专利名称：含萘酚官能性的正性抗蚀剂的制作方法
背景技术：
在微电子工业中以及在涉及到微观结构(例如微机器、磁电阻头等)构造的其他工业中，仍然需要减小结构特征的尺寸。在微电子工业中，需要减小微电子器件的尺寸和/或对于给定的芯片尺寸提供较大数量的电路。
生产较小器件的能力受到需可靠地分辨较小特征和间隙的光刻技术的能力的限制。光的性质在于获得精细的分辨率的能力部分受到用于产生光刻图案的光(或者其他照射)的波长的限制。因此，对于将较短的光波长用于光刻技术工艺存在着持续不断的趋势。近来，使用193nm成像照射的光刻技术已经变得更加广泛地用于产生小的特征。
抗蚀剂组合物必须具有所希望的光学性能以能够在所希望的照射波长下实现图像分辩，以及具有合适的化学和机械性能以能够将图像从图案化的抗蚀剂层转移到底部基材层上。因此，以图案方式曝光的正性抗蚀剂必须能够合适的溶解响应(即将曝光区域选择性地溶解)以得到所需的抗蚀剂结构。鉴于在光刻技术中使用含水碱性显影剂的广泛经验，重要的是在这种常用显影剂溶液中获得合适的溶解性能。图案化的抗蚀剂结构(显影后)必须足够地抗蚀，以能够将图案转移到底部层上。通常，通过一些形式的湿法化学蚀刻或者离子蚀刻来进行图案转移。
目前，含氟代丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)单体的丙烯酸抗蚀剂已经广泛用于193nm的光刻。在这些抗蚀剂取得一些成功的同时，持续需要具有改善的性能的抗蚀剂。特别地，需要与现有的基于氟代丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)的抗蚀剂相比具有提高的溶解特性和耐蚀刻性的抗蚀剂。
发明概述本发明提供了使用193nm成像照射而能够有高的分辩光刻性能的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯抗蚀剂组合物。本发明的抗蚀剂组合物具有提高的对图案转移的耐蚀刻性和对与含水碱性显影剂的接触响应时降低的溶胀性。本发明的抗蚀剂优选特征在于存在一种成像聚合物该聚合物具有一个带有从构成成像聚合物主链的至少一个丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯单体单元上悬垂的羟基萘基团的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯主链。该聚合物优选特征在于不存在氟组分。本发明还包括含有氟代丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)基聚合物与本发明的含羟基萘的聚合物的共混物的抗蚀剂组合物。
本发明还提供了使用本发明的抗蚀剂组合物以产生抗蚀剂结构的光刻方法，和使用该抗蚀剂结构以将图案转移到底部层或部分基材或者随后沉积的覆盖层上的方法(例如通过提升(lift-off))。本发明的光刻方法优选特征在于使用193nm紫外线照射以图案方式的曝光。
在一个方面中，本发明涵盖了一种抗蚀剂组合物，其包括(a)酸敏感的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯第一成像聚合物，和(b)照射敏感的酸产生剂，该成像聚合物包括i)至少一些具有下式结构的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元
其中R1是氢、甲基、F或CF3，R2代表萘酚双环上的各种氢，其一个或多个可被F或CF3取代。
该成像聚合物优选进一步含有ii)各自具有悬垂的内酯部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，和iii)各自具有抑制了在含水碱性溶液中溶解性的悬垂的酸不稳定部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，其中该酸不稳定部分。
