光致抗蚀剂面漆组合物，其包含：包含通式(I)的第一重复单元和通式(II)的第二重复单元的第一聚合物：其中：R1独立地表示H、F或任选氟化的C1到C4烷基；R2表示任选氟化的直链、分支链或环状C1到C20烷基；L1表示单键或多价键联基团；并且n为1到5的整数；包含通式(III)的第一重复单元和通式(IV)的第二重复单元的第二聚合物：其中：R3独立地表示H、F或任选氟化的C1到C4烷基；R4表示直链、分支链或环状C1到C20烷基；R5表示直链、分支链或环状C1到C20氟烷基；L2表示单键或多价键联基团；并且n为1到5的整数；以及溶剂。还提供涂布有所述面漆组合物的经涂布衬底和加工光致抗蚀剂组合物的方法。本发明专利技术尤其适用于制造半导体装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可以涂覆在光致抗蚀剂组合物之上的光致抗蚀剂面漆组合物。本专利技术尤其适用作浸没式光刻工艺中的面漆层以用于形成半导体装置。
技术介绍
光致抗蚀剂用于将图像转移到衬底上。在衬底上形成光致抗蚀剂层并且接着经由光掩模使光致抗蚀剂层曝露于活化辐射源。光掩模具有对活化辐射不透明的区域和其它对活化辐射透明的区域。曝露于活化辐射提供光致抗蚀剂涂层的光诱导化学转化，由此将光掩模的图案转移到经光致抗蚀剂涂布的衬底上。在曝露之后，对光致抗蚀剂进行烘烤并且通过与显影剂溶液接触使其显影，从而得到允许衬底选择性加工的浮雕图像。用于在半导体装置中达成纳米(nm)级特征大小的一个途径为使用较短波长的光。然而，在寻找低于193nm透明的材料方面的困难导致浸没式光刻工艺通过使用液体将更多的光聚焦到膜中而增加了透镜的数值孔径。浸没式光刻在成像装置的最后一个表面(例如KrF或ArF光源)与衬底(例如半导体晶片)上的第一表面之间采用相对高折射率的流体，典型地为水。在浸没式光刻中，浸没流体与光致抗蚀剂层之间的直接接触可以引起光致抗蚀剂组分沥出到浸没流体中。这种沥出可以造成光学镜头的污染并且引起浸没流体的有效折射率和透射特性改变。在致力于改善这个问题的过程中，已经提出在光致抗蚀剂层上方使用面漆层作为浸没流体与底层光致抗蚀剂层之间的阻挡层。然而，在浸没式光刻中使用面漆层带来了各种挑战。视如面漆折射率、厚度、酸性、与抗蚀剂的化学相互相用以及浸泡时间而定，面漆层可以影响例如工艺窗口、临界尺寸(CD)变化以及抗蚀剂轮廓。另外，使用面漆层可以不利地影响装置良率，这归因于例如微桥接缺陷，所述微桥接缺陷阻止形成恰当抗蚀剂图案。为改进面漆材料的性能，已经例如在《用于浸没式光刻的自分隔材料(Self-segregating Materials for Immersion Lithography)》,Daniel P.Sanders等人,《抗蚀剂材料和加工技术的进展XXV(Advances in Resist Materials and Processing Technology XXV)》,国际光学工程学会的会议记录(Proceedings of the SPIE),第6923卷,第692309-1-692309-12页(2008)中提出使用自分隔面漆组合物形成分级面漆层。自分隔
面漆在理论上将允许在浸没流体界面与光致抗蚀剂界面处调整材料具有所需性质，例如在浸没流体界面处改进的水后退接触角和在光致抗蚀剂界面处的良好显影剂溶解度。针对指定扫描速度展现低后退接触角的面漆可以产生水标记缺陷。这些缺陷产生于曝露头在晶片两端移动留下水滴时。因此，由于抗蚀剂组分沥出到水滴中，并且水可以渗透到底层抗蚀剂中，所以抗蚀剂敏感性改变。因此，将需要具有高后退接触角的面漆以允许在较大扫描速度下操作浸没扫描器，由此允许增加工艺输送量。Gallagher等人的美国专利申请公开第2007/0212646A1号和Wang等人的美国专利申请公开第2010/0183976A1号描述了浸没式面漆组合物，其包括允许改进水后退接触角的自分隔表面活性聚合物。从对曝露工具上越来越快的扫描速度以允许增加输贯量的需求出发，需要具有改进的后退接触角的面漆组合物。在本领域中存在对展现适用于浸没式光刻中的高后退接触角的面漆组合物和利用这类材料的光刻方法的持续需要。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供光致抗蚀剂面漆组合物。组合物包含：包含通式(I)的第一重复单元和通式(II)的第二重复单元的第一聚合物：其中：R1独立地表示H、F或任选氟化的C1到C4烷基；R2表示任选氟化的直链、分支链或环状C1到C20烷基；L1表示单键或多价键联基团；并且n为1到5的整数；包含通式(III)的第一重复单元和通式(IV)的第二重复单元的第二聚合物：其中：R3独立地表示H、F或任选氟化的C1到C4烷基；R4表示直链、分支链或环状C1到C20烷基；R5表示直链、分支链或环状C1到C20氟烷基；L2表示单键或多价键联基团；并且n为1到5的整数；以及溶剂。根据本专利技术的另一方面，提供经涂布衬底。所述经涂布衬底包含：衬底上的光致抗蚀剂层；和所述光致抗蚀剂层上的由如本文中所述的光致抗蚀剂面漆组合物形成的面漆层。根据本专利技术的另一方面，提供加工光致抗蚀剂组合物的方法。