專利名稱：光致抗蝕外涂組合物和電子設備的形成方法
技術領域：
根據(jù)35U.S.C.§ 119(e)，本申請要求提交于2011年9月9號的美國臨時申請N0.61/533，110的優(yōu)先權益，其內(nèi)容在此全部引入并作參考。本發(fā)明通常涉及電子設備的制造。更具體地說，本發(fā)明涉及光致抗蝕涂覆組合物、涂覆基底和利用負性顯影方法形成精細圖案的光刻方法。
背景技術：
在半導體制造工業(yè)中，光致抗蝕劑(photoresist)材料用于將圖像轉移到分布在半導體基底上的一個或多個底層(如金屬、半導體和介電層)以及所述基材本身。為了提高半導體設備的集成密度以及形成具有納米(nm)尺寸的結構，已經(jīng)并持續(xù)開發(fā)了具有高分辨率的光致抗蝕劑和光刻工藝工具。正型化學放大光致抗蝕劑傳統(tǒng)地被用于高分辨率加工。這種抗蝕劑典型地采用具有酸不穩(wěn)定離去基團的樹脂和光酸產(chǎn)生劑。曝光于光化輻射引起酸產(chǎn)生劑形成酸，其在后曝光烘焙期間，引起樹脂中酸不穩(wěn)定基團的裂解。這在抗蝕劑的曝光和未曝光區(qū)域之間在水性堿性顯影劑溶液中產(chǎn)生了溶解特性的差異?？刮g劑的曝光區(qū)域在水性堿性顯影劑中是可溶的并且被從基板表面移除，而未曝光區(qū)域，其在顯影劑中是不溶的，顯影后保留以形成正性圖像。在半導體器件中獲得納米尺度特征尺寸的一個方法是在化學放大光致抗蝕劑曝光期間使用短波長的光，例如193nm或更短。為了進一步改善光刻性能，已經(jīng)開發(fā)了浸沒式光刻工具以有效增加成像設備鏡頭的數(shù)值孔徑(NA)，例如，具有KrF或ArF光源的掃描儀。這通過在成像設備的最后表面和半導體晶片的上表面之間使用相對高折射率流體(即，浸沒流體)來實現(xiàn)。所述浸沒流體比空氣或惰性氣體介質允許更多量的光聚焦在抗蝕劑層上。當使用水作為浸沒流體 ，最大數(shù)值孔徑可以增加，例如，從1.2至1.35。數(shù)值孔徑這樣的增加，可能在單次曝光工藝中實現(xiàn)40nm的半節(jié)距(half-pitch)分辨率,進而允許改善設計收縮。這一標準的浸沒式光刻工藝，然而，通常不適用于需要高分辨率器件的制造，例如，對于32nm和22nm半節(jié)距結點。已經(jīng)做了相當多的努力以拓展實際分辨率，超過了從材料和處理方面的正性顯影獲得的分辨率。一個這樣的例子涉及傳統(tǒng)正性化學放大光致抗蝕劑的負型顯影(NTD)。NTD方法相對于標準正性成像能夠改善分辨率和工藝窗口，其利用用于打印臨界黑暗區(qū)域(dark field)層的亮區(qū)域掩膜獲得超高成像質量。NTD抗蝕劑通常采用具有酸不穩(wěn)定(或酸可裂解)基團的樹脂和光酸產(chǎn)生劑。曝光于光化輻射引起光酸產(chǎn)生劑形成酸，其在后曝光烘焙期間，引起酸不穩(wěn)定基團的裂解，進而引起曝光區(qū)域的極性轉換。結果，在抗蝕劑的曝光和未曝光區(qū)域之間產(chǎn)生了溶解特性的差異，以致抗蝕劑的未曝光區(qū)域可以通過特殊的顯影劑去除，通常為有機顯影劑例如酮、酯或醚，留下通過不溶解的曝光區(qū)域產(chǎn)生的圖案。已知在浸沒光刻中在光致抗蝕劑和浸沒流體之間使用保護性阻擋材料，避免了光致抗蝕劑組分的浸出以及曝光工具光學污染，以及提供了抗反射特性。由加到光致抗蝕組合物的組分形成阻擋層，在旋涂過程中，所述組合物自隔離到抗蝕劑層上表面?？蛇x地，從光致抗蝕劑分離的組合物可用于在光致抗蝕劑層上形成外覆蓋或頂覆蓋層。美國專利申請公開N0.US2011/0020755A1公開了 NTD方法，其涉及在曝光抗蝕劑薄膜前在抗蝕劑薄膜上形成保護薄膜，通過浸沒媒介來曝光抗蝕劑薄膜并且利用負顯影劑進行顯影。所述保護性薄膜組合物包含溶劑，對193nm光具有透光性的不具有芳香基的樹脂以及任選的表面活性齊IJ，所述溶劑將保護性薄膜應用于抗蝕劑薄膜頂部，而不會溶解抗蝕劑薄膜。發(fā)明人已經(jīng)觀察到接觸孔的“縮頸(necking)”或行(line)中的“上部T字化(T-topping) ”以及溝圖案出現(xiàn)于由NTD方法得到的顯影后的抗蝕劑圖案中。這種效果說明于

