專利名稱：自形成的頂抗反射涂料組合物以及利用該組合物的光致抗蝕劑混合物和成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)、光刻法和微電子制造領(lǐng)域；更具體地說，本發(fā)明的實施方式涉及光致抗蝕劑添加物、混合有該光致抗蝕劑添加物的光致抗蝕劑制劑以及使用含有該光致抗蝕劑添加物的光致抗蝕劑制劑來形成光刻圖像的方法。
現(xiàn)有技術(shù)在微電子工業(yè)中，持續(xù)存在對于減小微電子器件的尺寸的需要，微電子器件的尺寸很大程度上由所使用的光刻成像方法決定。對于多種光刻成像方法而言，可打印的最小圖像尺寸受與折射率相關(guān)的效應(yīng)和成像輻射的所不希望的反射的限制。為此，多種光刻成像方法使用抗反射涂層。然而，常規(guī)抗反射涂層需要額外的設(shè)備和時間，因此增加了微電子制造成本。因此，本領(lǐng)域中存在減輕上文所述的不足和限制的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面為物質(zhì)的組合物，其包含聚合物，該聚合物具有烯屬主鏈且包含具有芳族基團(tuán)的第一單體、具有堿溶性基團(tuán)或酸不穩(wěn)定性保護(hù)的堿溶性基團(tuán)的第二單體和具有氟烷基基團(tuán)的第三單體；和澆鑄溶劑。本發(fā)明的第二方面為一種光致抗蝕劑制劑，其包含光致抗蝕劑聚合物；至少一種光酸產(chǎn)生劑；澆鑄溶劑；和聚合物，該聚合物具有烯屬主鏈且包含具有芳族基團(tuán)的第一單體、具有堿溶性基團(tuán)或酸不穩(wěn)定性保護(hù)的堿溶性基團(tuán)的第二單體和具有氟烷基基團(tuán)的第三單體，其中對于約193nm的輻射波長，該聚合物具有小于約1. 53的折射率。本發(fā)明的第三方面為一種形成圖案化材料特征結(jié)構(gòu)的方法，其包括以下步驟(a) 將光致抗蝕劑制劑涂覆于基板上的材料上，該光致抗蝕劑制劑包含光致抗蝕劑聚合物； 至少一種光酸產(chǎn)生劑；澆鑄溶劑；和聚合物，該聚合物具有烯屬主鏈且包含具有芳族基團(tuán)的第一單體、具有堿溶性基團(tuán)或酸不穩(wěn)定性保護(hù)的堿溶性基團(tuán)的第二單體和具有氟烷基基團(tuán)的第三單體，其中對于約193nm的輻射波長，該聚合物具有小于約1. 53的折射率；(a)之后，(b)該光致抗蝕劑制劑分離形成頂抗反射涂層和光致抗蝕劑層，該光致抗蝕劑層在該抗反射涂層與該基板之間；(b)之后，(c)將該光致抗蝕劑層以圖案化方式暴露于光化輻射， 由此在該光致抗蝕劑層中產(chǎn)生輻射曝光區(qū)的圖案；(c)之后，(d)選擇性移除該抗反射涂層和該光致抗蝕劑層中的該輻射曝光區(qū)以形成貫穿該光致抗蝕劑層的開口 ；和(d)之后，(e) 經(jīng)由該開口蝕刻或離子植入以形成圖案化材料特征結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的這些及其它方面在下文中進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1為圖示根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光刻成像層的截面圖；圖2A至圖2C為圖1的放大截面圖；和
圖3至圖5為圖示根據(jù)本發(fā)明的實施方式的成像的截面圖。
具體實施例方式術(shù)語“酸不穩(wěn)定性”是指含有至少一個暴露于酸后斷裂的共價鍵的分子片段。在一個實例中，本文的酸可斷裂基團(tuán)與光產(chǎn)生的酸的反應(yīng)僅通過應(yīng)用熱而發(fā)生或通過施加熱而得到極大促進(jìn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到影響酸可斷裂基團(tuán)的斷裂的速率和最終程度的各種因素以及圍繞將斷裂步驟整合至可行的生產(chǎn)方法中的問題。斷裂反應(yīng)的產(chǎn)物通常為酸性基團(tuán)，其在以足量存在時賦予本發(fā)明的聚合物在堿性水溶液中的可溶性。摩爾％為在一摩爾聚合物中各重復(fù)單元的摩爾數(shù)。一摩爾聚合物的摩爾百分比為 100%。例如，若一摩爾第一重復(fù)單元重10克，一摩爾第二重復(fù)單元重20克且一摩爾第三重復(fù)單元重20克，則包含各約33%摩爾百分比的該三種重復(fù)單元的一摩爾聚合物重約50克。 