一种光刻胶组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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&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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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】
[0008] 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。
[0009] 本发明的光刻胶组合物中包含：
[0010] (1) -种或多种树脂，
[0011] ⑵式⑴表示的化合物：
【主权项】
1. 一种光刻胶组合物，包含： (1) 一种或多种树脂，以光刻胶组合物的固体组分总重量为基准计，存在于组合物中的 树脂的量为70到95wt%，其中固体组分指光刻胶组合物中除溶剂之外的组分； (2) 式⑴表示的化合物：
其中R1-R12独立地表示卤素、C「C2(l直连或支链烷基、C 3-C3(l环状烃基或C 2-C2(#基，或 者R1-R11*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。
2. 根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，以光刻胶组合物的固体组分总 重量为基准计，式（I)化合物的含量通常为0.01-10重量％，优选0.05-8重量％，更优选 0. 1-5 重量％。
3. 根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于树脂选自包括下述通式（I)、（II) 和（III)的单元的树脂：
其中札是（C「C3)烧基；1?2是（C「C3)亚烧基；Li是内醋基；η是1或2。
4. 根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于树脂为
〇
5. 根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于所述溶剂为光刻胶领域的常规 溶剂，包括例如：酮，例如丙酮，甲基乙基酮，甲基异丁基酮，环己酮，异佛尔酮，甲基异戊酮， 2-庚酮4-羟基，和4-甲基-2-戊酮；(^至C ltl脂族醇，例如甲醇，乙醇，和丙醇；含有芳香 基的醇，例如苯甲醇；环状碳酸酯，例如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯；脂族或芳香族烃（例如， 己烷，甲苯，二甲苯，等等）；环醚，例如二鳴烷和四氢呋喃；乙二醇；丙二醇；己二醇；乙二 醇单烷基醚，例如乙二醇单甲醚，乙二醇单乙醚；乙二醇烷基醚乙酸酯，例如甲基溶纤剂乙 酸酯和乙基溶纤剂乙酸酯；乙二醇二烷基醚，例如乙二醇二甲醚，乙二醇二乙醚，乙二醇甲 基乙醚，二甘醇单烷基醚，例如二甘醇单甲醚，二甘醇单乙醚，和二甘醇二甲醚；丙二醇单烷 基醚，例如丙二醇甲醚，丙二醇乙醚，丙二醇丙醚，和丙二醇丁醚；丙二醇烷基醚乙酸酯，例 如丙二醇甲醚乙酸酯，丙二醇乙醚乙酸酯，丙二醇丙醚乙酸酯，和丙二醇丁醚乙酸酯；丙二 醇烷基醚丙酸酯，例如丙二醇甲醚丙酸酯，丙二醇乙醚丙酸酯，丙二醇丙醚丙酸酯，和丙二 醇丁醚丙酸酯；2-甲氧基乙基醚（二甘醇二甲醚）；具有醚和羟基部分两者的溶剂，例如 甲氧基丁醇，乙氧基丁醇，甲氧基丙醇，和乙氧基丙醇；酯，例如乙酸甲酯，乙酸乙酯，乙酸丙 酯，和乙酸丁酯丙酮酸甲酯，丙酮酸乙酯；2-羟基丙酸乙酯，2-羟基2-甲基丙酸甲酯，2-羟 基2-甲基丙酸乙酯，甲基羟基乙酸酯，乙基羟基乙酸酯，丁基羟基乙酸酯，乳酸甲酯，乳酸 乙酯，乳酸丙酯，乳酸丁酯，3-羟基丙酸甲酯，3-羟基丙酸乙酯，3-羟基丙酸丙酯，3-羟基丙 