用于图案处理的组合物和方法技术

图案处理组合物包含嵌段共聚物和有机溶剂。所述嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段。所述第一嵌段包含由第一单体形成的单元，所述第一单体包含烯系不饱和可聚合基团和氢受体基团，其中所述氢受体基团是含氮基团。所述第二嵌段包含由第二单体形成的单元，所述第二单体包含烯系不饱和可聚合基团和环状脂肪族基团。其中：(i)所述第二嵌段包含由第三单体形成的单元，所述第三单体包含烯系不饱和可聚合基团，并且所述第二单体与所述第三单体不同；和/或(ii)所述嵌段共聚物包含第三嵌段，所述第三嵌段包含由第四单体形成的单元，所述第四单体包含烯系不饱和可聚合基团，其中所述第四单体与所述第一单体和所述第二单体不同。还提供使用所描述的组合物的图案处理方法。所述图案处理组合物和方法在半导体装置制造中发现特定可应用性，用于提供高分辨率图案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及电子装置的制造。更确切地说，本专利技术涉及用于处理图案的组合物和使用所述组合物的图案处理方法。所述组合物和方法发现在用于形成精细图案的负型显影收缩工艺中制造半导体装置的具体用途。
技术介绍
在半导体制造业中，使用光致抗蚀剂材料将图案转移到安置在半导体衬底上的一个或多个底层，例如金属、半导体和介电层，以及所述衬底本身。为了提高半导体装置的集成密度和允许形成尺寸在纳米范围内的结构，已开发且继续开发具有高分辨率能力的光致抗蚀剂和光刻处理工具。正型化学放大光致抗蚀剂常规地用于使用正型显影(PTD)方法的高分辨率处理。在PTD方法中，光致抗蚀剂层的曝光区域可溶于显影剂溶液(通常水性碱性显影剂)中，且从衬底表面去除，而不溶于显影剂的未曝光区在显影之后保留以形成正像。为了改进光刻性能，已开发浸没光刻工具以有效地提高成像装置，例如具有KrF或ArF光源的扫描仪的镜头的数值孔径(NA)。这通过在成像装置的最后一个表面与半导体晶片的上表面之间使用相对高折射率流体(即浸没流体)实现。从材料和处理观点已作出大量努力使实际分辨率延伸超过正型显影实现的分辨率。一个这类实例为负型显影(NTD)方法。NTD方法通过利用使用亮场掩模印刷临界暗场层获得的优良成像质量而允许相比于标准正型成像改进的分辨率和工艺窗口。NTD抗蚀剂通常采用具有酸不稳定(在本文中也称作酸可裂解)基团和光酸产生剂的树脂。暴露于光化辐射使得光酸产生剂形成酸，其在曝光后烘烤期间导致酸不稳定基团裂解，在曝光区域中产生极性开关。因此，在抗蚀剂的曝光区域与未曝光区域之间产生可溶性特征的差异，使得抗蚀剂的未曝光区域可以通过有机溶剂显影剂去除，留下由不溶性曝光区域产生的图案。为了进一步将分辨能力延伸到通过标准抗蚀图案化技术通常获得的那些之外，已提出各种用于图案收缩的方法。这些方法涉及增加抗蚀图案侧壁的有效厚度以减小(即“收缩”)例如相邻线条之间或沟槽或穿孔图案内的间距。以这种方式，可以使得例如由图案形成的沟槽和接触孔的特征较小。已知收缩技术包括例如化学气相沉积(CVD)辅助、
酸扩散抗蚀生长、热流动和聚合物掺合物自组装。CVD辅助收缩方法(参看K.Oyama等人，“朝向22nm节点的强化光致抗蚀剂收缩方法技术(The enhanced photoresist shrink process technique toward 22nm node)”《国际光学工程学会会刊7972(Proc.SPIE 7972)》，抗蚀材料和处理技术的进步(Advances in Resist Materials and Processing Technology)XXVIII，79722Q(2011))使用在包括例如接触孔、线条/空间或沟槽图案的光致抗蚀剂图案上方形成的CVD沉积层。CVD材料经回蚀(etch back)，留下抗蚀图案的侧壁上的材料。这增加抗蚀图案的有效横向尺寸，进而减少曝光待蚀刻的底层的开放区。CVD辅助收缩技术需要使用成本高的CVD和蚀刻工具，提高方法的复杂度且就方法通量来说不利。在酸扩散抗蚀生长方法(也称为RELACS方法)(参看L.Peters，“抗蚀剂加入次λ革命(Resists Join the Sub-λRevolution)”，《半导体国际(Semiconductor International)》，1999.9)中，在PTD产生的抗蚀图案化表面上涂布酸催化可交联材料。材料的交联通过在烘烤步骤期间扩散到可交联材料中的存在于抗蚀图案中的酸组分催化。交联在酸扩散区中的抗蚀图案附近的材料中进行以在图案侧壁上形成涂层，进而减小图案的开放区的横向尺寸。这一方法通常遭受疏密线宽偏差(iso-dense bias；IDB)，其中视邻近抗蚀图案的密度(它们之间的距离)而定，抗蚀图案上的交联层跨越模具表面不均匀地生长。因此，基于图案密度，模具上相同特征的“收缩”程度可能变化。这可能对于打算成为相同装置的装置导致跨越模具的图案化缺陷和电特征变化。聚合物掺合物自组装(参看Y.Namie等人，“用于定向自组装的聚合物掺合物(Polymer blends for directed self-assembly)”，《国际光学工程学会会刊8680》，替代光刻技术V(Alternative Lithographic Technologies V)，86801M(2013))涉及在光致抗蚀剂图案上涂布含有亲水性和疏水性聚合物的不可混溶掺合物的组合物。组合物随后经退火，使得聚合物相分离，其中亲水性聚合物优先分离到抗蚀图案侧壁且疏水性聚合物填充抗蚀图案侧壁之间的体积的其余部分。疏水性聚合物随后通过溶剂显影去除，留下抗蚀图案侧壁上的亲水性聚合物。已发现聚合物掺合物自组装遭受邻近和尺寸效应。由于收缩比是由两种聚合物的体积比决定，因此所有特征通过相同相对百分比而不是通过相同绝对量收缩。这可能导致与关于酸扩散抗蚀生长技术描述的相同问题。所属领域中持续需要解决与现有技术水平有关的一个或多个问题并且允许在电子装置制造中形成精细图案的改进图案处理组合物和图案处理方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供图案处理组合物。所述组合物包含嵌段共聚物和有机