若使用各20克的該三種重復(fù)單元來合成聚合物，則第一重復(fù)單元的摩爾％將為約50%，第二重復(fù)單元的摩爾％將為約25%，且第三重復(fù)單元的摩爾％將為約25%。本發(fā)明的實施方式涵蓋聚合物添加物、聚合物添加物制劑和包含該聚合物添加物的光致抗蝕劑制劑，該光致抗蝕劑制劑在涂覆至基板上之后將遷移至表面且可分離為兩層，充當(dāng)頂抗反射涂層(TARC)的上層和下光致抗蝕劑層。光致抗蝕劑和聚合物添加物尤其適合用于干式或濕式193nm光刻方法中。該聚合物添加物的特征在于對于約193nm的波長的輻射其折射率η為約1. 53或更小且存在聚合物，該聚合物含有芳族或環(huán)狀基團(tuán)且可溶于通常用于使光致抗蝕劑層中的影像顯影的含水堿性顯影劑中。該聚合物添加物的其它特征在于對具有約193nm的波長的輻射不具光敏性。該聚合物添加物的其它特征在于不含硅 (Si)原子。本發(fā)明的實施方式的聚合物添加物優(yōu)選具有烯屬主鏈且含有具有芳族基團(tuán)的第一單體、具有堿溶性基團(tuán)或酸不穩(wěn)定性保護(hù)的堿溶性基團(tuán)的第二單體和具有一個或多個氟烷基基團(tuán)的第三單體。該聚合物的主鏈優(yōu)選不含不飽和碳鍵。該第二單體可另外含有一個或多個氟烷基基團(tuán)。該第一單體的芳族基團(tuán)優(yōu)選選自由經(jīng)取代或未經(jīng)取代的芳族基團(tuán)組成的組。更優(yōu)選地，芳族基團(tuán)選自由以下組成的組經(jīng)取代的稠合芳族基團(tuán)、經(jīng)取代的雜環(huán)芳族基團(tuán)、未經(jīng)取代的稠合芳族基團(tuán)和未經(jīng)取代的雜環(huán)芳族基團(tuán)。在經(jīng)取代的形式中，該芳族基團(tuán)可含有連接的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。一些優(yōu)選的芳族基團(tuán)為萘和噻吩。含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的經(jīng)取代的萘的實例為二氫苊(即，二氫苊基)和六氫芘(即，六氫芘基)。該芳族基團(tuán)優(yōu)選作為側(cè)基存在。該聚合物添加物中芳族基團(tuán)的量優(yōu)選足以使折射率η減小至小于約1. 53，更優(yōu)選小于約1. 42 且最優(yōu)選減小至η值在約1. 3與約1. 53之間。雖然自形成的TARC通常非常薄，但仍然優(yōu)選避免過量的芳族基團(tuán)，過量芳族基團(tuán)可導(dǎo)致在約193nm下過多吸收。對于約193nm的波長輻射，本發(fā)明的聚合物添加物優(yōu)選具有約0. 05至約0. 25的消光系數(shù)k。該聚合物添加物優(yōu)選含有約5摩爾％至約80摩爾％，更優(yōu)選約20-70摩爾％，最優(yōu)選約25-65摩爾％的具有芳族基團(tuán)的單體單元。含有芳族基團(tuán)的第一單體的具體實例為
權(quán)利要求
1.一種物質(zhì)的組合物，其包含聚合物，該聚合物具有烯屬主鏈且包含具有芳族基團(tuán)的第一單體、具有堿溶性基團(tuán)或酸不穩(wěn)定性保護(hù)的堿溶性基團(tuán)的第二單體和具有氟烷基基團(tuán)的第三單體；和澆鑄溶劑。
2.如權(quán)利要求1的物質(zhì)的組合物，其中所述第二單體還具有氟烷基基團(tuán)。
3.如權(quán)利要求1的物質(zhì)的組合物，其中對于約193nm的輻射波長，所述聚合物具有小于約1. 53的折射率。
4.如權(quán)利要求1的物質(zhì)的組合物，其中所述芳族基團(tuán)選自由以下組成的組經(jīng)取代或未經(jīng)取代的芳族基團(tuán)、經(jīng)取代的稠合芳族基團(tuán)、經(jīng)取代的雜環(huán)芳族基團(tuán)、未經(jīng)取代的稠合芳族基團(tuán)和未經(jīng)取代的雜環(huán)芳族基團(tuán)。
5.如權(quán)利要求1的物質(zhì)的組合物，其中所述芳族基團(tuán)選自由以下組成的組萘、二氫苊和六氫芘。
6.如權(quán)利要求1的物質(zhì)的組合物，其中所述第一單體為
7.如權(quán)利要求1的物質(zhì)的組合物，其中所述第二單體選自由以下組成的組
8.如權(quán)利要求1的物質(zhì)的組合物，其中所述第二單體選自由以下組成的組
9.如權(quán)利要求1的物質(zhì)的組合物，其中所述第三單體選自由以下組成的組
