專利名稱：光致抗蝕劑組合物及多層抗蝕劑體系的多次曝光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光致抗蝕劑組合物及利用其進(jìn)行光刻術(shù)的方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)光刻術(shù)已成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的主要技術(shù)。許多分辨率提高技術(shù)(resolution enhancement technology ；RET)方法亦貢獻(xiàn)于光學(xué)光刻術(shù)技術(shù)的延伸以印出非常低匕的圖像。h值可使用光學(xué)投影光刻術(shù)分辨率方程式W = Iq λ /NA來(lái)得到，其中W為最小可印的特征尺寸，λ為曝光波長(zhǎng)(例如193nm，157nm)，NA為光刻術(shù)體系的數(shù)值孔徑，而Ii1為體系的光刻常數(shù)。雙曝光(double exposure ；DE)為制造集成電路芯片中降低Ii1的方法。而目前已發(fā)展出許多雙曝光的方法，包括雙偶極光刻術(shù)(double dipole lithography ；DDL)以及雙曝光雙重蝕刻(double exposure double etch ；DE2)技術(shù)。然而雙偶極光刻術(shù)技術(shù)僅可在衍射極限(diffraction limit)內(nèi)印出圖像,而雙曝光雙重蝕刻技術(shù)為一種既復(fù)雜又昂貴的過(guò)程。因此，需要克服上述缺點(diǎn)及限制。發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明涉及一種抗蝕劑組合物，其包含聚合物，其包含含有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)部分的第一重復(fù)單元，該聚合物具有的特性為實(shí)質(zhì)可溶于第一溶劑，并且該聚合物在加熱至約140°C或更高的第一溫度后變成實(shí)質(zhì)不可溶于該第一溶劑；熱堿產(chǎn)生劑，該熱堿產(chǎn)生劑在加熱高于第二溫度時(shí)能釋出堿；以及光敏酸產(chǎn)生劑，其在曝露于輻射時(shí)能釋出酸。本發(fā)明涉及一種方法，其包括在基材上形成第一光致抗蝕劑的第一薄膜，該第一光致抗蝕劑包含第一聚合物、 在高于第一溫度能釋出堿的熱堿產(chǎn)生劑、在曝露于福射時(shí)能產(chǎn)生酸的第一光敏酸產(chǎn)生劑、 以及第一溶劑，該第一光致抗蝕劑具有的特性為實(shí)質(zhì)可溶于所述溶劑，并且該第一光致抗蝕劑在加熱至高于第二溫度后變成實(shí)質(zhì)不可溶于所述溶劑；透過(guò)第一掩膜圖案式成像該第一薄膜，成像包括使該第一薄膜的至少一個(gè)區(qū)域曝光于輻射，導(dǎo)致在該第一薄膜的該至少一個(gè)曝光區(qū)域中產(chǎn)生第一酸催化劑；在該成像后，在水性堿中顯像該第一薄膜，導(dǎo)致移除該第一薄膜的可堿溶曝光區(qū)域，并形成該第一薄膜的第一圖案化層；以及在高于該第一溫度和高于該第二溫度烘烤該第一圖案化層，其中該烘烤導(dǎo)致該第一熱堿產(chǎn)生劑在該第一圖案化層內(nèi)釋出堿，其中該烘烤導(dǎo)致該第一圖案化層變成實(shí)質(zhì)不可溶于該第一溶劑。附圖
簡(jiǎn)述本發(fā)明特征在所附權(quán)利要求中給出。然而，參考以下對(duì)于示例性實(shí)施方案的詳細(xì)描述并結(jié)合所給附圖會(huì)更好地了解本發(fā)明。圖I為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，顯示形成圖案化層的方法的流程圖。圖2A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，顯示沉積于基材上的薄膜的示意圖。圖2B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，顯示圖案式成像圖2A的薄膜的示意圖。圖2C為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，顯示圖2B的薄膜在移除圖2B的可堿溶曝光區(qū)域后的示意圖。圖2D為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，顯示在第一圖案化層上形成第二光致抗蝕劑的第二薄膜后圖2C的第一圖案化層示意圖。圖2E為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，顯示圖2D的層在同時(shí)曝光于輻射或能量粒子時(shí)的示意圖。圖2F為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，顯示圖2E的薄膜在顯像后的示意圖。