專利名稱：用于雙層光刻的低硅排氣抗蝕劑的制作方法
背景技術(shù)：
在微電子工業(yè)和包括微型結(jié)構(gòu)制造的其他工業(yè)(如，微型機械，磁頭等)中，一直要求不斷縮小結(jié)構(gòu)形狀的尺寸。在微電子工業(yè)中，這種要求則體現(xiàn)為縮小微電子設(shè)備的尺寸，和/或在一定尺寸的芯片上提供更多的電路。
有效的光刻技術(shù)是達到縮小形狀尺寸要求的關(guān)鍵。光刻對微型結(jié)構(gòu)制造的影響不僅是在所需襯底上直接形成圖形，而且還可以制作一般在這種成像中使用的掩模。一般的光刻過程包括，通過在成像輻射下以圖形方式暴露輻射敏感的抗蝕劑而形成具有圖形的抗蝕層。隨后，圖像通過將暴露的抗蝕層與材料(通常是含水的堿性顯影劑)相接觸而顯影，以選擇性地去除部分抗蝕層而顯示出需要的圖形。接下來，通過蝕刻在具有圖形的抗蝕層的開口處的材料，將圖形轉(zhuǎn)移到下層材料上。當轉(zhuǎn)移結(jié)束后，去掉殘余的抗蝕層。
光刻過程的分辨率性能通常是成像輻射的波長、曝光工具的光學(xué)品質(zhì)和成像層厚度的函數(shù)。當成像抗蝕層的厚度增加時，分辨率性能下降。通過減薄傳統(tǒng)單層抗蝕劑來提高分辨率一般會損壞抗蝕劑的抗蝕刻的性能，而這個性能是將所需圖像轉(zhuǎn)移至下層材料層時所必需的。為了在較薄成像層得到分辨率的提高，使用多層光刻過程(如，稱為雙層過程)。在多層光刻過程中，使用一個稱為“平面化下層”，其介于成像抗蝕層(一般為含硅的抗蝕劑)和通過從具有圖形的抗蝕劑轉(zhuǎn)移而要有圖形的下面的材料層之間。下層從具有圖形的抗蝕層得到圖形，然后，具有圖形的下層作為掩模，用于需要將圖形轉(zhuǎn)移至下面材料的蝕刻過程中。
雙層或多層抗蝕過程的成像層一般使用含硅的酸敏感聚合物。硅成分提供不同于平面化下層(其一般沒有硅)的蝕刻特性。通常，含硅的抗蝕聚合物含有至少大約5或6wt.％的硅。
除了具有顯著量的硅成分外，成像層抗蝕組合物還必須擁有在有利的成像輻射下所需的光刻性能。隨著連續(xù)地向更高分辨率光刻的發(fā)展，所需的成像輻射迅速成為193nm波長(ArF)的紫外輻照，并期望成為157nm波長(F2)的紫外輻照。因此，用于這些波長下的相應(yīng)的含硅抗蝕劑必須擁有所需的光學(xué)特性和溶解性能(如選擇性的溶解暴露區(qū)域)，以在所需輻射波長下得到圖像分辨率。在光刻領(lǐng)域使用含水的堿性顯影劑的大量實驗中，我們發(fā)現(xiàn)在使用這種普通的顯影劑溶液時，達到適當?shù)娜芙庑阅苁欠浅Ｖ匾暮头浅Ｐ枰摹?br> 通常在對雙層應(yīng)用的顯影抗蝕劑的方法是，將需要的硅成分以酸不穩(wěn)定的含硅部分形式放在酸敏感成像聚合物上。一般這種方法獲得的抗蝕組合物會在光刻過程中釋放不需要的揮發(fā)性硅化合物(排氣)。這些揮發(fā)性硅化合物可以沉積在光刻設(shè)備的敏感部分(如透鏡等)，而導(dǎo)致需要提早更換昂貴的元件和額外的停工檢修等。因此，需要一種降低或消除硅排氣的含硅的抗蝕劑配方。
發(fā)明概要本發(fā)明提供一種含硅的抗蝕組合物，它具有低硅排氣和高光刻分辨率性能，特別適用于使用193nm或更短波長成像輻射的雙層或多層光刻應(yīng)用。本發(fā)明的抗蝕組合物一般的特征在于含有一種成像聚合物，該成像聚合物具有含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基。本發(fā)明的抗蝕組合物優(yōu)選還在于完全不含有含硅的酸不穩(wěn)定部分。
一方面，本發(fā)明包含一種含硅的抗蝕組合物，其包含(a)一種酸敏感成像聚合物，和(b)一種輻射敏感的酸發(fā)生劑，其中酸敏感成像聚合物包含含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基。
這種成像聚合物優(yōu)選用于193nm的光刻過程中，并優(yōu)選基本上沒有含硅的酸不穩(wěn)定部分。含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基優(yōu)選含有一個直接的化學(xué)鍵，該化學(xué)鍵在側(cè)基的硅原子和(i)構(gòu)成成像聚合物主鏈的烯部分的一個碳原子之間或者(ii)構(gòu)成成像聚合物主鏈的環(huán)烯烴部分的一個碳原子之間。
另一方面，本發(fā)明包括一種在襯底上形成具有圖形的材料結(jié)構(gòu)的方法，該材料選自半導(dǎo)體、陶瓷和金屬，這個方法包括(A)提供一個具有材料層的襯底，(B)在材料層上形成共平面化層，(C)在平面化層上應(yīng)用抗蝕組合物以形成抗蝕層，該抗蝕組合物包含
(a)一種酸敏感成像聚合物，和(b)一種輻射敏感的酸發(fā)生劑，其中酸敏感成像聚合物包含含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基，(D)在輻射下對襯底以圖形方式曝光，從而使在通過輻射的抗蝕層的暴露區(qū)域中的輻射敏感酸發(fā)生劑產(chǎn)生酸，(E)將襯底與堿性顯影劑水溶液接觸，從而抗蝕層的暴露區(qū)域選擇性地溶解于顯影劑溶液，以顯露出具有圖形的抗蝕結(jié)構(gòu)，(F)通過經(jīng)抗蝕結(jié)構(gòu)圖形的空間蝕刻進入平面化層，而將抗蝕結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移至平面化層，并且(G)通過經(jīng)平面化層圖形的空間蝕刻進入材料層，將結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移至材料層。
步驟(G)中的蝕刻優(yōu)選為反應(yīng)性離子蝕刻。成像輻射優(yōu)選波長為約193nm。襯底優(yōu)選在步驟(D)和(E)之間烘焙。
本發(fā)明的各方面將在下面詳細討論。
發(fā)明詳述本發(fā)明的抗蝕組合物一般含有一種成像聚合物，該成像聚合物具有含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基。本發(fā)明的抗蝕組合物優(yōu)選在于基本沒有含硅的酸不穩(wěn)定部分。這些組合物顯示出低硅排氣，并且特別在雙層或多層光刻過程中可以提供高分辨率光刻圖形。本發(fā)明還包括基于本發(fā)明的抗蝕組合物而生成和使用具有圖形的抗蝕結(jié)構(gòu)來形成導(dǎo)體的、半導(dǎo)體的和/或絕緣結(jié)構(gòu)的方法。
本發(fā)明的抗蝕組合物優(yōu)選包括(a)一種酸敏感成像聚合物，和(b)一種輻射敏感的酸發(fā)生劑，其中酸敏感成像聚合物包含含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基。
成像聚合物包括(a)具有本發(fā)明的含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基的單體單元。成像聚合物優(yōu)選還包括(b)具有酸不穩(wěn)定側(cè)基的單體單元，它抑制了在堿性水溶液中聚合物的溶解性；和(c)適于通過自由基聚合反應(yīng)產(chǎn)生聚合物的單體單元。未曝光的成像聚合物優(yōu)選基本上不溶解于通常作為顯影劑使用的堿性水溶液。
