用于浸渍光刻技术的组合物和工艺制造技术

本发明专利技术涉及涂覆在用于浸渍光刻工艺的光刻胶组合物上的阻挡组合物。另一方面，提供用于浸渍光刻工艺的新方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂覆在浸渍光刻工艺(immersion lithography processing)用的光刻胶组合物上的阻挡层组合物(barrier layer composition)。另一方面，提供一种用于浸渍光刻工艺的新方法。
技术介绍
光刻胶是用于将图像转移至基材(substrate)上的感光膜。在基材上形成光刻胶涂层，然后将该光刻胶涂层暴露(exposure)于穿过光掩模的活化辐射源中。该光掩模具有对于活化辐射不透明的区域和对于活化辐射透明的区域。暴露于活化辐射提供了一种光刻胶涂层的光诱导化学变化，且因此将光掩模的图案转移给覆盖着光刻胶的基材。暴露之后，显影该光刻胶以提供可以进行选择性的基材处理工艺的凹凸图像。Moore定律推动了半导体工艺的发展，该定律表明平均每两年IC器件的复杂性就会加倍。这使得用光刻技术转移具有日益减小的功能部件(feature)尺寸的图案和结构的需要成为必要。能获得更小的功能部件尺寸的一种方法是使用更短的光波长，然而，目前难于找到在193nm以下透明的材料，从而只能选择使用浸渍光刻技术，仅仅通过使用液体来增加透镜的数值孔径(numerical aperture)从而将更多的光聚集到薄膜上。浸渍光刻技术在成像器件(例如，KrF或ArF步进器)的最终表面和晶片或其它基材上的第一表面之间采用较高折射率的液体。据报告，浸渍显微术是一种通过使用具有比空气的折射率大的液体来增加透镜的数值孔径的方法。这种改进能被量化，并且按下式计算最小线宽WW＝k1λ/NA 公式1其中k1是分辨率因子，λ是光波长且NA是数值孔径。对于折射率为1的空气，数值孔径的实际限度为0.93。对于具有大于1的折射率的材料，按照下面的公式，大于1的NA是可达到的 NA＝nsin(α)＝d/(2f)公式2替换NA，能将该公式简化为如下所示W＝k1λ/nsin(α)公式3其中n是浸渍液的折射率，且α是透镜的入射角。因此，对于具有1.47的折射率的水，在193nm处，35nm线宽是可能的。目前，大规模且已经得到验证的浸渍光刻系统仍不存在。例如参见Chemicaland Engineering News，第18-24页(2004年6月28日)。无疑需要用于浸渍光刻技术的可靠且方便的光刻胶和成像工艺。这就期望用于浸渍光刻技术的新材料和工艺。
技术实现思路
现在本专利技术提供了用于浸渍光刻技术的新组合物和工艺。更具体地，第一方面，本专利技术提供了新的外敷层(overcoat)(顶涂层或阻挡层)组合物，该组合物涂覆在光刻胶组合物层上且优选能至少抑制该光刻胶层的成分向浸渍光刻工艺中所采用的液体(例如水)中迁移。本专利技术优选地阻挡层包括那些含有一种或多种非溶剂载体材料(组分)的阻挡层，例如一种或多种至少在其树脂主链上不含有氟取代基的树脂。本专利技术的阻挡组合物可以包括各种材料，且优选的阻挡组合物组分是更高分子量的材料例如具有超过约500，1000，1500或2000道尔顿的分子量的材料。优选的阻挡组合物材料也包括那些基本上是光刻工艺中呈惰性的材料，即那些在典型光刻工艺步骤的前曝光和后曝光热处理、成像步骤期间不进行键断裂的反应，或不与浸渍液反应的材料。优选的阻挡组合物材料包括含有Si和/或杂原子(具体为N，O或S，特别是O或S)取代基的树脂。此外，优选的阻挡组合物材料还可以包括氧化锆和/或二氧化铪，其能用于提供折射率提高的组合物。优选的阻挡组合物材料基本上不含如苯基、萘基或蒽基这类的芳基(例如，以组合物的总含量计，芳基含量小于约5，4，3，2，或1重量％)，以避免对例如低于300nm的曝光辐射(如248nm)或低于200nm的辐射(如193nm)这类的曝光辐射过量吸收。优选用脂肪族聚合物(即，基本上或完全不含芳基成分的聚合物)，包括含有碳酸酯、酯、醚、羟基或其它极性基团取代基的那些脂肪族聚合物。特别优选地用于浸渍光刻工艺的阻挡层包括含有Si原子的树脂，例如一种或多种有机硅材料，特别是一种或多种倍半硅氧烷(silsesquioxane)或硅氧烷树脂。本专利技术特别优选的阻挡组合物至少能抑制一种或多种组分从下面的光刻胶组合物层迁移至位于曝光工具和阻挡组合物层之间的浸渍液(例如，水或一些类型的水性组合物)中。应当了解，这里涉及的术语“浸渍液”意思是指一种插入在曝光工具和光刻胶覆盖的基材之间以实施浸渍光刻工艺的液体(例如水)。我们已发现酸从光刻胶层迁移至浸渍液层中尤其是有问题的。在其它物质中，迁移至浸渍液中的酸或其它光刻胶材料能破坏曝光工具，也能降低光刻胶层中形成图案的图像分辨率。如这里所述的，如果检测到在使用了阻挡组合物的浸渍液中酸或有机材料的含量比以相同方式处理但是缺少阻挡组合物层的同样的光刻胶体系中的含量减少了，则阻挡层将视为能抑制光刻胶材料迁移至浸渍液中。浸渍液中光刻胶材料的检测能按照接下来的实施例8所述来实施，该实施例包括在对光刻胶(带有或不带有覆盖的阻挡组合物)曝光之前和穿过浸渍液对光刻胶层曝光的光刻工艺之后的浸渍液的质谱分析。优选地，相对于同样的但不使用任何阻挡层的光刻胶(即，浸渍液直接接触光刻胶层)而言，该阻挡组合物至少减少了10％的光刻胶材料残留在浸渍液中(通过质谱法再次检测酸或有机物)，更优选地，相对于同样的但不使用任何阻挡层的光刻胶而言，阻挡组合物至少减少了20，50，或100％的光刻胶材料残留在浸渍液中(再次检测酸或有机物)。另一方面，本专利技术提供了一种用于浸渍曝光程序中的光刻工艺的新方法。本专利技术的优选方法可以包括以下步骤1)将光刻胶组合物涂覆(例如，用旋转涂覆)在基材上(例如半导体晶片)。该光刻胶可以适当地涂覆在晶片表面上，或涂覆在之前涂在晶片上的材料如有机或无机减反射组合物、或平坦化层(planarizing layer)等上面；2)例如，在大约120℃或更低的温度以及约30-60秒的条件下，任选的热处理该涂覆的光刻胶组合物以除去溶剂载体。然而，在本专利技术的优选方面中，在涂覆阻挡组合物之前不用热处理除去光刻胶组合物的溶剂载体；3)在光刻胶组合物上面，例如用旋转涂覆方式涂覆本专利技术的阻挡组合物。然后所涂覆的基材可以进行热处理以除去阻挡组合物的溶剂载体，且如果还未除去光刻胶组合物的溶剂的话，则优选如所述除去光刻胶组合物的溶剂载体。4)在曝光工具和涂覆基材之间插入液体(例如含有水的液体)的条件下，将该具有外敷层的光刻胶层暴露于形成图案的活化辐射中，即，通过在曝光工具和阻挡组合物层之间插入的液体层浸渍曝光该光刻胶层。该插入的液体通常与该阻挡组合物接触。另一方面，本专利技术还提供了用于浸渍曝光程序中的光刻工艺的方法，其可减少不希望的光刻胶组合物成分的迁移或其它转移。这些方法一般包括用溶剂组合物(水性或非水性)处理或冲洗光刻胶组合物层。如果希望的话，可以将阻挡组合物层涂覆在已经用溶剂组合物处理过的光刻胶组合物层上，但是阻挡组合物层的使用不是必需的。这种溶剂组合物处理步骤能除去在后来的曝光期间迁移至浸渍液中的光刻胶组合物材料。在这些方法中，将适合的溶剂组合物用例如旋转涂覆法涂覆于光刻胶组合物层上。该光刻胶组合物层可选择地具有溶剂载体，所述溶剂载体在溶剂组合物处理步骤之前用例如热处理除去。该溶剂处理组合物可以是水性组合物(例如水或水/有机物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理光刻胶组合物的方法，它包括：（ａ）将光刻胶组合物涂覆在基材上；（ｂ）在该光刻胶组合物上涂覆阻挡组合物，该阻挡组合物包括一种或多种组分，所述组分不属于具有氟化主链取代基的树脂；（ｃ）将该光刻胶层浸渍曝光于活化该光刻胶组合物的辐射中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MK加拉赫，GB韦顿，GP普罗科波维奇，SA罗伯特森，
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：US[美国]