專利名稱：能量獲取分子和光致抗蝕劑技術(shù)的制作方法
背景領(lǐng)域形成電路圖案。
背景圖案形成是一系列步驟，導(dǎo)致加在襯底(例如晶片)上的表面層的所選擇部分被除去。圖案形成確定了構(gòu)成電路的器件的表面部分。圖案形成的一個目標(biāo)是以電路設(shè)計所要求的準(zhǔn)確尺寸(特征尺寸)在晶片表面內(nèi)或表面上確定器件或電路的所述部分，并將所述部分定位在晶片表面的適當(dāng)位置。一般說來，圖案形成設(shè)定了電路中器件的臨界尺寸。通常，圖案形成通過光刻技術(shù)來完成。光刻法一般是多步驟圖案轉(zhuǎn)移工藝，通過光刻成像步驟，包括光敏材料(例如光致抗蝕劑)于晶片上顯影，使包含于分層布圖擴大圖或光掩模上的圖案轉(zhuǎn)移至晶片表面。通常，可通過所述成像系統(tǒng)印刷的最小特征與下列量成比例λNA]]>其中λ是使所述掩模成像于所述晶片上所用光的波長，NA是投影光學(xué)部件的數(shù)值孔徑。電路設(shè)計者的一個目標(biāo)是要縮小電路中器件的特征尺寸(臨界尺寸)，即縮小可形成圖案的最小特征。圖案形成中所用光波長的減少和透鏡數(shù)值孔徑的增加會縮小可形成圖案的最小特征。令人遺憾地是，透鏡數(shù)值孔徑的增加往往相當(dāng)昂貴。因此，最新趨勢是減小波長。目前，對于約130nm的臨界尺寸而言，形成集成電路圖案中所用的光波長為248納米(nm)或更小。隨著臨界尺寸接近100納米或更小，所述波長將減小到200納米以下，并最終位于遠(yuǎn)紫外線(EUV)區(qū)，10-100nm。事實上，對于某些應(yīng)用，可采用更短波長(即小于10nm)的光子(x射線)，或帶電粒子(電子、離子)。圖案形成的一般進程中，分層布圖擴大圖或光掩模的圖像通過成像系統(tǒng)投射到晶片上。通常，所述成像系統(tǒng)是折射的并由用玻璃或石英制成的多個透鏡組成。然而，EUV射線并不穿過石英或玻璃。因此，EUV成像依靠反射光學(xué)器件。在光刻成像步驟中，EUV射線從鏡子反射到晶片上。帶電粒子光刻法中，用電場和/或磁場代替反射或折射材料，使成像射線定向和聚焦。在一種適用于用EUV制作電路器件圖案中的光致抗蝕劑組合物中，所述組合物包含具有去保護單元的聚合物中的光致酸發(fā)生劑(PAG)。一經(jīng)照射，PAG則產(chǎn)生酸，酸在后繼曝光后烘干步驟中催化去保護反應(yīng)、交聯(lián)反應(yīng)或影響所述光致抗蝕劑溶解性的其它反應(yīng)。結(jié)果是，顯影劑中光致抗蝕組合物的溶解性在曝光區(qū)域和非曝光區(qū)域之間有所區(qū)別，從而得到正或負(fù)圖像。電子吸收被認(rèn)為是一個公認(rèn)的EUV光致抗蝕劑薄膜接收圖案形成信號形成光刻特征的機理。這些電子是EUV光子撞擊到光致抗蝕劑上并使光致抗蝕劑中的原子離子化所形成的原始空中圖像的產(chǎn)物。電子從薄膜內(nèi)或襯底最上部分(例如襯底表面)的離子化點移動到PAG的距離是傳播長度。PAG類例如三苯基锍一般也是相對小的物質(zhì)(例如體積約1立方納米)并包括相對透電子部分(例如烴和硫)，因而具有相對有限的電子俘獲橫截面。因此，光致抗蝕劑中電子的不受控制的傳播長度由于有限量地限制薄膜溶解并促使特征粗糙，使原始空中圖像模糊。
附圖簡述

圖1顯示光酸發(fā)生劑(PAG)的化學(xué)表示。圖2顯示經(jīng)導(dǎo)電聚合物集電器或天線功能化的PAG的化學(xué)表示。圖3顯示經(jīng)導(dǎo)電聚合物集電器或天線功能化的PAG獲取電子的機理。圖4顯示經(jīng)導(dǎo)電聚合物集電器或天線功能化的PAG的合成。圖5顯示經(jīng)疏水力與導(dǎo)電聚合物集電器或天線締合的PAG的化學(xué)表示。圖6顯示經(jīng)離子鍵被導(dǎo)電聚合物集電器或天線功能化的PAG的化學(xué)表示。
