[发明专利]包含离子性化合物的光刻胶

说明书

1.领域

本发明涉及包含离子性化合物的光刻胶组合物，所述离子性化合物具有疏水性部分，例如一个或多个长链碳基团。本发明优选的光刻胶可以包含：具有对光致酸不稳定的基团的树脂；光致酸生成剂以及本文所述的离子性含氮组分，该组分可以用来减少光致生成的酸扩散到光刻胶涂层的未曝光区域以外的不利现象。

2.技术背景

光刻胶是用来将图像转移到基材上的光敏膜。它们形成负性图像或正性图像。在将光刻胶施涂到基材上之后，通过具有图案的光掩模使得涂层对活化能量源（例如紫外光）曝光，在光刻胶涂层中形成潜像。所述光掩模具有对活化辐射不透明的区域和透明的区域，这些区域限定了需要转移到下方的基材上的图像。

已知的光刻胶可以用来提供足以应对许多现有商业应用所需的分辨率和尺寸的特征体。但是，对于许多其他的应用，人们仍然需要开发新的光刻胶，以提供具有小于1/4微米（<0.25微米）的尺寸的高分辨图像。

人们进行了各种尝试来改变光刻胶组合物的组成，从而改进功能性质。例如，人们已经报道了将各种碱性化合物等用于光刻胶组合物。参见美国专利第7,479,361;7,534,554;和7,592,126号。也可参见美国专利第2011/0223535和US 2012/0077120号。

发明内容

本发明提供了光刻胶组合物，该组合物包含：树脂；光致酸生成剂化合物(光致酸生成剂，即“PAG”)；以及包含一种或多种长链碳基团的离子性组分或化合物。较佳的是，当这种离子性化合物配入光刻胶组合物中的时候，该离子性化合物是对辐射不敏感的,也即是说，在对包含所述离子性化合物的光刻胶进行辐射（例如193纳米）活化的曝光过程中，以及在任意的曝光后热处理过程中，所述离子性化合物不会发生共价键的断裂。

优选的离子性化合物可以在光刻胶组合物涂层的光刻加工过程中用作光致酸扩散控制剂。此种扩散控制可以用以下方式适当地评估：与其他条件都相同，但是不含所述离子性组分的类似的光刻胶的立体图像相比，包含所述离子性碱性组分的光刻胶显影形成的立体图像具有改进的分辨率。

优选的离子性化合物包含至少一个延长的含碳部分，例如包含等于或大于8个碳原子、更优选等于或大于10个碳原子、更优选等于或大于12个碳原子的直链或支链基团或环状基团。在许多方面,优选离子性化合物包括在直链中具有至少8个碳原子或杂原子（N、O或S）的取代基,不过所述直链可以包含一个或多个具有其他碳原子或杂原子的环状或非环状支链或取代基。

在某些方面,所述离子性化合物可以包含一种或多种较短长度的取代基，例如包含1-8个或更少碳原子的部分，特别是包含1-6个或更少碳原子的部分，或者1-4个或更少碳原子的部分，甚至包含1个、2个或3个碳原子的部分。

本发明的光刻胶可以是正作用的或者负作用的。在一个优选的方面，本发明的光刻胶用于短波长成像应用，例如用于193纳米成像。

本发明特别优选的光刻胶可以用于浸没光刻应用。

我们发现通过在光刻胶组合物（包括化学放大光刻胶组合物在内）中应用本发明的离子性化合物，可以显著提高光刻胶的立体图像（例如细线条）的分辨率。具体来说，我们发现与其他条件都相同，但是包含不同的碱性添加剂（包括非离子性化合物以及不含增长的碳链取代基的离子性化合物）的光刻胶相比，本发明所述的离子性化合物可以获得显著提高的光刻结果。例如，可以参见下文的比较数据。

本发明还提供了形成本发明光刻胶组合物的立体图像的方法(包括尺寸小于50纳米或者小于20纳米的图案化线条)。本发明还提供了基材，例如微电子晶片，其上涂覆有本发明的光刻胶组合物。其他方面在下文描述。

发明详述

虽然不希望被理论所限制，但是认为本发明优选的离子性化合物可以作为在光刻加工过程中从光刻胶的光致酸生成剂组分产生的酸的表面活性遏制剂。具体来说，在优选的方面，在光刻加工过程中，离子性化合物可以迁移到光刻胶-空气界面处，在此处，所述离子性化合物可以有效地中和成像的光刻胶涂层的该上部区域内的光致产生的酸,从而实现较低程度的顶部侵蚀。这又可以导致显影形成的光刻胶立体图像的线条边缘粗糙度减小。

我们发现与具有类似的分子量的非离子性碱性化合物相比，本发明优选的离子性化合物可以表现出降低的挥发性。这一点是有利的，能够最大程度减少光刻加工过程中（特别是曝光后烘焙步骤中）离子性化合物从光刻胶涂层蒸发出来的现象。