内酯部分优选作为悬垂的内酯存在。
在另一个方面中，本发明涵盖了一种在基材上形成图案化的材料结构或使一部分基材图案化的方法，该方法包括(A)提供带有将被图案化的材料层的基材和/或带有将被图案化的部分的基材，(B)将抗蚀剂组合物涂覆到基材上以在基材上形成抗蚀剂层，本发明的抗蚀剂组合物；(C)将基材以图案方式对照射曝光，由此通过照射在抗蚀剂层的曝光区域中由酸产生剂产生酸，(D)将基材与含水的碱性显影剂溶液接触，由此通过显影剂溶液将抗蚀剂的曝光区域选择性地溶解，以显示出图案化的抗蚀剂结构，和(E)借助于穿过抗蚀剂结构图案中的间隔而蚀刻到材料层和/或基材中，将抗蚀剂结构图案转移到材料层上。
优选地，用于以上方法中的步骤(B)的照射是193nm紫外线照射。将被图案化的材料优选选自有机电介质、半导体、金属和陶瓷。作为选择，可以将材料层涂覆到图案化的抗蚀剂层上，接着将图案化的抗蚀剂提升以在抗蚀剂图案的间隙中显示出图案化的材料层。
下面进一步详细讨论本发明的这些和其他方面。
发明详述本发明提供了使用193nm成像照射而能够有高分辩率光刻性能的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯抗蚀剂组合物。本发明的抗蚀剂组合物具有提高的对图案转移的耐蚀刻性和对与含水碱性显影剂的接触响应时降低的溶胀性。本发明的抗蚀剂优选特征在于存在一种成像聚合物该聚合物具有一个带有从构成成像聚合物主链的至少一个丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯单体单元上悬垂的羟基萘基团的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯主链。
本发明还提供了使用本发明的抗蚀剂组合物以产生抗蚀剂结构的光刻方法，和使用该抗蚀剂结构以将图案转移到底部层或者随后沉积的覆盖层上的方法(例如通过提升)。本发明的光刻方法优选特征在于使用193nm紫外线照射以图案方式的曝光。
本发明的抗蚀剂组合物通常包括(a)酸敏感的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯第一成像聚合物，和(b)照射敏感的酸产生剂，其中该成像聚合物包括i)至少一些具有下式结构的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元 其中R1是氢、甲基、F或CF3，R2代表萘酚双环上的各种氢，其一个或多个可被F或CF3取代。
该成像聚合物优选进一步含有ii)各自具有悬垂的内酯部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，iii)各自具有抑制了在含水碱性溶液中溶解性的悬垂的酸不稳定部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，其中该酸不稳定部分。
单体单元i)优选甲基丙烯酸酯。
单体单元ii)各自优选具有作为酯基的悬垂的内酯部分。这种甲基丙烯酸酯结构(II)的例子在下面示出 其中R1是氢、甲基、F或CF3，R3是优选选自以下物质的内酯部分 其中1表示与单体单元ii)的氧的键接位置。也可以使用其他内酯。
丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元iii)具有如下结构
其中R1是氢、甲基、F或CF3，R4是优选自如下的酸不稳定基团叔烷基、叔环烷基、羧酸酯、酯缩酮和酯缩醛。更优选的酸不稳定基团选自甲基环戊基、甲基环己基和甲基金刚烷基，其中甲基金刚烷基最优选。
