面漆组合物和光刻方法技术

本发明专利技术提供的面漆组合物可以用于沉浸式光刻中以形成光抗蚀剂图形。所述面漆组合物包括溶剂系统，该溶剂系统包含1)由化学式(I)表示的第一有机溶剂，其中R1和R2为3-8个碳的烷基并且R1和R2的碳的总数目大于6；以及2)第二有机溶剂，所述第二有机溶剂是C4至C10一羟基醇。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及可W在沉浸式光刻工艺中施加在光致抗蚀剂组合物上的面漆组合物。 本专利技术进一步设及使用面漆组合物的沉浸式光刻方法。发现本专利技术特别适用于形成半导体 器件的半导体制造工艺。 介绍 光致抗蚀剂为用于将图像转移至衬底上的光敏性膜。光致抗蚀剂的涂层形成在衬 底上，并且然后光致抗蚀剂层通过光掩模暴露至活化福射源。光掩模具有对于活化福射不 透明的区域和对于活化福射透明的区域。曝光至活化福射提供光抗蚀剂涂层的光诱导化学 转化，W由此将光掩模的图形转移至涂敷光致抗蚀剂的衬底。曝光之后，光致抗蚀剂被烘 赔，并且然后通过与显影剂溶液接触来显影，W提供允许选择性处理衬底的浮雕图像。 -种在半导体器件中实现纳米（nm)尺寸特征大小的方法是使用较短的光波长。 然而，发现在193nmW下透明的材料的困难已经导致沉浸式光刻工艺通过使用液体来提高 透镜的数值孔径W将更多的光聚焦到膜中。沉浸式光刻在成像设备（例如，KrF或ArF光 源）的最后表面和在衬底例如半导体晶圆上的的第一表面之间采用相对高折射率的液体。 在沉浸式光刻中，沉浸式液体和光致抗蚀剂层之间的直接接触可W导致将光致抗 蚀剂的组分浸入沉浸液体。该浸入可能引起光学透镜的污染，并且可能带来沉浸液体的有 效折射率和透射特性的改变。为了改善运个问题，提出在光致抗蚀剂层上使用面漆层作为 沉浸液体和其下方光致抗蚀剂层之间的阻挡层。然而，在沉浸式光刻中使用面漆层存在各 种挑战。根据诸如面漆折射率、厚度、酸度、与抗蚀剂的化学相互作用和浸泡时间的性能，面 漆可W影响，例如工艺窗口、临界尺寸（CD)变化和抗蚀剂轮廓。此外，由于例如阻止形成合 适的抗蚀剂图形的微桥接缺陷，使用面漆层可能对器件良率产生负面影响。 例如，在SPIE论文集，卷6923,692309-1-692309-12(2008)页中的先进抗蚀剂 材料和处理技术XXV中的DanielP.Sanders等人的Self-segregatingMaterialsfor ImmersionLithography中，为了提高面漆材料的性能，建议使用自分离面漆组合物W形成 分级面漆层。自分离面漆理论上会考虑在沉浸液体和光抗蚀剂界面上的具有预期特性的定 制材料，该预期特性例如是在沉浸液体界面处的改进的水后退接触角W及在光致抗蚀剂界 面处的良好的显影剂溶解度。 对于给定扫描速度展现出低后退接触角的面漆可W导致水痕缺陷。在水滴被留下 为横跨晶圆移动的曝光头时产生运些缺陷。最终，由于抗蚀剂组分浸入到水滴中，抗蚀剂 敏感性被改变，并且水可W渗入其下面的抗蚀剂。因此，具有高后退接触角的面漆将被预 期为允许W较高的扫描速度操作沉浸式曝光机台，由此提高处理能力。美国专利申请公开 Galla曲er等的No. 2007/0212646A1和Wang等的2010/0183976A1描述了包括允许改进水 后退接触角的自分离表面活性聚合物的沉浸式面漆组合物。随着越来越想要提高曝光工具 上的扫描速度W提高生产量，需要具有进一步增加的后退接触角的面漆组合物。 本领域中一直需要用在沉浸式光刻中的具有高后退接触角的面漆组合物，并且一 直需要使用运些材料的光刻法。
技术实现思路
