富勒烯制造技术

本披露涉及新颖的富勒烯衍生物，由其制备的正性和负性光致抗蚀剂组合物以及使用它们的方法。这些衍生物、它们的光致抗蚀剂组合物以及方法对于使用例如紫外线辐射、极端紫外线辐射、超越极端紫外线辐射、X射线、电子束以及其他带电粒子射线的高速、精细图案处理是理想的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本披露涉及新颖的富勒烯衍生物，由其制备的正性和负性光致抗蚀剂组合物以及使用它们的方法。这些衍生物、它们的光致抗蚀剂组合物以及方法对于使用例如紫外线辐射、极端紫外线辐射、超越极端紫外线辐射(beyond extreme ultraviolet radiation)、X射线、电子束以及其他带电粒子射线的高速、精细图案处理是理想的。
技术介绍
如众所周知的，不同种类的电子或半导体装置例如IC、LSI等的制造方法涉及衬底材料诸如半导体硅晶片的表面上的抗蚀剂层的精细图案化。这种精细图案化方法传统上已经通过光刻法进行，其中衬底表面均匀地涂布有一种正型或负型光致抗蚀剂组合物以形成该光致抗蚀剂组合物的薄层，并且选择性地用光化射线(诸如紫外线)通过一个光掩模辐射，接着进行显影处理以选择性地溶解掉在分别曝光或未曝光于光化射线的区域的光致抗蚀剂层，在衬底表面上留下一个图案化的抗蚀剂层。由此获得的图案化的抗蚀剂层被用作在衬底表面上的后续处理如蚀刻中的掩模。具有纳米数量级的尺寸的结构的制造是重要关注的一个领域，因为它能够实现开拓新颖现象诸如量子限制效应的电子和光学装置并且还允许更大的组件包装密度。因此，要求抗蚀剂层具有不断增加的精细度，这仅能通过使用具有比常规紫外线更短的波长的光化射线来完成。因此，现在的情况是，代替常规的紫外线，电子束(e-束)、准分子激光束、EUV、BEUV和X射线被用作短波长光化射线。可获得的最小尺寸主要是由抗蚀剂材料的性能和光化射线的波长确定的。多种材料已被提议作为适合的抗蚀剂材料。在基于聚合物交联的负型抗蚀剂的情况下，存在约10nm(这是单一聚合物分子的近似半径)的固有分辨率极限。还已知将一种称为“化学增幅(chemical amplification)”的技术应用到聚合物抗蚀剂材料上。化学地增幅的抗蚀剂材料通常是多组分配制品，其中存在一种主聚合物组分，诸如酚醛清漆树脂，其有助于诸如材料对蚀刻的耐受性及其机械稳定性的特性；以及一种或多种赋予该抗蚀剂所希望的特性的附加组分以及一种敏化剂。根据定义，化学增幅是通过涉及该敏化剂的催化方法发生，这导致引起多个抗蚀剂分子的曝光的单个辐射事件。在一个典型的实例中，该抗蚀剂包含一种聚合物和一种光致酸生成剂(PAG)作为敏化剂。PAG在辐射(光或电子束)存在下直接地或通过经由该抗蚀剂中的其他组分介导的过程来释放质子。此类过程，例如，如在EUV和电子束(Ebeam)曝光下，其中质子/电子典型地与聚合物(或富勒烯/交联剂)相互作用以产生一个自由基，该自由基之后与PAG相互作用以产生一个质子。此质子然后可以例如与该聚合物反应以使其失去官能团。在这个过程中，第二质子产生，其然后可以与另一个分子反应。该反应的速度可以进行控制，例如，通过加热抗蚀剂膜以推动该反应。加热后，反应的聚合物分子自由地与配制品的剩余组分反应，如将适合于负型抗蚀剂。以此方式，材料对光化辐射的灵敏度大大提高，因为少数的辐射事件引起大数目的曝光事件。在此类化学增幅方案中，辐射导致曝光的抗蚀剂材料的交联，从而产生负型抗蚀剂。该聚合物抗蚀剂材料可以是自交联的或交联分子可以包括在内。美国专利号5,968,712、5,529,885、5,981,139和6,607,870中披露了基于聚合物的抗蚀剂的化学增幅。诸位专利技术人已将各种富勒烯衍生物示出为有用的电子束抗蚀剂材料，应用物理快报(Appl.Phys.Lett.)，第72卷，第1302页(1998)；应用物理快报，第312卷，第469页(1999)；材料研究学会会议论文集(Mat.Res.Soc.Symp.Proc.)，第546卷，第219页(1999)以及美国专利号6,117,617。始终感兴趣的一个领域是光致抗蚀剂的感光速度。较高的感光速度意指较高的输出，并且在一些情况下，较高的感光速度可以意指提高的分辨能力。各种方法和“技巧”已用于增加正性和负性工作光致抗蚀剂两者的感光速度，这些方法和“技巧”包括添加光催化剂、光敏剂以及光吸收剂。如可以看出的，对于获得越来越精细的光致抗蚀剂的分辨率存在持续的希望，这将允许制造越来越小的半导体装置以便满足当前的和进一步需要的要求。还希望产生可以与这些光致抗蚀剂结合使用的材料，这些材料对用于产生当前的半导体装置的方法而言将是更稳健的，例如像蚀刻耐受性。还对增加光刻的光致抗蚀剂的感光速度存在持续的希望。附图说明图1：示出了展示从实例1获得的分辨率的SEM；图2：示出了展示从实例2获得的分辨率的SEM；图3：示出了展示从实例3获得的分辨率的SEM；图4：示出了展示从实例4获得的分辨率的SEM；图5：示出了展示从实例5获得的分辨率的SEM；图6：示出了展示从实例6获得的分辨率的SEM；图7：示出了K和L在20kV电子束曝光下的灵敏度；图8：示出了来自L和K的线的品质；图9：示出了在蚀刻结构K和L之后的分辨率的SEM。
技术实现思路
在第一实施例中，在此披露和要求保护的是一种光致抗蚀剂组合物，该光致抗蚀剂组合物包含a)具有以下通式的至少一种富勒烯：其中x是至少10，y是1-6，R1是一个C1至C30支链或无支链的、取代或未取代的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烷基杂环基取代基或与至少一种金属配位的一个取代基，并且R2是与至少一种金属配位的一个取代基；以及b)至少一种溶剂。在第二实施例中，在此披露和要求保护的是以上实施例的光致抗蚀剂，该光致抗蚀剂进一步包含至少一种光致酸生成剂以及至少一种交联剂，并且R1还可以任选地是与至少一种金属配位的一个取代基。在第三实施例中，在此披露和要求保护的是以上实施例的光致抗蚀剂，这些光致抗蚀剂进一步包含至少一种碱溶性树脂以及任选地包含一个对酸敏感基团的保护聚合物。在第四实施例中，在此披露和要求保护的是以上实施例的光致抗蚀剂组合物，其中R1是与至少一种金属配位的一个取代基，或R1是一个-COO-烷基-芳基-(CH2)n-O-R0取代基，其中烷基是一个支链或无支链的、取代或未取代的具有1-16个碳、具有或不具有一个或多个取代进入链中的杂原子的二价烷基链，芳基是一个取代或未取代的二价苯基、杂芳族基团、或稠合芳族基团或稠合杂芳族基团，并且R0是H或一个对酸敏感基团，该二价烷基链可以是亚甲基、亚乙基或1,3-丙烯基团，该二价烷基链可以包含氟原子，该芳基可以是一个取代的或未取代的亚苯基，该对酸敏感基团可以是一个烷氧基羰基，并且这些杂原子是氧、氮、硫、或硫的氧化物中的一种或多种。在第五实施例中，在此披露和要求保护的是一种光致抗蚀剂组合物，该光致抗蚀剂组合物包含a)具有以下通式的至少一种富勒烯：其中x是至少10，y是1-6，并且R2是与至少一种金属配位的一个取代基，以及b)至少一种溶剂。该组合物可以进一步包含至少一种光致酸生成剂以及至少一种交联剂。