光刻图案化工艺和在其中使用的抗蚀剂制造技术

公开了一种抗蚀剂组合物，其包括具有有着选自ABX

【技术实现步骤摘要】
光刻图案化工艺和在其中使用的抗蚀剂本申请是申请日为2015年12月1日、申请号为201580070512.8、专利技术名称为“光刻图案化工艺和在其中使用的抗蚀剂”的中国专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2014年12月23日提交的EP申请14200085.0和2015年4月24日提交的EP申请15165023.1的优先权，这两个申请通过整体引用并入本文。
本专利技术涉及用于光刻目的的包括钙钛矿材料的特别的抗蚀剂组合物的使用，和使用这样的抗蚀剂组合物的图案化方法或工艺。本专利技术还涉及包括诸如核-壳纳米粒子等的无机粒子的抗蚀剂组合物。本专利技术进一步涉及正性抗蚀剂组合物。
技术介绍
在光刻技术中，将期望的图案施加到衬底上(通常到衬底的目标部分上)。光刻设备可以例如用在集成电路(IC)的制造中。在该实例中，替代地被称为掩模或掩模版的图案化装置可以用来生成待形成在IC的单独层上的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分上。图案的转移典型地凭借成像到设置在衬底上的通常被称为抗蚀剂的辐射敏感材料层上。一般情况下，单个衬底将包含被相继图案化的相邻目标部分的网络。光刻被广泛地认为是IC和其他器件和/或结构的制造中的关键步骤之一。然而，随着使用光刻做出的特征的尺寸变得越来越小，光刻正在变成用于使得能够制造微型IC或其他器件和/或结构的更为关键的因素。图案印刷的限值的理论估计示出在等式(1)中：其中λ是所使用的辐射的波长，NA是用来印刷图案的投影系统的数值孔径，k1是依赖于工艺的调整因子(也叫做瑞利常数)，并且CD是所印刷的特征的特征大小(或临界尺寸)。从等式(1)得出，特征的最小可印刷大小的减小可以用三种方式来获得：通过缩短曝光波长λ、通过增加数值孔径NA或通过减小k1的值。为了缩短曝光波长并因此减小最小可印刷大小，已提出使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射是具有在5nm至20nm的范围内(例如在13nm至14nm的范围内)的波长的电磁辐射。这样的辐射有时被称作软x射线辐射。EUV辐射可以使用等离子体产生。用于产生EUV辐射的辐射系统可以包括用于激发燃料以提供等离子体的激光器，和用于包含等离子的源收集器模块。等离子体可以例如通过将激光束引导在诸如合适材料(例如，锡)的粒子或者合适气体或蒸气(如Xe气体或Li蒸气)的流等的燃料处而产生。这样的辐射系统典型地被称作激光产生等离子体(LPP)源。替代源包括放电等离子体源，或者基于由电子存储环提供的同步加速器辐射的源。对于商业EUV光刻的发展的特别的挑战在于将在耐蚀刻材料中实现由EUV光学系统投影的高分辨率图案的辐射敏感抗蚀剂组合物的配方。光致抗蚀剂典型地将光学对比度转化成可以被显影以将图案转移到抗蚀剂中的化学对比度。对于EUV光刻，目前最先进水平的光致抗蚀剂是在分辨率、线宽粗糙度和敏感度之间具有折中的化学增幅光致抗蚀剂(CAR)。归因于这些性质的相互依赖性，用以改进这些性质中的一个的在光致抗蚀剂组合物上做出的改性通常造成其他性质中的一个或两者的劣化。另一挑战是这样的抗蚀剂组合物的制造可能需要在高温下的合成步骤，或者可能需要使用非辐射工艺来降低电子-配体效率。在曝光期间，EUV光子由光致抗蚀剂吸收。归因于EUV光子的高能量，由原子的核层级进行的吸收是主要机制并因此光致抗蚀剂的原子组成和密度是用于EUV吸收的主要驱动力。当前的有机光致抗蚀剂均具有类似的EUV吸收系数，其造成约25％的EUV吸收，入射到晶片上的其余的光子大部分被浪费。总吸收受到与吸收率和抗蚀剂层的厚度有关的侧壁角度考虑的限制。在曝光期间，从光酸生成剂(PAG)生成光酸，其进一步催化在施加至光致抗蚀剂的曝光后烘烤步骤中的脱保护反应。当达到一定量的脱保护比率时，光致抗蚀剂的该部分可以在显影步骤中被溶解掉。以该方式，形成具有一定尺寸和粗糙度的抗蚀剂图案。曝光后烘烤期间的扩散一般在所有方向上是随机的，并且与二次电子模糊(blur)一起形成总模糊的重要部分。限制酸的水平扩散并且促进竖直酸扩散(在z方向上)将是有益的。抗蚀剂理想地将会显示出在x-y方向上的有限的模糊化和在z方向上的主导模糊化，沿着抗蚀剂高度(z方向)扩散的光酸将比它们各向同性地扩散时脱保护更大的体积。当前基于有机的化学增幅抗蚀剂一般不满足针对用于EUV光刻的小于16nm的特征的诸如剂量、粗糙度和分辨率要求等的所有要求。CAR的一般的低吸收率造成抗蚀剂的有限的敏感度，导致减轻处于小节距的光子散粒噪声的影响所需的高剂量。增加总吸收将是有益的，以便更高效地使用EUV光子。然而，在使抗蚀剂轮廓保持处于约90度的同时增加总吸收仍然是个挑战。如果使用较高的吸收材料，那么需要相应地调整/减小总抗蚀剂膜厚度，此时耐蚀刻性变成问题。另一问题是图案破坏，这限制了达到高分辨率和高纵横比的材料。图案破坏的另一原因是光致抗蚀剂到衬底的差粘附性和抗蚀剂材料的低机械强度。存在有对于解决以上问题中的一个或多个的新的抗蚀剂组合物的需要。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供有一种抗蚀剂组合物，包括钙钛矿材料。钙钛矿材料具有有着选自ABX3、A2BX4或ABX4的化学式的结构，其中A是包含NH3基团的化合物，B是金属并且X是卤化物组分。抗蚀剂组合物还可以包括这样的钙钛矿材料的混合物。在实施例中，抗蚀剂组合物包括选自以下成分中的一种或多种的钙钛矿材料：a)混合卤素的钙钛矿材料，b)混合金属的钙钛矿材料，和c)混合有机配体的钙钛矿材料。在实施例中，化合物A选自由CXHX+2NH3、C6H5CxH2xNH3、NH3CxH2xNH3和NH2CHNH3及其组合构成的组，其中x是在从1到5的范围内的整数。在另一实施例中，B是选自由Pb2+、Sn2+、Cu2+、Mn2+、Fe2+和混合的金属(或混合的阴离子)构成的组的金属。在又一实施例中，X是选自由I、Br、F和Cl构成的组的卤化物组分。在进一步的实施例中，抗蚀剂组合物包括钙钛矿材料，其包括：分子式为CH3NH3PbX3的甲基铵卤化铅钙钛矿，和/或分子式为CH3NH3PbX3的乙基铵卤化铅钙钛矿，其中卤化物组分选自I、Br或Cl。合适的钙钛矿材料的示例是CH3NH3PbI3、CH3CH2NH3PbI3、CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbI3、CH3NH3PbI2Br、CH3NH3Pb(I1-XBrx)3、CH3NH3PbI2Cl、NH2＝CHNH3+铅基材料、以及CH3NH3PbI(3-X)Clx；其中x是在从1到5的范围内的整数。在实施例中，抗蚀剂组合物包括从约1wt％到约98wt％的如上所述的钙钛矿材料。抗蚀剂组合物可选地还可以包括第二树脂化合物、溶剂、表面活性剂或其他添加剂中的至少一个。在实施例中，提供有一种图案形成方法，包括如下步骤：将权利要求1至11中的任一项的抗蚀剂组合物施加到衬底上以形成涂层，烘烤涂层，使涂层曝光于高能辐射，以及使经曝光的涂层在显影剂中显影。曝光步骤可以例如使用具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗蚀剂组合物，包括/n物质，包括具有用于自组装至衬底材料的自组装配体基团的自组装分子，所述衬底接触所述抗蚀剂组合物的层，/n所述自组装分子还具有与所述自组装配体基团不同的钝态封端基团，所述钝态封端基团在用光刻辐射照射时变成活性封端基团；以及/n无机纳米粒子，被配置成不与所述自组装分子的所述钝态封端基团或所述自组装配体基团化学结合，/n其中所述无机纳米粒子被配置成与所述自组装分子的所述活性封端基团化学结合。/n

【技术特征摘要】
20141223 EP 14200085.0;20150424 EP 15165023.11.一种抗蚀剂组合物，包括
物质，包括具有用于自组装至衬底材料的自组装配体基团的自组装分子，所述衬底接触所述抗蚀剂组合物的层，
所述自组装分子还具有与所述自组装配体基团不同的钝态封端基团，所述钝态封端基团在用光刻辐射照射时变成活性封端基团；以及
无机纳米粒子，被配置成不与所述自组装分子的所述钝态封端基团或所述自组装配体基团化学结合，
其中所述无机纳米粒子被配置成与所述自组装分子的所述活性封端基团化学结合。


2.根据权利要求1所述的抗蚀剂组合物，其中所述抗蚀剂组合物具有各向异性酸扩散或没有酸扩散性质。


3.根据权利要求1或2所述的抗蚀剂组合物，包括无机纳米粒子的多层。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的抗蚀剂组合物，其中所述无机纳米粒子是金属纳米粒子。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的抗蚀剂组合物，其中所述钝态封端基团是在用所述光刻辐射束曝光时可转化成所述活性封端基团的C封端基团，诸如-CH3封端基团。


6.根据权利要求1至5中的任一项所述的抗蚀剂组合物，其中所述自组装单层分子的所述活性封端基团选自-COOH、-SH或-N3基团。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的抗蚀剂组合物，其中所述自组装单层分子的所述活性封端基团是包括基团CFSO3-、TP...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·F·伍伊斯特，O·伊尔迪里姆，G·里斯彭斯，A·O·波利雅科夫，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL