专利名称：光敏组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及光敏组合物及其使用方法。更特别地，本发明涉及正性化学放大光致抗蚀组合物，其包含增加光致辐射下曝光的感光速度的分子结构，特别是波长小于300nm， 如深紫外(DUV-248nm)、193nm和远紫外(EUV-13. 4nm)以及电子束辐射。所述光敏组合物特别适用于光刻工艺，如半导体制造。
背景技术：
抗蚀剂是用于将图像转化到基板上的光敏薄膜。抗蚀剂层形成在基板上，接着上述抗蚀剂层通过光掩膜在激活辐射源下曝光。光掩膜具有对于活化辐射不透明的区域和对于活化辐射透明的其它区域。曝光于活化辐射得到抗蚀剂涂层的光诱导化学转化，因此将光掩膜的图案转化到抗蚀剂涂覆基板上。接着进行曝光，抗蚀剂经显影得到浮雕图像，其使基底能进行选择性处理。随着下一代光刻(浸润式光刻、两次图形曝光、EUV和电子束)的入口节点朝着更小的节点发展，抗蚀剂及其相关问题在半导体微刻技术发展中已经成为更重要的因素。利用瑞利方程(Rayleigh equation)，采用0. 25的数值孔径，Ii1为0. 5，波长为13. 4nm，那么 EUV光刻的最小半节距分辨率为26. Snm半节距。EUV光刻过程证实化学放大抗蚀剂对低于 30nm的分辨率更具潜力。抗蚀剂应显示优异的光刻速度、线边缘粗糙度(LER)和分辨率，上述均在单一抗蚀剂体系内。抗蚀剂敏感度，特别地，对于EUV技术的实施是很大的障碍。同时达到可接受分辨率、敏感度和LER的能力已经成为EUV光刻商业化的最高潜在风险障碍。当分辨率和LER要求也满足于193nm浸润式光刻时，敏感度对于EUV光刻特别重要，因为EUV源中可利用的能量有限。分辨率、敏感度和LER特性紧紧地联系在一起。 例如，催化链长度增加，可提高敏感度，但可导致分辨率降低。虽然需要酸扩散消除初始酸分布时的粗糙度，但过度扩散通常导致LER的增加。而且，曝光剂量或碱淬灭剂负载的增加一般会抑制LER，但是同时减少敏感度。由于这样的情况，寻找高敏感度的EUV抗蚀剂极具挑战性。化学放大光致抗蚀剂用于光刻工艺，一般是DUV和较短波长，由于在较短波长时的较大吸收，因此增加了对曝光能量的敏感度。化学放大正性抗蚀剂一般是保护的聚合物和光生酸剂(PAG)的混合物。所述放大过程始于曝光时产生自PAG的光致酸。接下来酸催化裂解聚合物上的酸性不稳定保护基团，使上述抗蚀剂聚合物的曝光部分溶于显影液中。该混合型-PAG复合材料的缺点包括由于低PAG溶解度导致的低的最大PAG负载、 PAG聚集和分离导致的非均勻抗蚀剂薄膜和光致酸扩散导致临界尺寸控制的模糊和消失。 这些限制导致需要在获得高分辨率、高敏感度和低LER的所需图形特征之间进行折衷。为了减少这些问题，已经研究了在聚合物主链中加入离子型和非离子型PAGs。这些结构相对于混合型PAG抗蚀剂而言，似乎对减少放气以及降低LER是重要的。特别地，合成途径和单体PAGs是很有限的，并且通过合理的规模生产它们也是困难的。EUV和电子束辐射的高能量超过了一般光致抗蚀剂的电离势。在这方面，抗蚀剂材料相对于具有92. 5eV能量的EUV而言通常具有IOeV电离势，而电子束辐射更大。已经建议酸生成机理从PAG的直接活化改变成高于抗蚀剂材料电离势的碱性聚合物光诱导离子化机理。在离子化机理中，酸质子通过碱聚合物的脱质子化生成。因此，酸生成效率高度取决于聚合物结构(参见 Proc. Of SPIE 第 6923 栏，692319，(2008)和 J. Vac. Sci. Technol. B 22(6)，第 3489-3492 页(Nov/Dec 2004))。