正色調有機溶劑顯像的化學增強抗蝕劑制造技術

提供用包含有機顯像劑溶劑顯像正色調化學增強抗蝕劑的方法，所述有機顯像劑溶劑具有單獨或者與其它有機溶劑如異丙醇和/或水組合的至少一種多元醇，例如乙二醇和/或甘油。本文所述有機溶劑顯像正色調抗蝕劑用于光刻圖案形成方法；用于生產半導體器件，例如集成電路(IC)；以及用于其中堿性溶劑不合適的應用，例如用生物分子陣列圖案化的芯片的生產或不需要存在酸結構部分的去保護應用。

【技術實現步驟摘要】
正色調有機溶劑顯像的化學增強抗蝕劑聯合研究協議本文所述專利技術服從InternationalBusinessMachinesCorporation與JSRCorporation之間的聯合研究協議。
本專利技術一般性地涉及光致抗蝕劑(photoresist)。更具體而言，本專利技術涉及能夠用多元醇基溶劑顯像(develop)用于高分辨率成像的正色調(positivetone)抗蝕劑。專利技術背景由于半導體器件特征在尺寸方面持續收縮，滿足關于高分辨率、低線邊緣粗糙度(lineedgeroughness,LER)和高光速度(photospeed)的光致抗蝕劑性能要求的任務日益困難。同時滿足關于分辨率、LER和敏感性的挑戰在本領域中稱為“RLS權衡”。設計為在堿性基礎中顯像的當代化學增強(chemicallyemplified)光致抗蝕劑能夠達到高光速度，但當特征尺寸接近20nm時，顯示出不令人滿意的分辨率和LER。相比而言，高性能溶劑顯像的非化學增強抗蝕劑，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)抗蝕劑具有優異的分辨率和LER，但在光學成像中具有不可接受的差光速度。光刻法中溶劑顯像的使用不是新想法。在20世紀50年代，最早的光致抗蝕劑體系使用有機溶劑將抗蝕劑膜顯像。參見例如WilliamS.DeForest，Photoresist：MaterialsandProcesses，McGraw-Hill，NewYork，1975。25年前描述了用于在有機溶劑中顯像的第一代248nm化學增強抗蝕劑，TBOC(叔丁氧基羰氧基)苯乙烯抗蝕劑。參見例如Ito等人，SPIE0771,24(1987)；和Maltabes等人，SPIE1262,2(1990)。由于TBOC抗蝕劑的發展，基本所有化學增強抗蝕劑都已設計為在堿水溶液中顯像；因此，溶劑基抗蝕劑的發展作為現代高分辨率化學增強抗蝕劑的選擇很大程度上被忽略。目前，在用于負色調化學增強抗蝕劑的有機顯像劑方面存在持續的興趣(參見例如美國專利No.7,851,140B2，Tsubaki)；然而，極少存在用于正色調化學增強抗蝕劑的有機顯像劑的實例。本專利技術解決了本領域中的這一需要。專利技術概述本專利技術提供用包含多元醇的有機顯像劑溶劑顯像在化學增強抗蝕劑中的正色調圖像的方法，其中有機顯像劑溶劑具有不多于2.6×10-4M氫氧根離子。在一個實施方案中，有機顯像劑溶劑具有不多于1.0×10-4M氫氧根離子，在另一實施方案中，有機顯像劑溶劑不含氫氧根離子。在本專利技術的另一實施方案中，多元醇選自乙二醇和甘油。顯像劑可包含單獨(純)或與水或其它有機溶劑組合的多元醇溶劑。在一個實施方案中，顯像劑包含乙二醇與異丙醇的混合物。在另一實施方案中，顯像劑包含乙二醇與水的混合物。在另一實施方案中，顯像劑包含甘油與異丙醇的混合物。在另一實施方案中，化學增強抗蝕劑包含選自如下的組合物：分子玻璃(molecularglass)、聚羥基苯乙烯、具有一個或多個側基六氟代醇基團的苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯氟代醇。在一個實施方案中，化學增強抗蝕劑包含被2-甲基-2-金剛烷基保護的苯乙烯NORIA分子玻璃(NORIA-MAdMA)。在另一實施方案中，化學增強抗蝕劑包含聚羥基苯乙烯聚合物，聚(4-羥基苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金剛烷基酯)(PHS-MAdMA)。在另一實施方案中，化學增強抗蝕劑包含選自如下的甲基丙烯酸酯-氟代醇聚合物：聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內酯(norbornanecarbolactone)-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金剛烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)(NBHFA–MAdMA)；聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內酯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-環戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)(NBHFA–McPMA)；和聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-環戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-金剛烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)(NBHFA-EcEdMA)。在另一實施方案中，化學增強抗蝕劑包含甲基丙烯酸酯聚合物，聚((甲基丙烯酸1-甲基環戊基酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-甲基三環[3.3.1.13,7]癸-2-基酯)-共聚-(甲基丙烯酸3-(2-羥基乙氧基)三環[3.3.1.13,7]癸-1-基酯)-共聚-(甲基丙烯酸4-氧雜-5-氧代三環[4.2.1.03,7]壬-2-基酯))(Hd-MCpMA)。在另一實施方案中，提供一種方法，其包括步驟：(a)將包含抗蝕劑聚合物的組合物溶于澆鑄溶劑中；(b)將基質用步驟(a)的溶解組合物涂覆以產生抗蝕劑膜；(c)任選烘焙步驟(b)的抗蝕劑膜；(d)使抗蝕劑膜暴露于輻射下；(e)任選烘焙步驟(d)的抗蝕劑膜；(f)將抗蝕劑膜用本文所述有機顯像劑溶劑顯像以溶解膜的暴露區域并在基質上產生正色調圖像；和(g)任選在顯像以后將膜用水沖洗。在一個實施方案中，步驟(a)的抗蝕劑聚合物組合物進一步包含光致產酸劑(photoacidgenerator,PAG)。在優選實施方案中，PAG為三苯基锍全氟-1-丁烷磺酸鹽(TPS-N)。在另一實施方案中，步驟(a)的抗蝕劑聚合物組合物進一步包含淬滅劑，所述淬滅劑可選自堿淬滅劑和輻射敏感性淬滅劑。在優選實施方案中，輻射敏感性淬滅劑為可光分解堿(PDB)，三苯基锍七氟丁酸鹽(TPS-HFB)。在另一實施方案中，輻射敏感性淬滅劑為選自結構(1)-(10)的PDB：在另一實施方案中，步驟(a)的澆鑄溶劑選自丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇一甲醚(PGME)以及PGMEA與PGME的組合。在另一實施方案中，步驟(d)的輻射選自深紫外(deepultraviolet,DUV)輻射、極紫外(extremeultraviolet,EUV)輻射、電子束(e-beam)輻射和離子束輻射。在下文所述專利技術詳述中提供本專利技術的其它方面和實施方案而非對其進行限制。附圖簡述圖1顯示根據本專利技術方法用以下溶劑顯像的光致抗蝕劑組合物的結構：乙二醇(EG)、EG/異丙醇(IPA)和EG/水，和甘油/IPA。圖2A-2D顯示用IPA(100)；EG(100)、EG/IPA(70/30)；和EG/水(90/10)顯像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蝕劑的KrF成像結果。圖3顯示用EG(100)；EG/IPA(70/30和50/50)；EG/水(90/10)；和四甲基氫氧化銨(TMAH0.26N)顯像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蝕劑的KrF對比度曲線數據。圖4A-4D顯示用TMAH(0.26N)和EG(100)顯像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蝕劑的電子束成像結果。圖5A-5C顯示用EG(100)顯像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蝕劑的EUV成像結果。圖6顯示用EG(100)；EG/水(90/10、85/15和75.25)；和TMAH(0.26N)顯像的聚羥基苯乙烯PHS-MAd本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種方法，其包括：在化學增強抗蝕劑中用有機顯像劑溶劑將正色調圖像顯像，其中有機顯像劑溶劑包含多元醇，且進一步，其中有機顯像劑溶劑具有不多于2.6×10?4M氫氧根離子。

【技術特征摘要】
2013.02.23 US 13/775,1221.一種方法，其包括：在化學增強抗蝕劑中用有機顯像劑溶劑將正色調圖像顯像，其中有機顯像劑溶劑包含乙二醇與異丙醇的混合物或甘油與異丙醇的混合物，且進一步，其中有機顯像劑溶劑具有不多于2.6×10-4M氫氧根離子。2.根據權利要求1的方法，其中有機顯像劑溶劑具有不多于1.0×10-4M氫氧根離子。3.根據權利要求1的方法，其中有機顯像劑溶劑不含氫氧根離子。4.根據權利要求1的方法，其中化學增強抗蝕劑包含選自如下的組成組成的組：分子玻璃、聚羥基苯乙烯、具有一個或多個側基六氟代醇基團的苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯氟代醇。5.根據權利要求1的方法，其中化學增強抗蝕劑包含苯乙烯分子玻璃。6.根據權利要求5的方法，其中苯乙烯分子玻璃為被2-甲基-2-金剛烷基保護的NORIA分子玻璃。7.根據權利要求1的方法，其中化學增強抗蝕劑包含聚羥基苯乙烯聚合物。8.根據權利要求7的方法，其中聚羥基苯乙烯聚合物為聚(4-羥基苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金剛烷基酯)。9.根據權利要求1的方法，其中化學增強抗蝕劑包含甲基丙烯酸酯-氟代醇聚合物。10.根據權利要求9的方法，其中甲基丙烯酸酯-氟代醇聚合物選自聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內酯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金剛烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)；聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內酯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-環戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)；和聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-環戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-金剛烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)組成的組。11.根據權利要求1的方法，其中化學增強抗蝕劑包含甲基丙烯酸酯聚合...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R·D·艾倫，R·阿約西，L·D·玻加諾，W·D·辛斯伯格，L·K·桑德伯格，S·A·斯萬松，H·D·特魯昂，G·M·瓦爾拉夫，
申請(專利權)人：國際商業機器公司，JSR株式會社，
類型：發明
國別省市：美國;US