詳述描述了一種組合物、制品和方法。在一個實施方案中，所述組合物適用于光化學(xué)方法，例如用于制作電路器件圖案的光致抗蝕劑材料。在另一個實施方案中，所述組合物適用作采用遠(yuǎn)紫外線(EUV)照射制作電路器件圖案用的光致抗蝕劑材料。使用所述組合物的其它應(yīng)用包括但不限于通過光刻法的光刻掩模(例如多層反射掩模、透射掩模等)制造、微電機系統(tǒng)(MEMS)制造、微觀流體(microfluidic)技術(shù)制造和生物技術(shù)用器件的制造。在一個實施方案中，制品包括襯底和襯底上的薄膜。制品可以應(yīng)用的用途包括但不限于電路圖案形成、光刻掩模、MEMS、微觀流體技術(shù)制造和生物技術(shù)。在一個實施方案中，方法包括在襯底上形成薄膜。關(guān)于可適于制品的組合物，在一個實施方案中，組合物包括第一部分，例如具有能響應(yīng)能量轉(zhuǎn)移而修飾所述組合物性質(zhì)的PAG。所述組合物還包括能從外部能源獲取能量的不同的第二部分。所述第二部分定位于所述組合物中，從而收獲于第二部分的能量可被轉(zhuǎn)移到第一部分。如此，第二部分可作為把能量(例如電能)導(dǎo)向PAG的集電器或天線。作為代表，第二部分可被共價結(jié)合到第一部分或經(jīng)疏水力、氫鍵或離子鍵與第一部分結(jié)合。第二部分提高第一部分(例如PAG)俘獲電子的幾率。從機械學(xué)上說，第二部分通過俘獲電子密度并將該電子密度導(dǎo)入第一部分(例如導(dǎo)入PAG)起作用。圖1圖解三苯基锍PAG，它將芳基連到帶有正電荷的中心硫原子。作為代表，PAG 100包含作為強酸陰離子的R基，例如九氟丁磺酸鹽、六氟銻酸鹽、全氟辛磺酸鹽(PFOS)等的陰離子。圖2表示經(jīng)導(dǎo)電聚合物(本實施例中為低聚噻吩)功能化的锍PAG的實施例。該實施例中，分子200的導(dǎo)電聚合物共價結(jié)合到硫原子(取代芳基)。作為導(dǎo)電的(或半導(dǎo)電的)部分，光致抗蝕劑組合物中的導(dǎo)電聚合物可用作集電器或天線，獲取能量(例如電子)并將所獲取的能量導(dǎo)向PAG。當(dāng)PAG被所獲取的能量激發(fā)時，PAG會如背景部分(參看上文)中所述的那樣分裂開。在一個實施方案中，″m″和″n″指若干重復(fù)單元，例如20個以下。對于作為集電器或天線獲取能量的第二部分，適用的物質(zhì)包括但不限于導(dǎo)電的和半導(dǎo)電的物質(zhì)(例如硼、硅、碳、硫)。實例包括聚合物，例如聚亞苯基、聚噻吩、聚苯胺(polyanaline)、聚吡咯(polypyrole)、聚乙炔；功能化聚合物(例如經(jīng)疏水基(例如烴、碳氟化合物、芳基部分等)或親水基(例如醇、醚、酯、磺酸鹽、聚乙二醇部分等)功能化的聚噻吩)；石墨碳；碳納米管；C60；富勒烯(fullerenes)；硅納米微粒和/或納米線(例如3-5個納米微粒和/或納米線)。就光活性系統(tǒng)而言，適于第二部分的物質(zhì)具有不改變薄膜光子(化學(xué)、動力學(xué))性質(zhì)的結(jié)構(gòu)。在薄膜是EUV光致抗蝕劑的實施例中，適于作為集電器或天線的第二部分具有在波長約小于157納米(例如10-100納米)時會被激活(例如獲取能量)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。適于第二部分的物質(zhì)也是不改變其中使用第二部分的薄膜的所需物理或化學(xué)性質(zhì)(例如不會從聚合物基質(zhì)中結(jié)晶或明顯干擾化學(xué)動力學(xué))的那些物質(zhì)。如上所述，作為集電器或天線的第二部分可與PAG結(jié)合。作為選擇，作為集電器或天線的第二部分也可經(jīng)疏水力、離子鍵或氫鍵與PAG結(jié)合。在諸如具有聚合物主鏈的光致抗蝕劑薄膜的薄膜實施例中，第二部分可結(jié)合于聚合物主鏈(成為主鏈的支鏈)、結(jié)合于聚合物主鏈的支鏈或作為離散分子與聚合物主鏈摻混。在包含由小分子形成的基質(zhì)(例如含有＜約2000道爾頓物質(zhì)的分子基質(zhì))的光致抗蝕劑薄膜的薄膜實施例中，第二部分可結(jié)合于分子基質(zhì)(成為基質(zhì)分子的支鏈)、結(jié)合于基質(zhì)分子的支鏈或作為離散添加物與基質(zhì)分子摻混。圖3圖示獲取機理。在一個實施例中，光致抗蝕劑或其它組合物包括若干活性分子，包括PAG和集電器或天線。圖3顯示光子能量撞擊到所述組合物上，例如在晶片上的光致抗蝕劑薄膜內(nèi)。在該實施方案中，入射光子使光致抗蝕劑薄膜中的原子離子化，誘發(fā)射出電子形式的能量轉(zhuǎn)移(光電離)。圖3表示薄膜中的電子距相對于所述電子接近矢量的任意相對幾何構(gòu)型的活性分子310的距離。圖3表示電子距分子310的集電器或天線部分的距離D1和距所述分子的PAG部分的距離。在該實施例中，距離D1小于距離D2。所述實施例說明，PAG的有效尺寸以與D2減D1成比例的量增加。有效尺寸受相對于PAG-集電器系統(tǒng)幾何構(gòu)型的所述電子的接近矢量所調(diào)節(jié)。因此，活性分子的電子俘獲橫截面大于所述分子僅由PAG構(gòu)成的情況。圖3還表示經(jīng)集電器或天線收獲的電子的結(jié)果(箭頭右側(cè))和所產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移到所述PAG(導(dǎo)致PAG裂解生成部分320和部分330以及其它可能碎片)。圖4圖示一種形成包含锍PAG和集電器或天線的分子的方法。如所示，低聚噻吩410最初與N-溴丁二酰亞胺(NBS)反應(yīng)，生成鹵代低聚物420。鹵代低聚物420再與鎂金屬反應(yīng)，生成有機鎂物質(zhì)(″Grignard中間體″)，再用二苯砜、接著用九氟磺酸處理，得到具有共價結(jié)合了集電器或天線的锍PAG的分子430。圖5圖示具有疏水結(jié)合的集電器或天線的PAG的實施例。在該實施例中，被氟部分功能化的锍PAG與被氟部分功能化的導(dǎo)電聚合物(該實施例中為低聚噻吩)配成對，以便引發(fā)集電器或天線與PAG疏水聚集，共同表現(xiàn)為簇500。該實施例中的集電器或天線會趨于為PAG收獲電子，從而增加PAG分子的電子俘獲橫截面。作為代表，當(dāng)集電器或天線被能源(例如電子或光子)激發(fā)，集電器或天線會改變其極性。極性的變化被PAG感知，致使PAG裂解。圖6圖示經(jīng)離子鍵與集電器或天線結(jié)合的PAG的實施例。該實施例中，锍PAG與經(jīng)氟部分和陰離子部分功能化的導(dǎo)電聚合物(該實施例中為低聚噻吩)配成對，以便促使集電器或天線與帶正電荷的PAG離子聚集，圖示為簇600。而且，該實施例中的集電器或天線會趨于為PAG收獲電子，從而增加PAG分子的電子俘獲橫截面。作為代表，當(dāng)集電器或天線被能源激發(fā)，集電器或天線會改變其極性。極性的變化被PAG感知，致使PAG裂解。在上述實施例中，介紹了锍PAG。應(yīng)當(dāng)意識到锍PAG只是一個實例，同樣考慮擴展其它PAG的電子俘獲橫截面。其它適合的PAG包括但不限于非離子PAG和碘PAG。同樣，電子俘獲橫截面可用非化學(xué)放大系統(tǒng)例如PAC實現(xiàn)。如上所述，在一個實施方案中，所述組合物、制品和方法適用于適合采用EUV制作電路器件圖案用的光致抗蝕劑組合物。也考慮其它應(yīng)用和其它激發(fā)源。其它應(yīng)用包括光刻掩模制作、MEMS、微觀流體技術(shù)和生物技術(shù)。其它電離輻射源包括但不限于x射線和電子曝光源。在前面的詳述中，涉及其具體實施方案。