正色调有机溶剂显像的化学增强抗蚀剂制造技术

提供用包含有机显像剂溶剂显像正色调化学增强抗蚀剂的方法，所述有机显像剂溶剂具有单独或者与其它有机溶剂如异丙醇和/或水组合的至少一种多元醇，例如乙二醇和/或甘油。本文所述有机溶剂显像正色调抗蚀剂用于光刻图案形成方法；用于生产半导体器件，例如集成电路(IC)；以及用于其中碱性溶剂不合适的应用，例如用生物分子阵列图案化的芯片的生产或不需要存在酸结构部分的去保护应用。

【技术实现步骤摘要】
正色调有机溶剂显像的化学增强抗蚀剂联合研究协议本文所述专利技术服从InternationalBusinessMachinesCorporation与JSRCorporation之间的联合研究协议。
本专利技术一般性地涉及光致抗蚀剂(photoresist)。更具体而言，本专利技术涉及能够用多元醇基溶剂显像(develop)用于高分辨率成像的正色调(positivetone)抗蚀剂。专利技术背景由于半导体器件特征在尺寸方面持续收缩，满足关于高分辨率、低线边缘粗糙度(lineedgeroughness,LER)和高光速度(photospeed)的光致抗蚀剂性能要求的任务日益困难。同时满足关于分辨率、LER和敏感性的挑战在本领域中称为“RLS权衡”。设计为在碱性基础中显像的当代化学增强(chemicallyemplified)光致抗蚀剂能够达到高光速度，但当特征尺寸接近20nm时，显示出不令人满意的分辨率和LER。相比而言，高性能溶剂显像的非化学增强抗蚀剂，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)抗蚀剂具有优异的分辨率和LER，但在光学成像中具有不可接受的差光速度。光刻法中溶剂显像的使用不是新想法。在20世纪50年代，最早的光致抗蚀剂体系使用有机溶剂将抗蚀剂膜显像。参见例如WilliamS.DeForest，Photoresist：MaterialsandProcesses，McGraw-Hill，NewYork，1975。25年前描述了用于在有机溶剂中显像的第一代248nm化学增强抗蚀剂，TBOC(叔丁氧基羰氧基)苯乙烯抗蚀剂。参见例如Ito等人，SPIE0771,24(1987)；和Maltabes等人，SPIE1262,2(1990)。由于TBOC抗蚀剂的发展，基本所有化学增强抗蚀剂都已设计为在碱水溶液中显像；因此，溶剂基抗蚀剂的发展作为现代高分辨率化学增强抗蚀剂的选择很大程度上被忽略。目前，在用于负色调化学增强抗蚀剂的有机显像剂方面存在持续的兴趣(参见例如美国专利No.7,851,140B2，Tsubaki)；然而，极少存在用于正色调化学增强抗蚀剂的有机显像剂的实例。本专利技术解决了本领域中的这一需要。专利技术概述本专利技术提供用包含多元醇的有机显像剂溶剂显像在化学增强抗蚀剂中的正色调图像的方法，其中有机显像剂溶剂具有不多于2.6×10-4M氢氧根离子。在一个实施方案中，有机显像剂溶剂具有不多于1.0×10-4M氢氧根离子，在另一实施方案中，有机显像剂溶剂不含氢氧根离子。在本专利技术的另一实施方案中，多元醇选自乙二醇和甘油。显像剂可包含单独(纯)或与水或其它有机溶剂组合的多元醇溶剂。在一个实施方案中，显像剂包含乙二醇与异丙醇的混合物。在另一实施方案中，显像剂包含乙二醇与水的混合物。在另一实施方案中，显像剂包含甘油与异丙醇的混合物。在另一实施方案中，化学增强抗蚀剂包含选自如下的组合物：分子玻璃(molecularglass)、聚羟基苯乙烯、具有一个或多个侧基六氟代醇基团的苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯氟代醇。在一个实施方案中，化学增强抗蚀剂包含被2-甲基-2-金刚烷基保护的苯乙烯NORIA分子玻璃(NORIA-MAdMA)。在另一实施方案中，化学增强抗蚀剂包含聚羟基苯乙烯聚合物，聚(4-羟基苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯)(PHS-MAdMA)。在另一实施方案中，化学增强抗蚀剂包含选自如下的甲基丙烯酸酯-氟代醇聚合物：聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片内酯(norbornanecarbolactone)-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羟基)丙基-3-降冰片基酯)(NBHFA–MAdMA)；聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片内酯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-环戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羟基)丙基-3-降冰片基酯)(NBHFA–McPMA)；和聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片内酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-环戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-金刚烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羟基)丙基-3-降冰片基酯)(NBHFA-EcEdMA)。在另一实施方案中，化学增强抗蚀剂包含甲基丙烯酸酯聚合物，聚((甲基丙烯酸1-甲基环戊基酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-甲基三环[3.3.1.13,7]癸-2-基酯)-共聚-(甲基丙烯酸3-(2-羟基乙氧基)三环[3.3.1.13,7]癸-1-基酯)-共聚-(甲基丙烯酸4-氧杂-5-氧代三环[4.2.1.03,7]壬-2-基酯))(Hd-MCpMA)。在另一实施方案中，提供一种方法，其包括步骤：(a)将包含抗蚀剂聚合物的组合物溶于浇铸溶剂中；(b)将基质用步骤(a)的溶解组合物涂覆以产生抗蚀剂膜；(c)任选烘焙步骤(b)的抗蚀剂膜；(d)使抗蚀剂膜暴露于辐射下；(e)任选烘焙步骤(d)的抗蚀剂膜；(f)将抗蚀剂膜用本文所述有机显像剂溶剂显像以溶解膜的暴露区域并在基质上产生正色调图像；和(g)任选在显像以后将膜用水冲洗。在一个实施方案中，步骤(a)的抗蚀剂聚合物组合物进一步包含光致产酸剂(photoacidgenerator,PAG)。在优选实施方案中，PAG为三苯基锍全氟-1-丁烷磺酸盐(TPS-N)。在另一实施方案中，步骤(a)的抗蚀剂聚合物组合物进一步包含淬灭剂，所述淬灭剂可选自碱淬灭剂和辐射敏感性淬灭剂。在优选实施方案中，辐射敏感性淬灭剂为可光分解碱(PDB)，三苯基锍七氟丁酸盐(TPS-HFB)。在另一实施方案中，辐射敏感性淬灭剂为选自结构(1)-(10)的PDB：在另一实施方案中，步骤(a)的浇铸溶剂选自丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇一甲醚(PGME)以及PGMEA与PGME的组合。在另一实施方案中，步骤(d)的辐射选自深紫外(deepultraviolet,DUV)辐射、极紫外(extremeultraviolet,EUV)辐射、电子束(e-beam)辐射和离子束辐射。在下文所述专利技术详述中提供本专利技术的其它方面和实施方案而非对其进行限制。附图简述图1显示根据本专利技术方法用以下溶剂显像的光致抗蚀剂组合物的结构：乙二醇(EG)、EG/异丙醇(IPA)和EG/水，和甘油/IPA。图2A-2D显示用IPA(100)；EG(100)、EG/IPA(70/30)；和EG/水(90/10)显像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蚀剂的KrF成像结果。图3显示用EG(100)；EG/IPA(70/30和50/50)；EG/水(90/10)；和四甲基氢氧化铵(TMAH0.26N)显像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蚀剂的KrF对比度曲线数据。图4A-4D显示用TMAH(0.26N)和EG(100)显像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蚀剂的电子束成像结果。图5A-5C显示用EG(100)显像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蚀剂的EUV成像结果。图6显示用EG(100)；EG/水(90/10、85/15和75.25)；和TMAH(0.26N)显像的聚羟基苯乙烯PHS-MAd本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：在化学增强抗蚀剂中用有机显像剂溶剂将正色调图像显像，其中有机显像剂溶剂包含多元醇，且进一步，其中有机显像剂溶剂具有不多于2.6×10‑4M氢氧根离子。

