I线光刻胶组合物以及使用该组合物形成精细图案的方法
【专利摘要】本发明公开了一种在200～250℃高温下具有良好热稳定性的I线光刻胶组合物以及利用该组合物形成精细图案的方法，通过该组合物可以形成使用酸扩散层的精细光刻胶图案。该I线光刻胶组合物包括：含有1～99mol%的重复单元的聚合物，重复单元选自由1～99mol%的说明书中化学式1代表的重复单元、化学式2代表的重复单元、化学式3代表的重复单元及其混合物构成的组;含有至少两个重氮萘醌(DNQ)基团的光敏化合物；以及有机溶剂。在化学式2和3中，R*和R**分别是H或甲基，R1是H或具有3～15个碳原子的链状、分支状或环状烃基，该烃基含有1～4个氧原子或不含氧原子，R2是具有1～30个碳原子的链状、分支状或环状烃基，该烃基含有1～4个氧原子或不含氧原子。
【专利说明】I线光刻胶组合物以及使用该组合物形成精细图案的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种I线光刻胶组合物以及使用该组合物形成精细图案的方法，尤其涉及一种在200?250°C高温下具有良好热稳定性的I线光刻胶组合物以及利用该光刻胶形成精细图案的方法，通过该光刻胶可以形成使用酸扩散层(acid-diffusion layer)的精细光刻胶图案。
【背景技术】
[0002]尺寸更小、集成度更高的半导体器件需要实现精细图案的技术。在形成半导体器件精细图案的方法中，最有效的方法是利用精细光刻胶图案，通过曝光装置显影和附加过程弓I入可以获得上述精细光刻胶图案。
[0003]在附加过程中，利用嵌段共聚物(block copolymer (BCP))自组装的定向自组装(DSA)光刻有可能形成线宽(line width)小于或等于20nm的精细图案，这是已知的常规光学图案形成方法的极限。
[0004]DSA光刻，与常规的光刻胶图案过程联合，将BCP的随机定向改变为有序定向，从而形成半导体器件的精细图案。具体地，为了 BCP的有序定向，BCP被涂覆在形成光刻胶图案的晶片(wafer)或ITO玻璃薄膜上，然后加热以形成BCP涂覆层。在超过玻璃化转变温度(Tg)的温度下，加热BCP涂覆层，BCP涂覆层被重排，从而获得有序定向的自组装图案。
[0005]因此，利用DSA光刻制备有序定向的图案的研究已经积极开展。尤其是，与发展新光刻手段或常规方法的成就相比，DSA光刻在有效降低最小化和集成化半导体器件和LCD的成本方面非常有用。在DSA光刻中，利用传统的ArF、KrF和I线光刻胶组合物，优选I线光刻胶组合物(利用I线(365nm)作为光源的光刻胶材料),形成引导图案(guide pattern),引导图案之间的间隔(space )被BCP覆盖，进行热处理，以形成BCP有序定向的精细图案。
[0006]但是，DSA光刻需要在200?250°C (超过BCP的Tg温度)下热处理，因此DSA光刻不能应用于利用常规的含有弱热稳定性的酚醛树脂的I线光刻胶组合物形成引导图案的过程。
[0007]常规的I线光刻胶组合物不是化学放大抗蚀组合物，通过使用光酸产生剂(photoacid generator,PAG),化学放大抗蚀组合物被用于通过酸扩散过程形成图案。在利用常规的I线光刻胶组合物形成图案时，使用了溶解抑制剂(所述溶解抑制剂是通过具有酚醛结构的常规聚合物和光敏化合物(PAC)反应形成的)，还利用了曝光区域和未曝光区域之间的对比差(contrast difference)(显影速率差)。因此,使用酸扩散层(在光刻胶图案上涂覆含有酸成分的水性组合物，然后加热和显影具有光刻胶图案的生成物(resultant))形成精细图案的附加方法不能应用于使用常规I线光刻胶组合物形成的图案。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的一个目的在于提供一种具有良好热稳定性的I线光刻胶组合物，使得在形成光刻胶图案后的附加热处理过程中，不会产生光刻胶图案回流(reflow)。[0009]本发明的另一目的在于提供一种I线光刻胶组合物，通过该I线光刻胶组合物可以形成使用酸扩散层的精细图案。
[0010]为了实现上述目的，本发明提供了一种I线光刻胶组合物，该I线光刻胶组合物包括:含有I~99mol%的重复单元的聚合物，所述重复单元选自由I~99mol%的以下化学式I代表的重复单元、以下化学式2代表的重复单元、以下化学式3代表的重复单元以及它们的混合物构成的组；含有至少两个重氮萘醌(DNQ)基团的光敏化合物；以及有机溶剂。
【权利要求】
1.一种I线光刻胶组合物，包括: 含有I~99mol%的重复单元的聚合物，所述重复单元选自由I~99mol%的以下化学式I代表的重复单元、以下化学式2代表的重复单元、以下化学式3代表的重复单元以及它们的混合物构成的组； 含有至少两个重氮萘醌(DNQ)基团的光敏化合物；以及 有机溶剂； [化学式I]
2.如权利要求1所述的I线光刻胶组合物，其中所述聚合物选自由以下化学式Ia~Id代表的聚合物构成的组， [化学式Ia]
3.如权利要求1所述的I线光刻胶组合物，其中所述聚合物选自由以下化学式2a~2f代表的聚合物构成的组， [化学式2a]
4.如权利要求1所述的I线光刻胶组合物，其中所述光敏化合物选自由以下化学式4代表的化合物、以下化学式5代表的化合物、以下化学式6代表的化合物以及它们的化合物构成的组， [化学式4]
5.如权利要求1所述的I线光刻胶组合物，其中所述有机溶剂选自由乙酸正丁酯(nBA)、乙酸乙酯(EL)、Y - 丁内酯(GBL)、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)、丙二醇甲醚(PGME)以及它们的混合物构成的组。
6.如权利要求1所述的I线光刻胶组合物，其中相对于总I线光刻胶组合物，所述聚合物的重量含量是5~50%,所述光敏化合物的重量含量是10~35%,余下的为所述有机溶剂的含量。
7.如权利要求1所述的I线光刻胶组合物，进一步包括:选自由交联剂、表面活性剂以及它们的混合物构成的组的添加剂，其中相对于100重量份的I线光刻胶组合物，所述交联剂的含量为I~15重量份；相对于100重量份的I线光刻胶组合物，所述表面活性剂的含量为0.01~5重量份。
8.如权利要求7所述的I线光刻胶组合物，其中所述交联剂选自由1，4-苯二酚、1，5-二羟基萘、1，6-二羟基萘、2，6-二羟基萘、双酚A、9，9’ -二羟基富勒烯以及它们的混合物构成的组。
9.一种形成精细光刻胶图案的方法，包括以下步骤: 将权利要求1~8任一所述的I线光刻胶组合物涂覆到其上已形成即将被蚀刻的层的半导体衬底，加热所述衬底以形成光刻胶层； 用给定的光掩膜和I线光刻机曝光所述光刻胶层，加热所述已曝光的光刻胶层； 显影所述已曝光和加热的光刻胶层，以形成光刻胶图案； 在所述光刻胶图案上涂覆用于酸扩散层的组合物，以形成所述酸扩散层；以及 加热和显影所述具有所述酸扩散层的光刻胶图案，以减小所述光刻图案的线宽。
【文档编号】G03F7/16GK103988128SQ201280046335
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年9月21日 优先权日:2011年9月22日
【发明者】李正烈, 张有珍, 李载禹, 金宰贤 申请人:株式会社东进世美肯