用于制造集成電路裝置、光學(xué)裝置、微機(jī)械及機(jī)械精密裝置的組合物的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了用于使涂覆于半導(dǎo)體基板的光阻劑顯影的包含季銨化合物的組合物。還提供了制造集成電路裝置、光學(xué)裝置、微機(jī)械及機(jī)械精密裝置的方法。通過(guò)使用所述改良組合物來(lái)防止光阻劑膨脹可以避免圖案塌陷。(I) (IIa)-X-Y2(IIb)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于制造集成電路裝置、光學(xué)裝置、微機(jī)械及機(jī)械精密裝置 的組合物
[0001] 本發(fā)明涉及一種適用于制造集成電路裝置、光學(xué)裝置、微機(jī)械及機(jī)械精密裝置的 方法中的組合物，尤其關(guān)于光阻顯影組合物。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 在制造具有LSI、VLSI及ULSI的IC的方法中，通過(guò)光微影技術(shù)產(chǎn)生圖案化材料 層，如圖案化光阻層；含有氮化鈦、鉭或氮化鉭或由其組成的圖案化障壁材料層；含有例如 交替多晶硅及二氧化硅層的堆?；蛴善浣M成的圖案化多堆棧材料層；及含有二氧化硅或低 k或超低k介電材料或由其組成的圖案化介電材料層。當(dāng)今，該等圖案化材料層包含尺寸甚 至低于22nm且縱橫比較高的結(jié)構(gòu)。
[0004] 在光微影方法中，輻射敏感性光阻劑涂覆于如晶圓的基板上且接著通常經(jīng)由屏蔽 將影像曝光透射至光阻劑。視所用光阻劑類(lèi)型而定，曝光將增加或降低稱(chēng)為顯影劑的適合 溶劑對(duì)曝光區(qū)域的溶解性。正型光阻材料在曝光區(qū)域中的可溶性將變得較大，而負(fù)型光阻 劑在曝光區(qū)域中的可溶性將變得較小。曝光之后，基板的區(qū)域由顯影劑溶解且不再由圖案 化光阻膜覆蓋，且現(xiàn)可通過(guò)蝕刻或通過(guò)沉積材料于開(kāi)放圖案化區(qū)域中來(lái)形成電路圖案。
[0005] 通常任選地進(jìn)行曝光后烘烤（PEB)以使得經(jīng)曝光的光阻劑聚合物分解。接著，將 包括經(jīng)分解的聚合物光阻劑的基板轉(zhuǎn)移至顯影室中，以移除經(jīng)曝光的光阻劑，其可溶于水 性顯影組合物中。典型地，該等顯影組合物包含氫氧化四烷基銨，如（但不限于）氫氧化四 甲基銨（TMH)，其以膠泥形式涂覆于抗蝕劑表面以便使經(jīng)曝光的光阻劑顯影。接著對(duì)基板 應(yīng)用去離子水沖洗以停止顯影制程，且移除已溶解的光阻劑聚合物。接著，將基板傳送至離 心干燥制程。此后，可將基板轉(zhuǎn)移至下一制程步驟，其可包括硬烤制程以自光阻劑表面移除 任何水分。
[0006] 歸因于尺寸縮小，為達(dá)成缺陷減少而移除顆粒也變成關(guān)鍵因素。此舉不僅適用于 光阻劑圖案，而且適用于在光學(xué)裝置、微機(jī)械及機(jī)械精密裝置的制造期間產(chǎn)生的其他圖案 化材料層。在光阻劑顯影步驟中光阻劑的膨脹為重要因素，其可增加圖案塌陷的風(fēng)險(xiǎn)且因 此應(yīng)避免。
[0007] US 7214474 B2公開(kāi)一種包含第一聚合表面活性劑的洗滌組合物，其中該第一 聚合表面活性劑為選自的聚合物：聚（十二烷基丙烯酸酯-共-丙烯酸鈉）、聚（苯乙 烯-共-a-甲基苯乙烯-共-丙烯酸）、聚（丙烯酸-共-甲基丙烯酸甲酯）、疏水性改質(zhì) 的聚（丙烯酸）、聚（乙烯基萘-交替-順丁烯二酸）_接枝-聚苯乙烯及具有以下結(jié)構(gòu)的 聚皂：
[0008]
【權(quán)利要求】
1. 用于使涂覆于半導(dǎo)體基板的光阻劑顯影的組合物，所述組合物包含式I的季銨化合 物
