用于制造集成电路装置、光学装置、微机械及机械精密装置的组合物制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于使涂覆于半导体基板的光阻剂显影的包含季铵化合物的组合物。还提供了制造集成电路装置、光学装置、微机械及机械精密装置的方法。通过使用所述改良组合物来防止光阻剂膨胀可以避免图案塌陷。(I)  (IIa)-X-Y2(IIb)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种适用于制造集成电路装置、光学装置、微机械及机械精密装置的方法中的组合物，尤其关于光阻显影组合物。专利技术背景在制造具有LSI、VLSI及ULSI的IC的方法中，通过光微影技术产生图案化材料层，如图案化光阻层；含有氮化钛、钽或氮化钽或由其组成的图案化障壁材料层；含有例如交替多晶硅及二氧化硅层的堆栈或由其组成的图案化多堆栈材料层；及含有二氧化硅或低k或超低k介电材料或由其组成的图案化介电材料层。当今，该等图案化材料层包含尺寸甚至低于22nm且纵横比较高的结构。在光微影方法中，辐射敏感性光阻剂涂覆于如晶圆的基板上且接着通常经由屏蔽将影像曝光透射至光阻剂。视所用光阻剂类型而定，曝光将增加或降低称为显影剂的适合溶剂对曝光区域的溶解性。正型光阻材料在曝光区域中的可溶性将变得较大，而负型光阻剂在曝光区域中的可溶性将变得较小。曝光之后，基板的区域由显影剂溶解且不再由图案化光阻膜覆盖，且现可通过蚀刻或通过沉积材料于开放图案化区域中来形成电路图案。通常任选地进行曝光后烘烤(PEB)以使得经曝光的光阻剂聚合物分解。接着，将包括经分解的聚合物光阻剂的基板转移至显影室中，以移除经曝光的光阻剂，其可溶于水性显影组合物中。典型地，该等显影组合物包含氢氧化四烷基铵，如(但不限于)氢氧化四甲基铵(TMAH)，其以胶泥形式涂覆于抗蚀剂表面以便使经曝光的光阻剂显影。接着对基板应用去离子水冲洗以停止显影制程，且移除已溶解的光阻剂聚合物。接着，将基板传送至离心干燥制程。此后，可将基板转移至下一制程步骤，其可包括硬烤制程以自光阻剂表面移除任何水分。归因于尺寸缩小，为达成缺陷减少而移除颗粒也变成关键因素。此举不仅适用于光阻剂图案，而且适用于在光学装置、微机械及机械精密装置的制造期间产生的其他图案化材料层。在光阻剂显影步骤中光阻剂的膨胀为重要因素，其可增加图案塌陷的风险且因此应避免。US 7214474 B2公开一种包含第一聚合表面活性剂的洗涤组合物，其中该第一聚合表面活性剂为选自的聚合物：聚(十二烷基丙烯酸酯-共-丙烯酸钠)、聚(苯乙烯-共-a-甲基苯乙烯-共-丙烯酸)、聚(丙烯酸-共-甲基丙烯酸甲酯)、疏水性改质的聚(丙烯酸)、聚(乙烯基萘-交替-顺丁烯二酸)-接枝-聚苯乙烯及具有以下结构的聚皂：US 6451510 B2公开一种用于使电子组件基板上的光阻剂图案显影的方法以避免所显影的图案塌陷。在一个步骤中，冲洗水溶液提供于湿润显影基板上，该冲洗水溶液包含足以避免图案塌陷的量的去离子水及阴离子型表面活性剂。显影剂溶液可包含氢氧化四烷基铵，尤其氢氧化四甲基铵(TMAH)及氢氧化三甲基2-羟乙基铵，即胆碱。其他氢氧化铵包括氢氧化四乙基铵、氢氧化四丙基铵、氢氧化四丁基铵、氢氧化甲基三乙基铵、氢氧化三甲基乙基铵、氢氧化二甲基二乙基铵、氢氧化三乙基(2-羟乙基)铵、氢氧化二甲基二(2-羟乙基)铵、氢氧化二乙基二(2-羟乙基)铵、氢氧化甲基三(2-羟乙基)铵、氢氧化乙基三(2-羟乙基)铵及氢氧化四(2-羟乙基)铵。WO 2012/027667 A2公开一种改进高纵横比特征的表面的方法以避免图案塌陷。使用如三氟甲烷磺酸四丁基铵及十二烷基三甲基铵的表面活性剂。US 2004/0106532 A1公开使用一种组合物来剥除及溶解膜厚度为10-150微米、包含C1-C6烷基季铵化合物的光阻剂图案。