[发明专利]光致抗蚀剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含多酮(multi-keto)组分的新型光致抗蚀剂，且特别适用于离子注入(implant lithography)光刻应用。本发明的光致抗蚀剂对于其下的无机表面例如SiON、氧化硅、氮化硅和其它无机表面能显示出优良的粘合性能。

背景技术

光致抗蚀剂是用来将图像转印到基材上的光敏膜。在基材上形成光致抗蚀剂涂层，接着通过光掩模使光致抗蚀剂层曝光于活化辐射源。

离子注入技术已应用于掺杂半导体晶片。通过这种方法，离子束注入机在真空(低压)容器中产生离子束，离子被引导并“注入”晶片内。

然而现有的离子注入方法出现了重大问题。此外，在注入光刻方案(protocols)中，光致抗蚀剂常常不是沉积在有机底层，而是沉积在无机层例如氮氧化硅(SiON)、SiO(氧化硅)层和其它无机层上，例如Si₃N₄涂层，其已在半导体设备制造中使用，例如作为蚀刻停止层和无机抗反射层。参见例如美国专利号6124217，6153504和6245682。

期望能在SiON和其它无机基底层上提供具有优良的分辨率和粘合的新型光致抗蚀剂。

发明内容

现在我们提供一种新型光致抗蚀剂，优选包含1)多酮组分、2)包括光酸不稳定基团的树脂和3)一种或多种光酸(photoacid)发生剂化合物。本发明优选的光致抗蚀剂用于短波成像，包括小于300nm和小于200nm的波长，例如248nm、193nm和EUV。

具体实施方式

如本文指出的，术语“多酮组分”、“多酮材料”、“多酮单体”或“多酮树脂”或其他类似术语指的是一种组分、材料、单体或树脂，其中两个相邻的酮基(即＞C＝O)部分被不超过30个插入的原子(例如插入的碳和/或杂原子例如O、N和/或S)隔开，更典型的是两个相邻的酮基部分被不超过25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1个插入的原子隔开。在一个优选的方案中，两个相邻的酮基(即＞C＝O)部分被15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1个插入的原子(例如插入的碳和/或杂原子例如O、N和/或S)隔开，更优选的，两个相邻的酮基(即＞C＝O)部分被10、9、8、7、6、5、4、3或2个插入的原子(例如插入的碳和/或杂原子例如O、N和/或S)隔开。两个相邻的酮基部分可以是独立的酮、羧基(-COOH)、酯等部分。

没有任何理论约束，确信相邻的酮基可以与表面上的部分螯合或作用，在所述表面上涂覆了包含多酮组分的光致抗蚀剂，从而可增强光致抗蚀剂与下面的表面的粘合。比如，相邻的酮基可以与基材表面上的硅烷醇基作用。

本发明的光致抗蚀剂的多酮组分可以是各种形式。在一个方案中，优选包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯重复单元的树脂。例如，包含多酮基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体可以聚合形成均聚物，或与一种或多种其它不同单体形成更高级的聚合物，用作本发明光致抗蚀剂的多酮组分。

本发明优选的光致抗蚀剂可以在短波成像，包括小于300nm和小于200nm例如248nm、193nm和EUV。

本发明特别优选的光致抗蚀剂包含如本文公开的多酮组分、成像有效量的一种或多种光酸发生剂化合物(PAG)和选自如下组的树脂：

1)包含酸不稳定基团的酚树脂，其能够提供特别适合在248nm成像的化学增幅的正性光致抗蚀剂。特别优选的这类树脂包括：i)包含乙烯基苯酚和丙烯酸烷基酯聚合单元的聚合物，其中聚合的丙烯酸烷基酯单元在光酸的存在下会发生脱保护反应。示例性的、能发生光酸引发的脱保护反应的丙烯酸烷基酯包括例如丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金刚烷酯、甲基丙烯酸甲基金刚烷酯和其他能够发生光酸引发的反应的丙烯酸非环烷基酯和丙烯酸环烷基酯，例如美国专利6042997和5492793中的聚合物，这些专利引入本文作为参考；ii)包含以下聚合单元的聚合物：乙烯基苯酚，任选取代的不含羟基或羧基环取代基的乙烯基苯基(例如苯乙烯)，和如以上聚合物i)所述的那些脱保护基团的丙烯酸烷基酯，例如引入本文作为参考的美国专利6042997中描述的聚合物；和iii)包含包括能够与光酸反应的缩醛部分或缩酮部分的重复单元和任选芳族重复单元例如苯基或苯酚基的聚合物；