对于在集成电路结构和其他微观结构的制造中使用的光刻应用，本发明的成像聚合物优选包括至少约5摩尔％的单体单元i)，更优选约5-30摩尔％，最优选约5-15摩尔％。本发明的成像聚合物优选含有至少约10摩尔％的单体单元ii)，更优选约10-55摩尔％，最优选约15-25摩尔％。成像聚合物优选含有约10-50摩尔％的单体单元iii)，更优选约30-45摩尔％。成像聚合物优选基本由单体单元i)、ii)和iii)组成。本发明的聚合物优选含有足够的单体i)，以使得未曝光的聚合物本身基本不溶于通常用于光刻应用的含水碱性显影剂。
除了丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯聚合物之外，本发明的抗蚀剂组合物还含有照射敏感的酸产生剂(PAG)。本发明并不限于使用任何特定的酸产生剂或者酸产生剂的组合；即，使用本领域已知的各种照射敏感的酸产生剂可以获得本发明的利益。优选的PAG是含有降低数量(或者优选为0)的芳基部分的那些。在采用含有芳基的酸产生剂的情况下，酸产生剂在193nm下的吸收特性能够限制可包括在配方中的酸产生剂的数量。合适的照射敏感的酸产生剂的例子包括(但优选含有烷基取代一个或多个任意所述的芳基部分)鎓盐例如锍和碘鎓磺酸盐，更特别地例举为三芳基锍六氟锑酸盐、二芳基碘鎓六氟锑酸盐、六氟砷酸盐、三氟甲磺酸盐、全氟烷烃磺酸盐(例如全氟甲烷磺酸盐、全氟丁烷磺酸盐、全氟己烷磺酸盐、全氟辛烷磺酸盐等)、取代的芳基磺酸盐例如邻苯三酚(如邻苯三酚的三甲磺酸盐或邻苯三酚的三(磺酸盐))、羟基酰亚胺的磺酸酯、N-磺酰氧基萘酰亚胺(N-樟脑磺酰氧基萘酰亚胺、N-五氟苯磺酰氧基萘酰亚胺)、α-α′双磺酰基二偶氮甲烷、萘醌-4-二叠氮化物、烷基二砜以及其他。优选的酸产生剂是4-正丁氧基-1-萘基四氢噻吩全氟辛烷磺酸盐(BNBS-PFOX)、4-正丁氧基-1-萘基四氢噻吩全氟丁烷磺酸盐(BNBS-PFBuS)和三苯基锍三氟甲磺酸全氟丁烷磺酸盐(TPS-PFBuS)。
本发明的抗蚀剂组合物在它们被涂覆到所需的基材上之前将通常含有溶剂。溶剂可以是常规用于酸催化的抗蚀剂的任意溶剂，其另外不会对抗蚀剂组合物的性能具有任何过多的负面影响。优选的溶剂是丙二醇单甲醚乙酸酯和环己酮。
本发明的组合物可以进一步含有微量的辅助组分，例如本领域所公知的大体积的憎水性添加剂、染料/感光剂、碱性添加剂等。优选的碱性添加剂是清除痕量的酸同时不会对抗蚀剂的性能具有过多影响的弱碱。优选的碱性添加剂是(脂族或脂环族的)三烷基胺、芳族胺或者叔烷基铵氢氧化物例如叔丁基铵氢氧化物(TBAH)。
基于组合物中成像聚合物的总重量，本发明的抗蚀剂组合物优选含有约0.1-20wt％(更优选约0.5-15wt％)的照射敏感的酸产生剂。在存在溶剂的情况下，整个组合物优选含有约50-90wt％的溶剂。基于成像聚合物的总重量，该组合物优选含有约1wt％或更少的碱性添加剂。
如果需要，抗蚀剂可含有一种含羟基萘的聚合物和含氟的成像聚合物如甲基丙烯酸氟甲醇酯的共混物。一些含氟成像聚合物的例子描述于US专利6,509,134和6,548,219中，其公开内容在此参考引入。若使用该共混物，基于成像聚合物的总重量，共混物优选含有约5-95wt％的含羟基萘的聚合物和5-95wt％的含氟的聚合物。
用于本发明的单体可以通过已知的技术来合成。本发明并不限于将用于本发明的聚合物合成的任何特定方法。优选地，通过自由基聚合形成聚合物。本发明的聚合物优选重均分子量约为5,000-50,000，更优选约为5,000-25,000。
可以通过采用常规方法将成像聚合物、酸产生剂和任意其他所需的成分相结合来制备本发明的抗蚀剂组合物。将被用于光刻工艺的该抗蚀剂组合物将通常含有显著数量的溶剂。
本发明的抗蚀剂组合物尤其可用于在半导体基材上生产集成电路所用的光刻工艺。该组合物尤其可用于采用193nmUV照射的光刻工艺。在需要使用其他照射(例如中UV、248nm深UV、x-射线或电子束)的情况下，可以通过将合适的染料或感光剂加入到组合物中来调节本发明的组合物(如果必要的话)。下面描述本发明的抗蚀剂组合物在用于半导体的光刻技术中的普遍应用。
半导体光刻应用通常涉及到将图案转移到半导体基材上的材料层上或者转移到基材本身中。作为选择，可以通过提升技术使材料层图案化。取决于生产工艺的阶段和为最终产品所设定的所需材料，半导体基材的材料层可以是金属导体层、陶瓷绝缘层、半导体层或者其他材料。在许多情况下，在涂覆抗蚀剂层之前将抗反射涂层(ARC)涂覆到将被图案化的材料层或基材上。ARC层可以是与酸催化的抗蚀剂相容的任何常规的ARC。
通常使用旋涂或者其他技术将含有溶剂的抗蚀剂组合物涂覆到所需的半导体基材上。然后优选将带有抗蚀剂涂层的基材加热(预曝光烘焙)，以除去溶剂并且提高抗蚀剂层的粘附性。所涂覆的层的厚度优选尽可能地薄，条件是厚度优选基本均匀并且抗蚀剂层足以承受随后的加工(通常为活性离子蚀刻)，以将光刻图案转移到底部基材材料层上。预曝光烘焙步骤优选进行约10秒-15分钟，更优选约15秒-1分钟。预曝光烘焙温度可取决于抗蚀剂的玻璃转化温度而变化。优选地，预曝光烘焙在低于Tg至少20℃的温度下进行。
在除去溶剂后，然后将抗蚀剂层以图案方式对所希望的照射(例如193nm紫外线照射)曝光。在使用扫描的粒子束例如电子束的情况下，可以通过横跨基材而扫描该束并且选择性地以所需的图案施加该束来实现以图案方式的曝光。更通常地，在波状照射形式例如193nm紫外线照射的情况下，通过置于抗蚀剂层上的掩模来进行以图案方式的曝光。对于193nmUV照射，总的曝光能量优选约为100毫焦耳/cm2或更小，更优选约为50毫焦耳/cm2或更小(例如5-30毫焦耳/cm2)。
在所希望的以图案方式的曝光之后，优选允许抗蚀剂层稳定。本发明的抗蚀剂不需要使用后曝光烘焙。在一些情况下可能需要使用后曝光烘焙。后曝光烘焙优选进行约30秒-5分钟。
通过将抗蚀剂层与碱性溶液接触获得(显影)具有所需图案的抗蚀剂结构，该碱性溶液选择性地将对照射曝光的抗蚀剂区域溶解。优选的碱性溶液(显影剂)是四甲基铵氢氧化物的水溶液。优选地，可以用常规的0.26N含水碱性溶液将本发明的抗蚀剂组合物显影。也可以使用0.14N或0.21N或者其他的含水碱性溶液将本发明的抗蚀剂组合物显影。然后通常将在基材上所得到的抗蚀剂结构干燥以除去任何残留的显影剂溶剂。本发明的抗蚀剂组合物通常特征在于产品抗蚀剂结构具有高的耐蚀刻性。在一些情况下，可以采用本领域公知的方法通过使用后-甲硅烷基化技术来进一步提高抗蚀剂结构的耐蚀刻性。
然后可以将得自于抗蚀剂结构的图案转移到底部基材的材料上(例如有机电介质、陶瓷、金属或者半导体)或者转移给底部基材本身。通常通过活性离子蚀刻或者一些其他的蚀刻技术来实现转移。在活性离子蚀刻的范围内，抗蚀剂层的耐蚀刻性尤其重要。作为选择，将被图案化的材料层可以涂覆到图案化的抗蚀剂结构上，接着是提升步骤，以将材料的图案保留在图案化的抗蚀剂结构的间隙中。从而，本发明的组合物和所得的抗蚀剂结构可用于制备图案化的材料层结构，例如可被用于集成电路器件设计的金属配线、用于接触的孔或通孔、绝缘部分(例如金属镶嵌的沟槽或者浅的沟槽绝缘体)、电容器结构用的沟槽等。
