制备和使用光敏材料的方法_2

文档序号:9374325阅读:来源:国知局
部件104可以是反射性的、吸收性的或用于图案 化入射的辐射束的不透明层或多层部件。主要部件104可以包括铬(Cr)、氧化铬(CrO)、 氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钽(Ta)、钛(Ti)、铝铜(Al-Cu)、钯、氮化钽硼(TaBN)、氧化铝 (AlO)、包括用硅或铍处理(pained)的Mo的钼(Mo)、钌和钌化合物、和/或其他合适的材 料。散射条106是靠近光掩模102上的主要图案部件104的边缘放置的亚分辨率、相移或 铬条状部件。散射条106可以提供用于改变主要部件104的印刷,例如,改进或保持足够的 焦深和印刷部件的尺寸变化。
[0037] 辐射108可以是紫外光源,例如,深紫外光:氟化氪(KrF,248nm)、氟化氩(ArF, 193nm)、F 2(157nm),以及远紫外光(EUV,13. 5nm)。辐射入射到光掩模102并且被光掩模102 和形成在其上的部件图案化以形成图案化的辐射束108,辐射束108入射到目标衬底110。
[0038] 衬底110可以是半导体衬底(例如,晶圆)。在实施例中,衬底110是晶体结构的 娃。在可选实施例中,衬底110可以包括诸如锗的其他元素半导体,或者包括诸如碳化娃、 砷化镓、砷化铟和磷化铟的化合物半导体。衬底110可以包括被应变/施加应力以用于性 能增强的绝缘体上硅(SOI)衬底,包括外延生长区,包括隔离区,包括掺杂区,包括一个或 多个半导体器件或其部分,包括导电层和/或绝缘层,和/或包括其他合适的部件和层。在 实施例中,衬底110包括抗反射涂层(ARC)(例如,底部ARC (BARC)或顶部ARC (TARC))、硬掩 模材料、和/或由光敏层112图案化的其他目标层。
[0039] 设置在衬底110上的光敏层112可以是传统的正性光刻胶或负性光刻胶。诸如 层112的光敏材料通常用于图案化例如提供在半导体衬底上的目标层,以形成器件或其部 分。一种光敏材料是化学放大光刻胶或CAR。对于化学放大光刻胶的一些实施例,光产酸 剂(PAG)在曝光于辐射之后将变成酸。该酸将在曝光后烘烤(PEB)工艺期间引发聚合物 的酸不稳定基团(ALG)的离去。ALG的离去将产生酸以引发来自聚合物的随后的ALG的离 去。这种链式反应仅将在产生的酸与碱(也称为碱猝灭剂或简单猝灭剂)接触时终止。当 ALG离开光刻胶的聚合物时,聚合物的支链单元将改变为羧基基团,羧基基团增大聚合物在 正性显影剂中的溶解度;因此,允许由显影剂去除光刻胶的辐射区域,同时非辐射区域保持 不溶并且成为随后的工艺的掩蔽元件(对于正性光刻胶的情况)。PAG和猝灭剂通常被提 供在溶剂中。包括负性光刻胶的其他类型的光刻胶是可能的。
[0040] 如图1所示的系统100的一些实施例的一个特征是充分调整散射条106的大小以 图案化将不期望的曝光区域114提供在光敏材料112上的入射的辐射束。随着半导体主要 部件的尺寸缩小,由于焦深(DOF)变得更有挑战性,系统100的这一不利条件变得更加显而 易见。诸如散射条106的散射条改进了 D0F,但是由于诸如元件112的光敏材料对新开发的 光源变得更加敏感,所以散射条106更可能将不期望的印刷提供在目标表面上,诸如区域 114示出的。
[0041 ] 现在参照图2,示出了制备和使用光刻材料的方法的流程图,可以提供该光刻材料 以减少图1的系统100中的一个或多个上述问题。系统100的方面可以用于实施方法200 的一个或多个步骤。方法200开始于框202,其中,提供目标衬底。衬底可以是半导体衬底 (例如,晶圆)。在实施例中,衬底是晶体结构的硅。在可选实施例中,衬底可以包括诸如锗 的其他元素半导体,或者包括诸如碳化硅、砷化镓、砷化铟和磷化铟的化合物半导体。衬底 可以包括被应变/施加应力以用于性能增强的绝缘体上硅(SOI)衬底,包括外延生长区,包 括隔离区,包括掺杂区,包括一个或多个半导体器件或其部分,包括导电层和/或绝缘层, 和/或包括其他合适的部件和层。在实施例中,衬底包括抗反射涂层(ARC)(例如,底部 ARC (BARC)或顶部ARC (TARC))、硬掩模材料、和/或由下面讨论的光敏层图案化的其他目标 层。在实施例中,衬底或其部分是基本导电的,其中电阻小于约IO 3欧姆/米。衬底可以包 括至少一种金属、金属合金、金属氮化物/硫化物/硒化物/氧化物/硅化物,例如,具有化 学式MXa,其中,M是金属,并且X是N、S、Se、0和Si的至少一种,并且其中,a介于约0. 4和 约2. 5之间。衬底上/中包括的示例性组分包括Ti、Al、Co、Ru、TiN、WN2、TaN和其他合适 的材料。在实施例中,衬底包括具有介于约I和约40之间的介电常数的电介质。在又一实 施例中,衬底包括娃、金属氧化物、金属氮化物和/或其他合适的材料中的至少一种。示例 性组分包括MXb,其中,M是金属或硅,X是N或0,并且b介于约0. 4和约2. 5之间。示例性 组分包括SiO2、氮化娃、氧化铝、氧化铪和氧化镧。
