负性显影剂相容性的光致抗蚀剂组合物及使用方法技术

本文的组合物和方法包括负性显影剂相容性的光致抗蚀剂组合物和使用这样的组合物的方法。这包括可使用负性显影剂显影的正性光致抗蚀剂，因为所述正性光致抗蚀剂的未曝光部分可被一种或更多种负性显影剂溶剂溶解。一个实施方案包括几乎没有或者没有蚀刻抗性的负性显影剂相容性的光致抗蚀剂。如本文所述的非抗性光致抗蚀剂材料可以包括一种或更多种辐射敏感属性(例如，所述光致抗蚀剂可以被图案化、去保护、溶解度改变、与光化学品相互作用并且响应于曝光剂量)，除了这些材料实际上无蚀刻抗性之外。这样的组合物可实际上不含提供或提高对湿法或干法蚀刻工艺的蚀刻抗性的组分、官能团或添加剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负性显影剂相容性的光致抗蚀剂组合物及使用方法相关申请的交叉引用本申请要求于2014年7月8日提交的题为“NegativeToneDeveloperCompatiblePhotoresistCompositionandMethodsofUse”的美国临时专利申请号62/021,756的权益，其通过引用整体并入本文。
技术介绍
本文公开的技术涉及微加工并且具体地涉及光刻。在材料加工方法学(例如光刻)中，产生图案化层通常涉及将辐射敏感性材料(例如光致抗蚀剂)的薄层施加到基底的表面上。将该辐射敏感性材料转化为可用于将图案蚀刻或转移至基底上的下层中的图案化掩模。辐射敏感性材料的图案化通常涉及使用例如光刻系统通过辐射源通过掩模版(reticle)(和相关的光学器件)曝光到辐射敏感性材料上。这种曝光在辐射敏感性材料内产生潜在图案(latentpattern)，然后可以使所述图案显影。显影是指溶解和除去辐射敏感性材料的部分以产生形貌或物理图案。例如，显影可以包括使用显影溶剂去除辐射敏感性材料的辐照区域(如在正性光致抗蚀剂的情况下)或未辐照区域(如在负性抗蚀剂的情况下)。然后，形貌图案可以用作后续加工的掩模层。
技术实现思路
如在微加工行业中使用的“抗蚀剂”组合物和膜通常是指对蚀刻工艺具有抗性的材料。这包括对湿法蚀刻工艺的抗性，以及对基于等离子体的干法蚀刻工艺的抗性。这样的膜通常被描述为光致抗蚀剂，因为它们具有响应于暴露于一个或多个特定辐射波长而具有溶解度改变的能力。当前的光刻趋势包括使用负性显影剂相容性的光致抗蚀剂。这样的光致抗蚀剂是正性光致抗蚀剂，但是使用负性显影技术显影。常规的正性光致抗蚀剂通过使曝光区域对显影溶剂去保护而响应于光化辐射。换言之，正性光致抗蚀剂的暴露于辐射的部分的溶解度改变，其中对于正性显影剂的溶解度增加。然而，对于负性显影，使用正性光致抗蚀剂，但其为未曝光的(保护区)被负性显影剂溶剂溶解。使用负性显影方案具有一些优势。然而，使用负性显影方案产生的浮雕图案和线可能具有不期望的线边缘或线宽粗糙度。这种粗糙度可以随后限制后续的图案转移和微加工过程。本文公开的技术包括负性显影剂相容性的组合物和使用这样的组合物的方法。这包括可使用负性显影剂显影的正性光致抗蚀剂，因为所述正性光致抗蚀剂的未曝光部分可被一种或更多种负性显影剂溶剂溶解。一个实施方案包括几乎没有或没有蚀刻抗性的负性显影剂相容性的光致抗蚀剂。换言之，组合物可包含可与负性显影相容的非抗性光致抗蚀剂。如本文所述的非抗性光致抗蚀剂材料，除了实际上无蚀刻抗性之外，包括一种或更多种对辐射敏感属性(例如，光致抗蚀剂可以被图案化、去保护、溶解度改变、与光化学相互作用并响应于曝光剂量)。在微加工的情况下，这样的组合物有悖于常规和历史的光刻实践，因为抗蚀剂的目的是提供可用于通过蚀刻下层将图案转移至下层中的图案化掩模。例如，如果使利用这样的非抗性光致抗蚀剂的浮雕图案在使所述浮雕图案显影之后立即经历给定的蚀刻工艺，则浮雕图案将被快速蚀刻掉或在浮雕图案蚀刻转移至下层之前被蚀刻掉。然而，与负性显影相容的这样的非抗性正性光致抗蚀剂是有益的，并且对微细加工过程特别有益。本文所述的组合物可与本文所述的包括一种或更多种后显影技术的方法一起使用。本文中的技术可包括多种类型的图像反转技术，其中在蚀刻转移之前使给定的浮雕图案反转。