[发明专利]用于光刻的包含嵌段共聚物的组合物和方法

说明书

技术领域

本发明涉及特别用于沉浸式(immersion)光刻方法的新的光刻胶组合物。本发明优选的光刻胶组合物包含一种或多种嵌段共聚物。优选的嵌段共聚物与光刻胶中的树脂成份基本上不可混合。本发明特别优选的光刻胶在使用碱性水溶液显影以后可以减少其缺陷。

背景技术

光刻胶是用于将图像转移至基材的光敏膜。在基材上形成光刻胶的涂层，然后该光刻胶涂层通过光罩(photomask)曝光于活化辐射。该光罩具有不透明于活化辐射的区域以及透明于活化辐射的其他区域。曝光于活化辐射获得光刻胶涂层的光致化学转化，从而将光罩的图像转移到涂有光刻胶的基材上。曝光以后，光刻胶被显影以获得可对基材进行选择性处理的立体像。参见美国专利申请2006/0246373。

摩尔定律推动了半导体行业的发展，该定律指出IC装置的复杂性平均每两年增加一倍。这使得人们需要通过光刻法来转印元件尺寸越来越小的图案和结构。

尽管当前使用的光刻胶适用于很多应用，但是当前的光刻胶还表现出显著的缺点，特别是在高性能的应用上，比如在形成高分辨率的低于0.25微米以及甚至低于0.1微米的功能元件(feature)时。

发明内容

我们现在提供新的光刻胶组合物和方法。光刻胶组合物包含一种或多种嵌段共聚物。

更特别地，本发明的优选光刻胶可以包含：

(i)一种或多种树脂，

(ii)可以适当包含一种或多种光酸产生剂化合物的光活性组分，以及

(iii)一种或多种嵌段共聚物。优选地，所述一种或多种嵌段共聚物与一种或多种树脂相基本上不可混合。

优选的嵌段共聚物包含至少两个域(domains)或嵌段(1)和(2)：

(1)显影剂增溶嵌段，其包含显影剂可溶部分如光酸不稳定基团(例如光酸不稳定酯或缩醛(acetal)基团)，或其它显影剂增溶基团如羧基(-COOH)、氟代醇如-C(OH)(CF₃)₂，或任选取代的磺酰胺；

(2)包含重复单元的亲水嵌段，该重复单元具有亲水基团，比如较长链的烷基(如任选取代的C_4-25烷基)，包括支链烷基(如任选取代的支链C_4-25烷基)，比如聚合的2，3，3-三甲基丁基丙烯酸酯。

优选的嵌段共聚物可以包含除(1)和(2)以外的其它嵌段或域，即该共聚物可以是三嵌段、四嵌段或其它更高阶的多嵌段聚合物。对于至少某些应用来说，二嵌段聚合物(总共具有2个嵌段或2个域)是适合的。因此，在此所提到的嵌段共聚物包括包含2、3、4或更多不同的嵌段或域的聚合物。应该理解的是，在此所提到的术语“嵌段”聚合物或共聚物指的是包含一个或多个最初化学结构(first chemical structure)部分的聚合物，该最初化学结构被一个或多个其它化学结构或组合物部分所隔开。

本发明光刻胶的嵌段共聚物的每一个嵌段或域其大小或分子量可以有很大的不同。对于至少某些应用来说，共聚物的每一个嵌段的Mw可以至少是50或100，更优选的是至少大约200、300、400、500、600、700、800、900、10000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900或2000。共聚物的每一个嵌段可以具有不同的分子量或大约相同的分子量(比如在其±大约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20或25％以内(within……))。

嵌段共聚物的每一个嵌段的组成可以不同。例如，适合的嵌段基本上由单一重复单元(比如至少70、80、90、95或98重量百分比)组成。同样适合的是2、3、4、5或更多不同聚合单体的交替或无规聚合物单元的嵌段。