用于基于有機(jī)溶劑的雙性光致抗蝕劑的含磺酸酯的聚合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本文描述的發(fā)明遵守International Business Machines Corporation和JSR Co巧oration之間的聯(lián)合研究協(xié)議。
[0002] 本發(fā)明總體設(shè)及光致抗蝕劑(光刻膠，photoresi St)組合物。更具體地，本發(fā)明設(shè) 及包含酸不穩(wěn)定的（acid-labile)橫酸醋的光致抗蝕劑聚合物，其在有機(jī)溶劑中顯影時(shí)取 決于顯影溶劑的選擇而產(chǎn)生正或負(fù)性（色調(diào)，tone)圖像（雙性（dual-tone)成像 (imaging))。
【背景技術(shù)】
[0003] 在過去的S十年，使用含水堿顯影的正性化學(xué)增幅（chemical Iy amplified ,CA) 光致抗蝕劑一直是先進(jìn)半導(dǎo)體制造的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。近來，存在向在有機(jī)溶劑中顯影的負(fù)性抗 蝕劑的轉(zhuǎn)變，因?yàn)樗鼈冊谀承┕饪踢^程中的性能出色。典型地，對于正性含水溶劑顯影的抗 蝕劑和負(fù)性有機(jī)溶劑顯影的抗蝕劑使用相同的CA抗蝕劑。因?yàn)镃A抗蝕劑未曾針對有機(jī)溶劑 顯影進(jìn)行優(yōu)化，所W當(dāng)它們用作負(fù)性有機(jī)溶劑顯影的抗蝕劑時(shí)可受到性能限制，特別是對 于不想要的抗蝕劑變薄和反差(對比度，contrast)損失。鑒于上述情況，在本領(lǐng)域中對如下 方法存在需求:其改進(jìn)常規(guī)CA抗蝕劑的性能使得CA抗蝕劑與有機(jī)溶劑負(fù)性顯影更相容。如 果改進(jìn)的有機(jī)溶劑能顯影的CA抗蝕劑可作為負(fù)性和正性抗蝕劑兩者進(jìn)行處理，則在本領(lǐng)域 中將是另外的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明通過如下對目前使用的CA光致抗蝕劑提供改進(jìn):維持CA配方大體上不變， 同時(shí)W低水平在標(biāo)準(zhǔn)光致抗蝕劑聚合物的聚合物主鏈上引入提升性能的酸不穩(wěn)定的橫酸 醋部分(或單元）。向標(biāo)準(zhǔn)光致抗蝕劑聚合物引入低水平的酸不穩(wěn)定的橫酸醋部分改進(jìn)CA抗 蝕劑的性能，使得所述抗蝕劑可在有機(jī)溶劑中作為正和負(fù)性抗蝕劑兩者進(jìn)行處理。
[0005] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供包括如下的方法：制備化學(xué)增幅光致抗蝕劑組 合物，所述組合物包括:有機(jī)溶劑能顯影的光致抗蝕劑聚合物，所述聚合物W1-50重量％的 范圍包括酸不穩(wěn)定的橫酸醋部分。可使用有機(jī)溶劑將所述化學(xué)增幅光致抗蝕劑顯影W在光 致抗蝕劑膜中產(chǎn)生正性或負(fù)性圖像。
[0006] 在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供包括如下步驟的方法：（a)制備包括有機(jī)酸能顯 影的光致抗蝕劑聚合物、流延溶劑(cast solvent)、和任選地光酸產(chǎn)生劑(PAG)的化學(xué)增幅 光致抗蝕劑組合物，所述光致抗蝕劑聚合物W1-50重量％的范圍包括酸不穩(wěn)定的橫酸醋部 分；（b)將步驟(a)的抗蝕劑組合物施加至基材W形成抗蝕劑膜；（C)任選地，烘烤抗蝕劑膜 (PAB); (d)將抗蝕劑膜曝光(暴露，expose)于福射；（e)任選地，烘烤抗蝕劑膜(PEB); (f)使 用有機(jī)溶劑將抗蝕劑膜顯影W暴露蝕刻至抗蝕劑膜上的圖案;并且(g)任選地使用水或有 機(jī)溶劑清洗抗蝕劑膜。
