光致抗蚀剂及其使用方法技术

光致抗蚀剂及其使用方法。提供了一种新型的光致抗蚀剂，其包含多酮组分，且特别适用于离子注入光刻应用。本发明专利技术优选的光致抗蚀剂对位于其下的无机表面例如SiON、氧化硅、氮化硅、硅酸铪、硅酸锆和其它无机表面，能显示出优良的粘性。提供了一种提供离子注入的半导体基材的方法，所述方法包含：提供其上涂敷有化学增幅型的正性光致抗蚀剂组合物浮雕图像的半导体基材，其中光致抗蚀剂包含1)树脂、2)光敏组分和3)多酮组分；和施加离子到基材上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包含多酮(multi-keto)组分的新型光致抗蚀剂，且特别适用于离子注入(implant lithography)光刻应用。本专利技术的光致抗蚀剂对于其下的无机表面例如SiON、氧化硅、氮化硅和其它无机表面能显示出优良的粘合性能。
技术介绍
光致抗蚀剂是用来将图像转印到基材上的光敏膜。在基材上形成光致抗蚀剂涂层，接着通过光掩模使光致抗蚀剂层曝光于活化辐射源。离子注入技术已应用于掺杂半导体晶片。通过这种方法，离子束注入机在真空(低压)容器中产生离子束，离子被弓丨导并“注入”晶片内。然而现有的离子注入方法出现了重大问题。此外，在注入光刻方案(protocols)中，光致抗蚀剂常常不是沉积在有机底层，而是沉积在无机层例如氮氧化硅(SiON)、SiO(氧化硅)层和其它无机层上，例如Si3N4涂层，其已在半导体设备制造中使用，例如作为蚀刻停止层和无机抗反射层。参见例如美国专利号6124217,6153504和6245682。期望能在SiON和其它无机基底层上提供具有优良的分辨率和粘合的新型光致抗蚀剂。
技术实现思路
现在我们提供一种新型光致抗蚀剂，优选包含1)多酮组分、幻包括光酸不稳定基团的树脂和幻一种或多种光酸(photoacid)发生剂化合物。本专利技术优选的光致抗蚀剂用于短波成像，包括小于300nm和小于200nm的波长，例如M8nm、193nm和EUV。具体实施例方式如本文指出的，术语“多酮组分”、“多酮材料”、“多酮单体”或“多酮树脂”或其他类似术语指的是一种组分、材料、单体或树脂，其中两个相邻的酮基(即> C = 0)部分被不超过30个插入的原子(例如插入的碳和/或杂原子例如0、N和/或S)隔开，更典型的是两个相邻的酮基部分被不超过25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1个插入的原子隔开。在一个优选的方案中，两个相邻的酮基(即> C = 0)部分被15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1个插入的原子(例如插入的碳和/或杂原子例如0、N和/或S)隔开，更优选的，两个相邻的酮基(即>C = 0)部分被10、9、8、7、6、5、4、3或2个插入的原子(例如插入的碳和/或杂原子例如0、N和/或幻隔开。两个相邻的酮基部分可以是独立的酮、羧基(-C00H)、酯等部分。没有任何理论约束，确信相邻的酮基可以与表面上的部分螯合或作用，在所述表面上涂覆了包含多酮组分的光致抗蚀剂，从而可增强光致抗蚀剂与下面的表面的粘合。比如，相邻的酮基可以与基材表面上的硅烷醇基作用。本专利技术的光致抗蚀剂的多酮组分可以是各种形式。在一个方案中，优选包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯重复单元的树脂。例如，包含多酮基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体可以聚合形成均聚物，或与一种或多种其它不同单体形成更高级的聚合物，用作本专利技术光致抗蚀剂的多酮组分。本专利技术优选的光致抗蚀剂可以在短波成像，包括小于300nm和小于200nm例如248nm、193nm 和 EUV。本专利技术特别优选的光致抗蚀剂包含如本文公开的多酮组分、成像有效量的一种或多种光酸发生剂化合物(PAG)和选自如下组的树脂1)包含酸不稳定基团的酚树脂，其能够提供特别适合在248nm成像的化学增幅的正性光致抗蚀剂。特别优选的这类树脂包括i)包含乙烯基苯酚和丙烯酸烷基酯聚合单元的聚合物，其中聚合的丙烯酸烷基酯单元在光酸的存在下会发生脱保护反应。示例性的、能发生光酸引发的脱保护反应的丙烯酸烷基酯包括例如丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金刚烷酯、甲基丙烯酸甲基金刚烷酯和其他能够发生光酸引发的反应的丙烯酸非环烷基酯和丙烯酸环烷基酯，例如美国专利6042997和5492793中的聚合物，这些专利引入本文作为参考；ii)包含以下聚合单元的聚合物乙烯基苯酚，任选取代的不含羟基或羧基环取代基的乙烯基苯基(例如苯乙烯)，和如以上聚合物i)所述的那些脱保护基团的丙烯酸烷基酯，例如引入本文作为参考的美国专利6042997中描述的聚合物；和iii)包含包括能够与光酸反应的缩醛部分或缩酮部分的重复单元和任选芳族重复单元例如苯基或苯酚基的聚合物；2)基本不含或完全不含苯基或其他芳基的树脂，其能够提供特别适用于在小于200nm的波长、例如193nm成像的化学增幅的正性光致抗蚀剂。特别优选的这类树脂包括i)含有非芳族环烯(环内双键)的聚合单元例如任选取代的降冰片烯的聚合物，例如引入本文作参考的美国专利58436M中描述的聚合物；ii)包含丙烯酸烷基酯单元的聚合物，所述单元是例如丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金刚烷酯、甲基丙烯酸甲基金刚烷酯和其它的丙烯酸非环烷基酯和丙烯酸脂环基酯；已在美国专利6057083中描述的这类聚合物。本专利技术的光致抗蚀剂还可以包含不同种类的PAG混合物，典型地为两种或三种不同的PAG混合物，更典型地是由两种不同的PAG组成的混合物。本专利技术还提供形成本专利技术光致抗蚀剂的浮雕图像(reliefimage)的方法，包括形成小于四分之一微米尺寸或更小，比如小于0. 2或小于0. 1微米尺寸的高分辨率的图案化光致抗蚀剂成像(即图案线具有基本上垂直的侧边)的方法。本专利技术进一步包括制造的产品，其包含基材，例如其上涂覆有本专利技术的光致抗蚀剂和浮雕图像的微电子晶片。本专利技术还包括制造微电子晶片和其它产品的方法。本专利技术的光致抗蚀剂可以涂覆在各种表面上，包括例如SiON、氧化硅、氮化硅、硅酸铪、硅酸锆和其它无机表面。此外，正如所讨论的，在一个优选方案中，本专利技术提供改进的离子注入方法。这种方法可以包括将掺杂离子(例如第III和/或V族离子例如硼、砷、磷等)注入基材(例如半导体晶片)的表面，其上具有所公开的用作掩膜的有机光致抗蚀剂。将上述光致抗蚀剂遮掩的基材放入可提供低压和来自离子化源的离子等离子体的反应容器中。这些离子包括所述当注入基材时具有电活性的掺杂剂。电压可施加在反应容器(例如通过导电性的容器壁)中来选择性地注入掺杂离子。本专利技术的其它方面在下文中公开。如上文讨论的，我们现在提供新型的光致抗蚀剂，其适当地包括1)适当地包括光酸不稳定基团的树脂组分，幻一种或多种光酸发生剂化合物和幻多酮组分，例如包含上述相邻酮基的树脂。优选这些组分1)、幻和；3)是不同的，即不会共价连接并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抗蚀剂，尤其是化学增幅的抗蚀剂。本专利技术也包括负性光致抗蚀剂，其中所述抗蚀剂可包含本文公开的树脂、交联官能团和酚类组分。在一些优选的实施方案中，多酮组分在光致抗蚀剂组合物中将是稳定的，不会干扰抗蚀剂的光刻过程。也就是说，多酮组分(即多酮树脂)优选不会促进抗蚀剂的过早降解(即缩短保存期限)或者需要改变光刻工艺条件。上述多酮组分典型地将是除了其它抗蚀剂组分例如光酸不稳定的或脱饱和的树脂、光酸发生剂、碱性添加剂、表面活性剂/流平剂、增塑剂和/或溶剂之外的另外的、不同的抗蚀剂组分。在一些方案中，在抗蚀剂中使用的多酮组分添加剂将不包含光酸不稳定部分，例如由于光致抗蚀剂的曝光步骤而进行脱保护反应的光酸不稳定的酯或缩醛基团。在其他方案中，在抗蚀剂中使用的优选多酮组分添加剂将包含光酸不稳定部分，例如由于光致抗蚀剂的曝光步骤而进行脱保护反应的光酸不稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G·珀勒斯，S·J·卡波拉勒，
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：