專(zhuān)利名稱(chēng)：聚合物,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)明總體上涉及電子裝置的制造。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及聚合物，光致抗蝕劑組合物，涂敷基底，以及能夠使用負(fù)性顯影工藝形成精細(xì)圖案的光刻方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置制造業(yè)中，光致抗蝕劑用于將圖像轉(zhuǎn)印到一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在半導(dǎo)體基底上的底層(例如金屬、半導(dǎo)體和介電層)，以及轉(zhuǎn)印到基底本身。為了增加半導(dǎo)體裝置的集成密度，以及能夠形成具有納米級(jí)尺寸的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)并將持續(xù)開(kāi)發(fā)具有高分辨能力的光致抗蝕劑和光刻加工工具。一種在半導(dǎo)體裝置中實(shí)現(xiàn)納米級(jí)特征尺寸的方法是在化學(xué)放大的光致抗蝕劑曝光過(guò)程中使用短波長(zhǎng)(例如193nm或更小)光。浸潰光刻法有效地增加了成像裝置(例如，具有KrF或ArF光源的掃描儀)的透鏡的數(shù)值孔徑。這通過(guò)在成像裝置的下表面和半導(dǎo)體晶片的上表面之間使用較高折射率的流體(即浸液)實(shí)現(xiàn)。與使用空氣或惰性氣體介質(zhì)相比，所述浸液能將更多的光聚焦在抗蝕劑層中。理論分辨極限通過(guò)下示的瑞利方程定義R=ki—
1NA其中Ic1為過(guò)程系數(shù)，λ為成像工具的波長(zhǎng)，NA為成像透鏡的數(shù)值孔徑。當(dāng)使用水作為浸液時(shí)，最大數(shù)值孔徑會(huì)增加，例如，從I. 2增加至I. 35。就印刷線和空間圖形而言，Ic1為O. 25，193nm浸潰掃描儀可能僅僅能分辨36nm半-節(jié)線和空間圖形。由于低空間影像對(duì)比度以及暗場(chǎng)屏蔽(其中h理論極限為O. 35)，印刷接觸孔或任意2D圖形的分辨率被進(jìn)一步限制。因此接觸孔的最小半-節(jié)距被限制為約50nm。標(biāo)準(zhǔn)浸潰光刻法通常不適于制造要求更高分辨率的裝置。已經(jīng)做了大量努力從材料和加工兩方面出發(fā)，增加浸潰光刻正性顯影的實(shí)際分辨能力。其一個(gè)實(shí)例包括傳統(tǒng)正性化學(xué)放大抗蝕劑的負(fù)性顯影(NTD)。NTD是能夠使用高成像質(zhì)量的成像反轉(zhuǎn)技術(shù)，該高成像質(zhì)量由用于印刷臨界暗場(chǎng)層的明視場(chǎng)屏蔽帶來(lái)。NTD抗蝕劑典型地使用具有酸不穩(wěn)定(或酸-可斷裂)基團(tuán)的樹(shù)脂和光致產(chǎn)酸劑。光化輻射曝光使光致產(chǎn)酸劑形成酸，所述酸在后曝光烘烤中使酸不穩(wěn)定基團(tuán)斷裂，從而在曝光區(qū)域中產(chǎn)生極性轉(zhuǎn)換。因此，在抗蝕劑的曝光區(qū)和未曝光區(qū)之間產(chǎn)生了溶解度特性的差別，使得通過(guò)特殊的顯影劑(典型的是有機(jī)顯影劑，例如酮、酯或醚)可除去抗蝕劑的未曝光區(qū)，留下不溶解的曝光區(qū)產(chǎn)生的圖案。所述方法描述于，例如Good等人的US 6，790，579中。該文獻(xiàn)公開(kāi)了包含產(chǎn)酸引發(fā)劑和多環(huán)聚合物的光致抗蝕劑組合物，該多環(huán)聚合物沿聚合物主鏈含有重復(fù)的酸不穩(wěn)定側(cè)基。曝光區(qū)域可以選擇性地用堿性顯影劑除去，或者，未曝光區(qū)域可以選擇性地通過(guò)適合用于負(fù)性顯影的非極性溶劑處理除去。當(dāng)在NTD工藝中使用常規(guī)的193nm光致抗蝕劑時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。與預(yù)曝光抗蝕劑層相比，顯影的光致抗蝕劑圖案會(huì)，例如，顯示相當(dāng)大的厚度損耗。這會(huì)在隨后的蝕刻中產(chǎn)生圖案缺陷，這是因?yàn)榭刮g劑圖案部分完全腐蝕。據(jù)信厚度損耗是由于通常使用的大體積酸不穩(wěn)定基團(tuán)(例如大的叔烷基酯基團(tuán))從抗蝕劑層斷裂和損耗而產(chǎn)生的。由于該大的酸不穩(wěn)定基團(tuán)含量高，因此對(duì)于僅依靠該基團(tuán)進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換的常規(guī)193nm光致抗蝕劑來(lái)說(shuō)，厚度損耗是特別棘手的。使用較厚的抗蝕劑層可能不是實(shí)用的解決問(wèn)題的辦法，因?yàn)殡S后會(huì)產(chǎn)生其它問(wèn)題例如焦深降低和圖案塌陷。當(dāng)使用典型的193nm光致抗蝕劑用于NTD時(shí)，圖案塌陷會(huì)加劇，據(jù)信這是因?yàn)槟承┧岵环€(wěn)定基團(tuán)(特別是該基團(tuán)是唯一擔(dān)負(fù)極性轉(zhuǎn)換時(shí))從基于(甲基)丙烯酸酯的聚合物斷裂之后，光致抗蝕劑的曝光區(qū)產(chǎn)生的較高含量的(甲基)丙烯酸單元的緣故。由于抗蝕劑圖案與基底之間的極性不匹配，(甲基)丙烯酸單元在有機(jī)的和硅基無(wú)機(jī)基底上的附著力不足。在NTD中使用僅依靠上述大的酸不穩(wěn)定基團(tuán)進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換的所述常規(guī)光致抗蝕劑的另一個(gè)問(wèn)題是抗刻蝕性降低。本領(lǐng)域仍然需要用于負(fù)性顯影的改進(jìn)的聚合物，光致抗蝕劑組合物和光刻方法，其能夠在電子裝置制造中形成精細(xì)圖案，以及避免或顯著改進(jìn)與本領(lǐng)域技術(shù)水平相關(guān)的一個(gè)或更多的前述問(wèn)題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的光致抗蝕劑組合物包括一種聚合物，該聚合物是部分由包括特殊的縮醛基團(tuán)的單體形成的。本發(fā)明優(yōu)選的組合物和方法降低厚度損耗，以及改善光刻加工中的圖案塌陷界限，分辨率和感光度。根據(jù)本發(fā)明，提供了聚合物。該聚合物包含下列通式(I)的單體形成的第一單元:
權(quán)利要求
1.一種聚合物，所述聚合物包括由下述通式(I)單體形成的第一單元
2.權(quán)利要求I的聚合物，其中R2表示C1到Cltl直鏈或支鏈亞烷基或C2到Cltl直鏈或支鏈亞烯基。
3.權(quán)利要求I或2的聚合物，其中R5獨(dú)立表示C1到C6烷基，或一起形成C3到C6的環(huán)燒基。
4.權(quán)利要求I到3中任一項(xiàng)的聚合物，其中聚合物進(jìn)一步包括第三單元，所述第三單元包括醚，酯，極性基團(tuán)或酸不穩(wěn)定部分，其中第三單元與第一單元和第二單元不同。
5.一種光致抗蝕劑組合物，所述組合物包括包括由下述通式(I)單體形成的第一單元的聚合物
6.權(quán)利要求5的光致抗蝕劑組合物，其中聚合物進(jìn)一步包括含有內(nèi)酯部分的第二單元。
7.權(quán)利要求6的光致抗蝕劑組合物，其中聚合物進(jìn)一步包括由酸不穩(wěn)定烷基或烷氧基(甲基)丙烯酸酯單體形成的第二單元。
8.一種涂覆的基體，所述基體包括基體和基體表面的權(quán)利要求5到7中任一項(xiàng)的光致抗蝕劑組合物層。
9.一種形成光刻圖案的方法，所述方法包括 (a)提供基體，所述基體的表面上包括一個(gè)或多個(gè)待形成圖案的層； (b)施加權(quán)利要求5到7中任一項(xiàng)的光致抗蝕劑組合物的層到一個(gè)或多個(gè)待形成圖案的層上； (C)將光致抗蝕劑組合物層于光化輻射中圖案化曝光； (d)在曝光后烘烤過(guò)程中加熱曝光的光致抗蝕劑組合物層； 以及 (e)對(duì)光致抗蝕劑組合物層施加顯影劑除去光致抗蝕劑層的一部分，從而形成光致抗蝕劑圖案。
10.權(quán)利要求9的方法，其中光致抗蝕劑層的非曝光區(qū)域通過(guò)顯影劑除去，形成光致抗蝕劑圖案。
全文摘要
聚合物，光致抗蝕劑組合物和形成光刻圖案的方法。提供包含具有特定乙縮醛部分的單元的聚合物和包含有這種聚合物的光致抗蝕劑組合物。同樣提供光致抗蝕劑組合物涂覆的基體和形成光刻圖案的方法。提供了一種聚合物，所述聚合物包括由下述通式(I)單體形成的第一單元其中R1代表氫或C1到C3烷基；R2代表單鍵或C1到C10有機(jī)基團(tuán)；R3代表氫原子或C1到C10有機(jī)基團(tuán)；R4各自獨(dú)立的代表氫原子或C1到C10有機(jī)基團(tuán)，鍵合在共有碳原子上的R4基團(tuán)任選一起形成環(huán)；以及R5各自獨(dú)立代表C1到C10有機(jī)基團(tuán)，任選一起形成環(huán)；以及含有內(nèi)酯部分的第二單元。
文檔編號(hào)G03F7/00GK102617790SQ201110463318
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者M·M·梅耶, Y·C·裴, 孫紀(jì)斌, 樸鐘根, 李承泫 申請(qǐng)人:羅門(mén)哈斯電子材料有限公司, 陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司