组合的光抗蚀剂和Si基硬掩模的涂层制造技术

本发明专利技术涉及用于双层光抗蚀剂涂层的光抗蚀剂涂层组合物，作为组合的光抗蚀剂(PR)和Si基硬掩模(SiHM)，通过涂覆这样的组合物来涂覆微电子器件的方法，和通过涂覆这样的组合物来形成图案化器件的方法。形成图案化器件的方法。形成图案化器件的方法。

【技术实现步骤摘要】
组合的光抗蚀剂和Si基硬掩模的涂层


[0001]本专利技术涉及用于双层光抗蚀剂涂层的光抗蚀剂涂层组合物，作为组合的光抗蚀剂(PR)和Si基硬掩模(SiHM)，通过涂覆这样的组合物来涂覆微电子器件的方法，和通过涂覆这样的组合物来形成图案化器件的方法。

技术介绍

[0002]为了提高电子器件的性能和生产率，半导体工业经常需要生产更小但更密集的特征用于IC制造。为了能够制造更小的器件，需要新的且更好的显微光刻法材料和方法。
[0003]通常，需要减小成像层的厚度以生产高分辨率更精细特征图案尺寸。需要多层成像堆叠体使半导体器件图案化，所述半导体器件可以由单层光抗蚀剂、耐蚀刻Si基硬掩模层和C基层组成，以获得更好蚀刻选择性和图像传输。
[0004]为了减小复杂性和成本，光抗蚀剂和硬掩模层可组合成一个双层光抗蚀剂。现有技术例如IBM的美国专利号5,338,818、美国专利号 5,385,804、美国专利号5,985,524、美国专利号6,087,064、美国专利号6,939,664、美国专利号7,041,748，和Shin
‑
Etsu Chemical Co. 的日本专利号4,192,068、美国专利号7,875,417，和Hitachi的美国专利号4,745,169，和TOK的美国专利号6,074,962，和JSR的美国专利号6,531,260、美国专利号6,846,895、美国专利号7,041,748，和 FujiFilm的美国专利号6,296,985、美国专利号6,589,705、美国专利号7,217,493，和Hyundai Electronics的美国专利号6,589,707，和Samsung Electronic Company的美国专利号9,842,852教导在显微光刻法图案化中使用双层光抗蚀剂。另外，在以下现有技术的教导中显示了双层光抗蚀剂：Dow Corning Corp.美国专利号7,625,687、美国专利号8,088,547、美国专利号8,148,043和Arch Specialty Chemicals美国专利号6,146,793、美国专利号 6,916,543和美国专利号6,615,682。
[0005]对于解决在半导体器件制造期间出现的许多集成问题，总是欢迎双层光抗蚀剂(PR/硬掩模)材料的改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的是提供用于双层光抗蚀剂涂层的光抗蚀剂涂层组合物，其中光抗蚀剂层和Si基耐蚀刻层组合为双层体系以增强半导体器件制造过程的显微光刻法。
[0007]本专利技术的另一目的是提供用于双层光抗蚀剂涂层的光抗蚀剂涂层组合物，其中双层光抗蚀剂涂层是正性(positive tone)的并用ArF 曝光图案化且用碱性显影剂显影。
[0008]本专利技术的另一目的是提供用于双层光抗蚀剂涂层的光抗蚀剂涂层组合物，其中双层光抗蚀剂涂层在光刻法和蚀刻工艺期间转化为具有良好蚀刻选择性的硬掩模(HM)。
[0009]此外，提供可用实体的光抗蚀剂(PR)和Si基硬掩模(SiHM)性能的组合在本专利技术中被称作PR/SiHM或双层光抗蚀剂。
[0010]本专利技术另外的目的是提供PR/SiHM层材料的组合物。该组合物基于硅氧烷共聚物，其在它的主链结构中含有Si
‑
H单元，从而在反应离子蚀刻(RIE)期间获得碱溶解度、更高的
Si
‑
含量、因此更好的蚀刻选择性。
[0011]本专利技术另外的目的是提供PR/SiHM层材料的组合物。该组合物基于硅氧烷共聚物，其在硅氧烷共聚物的硅氧烷主链上含有极性转换侧基作为酸不稳定基团以获得溶解对比度。
[0012]本专利技术又一目的是提供双层光抗蚀剂层材料的组合物。该组合物基于硅氧烷共聚物，其在硅氧烷共聚物的硅氧烷主链上含有Si
‑
OH侧基作为用于更好粘附和更容易显影的极性基团。
[0013]本专利技术又一目的是提供双层光抗蚀剂层材料的组合物。该组合物基于硅氧烷共聚物，其在硅氧烷共聚物的硅氧烷主链上具有特定摩尔百分比的Si(％Si)以调节涂层的蚀刻选择性能。在起始单体混合物中 Si的量在8mol％至45mol％的范围内，优选在30至40mol％的范围内。
[0014]本专利技术含Si的共聚物提高耐蚀刻性并改进对于有机底层的蚀刻选择性。
[0015]在具体实施方案中，本专利技术提供用于双层光抗蚀剂涂层的光抗蚀剂涂层组合物，其具有以下硅氧烷共聚物结构：
[0016][R1SiO
1.5
]a
[R2SiO
1.5
]b
[Si(OH)O
1.5
]c
[SiO2]d
[R3SiO
1.5
]e
[R4SiO
1.5
]f
[0017]其中0<a,b,c,d,e,f<0.9且a+b+c+d+e+f＝1，
[0018]优选地0.1<a<0.5、0.1<b<0.50、0.05<c<0.30、0.01<d<0.20、 0.05<e<0.40、0.05<f<0.40。
[0019]R1是(甲基)丙烯酸酯衍生结构单元，其含有多环基团，例如含有金刚烷基、甲基金刚烷基、乙基金刚烷基、丙基金刚烷基、丁基金刚烷基或降冰片基；R1易于与由光致产酸剂例如叔丁酯光刻法产生的强酸解离为酸不稳定基团以获得可调节的溶解对比度；
[0020]R2是H以获得碱溶解度和更好的蚀刻选择性；
[0021]R3是(甲基)丙烯酸酯衍生结构单元，其含有多环基团，例如含有羟基基团的金刚烷基、甲基金刚烷基、乙基金刚烷基、丙基金刚烷基、丁基金刚烷基或降冰片基，该羟基基团充当碱显影剂中的碱性溶解度的极性基团，因此改进图案分辨率；
[0022]SiO2充当主链中的Q结构(例如(Si
‑
O)4连接基，具有四个Si
‑
O键) 以获得稳定性和耐蚀刻性；
[0023]R4是(甲基)丙烯酸酯衍生结构单元，其含有内酯基或含有内酯基的基团，例如γ
‑
丁内酯,用于更好粘附。
[0024]可将双层光抗蚀剂层材料的硅氧烷共聚物溶液旋涂、预焙、ArF 曝光、后烘烤、显影和RIE蚀刻以产生目标的光图案化结构。
[0025]本专利技术又一目的是提供涂覆微电子器件的方法，包括：
[0026](i)制备本专利技术双层光抗蚀剂涂层的光抗蚀剂涂层组合物，
[0027](ii)提供有机溶剂，
[0028](iii)提供光致酸催化剂，
[0029](iv)提供碱猝灭剂，
[0030](v)提供添加剂，
[0031](vi)将包含(i)、(ii)、(iii)、(iv)和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双层光抗蚀剂涂层的光抗蚀剂涂层组合物，包含：(I)硅氧烷共聚物(A)，其由氢化倍半硅氧烷聚合物与一种或多种具有反应性基团的官能环烯烃的氢化硅烷化形成，其中硅氧烷共聚物(A)具有下式：[R1SiO
1.5
]
a
[R2SiO
1.5
]
b
[Si(OH)O
1.5
]
c
[SiO2]
d
[R3SiO
1.5
]
e
[R4SiO
1.5
]
f
其中0<a,b,c,d,e,f<0.9且a+b+c+d+e+f＝1，优选地0.1<a<0.5、0.1<b<0.50、0.05<c<0.30、0.01<d<0.20、0.05<e<0.40、0.05<f<0.40，R1是甲基丙烯酸酯衍生结构单元，其含有多环基团，例如含有金刚烷基、甲基金刚烷基、乙基金刚烷基、丙基金刚烷基、丁基金刚烷基或降冰片基，R2是H，R3是多环基团，例如含有羟基基团的金刚烷基、甲基金刚烷基、乙基金刚烷基、丙基金刚烷基、丁基金刚烷基或降冰片基，R4是甲基丙烯酸酯衍生结构单元，其含有内酯基或具有含内酯基的基团，例如所述内酯基为γ
‑
丁内酯基；(II)有机溶剂；(III)光产生的催化剂；和(IV)碱。2.根据权利要求1所述的双层光抗蚀剂涂层的光抗蚀剂涂层组合物，其中一种或多种具有反应性基团的官能环烯烃选自(2
‑
甲基
‑2‑
金刚烷基)双环[2.2.1]庚
‑2‑
烯
‑5‑
羧酸酯，1
‑
甲基环戊基双环[2.2.1]庚
‑5‑
烯
‑2‑
羧酸酯，1
‑
甲基环己基双环[2.2.1]庚
‑5‑
烯
‑2‑
羧酸酯，叔丁基双环[2.2.1]庚
‑5‑
烯
‑2‑
羧酸酯，3
‑
羟基金刚烷
‑1‑
基
‑
双环[2.2.1]庚
‑5‑
烯
‑2‑
羧酸酯，(2
‑
甲基
‑2‑
金刚烷基)双环[2.2.1]庚
‑2‑
烯
‑5‑
羧酸酯，双环[2.2.1]庚
‑5‑
烯
‑
2,3
‑
二羧酸酐和8,8,8
‑
三氟
‑7‑
羟基
‑
7(三氟甲基)辛基
‑
双环[2.2.1]庚
‑5‑
烯
‑2‑
羧酸酯，降冰片烯磺酰胺，和它们的组合。3.根据权利要求1所述的双层光抗蚀剂涂层的光抗蚀剂涂层组合物，其中有机溶剂选自酮、醚、酯和二醇，例如丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮、N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基乙酰胺、丙二醇甲醚、二丁基醚、甲氧基
‑2‑

【专利技术属性】
技术研发人员：郑学刚，
申请(专利权)人：上海艾深斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：