用于制备这些特征体(有机电介质、陶瓷、金属或者半导体)的方法通常涉及到提供将被图案化的材料层和/或基材的一部分、将抗蚀剂层涂覆到材料层或者该部分上、将抗蚀剂以图案方式对照射曝光、通过将曝光的抗蚀剂与溶剂接触使图案显影、在图案的间隙中将抗蚀剂层下面的层和/或基材部分蚀刻，由此形成图案化的材料层和/或基材部分，并且将任何残留的抗蚀剂从基材上除去。在一些情况下，可以在抗蚀剂层的下面使用硬掩模，以有助于图案转移到另外的底部材料层和/或部分上。作为选择，可以将材料层涂覆到图案化的抗蚀剂层上，接着将图案化的抗蚀剂提升，以在基材上在抗蚀剂图案的间隙中显示出图案化的材料层。这些方法的例子披露于美国专利4,855,017；5,362,663；5,429,710；5,562,801；5,618,751；5,744,376；5,801,094和5,821,469中，这些专利的披露内容在此结合作为参考。图案转移方法的其他例子描述于Plenum Press(1988)，12和13章的WayneMoreau的“半导体光刻技术、原理、实践和材料”中，其披露内容在此结合作为参考。应该理解的是，本发明并不限于任何特定的光刻技术或者器件结构。
合成实施例将甲基丙烯酸5-羟基-1-萘基酯(又叫作羟基萘甲基丙烯酸酯或者NAMA)单体(3.04g，0.0132摩尔)、甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯(又叫甲基丙烯酸甲基金刚烷基酯或者MAdMA)单体(14.10g，0.0600摩尔)、5-甲基丙烯酰氧基-2，6-降冰片烷碳内酯(又叫降冰片烷内酯甲基丙烯酸酯或者NLM)单体(13.32g，0.0600摩尔)、偶氮二异丁腈(AIBN)(1.52g，所有单体总摩尔数的7％)、正十二烷基硫醇(n-DDT)(0.53g，所有单体总摩尔数的2％)和92gMEK甲基乙基酮加入到装有冷凝器、温度计、氮气进口和磁力搅拌棒的250ml 3-颈圆底烧瓶中形成具有25wt％单体的反应混合物。将反应混合物在室温下搅拌并且用N2流起泡45分钟，之后将其加热到67-70℃并且伴随着覆盖的N2流搅拌13小时。反应之后，然后将溶液冷却到室温，用25g MEK稀释并且滴加到800g庚烷中。在过滤之前将所得的浆液搅拌2小时。将固体在Buckner过滤器上空气干燥1.5小时、溶于MEK(15％wt-wt)中并且在800g庚烷中重新沉淀。在过滤之前再次将浆液搅拌2小时。收集固体并且在最后于真空烘箱中在60℃下干燥过夜之前空气干燥2-3小时。产率92％。
聚合物的C13-nmr分析显示了(NAMA∶MAdMA∶NLM)摩尔比为12∶40∶48的组成(目标组成10∶45∶45)。GPC分析显示分子量(重均)为9000，多分散性1.79。TGA显示重量损失％为28.12。
抗蚀剂实施例1将组成为45/40/15摩尔比的MAdMA、NLM和NAMA的三聚物溶于带有4.5wt％BNBS-PFOS(基于聚合物的重量)和0.17wt％1-叔丁氧基羰基2-苯基苯并咪唑(基于聚合物的重量)的PGMEA中，以制得11％固体含量的溶液。通过0.2μm过滤器将所得的溶液过滤。将抗蚀剂旋涂在具有900埃厚的抗反射涂料的涂层(Rohm&Haas电子材料的“AR40”)的8英寸硅晶片上。将抗蚀剂在130℃下烘焙60秒，并且在ASML扫描仪(0.75NA)上对ArF(193nm波长)成像照射曝光。然后曝光的晶片在130℃下烘焙90秒。然后借助于0.263N的TMAH显影剂(Moses Lake的AD-10)采用单喷雾捣拌显影方法将晶片显影60秒。在这些处理条件下，分辨出在315nm节距(pitch)上的192nm线。
抗蚀剂实施例2将组成为49/44/7摩尔比的(MAdMA/NLM/NAMA)三聚物溶于带有4.5wt％BNBS-PFOS(基于聚合物的重量)和0.17wt％1-叔丁氧基羰基2-苯基苯并咪唑(基于聚合物的重量)的PGMEA中，以制得11％固体含量的溶液。通过0.2μm过滤器将所得的溶液过滤。将抗蚀剂旋涂在具有900埃厚的抗反射涂料的涂层(Rohm&Haas电子材料的“AR40”)的8英寸硅晶片上。将抗蚀剂在130℃下烘焙60秒，并且在ASML扫描仪(0.75NA)上对ArF(193nm波长)成像照射曝光。然后曝光的晶片在130℃下烘焙90秒。然后借助于0.263N的TMAH显影剂(MosesLake的AD-10)采用单喷雾捣拌显影方法将晶片显影60秒。在这些处理条件下，分辨出在245nm节距上的85nm线。
