一種光刻膠組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制造電腦芯片和集成電路的光刻膠組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 光刻膠組合物用于制造小型化電子元件的縮微平版印刷工藝，例如用于制造電腦 芯片和集成電路。通常，在這些工藝中，首先將光刻膠組合物的薄膜涂層施加于基底材料 上，然后蒸發(fā)光刻膠組合物中的溶劑并將涂層固定在基底上，最后通過(guò)輻射使涂在基底上 的光刻膠進(jìn)行成像方式的曝光。
[0003] 輻射導(dǎo)致涂覆表面的化學(xué)轉(zhuǎn)變，其中可見(jiàn)光、紫外（UV)光、電子束和X射線輻射能 是當(dāng)今在微光刻技術(shù)中通常使用的輻射類(lèi)型。曝光后將涂覆基底用顯影液處理，以溶解并 除去光刻膠的輻射曝光或未曝光的區(qū)域。半導(dǎo)體元件的小型化傾向，導(dǎo)致了在越來(lái)越低輻 射波長(zhǎng)處可以感光的新的光刻膠的使用，并且也導(dǎo)致了復(fù)雜多級(jí)系統(tǒng)的使用，以克服與這 種小型化有關(guān)的困難。
[0004] 理論上，曝光波長(zhǎng)越短可以使清晰度越高。曝光光源的波長(zhǎng)逐步縮短為具有436nm波長(zhǎng)的g線、具有365nm波長(zhǎng)的i線、具有248nm波長(zhǎng)的KrF受激準(zhǔn)分子激光、具有193nm波 長(zhǎng)的ArF受激準(zhǔn)分子激光。波長(zhǎng)為157nm的&受激準(zhǔn)分子激光有望成為下一代曝光光源。 就后續(xù)代的曝光光源，已提出波長(zhǎng)為13nm或更短的EUV(極紫外）。半導(dǎo)體器件微型化的趨 勢(shì)已導(dǎo)致使用在越來(lái)越低的輻射波長(zhǎng)下敏感的新型光刻膠，而且還導(dǎo)致使用復(fù)雜的多級(jí)體 系以克服這種微型化所帶來(lái)的困難。
[0005] 光刻膠分辨率被定義為光刻膠組合物可在曝光和顯影之后以高圖像邊緣銳度從 光掩模轉(zhuǎn)印至襯底上的最小特征。目前在許多前沿性邊緣制造應(yīng)用領(lǐng)域中，需要約低于半 個(gè)微米的光刻膠分辨率。在光刻膠尺寸已被降至低于150nm的情況下，光刻膠圖案的粗糙 度成為一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。通常稱(chēng)作線邊緣粗糙度的邊緣粗糙度通常對(duì)于線和空白圖案被觀 察為沿著光刻膠線的粗糙度，和對(duì)于接觸孔被觀察為側(cè)壁粗糙度。邊緣粗糙度可能對(duì)光刻 膠的平版印刷特性產(chǎn)生不利作用，尤其在降低臨界尺寸幅度以及將光刻膠的線邊緣粗糙度 轉(zhuǎn)移至襯底上方面。因此，使邊緣粗糙度最小化的光刻膠是高度期望的。
[0006] 一般而言，高分辨率的極紫外（UV)光刻膠可獲得以用于使低于四分之一微米幾 何尺寸的圖像形成圖案。迄今，有三種主要的在微型化方面提供顯著進(jìn)步的極紫外曝光技 術(shù)，而且這些技術(shù)使用在248nm，193nm和157nm下發(fā)出輻射的激光器。用于極紫外的光刻 膠通常包含具有酸不穩(wěn)定性基團(tuán)和可在酸的存在下去保護(hù)的聚合物，在吸收光時(shí)產(chǎn)生酸的 光活性組分，以及溶劑。
[0007] 用于采用光刻工藝的半導(dǎo)體微制造的光刻膠組合物包含：樹(shù)脂，其具有衍生自具 有酸不穩(wěn)定基團(tuán)的化合物的結(jié)構(gòu)單元，且不溶于或難溶于堿水溶液中但通過(guò)酸的作用變得 可溶于堿水溶液中；產(chǎn)酸劑，其包含通過(guò)輻射產(chǎn)生酸的化合物；以及堿性化合物。美國(guó)專(zhuān)利 5, 914, 219公開(kāi)了一種光刻膠組合物，其包含：樹(shù)脂，其具有衍生自具有酸不穩(wěn)定基團(tuán)的化 合物的結(jié)構(gòu)單元，且不溶于或難溶于堿水溶液中但通過(guò)酸的作用變得可溶于堿水溶液中； 產(chǎn)酸劑，其包含通過(guò)輻射產(chǎn)生酸的化合物；以及作為堿性化合物的四丁基氫氧化銨。在通常 知道的光刻膠組合物中，存在因持續(xù)波等的產(chǎn)生線邊緣粗糙度發(fā)生的問(wèn)題，即圖案?jìng)?cè)壁的 光滑度下降，結(jié)果線寬的均勻性變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種光刻膠組合物，并且其適合使用ArF、KrF 等的受激準(zhǔn)分子激光平版印刷、EUV光刻和EB光刻等，并且其表現(xiàn)出優(yōu)秀的各種光刻膠能 力例如敏感度、清晰度等，并且得到特別改進(jìn)的線邊緣粗糙度和圖案輪廓。
[0009] 本發(fā)明的光刻膠組合物中包含：
[0010] (1) -種或多種樹(shù)脂，
[0011] ⑵式⑴表示的化合物：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光刻膠組合物，包含： (1) 一種或多種樹(shù)脂，以光刻膠組合物的固體組分總重量為基準(zhǔn)計(jì)，存在于組合物中的 樹(shù)脂的量為70到95wt%，其中固體組分指光刻膠組合物中除溶劑之外的組分； (2) 式⑴表示的化合物：
其中R1-R12獨(dú)立地表示鹵素、C「C2(l直連或支鏈烷基、C 3-C3(l環(huán)狀烴基或C 2-C2(#基，或 者R1-R11*的兩個(gè)或更多個(gè)結(jié)合起來(lái)形成含氮雜環(huán)；Y是抗衡陰離子； (3) 溶劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻膠組合物，其特征在于，以光刻膠組合物的固體組分總 重量為基準(zhǔn)計(jì)，式（I)化合物的含量通常為0.01-10重量％，優(yōu)選0.05-8重量％，更優(yōu)選 0. 1-5 重量％。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻膠組合物，其特征在于樹(shù)脂選自包括下述通式（I)、（II) 和（III)的單元的樹(shù)脂：
其中札是（C「C3)燒基；1?2是（C「C3)亞燒基；Li是內(nèi)醋基；η是1或2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻膠組合物，其特征在于樹(shù)脂為
〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻膠組合物，其特征在于所述溶劑為光刻膠領(lǐng)域的常規(guī) 溶劑，包括例如：酮，例如丙酮，甲基乙基酮，甲基異丁基酮，環(huán)己酮，異佛爾酮，甲基異戊酮， 2-庚酮4-羥基，和4-甲基-2-戊酮；(^至C ltl脂族醇，例如甲醇，乙醇，和丙醇；含有芳香 基的醇，例如苯甲醇；環(huán)狀碳酸酯，例如碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯；脂族或芳香族烴（例如， 己烷，甲苯，二甲苯，等等）；環(huán)醚，例如二鳴烷和四氫呋喃；乙二醇；丙二醇；己二醇；乙二 醇單烷基醚，例如乙二醇單甲醚，乙二醇單乙醚；乙二醇烷基醚乙酸酯，例如甲基溶纖劑乙 酸酯和乙基溶纖劑乙酸酯；乙二醇二烷基醚，例如乙二醇二甲醚，乙二醇二乙醚，乙二醇甲 基乙醚，二甘醇單烷基醚，例如二甘醇單甲醚，二甘醇單乙醚，和二甘醇二甲醚；丙二醇單烷 基醚，例如丙二醇甲醚，丙二醇乙醚，丙二醇丙醚，和丙二醇丁醚；丙二醇烷基醚乙酸酯，例 如丙二醇甲醚乙酸酯，丙二醇乙醚乙酸酯，丙二醇丙醚乙酸酯，和丙二醇丁醚乙酸酯；丙二 醇烷基醚丙酸酯，例如丙二醇甲醚丙酸酯，丙二醇乙醚丙酸酯，丙二醇丙醚丙酸酯，和丙二 醇丁醚丙酸酯；2-甲氧基乙基醚（二甘醇二甲醚）；具有醚和羥基部分兩者的溶劑，例如 甲氧基丁醇，乙氧基丁醇，甲氧基丙醇，和乙氧基丙醇；酯，例如乙酸甲酯，乙酸乙酯，乙酸丙 酯，和乙酸丁酯丙酮酸甲酯，丙酮酸乙酯；2-羥基丙酸乙酯，2-羥基2-甲基丙酸甲酯，2-羥 基2-甲基丙酸乙酯，甲基羥基乙酸酯，乙基羥基乙酸酯，丁基羥基乙酸酯，乳酸甲酯，乳酸 乙酯，乳酸丙酯，乳酸丁酯，3-羥基丙酸甲酯，3-羥基丙酸乙酯，3-羥基丙酸丙酯，3-羥基丙 酸丁酯，甲基2-羥基3-甲基丁酸，甲基甲氧基乙酸酯，乙基甲氧基乙酸酯，丙基甲氧基乙酸 