铵显影剂组合物在适合的时间如10到30秒钟内分配(例如通过gp喷嘴)到成像的光致抗蚀剂层上。 

在一个方面，优选的碱反应性材料包含重复单元，其中一个或多个重复单元各自包含多个碱-反应性基团，例如2或3个碱-反应性基团，如氟化酯，这些碱-反应性基团在各自上述的重复单元中可以是相同的或不同的部分。在某些方面，优选的碱反应性材料是包含一个或多个重复单元的树脂，其中至少一个重复单元包含多个碱反应性的部分(例如一个或多个氟化酯)，如2或3个碱反应性基团，例如在单个树脂重复单元中的多个氟化酯(其中这些酯各自可以是相同的或不同的)。这样的树脂重复单元可以是例如通过包含多个碱反应性部分的单体聚合得到的。在某些方面，包含多个碱反应性基团(如氟化酯)的丙烯酸酯单体(其包括例如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体)是优选的反应物，其通过聚合形成均聚物或与一个或多个可能具有或不具有碱反应性部分的其他不同单体聚合形成共聚物、三元共聚物、四元共聚物、五元共聚物或者其他高级的碱反应性树脂。作为这些包含具有多个碱反应性部分的重复单元的树脂的替 换方式，多个碱反应性基团可接枝在预制树脂的反应性重复单元上。