抗蚀剂实施例3将组成为45/45/10摩尔比的(MAdMA/NLM/NAMA)三聚物溶于带有4.5wt％BNBS-PFOS(基于聚合物的重量)和0.2wt％1-叔丁氧基羰基2-苯基苯并咪唑(基于聚合物的重量)的PGMEA中，以制得4.9％固体含量的溶液。通过0.2μm过滤器将所得的溶液过滤。将抗蚀剂旋涂在具有900埃厚的抗反射涂料的涂层(Rohm&Haas电子材料的“AR40”)的12英寸硅晶片上。将抗蚀剂在120℃下烘焙60秒，并且在ASML扫描仪(0.85NA)上对ArF(193nm波长)成像照射曝光。然后曝光的晶片在120℃下烘焙60秒。然后借助于0.263N的TMAH显影剂(MosesLake的AD-10)采用单喷雾捣拌显影方法将晶片显影60秒。在这些处理条件下，分辨出在150nm节距上的75nm线。
抗蚀剂实施例4将组成为45/50/5摩尔比的(MAdMA/NLM/NAMA)三聚物溶于带有3wt％BNBS-PFBUS(基于聚合物的重量)和2wt％TPS-PFBuS(基于聚合物的重量)和0.58wt％1-叔丁氧基羰基2-苯基苯并咪唑(基于聚合物的重量)的PGMEA中，以制得4.9％固体含量的溶液。通过0.2μm过滤器将所得的溶液过滤。将抗蚀剂旋涂在具有900埃厚的抗反射涂料的涂层(Rohm&Haas电子材料的“AR40”)的12英寸硅晶片上。将抗蚀剂在120℃下烘焙60秒，并且在ASML扫描仪(0.85NA)上对ArF(193nm波长)成像照射曝光。然后曝光的晶片在120℃下烘焙60秒。然后借助于0.263N的TMAH显影剂(Moses Lake的AD-10)采用单喷雾捣拌显影方法将晶片显影60秒。在这些处理条件下，分辨出在140nm节距上的70nm线。
抗蚀剂实施例5将70wt％组成为49/44/7摩尔比的(MAdMA/NLM/NAMA)的三聚物与30wt％的第二种组成为45/40/10摩尔比的1-双环[2.2.1]庚-2-基-1-甲基乙基2-甲基丙烯酸酯(MANEMA)、NLM和六氟代醇降冰片烷甲基丙烯酸酯的三聚物共混，溶于带有5wt％BNBS-PFOS(基于聚合物的总重量)和0.19wt％1-叔丁氧基羰基2-苯基苯并咪唑(基于聚合物的总重量)的PGMEA中，以制得9％固体含量的溶液。通过0.2μm过滤器将所得的溶液过滤。将抗蚀剂旋涂在具有900埃厚的抗反射涂料的涂层(Rohm&Haas电子材料的“AR40”)的8英寸硅晶片上。将抗蚀剂在130℃下烘焙60秒，并且在ASML扫描仪(0.75NA)上对ArF(193nm波长)成像照射曝光。然后曝光的晶片在125℃下烘焙90秒。然后借助于0.263N的TMAH显影剂(Moses Lake的AD-10)采用单喷雾捣拌显影方法将晶片显影60秒。在这些处理条件下，分辨出在180nm节距上的70nm线。
抗蚀剂实施例6将70wt％组成为52/44/4摩尔比的(MAdMA/NLM/NAMA)的三聚物与30wt％的第二种三聚物(与抗蚀剂实施例5相同)共混，溶于带有4.45wt％BNBS-PFOS(基于聚合物的总重量)和0.15wt％1-叔丁氧基羰基2-苯基苯并咪唑(基于聚合物的总重量)的PGMEA中，以制得9％固体含量的溶液。通过0.2μm过滤器将所得的溶液过滤。将抗蚀剂旋涂在具有900埃厚的抗反射涂料的涂层(Rohm&Haas电子材料的“AR40”)的8英寸硅晶片上。将抗蚀剂在130℃下烘焙60秒，并在ASML扫描仪(0.75NA)上对ArF(193nm波长)成像照射曝光。然后曝光的晶片在130℃下烘焙90秒。然后借助于0.263N的TMAH显影剂(Moses Lake的AD-10)采用单喷雾捣拌显影方法将晶片显影60秒。在这些处理条件下，分辨出在200nm节距上的70nm线。