其中 仏)1?1選自式1-〇?1°1?111? 12的(：4-(：3(|有機(jī)基團(tuán)，其中1?1°、1? 11及1?12獨(dú)立地選自（：「(：2(|烷 基，且R'R11及R12中的兩者或三者可一起形成環(huán)體系，且 R2、R3及R4選自R1或C^Cltl烷基、C^Cltl羥烷基、C^C3tl氨基烷基或C^C2tl烷氧基烷基， 且X為化學(xué)鍵或C1-C4二價(jià)有機(jī)基團(tuán)，或 (b) R1及R2獨(dú)立地選自式IIa或IIb的有機(jī)基團(tuán)
或 -X-Y2 (IIb) 其中Y1SC4-C2(l烷二基，Y2為單環(huán)、雙環(huán)或三環(huán)C5-C2(l碳環(huán)或雜環(huán)芳族體系，且R3及R4 選自#或C^Cltl烷基、C^Cltl羥烷基、C^C3tl氨基烷基或C^C2tl烷氧基烷基，且X為化學(xué)鍵或 C1-C4二價(jià)有機(jī)基團(tuán)，且X為化學(xué)鍵或C^C4二價(jià)有機(jī)基團(tuán)，或 (c)R1、R2、R3及R4中的至少兩者一起形成飽和單環(huán)、雙環(huán)或三環(huán)C5-C3(l有機(jī)環(huán)體系，且 其余R3及R4若存在則一起形成單環(huán)C5-C3(l有機(jī)環(huán)體系或選自C^Cltl燒基、C^Cltl輕烷基、 C1-C3tl氨基烷基或C^C2tl烷氧基烷基，且X為化學(xué)鍵或C^C4二價(jià)有機(jī)基團(tuán)，或 ⑷其組合，且 其中Z為抗衡離子且z為整數(shù)，其經(jīng)選擇以使得整體龐大季銨化合物不帶電荷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的水性組合物，其中R1中的R1CI、R11及R12獨(dú)立地選自C^C8烷基且 R2、R3及R4獨(dú)立地選自C「C4烷基。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的水性組合物，其中 R1、R2獨(dú)立地選自環(huán)己基、環(huán)辛基或環(huán)癸基，其可未經(jīng)取代或經(jīng)C^仏烷基取代，且 R3、R4獨(dú)立地選自C^C4烷基。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的水性組合物，其中C^C3tl氨基烷基選自
其中： X為二價(jià)基團(tuán)，對(duì)于各重復(fù)單元1至n，獨(dú)立地選自 (a) 直鏈或支化C1-C2tl烷二基，其可任選地經(jīng)取代且其可任選地間雜多達(dá)5個(gè)選自O(shè)及 N的雜原子， (b) C5-C2tl環(huán)烷二基，其可任選地經(jīng)取代且其可任選地間雜多達(dá)5個(gè)選自O(shè)及N的雜原 子， (c) 式-X1-A-X2-的C6-C2tl有機(jī)基團(tuán)，其中X1及X2獨(dú)立地選自C「C7直鏈或支化烷二基 且A選自C5-C12芳族結(jié)構(gòu)部分或C5-C3(l環(huán)烷二基，其H原子可任選地經(jīng)取代且其C原子可任 選地間雜多達(dá)5個(gè)選自O(shè)及N的雜原子， (d) 式III的聚氧亞烷基雙基：
其中P為〇或l，r為1至100的整數(shù)，且R5選自H及直鏈或支化C^C2tl烷基； 妒及1?4為獨(dú)立地選自以下的單價(jià)基團(tuán)：直鏈或支化(：5-(： 3(|烷基、(：5-(：3(|環(huán)烷基、(：1-(： 2(|羥 烷基及C2-C4氧基亞烷基均聚物或共聚物，其所有均可任選地經(jīng)取代，且其中成對(duì)的R3-R4及 相鄰的R4-R4及R3-R3可任選地一起形成二價(jià)基團(tuán)X，且也可通過(guò)支化而作為分子的延續(xù)部 分Q，且若η等于或大于2,則R3、R4或R3與R4也可為氫原子； η為1至5的整數(shù)或在X、R3及R4中的至少一個(gè)包含C2-(；聚氧亞烷基的情況下，η可為 1至10000的整數(shù)，且其限制條件為若存在至少一個(gè)Q，則η包括分支Q的所有重復(fù)單元；
