用于基于有机溶剂的双性光致抗蚀剂的含磺酸酯的聚合物制造技术

提供化学增幅抗蚀剂组合物，所述组合物包括在有机溶剂中能显影的酸不稳定的磺酸酯光致抗蚀剂聚合物。所述化学增幅抗蚀剂取决于有机显影溶剂的选择而产生高分辨率正性显影(PTD)和负性显影(NTD)图像。此外，通过添加包含酸不稳定的磺酸酯部分的光致抗蚀剂聚合物，对于双性成像可优化传统化学增幅抗蚀剂的溶解反差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文描述的专利技术遵守InternationalBusinessMachinesCorporation和JSRCorporation之间的联合研究协议。本专利技术总体涉及光致抗蚀剂(光刻胶，photoresist)组合物。更具体地，本专利技术涉及包含酸不稳定的(acid-labile)磺酸酯的光致抗蚀剂聚合物，其在有机溶剂中显影时取决于显影溶剂的选择而产生正或负性(色调，tone)图像(双性(dual-tone)成像(imaging))。
技术介绍
在过去的三十年，使用含水碱显影的正性化学增幅(chemicallyamplified，CA)光致抗蚀剂一直是先进半导体制造的工业标准。近来，存在向在有机溶剂中显影的负性抗蚀剂的转变，因为它们在某些光刻过程中的性能出色。典型地，对于正性含水溶剂显影的抗蚀剂和负性有机溶剂显影的抗蚀剂使用相同的CA抗蚀剂。因为CA抗蚀剂未曾针对有机溶剂显影进行优化，所以当它们用作负性有机溶剂显影的抗蚀剂时可受到性能限制，特别是对于不想要的抗蚀剂变薄和反差(对比度，contrast)损失。鉴于上述情况，在本领域中对如下方法存在需求：其改进常规CA抗蚀剂的性能使得CA抗蚀剂与有机溶剂负性显影更相容。如果改进的有机溶剂能显影的CA抗蚀剂可作为负性和正性抗蚀剂两者进行处理，则在本领域中将是另外的优点。
技术实现思路
本专利技术通过如下对目前使用的CA光致抗蚀剂提供改进：维持CA配方大体上不变，同时以低水平在标准光致抗蚀剂聚合物的聚合物主链上引入提升性能的酸不稳定的磺酸酯部分(或单元)。向标准光致抗蚀剂聚合物引入低水平的酸不稳定的磺酸酯部分改进CA抗蚀剂的性能，使得所述抗蚀剂可在有机溶剂中作为正和负性抗蚀剂两者进行处理。在本专利技术的一个实施方案中，提供包括如下的方法：制备化学增幅光致抗蚀剂组合物，所述组合物包括：有机溶剂能显影的光致抗蚀剂聚合物，所述聚合物以1-50重量％的范围包括酸不稳定的磺酸酯部分。可使用有机溶剂将所述化学增幅光致抗蚀剂显影以在光致抗蚀剂膜中产生正性或负性图像。在本专利技术的另一实施方案中，提供包括如下步骤的方法：(a)制备包括有机酸能显影的光致抗蚀剂聚合物、流延溶剂(castsolvent)、和任选地光酸产生剂(PAG)的化学增幅光致抗蚀剂组合物，所述光致抗蚀剂聚合物以1-50重量％的范围包括酸不稳定的磺酸酯部分；(b)将步骤(a)的抗蚀剂组合物施加至基材以形成抗蚀剂膜；(c)任选地，烘烤抗蚀剂膜(PAB)；(d)将抗蚀剂膜曝光(暴露，expose)于辐射；(e)任选地，烘烤抗蚀剂膜(PEB)；(f)使用有机溶剂将抗蚀剂膜显影以暴露蚀刻至抗蚀剂膜上的图案；并且(g)任选地使用水或有机溶剂清洗抗蚀剂膜。在进一步的实施方案中，光致抗蚀剂聚合物包括聚(羟基苯乙烯)。在该实施方案中，酸不稳定的磺酸酯部分可以5-10重量％的范围存在于聚(羟基苯乙烯)光致抗蚀剂聚合物中。在另一实施方案中，光致抗蚀剂聚合物包括基于内酯的聚合物。在该实施方案中，酸不稳定的磺酸酯部分优选地以5-31重量％的范围存在于基于内酯的光致抗蚀剂聚合物中。在进一步的实施方案中，光致抗蚀剂聚合物基本上不含内酯。在该实施方案中，酸不稳定的磺酸酯部分优选地以5-31重量％的范围存在于基本上不含内酯的光致抗蚀剂聚合物中。在另一实施方案中，将所述光致抗蚀剂聚合物与不含酸不稳定的磺酸酯部分的另外的聚合物共混。在该实施方案中，经共混的聚合物组合提升光致抗蚀剂的溶解反差(溶解对比度，dissolutioncontrast)。在进一步的实施方案中，步骤(a)的流延溶剂选自：丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)、环己酮(CHYN)、和PGMEA与CHYN的组合。在另一实施方案中，步骤(a)的PAG是全氟-1-丁磺酸三苯基锍(TPS-N)。在进一步的实施方案中，步骤(d)的辐射选自：深紫外(DUV)辐射、远紫外(EUV)辐射、电子束(e-束)辐射、和离子束辐射。在另一实施方案中，使用正性显影(PTD)有机溶剂将步骤(f)的抗蚀剂膜显影以在抗蚀剂膜上产生正性图像。在进一步的实施方案中，PTD有机溶剂包括基于多元醇的有机溶剂。在另一实施方案中，基于多元醇的有机溶剂选自乙二醇和与异丙醇组合的乙二醇。在进一步的实施方案中，使用负性显影(NTD)有机溶剂将步骤(f)的抗蚀剂膜显影以在抗蚀剂膜上产生负性图像。