权利要求
1.一种抗蚀剂组合物，其包括(a)酸敏感的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯第一成像聚合物，和(b)照射敏感的酸产生剂，该成像聚合物包括i)至少一些具有以下结构的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元 其中R1是氢、甲基、F或CF3，每个R2是氢、F或CF3。
2.权利要求1的抗蚀剂组合物，其中所述第一成像聚合物进一步含有ii)各自具有悬垂的内酯部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，和iii)各自具有抑制了在含水碱性溶液中溶解性的悬垂的酸不稳定部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，其中该酸不稳定部分。
3.权利要求2的抗蚀剂组合物，其中所述单体单元ii)具有以下结构 其中R1是氢、甲基、F或CF3，和R3是内酯部分。
4.权利要求3的抗蚀剂组合物，其中R3选自 和 其中1表示与单体单元ii)的氧的键接位置。
5.权利要求3的抗蚀剂组合物，其中所述的单体单元iii)具有以下结构 其中R1是氢、甲基、F或CF3，和R4是选自如下的酸不稳定基团叔烷基、叔环烷基、羧酸酯、酯缩酮和酯缩醛。
6.权利要求5的抗蚀剂组合物，其中所述的单体单元iii)含有选自如下的酸不稳定基团甲基环戊基、甲基环己基和甲基金刚烷基。
7.权利要求2的抗蚀剂组合物，其中所述的第一成像聚合物含有具有以下结构的单体单元ii) 和具有以下结构的单体单元iii) 其中R1是氢、甲基、F或CF3。
8.权利要求2的抗蚀剂组合物，其中所述的第一成像聚合物含有约5-30摩尔％的单体单元i)、约10-55摩尔％的单体单元ii)，和约10-50摩尔％的单体单元iii)。
9.权利要求1的抗蚀剂组合物，进一步包括含氟的聚合物作为第二成像聚合物。
10.权利要求1的抗蚀剂组合物，其中基于所述成像聚合物的重量，所述组合物含有至少约0.1wt％的所述照射敏感的酸产生剂。
11.一种在基材上形成图案化的材料结构和/或使一部分基材图案化的方法，所述方法包括(A)提供带有将被图案化的所述材料层的基材和/或带有将被图案化的部分的基材，(B)将抗蚀剂组合物涂覆到所述基材上以在所述基材上形成抗蚀剂层，所述抗蚀剂组合物包括(a)酸敏感的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯第一成像聚合物，和(b)照射敏感的酸产生剂，该第一成像聚合物包括i)至少一些具有以下结构的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元 其中R1是氢、甲基、F或CF3，和每个R2是氢、F或CF3，(C)将所述基材以图案方式对照射曝光，由此通过所述照射在所述抗蚀剂层的曝光区域中由所述照射敏感的酸产生剂产生酸，(D)将所述基材与含水的碱性显影剂溶液接触，由此通过所述显影剂溶液将所述抗蚀剂层的所述曝光区域选择性地溶解，以显示出图案化的抗蚀剂结构，和(E)借助于通过所述抗蚀剂结构图案中的间隔而蚀刻到所述材料层和/或所述基材中，将抗蚀剂结构图案转移到所述材料层上和/或转移到所述基材中。
12.权利要求11的方法，其中所述材料选自有机电介质、金属、陶瓷和半导体。
