[发明专利]含有新型多触发单体的抗蚀剂组合物和方法

说明书

本发明涉及含有新型多触发单体的负性光致抗蚀剂组合物和方法。该方法包括在第一步骤中从交联官能团中除去酸不稳定性保护基团，并在第二步中用酸敏交联剂使交联官能团交联。在抗蚀剂催化链中引入多触发途径增加接受低剂量辐射的区域中的化学梯度，有效地充当内置剂量依赖性猝灭剂‑类似物，并因此增强化学梯度并因此增强分辨率、分辨率模糊和曝光宽容度。抗蚀剂组合物利用新单体以及新单体的混合物。该方法对于使用例如紫外线辐射、超过极紫外辐射、极紫外辐射、X射线和带电粒子射线的精细图案处理是理想的。

相关申请的交叉引用

本申请是部分继续申请，并根据35U.S.C.§120要求于2017年2月24日提交的题为“Multiple Trigger Photoresist Compositions and Methods”的美国专利申请Ser.No.15/441,919的权益，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及新型负型抗蚀剂组合物及其使用方法。本发明还涉及多触发抗蚀剂方法，其允许在一些体系中改善对比度、分辨率和/或线边缘粗糙度而不放弃灵敏度。该组合物含有聚合物、低聚物、树脂和单体，其含有用酸不稳定性保护基保护的交联官能团，其中光酸产生的酸除去保护基团以提供现在活性的交联官能团。在第二步中，交联官能团在光酸产生的酸的存在下与交联剂反应。特别是在组合物中使用新的单体。本公开的抗蚀剂组合物和方法对于使用例如紫外线辐射、极紫外线辐射、超过极紫外线辐射、X射线和带电粒子射线曝光的精细图案处理是理想的。

背景技术

众所周知，在工业中，诸如IC、LSI等各种电子或半导体器件的制造工艺涉及在诸如半导体硅晶圆的基材材料的表面上的抗蚀剂层的精细图案化。这种精细图案化工艺传统上通过光刻法进行，其中基材表面均匀地涂覆有正性或负性色调抗蚀剂组合物以形成抗蚀剂组合物的薄层，并通过光掩模选择性地照射光化射线(例如紫外光)，然后进行显影处理，以选择性地将抗蚀剂层分别消失在曝光或未曝光于光化射线的区域中，从而在基材表面上留下图案化的抗蚀剂层。由此获得的图案化的抗蚀剂层用作在基材表面上的后续处理(例如蚀刻、电镀、化学气相沉积等)中的掩模。尺寸为纳米级的结构的制造是一个相当令人感兴趣的领域，因为它能够实现利用诸如量子限制效应的新现象并允许更大的元件封装密度的电子和光学器件。因此，抗蚀剂层需要具有不断增加的细度。可用于实现此目的的一种方法是通过使用波长比常规紫外光短的光化射线作为短波长光化射线，例如电子束(e-束)、准分子激光束、EUV、BEUV和X射线。不用说，可获得的最小尺寸主要取决于抗蚀剂材料的性能和光化射线的波长。已经提出各种材料作为合适的抗蚀剂材料。

许多正性抗蚀剂通常将一种称为“化学放大”的技术应用于聚合物抗蚀剂材料。化学放大的抗蚀剂材料通常是多组分配方，其中存在主要的聚合物组分，例如酚醛清漆树脂，其有助于诸如材料对于蚀刻的抗蚀性、机械稳定性和可显影性等性质；和一种或多种赋予抗蚀剂和光酸产生剂所需性能的附加组分。通常，酚醛聚合物(例如酚醛清漆、多羟基苯乙烯等)的一部分羟基被与酸反应的官能团保护并被除去以使羟基脱保护，从而使使羟基可用于其他反应，其在正性抗蚀剂中是可显影的。根据定义，化学扩大通过涉及敏化剂的催化过程发生，这导致通过与受保护的酚醛清漆分子的多个官能团反应而引起级联效应的单一辐射事件。在典型的例子中，抗蚀剂包含聚合物和光酸产生剂(PAG)作为敏化剂。PAG在光化辐射(光或电子束)存在下释放质子。然后该质子与聚合物反应以使其失去官能团，从而使羟基脱保护。在该过程中，产生第二质子，然后该质子可以与另外分子反应。

许多负性抗蚀剂依赖于光生酸来引起抗蚀剂组分的交联或聚合，使得暴光区域不溶于显影剂，溶剂或水性基，特别是水性碱性显影剂。这些抗蚀剂的方法通常需要加热步骤以高效地和有效地引起反应(聚合或交联)发生，因为在室温下没有足够的聚合或交联以使抗蚀剂不透过显影剂。大多数这些负性光致抗蚀剂也需要后烘烤以进一步固化剩余的抗蚀剂图案。