專利名稱：光敏共聚物和光致抗蝕劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光敏共聚物和光致抗蝕劑組合物。
背景技術(shù)：
本文公開了光敏共聚物和包括所述共聚物的光致抗蝕劑組合物。近來(lái)，先進(jìn)一代微刻技術(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)則(即，超越193nm的浸沒(méi)式光刻技術(shù)，和納入下一代光學(xué)的在13. 5nm這樣非常短的波長(zhǎng)下操作的例如電子束、X射線、和極紫外光(EUV)光刻技術(shù))趨向于尺寸越來(lái)越小，例如，30nm及以下。一般而言，由于更高的數(shù)值孔徑(NA)， 高的分辨率必定帶來(lái)景深(DOF)的減小，并由此隨著特征尺寸的越來(lái)越小，相應(yīng)地，抗蝕劑厚度也會(huì)減小。伴隨著更窄的線寬與更薄的抗蝕膜，例如線寬粗糙度(LWR)和分辨率的一致性問(wèn)題對(duì)限制光致抗蝕劑的性能及有用性具有日益增長(zhǎng)的重要性。所述現(xiàn)象在半導(dǎo)體器件的制造中是有用的；例如，過(guò)多的線寬粗糙度會(huì)導(dǎo)致差的蝕刻以及例如，晶體管和柵結(jié)構(gòu)中線寬控制不足，，可能會(huì)導(dǎo)致短路與信號(hào)延遲。公開號(hào)為2009/0202946的美國(guó)專利申請(qǐng)公開了在光致抗蝕劑中使用的聚合物，其基于具有低活化能(即縮醛和/或縮酮)的酸敏基團(tuán)，包含羥基苯乙烯的共聚物，或者具有龐大環(huán)烷基酸敏基團(tuán)的(甲基)丙烯酸酯類共聚物，其進(jìn)一步包括官能團(tuán)(例如脂肪族羥基基團(tuán)或內(nèi)酯結(jié)構(gòu)部分)以提供表面粘附性能。對(duì)于特定的縮醛基團(tuán)，包括‘946申請(qǐng)中所公開的示例共聚物的光致抗蝕劑，顯示出精細(xì)的圖案圖像，理想的敏感度和曝光寬容度，以及老化穩(wěn)定性；然而，其并未公開線寬粗糙度性能或者在線寬粗糙度上的改進(jìn)。鍵合光致產(chǎn)酸劑的聚合物提供了理想的圖像性能。然而，鍵合光致產(chǎn)酸劑的聚合 物也會(huì)在光致抗蝕劑中引入非常高的極性以及光致刻蝕劑的溶脹，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致低的機(jī)械強(qiáng)度以及由于臨界尺寸(CD)在30nm或更少的窄線寬引起的圖案損壞所帶來(lái)的光致刻蝕劑的失效。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施方案中，一種由下式所示的共聚物，其可以克服現(xiàn)有技術(shù)中一種或多種上述不足或者其他不足之處
R6 3 (Ar) ^7d R10 e
(R )l(Re)mV
其中，R1-R5獨(dú)立地為H，CV6烷基或C4_6芳基，R6為氟化或未氟化的C5,酸可分解基團(tuán)；每個(gè)Ar獨(dú)立地為C6_2(l的單環(huán)、多環(huán)或稠合多環(huán)芳基基團(tuán)；每個(gè)R7和R8獨(dú)立地為-OR11或C(CF3)2OR11基團(tuán)，其中，每個(gè)R11獨(dú)立地為H，氟化或未氟化的C5,酸可分解基團(tuán)，或它們的組合；每個(gè)R9獨(dú)立地為F, C^10燒基，C1,氟燒基，C1^0燒氧基或C1,氟燒氧基；R1(I為含有光致產(chǎn)酸劑的陽(yáng)離子-結(jié)合的Cich4ci基團(tuán)，摩爾分?jǐn)?shù)a，b，d獨(dú)立地為0-0. 80，摩爾分?jǐn)?shù)c為