具有含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基的單體單元(a)優(yōu)選含有(i)一個主鏈部分，它形成成像聚合物主鏈部分，和(ii)含硅的側(cè)基。主鏈部分優(yōu)選是烯部分或者環(huán)烯烴部分。最優(yōu)選的是，至少一個含硅側(cè)基中的硅原子直接與主鏈部分中的一個碳原子相結(jié)合。含硅側(cè)基優(yōu)選還在于不存在硅-硅鍵。下面將闡明一些可能的結(jié)構(gòu)例子 應(yīng)該明確的是本發(fā)明也可使用具有其他的含硅酸穩(wěn)定側(cè)基的其他單體單元。上面的例子還可以通過取代主鏈部分的一個或多個氫來改變。例如，用C1-C6烷基，氟代烷基等取代。任何這種取代優(yōu)選不對抗蝕劑的性能帶來負面影響。在上面的單體單元中，單體(III)通常是最優(yōu)選的。成像聚合物優(yōu)選含有基于在聚合物中所含單體單元總量的約10至35摩爾％的含硅單體單元。優(yōu)選地，選擇單體單元的比例以使硅成分至少達到成像聚合物總重量的約5wt.％，更優(yōu)選約6-10wt.％。
成像聚合物更優(yōu)選還在于在至少部分構(gòu)成成像聚合物的單體單元(b)上存在酸不穩(wěn)定側(cè)基部分。該酸不穩(wěn)定部分優(yōu)選是抑制抗蝕組合物在堿性水溶液中的溶解性。優(yōu)選的酸不穩(wěn)定保護部分是選自叔烷基(或環(huán)烷基)酯(如叔丁基、甲基環(huán)戊基、甲基環(huán)己基、甲基金剛基)，縮酮和縮醛。叔丁基酯和甲基環(huán)戊酯是最優(yōu)選的酸不穩(wěn)定保護部分。酸不穩(wěn)定側(cè)基優(yōu)選基本不含有硅。如需要，可以使用結(jié)合具有不同保護功能基的單體。具有酸不穩(wěn)定側(cè)基部分的單體單元優(yōu)選具有一個由形成聚合物主鏈的環(huán)烯烴或丙烯酸部分構(gòu)成的主鏈部分。
優(yōu)選要有足夠量的酸不穩(wěn)定側(cè)基部分，以使成像聚合物在任何成像輻射曝光前基本不溶于含水的堿性顯影劑。通過成像輻射曝光，在抗蝕劑暴露部分的至少部分酸不穩(wěn)定部分進行分裂，導(dǎo)致抗蝕劑的暴露部分在堿性水溶液中的溶解度變化。成像聚合物優(yōu)選含有基于在聚合物中單體單元總量的約20至45摩爾％的含有單體單元(b)的酸不穩(wěn)定基。
單體單元(c)可以是任何有利于與單體單元(a)和(b)進行自由基共聚反應(yīng)的單體單元。以其共聚合狀態(tài)的單體單元(c)，優(yōu)選地不含有明顯量的不飽和碳-碳鍵，因為它們會過度地吸收193nm波長的輻射。優(yōu)選的單體單元(c)選自順丁烯二酐，順丁烯二酰亞胺，丙烯酸酯，反丁烯二酸酯和丙烯腈。更優(yōu)選地，單體單元(c)選自順丁烯二酐和順丁烯二酰亞胺。最優(yōu)選地，單體單元(c)是順丁烯二酐。如果使用單體(c)，成像聚合物優(yōu)選含有基于聚合物中單體單元總量的約35至60摩爾％的單體單元(c)。
一個優(yōu)選的成像聚合物由以下單體單元組成 其中，x，y，z是基于在所述的成像聚合物中單體單元總量的各相應(yīng)單體單元的摩爾％。x優(yōu)選為大約20-35，更優(yōu)選為大約30，y優(yōu)選為約20-35，更優(yōu)選為大約30，且z優(yōu)選為約35-60，更優(yōu)選為大約40。
在一個更優(yōu)選的實施方案中，成像聚合物由下面的單體單元組成 其中，x，y，z是基于上述成像聚合物中單體單元總量的各相應(yīng)單體單元的摩爾％。x優(yōu)選大約10-20，更優(yōu)選大約12-14，最優(yōu)選13，y優(yōu)選大約30-45，更優(yōu)選大約35-40，最優(yōu)選約37，并且z大約為45-55，更優(yōu)選大約49-50。