该组合物中使用氢氧化四丁基铵及氢氧化甲基三丁基铵以及如二甲亚砜的水溶性有机溶剂，及水。EP 2088468 A1公开一种制备微影印刷板及微影印刷板前驱体的方法。藉助于含有羧酸基团、磺酸基团及磷酸基团的呈铵盐形式的粘合剂聚合物，可将如金刚烷基或二环己基的庞大基团引入光阻剂中。然而，其中所用的显影剂不含包含该等庞大基团的任何铵化合物。专利技术目的总体而言，图案塌陷可通常由以下造成：A.显影阶段中光阻剂的膨胀，B.在冲洗结束时旋转除掉液体期间，冲洗/清洁组合物的毛细作用，C.图案化结构对底层的不良黏着性，D.材料不兼容性引起结构膨胀及变弱。本专利技术主要解决A项下的问题，即通过使用改进的显影剂组合物阻止光阻剂膨胀。本专利技术的目的为提供一种用于使电子组件基板(如半导体晶圆)上的光阻剂图案显影的组合物以避免已显影的光阻剂图案塌陷。本专利技术的另一目的为提供一种用于使电子组件基板(如半导体晶圆)上的光阻剂图案显影的方法以避免已显影的光阻剂图案塌陷。
技术实现思路
本专利技术的一个具体实施方案为一种用于使涂覆于半导体基板的光阻剂显影的水性组合物，该水性组合物包含式I的季铵化合物其中(a)R1选自式-X-CR10R11R12的C4-C30有机基团，其中R10、R11及R12独立地选自C1-C20烷基，且R10、R11及R12中的两者或三者可一起形成环体系，且R2、R3及R4独立地选自R1或C1-C10烷基、C1-C10羟烷基、C1-C30氨基烷基或C1-C20烷氧基烷基，且X为化学键或C1-C4二价有机基团，或(b)R1及R2独立地选自式IIa或IIb的有机基团或-X-Y2(IIb)其中Y1为C4-C20烷二基、Y2为单环、双环或三环C5-C20碳环或杂环芳族体系，且R3及R4选自R1或C1-C10烷基、C1-C10羟烷基、C1-C30氨基烷基或C1-C20烷氧基烷基，且X为化学键或C1-C4二价有机基团，且X为化学键或C1-C4二价有机基团，或(c)R1、R2、R3及R4中的至少两者一起形成饱和单环、双环或三环C5-C30有机环体系，且其余R3及R4(若存在)一起形成单环C5-C30有机环体系或选自C1-C10烷基、C1-C10羟烷基、C1-C30氨基烷基或C1-C20烷氧基烷基，且X为化学键或C1-C4二价有机基团，或(d)其组合，且其中Z为抗衡离子且z为整数，其经选择以使得整体庞大季铵化合物不带电荷。本专利技术的另一具体实施方案为如前述申请专利范围中任一项的组合物的用途，其用于使涂覆于半导体基板的光阻层显影，以获得线间距尺寸为50nm或小于50nm且纵横比为2或大于2的图案化光阻层。本专利技术的另一具体实施方案为一种制造集成电路装置、光学装置、微机械及机械精密装置的方法，其包含以下步骤：(i)提供基板(ii)为该基板提供光阻层；(iii)在存在或不存在浸渍液体的情况下经由屏蔽将该光阻层曝露于光化辐射；(iii)使该基板与如前本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于使涂覆于半导体基板的光阻剂显影的组合物，所述组合物包含式I的季铵化合物其中(a)R1选自式‑X‑CR10R11R12的C4‑C30有机基团，其中R10、R11及R12独立地选自C1‑C20烷基，且R10、R11及R12中的两者或三者可一起形成环体系，且R2、R3及R4选自R1或C1‑C10烷基、C1‑C10羟烷基、C1‑C30氨基烷基或C1‑C20烷氧基烷基，且X为化学键或C1‑C4二价有机基团，或(b)R1及R2独立地选自式IIa或IIb的有机基团或‑X‑Y2  (IIb)其中Y1为C4‑C20烷二基，Y2为单环、双环或三环C5‑C20碳环或杂环芳族体系，且R3及R4选自R1或C1‑C10烷基、C1‑C10羟烷基、C1‑C30氨基烷基或C1‑C20烷氧基烷基，且X为化学键或C1‑C4二价有机基团，且X为化学键或C1‑C4二价有机基团，或(c)R1、R2、R3及R4中的至少两者一起形成饱和单环、双环或三环C5‑C30有机环体系，且其余R3及R4若存在则一起形成单环C5‑C30有机环体系或选自C1‑C10烷基、C1‑C10羟烷基、C1‑C30氨基烷基或C1‑C20烷氧基烷基，且X为化学键或C1‑C4二价有机基团，或(d)其组合，且其中Z为抗衡离子且z为整数，其经选择以使得整体庞大季铵化合物不带电荷。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.16 US 61/6718061.用于使涂覆于半导体基板的光阻剂显影的组合物，所述组合物包含
式I的季铵化合物
其中
(a)R1选自式-X-CR10R11R12的C4-C30有机基团，其中R10、R11及R12独立地选自C1-C20烷基，且R10、R11及R12中的两者或三者可一起形成环
体系，且
R2、R3及R4选自R1或C1-C10烷基、C1-C10羟烷基、C1-C30氨基烷基
或C1-C20烷氧基烷基，且X为化学键或C1-C4二价有机基团，或
(b)R1及R2独立地选自式IIa或IIb的有机基团
或
-X-Y2  (IIb)
其中Y1为C4-C20烷二基，Y2为单环、双环或三环C5-C20碳环或杂环
芳族体系，且R3及R4选自R1或C1-C10烷基、C1-C10羟烷基、C1-C30氨基
烷基或C1-C20烷氧基烷基，且X为化学键或C1-C4二价有机基团，且X为
化学键或C1-C4二价有机基团，或
(c)R1、R2、R3及R4中的至少两者一起形成饱和单环、双环或三环
C5-C30有机环体系，且其余R3及R4若存在则一起形成单环C5-C30有机环
体系或选自C1-C10烷基、C1-C10羟烷基、C1-C30氨基烷基或C1-C20烷氧基
烷基，且X为化学键或C1-C4二价有机基团，或
(d)其组合，且
其中Z为抗衡离子且z为整数，其经选择以使得整体庞大季铵化合物
不带电荷。
2.根据权利要求1的水性组合物，其中R1中的R10、R11及R12独立
地选自C1-C8烷基且R2、R3及R4独立地选自C1-C4烷基。
3.根据权利要求1的水性组合物，其中
R1、R2独立地选自环己基、环辛基或环癸基，其可未经取代或经C1-C4烷基取代，且
R3、R4独立地选自C1-C4烷基。
4.根据权利要求1的水性组合物，其中C1-C30氨基烷基选自
其中：
X为二价基团，对于各重复单元1至n，独立地选自
(a)直链或支化C1-C20烷二基，其可任选地经取代且其可任选地间杂
多达5个选自O及N的杂原子，
(b)C5-C20环烷二基，其可任选地经取代且其可任选地间杂多达5个选
自O及N的杂原子，
(c)式-X1-A-X2-的C6-C20有机基团，其中X1及X2独立地选自C1-C7直链或支化烷二基且A选自C5-C12芳族结构部分或C5-C30环烷二基，其H
原子可任选地经取代且其C原子可任选地间杂多达5个选自O及N的杂
原子，
(d)式III的聚氧亚烷基双基：
其中p为0或1，r为1至100的整数，且R5选自H及直链或支化
C1-C20烷基；
R3及R4为独立地选自以下的单价基团：直链或支化C5-C30烷基、
C5-C30环烷基、C1-C20羟烷基及C2-C4氧基亚烷基均聚物或共聚物，其所
有均可任选地经取代，且其中成对的R3-R4及相邻的R4-R4及R3-R...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·克里普，A·洪丘克，S·蒙特罗潘切拉，Z·巴恩，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE