自形成的頂抗反射塗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
2023-07-22 03:11:21 3
專利名稱：自形成的頂抗反射塗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
技術領域：
本發明涉及化學、光刻法和微電子製造領域；更具體地說，本發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製劑以及使用含有該光致抗蝕劑添加物的光致抗蝕劑製劑來形成光刻圖像的方法。
現有技術在微電子工業中，持續存在對於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。對於多種光刻成像方法而言，可列印的最小圖像尺寸受與折射率相關的效應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塗層。然而，常規抗反射塗層需要額外的設備和時間，因此增加了微電子製造成本。因此，本領域中存在減輕上文所述的不足和限制的需求。
發明內容
本發明的第一方面為物質的組合物，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的第一單體、具有鹼溶性基團或酸不穩定性保護的鹼溶性基團的第二單體和具有氟烷基基團的第三單體；和澆鑄溶劑。本發明的第二方面為一種光致抗蝕劑製劑，其包含光致抗蝕劑聚合物；至少一種光酸產生劑；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的第一單體、具有鹼溶性基團或酸不穩定性保護的鹼溶性基團的第二單體和具有氟烷基基團的第三單體，其中對於約193nm的輻射波長，該聚合物具有小於約1. 53的折射率。本發明的第三方面為一種形成圖案化材料特徵結構的方法，其包括以下步驟(a) 將光致抗蝕劑製劑塗覆於基板上的材料上，該光致抗蝕劑製劑包含光致抗蝕劑聚合物； 至少一種光酸產生劑；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的第一單體、具有鹼溶性基團或酸不穩定性保護的鹼溶性基團的第二單體和具有氟烷基基團的第三單體，其中對於約193nm的輻射波長，該聚合物具有小於約1. 53的折射率；(a)之後，(b)該光致抗蝕劑製劑分離形成頂抗反射塗層和光致抗蝕劑層，該光致抗蝕劑層在該抗反射塗層與該基板之間；(b)之後，(c)將該光致抗蝕劑層以圖案化方式暴露於光化輻射， 由此在該光致抗蝕劑層中產生輻射曝光區的圖案；(c)之後，(d)選擇性移除該抗反射塗層和該光致抗蝕劑層中的該輻射曝光區以形成貫穿該光致抗蝕劑層的開口 ；和(d)之後，(e) 經由該開口蝕刻或離子植入以形成圖案化材料特徵結構。本發明的這些及其它方面在下文中進一步詳細描述。
圖1為圖示根據本發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為圖示根據本發明的實施方式的成像的截面圖。
具體實施例方式術語「酸不穩定性」是指含有至少一個暴露於酸後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與光產生的酸的反應僅通過應用熱而發生或通過施加熱而得到極大促進。本領域技術人員將認識到影響酸可斷裂基團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方法中的問題。斷裂反應的產物通常為酸性基團，其在以足量存在時賦予本發明的聚合物在鹼性水溶液中的可溶性。摩爾％為在一摩爾聚合物中各重複單元的摩爾數。一摩爾聚合物的摩爾百分比為 100%。例如，若一摩爾第一重複單元重10克，一摩爾第二重複單元重20克且一摩爾第三重複單元重20克，則包含各約33%摩爾百分比的該三種重複單元的一摩爾聚合物重約50克。 若使用各20克的該三種重複單元來合成聚合物，則第一重複單元的摩爾％將為約50%，第二重複單元的摩爾％將為約25%，且第三重複單元的摩爾％將為約25%。本發明的實施方式涵蓋聚合物添加物、聚合物添加物製劑和包含該聚合物添加物的光致抗蝕劑製劑，該光致抗蝕劑製劑在塗覆至基板上之後將遷移至表面且可分離為兩層，充當頂抗反射塗層(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於乾式或溼式193nm光刻方法中。該聚合物添加物的特徵在於對於約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狀基團且可溶於通常用於使光致抗蝕劑層中的影像顯影的含水鹼性顯影劑中。該聚合物添加物的其它特徵在於對具有約193nm的波長的輻射不具光敏性。該聚合物添加物的其它特徵在於不含矽 (Si)原子。本發明的實施方式的聚合物添加物優選具有烯屬主鏈且含有具有芳族基團的第一單體、具有鹼溶性基團或酸不穩定性保護的鹼溶性基團的第二單體和具有一個或多個氟烷基基團的第三單體。該聚合物的主鏈優選不含不飽和碳鍵。該第二單體可另外含有一個或多個氟烷基基團。該第一單體的芳族基團優選選自由經取代或未經取代的芳族基團組成的組。