所述方法包含：(a)在衬底上方涂覆光致抗蚀剂组合物以形成光致抗蚀剂层；(b)在所述光致抗蚀剂层上涂覆如本文中所述的光致抗蚀剂面漆组合物以形成面漆层；(c)使所述面漆层和所述光致抗蚀剂层曝露于活化辐射；及(d)使所曝露的面漆层和光致抗蚀剂层与显影剂接触以形成抗蚀图案。具体实施方式本专利技术的面漆组合物包含基质聚合物、表面活性聚合物、溶剂，并且可以包括一或多种额外任选组分。表面活性聚合物所具有的表面能低于组合物中的基质聚合物和其它聚合物的表面能。涂覆于光致抗蚀剂层上的本专利技术面漆组合物为自分隔的，并且可以使光致抗蚀剂层组分到浸没式光刻工艺中所采用的浸没流体中的迁移降到最低或防止所述迁移。如本文所用，术语“浸没流体”的意思是插入在曝露工具的透镜与经光致抗蚀剂涂布的衬底之间用于执行浸没式光刻的流体，通常为水。此外如本文所用，如果在使用面漆组合物后，相对于以相同方式加工，但不存在面漆组合物层的相同光致抗蚀剂系统，在浸没流体中检测到的酸或有机材料的量减少，那么将认为面漆层抑制光致抗蚀剂材料迁移到浸没流体中。浸没流体中的光致抗蚀剂材料的检测可以经由在曝露于光致抗蚀剂(存在和不存在外涂布面漆组合物层)之前和接着在经由浸没流体曝露的光致抗蚀剂层(存在和不存在外涂布面漆组合物层)的光刻加工之后浸没流体的质谱分析来执行。优选地，面漆组合物使浸没流体中所残留的光致抗蚀剂材料(例如如通过质谱分析所检测到的酸或有机物)相对于不采用任何面漆层(即，浸没流体直接接触光致抗蚀剂层)的相同光致抗蚀剂减少至少10％，更优选地，面漆组合物使浸没流体中所残留的光致抗蚀剂材料相对于不采用面漆层的相同光致抗蚀剂减少至少20％、50％或100％。本专利技术面漆组合物可以允许改良在浸没式光刻工艺中至关重要的各种水接触角特征中的一或多者，例如在浸没流体界面处的静态接触角、后退接触角、前进接触角以及滑动角。面漆层组合物提供例如在水性碱显影剂中针对层的曝露与未曝露区域具有极佳显影剂溶解度的面漆层。所述组合物可以用于干式光刻中，或更典型地用于浸没式光刻工艺中。曝光波长除
了受到光致抗蚀剂组合物的限制之外，不受特定限制，其中248nm或低于200nm(如193nm)或EUV波长(例如13.4nm)为典型的。适用于本专利技术的聚合物优选地为水性碱溶性的，使得由所述组合物形成的面漆层可以在抗蚀剂显影步骤中使用水性碱性显影剂去除，所述水性碱性显影剂为例如氢氧化季铵溶液，例如氢氧化四甲基铵(TMAH)。所述不同聚合物适当地可以按不同的相对量存在。本专利技术面漆组合物的聚合物可以含有各种重复单元，包括例如以下各者中的一或多个：疏水基团；弱酸基团；强酸基团；任选地经取代的支链烷基或环烷基；氟烷基；或极性基团，如酯基、醚基、羧基或磺酰基。特定官能团在聚合物的重复单元上的存在情况将取决于例如所述聚合物的预期功能。面漆组合物的一或多种聚合物本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光致抗蚀剂面漆组合物，其包含：第一聚合物，其包含通式(I)的第一重复单元和通式(II)的第二重复单元：其中：R1独立地表示H、F或任选氟化的C1到C4烷基；R2表示任选氟化的直链、分支链或环状C1到C20烷基；L1表示单键或多价键联基团；并且n为1到5的整数；第二聚合物，其包含通式(III)的第一重复单元和通式(IV)的第二重复单元：其中：R3独立地表示H、F或任选氟化的C1到C4烷基；R4表示直链、分支链或环状C1到C20烷基；R5表示直链、分支链或环状C1到C20氟烷基；L2表示单键或多价键联基团；并且n为1到5的整数；以及溶剂。
【技术特征摘要】
2015.05.12 US 62/1605551.一种光致抗蚀剂面漆组合物，其包含：第一聚合物，其包含通式(I)的第一重复单元和通式(II)的第二重复单元：其中：R1独立地表示H、F或任选氟化的C1到C4烷基；R2表示任选氟化的直链、分支链或环状C1到C20烷基；L1表示单键或多价键联基团；并且n为1到5的整数；第二聚合物，其包含通式(III)的第一重复单元和通式(IV)的第二重复单元：其中：R3独立地表示H、F或任选氟化的C1到C4烷基；R4表示直链、分支链或环状C1到C20烷基；R5表示直链、分支链或环状C1到C20氟烷基；L2表示单键或多价键联基团；并且n为1到5的整数；以及溶剂。2.根据权利要求1所述的光致抗蚀剂面漆组合物，其中所述第一聚合物不含羧酸基团。3.根据权利要求1或2所述的光致抗蚀剂面漆组合物，其中L2表示-C(O)OCH2-。4.根据权利要求1到3中任一项所述的光致抗蚀剂面漆组合物，其更包含第三聚合物，所述第三聚合物包含通式(II)的第一重复单元。5.根据权利要求4所述的光致抗蚀剂面漆组合物，其中所述第三聚合物更包含通式(V)的第二重复单元和通式(VI)的第三重复单元：其中：R6独立地表示H、...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘骢，D·H·康，D·王，CB·徐，M·李，I·考尔，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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