[发明专利]光敏性组合物

说明书

技术领域

本发明涉及光敏性组合物和在器件上形成精细图案的方法。

背景技术

光敏性组合物用于微蚀刻(microlithography)方法，这些方法例如在计算机芯片和集成电路的制造中用于制造微型化电子元件。通常，在这些方法中，首先将光敏性组合物膜的薄涂层施涂于基材材料上，例如用于制造集成电路的硅晶片上。然后烘焙该已涂覆的基材以使该光敏性组合物中的任何溶剂蒸发并将涂层固定到基材上。所述光敏性组合物可以充当光致抗蚀剂或抗反射涂层。接下来让光致抗蚀剂层经历在辐射下的成像式曝光并在碱性显影剂中显影而形成在光致抗蚀剂中的图像。光敏性组合物还可以充当涂覆在光致抗蚀剂下方的可显影抗反射底层，成像式曝光并在碱性显影剂中显影而形成在光致抗蚀剂和底层中的图像。

辐射曝光引起光敏性层的曝光区域中的化学转变。目前，可见光、紫外(UV)光、电子束、远紫外线(euv)和X射线辐射能量是微蚀刻方法中常用的辐射类型。在这种成像式曝光之后，任选地烘焙经涂覆基材，然后用显影剂溶液处理以溶解和除去经辐射曝光的组合物。正性光敏性组合物当它们受辐射曝光成像时会使该光敏性组合物受辐射曝光的那些区域变得更加可溶于显影剂溶液，然而没有曝光的那些区域保持相对不溶于显影剂溶液。

当需要亚半微米几何结构时，通常使用对短波长(大约13nm到大约300nm)敏感的光致抗蚀剂。尤其优选的是在200nm以下，例如193nm和157nm处敏感的深uv光致抗蚀剂，其包含非芳族聚合物，光酸产生剂，任选的溶解抑制剂，碱猝灭剂和溶剂。高分辨率、化学放大的、深紫外线(13-300nm)正色调(tone)光致抗蚀剂可用来将具有小于四分之一微米几何结构的图像构图。

光致抗蚀剂还用来在基材上形成窄的经掩蔽的空间，其中进一步蚀刻该基材以在该基材中形成沟槽。已经发现使用正性光致抗蚀剂的硬掩模构图在该基材上产生高分辨率图案。然而，仍需要使用正性光致抗蚀剂在基材中提供非常窄和深的沟槽。

化学放大的组合物(其中单个光产生的质子将一些酸不稳定基团催化裂解)用于适用于亚四分之一微米设计规则的光刻法。由于所述催化反应，所得的组合物的敏感性与常规的酚醛清漆-DNQ(邻叠氮萘醌)光致抗蚀剂相比相当高。但是化学放大的组合物受困于所谓的延迟时间影响。基于化学放大的体系的光致抗蚀剂包含聚合物和光活性化合物。所述光活性化合物当曝光时分解而形成酸。然而，众所周知，所产生的酸可能从曝光区域扩散到未曝光区域，因此引起图像质量和分辨率的损失。酸扩散可能导致成像光致抗蚀剂的尺寸改变和差的工艺宽容度(process latitude)。另一个问题是由于光产生酸的蒸发或由于与清洁室胺污染杂质的反应引起的所述酸在潜像表面上的损失。当曝光和曝光之后的烘焙之间存在时间延迟时，所述表面上的酸损失导致曝光区域中严重的表面不溶性层的形成。化学放大的材料的这些问题在文献中得到充分记载。例如，在具有低到10ppb的氨浓度的清洁室环境中曝光之后留下的光致抗蚀剂显示T-顶(在曝光区域表面上的不溶性抗蚀剂层)以及临界尺寸改变发生。化学放大的光致抗蚀剂的这些缺点的原因是：(1)由于清洁室气氛中碱性杂质引起的抗蚀剂曝光区域的表面处的酸损失或酸中和，和(2)在曝光和显影步骤之间酸从曝光区域到未曝光区域的扩散。碱性添加剂可以用来防止酸损失和酸扩散。

基于化学放大的体系的吸收曝光辐射并涂覆在光致抗蚀剂层下方的抗反射涂层可用于防止从基材的反射。此类涂层(它们是光敏性的并可在碱性显影剂中显影)还对环境敏感并要求碱性添加剂。

本发明涉及包含有机聚合物、光碱产生剂和任选的光酸产生剂的新型光敏性组合物。所述新型组合物可以用作包含光酸产生剂的光致抗蚀剂并且该组合物在碱溶性显影剂中成像和显影。所述新型组合物还可以用来形成涂覆在光致抗蚀剂层下方的吸收性抗反射底层，在辐射下成像式曝光和在碱溶性显影剂中显影而形成光致抗蚀剂和底层中的图像。

发明内容

发明概述

本发明涉及新型光敏性组合物，其包含：

a)有机聚合物，b)结构(1)的光碱产生剂，和c)任选地，光酸产生剂，

(⁺A₁^-O₂C)-B-(CO₂^-A₂⁺)_X    (1)