【技术特征摘要】
2013.02.23 US 13/775,1221.一种方法，其包括：在化学增强抗蚀剂中用有机显像剂溶剂将正色调图像显像，其中有机显像剂溶剂包含乙二醇与异丙醇的混合物或甘油与异丙醇的混合物，且进一步，其中有机显像剂溶剂具有不多于2.6×10-4M氢氧根离子。2.根据权利要求1的方法，其中有机显像剂溶剂具有不多于1.0×10-4M氢氧根离子。3.根据权利要求1的方法，其中有机显像剂溶剂不含氢氧根离子。4.根据权利要求1的方法，其中化学增强抗蚀剂包含选自如下的组成组成的组：分子玻璃、聚羟基苯乙烯、具有一个或多个侧基六氟代醇基团的苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯氟代醇。5.根据权利要求1的方法，其中化学增强抗蚀剂包含苯乙烯分子玻璃。6.根据权利要求5的方法，其中苯乙烯分子玻璃为被2-甲基-2-金刚烷基保护的NORIA分子玻璃。7.根据权利要求1的方法，其中化学增强抗蚀剂包含聚羟基苯乙烯聚合物。8.根据权利要求7的方法，其中聚羟基苯乙烯聚合物为聚(4-羟基苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯)。9.根据权利要求1的方法，其中化学增强抗蚀剂包含甲基丙烯酸酯-氟代醇聚合物。10.根据权利要求9的方法，其中甲基丙烯酸酯-氟代醇聚合物选自聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片内酯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羟基)丙基-3-降冰片基酯)；聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片内酯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-环戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羟基)丙基-3-降冰片基酯)；和聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片内酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-环戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-金刚烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羟基)丙基-3-降冰片基酯)组成的组。11.根据权利要求1的方法，其中化学增强抗蚀剂包含甲基丙烯酸酯聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·D·艾伦，R·阿约西，L·D·玻加诺，W·D·辛斯伯格，L·K·桑德伯格，S·A·斯万松，H·D·特鲁昂，G·M·瓦尔拉夫，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，JSR株式会社，
类型：发明
国别省市：美国;US