然而，顯然可對其進行各種修改和改變，而不脫離下列權(quán)利要求書的更廣泛的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被視為是說明性的，而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種組合物，它包括第一部分，其具有能響應(yīng)能量轉(zhuǎn)移而改變所述組合物溶解性的性質(zhì)；和不同的第二部分，其能從外部來源獲取能量，其中第二部分的定位使收獲于第二部分的能量可被轉(zhuǎn)移到第一部分。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中第二部分共價結(jié)合到第一部分。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中第二部分和第一部分疏水連接。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中第二部分和第一部分通過離子鍵或氫鍵結(jié)合。
5.權(quán)利要求1的組合物，其中第一部分是光酸發(fā)生劑。
6.權(quán)利要求1的組合物，其中能量轉(zhuǎn)移是光子撞擊到所述組合物上的結(jié)果。
7.權(quán)利要求的6組合物，其中所述光子撞擊的波長在遠(yuǎn)紫外線范圍內(nèi)。
8.一種制品，它包含包含第一部分和不同的第二部分的薄膜，所述第一部分具有能響應(yīng)能量轉(zhuǎn)移而修飾衍生出所述薄膜的組合物的性質(zhì)，所述第二部分能從外部來源獲取能量的不同的第二部分，其中所述第二部分的定位使所述第一部分和第二部分共同具有的電子俘獲橫截面比所述第一部分所單獨具有的電子俘獲橫截面更大。
9.權(quán)利要求8的制品，其中第二部分共價結(jié)合到第一部分。
10.權(quán)利要求8的制品，其中第二部分和第一部分通過疏水締合、離子鍵結(jié)合或氫鍵結(jié)合。
11.權(quán)利要求8的制品，其中第一部分是光酸發(fā)生劑。
12.權(quán)利要求8的制品，其中能量轉(zhuǎn)移是光子撞擊到所述制品上的結(jié)果。
13.權(quán)利要求12的制品，其中所述光子撞擊的波長在遠(yuǎn)紫外線范圍內(nèi)。
14.一種方法，它包括在襯底上形成薄膜，其中所述薄膜包括具有能響應(yīng)能量轉(zhuǎn)移而修飾所述組合物性質(zhì)的第一部分和能從外部來源獲取能量的不同的第二部分，第二部分的定位使收獲于第二部分的能量可被轉(zhuǎn)移到第一部分；使所述薄膜曝光于光子或帶電粒子射線；和使薄膜形成圖案。
15.權(quán)利要求14的方法，其中使所述薄膜曝光于光子能量包括使所述薄膜曝光于具有遠(yuǎn)紫外線范圍內(nèi)波長的光子能量。
16.權(quán)利要求14的方法，其中經(jīng)圖案形成的薄膜包括以化學(xué)結(jié)合、疏水締合、氫鍵或離子鍵結(jié)合布置的所述第二部分和第一部分。
全文摘要
一種組合物，它包括第一部分；和能從外部來源獲取能量的不同的第二部分，其中所述第二部分的定位使收獲于第二部分的能量可被轉(zhuǎn)移到第一部分。一種制品，它包含包括第一部分和能從外部來源獲取能量的不同的第二部分的薄膜，其中所述第二部分的定位使第一和第二部分共同擁有的電子俘獲橫截面大于第一部分所單獨擁有的電子俘獲橫截面。一種方法，包括在襯底上形成包含第一部分和不同的第二部分的薄膜；使所述薄膜曝光于光子或帶電粒子射線；和使薄膜形成圖案。
文檔編號G03F7/004GK1977216SQ200580021398
公開日2007年6月6日 申請日期2005年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者R·P·米格利, M·D·古德納, R·E·利特, M·L·麥斯溫尼 申請人:英特爾公司