聚合物、用於保護層的組合物、以及使用其的圖案化方法

2023-05-21 02:18:56

專利名稱：聚合物、用於保護層的組合物、以及使用其的圖案化方法
技術領域：
本發明公開內容涉及一種聚合物、保護層組合物、以及使用其的圖案化方法。
背景技術：
隨著半導體工業持續發展，半導體晶片的高集成度日益需要更精細的光敏樹脂組 合物圖案。對於更高的集成度，需要能夠精細處理約0.1 μ m或更小的線寬的光刻技術。然 而，常規處理(工藝)使用近紫外(UV)線如g線和i線，並且使用近紫外線會限制進行約 0. Iym或更小的高集成處理。因此，已開發了光刻技術，該技術利用具有更短波長的紫外 線，如遠紫外(UV)線(由明線光譜表示)，例如，水銀燈、準分子雷射、X射線、以及電子束 (e-射束)。尤其是，波長為約248nm的KrF準分子雷射和波長為約193nm的ArF準分子激 光正引起關注。關於適用於準分子雷射曝光的光致抗蝕劑(PR)，研究者正研究化學增幅抗蝕劑 (CAR)，該化學增幅抗蝕劑利用由具有酸不穩定官能團的成分和生酸成分引起的化學增幅 效應，其中生酸成分基於徑向射線的曝光會產生酸。化學增幅抗蝕劑的實例包括具有與羧 酸連接的叔丁基酯基團的樹脂或具有與苯酚連接的碳酸叔丁基酯基團的樹脂，以及包含生 酸成分的光敏樹脂組合物。使用光敏樹脂組合物的光致抗蝕劑層利用以下現象即，在樹脂 中存在的叔丁基酯基團或碳酸叔丁基酯基團由於基於曝光所產生的酸的作用會離解，因此 樹脂變得具有酸性基團，該酸性基團包括羧基基團或酚式羥基基團，並且結果，曝光區變得 容易溶於鹼性顯影溶液。為了形成具有小於約45nm的精細線寬的圖案，可以使用使曝光裝置的光源的波 長變短的方法或增加透鏡的數值孔徑(NA)的數目的方法。然而，使光源的波長變短的方法 具有成本方面的缺點，因為該方法另外需要昂貴的曝光裝置。此外，增加透鏡的數值孔徑的 數目的方法具有以下問題即，焦深(DOF)和解析度具有權衡關係，使得當增加解析度時焦 深會減小。最近，已開發了稱作液體浸沒式光刻的方法作為可以克服這樣的問題的技術。該 液體浸沒式光刻將折射率介質如基於氟的惰性液體或純水(n = 1.44)設置在透鏡與光致 抗蝕劑層之間，作為在曝光期間用於浸沒式曝光的液體。根據液體浸沒式光刻，曝光光路的 空間填充有這樣的液體，該液體具有比常規用來填充曝光光路的空間的惰性氣體如空氣(η =1)或氮氣更大的折射率(η)。因此，雖然使用相同曝光波長的光源，但可以獲得與使用短 波長的光源或使用具有許多數值孔徑的透鏡相同的效應。結果，可以實現高解析度，並且同 時不會劣化焦深。當使用液體浸沒式光刻時，通過按照原樣使用安裝在常規裝置上的透鏡， 可以獲得高解析度和焦深的極好圖案。然而，液體浸沒式光刻具有以下問題即，因為在曝光期間光致抗蝕劑層直接接觸 用於浸沒式曝光的液體如水，所以產生酸的成分會從光致抗蝕劑層中洗脫。如果洗脫的量 較大，則可能會損害透鏡並且不能獲得期望的圖案形狀或足夠的解析度。此外，在使用水作 為用於浸沒式曝光的液體並且水相對於光致抗蝕劑層的後退接觸角(RCA)較低的情況下，由於在高掃描曝光期間不良的排水，可能會保留水印。為了解決該問題，已建議使用特殊種 類的樹脂用於液體浸沒式光刻的方法或使用添加劑的方法，但光致抗蝕劑層與水之間的後 退接觸角不足並且沒有充分減少洗脫到水中的生酸成分的量。為了解決這些問題，引入了頂部塗敷層。頂部塗敷層是高度疏水性保護層(其 可以保護光致抗蝕劑層免受水的影響)，並且它由可以容易地通過作為鹼性顯影溶液的 2. 38wt%三甲基氫氧化銨(TMAH)除去的材料製成，並傳輸光。常規開發的用於保護層組合 物的聚合物引入六氟醇(HFA)基團並可以增加鹼性顯影溶液的溶解度以及相對於水的後 退接觸角。然而，並沒有完全解決具有水印的缺點，並且由於低後退接觸角會限制掃描速 度。

