用于光刻的罩面层组合物和方法技术

本发明专利技术提供适合施用在光致抗蚀剂组合物上的面涂层组合物。优选面涂层组合物包含第一聚合物，其包含有包含与聚合物主链间隔开的反应性含氮部分的第一单元，其中所述含氮部分在光致抗蚀剂组合物的光刻处理期间产生碱性裂解产物。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及可施用在光致抗蚀剂组合物上的罩面层或面涂层组合物。本专利技术尤其适用作浸没式光刻过程中的面涂层以用于形成半导体装置。光致抗蚀剂是用于将图像转移到衬底的感光膜。在衬底上形成光致抗蚀剂涂层并且随后通过光掩模使光致抗蚀剂层暴露于活化辐射源。在曝光之后，使光致抗蚀剂显影以提供允许选择性处理衬底的浮雕图像。用于在半导体装置中实现纳米(nm)级特征大小的一个途径是使用较短波长的光。然而，在寻找低于193nm透明的材料方面的困难导致浸没式光刻过程通过使用液体将更多的光聚焦到膜中而增加了透镜的数值孔径。浸没式光刻在成像装置(例如KrF或ArF光源)的最后一个表面与衬底(例如半导体晶片)上的第一表面之间使用折射率相对较高的流体。在浸没式光刻中，浸没流体与光致抗蚀剂层之间的直接接触可引起光致抗蚀剂组分沥出到浸没流体中。这种沥出会造成光学透镜的污染并且引起浸没流体的有效折射率和透射率特性改变。在致力于改善这个问题的过程中，已经提出在光致抗蚀剂层上使用面涂层作为浸没流体与下伏光致抗蚀剂层之间的阻挡层。然而，在浸没式光刻中使用面漆层面临各种挑战。视如面漆涂层折射率、厚度、酸性、与抗蚀剂的化学相互相用以及浸泡时间而定，面漆层可影响例如过程窗口、临界尺寸(CD)变化以及抗蚀剂轮廓。此外，使用面涂层可不利地影响装置良率，这归因于例如微桥联缺陷，所述微桥联缺陷阻止形成恰当抗蚀剂图案。为改善面涂层材料的效能，已例如在《用于浸没式光刻的自偏析材料(Self-segregatingMaterialsforImmersionLithography)》，DanielP.Sanders等人，《抗蚀剂材料和加工技术的进展XXV(AdvancesinResistMaterialsandProcessingTechnologyXXV)》，国际光学工程学会的会议记录(ProceedingsoftheSPIE)，第6923卷，第692309-1-692309-12页(2008)中提出使用自偏析面涂层组合物形成分级面涂层。还参见US20120264053。自偏析面涂层在理论上将允许在浸没流体界面和光致抗蚀剂界面处皆调整材料具有所需性质，例如在浸没流体界面处较高的水后退接触角和在光致抗蚀剂界面处的良好显影剂溶解度。电子装置制造商不断地寻求分辨率增加的图案化光致抗蚀剂图像。所期望的是具有可提供增强的成像能力的新型面涂层组合物。
技术实现思路
我们现在提供新型面涂层组合物和使用这类组合物的方法，包括在浸没式光刻过程中使用所述组合物以及下伏光致抗蚀剂组合物。在一个方面中，优选面涂层组合物包含(a)第一聚合物，其包含有包含与聚合物主链间隔开的反应性含氮部分的第一单元，其中所述含氮部分在光致抗蚀剂组合物的光刻处理期间产生碱性裂解产物。在包含1个或更多个原子(通常1到2、3、4、5、6、7、8、9或10个原子)的链中，反应性含氮部分可由插入在聚合物主链与反应性含氮部分之间的许多基团中的任一个与聚合物主链间隔开，所述基团包括例如烷基(亚烷基)；包含碳原子的环基团；以及和/或杂原子，如氧或任选地经取代的硫(例如S(O)、S(O)2)。也可以优选将酸不稳定部分(如酸不稳定酯或缩醛基团)插入聚合物主链与反应性含氮部分之间。举例来说，在一个优选方面中，将光酸酯(具体来说，经季碳取代的酯，即-C(＝O)OY，其中Y是季碳)插入聚合物主链与反应性含氮部分之间。在某些实施例中，面涂层组合物还适合地包含一或多种酸产生剂，如一或多种光酸产生剂和/或一或多种热酸产生剂。优选的是，第一聚合物进一步包含第二单元，其各自包含1)反应性含氮部分和2)酸不稳定基团。还优选的是，含氮部分由任选地经取代的亚烷基、任选地经取代的碳脂环、任选地经取代的杂脂环、任选地经取代的碳环芳基或任选地经取代的杂芳基与聚合物间隔开。在其它优选方面中，第一聚合物进一步包含第三单元，所述第三单元1)包含一或多个疏水性基团和2)与第一和第二单元皆不同。在某些优选方面中，含氮部分是受保护胺。举例来说，含氮部分宜是氨基甲酸酯或氨基磺酸酯。在另一个优选方面中，提供面涂层组合物，其包含(a)聚合物，其包含：单元，所述单元包含1)与聚合物主链间隔开的反应性含氮部分，其中所述含氮部分在面涂层的光刻处理期间产生碱性裂解产物，和2)酸不稳定基团。在某些实施例中，这类面涂层组合物还宜包含一或多种酸产生剂，如一或多种光酸产生剂和/或一或多种热酸产生剂。在某些优选方面中，本专利技术的面涂层可包含其它聚合物(第二聚合物)。第二聚合物可适合地包含酸不稳定基团。