[发明专利]单体,聚合物和光致抗蚀剂组合物

说明书

技术领域

本发明一般涉及电子设备的制造。更具体地，本发明涉及单体、聚合物和光致抗蚀剂组合物，其允许利用负性显影(negative tone development)工艺形成精细图形。本发明发现了在半导体设备制造中的特殊用途并允许形成精细图形。 

背景技术

在半导体制造行业，光致抗蚀剂材料被用来将图像转移到沉积在半导体基材上的一个或多个底层，例如金属层、半导体层和介电层，以及基材本身。为了提高半导体设备的集成度并允许形成具有纳米范围尺寸的结构，具有高分辨率能力的光致抗蚀剂和光刻加工工具已经被开发和有待继续被开发。 

正性化学增幅光致抗蚀剂通常被用作高分辨率加工。这种抗蚀剂通常采用具有酸不稳定离去基团的树脂和光产酸剂。曝光于光化辐射导致产酸剂形成酸，在曝光后烘烤过程中，该酸导致树脂中酸不稳定基团的断裂。这造成了抗蚀剂的曝光区域和未曝光区域在碱显影剂水溶液中的溶解性能的差异。抗蚀剂的曝光区域在碱显影剂水溶液中可溶并从基材表面除去，而不溶于显影剂的未曝光区域在显影后保留以形成正性图像。 

在半导体设备中实现纳米级特征尺寸的一个方法是在化学增幅光致抗蚀剂的曝光过程中，使用短波长的光，例如193nm或更小。为了进一步提高光刻性能，已经开发出浸没光刻工具以有效地提高成像设备透镜的数值孔径(NA)，例如具有KrF或ArF光源的扫描仪。这通过在成像设备的最后表面和半导体晶片的上表面之间使用相对高折射率的流体(即浸没流体)来实现。与使用空气或惰性气体介质会发生的情况相比，所述浸没流体允许更大量的光被聚焦到抗蚀剂层中。当使用水作为浸没流体时，最大数值孔径可以被提高到一个值，例如从1.2到1.35。随着数值孔径的这种提高，可能在单独一个曝光工艺中实现40nm半节距分辨率，从而改善设计收缩。但是这种标准的浸没光刻工艺通常不适于制造需要更大分辨率的设备，例如20nm节点和更大。 

为了努力实现更大的分辨率并扩展现有制造工具的能力，先进的图形化技术例 如各种双图形化工艺(也被称为节距分离)已经被提出。另一种用来获得精细图形的先进图形化技术涉及传统正性化学增幅光致抗蚀剂材料的负性显影(NTD)。在负性显影中，通过使用特殊的有机溶剂显影可以从传统正性抗蚀剂得到负性图像。这一工艺被描述在例如Goodall等的美国专利No.6,790,579中。该文献公开了一种光致抗蚀剂组合物，包含产酸引发剂和沿聚合物骨架含有重复的酸不稳定侧基的多环聚合物。曝光区可以被选择性地用碱显影液除去，或者可选地，未曝光区可以被选择性地通过用合适的非极性溶剂处理除去作为负性显影。 

用于先进图形化应用的光致抗蚀剂中使用的基体聚合物通常是包括由含有用于极性转换的酸不稳定离去基团的单体、含有用于增强对比的内酯基团的单体和含有用于溶解度改性的极性基团的单体形成的单元的共聚物。使用含有由丙烯酸羟基金刚烷基酯(HADA)或甲基丙烯酸羟基金刚烷基酯(HAMA)单体形成的单元作为含极性基团单元的光致抗蚀剂基体聚合物是已知的。例如Tsubaki等的美国专利公开No.2009/0011366A1公开了一种使用包含由这一单体形成的重复单元的树脂的负性显影方法。本发明人已经发现，由于在负性显影工艺中使用的有机显影剂中相对缓慢的溶解速率，包括含HADA和HAMA的基体聚合物的光致抗蚀剂在形成的抗蚀剂图形中可能导致桥接缺陷。 

在本领域改进光刻方法具有持续的需求，其允许在电子设备制造中形成精细图形并且处理一个或多个与本领域现状相关的问题。 

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了以下通式(I)的单体： 

其中：R₁表示氢或甲基。 

还提供包含如本文所述的单体的可聚合单元的聚合物。 

还提供包含如本文所述的聚合物的光致抗蚀剂组合物和光产酸剂。 

还提供涂覆的基材，其包含基材，基材上一层或多层待图形化的层和一层或多层待图形化的层上的如本文所述的光致抗蚀剂组合物层。 

本文所使用的：“g”是指克；wt％是指重量百分数；“L”是指升；“mL”是指毫升；“nm”是指纳米；“mm”是指毫米；“min”是指分钟；“h”是指小时；是指埃；“mol％”是指摩尔百分数；“Mw”是指重均分子量；以及“Mn”是指数均分子量；冠词“a”和“an”是指一个或多个。 

附图说明

将结合以下附图描述本发明，其中类似参考数字表示类似特征，其中： 

图1A-E表示根据本发明形成光刻图形的工艺流程；和