在第六实施例中，在此披露和要求保护的是一种光致抗蚀剂组合物，该光致抗蚀剂组合物包含a)具有以下通式的至少一种富勒烯：其中x是至少10，y是1-6，R1是一个C1至C30支链或无支链的、取代或未取代的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烷基杂环基取代基或与至少一种金属配位的一个取代基，并且R2、R3、R4和/或R5中的至少一个是与至少一种金属配位的一个取代基，剩余的R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含至少一种包含以下通式的富勒烯的光致抗蚀剂组合物：其中Z形成一个环结构，其中C2x富勒烯选自以下A、B以及C：其中x是至少10，y是1‑6，R1是一个C1至C30支链或无支链的、取代或未取代的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烷基杂环基取代基或与至少一种金属配位的一个取代基，并且R2是与至少一种金属配位的一个取代基，并且其中R3、R4和R5是一个C1至C30支链或无支链的、取代或未取代的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烷基杂环基取代基或与至少一种金属配位的一个取代基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.22 US 61/826,3421.一种包含至少一种包含以下通式的富勒烯的光致抗蚀剂组合物：其中Z形成一个环结构，其中C2x富勒烯选自以下A、B以及C：其中x是至少10，y是1-6，R1是一个C1至C30支链或无支链的、取代或未取代的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烷基杂环基取代基或与至少一种金属配位的一个取代基，并且R2是与至少一种金属配位的一个取代基，并且其中R3、R4和R5是一个C1至C30支链或无支链的、取代或未取代的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烷基杂环基取代基或与至少一种金属配位的一个取代基。2.如权利要求1所述的组合物，进一步包含至少一种光致酸生成剂以及任选地选自交联剂、碱溶性聚合物和受一个对酸敏感基团保护的组分的至少一种，其中该至少一种光致酸生成剂包含鎓盐化合物、三苯基锍盐、砜酰亚胺化合物、含卤素化合物、砜化合物、磺酸酯化合物、醌二叠氮化合物、重氮甲烷化合物、碘鎓盐、肟磺酸酯、或二羧基酰亚胺基硫酸盐。3.如权利要求2所述的组合物，其中该对酸敏感基团包含一个烷氧基羰基。4.如权利要求1所述的组合物，其中当y>2时，这些R1、R3、R4和/或R5取代基中的至少一个是一个-COO-烷基-芳基-(CH2)n-O-R0取代基，其中烷基是一个支链或无支链的、取代或未取代的具有1-16个碳、具有或不具有一个或多个取代进入链中的杂原子的二价烷基链，芳基是一个取代或未取代的二价苯基、杂芳族基团、或稠合芳族基团或稠合杂芳族基团，并且R0是H或一个对酸敏感基团。5.如权利要求1所述的组合物，其中该金属选自过渡金属、碱金属、碱土金属、镧系金属、锕系金属、准金属、来自元素周期表的第13、14和15族的金属以及它们各自的阳离子。6.如权利要求4所述的组合物，其中该金属包含非富勒烯键合配体。7.如权利要求1所述的组合物，其中这些杂原子是氧、氮、硫、或硫的氧化物中的一种或多种。8.如权利要求1所述的组合物，进一步包含至少一种包含以下通式的富勒烯：其中x是至少10，y是1-6，n是0-1，烷基是一个支链或无支链的、取代或未取代的具有1-16个碳、具有或不具有一个或多个取代进入链中的杂原子的二价烷基链，芳基是一个取代或未取代的二价苯基、杂芳族基团、或稠合芳族基团或稠合杂芳族基团，并且R是相同的或不同的并且为H或一个对酸敏感基团。9.如权利要求1所述的组合物，其中与至少一种金属配位的该取代基是...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历克斯·菲利普·格雷厄姆·罗宾逊，理查德·爱德华·帕尔默，安德烈亚斯·弗罗姆霍尔德，杨东旭，
申请(专利权)人：亚历克斯·菲利普·格雷厄姆·罗宾逊，理查德·爱德华·帕尔默，安德烈亚斯·弗罗姆霍尔德，杨东旭，
类型：发明
国别省市：英国;GB