[0007] 在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，光致抗蝕劑聚合物包括聚(徑基苯乙締）。在該實(shí)施方案 中，酸不穩(wěn)定的橫酸醋部分可W5-10重量％的范圍存在于聚巧圣基苯乙締)光致抗蝕劑聚合 物中。
[0008] 在另一實(shí)施方案中，光致抗蝕劑聚合物包括基于內(nèi)醋的聚合物。在該實(shí)施方案中， 酸不穩(wěn)定的橫酸醋部分優(yōu)選地W5-31重量％的范圍存在于基于內(nèi)醋的光致抗蝕劑聚合物 中。
[0009] 在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，光致抗蝕劑聚合物基本上不含內(nèi)醋。在該實(shí)施方案中，酸 不穩(wěn)定的橫酸醋部分優(yōu)選地W5-31重量％的范圍存在于基本上不含內(nèi)醋的光致抗蝕劑聚 合物中。
[0010] 在另一實(shí)施方案中，將所述光致抗蝕劑聚合物與不含酸不穩(wěn)定的橫酸醋部分的另 外的聚合物共混。在該實(shí)施方案中，經(jīng)共混的聚合物組合提升光致抗蝕劑的溶解反差(溶解 對tk度，dissolution contrast)。
[0011] 在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，步驟(a)的流延溶劑選自：丙二醇甲基酸乙酸醋(PGMEA)、 環(huán)己酬(CHYN)、和PGMEA與CHYN的組合。
[0012] 在另一實(shí)施方案中，步驟(a)的PAG是全氣-1-下橫酸S苯基梳(TPS-N)。
[0013] 在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，步驟(d)的福射選自：深紫外(DUV)福射、遠(yuǎn)紫外化UV)福 射、電子束(e-束)福射、和離子束福射。
[0014] 在另一實(shí)施方案中，使用正性顯影(PTD)有機(jī)溶劑將步驟(f)的抗蝕劑膜顯影W在 抗蝕劑膜上產(chǎn)生正性圖像。
[0015] 在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，PTD有機(jī)溶劑包括基于多元醇的有機(jī)溶劑。
[0016] 在另一實(shí)施方案中，基于多元醇的有機(jī)溶劑選自乙二醇和與異丙醇組合的乙二 醇。
[0017] 在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，使用負(fù)性顯影(NTD)有機(jī)溶劑將步驟(f)的抗蝕劑膜顯影 W在抗蝕劑膜上產(chǎn)生負(fù)性圖像。
[001引在另一實(shí)施方案中，NTD有機(jī)溶劑選自：甲基戊基酬(MAK)、乙酸正下醋(nBA)、乙酸 正戊醋(nPA)、乙基戊基酬化AK)、和其組合。
[0019] 在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，步驟(f)的抗蝕劑膜是正性抗蝕劑膜并且在步驟(g)使用 水對其進(jìn)行清洗。
[0020] 在另一實(shí)施方案中，步驟(f)的抗蝕劑膜是負(fù)性抗蝕劑膜并且在步驟(g)使用有機(jī) 溶劑對其進(jìn)行清洗。
[0021] 在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，步驟(a)的抗蝕劑聚合物組合物進(jìn)一步包括選自堿巧滅 劑和福射敏感性巧滅劑的巧滅劑。
[0022] 在另一實(shí)施方案中，福射敏感性巧滅劑是能光分解的堿(PDB)。
[0023] 在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，PDB是屯氣下酸S苯基梳(TPS-HFB)。
[0024] 在W下闡述的本發(fā)明的詳細(xì)說明中將提供本發(fā)明另外的方面和實(shí)施方案，而沒有 限制。