更優選地，芳族基團選自由以下組成的組經取代的稠合芳族基團、經取代的雜環芳族基團、未經取代的稠合芳族基團和未經取代的雜環芳族基團。在經取代的形式中，該芳族基團可含有連接的環狀結構。一些優選的芳族基團為萘和噻吩。含有環狀結構的經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)。該芳族基團優選作為側基存在。該聚合物添加物中芳族基團的量優選足以使折射率η減小至小於約1. 53，更優選小於約1. 42 且最優選減小至η值在約1. 3與約1. 53之間。雖然自形成的TARC通常非常薄，但仍然優選避免過量的芳族基團，過量芳族基團可導致在約193nm下過多吸收。對於約193nm的波長輻射，本發明的聚合物添加物優選具有約0. 05至約0. 25的消光係數k。該聚合物添加物優選含有約5摩爾％至約80摩爾％，更優選約20-70摩爾％，最優選約25-65摩爾％的具有芳族基團的單體單元。含有芳族基團的第一單體的具體實例為
權利要求
1.一種物質的組合物，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的第一單體、具有鹼溶性基團或酸不穩定性保護的鹼溶性基團的第二單體和具有氟烷基基團的第三單體；和澆鑄溶劑。
2.如權利要求1的物質的組合物，其中所述第二單體還具有氟烷基基團。
3.如權利要求1的物質的組合物，其中對於約193nm的輻射波長，所述聚合物具有小於約1. 53的折射率。
4.如權利要求1的物質的組合物，其中所述芳族基團選自由以下組成的組經取代或未經取代的芳族基團、經取代的稠合芳族基團、經取代的雜環芳族基團、未經取代的稠合芳族基團和未經取代的雜環芳族基團。
5.如權利要求1的物質的組合物，其中所述芳族基團選自由以下組成的組萘、二氫苊和六氫芘。
6.如權利要求1的物質的組合物，其中所述第一單體為
7.如權利要求1的物質的組合物，其中所述第二單體選自由以下組成的組
8.如權利要求1的物質的組合物，其中所述第二單體選自由以下組成的組
9.如權利要求1的物質的組合物，其中所述第三單體選自由以下組成的組
10.如權利要求1的物質的組合物，其中所述聚合物基本由以下單體組成
11.如權利要求1的物質的組合物，其中所述聚合物基本由以下單體組成
12.如權利要求1的物質的組合物，其中所述聚合物基本由以下單體組成
13.—種光致抗蝕劑製劑，其包含光致抗蝕劑聚合物；至少一種光酸產生劑；澆鑄溶劑；和聚合物，其具有烯屬主鏈且包含具有芳族基團的第一單體、具有鹼溶性基團或酸不穩定性保護的鹼溶性基團的第二單體和具有氟烷基基團的第三單體，其中對於約193nm的輻射波長，所述聚合物具有小於約1. 53的折射率。
14.如權利要求13的光致抗蝕劑製劑，其中所述第二單體還具有氟烷基基團。
15.一種形成圖案化材料特徵結構的方法，其包括以下步驟(a)將光致抗蝕劑製劑塗覆於基板上的材料上，所述光致抗蝕劑製劑包含光致抗蝕劑聚合物；至少一種光酸產生劑；澆鑄溶劑；和聚合物，其具有烯屬主鏈且包含具有芳族基團的第一單體、具有鹼溶性基團或酸不穩定性保護的鹼溶性基團的第二單體和具有氟烷基基團的第三單體，其中對於約193nm的輻射波長，所述聚合物具有小於約1. 53的折射率；(a)之後，(b)該光致抗蝕劑製劑分離形成頂抗反射塗層和光致抗蝕劑層，該光致抗蝕劑層在該抗反射塗層與該基板之間；(b)之後，(c)將該光致抗蝕劑層以圖案化方式暴露於光化輻射，由此在該光致抗蝕劑層中產生輻射曝光區的圖案；(C)之後，(d)選擇性移除該抗反射塗層和該光致抗蝕劑層中的該輻射曝光區以形成貫穿該光致抗蝕劑層的開口 ；和(d)之後，(e)經由所述開口進行蝕刻或離子植入以形成所述圖案化材料特徵結構。
16.如權利要求15的方法，其中所述第二單體還具有氟烷基基團。
17.如權利要求15的方法，其中所述聚合物佔所述光致抗蝕劑組合物的約3重量％至約30重量％。
18.如權利要求15的方法，其中所述芳族基團選自由以下組成的組經取代或未經取代的芳族基團、經取代的稠合芳族基團、經取代的雜環芳族基團、未經取代的稠合芳族基團和未經取代的雜環芳族基團。
19.如權利要求15的方法，其中所述芳族基團選自由以下組成的組萘、二氫苊和六氫芘。
20.如權利要求15的方法，其中所述第一單體為
21.如權利要求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.如權利要求15的方法，其進一步包括以下步驟在(a)之前，在所述材料上形成底抗反射塗層，所述光致抗蝕劑製劑形成於該底抗反射塗層上。
28.如權利要求15的方法，其中所述光化輻射具有約193nm的波長。
全文摘要
本發明提供一種物質的組合物。該物質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的第一單體、具有鹼溶性基團或酸不穩定性保護的鹼溶性基團的第二單體和具有氟烷基基團的第三單體。本發明還提供一種包括該物質的組合物的光致抗蝕劑製劑以及一種使用包括該物質的組合物的該光致抗蝕劑製劑的成像方法。
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 優先權日2009年3月24日
發明者I·波波瓦, L·維克利基, P·R·瓦拉納希, 黃武松 申請人:國際商業機器公司