光致抗蚀剂及其使用方法技术

提供了包含低Tg组分的新型光致抗蚀剂且其特别适用于离子注入光刻应用。对于下层的无机表面例如SiON、氧化硅、氮化硅和其它无机表面，本发明专利技术优选的光致抗蚀剂能显示出良好的粘结能力。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型光致抗蚀剂，其包含低Tg组分并且其对离子注入光刻(ion implant lithography)应用是特别有用的。本专利技术的光致抗蚀剂对下层无机表面例如 SiON、氧化硅、氮化硅以及其它无机表面表现出良好的粘结能力。 光致抗蚀剂为用于向基材上转移图像的光敏膜。在基材上形成光致抗蚀剂涂层， 然后将光致抗蚀剂层通过光掩模在活化辐射线源下曝光。离子注入技术已经应用于掺杂半导体晶片。通过该方法，离子束注入机在抽真空 (低压)腔内产生离子束，并且离子被引导和“注入”晶片中。但是，通用的离子注入方法出现了重大的问题。此外，在注入光刻规程 (protocols)中，光致抗蚀剂通常不是沉积在有机底层上，而是沉积在无机层例如氮氧化硅(SiON)，Si0(氧化硅)层和其它无机层，例如已经应用于半导体器件制造的Si3N4涂层， 例如作为刻蚀停止层和无机抗反射层。参见，例如美国专利号6，124，217 ；6，153，504 ；和 6，245，682。理想的是具有新型的光致抗蚀剂系统，其在SiON和其它无机基底层上将提供良好的分辨率和粘结力。现在我们提供新型的光致抗蚀剂组合物，其优选包含1)有机的低Tg组分，2)含有光酸不稳定基团的树脂，3) —种或多种光酸(photoacid)产生剂化合物。本专利技术优选的抗蚀剂用于短波成像，包括低于300nm和低于200nm波长例如248nm、193nm和EUV。用于本专利技术光致抗蚀剂的一种或多种低Tg树脂可有多种设计。一方面，包含丙烯酸酯单元的树脂是优选的。甚至更特别地，优选丙烯酸酯而不是甲基丙烯酸酯单元来提供低Tg的树脂组分。在特定的方面，本专利技术光致抗蚀剂的低Tg树脂包含相对“柔软”的单体的聚合单元，其能降低树脂的Tg。典型的柔软的单体包括二乙二醇甲基丙烯酸酯和二乙二醇丙烯酸酯以及相应的低级烷基(例如(V4)醚，尤其是甲醚，例如CH2 = C(CH3)C(O) OCH2CH2OCH3、CH2 = CHC (0) OCH2CH2OCH3、CH2 = CHC (0) 0CH2CH20CH2CH20CH3、CH2 = C (CH3) C (0) 001201200120120013等；乙二醇甲基丙烯酸酯和乙二醇丙烯酸酯；具有4个或更多碳原子，典型的为4-16个碳原子的丙烯酸烷基酯，例如丙烯酸正丁酯；和甲基丙烯酸羟烷基酯或丙烯酸羟烷基酯，这里羟烷基取代基具有1至约16个碳原子，更优选3或4个至约16到20个碳原子等。在特定的优选方面，低Tg的树脂为化合物，其被混入光致抗蚀剂组合物，并且为抗蚀剂与SiON或氧化硅表面层之间的粘结力提供了可识别的增加。通过相对于对照抗蚀剂(以同样方法加工的相同抗蚀剂，但是抗蚀剂不含有低玻璃化温度树脂)提高的分辨率来表示可识别的粘结力的增加。通过目测含有待选低Tg的树脂的抗蚀剂(试验抗蚀剂) 和对照抗蚀剂的扫描电子显微照片(SEMs)确定这种提高的图像分辨率。因此，对于任何指定的抗蚀剂系统的合适的低Tg的树脂，可以容易地根据经验来确定。适宜的低Tg的树脂可包含多种基团，分子量相对较低，例如，重均分子量为低于约 12000、10000、8000、7000、6000、5000、4000 或甚至 3000 或 2000。低 Tg 的树脂可为均聚物，同样适宜的可为共聚物、三元共聚物、四元共聚物、五元共聚物和其它包含多个重复单元的更高阶共聚物)。优选的低Tg的树脂可包含多种基团例如包含一个或多个杂原子(N，0和/或S)的基团。本专利技术优选的抗蚀剂可以在短波下成像，包括低于300nm和低于200nm，如248nm、 193nm 和 EUV。本专利技术特别优选的光致抗蚀剂包含此处公开的低Tg的树脂，有效成像数量的一种或多种光酸产生剂化合物(PAGs)，以及选自于下列组中的树脂1)包含酸-不稳定基团的苯酚树脂，其能提供化学增强的正性的抗蚀剂，特别适于在248nm下成像。特别优选的该类型的树脂包括i)包含乙烯基苯酚和丙烯酸烷基酯的聚合单元的聚合物，这里聚合的丙烯酸烷基酯单元在光酸存在时能经受脱封反应(deblocking reaction)。