[发明专利]微石印用光致抗蚀剂、聚合物和工艺

说明书

发明背景

1．发明领域

本发明涉及光成像，尤其光致抗蚀剂(正像加工和/或负像加工)在半导体器件生产中成像的用途。本发明也涉及可用作抗蚀剂中基础树脂而且可潜在地用于很多其它用途的新型含氟聚合物组合物。

2．相关技术的说明    

聚合物产品可用来作为成像和感光系统的组成部分，尤其可用于光成像系统，例如《微石印导论》第2版(L.F.Thompson,C.G.Willson,和M.J.Bowden，美国化学学会，美国哥伦比亚特区华盛顿，1994年)中所述的那些系统。在这样的系统中，紫外(UV)光或其它电磁辐射照射到一种含有光敏成分的材料上，诱发该材料中的物理变化或化学变化。从而产生一种有用影像或潜像，后者可加工成一种半导体器件制造用的有用影像。

尽管该聚合物产品本身可能是光敏的，但一般来说，除该聚合物产品外，感光组合物还含有一种或多种光敏成分。当对电磁辐射(例如紫外光)曝光时，该光敏成分起作用而改变该感光组合物的流变学状态、溶解性、表面特征、折射率、颜色、电磁特征或其它诸如此类的物理或化学特征，如同Thompson等人的上述出版物中所述的那样。

为了使半导体器件中非常精细的亚微米级特色成像，需要远紫外(UV)区的电磁辐射。正像加工抗蚀剂一般用于半导体制造。利用线型酚醛聚合物和偶氮萘醌作为溶解抑制剂的365nm紫外光(Ⅰ-线)石印术，是一种当前成熟的、分辨极限为约0.35～0.30微米的芯片技术。利用对羟基苯乙烯聚合物的248nm远紫外光石印术是已知的，其分辨极限为0.35～0.18μm。目前，对甚至更短波长的未来光石印术有强烈的推动力，因为分辨极限随波长缩短而降低(即，193nm成像的分辨极限为0.18～0.12μm)。用(从氩-氟(ArF)激基缔合物激光得到的)193nm曝光波长的光石印术，是利用0.18和0.13μm设计规则的未来微电子制造的领先备选技术。利用(从F₂激光源得到的)157nm曝光波长的光石印术，可以用于利用0.100μm或以下设计规则的未来微电子制造。传统的近紫外或远紫外有机光致抗蚀剂在193nm或更短波长的不透明性，妨碍了它们在这些波长上以单层方案使用。

一些适合于在193nm成像的抗蚀剂组合物是已知的。例如，已经有人显示包含环烯烃-马来酐交替共聚物的光致抗蚀剂组合物可用于半导体在193nm的成像(见F.M.Houlihan等人，大分子，30，第6517-6534页(1997)；T.Wallow等人，SPIE,2724卷，第355-364页；和F.M.Houlihan等人，光敏聚合物科学与技术杂志，10，第3期第511-520(1997))。有若干种出版物聚焦于193nm抗蚀剂(即U.Okoroanyanwu等人，SPIE,3049卷，第92-103页；R.Allen等人，SPIE,2724卷，第334-343页；和半导体国际，1997年9月，第74-80页)。包含官能化降冰片烯的加成聚合物和/或ROMP(开环复分解聚合)的组合物已经公开(例如B.F.Goodrich,PCT WO97/33198(9/12/97))。降冰片二烯的均聚物和马来酐共聚物及其在193nm石印术上的用途也已公开(J.Niu和J.Frechet,Angew.Chem.Int.Ed.,37,第5期(1998)，第667-670页)。尚未公开任何一种157nm成像用抗蚀剂组合物。

氟烯烃单体和环状不饱和单体的共聚物是已知的(Daikin实业公司的美国专利5,177,166和5,229,473)。这些专利没有公开这些共聚物在任何感光组合物中的用途。某些氟代烯烃与某些乙烯基酯和乙烯基醚的共聚物是已知的。例如，TFE与环己烷羧酸乙烯酯的共聚物(大日本油墨与化学品公司的日本专利申请JP03281664)和与环己基乙烯醚的共聚物(旭硝子公司的日本专利申请JP54046286)是已知的。TFE和乙酸乙烯酯等乙烯酯的共聚物，以及这些共聚物在折射率成像(例如全息照相术)用感光组合物中的用途是已知的(杜邦公司的美国专利4,963,471)。关于包含氟代烯烃和式CH₂=CHO₂CR的乙烯酯以及式CH₂=CHOCH₂R或CH₂=CHOR的乙烯醚的共聚物的先有技术，其R基团的C∶H比都相当低，而且都小于0.58。