酸丁酯，甲基2-羟基3-甲基丁酸，甲基甲氧基乙酸酯，乙基甲氧基乙酸酯，丙基甲氧基乙酸 酯，丁基甲氧基乙酸酯，甲基乙氧基乙酸酯，乙基乙氧基乙酸酯，丙基乙氧基乙酸酯，丁基乙 氧基乙酸酯，甲基丙氧基乙酸酯，乙基丙氧基乙酸酯，丙基丙氧基乙酸酯，丁基丙氧基乙酸 酯，甲基丁氧基乙酸酯，乙基丁氧基乙酸酯，丙基丁氧基乙酸酯，丁基丁氧基乙酸酯，2-甲氧 基丙酸甲酯，2-甲氧基丙酸乙酯，2-甲氧基丙酸丙酯，2-甲氧基丙酸丁酯，2-乙氧基丙酸甲 酯，2-乙氧基丙酸乙酯，2-乙氧基丙酸丙酯，2-乙氧基丙酸丁酯，2- 丁氧基丙酸甲酯，2- 丁 氧基丙酸乙酯，2-丁氧基丙酸丙酯，2-丁氧基丙酸丁酯，3-甲氧基丙酸甲酯，3-甲氧基丙 酸乙酯，3-甲氧基丙酸丙酯，3-甲氧基丙酸丁酯，3-乙氧基丙酸甲酯，3-乙氧基丙酸乙酯， 3-乙氧基丙酸丙酯，3-乙氧基丙酸丁酯，3-丙氧基丙酸甲酯，3-丙氧基丙酸乙酯，3-丙氧 基丙酸丙酯，3-丙氧基丙酸丁酯，3- 丁氧基丙酸甲酯，3- 丁氧基丙酸乙酯，3- 丁氧基丙酸丙 酯，和3-丁氧基丙酸丁酯；氧基异丁酸酯，例如，甲基-2-羟基异丁酸酯，α -甲氧基异丁酸 甲酯，甲氧基异丁酸乙酯，α-乙氧基异丁酸甲酯，α-乙氧基异丁酸乙酯，β-甲氧基异丁 酸甲酯，β-甲氧基异丁酸乙酯，β-乙氧基异丁酸甲酯，β-乙氧基异丁酸乙酯，β-异丙氧 基异丁酸甲酯，β -异丙氧基异丁酸乙酯，β -异丙氧基异丁酸异丙酯，β -异丙氧基异丁酸 丁酯，β-丁氧基异丁酸甲酯，β-丁氧基异丁酸乙酯，β-丁氧基异丁酸丁酯，α-羟基异 丁酸甲酯，α-羟基异丁酸乙酯，α-羟基异丁酸异丙酯，和α-羟基异丁酸丁酯；具有醚和 羟基部分两者的溶剂，例如甲氧基丁醇，乙氧基丁醇，甲氧基丙醇，和乙氧基丙醇；及其它溶 剂，例如二元酯，和γ-丁内酯；酮醚衍生物，例如双丙酮醇甲醚；酮醇衍生物，例如丙酮醇 或双丙酮醇；内酯，例如丁内酯；酰胺衍生物，例如二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺，苯甲醚， 和其混合物。
6. 根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于溶剂的量占光刻胶组合物的总量 的90重量％或更多，优选92重量％或更多，更优选94重量％或更多。
7. 根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于溶剂的组成为：（1)乙二醇二甲醚 15重量份，⑵乙酸乙酯40重量份和（3) γ - 丁内酯5重量份。
8. 根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于式（I)表示的化合物中R ^心独 立地表示C1-Qj:连或支链烷基，并且其中R 4-1?12至少有一个是卤素或者CF 3。
9. 根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于式（I)表示的化合物为以下式 ⑷化合物：
其中R1-R3S C「(：8的烷基，Y是抗衡阴离子。
10.根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于所述光刻胶组合物可含有选自 吡啶、胺、氢氧化铵、三辛胺、二乙醇胺和氢氧化四丁铵的碱性化合物，以光刻胶组合物的固 体组分总重量为基准计，碱性化合物的含量通常占固体组分的0. 01-1重量％。
【专利摘要】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，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。
【IPC分类】G03F7-004
【公开号】CN104536265
【申请号】CN201410855600
【发明人】王莺妹, 何人宝
【申请人】浙江永太科技股份有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月31日