热酸产生剂以及光致抗蚀剂图案修整组合物和方法技术

提供离子性热酸产生剂，其包含：包含一个或多个氟化醇基团的芳香族磺酸的阴离子和阳离子。此外提供包括离子性热酸产生剂、基质聚合物和溶剂的光致抗蚀剂图案修整组合物，以及使用所述修整组合物修整光致抗蚀剂图案的方法。所述热酸产生剂、组合物和方法尤其适用于制造半导体装置。

Hot acid producing agent and photoresist pattern dressing composition and method

An ionic heat acid producer is provided that comprises an anion and a cation of aromatic sulfonic acid comprising one or more fluorinated alcohol groups. In addition, photoresist patterning compositions comprising an ion hot acid generator, a matrix polymer and a solvent are provided, and a method of dressing photoresist patterns using the trimming compositions is provided. The hot acid producing agents, compositions and methods are particularly useful in the manufacture of semiconductor devices.

【技术实现步骤摘要】
热酸产生剂以及光致抗蚀剂图案修整组合物和方法
技术介绍
本专利技术大体上涉及电子装置的制造。更确切地说，本专利技术涉及修整适用于形成精细光刻图案的光致抗蚀剂图案的组合物和方法。在半导体制造工业中，光致抗蚀剂材料用于将图像转移到安置在半导体衬底上的一个或多个底层，如金属、半导体和介电层，以及所述衬底本身。光致抗蚀剂材料另外用于例如形成离子植入掩模中的半导体制造中。为了提高半导体装置的集成密度和允许形成尺寸在纳米范围内的结构，已开发并且继续开发具有高分辨率能力的光致抗蚀剂和光刻处理工具。正型化学增幅光致抗蚀剂常规地用于高分辨率处理。此类抗蚀剂通常采用具有酸不稳定离去基的树脂和光酸产生剂。经由光掩模逐图案暴露于活化辐射使得酸产生剂形成酸，其在曝光后烘烤期间造成树脂的曝光区域中的酸不稳定基团的裂解。此产生水性碱性显影剂溶液中的抗蚀剂的曝光与未曝光区之间的可溶性特征差异。在正型显影(PTD)方法中，抗蚀剂的曝光区域可溶于水性碱性显影剂中且从衬底表面去除，而不溶于显影剂中的未曝光区在显影之后保留以形成正像。光刻定标常规地通过增加光学曝光设备的数值孔径和使用较短曝光波长，例如200nm或更短，例如193nm或EUV波长(例如13.5nm)，以及化学增幅光致抗蚀剂实现。为进一步改进光刻性能，已开发浸没光刻工具以有效地增加成像装置，例如具有KrF或ArF光源的扫描仪的镜头的数值孔径(NA)。这通过在成像装置的最后一个表面与半导体晶片的上表面之间使用相对高折射率流体(即浸没流体)实现。浸没流体允许相比于在空气或惰性气体介质的情况下将出现较大量的光聚焦到抗蚀剂层中。当使用水作为浸没流体时，最大数值孔径可例如从1.2增加到1.35。在数值孔径的此类增加的情况下，有可能在单一曝光方法中实现40nm半间距分辨率，因此允许改进的设计收缩。但是，此标准浸没光刻方法一般不适合于制造需要较大分辨率的装置。目前，行业已达到进一步增加数值孔径或减少曝光波长不可行的点。因此，正研究定标集成电路光刻的替代方法。已从材料和处理观点对于使实际分辨率延伸到通过标准光刻技术实现的分辨率之外作出大量努力。举例来说，已提出多重(即双重或更高阶)图案化方法用于超出常规光刻工具的分辨率下限的印刷CD和间距。一种此类双重图案化方法为平版印刷-平版印刷-蚀刻(LLE)双重图案化，其涉及形成第一光刻光致抗蚀剂图案，接着形成第二光刻光致抗蚀剂图案，其中第二图案的线安置于第一图案的相邻线之间。LLE双重图案化和其它先进光刻方法通常需要通过直接平版印刷形成经分离特征，如线或柱。但是，形成具有可接受工艺窗口的经分离特征可由于离焦处的不佳投影对比度而提出挑战。为了形成比通过单独直接成像所可达到更精细的光致抗蚀剂图案，已提出光致抗蚀剂图案修整方法(参见例如美国专利申请公开案第US2013/0171574A1号、第US2013/0171825A1号、第US2014/0186772A1号和第US2015/0202414A1号)。光致抗蚀剂修整方法通常涉及使包括具有酸不稳定基团的聚合物的光致抗蚀剂图案与含有酸或酸产生剂的组合物接触。酸或所产生的酸在抗蚀剂图案的表面区域中造成去保护，所述区域随后例如通过与显影剂溶液接触而去除。所得抗蚀剂图案的特征因此相比于初始抗蚀剂图案而在尺寸方面有所减少。光致抗蚀剂修整方法可遭遇等密度线偏差，经分离抗蚀剂特征的尺寸因所述等密度线偏差在修整方法之后与更致密填充的抗蚀剂特征的尺寸相比有差异。由于抗蚀剂图案和随后经蚀刻特征的尺寸不同，所得装置的特性(如电特性)可受到不利地影响。等密度线偏差可例如引起电导率的双峰式分布，其也可不利地影响装置性能。不希望受任何具体的理论所束缚，本专利技术人相信所述问题为与更致密填充的抗蚀剂图案区域相比增加可用于抗蚀剂图案去保护的经分离抗蚀剂图案区域中酸的存在的结果。照此，可发生经分离抗蚀剂图案的去保护增加，归因于较大量的酸进一步渗透到经分离图案表面中。等密度线偏差提供现有光掩模是否可用于在不需要光学近接校正(OPC)的情况下在掩模上印刷经分离和致密图案的指示。如果需要OPC，那么新光掩模通常为所需的。减少或避免修整后等密度线偏差发生将为所期望的。所属领域中需要可解决与现有技术水平相关的一种或多种问题的适用于电子装置制造的热酸产生剂、修整组合物和修整方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供离子性热酸产生剂。离子性热酸产生剂包含：包含一个或多个氟化醇基团的芳香族磺酸的阴离子；和阳离子。根据本专利技术的另一方面，提供光致抗蚀剂图案修整组合物。组合物包含：离子性热酸产生剂、基质聚合物和溶剂。离子性热酸产生剂包含：包含一个或多个氟化醇基团的芳香族磺酸的阴离子和阳离子。根据本专利技术的另一方面，提供修整光致抗蚀剂图案的方法。所述方法包含：(a)提供衬底；(b)在所述衬底上形成光致抗蚀剂图案，其中光致抗蚀剂图案由包含以下的光致抗蚀剂组合物形成：包含酸不稳定基团的基质聚合物；光酸产生剂；和溶剂；(c)在所述衬底上在光致抗蚀剂图案上方涂布光致抗蚀剂修整组合物，所述光致抗蚀剂修整组合物包含：离子性热酸产生剂，所述离子性热酸产生剂包含：包含一个或多个氟化醇基团的芳香族磺酸的阴离子和阳离子；(d)加热经涂布衬底，进而引起光致抗蚀剂图案的表面区域中的光致抗蚀剂基质聚合物的极性改变；和(e)使光致抗蚀剂图案与冲洗剂接触以去除光致抗蚀剂图案的表面区域，进而形成经修整光致抗蚀剂图案。本专利技术的离子性热酸产生剂、光致抗蚀剂图案修整组合物和光致抗蚀剂图案方法可产生具有可控地减小的抗蚀剂图案尺寸的精细光刻图案。本专利技术的优选组合物和方法允许形成具有有益线宽粗糙度特性的图案和/或允许形成具有所期望的等密度线偏差特征的经分离图案，例如经分离线和柱。本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且无意限制本专利技术。除非上下文以其他方式指示，否则单数形式“一(a/an)”以及“所述”意图包括单数和复数形式。多种“任选经取代的”材料和基团可在一个或多个可用位置适合地经取代。除非另有说明，否则“经取代”应理解为意指包括至少一个取代基，如卤素(即F、Cl、Br、I)、羟基、氨基、硫醇、羧基、羧酸酯基、酯、醚、酰胺、腈、硫基、二硫基、硝基、C1-18烷基、C1-18烯基(包括降冰片烯基)、C1-18烷氧基、C2-18烯氧基(包括乙烯醚)、C4-18芳基、C6-18芳氧基、C7-18烷基芳基或C7-18烷基芳氧基，任选地包括一个或多个杂原子。“氟化”应理解为意味着具有一个或多个并入到基团中的氟原子。如本文中所使用，术语“烷基”包括直链烷基、支链烷基、环状(单环或多环)烷基，以及合并有直链、支链和环状基团的双向和三向组合的烷基。附图说明将参照以下附图描述本专利技术，其中相同的元件符号表示相同的特征，且其中：图1A-H说明形成根据本专利技术的光刻图案的方法流程。具体实施方式热酸产生剂和光致抗蚀剂图案修整组合物光致抗蚀剂图案修整组合物包括基质聚合物；离子性热酸产生剂，其包含：包含一个或多个氟化醇基团的芳香族磺酸的阴离子和阳离子；和溶剂，且可包括一种或多种任选的其他组分。当在光致抗蚀剂图案上方涂布时，根据本专利技术的光致抗蚀剂修整组合物可提供具有可控地减小的抗蚀剂图案尺寸的精细光刻图案。本专利技术的优选的光致抗蚀剂组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子性热酸产生剂，其包含：包含一个或多个氟化醇基团的芳香族磺酸的阴离子；和阳离子。