發(fā)明詳述雖然將顯示及詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明某些實(shí)施方案，然而應(yīng)了解在不悖離所附權(quán)利要求范圍的條件下可有各種的修改及變化。本發(fā)明范圍將不受限于構(gòu)成組分的數(shù)量、其材料、其形狀、其相關(guān)配置等，且所揭露的實(shí)施方案僅作為舉例。本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)詳細(xì)顯示于所給附圖，其中附圖中相同參考符號(hào)表示相同組件。雖然附圖意欲用以描述本發(fā)明，但附圖并未依比例繪示。圖I為本發(fā)明實(shí)施方案，顯示在例如光刻術(shù)中形成圖案化層的方法的流程圖。在步驟110中，在基材上形成第一光致抗蝕劑的第一薄膜。光致抗蝕劑可包含第一聚合物、在高于第一溫度能釋出堿的熱堿產(chǎn)生劑、以及第一光敏酸產(chǎn)生劑。第一聚合物可具有的特性為實(shí)質(zhì)可溶于溶劑，并且該聚合物在加熱至例如約140°c或更高的溫度(舉例如約140°C 至約260°C )后變成實(shí)質(zhì)不可溶于該溶劑。光致抗蝕劑組合物可具有的特性為實(shí)質(zhì)可溶于溶劑，并且該聚合物在加熱至例如約140°C或更高的溫度(舉例如約140°C至約260°C ) 后變成實(shí)質(zhì)不可溶于該溶劑。光致抗蝕劑的聚合物可包含一種或更多種結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元，例如聚合物可包含共聚物(copolymer)、三元共聚物(terpoIymer)、四元共聚物(tetrapolymer)等。聚合物可具有含有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)部分的重復(fù)單元，并結(jié)合含有至少一種酸不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)部分的重復(fù)單元，其中這樣的構(gòu)造可使光致抗蝕劑具有良好的光刻性能。內(nèi)酯結(jié)構(gòu)部分可改善在水性顯像劑中的溶解性。含有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)部分的重復(fù)單元的實(shí)例包括5_甲基丙烯?；趸?2，6-降冰片烷碳-Y -內(nèi)酯、3-甲基丙烯?；趸谆?2，6-降冰片烷碳內(nèi)酯、 3-丙烯?；趸谆?2，6-降冰片烷碳內(nèi)酯、α -丙烯?；趸? Y-丁內(nèi)酯、α -甲基丙烯?；趸? Y-丁內(nèi)酯、β_丙烯?；趸? Y-丁內(nèi)酯、以及β_甲基丙烯?；趸?Y - 丁內(nèi)酯。叔酯結(jié)構(gòu)部分的實(shí)例包括可被光酸產(chǎn)生劑所產(chǎn)生的酸去保護(hù)的那些。叔酯結(jié)構(gòu)部分的實(shí)例包括結(jié)構(gòu)基團(tuán)的酯衍生物，結(jié)構(gòu)基團(tuán)例如甲基金剛烷、乙基金剛烷、甲基環(huán)戊烷、乙基環(huán)戊烷、甲基環(huán)己烷、乙基環(huán)己烷、甲基環(huán)庚烷、乙基環(huán)庚烷、甲基環(huán)辛烷、乙基環(huán)辛烷和叔丁基。
舉例而言，聚合物可包含具有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)部分的第一重復(fù)單元，內(nèi)酯結(jié)構(gòu)部分為例如
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括在基材上形成第一光致抗蝕劑的第一薄膜，該第一光致抗蝕劑包含第一聚合物、在高于第一溫度能釋出堿的熱堿產(chǎn)生劑、在曝露于福射時(shí)能產(chǎn)生酸的第一光敏酸產(chǎn)生劑、以及第一溶劑，該第一光致抗蝕劑具有的特性為實(shí)質(zhì)可溶于該溶劑，并且該第一光致抗蝕劑在加熱至高于第二溫度后變成實(shí)質(zhì)不可溶于該溶劑；透過(guò)第一掩膜圖案式成像該第一薄膜，該成像包括將該第一薄膜的至少一個(gè)區(qū)域曝光于輻射，導(dǎo)致在該第一薄膜的該至少一個(gè)曝光區(qū)域中產(chǎn)生第一酸催化劑；在該成像后，在水性堿中顯像該第一薄膜，導(dǎo)致移除該第一薄膜的可堿溶曝光區(qū)域，以及形成該第一薄膜的第一圖案化層；以及在高于該第一溫度及高于該第二溫度烘烤該第一圖案化層，其中該烘烤導(dǎo)致該第一熱堿產(chǎn)生劑在該第一圖案化層內(nèi)釋出堿，其中該烘烤導(dǎo)致該第一圖案化層變成 