目前可用的包括碱性聚合物和PAG的混合物的光致抗蚀剂适用于许多申请。但是，它们表现出了明显的缺点，特别是在高性能应用中如高解析的半亚微米和四分之一亚微米特征。虽然已经努力将PAG组分共价连到抗蚀树脂作为混合体系的替代(参见美国专利No. 7，049，044)，已经报道了低光敏性的聚合物-结合PAG体系(参见美国 Appl. Pub. No. 2007/0117043A1 ；美国 Appl. Pub. No. 2008/0206671A1 ；和美国 Appl. Pub. No. 2008/0102407A1)。虽然已知的聚合物结合PAGs能减少与相分离和基于聚合物-PAG混合体的化学放大抗蚀体系中的非均勻酸分布相关的问题，但是它们对DUV、EUV和电子束光刻应用也显示了相对的低敏感度。已经尽力陈述了现有技术中一个或多个问题，本发明提供了具有高敏感、高分辨率的结合PAGs的聚合物光敏感组合物。所述组合物特别适用于激活波长小于300nm的的辐射，如248nm、193nm和13. 4nm以及电子束辐射。
发明内容
根据本发明第一方面，提供了聚合物。所述聚合物包括聚合物主链和共价连接到聚合物主链上的单光致酸生成剂。单光致酸生成剂衍生自分别以式(Ia)或式(Ib)所示的具有可聚合磺酸盐阴离子的一个或多个锍盐或碘鐺
权利要求
1. 一种聚合物，其包括聚合物主链和共价连接到聚合物主链上的单光致酸生成剂，其中单光致酸生成剂衍生自分别以式(Ia)或式(Ib)所示的具有可聚合磺酸盐阴离子的一个或多个锍盐或碘鐺盐
2.根据权利要求1所述的聚合物，其中Z通过包括末端CF2、C(F)(CF3)或C(CF3)2的直链或支链氟代烷基链共价连接磺酸盐阴离子。
3.根据权利要求1所述的聚合物，进一步包括含光致酸不稳定基团的重复单元。
4.根据权利要求1所述的聚合物，进一步包括聚合的单元，其选自一个或多个甲基丙烯酸2-甲基金刚烷基酯、丙烯酸2-甲基金刚烷基酯、丙烯酸羟基金刚烷基酯、甲基丙烯酸羟基金刚烷基酯、马来酸酐、降冰片烯、3，4_ 二氢吡喃、任选取代的苯基和任选取代的萘基。
5.根据权利要求1所述的聚合物，进一步包括连接到聚合物骨架上的一个或多个极性单体，其中所述极性单体以下述化学式之一或两者所示
6.一种包括权利要求1所述聚合物的正性光致抗蚀组合物。
7.根据权利要求6所述的正性光致抗蚀组合物，进一步包括第二聚合物，该聚合物包括没有单光致酸生成剂共价连接其上的聚合物骨架；和光致酸不稳定基团。
8.一种涂敷基板，包括(a)在表面上具有要形成图案的一层或多层的基板；和(b)在要形成图案的所述一层或多层上的权利要求4所述正性光致抗蚀组合物层。
9.一种形成电子设备的方法，包括(a)将权利要求4所述正性光致抗蚀组合物层涂敷于基板上；(b)按图案使所述光致抗蚀组合物层曝光在激活辐射下；和(c)将曝光的光致抗蚀组合物层显影，得到抗蚀剂浮雕图像。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述激活辐射是远紫外以及电子束辐射。
全文摘要
本发明为光敏组合物。提供了可用于光刻工艺中的辐射敏感聚合物和组合物。所述聚合物和组合物提高了对激活辐射的敏感度。
文档编号G03F7/039GK102153695SQ20101062523
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月30日 优先权日2009年12月31日
发明者E·阿恰达, J·W·撒克里 申请人:罗门哈斯电子材料有限公司