13.权利要求11的方法，其中所述的第一成像聚合物进一步含有ii)各自具有悬垂的内酯部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，和iii)各自具有抑制了在含水碱性溶液中溶解性的悬垂的酸不稳定部分的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元，其中该酸不稳定部分。
14.权利要求13的方法，其中所述单体单元ii)具有以下结构 其中R1是氢、甲基、F或CF3，和R3是内酯部分。
15.权利要求14的方法，其中R3选自 和 其中1表示与单体单元ii)的氧的键接位置。
16.权利要求13的方法，其中所述的单体单元iii)具有以下结构 其中R1是氢、甲基、F或CF3，和R4是选自如下的酸不稳定基团叔烷基、叔环烷基、羧酸酯、酯缩酮和酯缩醛。
17.权利要求16的方法，其中所述单体单元iii)含有选自以下的酸不饱和基团甲基环戊基、甲基环己基和甲基金刚烷基。
18.权利要求11的方法，其中所述的第一成像聚合物含有约5-30摩尔％的单体单元i)、约10-55摩尔％的单体单元ii)，和约10-50摩尔％的单体单元iii)。
19.权利要求11的方法，其中所述的抗蚀剂组合物进一步包括含氟的聚合物作为第二成像聚合物。
20.权利要求9的方法，其中所述的蚀刻包括活性离子蚀刻。
21.权利要求9的方法，其中在所述材料层与所述抗蚀剂层之间提供至少一个中间层，并且步骤(E)包括穿过所述中间层蚀刻。
22.权利要求9的方法，其中所述照射的波长约为193nm。
23.一种在基材上形成图案化的材料结构的方法，所述方法包括(A)提供一基材，(B)将抗蚀剂组合物涂覆到所述基材上以在所述基材上形成抗蚀剂层，所述抗蚀剂组合物包括(a)酸敏感的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯第一成像聚合物，和(b)照射敏感的酸产生剂，该第一成像聚合物包括i)至少一些具有以下结构的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体单元 其中R1是氢、甲基、F或CF3，和每个R2是氢、F或CF3，C)将所述基材以图案方式对照射曝光，由此通过所述照射在所述抗蚀剂层的曝光区域中由所述照射敏感的酸产生剂产生酸，(D)将所述基材与含水的碱性显影剂溶液接触，由此通过所述显影剂溶液将所述抗蚀剂层的所述曝光区域选择性地溶解，以显示出图案化的抗蚀剂结构，(E)将材料层涂覆到所述基材上的所述图案化的抗蚀剂结构上，由此所述材料层在所述图案化的抗蚀剂结构的间隔中接触所述的基材，和(F)通过除去所述图案化的抗蚀剂和位于所述抗蚀剂结构上的部分所述材料层同时将所述基材上的所述材料层保留在所述间隔中，而将图案转移到所述基材上的所述材料层上。
全文摘要
使用具有含萘酚酯基团的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯单体单元的聚合物获得了可用193nm照射成像的酸催化的正性抗蚀剂组合物。该抗蚀剂可任选含有具有带含氟官能团的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯单体单元的聚合物。与常规含氟193nm的抗蚀剂相比，含有具有含萘酚酯基团的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯单体单元的聚合物的该抗蚀剂具有提高的加工范围，包括提高的耐蚀刻性和降低的溶胀性。
文档编号G03F7/038GK1790163SQ20051011943
公开日2006年6月21日 申请日期2005年11月11日 优先权日2004年11月12日
发明者M·霍贾斯特, 陈光荣, P·R·瓦拉纳斯 申请人:国际商业机器公司