溶剂。所述嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段，其中所述第一嵌段包含由第一单体形成的单元，所述第一单体包含烯系不饱和可聚合基团和氢受体基团，其中氢受体基团是含氮基团。第二嵌段包含由第二单体形成的单元，所述第二单体包含烯系不饱和可聚合基团和环状脂肪族基团，并且其中：(i)第二嵌段包含由第三单体形成的单元，所述第三单体包含烯系不饱和可聚合基团，并且所述第二单体与所述第三单体不同；和/或(ii)嵌段共聚物包含第三嵌段，所述第三嵌段包含由第四单体形成的单元，所述第四单体包含烯系不饱和可聚合基团，其中所述第四单体与所述第一单体和所述第二单体不同。根据本专利技术的另一个方面，提供图案处理方法。所述方法包含：(a)提供半导体衬底，其在表面上包含图案化特征；(b)向图案化特征施用如本文中所描述的图案处理组合物＝；以及(c)将残余图案处理组合物从衬底洗去，留下结合到图案化特征的第一聚合物部分。还提供由本文中所描述的方法形成的涂布的衬底和电子装置。本专利技术尤其适用于制造提供高分辨率图案的半导体装置。本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不打算限制本专利技术。除非上下文另作明确指示，否则如本文所使用，单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”打算既包括单数形式又包括复数形式。如聚合物结构中所用的缩写“b”和“r”分别指的是嵌段聚合物和随机聚合物。附图说明将参考以下附图描述本专利技术，其中相同参考标号指示相同特征，并且其中：图1A-F为用于根据本专利技术的图案处理方法的工艺流程；以及图2为用根据本专利技术的图案处理组合物处理之前和之后CD随光致抗蚀剂线条/空间图案的剂量变化的曲线。具体实施方式图案处理组合物本专利技术的图案处理组合物包括嵌段共聚物和有机溶剂。所述嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段，其中所述第一嵌段包含由第一单体形成的单元，所述第一单体包含烯系不饱和可聚合基团和氢受体基团，所述氢受体基团是含氮基团。所述第二嵌段包含由第二单体形成的单元，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案处理组合物，其包含嵌段共聚物和有机溶剂，其中所述嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段，其中所述第一嵌段包含由第一单体形成的单元，所述第一单体包含烯系不饱和可聚合基团和氢受体基团，其中所述氢受体基团是含氮基团，并且所述第二嵌段包含由第二单体形成的单元，所述第二单体包含烯系不饱和可聚合基团和环状脂肪族基团，并且其中：(i)所述第二嵌段包含由第三单体形成的单元，所述第三单体包含烯系不饱和可聚合基团，并且所述第二单体与所述第三单体不同；和/或(ii)所述嵌段共聚物包含第三嵌段，所述第三嵌段包含由第四单体形成的单元，所述第四单体包含烯系不饱和可聚合基团，其中所述第四单体与所述第一单体和所述第二单体不同。

【技术特征摘要】
2015.06.03 US 62/1705341.一种图案处理组合物，其包含嵌段共聚物和有机溶剂，其中所述嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段，其中所述第一嵌段包含由第一单体形成的单元，所述第一单体包含烯系不饱和可聚合基团和氢受体基团，其中所述氢受体基团是含氮基团，并且所述第二嵌段包含由第二单体形成的单元，所述第二单体包含烯系不饱和可聚合基团和环状脂肪族基团，并且其中：(i)所述第二嵌段包含由第三单体形成的单元，所述第三单体包含烯系不饱和可聚合基团，并且所述第二单体与所述第三单体不同；和/或(ii)所述嵌段共聚物包含第三嵌段，所述第三嵌段包含由第四单体形成的单元，所述第四单体包含烯系不饱和可聚合基团，其中所述第四单体与所述第一单体和所述第二单体不同。2.根据权利要求1所述的图案处理组合物，其中所述含氮基团选自胺、酰胺和吡啶。3.根据权利要求2所述的图案处理组合物，其中所述第一单体是甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯或乙烯基吡啶。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的图案处理组合物，其中所述环状脂肪族基团是单环的。5.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的图案处理组合物，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·吉安，M·李，H·X·周，J·K·朴，P·D·赫斯泰达，J·W·成，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯电子材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US