O.01-0. 80，e為0-0. 50，前提是a, b, d均為O時(shí)，則e大于0，摩爾分?jǐn)?shù)a+b+c+d+e之和為1，I和m獨(dú)立地為1-4的整數(shù)，且η為0-5的整數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，一種光致抗蝕劑組合物，其包括上述共聚物；光可破壞堿；溶劑；以及任選地，非聚合物結(jié)合的光致產(chǎn)酸劑。在另一個(gè)實(shí)施方案中，一種涂覆的基材，其包括上述共聚物；光可破壞堿；以及任選地，非聚合物結(jié)合的光致產(chǎn)酸劑；其中，光致抗蝕劑層與基材表面接觸。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開了應(yīng)用于高能光刻，例如具有13. 5nm光波長(zhǎng)的極紫外光(EUV)光刻技術(shù)中的共聚物。該共聚物包括與聚合物結(jié)合的離子光致產(chǎn)酸劑(PAG)，優(yōu)選由陽(yáng)離子，通過(guò)系鏈基團(tuán)(tethering group),以及酯,縮醒-或縮酮-基酸敏保護(hù)基團(tuán)鍵接,有時(shí)也被稱為“離去基團(tuán)”，其可掩護(hù)堿-反應(yīng)活性官能團(tuán)，例如羧酸基團(tuán)，酚基，或六氟異丙醇基。共聚物可以包括窄的多分散性(即Mw/Mn ( I. 5)的多分散聚合物，其含有芳基基團(tuán)(如苯乙烯)，例如酸敏離去基團(tuán)的大的縮醛基團(tuán)(如> 10個(gè)碳原子)，以及與共聚物結(jié)合的酸-可斷鏈或非-可斷鏈陽(yáng)離子鍵合光致產(chǎn)酸劑。本文中所使用的，“共聚物”包括具有兩種或更多不同單體單元的聚合物，并且包括具有兩單體單元的共聚物，具有三單體單元的三元共聚物，具有四單體單元的四元共聚物，具有五單體單元的五元共聚物等等。同時(shí)應(yīng)該意識(shí)到，本文中公開的共聚物可以是無(wú)規(guī)共聚物，嵌段共聚物，交替共聚物，或者上述兩種或多種的組合。優(yōu)選地，所述共聚物為無(wú)規(guī)共聚物，其分子式并不代表特定的單體序列。本文中所使用的，“芳基”是指芳族基團(tuán)，并且可以是例如苯基基團(tuán)的單環(huán)；例如聯(lián)苯基團(tuán)的多環(huán)；或是例如萘基基團(tuán)的稠環(huán)，并且“芳基”可以理解為包括所有的芳族結(jié)構(gòu)，包括那些低于6個(gè)碳原子的結(jié)構(gòu)，例如芳香雜環(huán)化合物，包括吡唑，噻吩，噁唑，吡啶等等。同時(shí)，本文中的“烷基”基團(tuán)是指包含SP3雜化碳原子的基團(tuán)，并且其可以是直鏈或支鏈的，除非另作說(shuō)明，還可以包括環(huán)烷基。進(jìn)一步地，“陽(yáng)離子-結(jié)合”表示有機(jī)系鏈基團(tuán)，例如，包含烷基，芳基，烷氧基，聚烷氧基，縮醛或縮酮的基團(tuán)，或者其他合適的基團(tuán)，在光致產(chǎn)酸劑陽(yáng)離子和聚合物之間形成共價(jià)鍵合結(jié)構(gòu)，其中，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到光致產(chǎn)酸劑陽(yáng)離子為含有正電荷雜原子的有機(jī)分子，比如锍(硫)或碘鎗(碘)。同時(shí)本文中所使用的，“取代的”表示包括取代基，例如鹵素(即F，Cl，Br, I)，羥基，氨基，硫醇類，竣基，竣酸根，酸胺，臆，硫醇，硫化物，~■硫化物，硝基，C1^0燒基，C1,燒氧基，C6_10芳基，C6,芳氧基，C7,烷芳基，c7_1(l烷芳氧基，或者包含上述至少一種基團(tuán)的組合。應(yīng)當(dāng)理解的是，除非另作說(shuō)明，或者此類取代將對(duì)所得結(jié)構(gòu)的預(yù)期性能產(chǎn)生顯著不利地影響，對(duì)于本文結(jié)構(gòu)式中的任意基團(tuán)或者結(jié)構(gòu)，均可以被如此取代。在一些實(shí)施方案中，僅僅將縮醛基團(tuán)用作酸敏離去基團(tuán)；在另外的實(shí)施方案中，共聚物包括縮醛基團(tuán)與高活化能離去基團(tuán)(如叔烷基酯)的組合。