10.如權(quán)利要求1的物質(zhì)的組合物，其中所述聚合物基本由以下單體組成
11.如權(quán)利要求1的物質(zhì)的組合物，其中所述聚合物基本由以下單體組成
12.如權(quán)利要求1的物質(zhì)的組合物，其中所述聚合物基本由以下單體組成
13.—種光致抗蝕劑制劑，其包含光致抗蝕劑聚合物；至少一種光酸產(chǎn)生劑；澆鑄溶劑；和聚合物，其具有烯屬主鏈且包含具有芳族基團(tuán)的第一單體、具有堿溶性基團(tuán)或酸不穩(wěn)定性保護(hù)的堿溶性基團(tuán)的第二單體和具有氟烷基基團(tuán)的第三單體，其中對于約193nm的輻射波長，所述聚合物具有小于約1. 53的折射率。
14.如權(quán)利要求13的光致抗蝕劑制劑，其中所述第二單體還具有氟烷基基團(tuán)。
15.一種形成圖案化材料特征結(jié)構(gòu)的方法，其包括以下步驟(a)將光致抗蝕劑制劑涂覆于基板上的材料上，所述光致抗蝕劑制劑包含光致抗蝕劑聚合物；至少一種光酸產(chǎn)生劑；澆鑄溶劑；和聚合物，其具有烯屬主鏈且包含具有芳族基團(tuán)的第一單體、具有堿溶性基團(tuán)或酸不穩(wěn)定性保護(hù)的堿溶性基團(tuán)的第二單體和具有氟烷基基團(tuán)的第三單體，其中對于約193nm的輻射波長，所述聚合物具有小于約1. 53的折射率；(a)之后，(b)該光致抗蝕劑制劑分離形成頂抗反射涂層和光致抗蝕劑層，該光致抗蝕劑層在該抗反射涂層與該基板之間；(b)之后，(c)將該光致抗蝕劑層以圖案化方式暴露于光化輻射，由此在該光致抗蝕劑層中產(chǎn)生輻射曝光區(qū)的圖案；(C)之后，(d)選擇性移除該抗反射涂層和該光致抗蝕劑層中的該輻射曝光區(qū)以形成貫穿該光致抗蝕劑層的開口 ；和(d)之后，(e)經(jīng)由所述開口進(jìn)行蝕刻或離子植入以形成所述圖案化材料特征結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15的方法，其中所述第二單體還具有氟烷基基團(tuán)。
17.如權(quán)利要求15的方法，其中所述聚合物占所述光致抗蝕劑組合物的約3重量％至約30重量％。
18.如權(quán)利要求15的方法，其中所述芳族基團(tuán)選自由以下組成的組經(jīng)取代或未經(jīng)取代的芳族基團(tuán)、經(jīng)取代的稠合芳族基團(tuán)、經(jīng)取代的雜環(huán)芳族基團(tuán)、未經(jīng)取代的稠合芳族基團(tuán)和未經(jīng)取代的雜環(huán)芳族基團(tuán)。
19.如權(quán)利要求15的方法，其中所述芳族基團(tuán)選自由以下組成的組萘、二氫苊和六氫芘。
20.如權(quán)利要求15的方法，其中所述第一單體為
21.如權(quán)利要求15的方法，其中所述第二單體選自由以下組成的組
22.如權(quán)利要求15的方法，其中所述第二單體選自由以下組成的組
23.如權(quán)利要求15的方法，其中所述第三單體選自由以下組成的組
24.如權(quán)利要求15的方法，其中所述聚合物基本由以下單體組成
25.如權(quán)利要求15的方法，其中所述聚合物基本由以下單體組成
26.如權(quán)利要求15的方法，其中所述聚合物基本由以下單體組成
27.如權(quán)利要求15的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟在(a)之前，在所述材料上形成底抗反射涂層，所述光致抗蝕劑制劑形成于該底抗反射涂層上。
28.如權(quán)利要求15的方法，其中所述光化輻射具有約193nm的波長。
全文摘要
本發(fā)明提供一種物質(zhì)的組合物。該物質(zhì)的組合物包括一種聚合物，該聚合物具有烯屬主鏈且包含具有芳族基團(tuán)的第一單體、具有堿溶性基團(tuán)或酸不穩(wěn)定性保護(hù)的堿溶性基團(tuán)的第二單體和具有氟烷基基團(tuán)的第三單體。本發(fā)明還提供一種包括該物質(zhì)的組合物的光致抗蝕劑制劑以及一種使用包括該物質(zhì)的組合物的該光致抗蝕劑制劑的成像方法。
文檔編號C07C409/22GK102365268SQ201080013928
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者I·波波瓦, L·維克利基, P·R·瓦拉納希, 黃武松 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司