[发明专利]用于低于200nm的平版印刷的基于金刚烷的分子玻璃光致抗蚀剂

说明书

技术领域

本发明公开了用于低于200nm(sub-200nm)波长曝光的具有缩醛和/ 或酯部分的基于金刚烷的无定形玻璃光致抗蚀剂。所公开的光致抗蚀剂减小 了较小尺寸的线宽粗糙度(LWR)和线边缘粗糙度(LER)的变化。

背景技术

为满足更快性能的需求，集成电路装置持续变得越来越小。具有较小特 征的集成电路装置的制造在半导体制造中常规使用的许多制造方法中引入 了新的挑战。特别受影响的一种制造方法是光刻法。

在半导体光刻中，光致抗蚀剂形式的光敏膜用于将图像转移到基质中。 在基质上形成光致抗蚀剂涂层，然后通过光掩膜将光致抗蚀剂层曝光于激活 的辐射源(activating radiation)中。光掩膜具有对激活的辐射源来说不透明 的区域以及对激活的辐射源来说透明的其它区域。曝光于激活的辐射源提供 了光致抗蚀剂涂层的光诱导化学转化，由此将光掩膜的图形传递到用光致抗 蚀剂涂布的基质中。曝光后，将光致抗蚀剂显影以提供允许对基质进行选择 性处理的浮雕图象(relief image)。

光致抗蚀剂为正作用(positive-acting)或负作用(negative-acting)的。 对于负作用光致抗蚀剂，暴露于激活的辐射源的涂层部分在光活性化合物和 光致抗蚀剂组合物的聚合试剂之间的反应中聚合或交联。因此，使得负光致 抗蚀剂的曝光部分在显影液中比未曝光部分更不可溶。相反，正作用光致抗 蚀剂使得曝光部分在显影液中更可溶，而未曝光区域在显影液中仍然保持较 不可溶。

化学放大型抗蚀剂用于形成亚微米图像以及其它高性能、较小尺寸的应 用。化学放大光致抗蚀剂可为负作用或正作用的，并且每单位光生酸 (photogenerated acid，PGA)通常包括多个交联事件(在负作用抗蚀剂的情 形下)或脱保护反应(在正作用抗蚀剂的情形下)。在正化学放大抗蚀剂的 情形下，已使用某种阳离子光引发剂来诱发某种“封闭”基团从光致抗蚀粘 合剂上断裂，或者诱发某些包含光致抗蚀粘合剂主链的基团的断裂。当通过 化学放大光致抗蚀剂层曝光而使封闭基团断裂时，形成了极性官能团，例如， 羧基或酰亚胺，其导致在光致抗蚀剂层的曝光和未曝光区域的溶解性特征不 同。

尽管适用于许多应用，当前可用的光致抗蚀剂有着显著的缺点，特别是 在高性能应用中，例如在低于半微米(<0.5μm)和低于四分之一微米(<0.25 μm)图形的形成中。当前可用的光致抗蚀剂通常设计为在相对较高的波长成 像，例如G-线(436nm)、I-线(365nm)，且KrF激光(248nm)通常不适于在短 波长(如低于200nm)成像。即使是较短波长的抗蚀剂，例如那些在248nm 曝光时有效的抗蚀剂，通常也不适于低于200nm的曝光，例如193nm曝光。 例如，当前的光致抗蚀剂可对短曝光波长如193nm高度不透明，由此导致 较差分辨率的成像。

此外，这类短曝光波长的使用增多是不可避免的，因为需要短波长来形 成较小的图形(<0.50或<0.25)。因此，在193nm曝光产生良好分辨图像的光 致抗蚀剂能够形成适应较小的电路图、较大的电路密度和增强的电流性能要 求的较小特征(features)(<0.25μm)。

因此，需要与ArF曝光工具(193nm)一起使用的改良的光致抗蚀剂，因 此进行研究以寻找可以用短波长辐射(包括200nm以下的曝光辐射，例如 193nm波长(由ArF曝光工具提供))来光成像的光致抗蚀剂。

发明内容

本发明公开了作为新型高性能光致抗蚀剂材料的、由含有缩醛和/或酯部 分的金刚烷衍生物生成的玻璃光致抗蚀剂。术语“缩醛和/或酯部分”在下文 中表示至少一个缩醛部分、或者至少一个酯部分、或者至少一个缩醛部分与 至少一个酯部分的组合、或者一个或多个缩醛部分与一个或多个酯部分的组 合。

简言之，本发明还公开了三足结构的金刚烷核心衍生物(adamantane core derivative)。或者可选地，公开了四分支结构，并预想了多于四个分支。

所公开的金刚烷衍生物可由市售原材料合成。

简言之，玻璃光致抗蚀剂可选自下列一般结构以及其它具有缩醛和/或酯 部分的基于金刚烷的结构(adamantane based structure)：

                 式GR-1