正色調(diào)有機(jī)溶劑顯像的化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑制造技術(shù)

提供用包含有機(jī)顯像劑溶劑顯像正色調(diào)化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑的方法，所述有機(jī)顯像劑溶劑具有單獨(dú)或者與其它有機(jī)溶劑如異丙醇和/或水組合的至少一種多元醇，例如乙二醇和/或甘油。本文所述有機(jī)溶劑顯像正色調(diào)抗蝕劑用于光刻圖案形成方法；用于生產(chǎn)半導(dǎo)體器件，例如集成電路(IC)；以及用于其中堿性溶劑不合適的應(yīng)用，例如用生物分子陣列圖案化的芯片的生產(chǎn)或不需要存在酸結(jié)構(gòu)部分的去保護(hù)應(yīng)用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
正色調(diào)有機(jī)溶劑顯像的化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑聯(lián)合研究協(xié)議本文所述專利技術(shù)服從InternationalBusinessMachinesCorporation與JSRCorporation之間的聯(lián)合研究協(xié)議。
本專利技術(shù)一般性地涉及光致抗蝕劑(photoresist)。更具體而言，本專利技術(shù)涉及能夠用多元醇基溶劑顯像(develop)用于高分辨率成像的正色調(diào)(positivetone)抗蝕劑。專利技術(shù)背景由于半導(dǎo)體器件特征在尺寸方面持續(xù)收縮，滿足關(guān)于高分辨率、低線邊緣粗糙度(lineedgeroughness,LER)和高光速度(photospeed)的光致抗蝕劑性能要求的任務(wù)日益困難。同時(shí)滿足關(guān)于分辨率、LER和敏感性的挑戰(zhàn)在本領(lǐng)域中稱為“RLS權(quán)衡”。設(shè)計(jì)為在堿性基礎(chǔ)中顯像的當(dāng)代化學(xué)增強(qiáng)(chemicallyemplified)光致抗蝕劑能夠達(dá)到高光速度，但當(dāng)特征尺寸接近20nm時(shí)，顯示出不令人滿意的分辨率和LER。相比而言，高性能溶劑顯像的非化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)抗蝕劑具有優(yōu)異的分辨率和LER，但在光學(xué)成像中具有不可接受的差光速度。光刻法中溶劑顯像的使用不是新想法。在20世紀(jì)50年代，最早的光致抗蝕劑體系使用有機(jī)溶劑將抗蝕劑膜顯像。參見例如WilliamS.DeForest，Photoresist：MaterialsandProcesses，McGraw-Hill，NewYork，1975。25年前描述了用于在有機(jī)溶劑中顯像的第一代248nm化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑，TBOC(叔丁氧基羰氧基)苯乙烯抗蝕劑。參見例如Ito等人，SPIE0771,24(1987)；和Maltabes等人，SPIE1262,2(1990)。由于TBOC抗蝕劑的發(fā)展，基本所有化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑都已設(shè)計(jì)為在堿水溶液中顯像；因此，溶劑基抗蝕劑的發(fā)展作為現(xiàn)代高分辨率化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑的選擇很大程度上被忽略。目前，在用于負(fù)色調(diào)化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑的有機(jī)顯像劑方面存在持續(xù)的興趣(參見例如美國(guó)專利No.7,851,140B2，Tsubaki)；然而，極少存在用于正色調(diào)化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑的有機(jī)顯像劑的實(shí)例。本專利技術(shù)解決了本領(lǐng)域中的這一需要。專利技術(shù)概述本專利技術(shù)提供用包含多元醇的有機(jī)顯像劑溶劑顯像在化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑中的正色調(diào)圖像的方法，其中有機(jī)顯像劑溶劑具有不多于2.6×10-4M氫氧根離子。在一個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)顯像劑溶劑具有不多于1.0×10-4M氫氧根離子，在另一實(shí)施方案中，有機(jī)顯像劑溶劑不含氫氧根離子。在本專利技術(shù)的另一實(shí)施方案中，多元醇選自乙二醇和甘油。顯像劑可包含單獨(dú)(純)或與水或其它有機(jī)溶劑組合的多元醇溶劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，顯像劑包含乙二醇與異丙醇的混合物。在另一實(shí)施方案中，顯像劑包含乙二醇與水的混合物。在另一實(shí)施方案中，顯像劑包含甘油與異丙醇的混合物。在另一實(shí)施方案中，化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑包含選自如下的組合物：分子玻璃(molecularglass)、聚羥基苯乙烯、具有一個(gè)或多個(gè)側(cè)基六氟代醇基團(tuán)的苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯氟代醇。在一個(gè)實(shí)施方案中，化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑包含被2-甲基-2-金剛烷基保護(hù)的苯乙烯NORIA分子玻璃(NORIA-MAdMA)。在另一實(shí)施方案中，化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑包含聚羥基苯乙烯聚合物，聚(4-羥基苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金剛烷基酯)(PHS-MAdMA)。在另一實(shí)施方案中，化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑包含選自如下的甲基丙烯酸酯-氟代醇聚合物：聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內(nèi)酯(norbornanecarbolactone)-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金剛烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)(NBHFA–MAdMA)；聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內(nèi)酯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-環(huán)戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)(NBHFA–McPMA)；和聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內(nèi)酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-環(huán)戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-金剛烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)(NBHFA-EcEdMA)。在另一實(shí)施方案中，化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑包含甲基丙烯酸酯聚合物，聚((甲基丙烯酸1-甲基環(huán)戊基酯)-共聚-(甲基丙烯酸2-甲基三環(huán)[3.3.1.13,7]癸-2-基酯)-共聚-(甲基丙烯酸3-(2-羥基乙氧基)三環(huán)[3.3.1.13,7]癸-1-基酯)-共聚-(甲基丙烯酸4-氧雜-5-氧代三環(huán)[4.2.1.03,7]壬-2-基酯))(Hd-MCpMA)。在另一實(shí)施方案中，提供一種方法，其包括步驟：(a)將包含抗蝕劑聚合物的組合物溶于澆鑄溶劑中；(b)將基質(zhì)用步驟(a)的溶解組合物涂覆以產(chǎn)生抗蝕劑膜；(c)任選烘焙步驟(b)的抗蝕劑膜；(d)使抗蝕劑膜暴露于輻射下；(e)任選烘焙步驟(d)的抗蝕劑膜；(f)將抗蝕劑膜用本文所述有機(jī)顯像劑溶劑顯像以溶解膜的暴露區(qū)域并在基質(zhì)上產(chǎn)生正色調(diào)圖像；和(g)任選在顯像以后將膜用水沖洗。在一個(gè)實(shí)施方案中，步驟(a)的抗蝕劑聚合物組合物進(jìn)一步包含光致產(chǎn)酸劑(photoacidgenerator,PAG)。在優(yōu)選實(shí)施方案中，PAG為三苯基锍全氟-1-丁烷磺酸鹽(TPS-N)。在另一實(shí)施方案中，步驟(a)的抗蝕劑聚合物組合物進(jìn)一步包含淬滅劑，所述淬滅劑可選自堿淬滅劑和輻射敏感性淬滅劑。在優(yōu)選實(shí)施方案中，輻射敏感性淬滅劑為可光分解堿(PDB)，三苯基锍七氟丁酸鹽(TPS-HFB)。在另一實(shí)施方案中，輻射敏感性淬滅劑為選自結(jié)構(gòu)(1)-(10)的PDB：在另一實(shí)施方案中，步驟(a)的澆鑄溶劑選自丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇一甲醚(PGME)以及PGMEA與PGME的組合。在另一實(shí)施方案中，步驟(d)的輻射選自深紫外(deepultraviolet,DUV)輻射、極紫外(extremeultraviolet,EUV)輻射、電子束(e-beam)輻射和離子束輻射。在下文所述專利技術(shù)詳述中提供本專利技術(shù)的其它方面和實(shí)施方案而非對(duì)其進(jìn)行限制。附圖簡(jiǎn)述圖1顯示根據(jù)本專利技術(shù)方法用以下溶劑顯像的光致抗蝕劑組合物的結(jié)構(gòu)：乙二醇(EG)、EG/異丙醇(IPA)和EG/水，和甘油/IPA。圖2A-2D顯示用IPA(100)；EG(100)、EG/IPA(70/30)；和EG/水(90/10)顯像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蝕劑的KrF成像結(jié)果。圖3顯示用EG(100)；EG/IPA(70/30和50/50)；EG/水(90/10)；和四甲基氫氧化銨(TMAH0.26N)顯像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蝕劑的KrF對(duì)比度曲線數(shù)據(jù)。圖4A-4D顯示用TMAH(0.26N)和EG(100)顯像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蝕劑的電子束成像結(jié)果。圖5A-5C顯示用EG(100)顯像的分子玻璃NORIA-MAdMA抗蝕劑的EUV成像結(jié)果。圖6顯示用EG(100)；EG/水(90/10、85/15和75.25)；和TMAH(0.26N)顯像的聚羥基苯乙烯PHS-MAd本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種方法，其包括：在化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑中用有機(jī)顯像劑溶劑將正色調(diào)圖像顯像，其中有機(jī)顯像劑溶劑包含多元醇，且進(jìn)一步，其中有機(jī)顯像劑溶劑具有不多于2.6×10?4M氫氧根離子。

【技術(shù)特征摘要】
2013.02.23 US 13/775,1221.一種方法，其包括：在化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑中用有機(jī)顯像劑溶劑將正色調(diào)圖像顯像，其中有機(jī)顯像劑溶劑包含乙二醇與異丙醇的混合物或甘油與異丙醇的混合物，且進(jìn)一步，其中有機(jī)顯像劑溶劑具有不多于2.6×10-4M氫氧根離子。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中有機(jī)顯像劑溶劑具有不多于1.0×10-4M氫氧根離子。3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中有機(jī)顯像劑溶劑不含氫氧根離子。4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑包含選自如下的組成組成的組：分子玻璃、聚羥基苯乙烯、具有一個(gè)或多個(gè)側(cè)基六氟代醇基團(tuán)的苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯氟代醇。5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑包含苯乙烯分子玻璃。6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中苯乙烯分子玻璃為被2-甲基-2-金剛烷基保護(hù)的NORIA分子玻璃。7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑包含聚羥基苯乙烯聚合物。8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中聚羥基苯乙烯聚合物為聚(4-羥基苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金剛烷基酯)。9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑包含甲基丙烯酸酯-氟代醇聚合物。10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中甲基丙烯酸酯-氟代醇聚合物選自聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內(nèi)酯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-金剛烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)；聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內(nèi)酯-共聚-甲基丙烯酸2-甲基-2-環(huán)戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)；和聚(5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片內(nèi)酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-環(huán)戊基酯-共聚-甲基丙烯酸2-乙基-2-金剛烷基酯-共聚-甲基丙烯酸2-[1’,1’,1’-三氟-2’-(三氟甲基)-2’-羥基)丙基-3-降冰片基酯)組成的組。11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑包含甲基丙烯酸酯聚合...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：R·D·艾倫，R·阿約西，L·D·玻加諾，W·D·辛斯伯格，L·K·桑德伯格，S·A·斯萬(wàn)松，H·D·特魯昂，G·M·瓦爾拉夫，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司，JSR株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：美國(guó);US