典型地能经受光酸诱导的脱封反应的丙烯酸烷基酯包含例如丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金刚烷基酯、甲基丙烯酸甲基金刚烷基酯，以及能够经受光酸诱导的反应的其它非环状烷基和脂环族丙烯酸酯，例如在美国专利 6042997和5492793中的聚合物，其引入在此作为参考；ii)含有乙烯苯酚、不包含羟基或羧基环取代基的任选取代的乙烯苯基(例如苯乙烯)和丙烯酸烷基酯(例如上述和聚合物 i) 一起记载的那些脱封基团)的聚合单元的聚合物，例如美国专利6042997中记载的聚合物，其引入在此作为参考；和iii)含有包含可以和光酸反应的缩醛或缩酮部分的重复单元和任选的芳香族重复单元(例如苯基或苯酚基团)的聚合物；2)基本上或完全不含苯基或其它芳香基团的树脂，其可提供化学增强的正性抗蚀齐U，特别适于在低于200nm下成像例如在193nm。特别优选的这种类型的树脂包含i)包含非芳香族环状烯烃(桥环双键)的聚合单元的聚合物，所述非芳香族环状烯烃例如任选取代的降冰片烯，所述聚合物例如引入在此作为参考的美国专利美国专利5843624中记载的聚合物；ii)含有丙烯酸烷基酯单元的聚合物，所述丙烯酸烷基酯例如丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金刚烷基酯、甲基丙烯酸甲基金刚烷基酯，以及其它非环状烷基和脂环族的丙烯酸酯；这些聚合物已经记载在美国专利6057083中。本专利技术的抗蚀剂也可包含不同种类的PAGs的混合物，典型的为2种或3种不同的 PAGs的混合物，更典型的混合物由2种不同种类的PAGs组成。本专利技术还提供了形成本专利技术的光致抗蚀剂浮雕图像的方法，包括形成低于1/4微米尺寸或更低，例如低于0. 2或低于0. 1微米尺寸的高分辨率的图案化的光致抗蚀剂图像 (例如，图案线具有实质上垂直的侧壁(Sidewall))。本专利技术进一步包括制造的产品，包含基材，例如具有其上涂覆有本专利技术的光致抗蚀剂和浮雕图象的微电子晶片。本专利技术还包括微电子晶片和其它产品的制造方法。另外，正如所讨论的，在一个优选的方面，本专利技术提供精深的离子注入处理工艺。 该工艺可包括将掺杂离子(例如III和/或V族离子例如硼、砷、磷等)注入到基片表面(例如半导体晶片)，其上具有作为掩模的所述的有机光致抗蚀剂。抗蚀剂掩盖的基材可位于反应腔中，所述反应腔可以提供低压和来源于离子化源的离子等离子体。那些离子包括所述的掺杂离子，当注入基材时其为电活性的。电压可施加在反应腔(例如通过导电的腔体壁)上以选择性的注入掺杂离子。以下公开了本专利技术的其它方面。 如上文讨论的，现在我们提供了新型的光致抗蚀剂，其适当的包含1)树脂组分， 其适宜的可包含光酸不稳定基团，2) —种或多种光酸产生化合物和3)低Tg的树脂。优选的，那些组分1)，2)，3)是不同的，即，不会共价交联且每个均为不同的材料。本专利技术优选的光致抗蚀剂为正性作用的抗蚀剂，特别是化学增强的抗蚀剂。本专利技术也包括负性作用的光致抗蚀剂，这里抗蚀剂可包含树脂、交联官能团和此处揭露的酚醛(phenolic)组分。在优选的方面，本专利技术的光致抗蚀剂适当的可包含1)树脂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种提供离子注入的半导体基材的方法，包含：提供半导体基材，所述半导体基材具有在其上涂覆的化学增强的正性作用的光致抗蚀剂组合物的浮雕图象，其中所述光致抗蚀剂包含１）树脂，２）光敏组分和３）具有比树脂１）至少低约５℃的Ｔｇ的树脂；和向所述基材施加离子。

【技术特征摘要】
2009.12.15 US 61/286,7741.一种提供离子注入的半导体基材的方法，包含提供半导体基材，所述半导体基材具有在其上涂覆的化学增强的正性作用的光致抗蚀剂组合物的浮雕图象，其中所述光致抗蚀剂包含1)树脂，2)光敏组分和3)具有比树脂1)至少低约5°C的Tg 的树脂；和向所述基材施加离子。2.一种提供离子注入的半导体基材的方法，包含提供半导体基材，所述半导体基材具有在其上涂覆的化学增强的正性作用的光致抗蚀剂组合物的浮雕图象，其中所述光致抗蚀剂包含1)树脂，2)光敏组分和3)包含侧挂的羟基(C2_J烷基和/ 或侧挂的C1,烷氧基部分的树脂；和向所述基材施加离子。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述树脂3)具有约8000或更低的重均分子量。4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述树脂3)具有约5000或更低的重均分子量。5.一种涂覆的基材，其包含半导体晶片，所述半导体晶片具有在其上涂覆的化学增强的正性作用的光致抗蚀剂组合物的浮雕图象，所述光致抗蚀剂组合物包含1)树脂，2)光敏组分和3)具有比树脂1)至少低约5°C的Tg的树脂；和所述晶片具有施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·珀勒斯，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US