[发明专利]一种光刻胶组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造电脑芯片和集成电路的光刻胶组合物。

背景技术

光刻胶组合物用于制造小型化电子元件的缩微平版印刷工艺，例如用于制造电脑芯片和集成电路。通常，在这些工艺中，首先将光刻胶组合物的薄膜涂层施加于基底材料上，然后蒸发光刻胶组合物中的溶剂并将涂层固定在基底上，最后通过辐射使涂在基底上的光刻胶进行成像方式的曝光。

辐射导致涂覆表面的化学转变，其中可见光、紫外(UV)光、电子束和X射线辐射能是当今在微光刻技术中通常使用的辐射类型。曝光后将涂覆基底用显影液处理，以溶解并除去光刻胶的辐射曝光或未曝光的区域。半导体元件的小型化倾向，导致了在越来越低辐射波长处可以感光的新的光刻胶的使用，并且也导致了复杂多级系统的使用，以克服与这种小型化有关的困难。

理论上，曝光波长越短可以使清晰度越高。曝光光源的波长逐步缩短为具有436nm波长的g线、具有365nm波长的i线、具有248nm波长的KrF受激准分子激光、具有193nm波长的ArF受激准分子激光。波长为157nm的F₂受激准分子激光有望成为下一代曝光光源。就后续代的曝光光源，已提出波长为13nm或更短的EUV(极紫外)。半导体器件微型化的趋势已导致使用在越来越低的辐射波长下敏感的新型光刻胶，而且还导致使用复杂的多级体系以克服这种微型化所带来的困难。

光刻胶分辨率被定义为光刻胶组合物可在曝光和显影之后以高图像边缘锐度从光掩模转印至衬底上的最小特征。目前在许多前沿性边缘制造应用领域中，需要约低于半个微米的光刻胶分辨率。在光刻胶尺寸已被降至低于150nm的情况下，光刻胶图案的粗糙度成为一个关键的问题。通常称作线边缘粗糙度的边缘粗糙度通常对于线和空白图案被观察为沿着光刻胶线的粗糙度，和对于接触孔被观察为侧壁粗糙度。边缘粗糙度可能对光刻胶的平版印刷特性产生不利作用，尤其在降低临界尺寸幅度以及将光刻胶的线边缘粗糙度转移至衬底上方面。因此，使边缘粗糙度最小化的光刻胶是高度期望的。

一般而言，高分辨率的极紫外(UV)光刻胶可获得以用于使低于四分之一微米几何尺寸的图像形成图案。迄今，有三种主要的在微型化方面提供显著进步的极紫外曝光技术，而且这些技术使用在248nm，193nm和157nm下发出辐射的激光器。用于极紫外的光刻胶通常包含具有酸不稳定性基团和可在酸的存在下去保护的聚合物，在吸收光时产生酸的光活性组分，以及溶剂。

用于采用光刻工艺的半导体微制造的光刻胶组合物包含：树脂，其具有衍生自具有酸不稳定基团的化合物的结构单元，且不溶于或难溶于碱水溶液中但通过酸的作用变得可溶于碱水溶液中；产酸剂，其包含通过辐射产生酸的化合物；以及碱性化合物。美国专利5,914,219公开了一种光刻胶组合物，其包含：树脂，其具有衍生自具有酸不稳定基团的化合物的结构单元，且不溶于或难溶于碱水溶液中但通过酸的作用变得可溶于碱水溶液中；产酸剂，其包含通过辐射产生酸的化合物；以及作为碱性化合物的四丁基氢氧化铵。在通常知道的光刻胶组合物中，存在因持续波等的产生线边缘粗糙度发生的问题，即图案侧壁的光滑度下降，结果线宽的均匀性变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光刻胶组合物，并且其适合使用ArF、KrF等的受激准分子激光平版印刷、EUV光刻和EB光刻等，并且其表现出优秀的各种光刻胶能力例如敏感度、清晰度等，并且得到特别改进的线边缘粗糙度和图案轮廓。

本发明的光刻胶组合物中包含：

(1)一种或多种树脂，

(2)式(I)表示的化合物：

其中R₁-R₁₂独立地表示卤素、C₁-C₂₀直连或支链烷基、C₃-C₃₀环状烃基或C₂-C₂₀烯基，或者R₁-R₁₁中的两个或更多个结合起来形成含氮杂环；Y是抗衡阴离子，

(3)溶剂。

式(I)化合物的含量通常占固体组分的0.01-10重量％，优选0.05-8重量％，更优选0.1-5重量％。在本说明书中，“固体组分”指光刻胶组合物中除溶剂之外的组分。

式(I)所示化合物可例如通过使四烷基氢氧化铵如四甲基氢氧化铵与相应的羟烷基羧酸反应产生。本发明的光刻胶组合物可组合使用两种或更多种式(I)所示化合物。