面漆组合物和光刻法制造技术

面漆组合物和光刻法。提供了一种用于浸没式光刻法的面漆组合物，所述面漆组合物包括：聚合物体系，所述聚合物体系包括基质聚合物和表面活性聚合物，其中在所述组合物中，基质聚合物具有与表面活性聚合物的重量比相比较高的重量比，并且其中该表面活性聚合物具有与基质聚合物的表面能相比较低的表面能；和溶剂体系，所述溶剂体系包括选自γ-丁内酯和/或γ-戊内酯的第一有机溶剂和第二有机溶剂，其中该第一有机溶剂具有与该表面活性聚合物的表面能相比较高的表面能，并且该第一有机溶剂具有与第二有机溶剂的沸点相比较高的沸点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在浸没式光刻工艺中涂覆在光刻胶组合物之上的面漆组合物。本专利技术还涉及使用该面漆组合物的浸没式光刻法。本专利技术特别适用于在半导体制造业中制造半导体器件。
技术介绍
光刻胶是将图案复制到基板上所使用的光敏性薄膜。在基板上形成光刻胶涂层，然后在活化辐射源下通过光掩模曝光该光刻胶层。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其他区域。在活化辐射下曝光使光刻胶涂层发生光诱导化学转化，从而将光掩模的图案转移到光刻胶涂覆的基板上。在曝光之后，烘焙光刻胶，然后与显影剂溶液接触显影，从而提供允许在基板上进行选择性加工的浮雕像。一种在半导体器件中加工出纳米(nm)尺度特征尺寸的方法是使用较短波长的光。然而难以找到在低于193nm下透明的材料，从而产生了浸没式光刻工艺，以利用液体聚集较多的光进入薄膜，从而增加镜头的数值孔径。浸没式光刻法在成像器件(例如KrF或者ArF光源)的上表面和基板例如半导体晶片的第一表面之间采用折射率相对较高的液体。在浸没式光刻法中，浸没液体和光刻胶层之间的直接接触导致在浸没液体中浸出光刻胶的成分。这种浸出导致光学镜头污染并导致浸没液体的有效折射率和传输特性发生改变。在改善这个问题的尝试中，有人提出了在浸没液体和下层光刻胶层之间光刻胶层之上使用面漆(topcoat)层作为屏障。然而在浸没式光刻法中使用面漆层存在着各种挑战。例如，面漆层能够影响工艺窗口、关键尺寸(critical dimension,⑶)的变化和光刻胶断面图，取决于特性如面漆折射率、厚度、酸度、与光刻胶的化学相互作用和浸泡时间。此外，由于例如防止正常的光刻胶图案形成的微桥缺陷，面漆层的使用可能对器件产率产生负面的影响。 为了提高面漆材料的性能，已经提出了使用自分离的面漆组合物以形成递变的(graded)面漆层，例如，Daniel P.Sanders等，在《光刻胶材料和加工技术XXV (Resist Materials and Processing Technology XXV))), SPIE 会议集，第 6923 卷，第692309-1-692309-12页，(2008)发表的《浸没光刻法的自分离材料(Self-segregatingMaterials for Immersion Lithography)》。理论上，自分离的面漆是具有浸没液体和光刻胶两者理想性能的定制材料，例如，在浸没液体的界面处改善的水后退接触角和在光刻胶界面处良好的显影剂溶解性。在给定的扫描速度下显示出低后退接触角的面漆导致出现水纹缺陷(water markdefect) 0当在该曝光头移动经过晶片表面时水滴滞留在后面会产生上述缺陷。结果，由于光刻胶组分的浸出物进入水滴，光刻胶的灵敏度发生改变，而且水可渗入下层光刻胶。因此具有高后退接触角的面漆被期望允许浸没式的扫描器以更大的扫描速度工作，从而提高加工生产能力。US 专利申请公开号 2007/0212646A1 (Gallagher 等)和 2010/0183976A1 (Wang等)公开了包括自分离表面活性聚合物的浸没式面漆组合物，其改善了水后退接触角。由于要求曝光工具具有日益更快速的扫描速度以提高生产能力，面漆组合物需要进一步改善其后退接触角。在本领域中持续需要供浸没式光刻法中使用的具有高后退接触角的面漆组合物和为了光刻法使用这样的材料。
技术实现思路
根据本申请的第一方面，提供了供浸没式光刻法中使用的新的面漆组合物。该面漆组合物包括:聚合物体系，其包括基质聚合物和表面活性聚合物，其中在组合物中，基质聚合物具有与表面活性聚合物的重量比相比较高的重量比，并且其中该表面活性聚合物具有与基质聚合物的表面能相比较低的表面能；和溶剂体系，其包括选自Y - 丁内酯和/或Y-戊内酯的第一有机溶剂和第二有机溶剂，其中该第一有机溶剂具有与该表面活性聚合物的表面能相比较高的表面能，并且该第一有机溶剂具有与第二有机溶剂的沸点相比较高的沸点。根据本申请的另一方面，提供了涂覆的基板。所述涂覆的基板包括:在基板之上的光刻胶涂层；和在光刻胶涂层之上的上述面漆组合物层。