光致抗蚀剂组合物及图案形成方法技术

一种光致抗蚀剂组合物，其包含聚合物、光酸产生剂、包含作为内酯环的成环原子的叔碳原子的添加剂和溶剂。子的添加剂和溶剂。

【技术实现步骤摘要】
光致抗蚀剂组合物及图案形成方法


[0001]本专利技术涉及光致抗蚀剂组合物以及使用此类光致抗蚀剂组合物的图案形成方法。本专利技术在半导体制造工业中在光刻应用中找到了特定可用性。

技术介绍

[0002]光致抗蚀剂材料是典型地用于将图像转移到布置在半导体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组合物。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。
[0003]通过具有低生产成本的当前光刻技术通常不能实现临界尺寸的进一步小型化。例如，NAND闪存制造商一直调查用于堆叠多层存储单元的技术，以实现更大的存储容量，同时仍维持每位更低的制造成本。在保持低的制造成本的同时使临界特征小型化已经导致用于NAND应用的堆叠的3D结构的发展。此类3D NAND装置比传统2D平面NAND装置更密集、更快速且更便宜。3D NAND架构包括垂直沟道和垂直栅极架构，且阶梯式结构(称为“阶梯”)用于形成存储器单元与位线或字线之间的电连接。在构造3D NAND快闪存储器时，制造商使用厚抗蚀剂增加梯级的数目，该厚抗蚀剂使用于阶梯形成的多个修整及蚀刻循环。在每一步骤中维持良好的特征轮廓是具有挑战性的，因为随后的临界尺寸(CD)上的修整
‑
蚀刻变化将逐步地且跨越晶片累积。
[0004]使用厚KrF光致抗蚀剂的单掩模暴露以形成几组梯级的“阶梯”形成工艺被认为是相对成本有效的方法。然而，在用于打印微米级特征的KrF光刻中使用厚膜与独特的技术挑战相关。图案化厚抗蚀剂膜需要在暴露波长下足够的膜透明度以允许入射辐射到达膜的底部。此外，使3D NAND应用中使用的厚抗蚀剂膜经受多次抗蚀剂厚度修整和干燥蚀刻循环。将厚抗蚀剂膜暴露于修整处理和蚀刻处理可能影响膜结构均匀性并且可能导致粗糙的膜表面的形成以及膜中的不希望的空隙的形成。合适的厚抗蚀剂膜应该能够在每次膜厚度修整和蚀刻处理之后维持膜物理结构。
[0005]因此，对可以适用于厚光致抗蚀剂的化学组合物存在持续需求，该化学组合物具有在暴露波长下的良好的透明度、在厚度修整和蚀刻之后的优异的特性保留、以及在基底
‑
光致抗蚀剂界面处的改善的粘附力。

技术实现思路

[0006]提供了一种光致抗蚀剂组合物，其包含聚合物、光酸产生剂、包含作为内酯环的成环原子的叔碳原子的添加剂和溶剂。
[0007]还提供了一种用于形成图案的方法，该方法包括将本专利技术的光致抗蚀剂组合物的层施加到基底上以提供光致抗蚀剂组合物层，将该光致抗蚀剂组合物层以图案方式暴露于活化辐射以提供暴露的光致抗蚀剂组合物层，以及使该暴露的光致抗蚀剂组合物层显影以提供该图案。
具体实施方式
[0008]现在将详细参考示例性实施例，其实例在本说明书中展示。就这一点而言，本示例性实施例可以具有不同的形式并且不应该被解释为限制于本文所示的描述。因此，下面仅通过参考附图来描述示例性实施例，以解释本说明书的多个方面。如本文使用的，术语“和/或”包括相关列出项中的一个或多个的任何和全部组合。当如
“……
中的至少一个/种”的表述在元件列表之前时，其修饰整个元件列表并且不修饰列表中的单个元件。
[0009]如本文使用的，术语“一个/种(a/an)”和“该”不表示数量的限制，并且除非在本文中以其他方式指出或与上下文明显矛盾，否则被解释为包括单数和复数二者。除非另外明确指出，否则“或”意指“和/或”。与数量结合使用的修饰词“约”包括所述值，并具有上下文所指定的含义(例如包括与特定数量的测量相关的误差程度)。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。后缀“(s)”旨在包括其修饰的术语的单数和复数二者，由此包括至少一个所述术语。“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且所述描述包括所述事件发生的例子以及其没有发生的例子。术语“第一”、“第二”和类似术语在本文不表示顺序、数量、或重要性，而是用于将一个元件与另一个进行区分。当一个元件被称为是“在”另一个元件“之上”时，它可以与所述另一个元件直接接触或插入元件可能存在于其间。相比之下，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。应当理解，可以在各方面中以任何合适的方式来组合所描述的方面的组分、要素、限制和/或特征。
[0010]除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)均具有与本专利技术所属领域普通技术人员所通常理解的相同含义。进一步将理解，术语(如常用词典中定义的那些)应被解释为具有与其在相关领域和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文明确如此定义，否则将不会被解释为理想化或过于正式的意义。
[0011]如本文使用的，“光化射线”或“辐射”意指例如汞灯的明线光谱，由准分子激光所代表的远紫外线、极紫外线(EUV光)、X射线、粒子射线(如电子束和离子束)等。另外，在本专利技术中，“光”意指光化射线或辐射。
[0012]氟化氪激光器(KrF激光器)是特殊类型的准分子激光器，有时称为激基络合物激光器。“准分子”是“激发二聚体”的缩写，而“激基络合物”是“激发络合物”的缩写。准分子激光器使用稀有气体(氩气、氪气或氙气)和卤素气体(氟气或氯气)的混合物，它们在适当的电刺激和高压条件下会在紫外线范围中发射相干的受激辐射(激光)。
[0013]此外，除非另有说明，否则本说明书中的“曝光”不仅包括通过汞灯的曝光、准分子激光代表的远紫外线、X射线、极紫外线(EUV光)等，而且还包括用粒子射线(如电子束和离子束)进行书写(writing)。
[0014]如本文使用的，术语“烃”是指具有至少一个碳原子和至少一个氢原子的有机化合物或基团；“烷基”是指直链或支链的饱和的烃基团，其具有指定的碳原子数并且具有为1的化合价；“亚烷基”是指具有为2的化合价的烷基；“羟烷基”是指被至少一个羟基(
‑
OH)取代的烷基；“烷氧基”是指“烷基
‑
O
‑”
；“羧基”和“羧酸基团”是指具有式
“‑
C(O)
‑
OH”的基团；“环烷基”是指具有其中全部环成员是碳的一个或多个饱和环的单价基团；“亚环烷基”是指具有为2的化合价的环烷基；“烯基”是指具有至少一个碳碳双键的直链或支链的单价烃基团；“烯氧基”是指“烯基
‑
O
‑”
；“亚烯基”是指具有为2的化合价的烯基；“环烯基”是指具有至少
三个碳原子、具有至少一个碳碳双键的非芳香族环状的二价烃基团；“炔基”是指具有至少一个碳碳三键的单价烃基团；术语“芳香族基团”是指满足休克尔规则的并且在环中包括碳原子、并且任选地可包括一个或多个代替环中碳原子的选自N、O和S的杂原子的单环或多环环体系；“芳基”是指单价芳香族单环或多环环体系，其中每一个环成员都是碳，并且可以包括具有稠合到至少一个环烷基或杂环烷基环上的芳香族环的基团；“亚芳基”是指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光致抗蚀剂组合物，其包含：聚合物；光酸产生剂；包含作为内酯环的成环原子的叔碳原子的添加剂；以及溶剂。2.如权利要求1所述的光致抗蚀剂组合物，其中，所述添加剂具有式(1)：其中，在式(1)中，R1和R2各自独立地是取代或未取代的C1‑
20
烷基、取代或未取代的C1‑
20
杂烷基、取代或未取代的C3‑
20
环烷基、取代或未取代的C3‑
20
杂环烷基、取代或未取代的C6‑
20
芳基、或取代或未取代的C3‑
20
杂芳基；R1和R2中的每个任选地进一步包括作为其结构的一部分的选自
‑
O
‑
、
‑
C(O)
‑
、
‑
S
‑
、
‑
S(O)2‑
、和
‑
N(R
1a
)
‑
的一个或多个基团，其中R
1a
是氢、取代或未取代的C1‑
20
烷基、取代或未取代的C3‑
20
环烷基、或取代或未取代的C3‑
20
杂环烷基；每个R3独立地是取代或未取代的C1‑
20
烷基、取代或未取代的C1‑
20
杂烷基、取代或未取代的C3‑
20
环烷基、取代或未取代的C3‑
20
杂环烷基、取代或未取代的C6‑
20
芳基、或取代或未取代的C3‑
20
杂芳基；每个R3任选地进一步包括作为其结构的一部分的选自
‑
O
‑
、
‑
C(O)
‑
、
‑
S
‑
、
‑
S(O)2‑
、和
‑
N(R
2a
)
‑
的一个或多个基团，其中R
2a
是氢、取代或未取代的C1‑
20
烷基、取代或未取代的C3‑
20
环烷基、或取代或未取代的C3‑
20
杂环烷基；R1、R2或R3中的任何两个一起任选地经由单键或二价连接基团形成环；当n是2或更大时，任何两个R3基团一起任选地经由单键或二价连接基团形成环；m是1至5的整数；并且n是0至2(m+1)的整数。3.如权利要求1或2所述的光致抗蚀剂组合物，其中，所述添加剂具有大于或等于200℃的沸点。4.如权利要求1至3中任一项所述的光致抗蚀剂组合物，其中，所述聚合物包含衍生自由式(2)、(3)、(4)、(5)或(6)中的一种或多种表示的单体的酸不稳定的重复单元：
其中，在式(2)至(6)中，R
a
至R
c
各自独立地是氢、氟、氰基、或取代或未取代的C1‑
10
烷基；L1是二价连接基团；R6至R
11
各自独立地是氢、取代或未取代的C1‑
20
烷基、取代或未取代的C3‑
20
环烷基、取代或未取代的C3‑
20
杂环烷基、取代或未取代的C2‑
20
烯基、取代或未取代的C3‑
20
环烯基、取代或未取代的C3‑
20
杂环烯基、取代或未取代的C6‑
20
芳基、或取代或未取代的C3‑
20
杂芳基，其中R6至R
11
中的每个任选地进一步包括作为其结构的一部分的二价连接基团；其前提是R6至R8中不超过一个是氢，并且其前提是当R6至R8中一个是氢时，R6至R8中的其他至少一个是取代或未取代的C6‑
20
芳基或取代或未取代的C3‑
20
杂芳基；并且其前提是R9至R
11
中不超过一个是氢，并且其前提是当R9至R
11
中一个是氢时，R9至R
11
中的其他至少一个是取代或未取代的C6‑
20
芳基或取代或未取代的C3‑
20
杂芳基；R6至R8中的任何两个一起任选地形成环，其中所述环任选地进一步包括作为其结构的一部分的二价连接基团，并且其中所述环是取代或未取代的；R9至R
11
中的任何两个一起任选地形成环，其中所述环任选地进一步包括作为其结构的一部分的二价连接基团，并且其中所述环是取代或未取代的；R
12
、R
13

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骢，J，
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：