[发明专利]用于基于有机溶剂的双性光致抗蚀剂的含磺酸酯的聚合物

说明书

提供化学增幅抗蚀剂组合物，所述组合物包括在有机溶剂中能显影的酸不稳定的磺酸酯光致抗蚀剂聚合物。所述化学增幅抗蚀剂取决于有机显影溶剂的选择而产生高分辨率正性显影(PTD)和负性显影(NTD)图像。此外，通过添加包含酸不稳定的磺酸酯部分的光致抗蚀剂聚合物，对于双性成像可优化传统化学增幅抗蚀剂的溶解反差。

技术领域

本文描述的发明遵守International Business Machines Corporation和JSRCorporation之间的联合研究协议。

本发明总体涉及光致抗蚀剂(光刻胶，photoresist)组合物。更具体地，本发明涉及包含酸不稳定的(acid-labile)磺酸酯的光致抗蚀剂聚合物，其在有机溶剂中显影时取决于显影溶剂的选择而产生正或负性(色调，tone)图像(双性(dual-tone)成像(imaging))。

背景技术

在过去的三十年，使用含水碱显影的正性化学增幅(chemically amplified，CA)光致抗蚀剂一直是先进半导体制造的工业标准。近来，存在向在有机溶剂中显影的负性抗蚀剂的转变，因为它们在某些光刻过程中的性能出色。典型地，对于正性含水溶剂显影的抗蚀剂和负性有机溶剂显影的抗蚀剂使用相同的CA抗蚀剂。因为CA抗蚀剂未曾针对有机溶剂显影进行优化，所以当它们用作负性有机溶剂显影的抗蚀剂时可受到性能限制，特别是对于不想要的抗蚀剂变薄和反差(对比度，contrast)损失。鉴于上述情况，在本领域中对如下方法存在需求：其改进常规CA抗蚀剂的性能使得CA抗蚀剂与有机溶剂负性显影更相容。如果改进的有机溶剂能显影的CA抗蚀剂可作为负性和正性抗蚀剂两者进行处理，则在本领域中将是另外的优点。

发明内容

本发明通过如下对目前使用的CA光致抗蚀剂提供改进：维持CA配方大体上不变，同时以低水平在标准光致抗蚀剂聚合物的聚合物主链上引入提升性能的酸不稳定的磺酸酯部分(或单元)。向标准光致抗蚀剂聚合物引入低水平的酸不稳定的磺酸酯部分改进CA抗蚀剂的性能，使得所述抗蚀剂可在有机溶剂中作为正和负性抗蚀剂两者进行处理。

在本发明的一个实施方案中，提供包括如下的方法：制备化学增幅光致抗蚀剂组合物，所述组合物包括：有机溶剂能显影的光致抗蚀剂聚合物，所述聚合物以1-50重量％的范围包括酸不稳定的磺酸酯部分。可使用有机溶剂将所述化学增幅光致抗蚀剂显影以在光致抗蚀剂膜中产生正性或负性图像。

在本发明的另一实施方案中，提供包括如下步骤的方法：(a)制备包括有机酸能显影的光致抗蚀剂聚合物、流延溶剂(cast solvent)、和任选地光酸产生剂(PAG)的化学增幅光致抗蚀剂组合物，所述光致抗蚀剂聚合物以1-50重量％的范围包括酸不稳定的磺酸酯部分；(b)将步骤(a)的抗蚀剂组合物施加至基材以形成抗蚀剂膜；(c)任选地，烘烤抗蚀剂膜(PAB)；(d)将抗蚀剂膜曝光(暴露，expose)于辐射；(e)任选地，烘烤抗蚀剂膜(PEB)；(f)使用有机溶剂将抗蚀剂膜显影以暴露蚀刻至抗蚀剂膜上的图案；并且(g)任选地使用水或有机溶剂清洗抗蚀剂膜。

在进一步的实施方案中，光致抗蚀剂聚合物包括聚(羟基苯乙烯)。在该实施方案中，酸不稳定的磺酸酯部分可以5-10重量％的范围存在于聚(羟基苯乙烯)光致抗蚀剂聚合物中。

在另一实施方案中，光致抗蚀剂聚合物包括基于内酯的聚合物。在该实施方案中，酸不稳定的磺酸酯部分优选地以5-31重量％的范围存在于基于内酯的光致抗蚀剂聚合物中。

在进一步的实施方案中，光致抗蚀剂聚合物基本上不含内酯。在该实施方案中，酸不稳定的磺酸酯部分优选地以5-31重量％的范围存在于基本上不含内酯的光致抗蚀剂聚合物中。

在另一实施方案中，将所述光致抗蚀剂聚合物与不含酸不稳定的磺酸酯部分的另外的聚合物共混。在该实施方案中，经共混的聚合物组合提升光致抗蚀剂的溶解反差(溶解对比度，dissolution contrast)。