本發(fā)明的抗蝕組合物含有一種輻射敏感的酸發(fā)生劑。本發(fā)明對使用何種輻射敏感的酸發(fā)生劑或酸發(fā)生劑的組合物并沒有限制，這也是本發(fā)明的優(yōu)點所在，因為它可以使用本領(lǐng)域中公知的各種輻射敏感酸發(fā)生劑。優(yōu)選的酸發(fā)生劑是那些含有少量(或優(yōu)選沒有)芳基部分的發(fā)生劑。使用其中含芳基的酸發(fā)生劑，它的吸收特性是低于248nm(如，193nm或157nm)，這限制了制劑中所包含的酸發(fā)生劑的量。
適合的輻射敏感酸發(fā)生劑的實例包括(但優(yōu)選具有烷基取代的一種或多種任何指出的芳基部分)鎓鹽如三芳基锍或者二芳基碘鎓六氟銻酸鹽，六氟砷酸鹽，三氟甲磺酸鹽(triflates)，全氟鏈烷磺酸鹽(如，全氟甲烷磺酸鹽，全氟丁烷，全氟己烷磺酸鹽，全氟辛烷磺酸鹽等)，全氟烷基磺酰亞胺，全氟烷基磺酰甲基化物，全氟芳基磺酰亞胺，全氟芳基磺酰甲基化物；取代的芳基磺酸鹽如鄰苯三酚(如鄰苯三酚的三甲磺酰鹽或鄰苯三酚的三磺酸鹽)，羥基酰亞胺的磺酸酯，N-磺酰氧基萘二甲酰亞胺(N-樟腦磺酰氧基萘二甲酰亞胺，N-五氟苯磺酰氧基萘二甲酰亞胺)，α-α’二磺酰重氮甲烷，萘醌-4-二疊氮化物，烷基二砜等。
本發(fā)明的抗蝕組合物一般在其用于所需襯底之前含有一種溶劑。該溶劑可以是通常的任何與酸催化抗蝕劑一起使用的溶劑，它對抗蝕組合物的性能沒有任何過大的不利影響。優(yōu)選的溶劑是丙二醇一甲基醚醋酸酯和環(huán)己酮。
本發(fā)明的組合物還可以含有少量本領(lǐng)域已知的輔助成分，如染料/感光劑，堿添加劑等。優(yōu)選的堿添加劑是弱堿，其清除痕量的酸，同時對抗蝕劑的性能不會有很大的影響。優(yōu)選的堿添加劑是(脂肪族或脂環(huán)族的)叔-烷基胺，芳香胺，或者叔-烷基氫氧化銨如叔-丁基氫氧化銨(TBAH)。如有需要，可以通過向組合物中添加適當?shù)娜玖匣蚋泄鈩﹣碚{(diào)整本發(fā)明的組合物，以符合所需成像輻射。優(yōu)選地，本發(fā)明的組合物適合使用193nm和/或157nm的成像輻射。
本發(fā)明的抗蝕組合物優(yōu)選含有基于組合物中成像聚合物總重量的大約0.5-20wt.％(更優(yōu)選大約1-15wt.％)的輻射敏感酸發(fā)生劑。溶劑存在時，全部組合物優(yōu)選含有大約50-95wt.％的溶劑。組合物優(yōu)選含有基于酸敏感聚合物總重的大約1wt.％或更少的堿添加劑。
本發(fā)明的抗蝕組合物可以通過使用傳統(tǒng)方法結(jié)合成像聚合物、輻射敏感酸發(fā)生劑和任何其他所需的組分而制備。用于光刻過程中的抗蝕組合物通常具有大量溶劑。
本發(fā)明的抗蝕組合物特別適用于在半導(dǎo)體襯底上制造集成電路中所使用的光刻過程中。該組合物特別適用于二層或多層光刻過程。
半導(dǎo)體光刻應(yīng)用通常包括將圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底上的材料層上。半導(dǎo)體襯底的材料層可以是金屬導(dǎo)體層、陶瓷絕緣層、半導(dǎo)體層或者其他依賴于制造過程中的不同時期的材料和最終產(chǎn)品的所需材料。本發(fā)明的組合物優(yōu)選直接應(yīng)用于平面化下層材料上面，這種平面化下層材料則直接應(yīng)用于形成圖形的材料層上面。平面化下層可以是任何在本領(lǐng)域中已知的適合的下層材料。更優(yōu)選地，平面化下層材料包含苯乙烯、丙烯酸金剛酯、丙烯酸縮水甘油酯的交聯(lián)三元共聚物。這種優(yōu)選的下層組合物公開在2002年5月16日公布的美國公開專利申請?zhí)枮閁S20020058204A1中，其公開的內(nèi)容在這里作為參考而列入。