【技术特征摘要】
2015.10.31 US 62/2492581.一种离子性热酸产生剂，其包含：包含一个或多个氟化醇基团的芳香族磺酸的阴离子；和阳离子。2.根据权利要求1所述的离子性热酸产生剂，其中所述氟化醇基团包含：键结于在羟基的α位处的碳的氟原子和/或侧接键结于在羟基的α位处的碳的氟化基团。3.根据权利要求1所述的离子性热酸产生剂，其中所述阴离子包含式-C(CF3)2OH的氟醇基团。4.根据权利要求3所述的离子性热酸产生剂，其中所述阴离子包含式-C(CF3)2OH的多个氟化醇基团。5.根据权利要求1到4中任一项所述的离子性热酸产生剂，其中所述氟化醇基团经由酯基键结于所述阴离子的芳香族环。6.根据权利要求1到5中任一项所述的离子性热酸产生剂，其中所述热酸产生剂具有以下通式(I)：其中：Ar1表示任选经取代的碳环或杂环芳香族基团；W独立地表示选自羧基、羟基、硝基、氰基、C1-5烷氧基和甲酰基的基团；X为阳离子；Y独立地表示键联基团；Z独立地表示选自羟基、氟化醇、酯、任选经取代的烷基、C5或更高碳的任选经取代的单环、多环、稠合多环环...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·考尔，刘骢，K·罗威尔，G·波勒尔斯，李明琦，
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