[发明专利]用于光刻胶的热致酸生成剂

说明书

1.领域

本发明涉及光刻胶组合物，该组合物包含用于改进线宽粗糙度（LWR）的热致酸生成剂。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;光致酸生成剂和本发明所述的热致酸生成剂。

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，热致酸生成剂(“TAG”),以及相对于所述热致酸生成剂以摩尔量过量（或当量过量，即碱的当量过量）存在的碱性组分(“遏制剂”)。在某些实施方式中,在光刻胶组合物的涂层随后的（例如施涂后或曝光后）热处理过程中，所述热致酸生成剂产生pKa等于或小于2.0的酸。较佳的是,所述热致酸生成剂化合物当配入光刻胶组合物中的时候，是对辐射不敏感的,也即是说，在包含所述热致酸生成剂化合物的光刻胶暴露于辐射（例如193纳米）以进行活化的过程中，直至进行合适的施涂后热处理为止，所述热致酸生成剂化合物不会产生酸。

在某些实施方式中，本发明提供了一种光刻胶组合物，该组合物包含(a)树脂;(b)光致酸生成剂;(c)热致酸生成剂;以及(d)碱性组分，相对于所述热致酸生成剂，所述碱性组分的含量是当量过量的。

在某些实施方式中，本发明提供了一种光刻胶组合物，该组合物包含(a)树脂;(b)光致酸生成剂;(c)热致酸生成剂，在对所述光刻胶组合物进行热处理的过程中，所述热致酸生成剂会产生pKa等于或小于2.0的酸;以及(d)碱性组分。

所述热致酸生成剂在热处理的时候会产生强酸，所述强酸能够使得光刻胶中未曝光区域和曝光区域内的光刻胶组合物的对酸不稳定的聚合物保护基团都发生解封闭。在未曝光的区域内,所产生的热致酸将会被所述碱遏制剂部分地中和(例如通过形成盐)。在曝光的区域,所述热值生成的酸会与光致生成的酸一起使得保护基团解封闭,从而改进线宽粗糙度(LWR)和轮廓。另外,与不含TAG/遏制剂的组合的光刻胶组合物相比，TAG/遏制剂组合物可以表现出改进的光刻速度。

优选的热致酸生成剂化合物可以在250℃、优选150℃或100℃的温度产生酸。

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。在另一个优选的方面，所述光刻胶是化学放大的正性光刻胶，包括酸催化的化学放大光刻胶。

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）中应用热致酸生成剂和碱性组分，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，与其他方面都相同、但是不含热致酸生成剂和碱性组分的类似光刻胶相比，我们发现施用本发明所述的热致酸生成剂和碱性组分，可以显著改进光刻结果。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。

附图简要说明

图1A比较了包含6.381毫摩N,N,N′,N′-四(2-羟基乙基)乙二胺(THEDA)或12.763毫摩胺含量的光刻胶配方。以0,3.5,7.0或10.5毫摩的量加入三氟甲磺酸铵。包含最优化用量的TAG以平衡LWR和轮廓性质。图1B显示了为了实现相同的光刻速度值，TAG与较低遏制剂加载量情况的比较。TAG样品的光刻性能更好。