[發明專利]兩步光致抗蝕劑組合物以及方法

在審

• 申請號: 201580002527.0
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN107087426A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 亞歷克斯·菲利普·格雷厄姆·羅賓遜;艾倫·布朗;安德烈亞斯·弗羅姆霍爾德;湯姆·拉達
• 申請（專利權）人: 亞歷克斯·菲利普·格雷厄姆·羅賓遜;艾倫·布朗;安德烈亞斯·弗羅姆霍爾德;湯姆·拉達
• 主分類號: G03F7/038
• 分類號: G03F7/038;G03F7/16
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 張瑞,鄭霞

參考在先領域申請

本申請是根據35U.S.C.§120于2014年2月24日提交的美國專利申請號14/187,649的分案，并要求其的權益。

發明領域

本發明涉及新穎的亞甲基富勒烯衍生物，由其制備的負型光致抗蝕劑組合物以及使用它們的方法。本發明進一步涉及允許在對比度、分辨率和/或線邊緣粗糙度方面的改進的兩步抗蝕劑工藝。本發明還涉及包括富勒烯和/或化學增幅材料的雙重抗蝕劑工藝。這些衍生物、它們的光致抗蝕劑組合物和/或方法對于使用例如紫外線輻射、極端紫外線輻射、超越極端紫外線輻射(beyond extreme ultraviolet radiation)、X射線和帶電粒子射線的精細圖案處理是理想的。

背景技術

如眾所周知的，不同種類的電子或半導體裝置例如IC、LSI等的制造方法涉及襯底材料諸如半導體硅晶片的表面上的抗蝕劑層的精細圖案化。這種精細圖案化方法傳統上已經通過光刻法進行，其中襯底表面均勻地涂布有一種正型或負型光致抗蝕劑組合物以形成該光致抗蝕劑組合物的薄層，并且選擇性地用光化射線(諸如紫外線)通過一個光掩模輻射，接著進行顯影處理以選擇性地溶解掉在分別曝光或未曝光于光化射線的區域的光致抗蝕劑層，在襯底表面上留下一個圖案化的抗蝕劑層。由此獲得的圖案化的抗蝕劑層被用作在襯底表面上的后續處理如蝕刻中的掩模。具有納米數量級的尺寸的結構的制造是重要關注的一個領域，因為它能夠實現開拓新穎現象諸如量子限制效應的電子和光學裝置并且還允許更大的組件包裝密度。其結果是，要求抗蝕劑層具有不斷增加的精細度，這僅能通過使用具有比常規紫外線更短的波長的光化射線來完成。因此，現在的情況是，代替常規的紫外線，電子束(e-束)、準分子激光束、EUV、BEUV和X射線被用作短波長光化射線。不用說，可獲得的最小尺寸主要是由抗蝕劑材料的性能和光化射線的波長確定的。多種材料已被提議作為適合的抗蝕劑材料。在基于聚合物交聯的負型抗蝕劑的情況下，存在約10nm(這是單一聚合物分子的近似半徑)的固有分辨率極限。

還已知將一種稱為“化學增幅(chemical amplification)”的技術施用到聚合物抗蝕劑材料上。化學地增幅的抗蝕劑材料通常是多組分配制品，其中存在一種主聚合物組分，諸如酚醛清漆樹脂，其有助于諸如材料對蝕刻的耐受性及其機械穩定性的特性；以及一種或多種賦予該抗蝕劑所希望的特性的附加組分以及一種敏化劑。根據定義，化學增幅是通過涉及該敏化劑的催化方法發生，這導致引起多個抗蝕劑分子的曝光的單個輻射事件。在一個典型的實例中，該抗蝕劑包含一種聚合物和一種光致酸生成劑(PAG)作為敏化劑。該PAG在輻射(光或電子束)的存在下釋放質子。此質子然后與該聚合物反應以使其失去官能團。在這個過程中，第二質子產生，其然后可以與另一個分子反應。該反應的速度可以進行控制，例如，通過加熱抗蝕劑膜以推動該反應。加熱后，反應的聚合物分子自由地與配制品的剩余組分反應，如將適合于負型抗蝕劑。以此方式，材料對光化輻射的靈敏度大大提高，因為少數的輻射事件引起大數目的曝光事件。

在此類化學增幅方案中，輻射導致曝光的抗蝕劑材料的交聯；從而產生負型抗蝕劑。該聚合物抗蝕劑材料可以是自交聯的或交聯分子可以包括在內。美國專利號5,968,712、5,529,885、5,981,139和6,607,870中披露了基于聚合物的抗蝕劑的化學增幅。

多種亞甲基富勒烯衍生物已經由本發明的諸位發明人示出是有用的電子束抗蝕劑材料，應用物理學快報[Appl.Phys.Lett.]第72卷，第1302頁(1998)，應用物理學快報第312卷，第469頁(1999)，材料研究學會會議論文集(Mat.Res.Soc.Symp.Proc.)第546卷，第219頁(1999)和美國專利號6,117,617。

如可以看出的，對于獲得越來越精細的光致抗蝕劑的分辨率存在持續的希望，這將允許制造越來越小的半導體裝置以便滿足當前的和進一步需要的要求。還令人希望的是產生可以與這些光致抗蝕劑結合使用的材料，這些材料對用于產生當前的半導體裝置的方法將是更穩健的，諸如，例如，蝕刻耐受性。

附圖說明

圖1：示出了展示從實例1獲得的分辨率的SEM。

圖2：示出了展示從實例2獲得的分辨率的SEM。

圖3：示出了展示從實例3獲得的分辨率的SEM。

圖4：示出了展示從實例4獲得的分辨率的SEM。

圖5：示出了展示從實例5獲得的分辨率的SEM。