【附圖說明】
[0025] [圖1]圖1是基于有機(jī)溶劑的正和負(fù)性(雙性)成像的示意圖。
[0026] [圖2]圖2示出了光致抗蝕劑聚合物PHS-EAdMA、NBHFAMA-ECpMA、應(yīng)-ECpMA和 NBHFAMA-ECpMA-醒，W及具有酸不穩(wěn)定的橫酸醋基團(tuán)的相同的光致抗蝕劑聚合物：？服-EAdMA-PStS、NBHFAMA-ECpMA-PStS、NM-ECpMA-PStS、和NBHFAMA-ECpMA-NM-PStS 的化學(xué)結(jié) 構(gòu)。
[0027] [圖3]圖3是有機(jī)能顯影的光致抗蝕劑聚合物PHS-EAdMA-PStSW及抗蝕劑添加劑 TPS-N和TPS-HFB的化學(xué)結(jié)構(gòu)的圖。
[0028] [圖4]圖4A-4D是對于本發(fā)明的PHS-EAdMA-PStS(PHS-EAdMA-PStS/TPSN/TPS HFB) 抗蝕劑的成像結(jié)果的掃描電子顯微鏡（SEM)顯微照片。圖4A示出在35mJ/cm2下190nm線-間 隔化S)圖案的KrF正性成像結(jié)果；圖4B示出在37mJ/cm 2下190nm LS圖案的KrF負(fù)性成像結(jié) 果；圖4C示出在19mJ/cm2下30nm LS圖案的抓V正性成像結(jié)果;和圖4D示出在22mJ/cm2下30nm L姻案的EUV負(fù)性成像結(jié)果。
[0029] [圖 5 ]圖 5A-5D是對于本發(fā)明的NBHFAMA-ECpMA-NM-PStS (NBHFAMA-ECpMA-匪-PStS/TPSN/TPS HFB)抗蝕劑的KrF成像結(jié)果的SEM顯微照片。圖5A示出在35mJ/cm2下160nm LS圖案的KrF正性成像結(jié)果；圖5B示出在35mJ/cm 2下200皿LS圖案的KrF正性成像結(jié)果；圖 5C示出在40mJ/cm2下160nm LS圖案的KrF負(fù)性成像結(jié)果;和圖抓示出在40mJ/cm2下200nm LS 圖案的KrF負(fù)性成像結(jié)果。
[0030] [圖 6]圖 6A-6D 是對于本發(fā)明的 NBHFAMA-ECpMA-PStS(NBHFAMA-ECpMA-PStS/TPSN/ TPS HFB)抗蝕劑的成像結(jié)果的SEM顯微照片。圖6A示出在32mJ/cm2下160nm LS圖案的KrF正 性成像結(jié)果；圖6B示出在32mJ/cm2下200nm LS圖案的KrF正性成像結(jié)果；圖6C示出在37mJ/ cm2下160皿LS圖案的K巧負(fù)性成像結(jié)果;和圖抓示出在37mJ/cm2下200皿LS圖案的K巧負(fù)性 成像結(jié)果。
[0031] [圖7A]圖7A是對于光致抗蝕劑PHS-EAdMA的KrF反差曲線圖和圖7B是對于具有酸 不穩(wěn)定的橫酸醋基團(tuán)的相同光致抗蝕劑P服EAdMA-PStS的KrF反差曲線圖。
[0032] [圖7B]圖7A是對于光致抗蝕劑PHS-EAdMA的KrF反差曲線圖和圖7B是對于具有酸 不穩(wěn)定的橫酸醋基團(tuán)的相同光致抗蝕劑P服EAdMA-PStS的KrF反差曲線圖。
[0033] [圖8A]圖8A是對于光致抗蝕劑醒-ECpMA的KrF反差曲線圖和圖8B是對于具有酸不 穩(wěn)定的橫酸醋基團(tuán)的相同光致抗蝕劑NM-ECpM-PStS的KrF反差曲線圖。
[0034] [圖8B]圖8A是對于光致抗蝕劑醒-ECpMA的KrF反差曲線圖和圖8B是對于具有酸不 穩(wěn)定的橫酸醋基團(tuán)的相同光致抗蝕劑NM-ECpM-PStS的KrF反差曲線圖。
[0035] [圖9A]圖9A是對于光致抗蝕劑NBHFAMA-ECpMA-NM的KrF反差曲線圖和圖9B是對于 具有酸不穩(wěn)定的橫酸醋基團(tuán)的相同光致抗蝕劑NBHFAMA-ECpM-NM-PStS的KrF反差曲線圖。
[0036]