根据本申请的第一方面，提供了用于沉浸式光刻的新的面漆组合物。 本专利技术的面漆组合物包括聚合物系统和溶剂系统。 在优选方面，所述聚合物系统包括母体聚合物和表面活性聚合物，其中所述母体 聚合物W比所述表面活性聚合物更大的重量比存在于所述组合物中，并且其中所述表面活 性聚合物的表面能低于母体聚合物的表面能。 所述溶剂系统包括：[001引 1)由化学式讯表示的第一有机溶剂，[001引其中R郝R2为3-8个碳的烷基，并且R郝R2的碳的总数目大于6 ;从及。第二 有机溶剂，所述第二有机溶剂为C4至CIO-径基醇。 根据本专利技术的进一步方面，提供了涂敷衬底。所述涂敷衬底包括在衬底上的光致 抗蚀剂层，W及在所述光致抗蚀剂层上的如本文所描述的面漆组合物的层。 根据本专利技术的进一步方面，提供了形成光刻图形的方法。所述方法包括：(a)将光 致抗蚀剂层涂敷在衬底上；(b)在所述光致抗蚀剂组合物层上涂敷本文所描述的面漆组合 物的层；（C)将所述光致抗蚀剂层暴露于光化福射；W及（d)将所述暴露的光致抗蚀剂层与 显影剂接触W形成光致抗蚀剂图形。W下公开本专利技术的其他方面。【具体实施方式】 而漆紀合物 本专利技术的面漆组合物包括聚合物系统和溶剂系统。聚合物系统优选包括母体聚合 物和表面活性聚合物，并且可W进一步包括一种或多种其它聚合物。表面活性聚合物应当 具有比聚合物系统中其它聚合物低的表面能量。如本文所讨论的，溶剂系统包括1)由化学 式（I)表不的第一有机溶剂，[00过其中R郝R2为3-8个碳的烷基，并且R郝R2的碳的总数目大于6 ;并且。第二 有机溶剂为C4至CIO-径基醇。 被涂敷在光抗蚀剂层上的本专利技术的面漆组合物为自分离的，并且可W减少或防止 光致抗蚀剂层的组分迁移至沉浸式光刻工艺中采用的沉浸液体中。如运里使用，术语"沉 浸液体"意思是插入在曝光工具的透镜和光致抗蚀剂涂敷衬底之间W进行沉浸式光刻的液 体、通常为水。 也如运里使用，如果在使用面漆组合物的情况下检测到沉浸液体中的酸或有机材 料的量相对于W相同方式处理而不存在面漆组合物层的相同光抗蚀剂系统减少，则认为面 漆层禁止光致抗蚀剂材料迁移到沉浸液体中。对于沉浸液体中的光致抗蚀剂材料的检测可 W在暴露至光致抗蚀剂（具有和不具有外涂覆的面漆组合物层）之前W及在光致抗蚀剂层 通过沉浸液体曝光的光刻工艺（具有和不具有外涂覆的面漆组合物层）之后通过对沉浸液 体的质谱分析来执行。优选，相对于不采用任何面漆层（即，沉浸液体直接接触光致抗蚀剂 层），所述面漆组合物使得驻留在沉浸液体中的光致抗蚀剂材料（例如，由质谱分析检测的 酸或有机物）减少至少10%，更优选地，相对于未采用面漆层的相同光致抗蚀剂，面漆组合 物使得驻留在沉浸液体中的光抗蚀剂材料减少至少20、50或100%。本专利技术的面漆组合物可W改进沉浸式光刻工艺中很重要的各种水接触角特性中 的一个或多个，例如，在沉浸液体界面处的静态接触角、后退接触角、前进接触角和滑动角。 面漆层组合物提供对于层的暴露和未暴露区域的都具有极好的显影剂溶解性的面漆，例如 在水性碱显影剂中。 本专利技术的组合物可W被用于多种成像波长，例如具有小于300nm，诸如248nm、 193皿的波长W及EUV诸如13. 5皿波长的福射。本专利技术的面漆组合物包括二种或多种，优选Ξ种或更多种不同的聚合物。用于本 专利技术的聚合物可W为均聚物，但是更通常包括多个不同的重复单元，具有两个或Ξ个不同 单元，即典型为共聚物或Ξ元共聚物。聚合物可溶于碱水溶液，从而可W在抗蚀剂显影步骤 中使用水性碱性显影剂移除由组合物形成的面漆层，水性碱性显影剂例如为季锭氨氧化物 溶液，例如为四甲基氨氧化锭（TMAH)。在本专利技术的面漆组合物中采用多种聚合物，包括含聚合丙締酸醋基、聚醋和其他 重复单元和/或聚合物骨架结构诸如由例如聚（环氧烧）、聚（甲基）丙締酸、聚（甲基） 丙締酷胺、聚合的芳族（甲基）丙締酸醋和聚合的乙締基芳族单体提供的聚合物骨架结构 的聚合物。通常，该聚合物每个都包括至少两种不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于沉浸式光刻的面漆组合物，包括：1)聚合物系统和2)溶剂系统，所述溶剂系统包括：(i)由化学式(I)表示的第一有机溶剂，其中R1和R2为3‑8个碳的烷基并且R1和R2的碳的总数目大于6；和(ii)第二有机溶剂，所述第二有机溶剂选自C4至C10一羟基醇。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘骢，D·H·康，D·王，CB·徐，李明琦，C·吴，
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