在另一实施方案中，NTD有机溶剂选自：甲基戊基酮(MAK)、乙酸正丁酯(nBA)、乙酸正戊酯(nPA)、乙基戊基酮(EAK)、和其组合。在进一步的实施方案中，步骤(f)的抗蚀剂膜是正性抗蚀剂膜并且在步骤(g)使用水对其进行清洗。在另一实施方案中，步骤(f)的抗蚀剂膜是负性抗蚀剂膜并且在步骤(g)使用有机溶剂对其进行清洗。在进一步的实施方案中，步骤(a)的抗蚀剂聚合物组合物进一步包括选自碱猝灭剂和辐射敏感性猝灭剂的猝灭剂。在另一实施方案中，辐射敏感性猝灭剂是能光分解的碱(PDB)。在进一步的实施方案中，PDB是七氟丁酸三苯基锍(TPS-HFB)。在以下阐述的本专利技术的详细说明中将提供本专利技术另外的方面和实施方案，而没有限制。附图说明[图1]图1是基于有机溶剂的正和负性(双性)成像的示意图。[图2]图2示出了光致抗蚀剂聚合物PHS-EAdMA、NBHFAMA-ECpMA、NM-ECpMA和NBHFAMA-ECpMA-NM，以及具有酸不稳定的磺酸酯基团的相同的光致抗蚀剂聚合物：PHS-EAdMA-PStS、NBHFAMA-ECpMA-PStS、NM-ECpMA-PStS、和NBHFAMA-ECpMA-NM-PStS的化学结构。[图3]图3是有机能显影的光致抗蚀剂聚合物PHS-EAdMA-PStS以及抗蚀剂添加剂TPS-N和TPS-HFB的化学结构的图。[图4]图4A-4D是对于本专利技术的PHS-EAdMA-PStS(PHS-EAdMA-PStS/TPSN/TPSHFB)抗蚀剂的成像结果的扫描电子显微镜(SEM)显微照片。图4A示出在35mJ/cm2下190nm线-间隔(LS)图案的KrF正性成像结果；图4B示出在37mJ/cm2下190nmLS图案的KrF负性成像结果；图4C示出在19mJ/cm2下30nmLS图案的EUV正性成像结果；和图4D示出在22mJ/cm2下30nmLS图案的EUV负性成像结果。[图5]图5A-5D是对于本专利技术的NBHFAMA-ECpMA-NM-PSt本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：制备包括有机溶剂能显影的光致抗蚀剂聚合物的化学增幅光致抗蚀剂组合物，所述聚合物包括在1‑50重量％范围内的酸不稳定的磺酸酯部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.24 US 14/035,8911.一种方法，其包括：
制备包括有机溶剂能显影的光致抗蚀剂聚合物的化学增幅光致抗蚀剂
组合物，所述聚合物包括在1-50重量％范围内的酸不稳定的磺酸酯部分。
2.权利要求1的方法，其中使用有机溶剂将化学增幅光致抗蚀剂显影以
在光致抗蚀剂膜中产生正性或负性图像。
3.权利要求1的方法，其中光致抗蚀剂聚合物包括聚(羟基苯乙烯)并且
酸不稳定的磺酸酯部分以5-10重量％的范围存在于聚(羟基苯乙烯)光致抗蚀
剂聚合物中。
4.权利要求1的方法，其中光致抗蚀剂聚合物包括基于内酯的聚合物并
且酸不稳定的磺酸酯部分以5-31重量％的范围存在于基于内酯的光致抗蚀
剂聚合物中。
5.权利要求1的方法，其中光致抗蚀剂聚合物基本上不含内酯并且酸不
稳定的磺酸酯部分以5-31重量％的范围存在于基本上不含内酯的光致抗蚀
剂聚合物中。
6.权利要求1的方法，其中将所述光致抗蚀剂聚合物与不含酸不稳定的
磺酸酯部分的另外的聚合物共混，其中经共混的聚合物组合提升光致抗蚀剂
的溶解反差。
7.权利要求2的方法，其中有机溶剂包括基于多元醇的正性显影(PTD)
溶剂。
8.权利要求7的方法，其中使用基于多元醇的PTD溶剂将化学增幅光致
抗蚀剂显影以在抗蚀剂膜中产生正性图像。
9.权利要求7的方法，其中基于多元醇的PTD溶剂是乙二醇。
10.权利要求7的方法，其中将基于多元醇的PTD溶剂与异丙醇组合。
11.权利要求2的方法，其中有机溶剂是基于乙酸酯或基于酮的负性显影
(NTD)溶剂。
12.权利要求11的方法，其中使用基于乙酸酯或基于酮的NTD将化学
增幅抗蚀剂显影以在抗蚀剂膜中产生负性图像。
13.权利要求12的方法，其中NTD溶剂选自甲基戊基酮(MAK)、乙酸
正丁酯(nBA)、乙酸正戊酯(nPA)、和乙基戊基酮(EAK)、及其组合。
14.一种方法，其包括如下步骤：
(a)制备包括有机酸能显影的光致抗蚀剂聚合物、流延溶剂、和任选地光
酸产生剂(PAG)的化学增幅光致抗蚀剂组合物，所述聚合物包括在1-50重量
％范围内的酸不稳定的磺酸酯部分；
(b)将步骤(a)的抗蚀剂组合物施加于基材以形成抗蚀剂膜；
(c)任选地，烘烤抗蚀剂膜(PAB)；
(d)将抗蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：R阿约蒂，SA斯旺森，GM沃尔拉夫，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，捷时雅株式会社，
类型：发明
国别省市：美国;US