形成包括含胺鹽與胺的聚合物的細(xì)微圖案的水溶性樹脂組成物及使用其形成細(xì)微圖案的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在由顯像處理形成了圖案的光阻膜上進(jìn)行涂抹及熱處理以減少所述圖案的大小的用于形成細(xì)微圖案的水溶性樹脂組成物，所述組成物包括用下面的[化學(xué)式1]標(biāo)示的水溶性聚合物及第1水溶性溶劑，[化學(xué)式1]其中，所述[化學(xué)式1]中，R1、R2、R3和R5各為包括獨(dú)立的氫、C1～C20的烷基、C3～C20的烯基、C6～C20的芳基、C1～C20的羥烷基、C6～C20的羥芳基、C2～C20的羰烷基、C7～C20的羰芳基、C1～C20的烷氧基、C6～C20的芳基烷氧基或C3-30的環(huán)烷基，R4是芳基磺酸、烷基磺酸、烷基羧酸、芳基酸、鹽酸、氫氟酸、溴酸或無機(jī)酸，且a∶b＝1～3∶0.1～3。
【專利說明】形成包括含胺鹽與胺的聚合物的細(xì)微圖案的水溶性樹脂組成物及使用其形成細(xì)微圖案的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為涉及用于形成細(xì)微圖案的方法及該方法中使用的組成物的技術(shù)，還涉及在半導(dǎo)體工藝等中穩(wěn)定地形成細(xì)微圖案的方法及該方法中使用的組成物的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高性能和高度集成的半導(dǎo)體器件和光刻工藝的發(fā)展，各種光阻的開發(fā)也在加速。盡管隨著這些高度集成和高性能化的需要，對應(yīng)規(guī)則細(xì)化的化學(xué)增幅型光阻也一同發(fā)展過來，但是其所使用的ArF光刻設(shè)備，可獲得的最小分辨率只有約0.05 μ m。正因?yàn)槿绱耍纬捎糜谥圃旒砂雽?dǎo)體器件的細(xì)微圖案需要所要克服的難題，一直在通過各種不同的方法探討著。
[0003]到目前一直用于形成細(xì)微圖案方法而使用的熱回流(resist thermal reflow)方法，在感光樹脂形成圖案后，經(jīng)過高于玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的熱處理，可以減少圖案的尺寸，但根據(jù)這種方法，圖案將可能產(chǎn)生上層環(huán)行(top-rounding)和底切咬邊(undercut)的現(xiàn)象，臨界尺寸(critical dimension)的控制是很困難的。
[0004]因此，通過在形成的光阻圖案的正面用功能性材料涂層并進(jìn)行熱處理，在所述功能性材料與光阻圖案的交界面上發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，由此來減小圖案的大小的技術(shù)是非常重要的。
[0005]因此，所述功能性材料的應(yīng)該滿足以下要求:
[0006]第一，在形成的光阻圖案前面涂功能性材料時(shí)，不影響光阻膜圖案的所述功能性材料應(yīng)是水溶性的。
[0007]第二，在形成的光阻圖案前面涂功能性材料并進(jìn)行加熱處理，所述功能性材料與光阻圖案的交界面上應(yīng)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。
[0008]第三，未發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的光阻圖案的交界面以外的部分功能性材料應(yīng)可用水溶性溶劑去除。
[0009]此外，人們已經(jīng)在使用對光阻接觸孔圖案使用RELACS(Clariant公司制造)、SAFIER(東京Ohkkagoohgyosa公司制造)等功能性材料來減小圖案大小的方法,但這種辦法的問題在于，為得到足夠小的接觸孔圖案應(yīng)反復(fù)多次進(jìn)行處理工藝。此外，該方法不足以滿足逐漸集成化和小型化的接觸孔圖案的涂層性能，并且還存在在進(jìn)行加熱工藝時(shí)無法通過根據(jù)加熱溫度來調(diào)節(jié)交聯(lián)厚度的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)課題
[0011]本發(fā)明提供一種組成物，其可以有效減少半導(dǎo)體工藝的光阻圖案尺寸，由此形成精細(xì)光阻圖案，并提供通過調(diào)整胺鹽與胺的共聚物的比例來有效地調(diào)整圖案的大小的組成物。[0012]技術(shù)手段
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法，在形成有圖案的光阻膜上涂抹含有胺和胺基的聚合物并進(jìn)行熱處理，由此可以將所述圖案的大小較小到所需的尺寸。通常來說，即使改變條件，也很難將圖案的大小改成所需的大小，所以開發(fā)了這種容易地調(diào)整圖案的大小的方案。研究結(jié)果，通過使用胺鹽和胺基適當(dāng)存在的共聚物，可以將所述圖案調(diào)整到所需的大小。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于形成細(xì)微圖案的水溶性樹脂組成物包括胺鹽及胺基聚合物及第一水溶性溶劑，在形成有接觸孔圖案或溝渠圖案的光阻上膜涂抹并熱處理，由此可以減少所述圖案的大小。
[0015]此外，在本發(fā)明中使用的共聚物的胺鹽結(jié)構(gòu)可以是包含烷基胺鹽、烯基胺鹽、芳基胺鹽、羥烷基胺鹽、羥芳基胺鹽、具有羰基酸的烷基胺鹽、具有羰基酸的芳基胺鹽等的水溶性聚合物，胺可以是烷基胺、烯基胺、芳基胺、羥烷基胺、羥芳基胺、具有羰基酸的烷基胺等。作為構(gòu)成胺鹽的酸物質(zhì)，可以是包括甲苯硫酸的芳基磺酸、包括甲烷磺酸的烷基磺酸、包括甲酸、乙酸、丙酸等的烷基羧酸、包括苯甲酸等的芳酸、鹽酸、氫氟酸、溴酸、及多種無機(jī)酸。由這些酸產(chǎn)生的胺鹽比較重要的原因在于，這些鹽對的水溶性的增大和調(diào)整圖案大小的影響非常大。
[0016]上述水溶性溶劑由水和醇按照100: I?20的重量比組成，上述水溶性溶劑與水溶性聚合物按照100: 0.01?50的重量比組成。此外,上述醇可以使用烷氧基醇類醇。
[0017]上述水溶性聚合物的依照凝膠滲透色譜法(GPC)的聚苯乙烯換算當(dāng)量平均分子量(Mw)最好為3000至100000，上述水溶性聚合物的分子量分布為1.0到5.0之間。
[0018]跟據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的形成細(xì)微圖案的方法，包括以下步驟:形成光阻膜；根據(jù)光刻工藝在上述光阻膜上形成圖案，制備光阻圖案膜；在上述光阻圖案膜上，涂抹上面所述的水溶性樹脂組成物；對上述水溶性樹脂組成物涂抹的光阻圖案膜進(jìn)行熱處理來形成包括交聯(lián)部位的涂層膜；和用第2水溶性溶劑溶解上述涂層膜，進(jìn)而除去除交聯(lián)部位以外的涂層膜。
[0019]上述第2水溶性溶劑可以包括水。此外，上述熱處理的溫度可為100?200°C。圖的大小可通過調(diào)整熱處理的溫度來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的水溶性樹脂組成物被涂層的基板即光阻膜可以是非水溶性膜，可包括降冰片烯衍生物系列的光阻樹脂。
[0021]技術(shù)效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的水溶性樹脂組成物，可在半導(dǎo)體工藝中形成細(xì)微圖案，使包含各種圖案的半導(dǎo)體部件的小型化和可靠性顯著增加。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的形成細(xì)微圖案的方法，可以穩(wěn)定高效地形成細(xì)微的光阻圖案膜。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例對水溶性樹脂組成物進(jìn)行詳細(xì)說明。然而，以下說明只是為描述本發(fā)明的技術(shù)思想而舉的一些例子，對發(fā)明技術(shù)思想的請求范圍不起制約作用。
[0025]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的水溶性樹脂組成物包括用下面的[化學(xué)式I]標(biāo)示的水溶性聚合物及水溶性溶劑。
[0026][化學(xué)式I]
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種減小光阻圖案的大小的方法，其作為形成細(xì)微的阻板圖案的圖案形成方法，對顯像處理之后的光阻圖案，用包括同時(shí)含有胺鹽與胺化合物部分的水溶性聚合物及水溶性溶劑的用于對光阻圖案涂層的水性涂層組成物來進(jìn)行處理，由此來減小由顯像處理形成的阻板圖案的大小。
2.一種在由顯像處理形成了圖案的光阻膜上進(jìn)行涂抹及熱處理以減少所述圖案的大小的用于形成細(xì)微圖案的水溶性樹脂組成物，所述組成物包括: 用下面的[化學(xué)式I]標(biāo)示的水溶性聚合物及第I水溶性溶劑， [化學(xué)式I]
3.如權(quán)利要求2所述的用于形成細(xì)微圖案的水溶性樹脂組成物，其不含所述聚合物以外的固形粉。
4.如權(quán)利要求2所述的用于形成細(xì)微圖案的水溶性樹脂組成物，其中，所述第I水溶性溶劑由水和醇按照100:1~20的重量比組成。
5.如權(quán)利要求2所述的用于形成細(xì)微圖案的水溶性樹脂組成物，其中，所述第I水溶性溶劑與所述水溶性聚合物按照100: 0.01~15的重量比組成。
6.如權(quán)利要求5所述的用于形成細(xì)微圖案的水溶性樹脂組成物，其中，所述醇是烷氧基醇類醇。
7.如權(quán)利要求2所述的用于形成細(xì)微圖案的水溶性樹脂組成物，其中，所述水溶性聚合物的依凝膠滲透色譜法GPC的聚苯乙烯換算當(dāng)量平均分子量Mw為3000至50000。
8.一種用于形成細(xì)微圖案的方法，包括以下步驟: 形成光阻膜； 根據(jù)光刻工藝在所述光阻膜上形成接觸孔或溝渠圖案來制備光阻圖案膜； 在所述光阻圖案膜上，涂抹權(quán)利要求2中的水溶性樹脂組成物； 對涂抹了所述水溶性樹脂組成物的光阻圖案膜進(jìn)行熱處理來形成包括交聯(lián)部位的涂層膜；和 用第2水溶性溶劑溶解所述涂層膜，進(jìn)而除去交聯(lián)部位以外的涂層膜。
9.如權(quán)利要求8所述的用于形成細(xì)微圖案的方法，其中，所述第2水溶性溶劑是水。
10.如權(quán)利要求8所述的用于形成細(xì)微圖案的方法，其中，熱處理溫度為100°C~200。。。
11.如權(quán)利要求8所述的用于形成細(xì)微圖案的方法，其中，圖案的大小通過調(diào)整熱處理的溫度來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
12.如權(quán)利要求8所述的`用于形成細(xì)微圖案的方法，其中，所述光阻膜為非水溶性膜。
【文檔編號】G03F7/16GK103513510SQ201210548586
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】樸相昱, 申奉河, 田鐘振, 金三珉, 徐東轍 申請人:韓國錦湖石油化學(xué)株式會社