發明內容
本申請公開內容的一種示例性實施方式提供了一種聚合物、用於保護層的組合 物、以及使用其的圖案化方法。本申請公開內容的另一種實施方式提供了一種含有具有高酸度的基團的高度疏 水性聚合物。本申請公開內容的又一種實施方式提供了一種用於保護層的組合物，通過包括聚 合物，該組合物用於形成相對於鹼性顯影溶液具有高后退接觸角和高溶解度的保護層。本申請公開內容的又一種實施方式提供了一種使用用於保護層的組合物的圖案 化方法。根據本申請公開內容的一個方面，提供了一種通過聚合由化學式1表示的單體所 獲得的聚合物。[化學式1]
權利要求
1. 一種聚合物，包括 聚合單體，所述單體由化學式1表示 [化學式1]
2.根據權利要求1所述的聚合物，其中，所述由化學式1表示的單體是由以下化學式 1-1表示的單體 [化學式1-1]
3.根據權利要求1所述的聚合物，其中，所述聚合物具有3，000至50，000的重均分子量。
4.根據權利要求1所述的聚合物，其中，所述聚合物是使選自由以下化學式2至6表示 的單體組成的組中的至少一種單體與由化學式1表示的單體共聚合的共聚物 [化學式2]
5.根據權利要求4所述的聚合物，其中，所述由化學式2表示的單體選自由以下化學式 2-1至2-9表示的單體組成的組 [化學式2-1]
6.根據權利要求4所述的聚合物，其中，所述由化學式3表示的單體是由以下化學式3-1表示的單體[化學式3-1]
7.根據權利要求4所述的聚合物，其中，所述由化學式4表示的單體是由以下化學式4-1表示的單體[化學式4-1]
8.根據權利要求4所述的聚合物，其中，所述由化學式5表示的單體是由以下化學式 5-1或5-2表示的單體 [化學式5-1]
9.根據權利要求4所述的聚合物，其中，所述由化學式6表示的單體是選自由以下化學 式6-1至6-3表示的單體組成的組中的單體 [化學式6-1][化學式6-2]
10.根據權利要求4所述的聚合物，其中，基於整個聚合物，以約1至99mol%的比率共 聚合所述由以上化學式2至6表示的單體。
11.一種保護層組合物，包括根據權利要求1至10中任一項所述的聚合物；以及 溶劑。
12. —種圖案化方法，包括 在基板上形成光致抗蝕劑層；在所述光致抗蝕劑層上形成根據權利要求11所述的頂部塗層組合物的保護層；以及 通過液體浸沒式光刻來形成圖案。
全文摘要
本發明披露了一種聚合物、用於保護層的組合物、以及使用其的圖案化方法，尤其是一種通過聚合由化學式1表示的單體所獲得的聚合物、包括該聚合物的保護層組合物、以及圖案化方法。[化學式1]在化學式1中，每個符號與在具體實施方式
中限定的相同。
文檔編號H01L23/29GK102070735SQ201010237809
公開日2011年5月25日 申請日期2010年7月23日 優先權日2009年11月20日
發明者尹祥根, 崔承集, 崔相俊, 李聖宰, 李珍泳 申請人:第一毛織株式會社