圖1的接觸孔圖案形成中?；?00涂有一或多層待圖案化的層102、光致抗蝕劑層104和浸沒頂覆蓋層(topcoat layer) 106。光致抗蝕劑層通過光掩膜110曝光于激活福射108，在曝光和未曝光區(qū)域之間的溶解性方面產(chǎn)生差別，示于圖1A中。光掩膜具有光透性和光不透性區(qū)域112，114，分別相應于在接下來顯影步驟中保持和被除去的抗蝕劑層區(qū)域。后曝光烘焙(PEB)之后 ，由極性轉換和未轉換區(qū)域之間的邊界(虛線116)限定的潛在圖象形成于圖1B所示的光致抗蝕劑之中。極性轉換不合意地擴大到抗蝕劑表面的區(qū)域118中，該區(qū)域在曝光步驟中放置在不透明掩膜圖案114之下。認為是光掩膜不透明圖案邊緣之下分散光分布的結果。在有機顯影劑顯影的過程中，頂部涂層106和光致抗蝕劑層104的未曝光(未轉換)區(qū)域移除以形成接觸孔圖案120，如圖1C所示。所得圖案在極性轉換抗蝕劑區(qū)域118沒有除去的抗蝕劑層上表面顯示縮頸。“縮頸”或“上部T字化”的出現(xiàn)通常導致劣工藝窗口如聚焦深度和曝光寬容度。這些問題可導致如在窄溝或線圖案形成時，隨機消失接觸孔或導致微橋缺陷，因此不利地影響設備產(chǎn)率。上述US2011/0020755A1文獻沒有認識到形成的抗蝕劑圖案或其溶液中上部T字化或縮頸的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本領域對改善的光刻組合物和負性顯影改善的光刻方法有持續(xù)的需求，使得在電子設備制造中形成精細圖案，并且避免或顯著改善與現(xiàn)有技術狀態(tài)相關的一個或多個前述問題。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了光致抗蝕外涂(overcoat)組合物。所述組合物包括:含下述通式(I)所示的單體作為可聚合單元的聚合物；有機溶劑和堿性淬滅劑:
權利要求
1.一種光致抗蝕外涂組合物，所述組合物包括: 含下述通式(I)所示的單體作為可聚合單元的聚合物
2.根據(jù)權利要求1所述光致抗蝕外涂組合物，其中所述聚合物含有下述通式(II)所示的單體作為可聚合單元:
3.根據(jù)權利要求2所述的光致抗蝕外涂組合物，其中Z是單鍵。
4.根據(jù)權利要求1到3任一所述的光致抗蝕外涂組合物，其中所述有機溶劑包括丁酸燒基酷。
5.根據(jù)權利要求1到3任一所述的光致抗蝕外涂組合物，其中所述有機溶劑包括丙酸燒基酷。
6.根據(jù)權利要求1到3任一所述的光致抗蝕外涂組合物，其中所述有機溶劑包括支鏈酮。
7.根據(jù)權利要求1到3任一所述的光致抗蝕外涂組合物，其中所述有機溶劑包括丁酸C8-C9烷基酯、丙酸C8-C9烷基酯、C8-C9酮或其組合。
8.根據(jù)權利要求1到7任一所述的光致抗蝕外涂組合物，其中所述堿性淬滅劑以0.1到5被％的量存在，基于聚合物。
9.一種涂覆的基底，所述涂覆的基底包括基底、基底上的光致抗蝕劑層和光致抗蝕劑層上的權利要求1到8所述的光致抗蝕外涂組合物層。
10.一種形成電子設備的方法，所述方法包括:(a)提供包括一或多個待圖案化的層的半導體基底；(b)在一個或多個待圖案化的層之上形成光致抗蝕劑層；(C)由權利要求1到9任一的外涂組合物在光致抗蝕劑層上形成外涂層；(d)在光化輻射中曝光外涂層涂覆的光致抗蝕劑層；和(e)用有機溶劑顯影劑顯影外涂層涂覆的光致抗蝕劑層。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述有機溶劑顯影劑包括2-庚酮。
12.根據(jù)權利要求10所 述的方法，其中所述有機溶劑顯影劑包括乙酸正丁酯。
全文摘要
光致抗蝕涂覆組合物和電子設備的形成方法。提供了光致抗蝕涂覆組合物、以涂覆組合物涂覆的基底和通過負性顯影方法形成電子設備的方法。所述組合物、涂覆基底和方法尤其用于半導體設備的制造。提供了一種光致抗蝕外涂組合物，所述組合物包括含下述通式(I)所示的單體作為可聚合單元的聚合物；有機溶劑；和堿性淬滅劑。
文檔編號G03F7/004GK103186040SQ201210570028
公開日2013年7月3日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權日2011年9月9日
發(fā)明者Y·C·裴, R·貝爾, 樸鐘根, 李承泫 申請人:羅門哈斯電子材料有限公司