[发明专利]光致抗蚀剂组合物、包括光致抗蚀剂组合物的经涂布衬底和形成电子装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括含甲基化物的光酸产生剂(PAG)化合物的光致抗蚀剂组合物和形成电子装置的方法。

背景技术

已知光致抗蚀剂可提供分辨率和尺寸足以用于许多现有商业应用的特征。然而，对于许多其它应用，需要可提供亚微米级尺寸的高分辨率图像的新光致抗蚀剂。

已经进行各种尝试来改变光致抗蚀剂组合物的构成以改进功能特性的性能。除其它之外，已经报导用于光致抗蚀剂组合物中的多种光敏性化合物。参见例如美国专利第7,304,175号和美国专利申请公开案第2007/0027336号。确切地说，酸扩散可控且与聚合物的混溶性得到改进的经调试的光酸产生剂(PAG)对于满足因高分辨率光刻而升高的抗蚀剂材料的挑战极重要。举例来说，如果PAG未均匀分布在抗蚀剂膜内，那么在成像的光致抗蚀剂膜中可能产生如T型顶、底脚形成和凹口的某些缺陷。相信PAG阴离子的结构通过影响光酸产生剂与其它光致抗蚀剂组分的相互作用而在光致抗蚀剂的总体性能方面起关键作用。这些相互作用转而对光生酸的扩散特征具有显著作用。PAG结构和尺寸极大地影响光致抗蚀剂膜中的PAG的均匀分布。

在本领域中，已广泛研究离子光酸产生剂化合物(PAG)，其含有氟化烷基磺酸酯基团。在光化分解后，这些PAG产生格外强的磺酸(超强酸)。已公开替代性有机阴离子，如经吸电子基团取代的酰亚胺阴离子或甲基化物阴离子的制造。参见例如美国专利第5,874,616号、第5,273,840号和第5,554,664号。确切地说，已使用具有式(R_fSO₂)₂N^-或(R_fSO₂)₃C^-(其中R_f为氟化烷基链)的有机阴离子作为PAG抗衡阴离子。举例来说，高度氟化酰亚胺或甲基化物阴离子的锍盐或碘盐用作193nm抗蚀剂调配物中的PAG组分(参见例如M.Padmanaban等人，《国际光学工程学会(SPIE)》，2003，第5039卷，第723页)。然而，上述甲基化物阴离子的高氟含量归因于其有限生物降解性而赋予非所需的环境影响。另外，疏水性氟化链赋予低表面能，其可导致贯穿光致抗蚀剂膜的深度的PAG的不均匀分布。随后PAG非均匀分布可能严重影响光刻成像结果。已尝试在光致抗蚀剂组合物中实现使用无氟PAG。参见例如美国专利第7,655,379号和美国专利申请公开案第2009/0176175号、第2009/0181319号以及第2009/0181320号。然而，这些尝试并未解决关键的PAG结构特征和物理特性。确切地说，所制备的PAG阴离子不具有缩短光刻处理期间的酸扩散长度所必需的结构特征，如易于与其它光致抗蚀剂组分非键合相互作用的庞大基团或官能团的并入。另外，这些PAG阴离子包含稠合芳族或杂芳族基团，其1)特征在于在深紫外辐射下的较强吸收且2)使得PAG难溶于典型的调配物溶剂中，尤其为如丙二醇单甲基醚(PGME)或丙二醇乙酸单甲酯(PGMEA)的极性溶剂中。

因此，仍需要不含磺酸全氟烷基酯的PAG阴离子，其具有某些结构、化学和物理特征以限制光酸扩散率，提供与其它光致抗蚀剂组分的较好混溶性且在光分解后产生超强酸。

发明内容

一个实施例提供光致抗蚀剂组合物，其包括：

酸敏性聚合物，

溶剂，和

具有式(I)的光酸产生剂化合物：

其中：

EWG为吸电子基团；

Y为单键或键联基团；

R为氢、直链或分支链C_1-20烷基、直链或分支链C_2-20烯基、单环或多环C_3-20环烷基、单环或多环C_3-20环烯基、单环或多环C_3-20杂环烷基、单环或多环C_3-20杂环烯基、单环或多环C_6-20芳基、单环或多环C_1-20杂芳基，除了氢以外的其中的每一个经取代或未经取代，其中当R包含可聚合基团时，光酸产生剂为酸敏性聚合物的聚合单元；且

M⁺为有机阳离子。

另一实施例提供包括酸敏性聚合物(其为光酸产生剂化合物的聚合产物)和溶剂的光致抗蚀剂组合物。

另一实施例提供一种经涂布衬底，其包括：(a)在表面上具有一或多个待图案化的层的衬底；和(b)在所述一或多个待图案化的层上方的光致抗蚀剂组合物的层。