专利名称：光致抗蚀外涂组合物和电子设备的形成方法
技术领域：
根据35U.S.C.§ 119(e)，本申请要求提交于2011年9月9号的美国临时申请N0.61/533，110的优先权益，其内容在此全部引入并作参考。本发明通常涉及电子设备的制造。更具体地说，本发明涉及光致抗蚀涂覆组合物、涂覆基底和利用负性显影方法形成精细图案的光刻方法。
背景技术：
在半导体制造工业中，光致抗蚀剂(photoresist)材料用于将图像转移到分布在半导体基底上的一个或多个底层(如金属、半导体和介电层)以及所述基材本身。为了提高半导体设备的集成密度以及形成具有纳米(nm)尺寸的结构，已经并持续开发了具有高分辨率的光致抗蚀剂和光刻工艺工具。正型化学放大光致抗蚀剂传统地被用于高分辨率加工。这种抗蚀剂典型地采用具有酸不稳定离去基团的树脂和光酸产生剂。曝光于光化辐射引起酸产生剂形成酸，其在后曝光烘焙期间，引起树脂中酸不稳定基团的裂解。这在抗蚀剂的曝光和未曝光区域之间在水性碱性显影剂溶液中产生了溶解特性的差异。抗蚀剂的曝光区域在水性碱性显影剂中是可溶的并且被从基板表面移除，而未曝光区域，其在显影剂中是不溶的，显影后保留以形成正性图像。在半导体器件中获得纳米尺度特征尺寸的一个方法是在化学放大光致抗蚀剂曝光期间使用短波长的光，例如193nm或更短。为了进一步改善光刻性能，已经开发了浸没式光刻工具以有效增加成像设备镜头的数值孔径(NA)，例如，具有KrF或ArF光源的扫描仪。这通过在成像设备的最后表面和半导体晶片的上表面之间使用相对高折射率流体(即，浸没流体)来实现。所述浸没流体比空气或惰性气体介质允许更多量的光聚焦在抗蚀剂层上。当使用水作为浸没流体 ，最大数值孔径可以增加，例如，从1.2至1.35。数值孔径这样的增加，可能在单次曝光工艺中实现40nm的半节距(half-pitch)分辨率,进而允许改善设计收缩。这一标准的浸没式光刻工艺，然而，通常不适用于需要高分辨率器件的制造，例如，对于32nm和22nm半节距结点。已经做了相当多的努力以拓展实际分辨率，超过了从材料和处理方面的正性显影获得的分辨率。一个这样的例子涉及传统正性化学放大光致抗蚀剂的负型显影(NTD)。NTD方法相对于标准正性成像能够改善分辨率和工艺窗口，其利用用于打印临界黑暗区域(dark field)层的亮区域掩膜获得超高成像质量。NTD抗蚀剂通常采用具有酸不稳定(或酸可裂解)基团的树脂和光酸产生剂。曝光于光化辐射引起光酸产生剂形成酸，其在后曝光烘焙期间，引起酸不稳定基团的裂解，进而引起曝光区域的极性转换。结果，在抗蚀剂的曝光和未曝光区域之间产生了溶解特性的差异，以致抗蚀剂的未曝光区域可以通过特殊的显影剂去除，通常为有机显影剂例如酮、酯或醚，留下通过不溶解的曝光区域产生的图案。已知在浸没光刻中在光致抗蚀剂和浸没流体之间使用保护性阻挡材料，避免了光致抗蚀剂组分的浸出以及曝光工具光学污染，以及提供了抗反射特性。由加到光致抗蚀组合物的组分形成阻挡层，在旋涂过程中，所述组合物自隔离到抗蚀剂层上表面。可选地，从光致抗蚀剂分离的组合物可用于在光致抗蚀剂层上形成外覆盖或顶覆盖层。美国专利申请公开N0.US2011/0020755A1公开了 NTD方法，其涉及在曝光抗蚀剂薄膜前在抗蚀剂薄膜上形成保护薄膜，通过浸没媒介来曝光抗蚀剂薄膜并且利用负显影剂进行显影。所述保护性薄膜组合物包含溶剂，对193nm光具有透光性的不具有芳香基的树脂以及任选的表面活性齐IJ，所述溶剂将保护性薄膜应用于抗蚀剂薄膜顶部，而不会溶解抗蚀剂薄膜。发明人已经观察到接触孔的“缩颈(necking)”或行(line)中的“上部T字化(T-topping) ”以及沟图案出现于由NTD方法得到的显影后的抗蚀剂图案中。这种效果说明于
图1的接触孔图案形成中。基底100涂有一或多层待图案化的层102、光致抗蚀剂层104和浸没顶覆盖层(topcoat layer) 106。光致抗蚀剂层通过光掩膜110曝光于激活福射108，在曝光和未曝光区域之间的溶解性方面产生差别，示于图1A中。光掩膜具有光透性和光不透性区域112，114，分别相应于在接下来显影步骤中保持和被除去的抗蚀剂层区域。后曝光烘焙(PEB)之后 ，由极性转换和未转换区域之间的边界(虚线116)限定的潜在图象形成于图1B所示的光致抗蚀剂之中。极性转换不合意地扩大到抗蚀剂表面的区域118中，该区域在曝光步骤中放置在不透明掩膜图案114之下。认为是光掩膜不透明图案边缘之下分散光分布的结果。在有机显影剂显影的过程中，顶部涂层106和光致抗蚀剂层104的未曝光(未转换)区域移除以形成接触孔图案120，如图1C所示。所得图案在极性转换抗蚀剂区域118没有除去的抗蚀剂层上表面显示缩颈。“缩颈”或“上部T字化”的出现通常导致劣工艺窗口如聚焦深度和曝光宽容度。这些问题可导致如在窄沟或线图案形成时，随机消失接触孔或导致微桥缺陷，因此不利地影响设备产率。上述US2011/0020755A1文献没有认识到形成的抗蚀剂图案或其溶液中上部T字化或缩颈的问题。
发明内容
本领域对改善的光刻组合物和负性显影改善的光刻方法有持续的需求，使得在电子设备制造中形成精细图案，并且避免或显著改善与现有技术状态相关的一个或多个前述问题。根据本发明的第一方面，提供了光致抗蚀外涂(overcoat)组合物。所述组合物包括:含下述通式(I)所示的单体作为可聚合单元的聚合物；有机溶剂和碱性淬灭剂:
权利要求
1.一种光致抗蚀外涂组合物，所述组合物包括: 含下述通式(I)所示的单体作为可聚合单元的聚合物
2.根据权利要求1所述光致抗蚀外涂组合物，其中所述聚合物含有下述通式(II)所示的单体作为可聚合单元:
3.根据权利要求2所述的光致抗蚀外涂组合物，其中Z是单键。
4.根据权利要求1到3任一所述的光致抗蚀外涂组合物，其中所述有机溶剂包括丁酸烧基酷。
5.根据权利要求1到3任一所述的光致抗蚀外涂组合物，其中所述有机溶剂包括丙酸烧基酷。
6.根据权利要求1到3任一所述的光致抗蚀外涂组合物，其中所述有机溶剂包括支链酮。
7.根据权利要求1到3任一所述的光致抗蚀外涂组合物，其中所述有机溶剂包括丁酸C8-C9烷基酯、丙酸C8-C9烷基酯、C8-C9酮或其组合。
8.根据权利要求1到7任一所述的光致抗蚀外涂组合物，其中所述碱性淬灭剂以0.1到5被％的量存在，基于聚合物。
9.一种涂覆的基底，所述涂覆的基底包括基底、基底上的光致抗蚀剂层和光致抗蚀剂层上的权利要求1到8所述的光致抗蚀外涂组合物层。
10.一种形成电子设备的方法，所述方法包括:(a)提供包括一或多个待图案化的层的半导体基底；(b)在一个或多个待图案化的层之上形成光致抗蚀剂层；(C)由权利要求1到9任一的外涂组合物在光致抗蚀剂层上形成外涂层；(d)在光化辐射中曝光外涂层涂覆的光致抗蚀剂层；和(e)用有机溶剂显影剂显影外涂层涂覆的光致抗蚀剂层。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述有机溶剂显影剂包括2-庚酮。
12.根据权利要求10所 述的方法，其中所述有机溶剂显影剂包括乙酸正丁酯。
全文摘要
光致抗蚀涂覆组合物和电子设备的形成方法。提供了光致抗蚀涂覆组合物、以涂覆组合物涂覆的基底和通过负性显影方法形成电子设备的方法。所述组合物、涂覆基底和方法尤其用于半导体设备的制造。提供了一种光致抗蚀外涂组合物，所述组合物包括含下述通式(I)所示的单体作为可聚合单元的聚合物；有机溶剂；和碱性淬灭剂。
文档编号G03F7/004GK103186040SQ201210570028
公开日2013年7月3日 申请日期2012年9月10日 优先权日2011年9月9日
发明者Y·C·裴, R·贝尔, 朴钟根, 李承泫 申请人:罗门哈斯电子材料有限公司