光酸产生剂、光致抗蚀剂组合物、及图案形成方法技术

公开了光酸产生剂，其包含具有式(1)的部分：其中：Ar1是取代或未取代的芳基；R1是烷基或芳基，其中的每一个可以是取代或未取代的，其中Ar1和R1任选地通过单键或二价连接基团连接在一起形成环；Y是单键或二价基团；并且*是该部分与该光酸产生剂的另一个原子的附接点。这些光酸产生剂化合物特别用于光致抗蚀剂组合物，这些光致抗蚀剂组合物可以用于形成光刻图案，这些光刻图案用于形成电子装置。。

【技术实现步骤摘要】
光酸产生剂、光致抗蚀剂组合物、及图案形成方法

技术介绍
1.专利

[0001]本专利技术总体上涉及电子装置的制造。更具体地，本专利技术涉及光酸产生剂(PAG)、含有这些PAG的光致抗蚀剂组合物、以及使用这些光致抗蚀剂组合物的图案形成方法。这些PAG、光致抗蚀剂组合物和图案化方法特别用于形成可用于制造半导体装置的光刻图案。
[0002]2.相关技术说明
[0003]光致抗蚀剂组合物是用于将图像转移到布置在基底上的一个或多个下层(如金属、半导体或介电层)上的光敏感材料。正性化学增强的光致抗蚀剂组合物通常用于高分辨率处理。此类抗蚀剂组合物典型地包括具有酸不稳定基团的聚合物和光酸产生剂(PAG)。使光致抗蚀剂组合物的层以图案方式暴露于活化辐射并且PAG在暴露的区域内产生酸。暴露后烘烤期间，该酸使聚合物的酸不稳定基团裂解。这在显影剂溶液中光致抗蚀剂层的暴露区域与未暴露区域之间产生了溶解度特性的差异。在正性显影(PTD)过程中，光致抗蚀剂层的暴露区域变得可溶于显影剂(典型地水性的碱显影剂)中并且从基底表面除去。不溶于显影剂的未暴露区域在显影后保留以形成正浮雕图像。所得浮雕图像允许基底的选择性处理。
[0004]为了增加半导体装置的集成密度并且允许形成具有在纳米(nm)范围内的尺寸的结构，已经并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。在半导体装置中实现nm级特征尺寸的一种方法是使用具有短波长(例如193nm或更短)的活化辐射来暴露光致抗蚀剂层。为了进一步改善光刻性能，已经开发了浸入式光刻工具(例如具有ArF(193nm)光源的扫描仪)以有效地增加成像装置的镜头的数值孔径(NA)。通过在成像装置的最后的表面与半导体晶片的上表面之间使用较高折射率的流体(典型地水)可实现这一点。
[0005]通过使用多重(二重、三重或更多重)图案化技术，ArF浸入式工具目前正在将光刻处理的边界推至16nm和14nm的装置节点。然而，使用多重图案化可能在增加材料使用和所需的工艺步骤数目方面(相比于单步、直接成像的图案)是昂贵的。因此，对用于下一代(例如EUV)光刻的光致抗蚀剂组合物的需求对于先进的装置节点变得越来越重要。在与这些节点相关的极端特征尺寸下，光致抗蚀剂组合物的性能要求变得越来越更严格。所需的性能特性包括，例如，对活化辐射的高灵敏度、低未曝光膜厚度损失(UFTL)、良好的对比度、高分辨能力、低表面粗糙度、良好的临界尺寸均匀性(CDU)和最少的图案化缺陷。
[0006]用于高级光致抗蚀剂组合物的典型PAG化合物包括阴离子(待光产生的酸的共轭碱)和疏水的鎓阳离子。然而，阳离子的疏水性可能导致在水性碱显影期间抗蚀剂层的曝光区域中的溶解差。这可能导致图案化缺陷，这些缺陷可能不利地影响装置性能和产物产率。疏水性阳离子可能进一步导致曝光后潜像的不稳定，这可能对显影后形成的抗蚀剂图案的轮廓产生负面影响。
[0007]为了解决显影剂PAG溶解度问题，可以在阳离子上包括酸不稳定基团。曝光后烘烤期间光致抗蚀剂层的曝光区域中酸不稳定基团的裂解在阳离子上产生亲水基团，从而增加
在水性的碱显影剂中的溶解度。已经提出在光致抗蚀剂组合物中使用包括酸不稳定基团的PAG阳离子。例如US 2008/0248422 A1公开了包含酸可离解溶解抑制基团的PAG阳离子。此类基团的实例被公开为包括环状或直链叔烷基酯基团和缩醛型基团。鉴于先进装置节点处光致抗蚀剂的当前性能标准和化学成分，希望提供新的光酸产生剂。
[0008]本领域中需要解决与现有技术相关的一个或多个问题的光酸产生剂、光致抗蚀剂组合物和图案形成方法。

技术实现思路

[0009]根据本专利技术的第一方面，提供了光酸产生剂。这些光酸产生剂包含具有式(1)的部分：
[0010][0011]其中：Ar1是取代或未取代的芳基；R1是烷基或芳基，其中的每一个可以是取代或未取代的，其中Ar1和R1任选地通过单键或二价连接基团连接在一起形成环；Y是单键或二价基团；并且*是该部分与该光酸产生剂的另一个原子的附接点。
[0012]还提供了光致抗蚀剂组合物。光致抗蚀剂组合物包含如本文所述的光酸产生剂和溶剂。光致抗蚀剂组合物典型地包含酸敏感聚合物。在这样的情况下，光酸产生剂可以作为酸敏感聚合物的聚合单元的一部分或作为与酸敏感聚合物分开的组分存在。
[0013]还提供了图案形成方法。这些图案形成方法包括：(a)在基底上由如本文所述的光致抗蚀剂组合物形成光致抗蚀剂层；(b)将该光致抗蚀剂层暴露于活化辐射；以及(c)使所暴露的光致抗蚀剂层显影以提供抗蚀剂浮雕图像。
具体实施方式
[0014]本文使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，而不旨在限制本专利技术。除非上下文另有指示，否则单数形式“一个/一种(a/an)”和“该/所述(the)”旨在包括单数和复数形式。本文所公开的全部范围包括端点，并且所述端点彼此可独立组合。当一个元件被称为是“在”另一个元件“之上”或“上”时，它可以与所述另一个元件直接接触或其间可能存在插入元件。相反，当一个元件被称为是“直接在”另一个元件“之上”时，不存在插入元件。
[0015]术语“芳香族基团”是指满足休克尔规则的并且可以是碳环的(在芳香族环中仅包括碳原子)或杂环的(包括一个或多个杂原子(例如N、O或S)作为环原子的单环或多环环体系；“芳基”是指一价芳香族基团；并且“亚芳基”是指具有为2的化合价的芳香族基团。
[0016]术语“烷基”是指具有为一的化合价的直链、支链或环状饱和烃基或其组合；“亚烷基”是指具有为2的化合价的烷基。
[0017]前缀“杂”意指化合物或基团包括一个或多个杂原子(例如，1、2、3、或4、或更多个杂原子)，这些杂原子各自代替相应的碳原子，其中这些杂原子可以独立地是例如N、O、S、Se、Te、Si、或P。
[0018]“取代的”意指所述基团上的至少一个氢原子被另一个基团替代，前提是不超过所
指定的原子的正常化合价。取代基或变量的组合是可允许的。可以存在于“取代的”位置上的示例性基团包括但不限于，硝基(
‑
NO2)、氰基(
‑
CN)、羟基(
‑
OH)、氨基(
‑
NH2)、单
‑
或二
‑
(C1‑6)烷基氨基、烷酰基(如C2‑6烷酰基如酰基)、甲酰基(
‑
C(＝O)H)、羧酸或其碱金属盐或铵盐、酯(包括内酯，如C2‑6烷基酯(
‑
C(＝O)O
‑
烷基或
‑
OC(＝O)
‑
烷基)和C7‑
13
芳基酯(
‑
C(＝O)O
‑
芳基或
‑
OC(＝O)
‑
芳基))、酰胺基(
‑
C(＝O)NR2，其中R是氢或C1‑6烷基)、甲酰胺基(
‑
CH2C(＝O)NR2，其中R是氢或C1‑6烷基)、卤素、巯基(...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光酸产生剂，其包含具有式(1)的部分：其中：Ar1是取代或未取代的芳基；R1是烷基或芳基，其中的每一个可以是取代或未取代的，其中Ar1和R1任选地通过单键或二价连接基团连接在一起形成环；Y是单键或二价基团；并且*是所述部分与所述光酸产生剂的另一个原子的附接点。2.如权利要求1所述的光酸产生剂，其中，所述光酸产生剂是离子型的。3.如权利要求2所述的光酸产生剂，其中，所述光酸产生剂由式(2
‑
1)表示：其中：Ar1独立地表示取代或未取代的芳基；R1独立地表示烷基或芳基，其中的每一个可以是取代或未取代的，其中Ar1和R1任选地通过单键或二价连接基团连接在一起形成环；Y独立地表示单键或二价基团；Ar2独立地表示取代或未取代的亚芳基；X是S或I；R2独立地表示取代或未取代的烷基或芳基；Z
‑
是抗衡阴离子；a是1至Ar2上可用碳原子总数的整数；当X是...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：