優(yōu)選地，共聚物含有在縮醛離去基團(tuán)和/或包含共聚物主鏈的單體上的氟取代基。同時(shí)含有陽(yáng)離子-結(jié)合光致產(chǎn)酸劑和低活化能縮醛基團(tuán)聚合物的共聚物可以實(shí)現(xiàn)改善分辨率，線寬粗糙度，損壞界限中的一項(xiàng)或者更多，以及理想的抗刻蝕性，良好的聚合物與由此得到的光致刻蝕劑之間的一致性，快的感光速度(例如，< 10毫焦耳每平方厘米(mj/cm2))，尤其是短的波長(zhǎng)/高能光刻，例如電子束，極紫外光(EUV)和X-射線，以及改善的分辨率。使用所述共聚物制備的光致刻蝕劑包括溶劑和添加劑，所述添加劑包括光可破壞堿和表面活性劑。任選地，可以包括附加的未結(jié)合聚合物的光致產(chǎn)酸劑。光致刻蝕劑包括含有酸敏離去基團(tuán)的共聚物，所述酸敏離去基團(tuán)位于共聚物的單體結(jié)構(gòu)部分，并保護(hù)在酸敏離去基團(tuán)上成為堿-活性基團(tuán)，例如酚羥基基團(tuán)，羧酸基團(tuán)，或者羥基六氟異亞丙基基團(tuán)的官能團(tuán)。在一個(gè)實(shí)施方案中，共聚物具有如下結(jié)構(gòu)式(I)
權(quán)利要求
1.一種由下式所示的共聚物，
2.權(quán)利要求I的共聚物，其中，氟化或未氟化的C5_3(l酸可分解基團(tuán)R6為叔烷基酯基團(tuán)。
3.權(quán)利要求I的共聚物，其中，共聚物為下式所示
4.權(quán)利要求3的共聚物，其中，R12為
5.權(quán)利要求I的共聚物，其中，當(dāng)e不為O時(shí)，Rltl為下式所示Rio = - (Ar”)-R13 其中，Ar”為C6,的單環(huán)、多環(huán)或稠合多環(huán)芳基基團(tuán)，以及
6.權(quán)利要求I的共聚物，其中，共聚物為下式所示
7.一種光致抗蝕劑組合物，其包含 由下式所示的共聚物，
8.權(quán)利要求7的光致抗蝕劑組合物，其中，光可破壞堿包含陽(yáng)離子，其包含
9.一種涂覆的基材,包含 由下式所示的共聚物，
10.一種形成電子器件的方法，包含 (a)將權(quán)利要求7所述的光致抗蝕劑組合物層涂覆在基材上； (b)在活化輻射下，按圖樣曝光所述光致抗蝕劑組合物層；以及 (C)顯影曝光的光致抗蝕劑組合物層，以制得光致抗蝕浮雕影象。
全文摘要
本發(fā)明涉及光敏共聚物和光致抗蝕劑組合物，具體涉及一種由下式所示的共聚物，其中，R1-R5獨(dú)立地為H，C1-6烷基或C4-6芳基，R6為氟化或未氟化的C5-30酸可分解基團(tuán)；每個(gè)Ar獨(dú)立地為C6-20的單環(huán)、多環(huán)或稠合多環(huán)芳基基團(tuán)；每個(gè)R7和R8獨(dú)立地為-OR11或C(CF3)2OR11基團(tuán)，其中，每個(gè)R11獨(dú)立地為H，氟化或未氟化的C5-30酸可分解基團(tuán)，或它們的組合；每個(gè)R9獨(dú)立地為F，C1-10烷基，C1-10氟烷基，C1-10烷氧基或C1-10氟烷氧基；R10為含有光致產(chǎn)酸劑的陽(yáng)離子-結(jié)合C10-40基團(tuán)，摩爾分?jǐn)?shù)a，b，d獨(dú)立地為0-0.80，摩爾分?jǐn)?shù)c為0.01-0.80，e為0-0.50，前提是a，b，d均為0時(shí)，則e大于0，摩爾分?jǐn)?shù)a+b+c+d+e之和為1，l和m獨(dú)立地為1-4的整數(shù)，且n為0-5的整數(shù)。一種光致抗蝕劑，以及一種涂層基材，其均包括所述共聚物。
文檔編號(hào)G03F7/004GK102718932SQ20111046184
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者E·阿恰達(dá), J·W·撒克里, O·昂格伊, S·J·康 申請(qǐng)人:羅門哈斯電子材料有限公司