一般，這種含溶劑的抗蝕組合物應(yīng)用于使用旋涂法或其他的技術(shù)中。這種具有抗蝕涂層的襯底優(yōu)選再經(jīng)過加熱(曝光前烘焙)以去除溶劑而且提高抗蝕層的粘結(jié)性。所用的抗蝕層厚度優(yōu)選盡可能的薄，同時厚度優(yōu)選充分地均勻并且抗蝕層是足以經(jīng)受后續(xù)工序(一般為反應(yīng)性離子刻蝕)，以將光刻圖形轉(zhuǎn)移到平面化下層上。曝光前的烘焙步驟優(yōu)選進行大約10秒至15分鐘，更優(yōu)選大約15秒至1分鐘。而曝光前烘焙的溫度可以取決于抗蝕劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
在去除溶劑后，抗蝕層在所需輻射(如193nm紫外線)下以圖形方式曝光。使用掃描粒子束如電子束時，圖形方式曝光可以通過以粒子束掃描整個襯底并在所需圖形處選擇性應(yīng)用粒子束而得到。更典型地，波狀輻射形成如193nm的紫外線時，圖形方式曝光是通過在抗蝕層上放置一個掩模來進行。對193nm的UV輻射來說，總的曝光能量優(yōu)選為大約100毫焦耳/厘米2或更少，更優(yōu)選為大約50毫焦耳/厘米2或更少(如15-30毫焦耳/厘米2)。
在所需的圖形方式曝光之后，抗蝕層一般要烘焙以進一步完成酸催化反應(yīng)和提高暴露的圖形的對比度。曝光后烘焙優(yōu)選在大約60-175℃下進行，更優(yōu)選在大約90-160℃下。曝光后烘焙優(yōu)選持續(xù)大約30秒至5分鐘。
在曝光后烘焙后，具有所需圖形的抗蝕結(jié)構(gòu)是通過抗蝕層與堿性溶液接觸而獲得的(顯影)，堿性溶液選擇性地溶解在輻射下曝露的抗蝕層部分。優(yōu)選的堿性溶液(顯影劑)是四甲基氫氧化銨的水溶液。在襯底上得到的光刻結(jié)構(gòu)一般進行干燥以去除任何殘余的顯影溶劑。
抗蝕結(jié)構(gòu)上的圖形可以通過反應(yīng)性離子蝕刻或在本領(lǐng)域已知的其他適合的蝕刻技術(shù)，再轉(zhuǎn)移至本發(fā)明的平面化下層的暴露部分。
在打開本發(fā)明的平面化下層之后，將要具有圖形的下面的材料層可以使用適合于材料層的蝕刻劑來進行蝕刻。一旦已進行了所需的圖形的轉(zhuǎn)移，任何殘余的下層和抗蝕劑就可以使用傳統(tǒng)的剝離技術(shù)來去除。
在US4,855,017；5,362,663；5,429,710；5,562,801；5,618,751；5,744,376；5,801,094和5,821,469中公開的光刻過程的例子可以使用本發(fā)明的組合物，這些專利公開的內(nèi)容在這里作為參考而列入。圖形轉(zhuǎn)移過程的其它實例在Wayne Moreau，Plenum出版社(1988)的“半導(dǎo)體光刻，原理，實踐和材料”一書的12章和13章中描述，其內(nèi)容這里也作為參考而列入。需要注意的是，本發(fā)明并不局限于任何特定的光刻技術(shù)或設(shè)備結(jié)構(gòu)。
實施例15-三甲基甲硅烷基降冰片烯，1-甲基環(huán)戊基丙烯酸酯和順丁烯二酐的三元共聚物的合成。
一個250毫升的三頸圓底燒瓶，安裝有磁力攪拌器、玻璃塞子、熱電偶溫度計、可控溫的加熱套和與氮氣鼓泡器相連的Friedrichs冷凝器。燒瓶內(nèi)充入5-三甲基甲硅烷基降冰片烯(26.93克，0.16摩爾)，1-甲基環(huán)戊基丙烯酸酯(24.67克，0.16摩爾)，順丁烯二酐(20.90克，0.213摩爾)，和25毫升乙酸甲酯。將混合物加熱到75℃，并加入二甲基2，2’-偶氮二異丁酯引發(fā)劑(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.出售的V-601)(2.46克，0.01068摩爾)。反應(yīng)混合物再以氮沖洗，并被加熱到75-80℃(略低于回流溫度)。