η為1至5的整數(shù) D為二價(jià)基團(tuán)，對(duì)于各重復(fù)單元1至η，獨(dú)立地選自 (a) 直鏈或支化C1-C2tl燒二基， (b) C5-C2tl 環(huán)烷二基， (c) C5-C2tl 芳基， (d) 式-Z1-A-Z2-的C6-C2tl芳烷二基，其中Z1及Z2獨(dú)立地選自C廠(chǎng)心烷二基且A為C5-C12 芳族結(jié)構(gòu)部分， 其所有均可任選地經(jīng)取代且其可任選地間雜一個(gè)或多個(gè)選自〇、S及N的雜原子； R5為獨(dú)立地選自以下的單價(jià)基團(tuán)：直鏈或支化C^C2tl烷基、C5-C2(l環(huán)烷基、C5-C2(l芳基、C6-C2tl烷基芳基及C6-C2(l芳基烷基，其均可任選地經(jīng)取代。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的水性組合物，其中R'R11及R12中的至少兩者一起形 成單環(huán)、雙環(huán)或三環(huán)體系。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的水性組合物，其中R1選自雙環(huán)[2. 2. 1]庚烷、三環(huán) [3. 3.I.I3,7]癸烷且R2、R3及R4獨(dú)立地選自直鏈C「C4烷基。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的水性組合物，其中R1及R2選自C5-C1(l環(huán)烷基且R3及 R4獨(dú)立地選自直鏈C^C4烷基。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的水性組合物，其進(jìn)一步包含表面活性劑。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的水性組合物，其中Z為OH'
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的水性組合物，所述組合物的PH值為8或大于8,優(yōu)選 為pH9至14。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的組合物的用途，其用于使涂覆于半導(dǎo)體基板上的光 阻層顯影，以獲得線(xiàn)間距尺寸為50nm或小于50nm且縱橫比為2或大于2的圖案化光阻層。
13. 用于制造集成電路裝置、光學(xué)裝置、微機(jī)械及機(jī)械精密裝置的方法，其包含以下步 驟： (i) 提供基板 (ii) 為基板提供光阻層； (iii) 在存在或不存在浸漬液體的情況下經(jīng)由屏蔽將光阻層曝露于光化輻射； (iii) 使基板與根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的組合物接觸至少一次，以獲得圖案化光 阻層；及 (iv) 將與基板接觸的組合物移除。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中基板為半導(dǎo)體基板。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14的方法，其中圖案化材料層的特征尺寸為50nm或小于50nm 且縱橫比大于2。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13-15中任一項(xiàng)的方法，其中光阻劑為浸漬光阻劑、EUV光阻劑或電 子束光阻劑。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13-16中任一項(xiàng)的方法，其中集成電路裝置包含具有大規(guī)模集成 (LSI)、極大規(guī)模集成（VLSI)或超大規(guī)模集成（ULSI)的集成電路。
【文檔編號(hào)】C11D3/26GK104471487SQ201380037762
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月16日
【發(fā)明者】A·克里普, A·洪丘克, 潘切拉 S·蒙特羅, Z·巴恩 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司