專利名稱：光致抗蝕劑組合物和形成光刻圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電子器件的制造。更具體地，本發(fā)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(fù)型顯影工藝形成精細(xì)圖案。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工業(yè)中，光致抗蝕劑(photoresist)材料用于將圖像轉(zhuǎn)移到分布在半導(dǎo)體基底上的一個(gè)或多個(gè)底層(如金屬、半導(dǎo)體和介電層)以及所述基材本身。為了提高半導(dǎo)體設(shè)備的集成密度以及形成具有納米(nm)尺寸的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)并持續(xù)開發(fā)了具有高分辨率的光致抗蝕劑和光刻工藝工具。、
正型化學(xué)放大光致抗蝕劑傳統(tǒng)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(wěn)定離去基團(tuán)的樹脂和光酸產(chǎn)生劑。曝光于光化輻射引起酸產(chǎn)生劑形成酸，其在后曝光烘焙期間，引起樹脂中酸不穩(wěn)定基團(tuán)的裂解。這在抗蝕劑的曝光和未曝光區(qū)域之間在水性堿性顯影劑溶液中產(chǎn)生了溶解特性的差異。抗蝕劑的曝光區(qū)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(qū)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(dǎo)體器件中獲得納米尺度特征尺寸的一個(gè)方法是在化學(xué)放大光致抗蝕劑曝光期間使用短波長(zhǎng)的光，例如193nm或更短。為了進(jìn)一步改善光刻性能，已經(jīng)開發(fā)了浸沒式光刻工具以有效增加成像設(shè)備鏡頭的數(shù)值孔徑(NA)，例如，具有KrF或ArF光源的掃描儀。這通過在成像設(shè)備的最后表面和半導(dǎo)體晶片的上表面之間使用相對(duì)高折射率流體(即，浸沒流體)來實(shí)現(xiàn)。所述浸沒流體比空氣或惰性氣體介質(zhì)允許更多量的光聚焦在抗蝕劑層上。當(dāng)使用水作為浸沒流體，最大數(shù)值孔徑可以增加，例如，從I. 2至I. 35。數(shù)值孔徑這樣的增加，可能在單次曝光工藝中實(shí)現(xiàn)40nm的半節(jié)距(half-pitch)分辨率,進(jìn)而允許改善的設(shè)計(jì)收縮。這一標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于32nm和22nm半節(jié)距結(jié)點(diǎn)。從材料和加工二者的角度，已經(jīng)做出了相當(dāng)大的努力以拓展浸沒式光刻中正型顯影實(shí)際分辨能力。一個(gè)這樣的例子涉及傳統(tǒng)正性化學(xué)放大光致抗蝕劑的負(fù)型顯影(NTD)。NTD允許使用由亮場(chǎng)掩膜板獲得的出眾的成像質(zhì)量以打印臨界的暗場(chǎng)層。NTD抗蝕劑通常采用具有酸不穩(wěn)定(或酸可裂解)基團(tuán)的樹脂和光酸產(chǎn)生劑。曝光于光化輻射引起光酸產(chǎn)生劑形成酸，其在后曝光烘焙期間，引起酸不穩(wěn)定基團(tuán)的裂解，進(jìn)而引起曝光區(qū)域的極性轉(zhuǎn)換。結(jié)果，在抗蝕劑的曝光和未曝光區(qū)域之間產(chǎn)生了溶解特性的差異，以致抗蝕劑的未曝光區(qū)域可以通過特殊的顯影劑去除，通常為有機(jī)顯影劑例如酮、酯或醚，留下通過不溶解的曝光區(qū)域產(chǎn)生的圖案。這樣的工藝被描述在，例如Goodall等的美國(guó)專利No. 6790579中。該文獻(xiàn)公開了一種光致抗蝕劑組合物，包括產(chǎn)生酸的引發(fā)劑和包含沿著聚合物骨架反復(fù)出現(xiàn)的酸不穩(wěn)定側(cè)基的多環(huán)聚合物。曝光的區(qū)域可以選擇性的用堿性顯影劑去除，或二者擇一地，對(duì)于負(fù)型顯影未曝光區(qū)域可以選擇性的通過用合適的非極性溶劑處理去除。傳統(tǒng)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(wěn)定離去基團(tuán)。然而，這類離去基團(tuán)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(jīng)被發(fā)現(xiàn)導(dǎo)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(duì)低分子量的聚合物實(shí)現(xiàn)。這不是可行的整體解決方案因?yàn)榈头肿恿烤酆衔镆呀?jīng)被發(fā)現(xiàn)顯示出差的光化速度和CD均一性。在本領(lǐng)域?qū)Ω纳频墓庵驴刮g劑組合物和負(fù)型顯影光刻方法具有持續(xù)的需求，其允許在電子器件制造中形成精細(xì)圖案和其避免或顯著改善了一個(gè)或多個(gè)與現(xiàn)有技術(shù)水平相關(guān)的上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)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
權(quán)利要求
1.光致抗蝕劑組合物，所述組合物包括 包括以下通式(I)、(II)和(III)單元的第一聚合物
2.權(quán)利要求I的光致抗蝕劑組合物，其中第一聚合物通過下式表示
3.權(quán)利要求I的光致抗蝕劑組合物，其中第一聚合物進(jìn)一步包括通式(I)的第二單元，其中在通式(I)的第一和第二單元中的R1是不同的。
4.權(quán)利要求3的光致抗蝕劑組合物，其中第一聚合物通過下式表示
5.權(quán)利要求I的光致抗蝕劑組合物，其中第一聚合物進(jìn)一步包括以下通式(IV)的單元:
6.權(quán)利要求5的光致抗蝕劑組合物，其中第一聚合物通過下式表示
7.權(quán)利要求5的光致抗蝕劑組合物，其中L1和L2獨(dú)立地選自以下內(nèi)酯基團(tuán)
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的光致抗蝕劑組合物，其中第二聚合物是聚(甲基丙烯酸正丁酯)的均聚物。
9.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的光致抗蝕劑組合物，其中第二聚合物是包括甲基丙烯酸正丁酯和不同于甲基丙烯酸正丁酯的第二(甲基)丙烯酸C3-C7烷基酯單元的共聚物。
10.涂覆的基板，所述涂覆的基板包括基板和在基板表面上的權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)的光致抗蝕劑組合物層。
11.形成光刻圖案的方法，所述方法包括 (a)提供基板，所述基板包括在所述基板表面上待形成圖案的一層或多層； (b)將權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)的光致抗蝕劑組合物的層施加到待形成圖案的一層或多層上； (C)將光致抗蝕劑組合物層于光化輻射進(jìn)行圖案化曝光； (d)在后曝光烘焙工藝中加熱所述曝光的光致抗蝕劑組合物層；和 (e)將顯影劑施加到所述光致抗蝕劑組合物層以去除部分光致抗蝕劑層，因此形成光致抗蝕劑圖案，其中光致抗蝕劑層的未曝光區(qū)域通過顯影劑移除以形成光致抗蝕劑圖案。
12.權(quán)利要求11的方法，其中顯影劑包括2-庚酮。
13.權(quán)利要求11的方法，其中顯影劑包括醋酸正丁 酯。
全文摘要
光致抗蝕劑組合物和形成光刻圖案的方法。本發(fā)明提供了在形成光刻圖案中有用的光致抗蝕劑組合物。本發(fā)明還提供了涂覆有所述光致抗蝕劑組合物的基板和形成光刻圖案的方法。所述組合物、方法和涂覆的基板在半導(dǎo)體器件的制造中找到了特別的應(yīng)用性。提供了一種光致抗蝕劑組合物，所述組合物包括包括以下通式(I)、(II)和(III)單元的第一聚合物；并且n為1或2；第二聚合物，所述第二聚合物其是為C3-C7的烷基(甲基)丙烯酸C3-C7烷基酯的均聚物或共聚物；和光酸產(chǎn)生劑。
文檔編號(hào)G03F7/004GK102681341SQ201210126619
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者R·貝爾, T·卡多拉西亞, Y·C·裴, 劉沂, 樸鐘根, 李承泫 申請(qǐng)人:羅門哈斯電子材料有限公司