根据本申请的另一方面，提供了形成光刻图案的方法，包括:(a)在基板上涂覆光刻胶层；(b)在光刻胶组合物层上涂覆上述的面漆组合物层；(c)在光化辐射下曝光该光刻胶层；(d)该曝光的光刻胶层与显影剂接触形成光刻胶图案。具体实施例方式面漆组合物本专利技术的面漆组合物包括聚合物体系和溶剂体系。该聚合物体系包括基质聚合物和表面活性聚合物，还可以包括一种或者多种其他的聚合物。该表面括性聚合物与聚合物体系中的其他聚合物相比 应当具有较低的表面能。该溶剂体系包括选自Y-丁内酯和/或Y-戊内酯的第一有机溶剂和第二有机溶剂，还可以包括其他溶剂。该第一有机溶剂具有与该表面活性聚合物的表面能相比较高的表面能，并且具有与溶剂体系中的第二有机溶剂和任何其他溶剂的沸点相比较高的沸点。应用在光刻胶层之上的本专利技术的面漆组合物是自分离的，并且能够减少或者阻止在浸没式光刻工艺中光刻胶层的组分进入浸没液体。本文所使用的术语“浸没液体”是指一种液体，通常是水，其介入曝光工具的镜头和光刻胶涂层基板之间从而进行浸没式光刻。本文中还使用，相对于经过相同方式处理但是不存在面漆组合物层的相同的光刻胶体系，如果在使用的面漆组合物的浸没液体中发现酸或者有机材料的含量减少，则认为该面漆层抑制了光刻胶材料浸出进入浸没液体中。在光刻胶(有或没有涂覆面漆组合物层)曝光之前和通过浸没液体曝光进行光刻胶层(有或没有涂覆面漆组合物层)的光刻处理之后，通过对该浸没液体的质谱分析来检测在该浸没液体中的光刻胶材料。优选，相对于不使用任何面漆层的同样的光刻胶(即，浸没液体直接与光刻胶层接触)，该面漆组合物能够减少至少10%的残余在浸没液体中的光刻胶材料(例如，通过质谱分析检测到的酸或者有机物)，更优选相对于不使用面漆层的同样的光刻胶，该面漆组合物能够减少至少20%，50 %或者100 %的残余在浸没液体中的光刻胶材料。本专利技术的面漆组合物能够改善在浸没式光刻工艺中重要的一种或者多种不同的水接触角特性，例如，在浸没流体界面上的静态接触角，后退接触角，前进接触角和滑落角。该面漆层组合物提供曝光或未经曝光的区域都具有优异显影稳定性的面漆层，例如，在水基显影液中。本专利技术的组合物可以用于不同的成像波长，例如，波长小于300nm，如248nm、193nm的辐射和波长如13.5nm的EUV。本专利技术的面漆组合物包括两种或者多种，优选三种或者多种不同的聚合物。本专利技术中使用的聚合物可以是均聚物，但是更常规的是包括多个截然不同的重复单元，典型的是具有两个或者三个不同单元，即共聚物或者三元共聚物。该聚合物是可溶于碱性水溶液的，因此由该组合物形成的面漆层能够在光刻胶显影步骤中使用水性碱性显影剂除去，例如，季铵氢氧化物溶液，例如氢氧化四甲基铵(TMAH)。多种聚合物可以用于该面漆组合物中，包括含有聚丙烯酸酯基团、聚酯和其他重复单元和/或提供例如聚(氧化烯烃(alkylene oxide))、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酰胺、聚芳基(甲基)丙烯酸酯和聚乙烯基芳基单体的聚合物骨架结构的聚合物。一般地，每一种聚合物包括至少两种不同的重复单元。合适的不同聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于浸没式光刻法的面漆组合物，所述面漆组合物包括：聚合物体系，所述聚合物体系包括基质聚合物和表面活性聚合物，其中在所述组合物中，基质聚合物具有与表面活性聚合物的重量比相比较高的重量比，并且其中该表面活性聚合物具有与基质聚合物的表面能相比较低的表面能；和溶剂体系，所述溶剂体系包括选自γ?丁内酯和/或γ?戊内酯的第一有机溶剂和第二有机溶剂，其中该第一有机溶剂具有与该表面活性聚合物的表面能相比较高的表面能，并且该第一有机溶剂具有与第二有机溶剂的沸点相比较高的沸点。

【技术特征摘要】
2011.11.07 US 61/556,3241.一种用于浸没式光刻法的面漆组合物，所述面漆组合物包括: 聚合物体系，所述聚合物体系包括基质聚合物和表面活性聚合物，其中在所述组合物中，基质聚合物具有与表面活性聚合物的重量比相比较高的重量比，并且其中该表面活性聚合物具有与基质聚合物的表面能相比较低的表面能；和 溶剂体系，所述溶剂体系包括选自Y-丁内酯和/或Y-戊内酯的第一有机溶剂和第二有机溶剂，其中该第一有机溶剂具有与该表面活性聚合物的表面能相比较高的表面能，并且该第一有机溶剂具有与第二有机溶剂的沸点相比较高的沸点。2.权利要求1的面漆组合物，其特征在于该第一有机溶剂是Y-丁内酯。3.权利要求1的面漆组合物，其特征在于该第一有机溶剂是Y-戊内酯。4.权利要求1-3任一项的面漆组合物，其特征在于，以该溶剂体系为基准，该第一有机溶剂的含量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·王，
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：