三小時后，再加入另一份V-601(2.46克，0.01068摩爾)和25毫升乙酸乙酯，接著充氮清洗并持續(xù)加熱(在回流時，內(nèi)部溫度約70℃下)。這些V-601(2.26克，0.01068摩爾)和25毫升乙酸甲酯的添加在三小時的間隔內(nèi)再重覆兩次。在所有引發(fā)劑(總量為9.84克)加入之后，混合物在氮氣下再回流加熱另外的12小時。將冷卻的反應(yīng)混合物(相當粘的)在9升攪拌的2-丙醇(IPA)中沉淀。固體產(chǎn)物攪拌2小時，然后再使其沉淀。固體(褐橙色粉末)通過中等的多孔玻璃過濾漏斗過濾后分離。將固體用三份200毫升2-丙醇洗滌，吸干，再在溫度為50-60℃、極限真空小于500毫乇的真空烘箱中干燥2-3天。分離出的產(chǎn)物總重為59.19克(基于單體料的81％)。相對于聚苯乙烯標準，GPC Mw是6130。
實施例2乙烯基甲基雙(三甲基硅氧)硅烷，1-甲基-1-環(huán)戊基5-降冰片烯-2-羧酸酯和順丁烯二酐的三元共聚物的合成。
乙烯基甲基雙(三甲基硅氧)硅烷(“3Si-V”-73克，2.8×過量摩爾)，1-甲基-1-環(huán)戊基5-降冰片烯-2-羧酸酯(“NB-MCP”-65.62克，0.298摩爾)，順丁烯二酐(“MA”-39.06克，0.39摩爾)，2，2’-偶氮二異丁腈引發(fā)劑(5.25克，4摩爾％總量)和乙酸乙酯(150克)在裝有冷凝器、溫度計、氮氣入口和磁力攪棒的1升的三頸圓底燒瓶中混合。反應(yīng)混合物在室溫下攪拌并用N2鼓泡1.5小時。再打開加熱套，反應(yīng)在N2流覆蓋層下70℃進行18小時。反應(yīng)溶液再冷卻至室溫，并滴加入攪拌過的甲醇/異丙醇混合物(90∶10)中。獲得的漿料在過濾前攪拌過夜。通過過濾收集固體，并在空氣中干燥5小時。最后的干燥是在65℃的真空烘箱中進行一整夜。產(chǎn)率為49％。C13-NMR確認組合物摩爾比為11.5∶37.50∶51(3Si-V∶NB-MCP∶MA)。GPC Mw是7200/1.60。
實施例3實施例1的三元共聚物溶解在丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)和5wt.％(基于三元共聚物重量)的雙(叔-丁基苯基)碘鎓全氟辛烷磺酸鹽，和0.12wt.％(基于三元共聚物重量)的1-叔-丁基氧羰基2-苯基苯并咪唑，形成9wt.％固體含量的溶液。獲得的溶液經(jīng)過0.2μm的過濾器過濾。獲得的抗蝕制劑再旋涂在預(yù)先涂覆有400nm厚的下層(苯乙烯、丙烯酸金剛酯和丙烯酸縮水甘油酯的交聯(lián)三元共聚物)的襯底上?？刮g劑涂覆的襯底再在130℃進行后烘焙60秒。抗蝕劑涂覆的襯底再在ASML步進投影曝光機(0.75NA)上用193nm輻射成像。曝露的襯底再在130℃曝光后烘焙(PEB)60秒。通過用2.38wt.％的四甲基氫氧化銨水溶液的單噴射漿狀顯影過程，顯影60秒成像。溶解出140nm 1∶1線/空間的圖形。
實施例4實施例1的三元共聚物溶解在PGMEA和4wt.％(基于三元共聚物重量)的雙(叔-丁基苯基)碘鎓全氟丁烷磺酸鹽，5wt.％(基于三元共聚物重量)的雙<p>對形成在凹部中的控制電極的空隙率與光調(diào)制器的頻率特性之間的關(guān)系進行調(diào)查，得到如表1所示的結(jié)果。
在Z向切割LN基板上，通過Ti熱擴散形成光導(dǎo)波路，之后，在該基板表面上形成0.5μm的SiO2緩沖層。
接下來，通過干蝕刻來形成深5μm、寬20μm的凹部。之后，通過蒸鍍方法形成作為基層的Ti層以及Au層后，作為電極層通過鍍金法在Au層上形成厚20μm的電極，來作為控制電極。這樣所形成的光調(diào)制器的剖面圖具有圖2中所示的形狀。
為了對控制電極的空隙率的變化進行調(diào)查，而變更圖6(a)中所示的條紋形狀的間隔或長度，使得空隙率如表1所示，在0～100％之間變化。
作為光調(diào)制器的頻率特性，測量了偏壓(bias)點的溫度特性與頻率通過特性。偏壓點的溫度特性試驗中，在從0℃到70℃之間變化的溫度環(huán)境中，對光調(diào)制器的DC偏壓變化(漂移)量進行測量。作為評價方法，設(shè)漂移量為2V以下的為○，2V至5V以下的為△，大于5V的為×。
另外，在頻率通過特性試驗中，用光輸出檢測器來測定光調(diào)制器的光輸出，檢查脈動(ripple)的產(chǎn)生狀況，作為評價方法，設(shè)幾乎沒有產(chǎn)生脈動的為○，產(chǎn)生了小脈動的為△，產(chǎn)生了大脈動的為×。
表1凹部上的控制電極的空隙率與頻率特性之間的關(guān)系
根據(jù)表1的結(jié)果，空隙率為10～90％的范圍內(nèi)偏壓點的溫度特性以及頻率的通過特性良好，特別是當空隙率為25～75％時，能夠?qū)崿F(xiàn)相當好的特性。
另外，上述圖6中所示的實施方式4，還能夠與實施方式1或?qū)嵤┓绞?相組合，通過這樣能夠有效地抑制對凹部側(cè)面的應(yīng)力。
權(quán)利要求
1.一種含硅抗蝕組合物，所述的組合物由(a)一種酸敏感成像聚合物，和(b)一種輻射敏感的酸發(fā)生劑組成，其中所述酸敏感成像聚合物包含含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基。
2.如權(quán)利要求1的組合物，其中所述的成像聚合物是基本沒有含硅的酸不穩(wěn)定側(cè)基。
3.如權(quán)利要求1的組合物，其中所述的含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基包含至少一個硅原子直接結(jié)合在(i)形成所述聚合物主鏈的部分的烯部分的一個碳原子上或(ii)形成所述聚合物主鏈的部分的環(huán)烯烴部分的一個碳原子上。
4.如權(quán)利要求1的組合物，其中所述的聚合物還包含無硅的酸不穩(wěn)定側(cè)基部分，其抑制所述抗蝕劑在堿性水溶液中的溶解度。
5.如權(quán)利要求1的組合物，其中所述的聚合物還包含選自順丁烯二酐和順丁烯二酰亞胺的單體單元。
6.如權(quán)利要求4的組合物，其中所述的無硅的酸不穩(wěn)定側(cè)基部分是源于選自環(huán)烯烴和丙烯酸部分的主鏈部分的每個側(cè)基，所述主鏈部分形成所述聚合物的主鏈部分。
7.如權(quán)利要求1的抗蝕組合物，其中所述的組合物含有基于所述成像聚合物重量至少約5wt.％的硅。
8.如權(quán)利要求1的抗蝕組合物，其中所述的成像聚合物包含下面的單體單元 其中x，y和z分別是各相關(guān)單體單元基于在所述成像聚合物中所含的單體單元總量的摩爾％，并且其中x是大約20-35，y是大約20-35，且z是大約35-60。
9.如權(quán)利要求1的抗蝕組合物，其中所述的成像聚合物包含下面的單體單元 其中x，y和z分別是各相關(guān)單體單元基于在所述成像聚合物中所含的單體單元總量的摩爾％。
10.如權(quán)利要求9的組合物，其中x是大約10-20，y是大約30-45，且z是大約45-55。
11.如權(quán)利要求1的抗蝕組合物，其中所述的含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基是沒有硅-硅鍵。
12.一種在襯底上形成具有圖形的材料結(jié)構(gòu)的方法，所述材料選自半導(dǎo)體、陶瓷和金屬，所述方法包括(A)提供具有所述材料層的襯底，(B)在所述材料層上形成平面化層，(C)在所述平面化層上施加抗蝕組合物，以形成抗蝕層，所述的抗蝕層包括(a)一種酸敏感成像聚合物，和(b)一種輻射敏感的酸發(fā)生劑，其中所述酸敏感成像聚合物包含含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基，(D)以圖形方式用輻射曝光所述襯底，從而通過所述輻射使在所述抗蝕層的曝露區(qū)域的輻射敏感酸發(fā)生劑產(chǎn)生酸，(E)用堿性顯影劑水溶液與所述襯底接觸，從而使所述抗蝕層的所述暴露區(qū)域選擇性地溶解于所述顯影劑溶液，以顯示出具有圖形的抗蝕結(jié)構(gòu)，(F)通過經(jīng)所述抗蝕結(jié)構(gòu)圖形上的空間蝕刻進所述平面化層面，將抗蝕結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移至所述平面化層，并且(G)通過經(jīng)所述平面化層圖形上的空間蝕刻進所述材料層，將所述結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移至所述材料層上。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中步驟(G)中所述的蝕刻包含反應(yīng)性離子蝕刻。
14.如權(quán)利要求12的方法，其中所述輻射具有大約193nm的波長。
15.如權(quán)利要求12的方法，其中所述襯底在步驟(D)和(E)之間烘焙。
16.如權(quán)利要求12的方法，其中所述成像聚合物基本上沒有含硅的酸不穩(wěn)定側(cè)基，并且所述的含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基沒有硅-硅鍵。
17.如權(quán)利要求12的方法，其中所述的含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基包括至少一個硅原子直接結(jié)合在(i)形成所述聚合物主鏈的部分的烯部分的一個碳原子上或(ii)形成所述聚合物主鏈的部分的環(huán)烯烴部分的一個碳原子上。
18.如權(quán)利要求12的方法，其中所述的抗蝕組合物含有基于所述成像聚合物重量至少大約5wt.％的硅。
19.如權(quán)利要求12的方法，其中所述的成像聚合物還包含無硅的酸不穩(wěn)定側(cè)基部分，其抑制所述抗蝕劑在堿性水溶液中的溶解性。
20.如權(quán)利要求12的方法，其中所述成像聚合物還包含選自順丁烯二酐和順丁烯二酰亞胺的單體單元。
21.如權(quán)利要求12的方法，其中所述無硅的酸不穩(wěn)定側(cè)基部分是選自環(huán)烯烴和丙烯酸部分的主鏈部分的每個側(cè)基，所述主鏈部分形成所述聚合物的主鏈部分。
22.如權(quán)利要求12的方法，其中所述成像聚合物包含含下面的單體單元 其中x，y和z分別是每個相關(guān)單體單元基于在所述成像聚合物中所含的單體單元總量的摩爾％。
23.如權(quán)利要求22的方法，其中x是大約10-20，y是大約30-45，且z是大約45-55。
全文摘要
具有低硅排氣和高分辨率光刻性能的含硅抗蝕組合物，特別可在使用193nm或更短波長成像輻射的雙層或多層光刻應(yīng)用中，可通過存在具有含硅的酸穩(wěn)定側(cè)基的成像聚合物而成為可能。本發(fā)明的抗蝕組合物優(yōu)選還在于基本上沒有含硅的酸不穩(wěn)定部分。
文檔編號G03F7/075GK1682156SQ03821613
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者馬莫德·M·科賈斯特, 拉尼·W·況, 陳光軍, 普什卡拉·R·瓦拉納西, 羅伯特·D·艾倫, 菲利普·布羅克, 弗朗西斯·霍爾, 拉特納姆·索里亞庫馬蘭 申請人:國際商業(yè)機器公司