本文的技术还可包括在光致抗蚀剂显影后产生蚀刻抗性的多种不同类型的光致抗蚀剂增强技术。如本文所公开的基本上不具有蚀刻抗性的负性显影剂相容性的光致抗蚀剂提供了多种不同的益处。为负性显影剂相容性的正性光致抗蚀剂通常包含一种或更多种提供或促进蚀刻抗性的组分。例如，这样的添加剂可以包括笼形基团、金刚烷基团、内酯基团或其他提供蚀刻抗性的添加剂。通过去除这些蚀刻抗性组分，可以产生更具成本效益的光致抗蚀剂。此外，这些抗性组分通常增加给定光致抗蚀剂的体积并且可以是增加边缘或表面粗糙度的原因。在不包括蚀刻抗性基团的情况下，给定的正性光致抗蚀剂的粗糙度减小可多达1纳米或更大。当然，为了清楚起见，已经呈现了如本文所述的不同步骤的讨论顺序。通常，这些步骤可以以任何合适的顺序进行。另外，尽管本文中的各个不同特征、技术、构造等可在本公开内容的不同地方中进行讨论，但其意图是，每个概念可彼此独立或彼此组合地执行。因此，本专利技术可以以许多不同的方式实施和考虑。注意，该
技术实现思路
部分不详细说明本公开内容或要求保护的专利技术的每个实施方案和/或增加的新方面。相反，该
技术实现思路
仅提供不同实施方案的初步讨论和与常规技术相比具有新颖性的相应点。对于本专利技术和实施方案的另外的细节和/或可能的观点，读者可以参考如下进一步讨论的本公开内容的具体实施方式部分和相应的附图。附图说明通过参照结合附图考虑的以下详细说明，本专利技术的多个实施方案及其许多伴随优点的更全面的理解将变得显而易见。附图不必按比例绘制，而是将重点放在示出特征、原理和概念上。图1A-1E是示出根据本文公开的实施方案的工艺流程的示例基底段的截面示意图。图2A-2F是示出根据本文公开的实施方案的工艺流程的示例基底段的截面示意图。图3A-3E是示出根据本文公开的实施方案的工艺流程的示例基底段的截面示意图。图4A-4F是示出根据本文公开的实施方案的工艺流程的示例基底段的截面示意图。图5A-5J是示出根据本文公开的实施方案的工艺流程的示例基底段的截面示意图。图6A-6G是示出根据本文公开的实施方案的工艺流程的示例基底段的截面示意图。具体实施方式本文公开的技术包括负性显影剂相容性的组合物和使用这样的组合物的方法。这包括可以使用负性显影剂显影的正性光致抗蚀剂，因为所述正性光致抗蚀剂的未曝光部分可被一种或更多种负性显影剂溶剂溶解。一个实施方案包括几乎没有或者没有蚀刻抗性的负性显影剂相容性的光致抗蚀剂。换言之，组合物可包含可与负性显影相容的非抗性光致抗蚀剂。如本文所述的非抗性光致抗蚀剂材料，除了实际上无蚀刻抗性之外，包括一个或更多个辐射敏感属性(例如，光致抗蚀剂可以被图案化、去保护、溶解度改变、与光化学相互作用并响应于曝光剂量)。一个示例实施方案包括正性光致抗蚀剂，其为负性显影剂相容性的并且基本上或实质上不含提供或提高对湿法或干法蚀刻工艺具有蚀刻抗性的组分、官能团或添加剂。正性光致抗蚀剂是响应于暴露于辐射而增加其对一种或更多种正性显影剂的溶解度的光致抗蚀剂。换言之，暴露于光的区域变得对正性显影剂去保护，使得正性显影剂可以溶解曝光部分。负性显影剂是溶解给定正性光致抗蚀剂膜的未曝光部分的显影剂化学品。因此，如本文所使用的，负性显影剂相容性的光致抗蚀剂是正性光致抗蚀剂，其被配制成响应于暴露于光化辐射(通常在特定的光波长下)具有溶解度改变，使得曝光部分变得不溶于负性显影剂而未曝光部分保持可溶于负性显影剂。曝光部分可变得可溶于正性显影剂化学品。通常使用正性显影剂化学品。使用正性显影(PTD)使图案显影涉及通过水性碱显影剂(例如水性氢氧化四甲基铵(TMAH))的作用除去光致抗蚀剂膜中的潜在图案的曝光区域。示例性的正性显影剂为0.26NTMAH(水溶液)。