如下文进一步论述，在某些实施例中，第一和第二聚合物可具有不同表面能。在某些优选方面中，第一聚合物可进一步包含第三单元，所述第三单元(1)包含一或多个疏水基团并且(2)与第一和第二单元不同。适合地，第二单元和(如果存在)第三单元的一或多个疏水基团各自包含3、4、5、6、7、8个或更多个碳原子。优选的是，在光刻处理之前，第一聚合物的含氮部分是受保护胺，所述受保护胺可可在光刻处理期间产生的酸的存在下去保护。举例来说，酸可由光致抗蚀剂组合物中覆盖面涂层组合物的一或多种光酸产生剂和/或热酸产生剂产生。下伏光致抗蚀剂层中产生的这类酸可迁移到上伏面涂层组合物层。或者，在如上文所论述的实施例中，面涂层组合物包含存在于面涂层组合物的一或多种光酸产生剂和/或热酸产生剂，所述光酸产生剂和/或热酸产生剂在面涂层组合物的涂层的曝光和/或曝光后烘烤处理步骤期间产生酸。通常，这类去保护氮与在光刻处理之前呈受保护形式的相同氮相比碱性将显著更大。举例来说，在1)在光刻处理之前的含氮部分与2)在光刻处理期间在酸存在下在去保护后的含氮部分之间的pKa差异可以适合地是1到2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14或更大。在某些其它优选方面中，在面涂层组合物的第一聚合物中，包含含氮部分的(i)单元还进一步包含疏水性基团。举例来说，受保护氮部分的酸不稳定部分可包含疏水性基团，如具有3、4、5、6、7、8、9、10或更多个碳的任选地经取代的直链、分支链或环状烷基，例如异丙基、叔丁基、仲戊基、金刚烷基，包括甲基金刚烷基和1-乙基环戊基。尤其优选的第一聚合物可通过一或多种下式(I)的单体的聚合来提供：X1-R1-X2-R2-X3(I)其中X1是可聚合的官能团，如丙烯酸酯或烷基丙烯酸酯(例如甲基丙烯酸酯)；R1可以是具有1到30个碳原子的任选地经取代的直链、分支链或环状脂族基(包括烷基)或任选地经取代的芳族基(如任选地经取代的苯基或萘基)；X2是碱性部分(如氮)并且可以是R1的组分或与R1结合在一起(例如R1和X2可组合以形成哌啶基部分)；R2是酸不稳定基团，如氨基甲酸酯或氨基磺酸酯；并且X3可以是具有1到30个碳原子的任选地经取代的直链、分支链或环状脂族基(包括烷基)或任选地经取代的芳族基(如任选地经取代的苯基或萘基)。R2和R3可共同形成酸不稳定基团，例如R2可以是-C(＝O)O-并且X3可包含季碳，如叔丁基(因此，R2和X3将是-C(＝O)OC(CH3)3)。根据另一方面，提供经涂布的衬底。经涂布的衬底包含衬底和在衬底表面上的本专利技术的面涂层组合物层。在特定方面中，经涂布的衬底包含衬底、在衬底表面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于在光致抗蚀剂层上形成层的组合物，所述组合物包含：(a)第一聚合物，其包含：第一单元，其包含由所述聚合物主链间隔开的反应性含氮部分，其中所述含氮部分在所述光致抗蚀剂组合物的光刻处理期间产生碱性裂解产物；(b)在所述光致抗蚀剂层上涂布光致抗蚀剂外涂层组合物，其中所述外涂层组合物包含碱性抑止剂、聚合物和有机溶剂。

【技术特征摘要】
2015.09.30 US 62/2353841.一种适用于在光致抗蚀剂层上形成层的组合物，所述组合物包含：(a)第一聚合物，其包含：第一单元，其包含由所述聚合物主链间隔开的反应性含氮部分，其中所述含氮部分在所述光致抗蚀剂组合物的光刻处理期间产生碱性裂解产物；(b)在所述光致抗蚀剂层上涂布光致抗蚀剂外涂层组合物，其中所述外涂层组合物包含碱性抑止剂、聚合物和有机溶剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其中在所述第一聚合物主链与所述反应性含氮部分之间插入酸不稳定基团。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述第一聚合物进一步包含第二单元，其各自包含1)反应性含氮部分和2)酸不稳定基团。4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述含氮部分由任选地经取代的亚烷基、任选地经取代的碳脂环、任选地经取代的杂脂环、任选地经取代的碳环芳基或任选地经取代的杂芳基与所述聚合物间隔开。5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述第一聚合物进一步包含：第三单元，其1)包含一或...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪昌英，EH·柳，MK·张，DY·金，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料韩国有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR