用于光刻的组合物和方法技术

本发明专利技术提供了一种涂敷过的基片和一种处理光刻胶组合物的方法。所述涂敷过的基片包括：位于基片上的光刻胶组合物层；位于该光刻胶层上面的有机组合物，该有机组合物包含含有一种或多种亲水基团的共聚物树脂；所述处理光刻胶组合物的方法包括：(a)在基片上施涂光刻胶组合物；(b)在所述光刻胶组合物上面施涂有机组合物，该有机组合物包含含有一种或多种亲水基团的共聚物树脂；(c)将所述光刻胶层曝光于辐射，活化光刻胶组合物。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请人于2007年3月12日提交的申请号为200710087658.0、专利技术名称为“用于光刻的组合物和方法”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请交叉引用本申请要求2006年3月10日提交的美国临时申请第60/781455号的优先权，该专利申请全文参考结合入本文中。
本专利技术涉及施涂在用于浸渍光刻法(Immersion lithography)中的光刻胶组合物上面的外涂(overcoating)层组合物。
技术介绍
光刻胶是用来将图像转移到基片的光敏薄膜。在基片上形成光刻胶涂层，然后将光刻胶层透过光掩模在活化辐射源下曝光。该光掩模具有对活化辐射为不透明的区域和对活化辐射为透明的其它区域。在活化辐射下曝射使光刻胶涂层发生光致的化学变化，从而将光掩模的图案转移到光刻胶涂布的基片上。曝射之后，对光刻胶进行显影，产生允许对基片进行选择性处理的浮雕图像。半导体工业的增长由Moore定理所推动，该定理指出IC器件的复杂程度平均每两年便会翻一番。这使得人们需要通过光刻法转移特征尺寸越来越小的图案和结构。一种获得较小的特征尺寸的方法是使用较短波长的光,但是由于很难找到对波长小于193纳米的辐射为透明的材料，因此人们选择浸渍光刻法，通过简单地使用液体将更多的光汇聚在膜内，从而增大透镜的数值孔径。浸渍光刻法在成像装置的最后表面(例如KrF或ArF分档器)与晶片或其他基材的第一表面之间使用较高折射率的液体。已经报道了浸渍显微法是通过使用折射率大于空气的液体增大透镜的数值孔径的方法。这种增大的程度是可以定量的，通过下式计算最小线宽W：W＝k1λ/NA      公式1式中k1是分辨率,λ是光的波长，NA是数值孔径。对于折射率为1的空气,数值孔径的实际极限为0.93。对于折射率大于1的材料,可以基于下式获得大于1的NA：NA＝n sin(α)＝d/(2f)   公式2代入NA，公式可简化如下：W＝k1λ/nsin(α)   公式3式中n是浸渍液的折射率，α是透镜的接收角。因此，对于折射率为1.47的水，在193纳米的波长下，可以有35纳米的线宽。人们已经进行了一定的努力来开发用于浸渍光刻的材料。参见美国专利申请公开第2005/0239296号。但是目前人们尚未对浸渍光刻系统进行深入而证据充分的研究。很显然，人们需要用于浸渍光刻法的可靠而方便的光刻胶和成像工艺。人们需要用于浸渍光刻法的新材料和新方法。
技术实现思路
在一个方面中，我们提供了用于浸渍光刻法的新组合物(“外涂组合物”)和新方法。我们还提供了可用作涂敷在非浸渍成像法中的光刻胶层上的外涂层的新组合物。具体实施方式在一个优选的方面中，本专利技术的外涂组合物包含共聚物(总共两种不同的重复单元)。本专利技术的共聚物优选包含一种或多种亲水基团，例如包含杂原子(N、O或S)的基团，如酯、醚、醇、羧基或硫氧基(sulfoxy)。在另一个优选的方面中，本专利技术的外涂组合物包含至少两种不同的树脂。较佳的是，所述树脂中的一种或两种包含一种或多种亲水基团，例如包含杂原子(N、O或S)的基团，如酯、醚、醇、羧基或硫氧基。在一个实施方式中，所提供的外涂组合物中不含具有氟取代基的树脂。在另一个实施方式中，所提供的外涂组合物不含具有氟取代基的树脂，所述具有氟取代基的树脂的例子是例如包含氟代醇部分(例如六氟丙醇((CF3)2CHOH)基团)的树脂。在另一个实施方式中，所提供的外涂组合物不含具有硅原子的树脂。在某些优选的方面中，所述外涂组合物中的一种或多种树脂包含三种不同的重复单元(三元共聚物)、四种不同的重复单元(四元共聚物)、五种不同的重复单元(五元共聚物)、甚至更高级的聚合物。本专利技术外涂组合物优选的树脂可包含各种重复单元，这些重复单元包括包含一种或多种上述亲水基团的重复单元。特别优选的树脂包含酯基、醚基、羧基或磺酰基之类的极性基团。在某些优选的方面中，所述外涂组合物中的一种或多种树脂将包含一种或多种在光刻处理过程中具有活性的基团，例如一种或多种能够在酸或热的存在下发生裂解反应的对光生酸-酸不稳定的基团，例如对酸不稳定的酯基(例如通过丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸金刚烷酯聚合提供的叔丁酯基)和/或例如通过乙烯基醚化合物聚合提供的缩醛基。本专利技术优选的外涂组合物可包含各种材料，优选的外涂组合物组分是较高分子量的材料，例如分子量约大于500、1000、1500或2000道尔顿的材料。本专利技术优选的外涂组合物除了一种或多种树脂之外，还可包含一种或多种任选的组分，包括一种或多种生酸剂化合物，即一种或多种热致生酸剂化合物和/或一种或多种光致生酸剂化合物。本专利技术优选的外涂组合物还可任选地包含一种或多种表面活性剂化合物。已经发现本专利技术优选的外涂组合物在浸渍光刻法中可表现出优良的静态和动态水接触角。例如参见Burnett等人在J.Vac.Sci.Techn.B,23(6)，第2721-2727页(2005年11/12月)中关于这种水接触角的讨论。在某些方面中，对于浸渍光刻应用，施涂在光刻胶组合物层上的本专利技术特别优选的外涂(顶涂层)组合物优选有助于至少抑制光刻胶层中的组分迁移入浸渍光刻法中所用的浸渍液(例如水)中。可以理解，在浸渍光刻法中，浸渍液(例如水或一些种类的水性组合物)位于曝光装置和外涂组合物层之间。在本文中，术语“浸渍液”表示介于曝光装置和涂敷有光刻胶的基片之间、用来进行浸渍光刻的液体(例如水)。在本文中，如果在使用外涂组合物的时候，在浸渍液中检测到的酸或有机材料的量与在不使用外涂组合物层的条件下、以相同方式进行处理的相同光刻体系相比有所减小的时候，则认为外涂的层抑制了光刻胶材料向浸渍液中的迁移。可以在使光刻胶(具有或不具有外涂的外涂组合物层)曝射之前和透过浸渍液对光刻胶层进行曝射光刻处理之后，对浸渍液进行质谱分析，以检测浸渍液中的光刻胶材料。较佳的是，相对于不使用外涂层(即浸渍液与光刻胶层直接接触)的相同光刻胶，所述外涂组合物使浸渍液中的光刻胶材料(例如由质谱测定的酸或有机物)含量至少减少10％,更优选至少减少20％、50％、或100％。优选本专利技术光刻系统的成像波长包括小于300纳米的波长，例如248纳米,以及小于200纳米的波长，例如193纳米。特别优选用于本专利技术系统的光刻胶可包含光活性组分(例如一种或多种光致生酸剂化合物)，选自以下的一种或多种...

【技术保护点】
一种涂敷过的基片，该基片包括：位于基片上的光刻胶组合物层；位于该光刻胶层上面的有机组合物，该有机组合物包含含有一种或多种亲水基团的共聚物树脂。

【技术特征摘要】
2006.03.10 US 60/781,4551.一种涂敷过的基片，该基片包括：
位于基片上的光刻胶组合物层；
位于该光刻胶层上面的有机组合物，该有机组合物包含含有一种或多种亲水
基团的共聚物树脂。
2.一种涂敷过的基片，该基片包括：
位于基片上的光刻胶组合物层；
位于该光刻胶层上面的有机组合物，所述组合物包含(i)第一树脂，(ii)不同
于所述第一树脂的第二树脂，所述第一树脂和第二树脂中的至少一种包含一种
或多种亲水基团。
3.如权利要求1或2所述的基片，其特征在于，所述光刻胶层上面的组合
物中的树脂包含对光生酸不稳定的基团。
4.如权利要求1至3中任一项所述的基片，其特征在于，所述光刻胶层上
面的组合物中的树脂包含一种或多种以下基团：酯基、缩醛基、醚基、羟基或
羧基。
5.如权利要求1至4中任一项所述的基片，其特征在于，所述光刻胶层上
面的组合物包含一种或多种生酸剂化合物。
6.一种处理光刻胶组合物的方法，该方法包括：
(a)在基片上施涂光刻胶组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·K·噶拉格尔，D·王，
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：美国;US