或者，可使用有机溶剂显影剂使光致抗蚀剂膜中的相同潜在图案显影以提供负性显影(NTD)，在所述负性显影中通过负性显影剂的作用除去潜在图案的未曝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光致抗蚀剂组合物，包含：正性抗蚀剂聚合物组分；树脂组分；响应于暴露于光化辐射而产生酸的酸发生剂组分；溶剂；溶解度改变组分，其使得所述光致抗蚀剂组合物的暴露于光化辐射的区域变得能够溶于正性显影剂，其中未暴露于光化辐射的区域保持能够溶于负性显影剂；并且其中基于所述光致抗蚀剂组合物中的固体含量的总重量，所述光致抗蚀剂组合物中包含的提高对湿法蚀刻或干法蚀刻工艺的蚀刻抗性的官能团的量为0.0重量％至15重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.08 US 62/021,7561.一种光致抗蚀剂组合物，包含：正性抗蚀剂聚合物组分；树脂组分；响应于暴露于光化辐射而产生酸的酸发生剂组分；溶剂；溶解度改变组分，其使得所述光致抗蚀剂组合物的暴露于光化辐射的区域变得能够溶于正性显影剂，其中未暴露于光化辐射的区域保持能够溶于负性显影剂；并且其中基于所述光致抗蚀剂组合物中的固体含量的总重量，所述光致抗蚀剂组合物中包含的提高对湿法蚀刻或干法蚀刻工艺的蚀刻抗性的官能团的量为0.0重量％至15重量％。2.根据权利要求1所述的组合物，其中基于所述光致抗蚀剂组合物中的固体含量的总重量，所述光致抗蚀剂组合物中包含的提高对湿法蚀刻或干法蚀刻工艺的蚀刻抗性的官能团的量为0.0重量％至10重量％。3.根据权利要求1所述的组合物，其中基于所述光致抗蚀剂组合物中的固体含量的总重量，所述光致抗蚀剂组合物中包含的提高对湿法蚀刻或干法蚀刻工艺的蚀刻抗性的官能团的量为0.0重量％至5重量％。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物是能够被旋转浇注的。5.根据权利要求4所述的组合物，其中所述光致抗蚀剂组合物的大西参数值大于约3.0。6.一种光致抗蚀剂组合物，包含：光致抗蚀剂聚合物组分；树脂组分；响应于暴露于光化辐射而产生酸的酸发生剂组分；溶剂；溶解度改变组分，其使得所述光致抗蚀剂组合物的暴露于光化辐射的区域变得能够溶于正性显影剂，其中未暴露于光化辐射的区域保持能够溶于负性显影剂；并且其中基于所述光致抗蚀剂聚合物组分的总重量，所述光致抗蚀剂聚合物组分中包含的提高对湿法蚀刻或干法蚀刻工艺的蚀刻抗性的官能团的量为0.0重量％至15重量％。7.根据权利要求6所述的光致抗蚀剂组合物，其中基于所述光致抗蚀剂聚合物组分的总重量，所述光致抗蚀剂聚合物组分中包含的提高对湿法蚀刻或干法蚀刻工艺的蚀刻抗性的官能团的量为0.0重量％至10重量％。8.根据权利要求6所述的光致抗蚀剂组合物，其中基于所述光致抗蚀剂聚合物组分的总重量，所述光致抗蚀剂聚合物组分中包含的提高对湿法蚀刻或干法蚀刻工艺的蚀刻抗性的官能团的量为0.0重量％至5重量％。9.一种光致抗蚀剂组合物，包含：正性抗蚀剂聚合物组分；树脂组分；响应于暴露于光化辐射而产生酸的酸发生剂组分；溶剂；溶解度改变组分，其使得所述正性光致抗蚀剂组合物的暴露于光化辐射的区域变得能够溶于正性显影剂，其中未暴露于光化辐射的区域保持能够溶于负性显影剂，所述光致抗蚀剂组合物的大西参数值大于约3.0。10.根据权利要求9所述的光致抗蚀剂组合物，其中所述正性光致抗蚀剂组分包括聚合物。11.根据权利要求9所述的光致抗蚀剂组合物，其中所述正性光致抗蚀剂组分包括树脂和聚合物。12.一种图案形成方法，所述方法包括：通过将光致抗蚀剂组合物沉积在基底上来形成光致抗蚀剂膜，所述光致抗蚀剂组合物包含能够溶于有机溶剂的正性光致抗蚀剂组分；响应于暴露于预定波长的光而产生光酸的辐射敏感性酸发生剂；以及溶解度改变组分，所述溶解度改变组分响应于光酸的存在使所述正性光致抗蚀剂组分变得不溶于有机溶剂显影剂；使所述光致抗蚀剂膜暴露于光刻辐射；以及使用负性显影使所述光致抗蚀剂膜显影，使得所述光致抗蚀剂膜的未曝光部分被所述有机溶剂显影剂溶解，得到形貌图案化的光致抗蚀剂膜，其中所述形貌图案化的光致抗蚀剂膜的大西参数值大于3.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东·J·德维利耶，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP