本文描述了不基于交联化学反应的化学放大的负性光致抗蚀剂的一系列结构。所述光致抗蚀剂可以包括：与环烯烃共聚合的第一芳族结构，其中所述环烯烃用二醇官能化。所述光致抗蚀剂还可以包括光酸产生剂（ＰＡＧ）。当所述负性光致抗蚀剂的至少一部分被曝光（ＥＵＶ或ＵＶ辐射）时，ＰＡＧ释放酸，所述酸与官能化的二醇反应以重排成酮或醛。然后，新的酮或醛在显影溶液中较少溶解，导致负性光致抗蚀剂。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造半导体器件的领域，并且，尤其涉及负性光致抗蚀剂(negative tonephotoresist)。
技术介绍
现代集成电路通常包括制造在衬底上的几个互联结构层。衬底可以具有通过互联结构被连接的有源器件和/或导体。随着这些器件变得越来越小，对通过光刻法的精细图形化的需求变得越来越重要。为了得到当前一代器件所需的精细图形化，KrF(284nm)和ArF(193nm)激光器正在被使用当中。器件的尺寸将继续按比例缩小，并且可能需要甚至更短的波长，例如EUV(13.4nm)。为了经由更短波长的光源的应用来获得更小和更精细的图形，将需要新一代光致抗蚀剂。下一代光致抗蚀剂的设计将会受到EUV工具的限制所支配，所说的限制例如为翳雾斑(flare)。当超紫外(EUV)步进光刻机(stepper)被用来以13.4nm波长的辐射曝光光致抗蚀剂时，光学装置(optics)的中频粗糙度(mid frequency roughness)将会造成翳雾斑。当光源被反射离开反射光学装置并且通过掩模(mask)来曝光光致抗蚀剂材料时会产生翳雾斑，而且，翳雾斑将降低空间像的对比度。可以通过计算将要发生的翳雾斑的量和相应地改变掩模CD的比例来校正小量的翳雾斑；然而，对于较大量的翳雾斑，必须有可供选择的策略。一种策略是使用负性抗蚀剂，尤其是对于多晶层(poly layer)，因为翳雾斑的量与通过掩模的光量是成比例的。一旦曝光，正性光致抗蚀剂(positive tone photoresist)就变得更溶于显影剂溶液，而负性光致抗蚀剂一旦曝光就变得不太溶于显影剂溶液。结果，当负性光致抗蚀剂用在多晶层时，暗场(dark field)掩模(而不是明场(bright field)掩模)可以被用来产生一个暗场图形。通过使用暗场掩模，可以显著地降低在下面的层上的翳雾斑的影响。当前的负性光致抗蚀剂利用使光致抗蚀剂的暴露部分不太溶于碱性显影剂溶液的交联机理。当交联发生时，聚合物的分子量将会减小。然而，可能会发生溶胀，因为溶解度的变化受分子量变化控制，而抗蚀剂和显影剂之间的相互作用仍然是非常有利的。抗蚀剂结构的溶胀将会阻止正确的图形转移并影响分辨率。因为这些限制，就有了对负性光致抗蚀剂的需求，这样的负性光致抗蚀剂在显像的过程中不溶胀的，从而，允许使用暗场掩模来降低在图形化中翳雾斑的影响。附图简要说明本专利技术以实施例的方式来说明，而且，不想受到附案的限制。附图说明图1举例说明了可以用作负性光致抗蚀剂的共聚物结构。图2是已经被沉积在下面的层上的光致抗蚀剂层的剖面正视图。图3是在至少一部分光致抗蚀剂层经过掩模被暴露于辐射之后图2的剖面正视图。图4是图3中在光致抗蚀剂层的暴露部分发生的化学重排。图5是光致抗蚀剂层已经在显影剂溶液中被显影后图3的剖面正视图。图6是在来自图6的下面的层中槽被刻蚀后图5的剖面正视图。图7是在保留的光致抗蚀剂层被剥离后图6的剖面正视图。详细说明在下面的描述中，为了提供本专利技术的彻底理解，阐述了许多特殊细节，例如特殊显影剂溶液的实施例。然而，显然的是对于本领域的技术人员而言，不需要用这些特殊细节来实现本专利技术。在其他的例子中，众所周知的方法和材料，例如制造所述聚合物的聚合技术，旋涂技术，化学放大(chemical amplification)策略，和剥离技术没有被详细地表述以避免不必要地模糊本专利技术。图1举例说明了可以作为负性光致抗蚀剂的基础来使用的共聚物100的化学结构。共聚物100包括与环烯烃单体110共聚合的第一芳族单体105。第一芳族结构105可以是任何芳族结构，例如苯，并且可以具有官能团R1，所述的官能团R1被结合到芳族结构105的任何位置。可以改变R1来改变抗蚀剂特性，例如光致抗蚀剂的粘合和/或溶解特征。R1可以是氢原子，烷基，或羟基。环烯烃110可以是任何环烯烃，例如第二芳族结构(second aromatic structure)或降冰片烯结构。环烯烃110的化学结构可以通过改变官能团X来变化。作为一个实施例，X可以是没有原子(no atom)(即，芳族结构)，碳原子(降冰片烯)，烷基，氧原子，或硫原子。可以用二醇(di-ol)115使环烯烃110官能化。二醇115可以是带有两个要被结合到环烯烃110上的羟基的烷基。此外，二醇115可以具有结合到其上的附加官能团，R2，R3，和R4。官能团R2，R3，和R4的选择将会影响抗蚀剂的特性，例如溶解，附着，和抗刻蚀性。例如，R2，R3，和R4可以单独地选自如下的任何一个氢，烷基，芳族，或笼形结构(cage)基团。作为另一个说明性的实施例，如果笼形结构被用于R2，R3，和R4的一个或全部，光致抗蚀剂材料的抗刻蚀性(etch resistance)可能会提高。显然，光致抗蚀剂可以包括其他元素和结构。例如，负性光致抗蚀剂可以包括光酸产生剂(photoacid generator，PAG)来促进化学放大。参考图5和6更详细地讨论了化学放大。作为说明性的实施例，PAG可以是碘鎓，锍，或非离子的PAG。当曝光时，PAG可以用来释放必要的酸，例如H+酸。回到图2-7，描述了如何使用包括共聚物100的光致抗蚀剂的说明性的方法。如图2所举例说明的，在步骤205中，光致抗蚀剂层201被沉积在下面的层上，如下面的层215。光致抗蚀剂210可以含有共聚物100，图1中所说明的，铸膜溶剂(casting solvent)，例如丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)，和/或乳酸乙酯(EL)，和其他必要的组分，例如PAG，碱捕捉剂(base quencher)和/或表面活性剂。光致抗蚀剂层210可以通过旋涂技术被沉积到下面的层215上。下面的层215可以是在器件制造中在不同层使用的任何衬底，例如硅，或多晶硅，并且它可以包含其他结构，例如门，局部互连，金属层，或其他有源/无源器件结构或层。参考图3，在步骤305中，光致抗蚀剂层210的暴露部分515和520被暴露于辐射，所述辐射可以是EUV辐射(13.4nm)，但是也可以是任何其他波长的辐射，例如248nm或193nm。如后面所描述的，步骤305还可以包括烘焙和其他过程以促进化学放大。辐射暴露可以经过掩模310发生，以使仅仅一些部分的光致抗蚀剂被暴露(exposed)，例如暴露部分315和320。暴露部分315和320可能经历如根据图6所描述的频哪醇重排(pinacolrearrangement)。如上所述，步骤305中的暴露化学反应可以通过化学放大策略发生。为了增加光致抗蚀剂的灵敏度(即，减少在暴露部分315和320中导致必需的化学反应所需的辐射量)，光致抗蚀剂可以被化学放大。在暴露过程中当PAG反应产生酸催化剂时，化学放大发生。随后，酸催化剂经由抗蚀剂扩散，媒介一连串的反应。曝光后烘焙(post exposure bake，PEB)步骤可以在曝光步骤之后发生，来增加酸催化剂的扩散长度。图4举例说明了在酸催化剂存在时将要发生以改变共聚物溶解性的化学反应。频哪醇重排的发生可能是由于暴露部分315和320中酸的存在，如图3所示。一般的频哪醇重排化学反应是众所周知的，并在“H.Bosshard，M.E.Baumann和G.Schetty，Heiv.C本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光致抗蚀剂，包括： 用二醇官能化的环烯烃。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：W岳，H曹，马尼什钱德豪克，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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