[发明专利]新型树脂以及包括该新型树脂的光致抗蚀剂组合物

说明书

按照美国法典35U.S.C第119条第(e)项，本申请要求于2009年5月20日提交的美国临时申请NO.61/216,660的优先权，该申请的所有内容引入此以做参考。

本发明涉及一种新型多元环、多环酯单体，包含多元环、多环酯单元的树脂以及包含该树脂的光致抗蚀剂。优选光致抗蚀剂包含所述树脂，并且为能在低于200nm辐射线，例如193nm辐射线下有效成像的化学放大正型组合物。

光致抗蚀剂是用于将图像转印至衬底的光敏薄膜。在衬底上形成光致抗蚀剂涂层，然后通过光掩膜(photomask)将光致抗蚀层曝光于活性射线源。光掩膜具有对活性射线不透明的区域和其他对活性射线透明的区域。曝光于活性射线源使得光致抗蚀层发生感光化学转变，从而将光掩膜的图案转印至涂有光致抗蚀剂的衬底。在曝光之后，光致抗蚀剂显影形成浮雕图像使得衬底可以进行选择性加工。

光致抗蚀剂可为正型或负型。对于大多数负型光致抗蚀剂，曝光于活性射线的涂层部分在光致抗蚀剂组合物的光敏化合物和可聚合反应物之间发生聚合或交联反应。从而使得相对未曝光部分，曝光的涂层部分在显影液中溶解性更低。对于正型光致抗蚀剂，曝光部分在显影液中具有更高的溶解性，而未曝光区域保持相对低的显影溶解性。此内容可见于U.S.6586157。

虽然当前通用的光致抗蚀剂能适合多种应用，但仍然显示出一些重大缺陷，特别是在高性能的应用中，例如高分辨率的0.5微米以下和0.25微米以下特征的形成。

例如，目前抗蚀剂一个存在已久的缺点就是“孤立的”抗蚀剂线或其他特征的低分辨率，特别是使用正型抗蚀剂时。一般来说，如果与最近的相邻抗蚀剂图案的距离为等于或大于线宽的两倍，显影的抗蚀剂线或其他特征便可称为“孤立的”。因此，例如当线宽印刷为0.25微米时，如果距离下个相邻抗蚀剂特征至少约0.50微米，该线便可认为是孤立的(而不是密集)。孤立线常见的分辨率问题包括顶角圆化和钻蚀。

一方面，本发明人提供一种包含重复单元的新型树脂，所述重复单元含有多元环、多环酯单元。另一方面，本发明人提供包含多元环、芳族酯单元的树脂。上述树脂特别适合用作抗蚀剂组合物中的组分。优选在包含上述树脂的光致抗蚀剂的平版印刷工艺(曝光、后曝光烘烤)中，上述多环酯树脂单元发生光酸诱导性裂解。

已发现将上述酯单元引入聚合物，可显著的改善包含上述聚合物的光致抗蚀剂的平版印刷性能。其中，包含具有多环酯基团的树脂的光致抗蚀剂可展现良好的图案边缘叠加性以及增加的孤立线的焦深。包含具有多元环、多环酯基团的树脂的光致抗蚀剂形成的浮雕图像也可展现对等离子蚀刻剂良好的抗蚀性能。更进一步地，优选多环酯基团可作为具有相对较低活性能量的酸敏感离去基团使用。

不受任何理论的约束，可以认为释放大体积离去基团(即多环或芳香族基团)的平版印刷工艺(即基团的光酸诱导性裂解)可在抗蚀剂层中产生更多的自由空间，转而促进已曝光抗蚀剂区域中所述光酸令人期望的更大的迁移率，而留在未曝光区域的大体积离去基团可抑制非期望的光酸向上述已曝光抗蚀剂层区域的扩散，由此增强对比度和平版印刷效果。和上述抗蚀剂相比，人们相信，相对较大空间尺寸的离去基团可赋予高溶解性。

另外，人们相信，第二分支点(即不进行光酸诱导性裂解的第二个环)的存在可降低离去基团的再结合率，由此提高感光速度和/或降低工艺温度(即后曝光烘烤温度)。

在此提到的“多元环、多环酯”化合物、单元、基团或其他名称是指包含多个碳或杂脂环基团的酯部分，其中至少一个环基团包含两个或更多桥接的和/或稠合的环结构。一般来说，优选碳脂环族部分(即其中所有的环原子均为碳)。

在此提到的“多环芳香族酯”化合物、单元、基团或其他名称是指包含多个脂环基团的酯部分，典型地，其中所有的环成员均为碳原子，并且其中至少一个环基团包含两个或更多桥接的和/或稠合的环结构。

特别优选本发明酯基团中连接酯氧的β碳原子(即下述下划线所示的碳原子：-C(＝O)OCH2CX3)为季碳或芳香族环原子。在此提到的“季”碳是指具有四个非氢取代基的碳原子(即CRR¹R²R³，其中R、R¹、R²和R³各自相同或不同，并且每个都不为氢)。例如，在Morrison和Boyd，有机化学，特别是85页(3rded.，Allyn和Bacon)中记载有关于术语季碳的论述。