實(shí)質(zhì)不可溶于該第一溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其還包括在該烘烤后，在該第一圖案化層上形成第二光致抗蝕劑的第二薄膜，該第二光致抗蝕劑包含第二聚合物和第二光敏酸產(chǎn)生劑；透過(guò)第二掩膜，同時(shí)圖案式成像該第一圖案化層和該第二薄膜，該同時(shí)成像將該第二薄膜的至少一個(gè)區(qū)域曝光于輻射，導(dǎo)致在該第二薄膜的該至少一個(gè)曝光區(qū)域中產(chǎn)生第二酸催化劑，其中在該第一圖案化層中產(chǎn)生該酸催化劑，且所述堿中和該第一圖案化層中的該酸催化劑；以及顯像該第二薄膜，導(dǎo)致移除該第二薄膜的區(qū)域，以及形成該第二薄膜的第二圖案化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其還包括在該圖案式成像該第一薄膜之后，以及在顯像該第一薄膜之前，在約80°C至約150°C間的第三溫度烘烤該第一薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該第一溫度及該第二溫度各自獨(dú)立地為約140°C 至約260 °C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該第一聚合物與該第二聚合物不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該顯像該第二薄膜包括在水性堿中顯像該第二薄膜，其中移除該第二薄膜的區(qū)域包括移除該第二薄膜的曝光的可堿溶區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該熱堿產(chǎn)生劑包含至少一個(gè)氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中該熱堿產(chǎn)生劑選自以下所組成的群組(i)結(jié)構(gòu)
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該熱堿產(chǎn)生劑包含選自以下所組成的群組的化合物酰胺、磺酰胺、酰亞胺、亞胺、O-?；俊⒈郊柞；趸驶苌铩⒓句@鹽、以及硝苯地平。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該第一聚合物包含選自以下所構(gòu)成的群組的第一重復(fù)單元
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該聚合物還包含具有至少一個(gè)叔酯結(jié)構(gòu)部分的第二重復(fù)單元，其中該至少一個(gè)叔酯結(jié)構(gòu)部分選自以下所組成的群組甲基金剛烷的酯、乙基金剛烷的酯、甲基環(huán)戊烷的酯、乙基環(huán)戊烷的酯、甲基環(huán)己烷的酯、乙基環(huán)己烷的酯、甲基環(huán)庚烷的酯、乙基環(huán)庚烷的酯、甲基環(huán)辛烷的酯、乙基環(huán)辛烷的酯、以及叔丁基的酯群組。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中該聚合物還包含具有至少一個(gè)烷基醇或至少一個(gè)羧酸結(jié)構(gòu)部分的第三重復(fù)單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中該第三重復(fù)單元選自以下所構(gòu)成的群組
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中該聚合物還包含具有選自以下所組成的群組的結(jié)構(gòu)部分的第四重復(fù)單元磺酰胺、氟化磺酰胺、氟代醇、二羧基酰亞胺、N-羥基二羧基酰亞胺、酚、萘酚、氨基及亞氨基群組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法及抗蝕劑組合物?？刮g劑組合物包含具有含有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)部分的第一重復(fù)單元的聚合物、能產(chǎn)生堿的熱堿產(chǎn)生劑、以及光敏酸產(chǎn)生劑。聚合物具有的特性為實(shí)質(zhì)可溶于第一溶劑，并且該聚合物在加熱后變成實(shí)質(zhì)不可溶。該方法包括形成光致抗蝕劑薄膜，該光致抗蝕劑包含聚合物、能釋出堿的熱堿產(chǎn)生劑、光敏酸產(chǎn)生劑、以及溶劑。圖案式成像薄膜。成像包括將薄膜曝光于輻射，導(dǎo)致產(chǎn)生酸催化劑。在水性堿中顯像薄膜，導(dǎo)致移除可堿溶區(qū)域，并且形成圖案化層。烘烤圖案化層高于該溫度，導(dǎo)致熱堿產(chǎn)生劑在圖案化層內(nèi)釋出堿，且導(dǎo)致圖案化層變成不可溶于溶劑。
文檔編號(hào)G03F7/039GK102591161SQ20121004339
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者劉森, 普什卡拉·瓦拉納斯, 李偉健, 陳光榮, 黃武松 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司