[发明专利]包含含有包括磺酰胺官能团的重复单元的聚合物的顶涂层组合物，含有其的光刻胶组合物及其使用方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及包含含有磺酰胺基团和支化的连接基团的重复单元的聚合物组合物。本发明更特别地涉及相较于本领域公知的而言具有改善的静态后退水接触角的含有磺酰胺的顶涂层和光刻胶添加剂组合物。

发明背景

193nm水浸式光刻目前是大量生产半导体中使用的当前光学光刻技术。在下一代光刻技术(例如远紫外(EUV)光刻)可供使用之前，仍将通过另外引入运算光刻和双重成像/双重曝光技术继续使用。在浸润式光刻中透镜与光刻胶之间水的浸泡使得对抗蚀剂材料有严格要求。具体地说，必须防止光刻胶组份(特别是光生酸剂)浸析进入到浸润流体中，这将提高缺陷率。扫描仪制造商已针对PAG浸析的最大速度设定规范以便保护浸润式扫描仪的透镜不受污染。此外，要求光刻胶表面具有高的水接触角以便在快速晶片扫描过程中在浸润式光刻工具的浸润式喷头下方含有水。超出临界速率，弯月面力(meniscus force)在后退接触线处不再能含有水并且在晶片上残留有残余水分的痕迹(称作拉膜(film pulling))。所述残余水分的后续蒸发与印刷图案中的不断增加的缺陷绝对有关。涉及形成缺陷的许多机理包括提取的材料在浸润流体中的浓度和在干燥过程中于晶片上的后续沉积、局部溶胀和在液滴蒸发处顶涂层与光刻胶之间的相互扩散。总的来说，这些印刷缺陷有时称作水印。另外，水蒸发的热量导致晶片冷却并且引起光刻胶层的热收缩和覆盖问题。

Shedd等人(Proc.SPIE 6154:61540R(2006))已展示了流体损耗的临界速率与表面的静态、后退水接触角(SRCA)之间的关系(即，在没有拉膜的情况下，具有较高静态后退水接触角的疏水表面允许较快的晶片扫描)。对于较为亲水的表面，临界速率受到拉膜的限制，同时对于较为疏水的表面，临界速率受到惯性不稳定性的限制。

对于标准晶片扫描速率500mm/s而言，顶涂层或光刻胶材料应具有大于约55°的静态后退水接触角以避免拉膜，更高的后退水接触角是有利的。可以理解，避免拉膜所需要的后退水接触角根据浸润工具制造商所用的喷头和流体管理策略和晶片扫描速率而有所变化，较高的扫描速率需要较高的后退水接触角。另外，这些数值根据用于测量水接触角的特定技术而稍有变化。因此，这些数值应该仅视为一般指引；但是，浸润表面的SCRA值越高，晶片可以扫描地更快，而不存在增加的缺陷率。因此，具有较高SCRA值的浸润表面有助于提高工具生产量并且通过确保因为因提高的晶片扫描速率而产生的外加缺陷率来保持产率。由于对各种光刻工艺而言优化这些参数以使成本有效很重要，有利的是使用具有高SCRA值的图案化材料(例如，顶涂层和无顶涂层的抗蚀剂)。

另外，早期浸润顶涂层的极高前进水接触角在早期的浸润光刻工具之上成像时导致形成一类与微气泡有关的缺陷。当前进水接触角太高(高于约95°)时，气体的微气泡在高扫描速率下可能陷入前进的弯月面中；当前进水接触角太高(大于约95°)时，气体的微气泡在高扫描率下可能会陷入前进的弯月面中；这些微气泡作用犹如微透镜并且导致圆形缺陷。如此，为避免在此类工具上的这些问题，希望浸润式光刻中的顶涂层以及在不存在顶涂层的情况下使用的光刻胶具有的前进水接触角少于约95°。同样地，其中发生所述气泡缺陷机理的精确前进水接触角区域根据不同浸润式扫描仪制造商所应用的喷头设计和流体管理策略而有所不同。喷头设计和扫描仪工具的改进此后已很大程度上消除了上述类型的图案化缺陷。因此，当使用当前的浸润工具时，静态前进水接触角对于顶涂层性能和缺陷率而言不再是重要的参数。但是，对于浸润式光刻用材料而言具有低的接触角滞后是有利的(即，前进与后退水接触角之差应该低)。

设计用于干燥193nm光刻的常规光刻胶的缺陷是具有低的SRCA值(~50-55°)和无法接受的PAG浸析速率(leaching rate)。已使用许多材料方法以使光刻胶适与浸润式光刻相容并且，具体地说，以解决PAG浸析和水接触角问题。首先并且最为广泛使用地，该方法包括在光刻胶的顶部涂覆保护性顶涂层材料以抑制抗蚀剂成分浸析并且控制水接触角。

早期的顶涂层，例如购自Tokyo Ohka Kogyo(东京，日本)的TSP-3A基于疏水含氟聚合物。尽管这些材料具有很大的后退水接触角(>100°)并且能实现良好的光刻性能，但这些含氟聚合物顶涂层不溶于标准氢氧化四甲基铵光刻胶显影剂的水溶液，因此，在抗蚀剂显影之前，需要使用氟化溶剂的额外顶涂层移除步骤。这些额外的工艺步骤和材料增加了此类顶涂层的拥有成本。由于至少这些原因，这些顶涂层不再能够商购获得。