酯，丁基甲氧基乙酸酯，甲基乙氧基乙酸酯，乙基乙氧基乙酸酯，丙基乙氧基乙酸酯，丁基乙 氧基乙酸酯，甲基丙氧基乙酸酯，乙基丙氧基乙酸酯，丙基丙氧基乙酸酯，丁基丙氧基乙酸 酯，甲基丁氧基乙酸酯，乙基丁氧基乙酸酯，丙基丁氧基乙酸酯，丁基丁氧基乙酸酯，2-甲氧 基丙酸甲酯，2-甲氧基丙酸乙酯，2-甲氧基丙酸丙酯，2-甲氧基丙酸丁酯，2-乙氧基丙酸甲 酯，2-乙氧基丙酸乙酯，2-乙氧基丙酸丙酯，2-乙氧基丙酸丁酯，2- 丁氧基丙酸甲酯，2- 丁 氧基丙酸乙酯，2-丁氧基丙酸丙酯，2-丁氧基丙酸丁酯，3-甲氧基丙酸甲酯，3-甲氧基丙 酸乙酯，3-甲氧基丙酸丙酯，3-甲氧基丙酸丁酯，3-乙氧基丙酸甲酯，3-乙氧基丙酸乙酯， 3-乙氧基丙酸丙酯，3-乙氧基丙酸丁酯，3-丙氧基丙酸甲酯，3-丙氧基丙酸乙酯，3-丙氧 基丙酸丙酯，3-丙氧基丙酸丁酯，3- 丁氧基丙酸甲酯，3- 丁氧基丙酸乙酯，3- 丁氧基丙酸丙 酯，和3-丁氧基丙酸丁酯；氧基異丁酸酯，例如，甲基-2-羥基異丁酸酯，α -甲氧基異丁酸 甲酯，甲氧基異丁酸乙酯，α-乙氧基異丁酸甲酯，α-乙氧基異丁酸乙酯，β-甲氧基異丁 酸甲酯，β-甲氧基異丁酸乙酯，β-乙氧基異丁酸甲酯，β-乙氧基異丁酸乙酯，β-異丙氧 基異丁酸甲酯，β -異丙氧基異丁酸乙酯，β -異丙氧基異丁酸異丙酯，β -異丙氧基異丁酸 丁酯，β-丁氧基異丁酸甲酯，β-丁氧基異丁酸乙酯，β-丁氧基異丁酸丁酯，α-羥基異 丁酸甲酯，α-羥基異丁酸乙酯，α-羥基異丁酸異丙酯，和α-羥基異丁酸丁酯；具有醚和 羥基部分兩者的溶劑，例如甲氧基丁醇，乙氧基丁醇，甲氧基丙醇，和乙氧基丙醇；及其它溶 劑，例如二元酯，和γ-丁內(nèi)酯；酮醚衍生物，例如雙丙酮醇甲醚；酮醇衍生物，例如丙酮醇 或雙丙酮醇；內(nèi)酯，例如丁內(nèi)酯；酰胺衍生物，例如二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺，苯甲醚， 和其混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻膠組合物，其特征在于溶劑的量占光刻膠組合物的總量 的90重量％或更多，優(yōu)選92重量％或更多，更優(yōu)選94重量％或更多。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻膠組合物，其特征在于溶劑的組成為：（1)乙二醇二甲醚 15重量份，⑵乙酸乙酯40重量份和（3) γ - 丁內(nèi)酯5重量份。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻膠組合物，其特征在于式（I)表示的化合物中R ^心獨(dú) 立地表示C1-Qj:連或支鏈烷基，并且其中R 4-1?12至少有一個(gè)是鹵素或者CF 3。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻膠組合物，其特征在于式（I)表示的化合物為以下式 ⑷化合物：
其中R1-R3S C「(：8的烷基，Y是抗衡陰離子。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻膠組合物，其特征在于所述光刻膠組合物可含有選自 吡啶、胺、氫氧化銨、三辛胺、二乙醇胺和氫氧化四丁銨的堿性化合物，以光刻膠組合物的固 體組分總重量為基準(zhǔn)計(jì)，堿性化合物的含量通常占固體組分的0. 01-1重量％。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造電腦芯片和集成電路的光刻膠組合物，其適合使用ArF、KrF等的受激準(zhǔn)分子激光平版印刷、EUV光刻和EB光刻等，并且其表現(xiàn)出優(yōu)秀的各種光刻膠能力例如敏感度、清晰度等，并且得到特別改進(jìn)的線邊緣粗糙度和圖案輪廓。
【IPC分類(lèi)】G03F7-004
【公開(kāi)號(hào)】CN104536265
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410855600
【發(fā)明人】王鶯妹, 何人寶
【申請(qǐng)人】浙江永太科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日