[發明專利]光致抗蝕劑組合物和形成光刻圖案的方法

有效

• 申請號: 201210153151.1
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102681348A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: Y·C·裴;樸鐘根;李承泫;劉沂;T·卡多拉西亞;R·貝爾
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限公司
• 主分類號: G03F7/038
• 分類號: G03F7/038;G03F7/00;G03F7/09
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒

技術領域

本發明總體上涉及電子器件的制造。更具體地，本發明涉及光致抗蝕劑組合物，涂覆的基板以及光刻方法，該方法允許使用負型顯影工藝形成精細圖案。?

背景技術

在半導體制造工業中，光致抗蝕劑(photoresist)材料用于將圖像轉移到分布在半導體基底上的一個或多個底層(如金屬、半導體和介電層)以及所述基材本身。為了提高半導體設備的集成密度以及形成具有納米(nm)尺寸的結構，已經并持續開發了具有高分辨率的光致抗蝕劑和光刻工藝工具。?

正型化學放大光致抗蝕劑傳統地被用于高分辨率加工。這種抗蝕劑典型地采用具有酸不穩定離去基團的樹脂和光酸產生劑。曝光于光化輻射引起酸產生劑形成酸，其在后曝光烘焙期間，引起樹脂中酸不穩定基團的裂解。這在抗蝕劑的曝光和未曝光區域之間在水性堿性顯影劑溶液中產生了溶解特性的差異?？刮g劑的曝光區域在水性堿性顯影劑中是可溶的并且被從基板表面移除，而未曝光區域，其在顯影劑中是不溶的，顯影后保留以形成正性圖像。?

在半導體器件中獲得納米尺度特征尺寸的一個方法是在化學放大光致抗蝕劑曝光期間使用短波長的光，例如193nm或更短。為了進一步改善光刻性能，已經開發了浸沒式光刻工具以有效增加成像設備鏡頭的數值孔徑(NA)，例如，具有KrF或ArF光源的掃描儀。這通過在成像設備的最后表面和半導體晶片的上表面之間使用相對高折射率流體(即，浸沒流體)來實現。所述浸沒流體比空氣或惰性氣體介質允許更多量的光聚焦在抗蝕劑層上。當使用水作為浸沒流體，最大數值孔徑可以增加，例如，從1.2至1.35。數值孔徑這樣的增加，可能在單次曝光工藝中實現40nm的半節距(half-pitch)分辨率，進而允許改善的設計收縮。這一標準的浸沒式光刻工藝，然而，通常不適用于需要高分辨率器件的制造，例如，對于32nm和22nm半節距結點。?

從材料和加工二者的角度，已經做出了相當大的努力以拓展浸沒式光刻中?正型顯影實際分辨能力。一個這樣的例子涉及傳統正性化學放大光致抗蝕劑的負型顯影(NTD)。NTD允許使用由亮場掩膜板獲得的出眾的成像質量以打印臨界的暗場層。NTD抗蝕劑通常采用具有酸不穩定(或酸可裂解)基團的樹脂和光酸產生劑。曝光于光化輻射引起光酸產生劑形成酸，其在后曝光烘焙期間，引起酸不穩定基團的裂解，進而引起曝光區域的極性轉換。結果，在抗蝕劑的曝光和未曝光區域之間產生了溶解特性的差異，以致抗蝕劑的未曝光區域可以通過特殊的顯影劑去除，通常為有機顯影劑例如酮、酯或醚，留下通過不溶解的曝光區域產生的圖案。這樣的工藝被描述在，例如Goodall等的美國專利No.6790579中。該文獻公開了一種光致抗蝕劑組合物，包括產生酸的引發劑和包含沿著聚合物骨架反復出現的酸不穩定側基的多環聚合物。曝光的區域可以選擇性的用堿性顯影劑去除，或二者擇一地，對于負型顯影未曝光區域可以選擇性的通過用合適的非極性溶劑處理去除。?

傳統的193nm光致抗蝕劑聚合物典型地包括甲基丙烯酸烷基金剛烷基酯單元，其中烷基金剛烷基部分作為酸不穩定離去基團。然而，這類離去基團在NTD顯影劑例如2-庚酮和醋酸正丁基酯(NBA)中顯示出非常低的溶解速率。低的溶解速率已經被發現導致差的圖案保真性。在NTD顯影劑中提高這類聚合物的溶解速率可以通過使用相對低分子量的聚合物實現。這不是可行的整體解決方案因為低分子量聚合物已經被發現顯示出差的光化速度和CD均一性。?

在本領域對改善的光致抗蝕劑組合物和負型顯影光刻方法具有持續的需求，其允許在電子器件制造中形成精細圖案和其避免或顯著改善了一個或多個與現有技術水平相關的上述問題。?

發明內容

根據本發明的第一個方面，提供了光致抗蝕劑組合物。光致抗蝕劑組合物包括：包括以下通式(I)，(II)和(III)單元的第一聚合物：?

其中：R₁表示C₁-C₃的烷基；R₂表示C₁-C₃的亞烷基；m表示0或1；并且L₁表示內酯基團；包括以下通式(IV)和(V)單元的第二聚合物：?

其中：R₃表示C₁-C₃的烷基；L₂表示內酯基團；和n是0或1；和光酸產生劑。?

本發明還提供了涂覆的基板。所述涂覆的基板包括基板和在基板表面上的如本文所述的光致抗蝕劑組合物層。?