[0042] 在实施例中,衬底是典型的CMOS工艺技术。然而,虽然可能描述以半导体晶圆的 形式处理衬底,但是应该理解,衬底和工艺的其他实例可以从本发明受益,例如,印刷电路 板衬底、镶嵌工艺以及薄膜晶体管液晶显示器(TFT-IXD)衬底和工艺。参照图3的实例,提 供目标衬底302。目标衬底302包括第一层304。第一层304可以是硬掩模层、抗反射涂层、 六甲基二硅烷(HMDS)和/或其他合适的层。在实施例中,第一层304是BARC和有机或无 机(例如,Si)层的双层。
[0043] 然后方法200进行至框204,其中,提供光敏材料(也称为光刻胶)。光刻胶是辐 射(例如,光)敏感材料并且可以是正性光刻胶(PTD)或负性光刻胶(NTD)。正性光刻胶 (或简单正光刻胶)是一种类型的光刻胶,其中,曝光于光的光刻胶的部分变得可溶于光刻 胶显影剂。未曝光的光刻胶的部分保持不溶于光刻胶显影剂。负性光刻胶(或简单负光刻 胶)是一种类型的光刻胶,其中,曝光于光的光刻胶的部分变得不溶于光刻胶显影剂。未曝 光的光刻胶的部分由光刻胶显影剂溶解。
[0044] 具体地,光敏材料可以包括有机聚合物(例如,正性或负性光刻胶聚合物)、有机 基溶剂和/或本领域已知的其他合适的组分。其他组分可以包括光产酸剂(PAG)组分、热 产酸剂(TAG)组分、猝灭剂组分、可光分解碱(PDB)组分和/或取决于光刻胶类型的其他光 敏组分。示例性有机基溶剂包括但不限于PGMEA (丙二醇单甲醚乙酸酯)(2-甲氧基-1-甲 基乙基乙酸酯)、PGME(丙二醇单甲醚)、GBL( γ - 丁内酯)、环己酮、乙酸正丁酯和2-庚酮。 光敏材料的有机聚合物树脂可以包括为KrF、ArF、浸没式ArF、EUV和/或电子束光刻工艺 配置的那些光刻胶。实例包括酚醛清漆(酚醛树脂)、PHS (聚(4-羟基苯乙烯)衍生物)、 聚脂族光刻胶、酚衍生物和/或其他合适的制剂。
[0045] 在施加光刻胶(可能现在已知或之后开发的)并且被提供在框204之后,然后方 法200继续进行至框206,其中,提供附加材料。根据本发明的一个或多个方面制备附加材 料。附加材料可以包括具有多个可漂浮单元以及附接至聚合物骨架的酸(PAG)或碱(猝灭 剂)单元的一个。如下所讨论的,可以在光刻胶(负性或正性)材料中提供附加材料。
[0046] 附加材料可以通过提供目标光敏层的上层或上部区域来改进光刻工艺,附加材料 辅助"擦除"如以上参照图1描述的散射条的不期望的印刷。例如,在沉积之后,附加材料 形成光敏层的上层或上部区域,该上层或上部区域对曝光具有减小的敏感度。在实施例中, 附加材料的性质允许提供的层或区域的设置在光敏材料处和/或移动,使得附加材料的层 形成在光敏材料的顶部,如下面参照框208讨论的。换句话说,附加材料的聚合物的性质允 许它"漂浮"至光刻胶层的顶部。可以通过附接至附加材料的聚合物链的可漂浮组分或单 元提供这种漂浮。如上所述,附加材料也提供例如也附接至聚合物链的酸组分或碱组分的 一种。酸组分可以在暴露于辐射和/或热处理之后生成酸。碱组分可以在暴露于辐射和/ 或热处理之后生成碱。释放的酸或碱可以仅分布在位于光刻胶层之上的附加层区域中。
[0047] 现在进一步详细描述附加材料。如上所讨论的,附加材料包括具有可漂浮单元以 及酸或碱组分中的一种的聚合物。可漂浮单元和/或酸/碱组分通过聚合物骨架键合在一 起。
[0048] 图4示出了具有聚合物链402以及键合至其上的可漂浮单元404和碱单元406的 附加材料400。在实施例中,键合至聚合物链402的基团包括约50 %的可漂浮单元404和 约50%的碱单元406。然而,其他分布可以是可能的。碱单元406和/或可漂浮单元404 的百分比可以提供附加材料的"可漂浮性"和性能(例如,"擦除"不期望的曝光)的控制。 在实施例中,除了可漂浮单元404和碱单元406之外,其他官能团可以键合至聚合物链402。 附加材料400可以是共聚物、混合聚合物或其他聚合物类型。在实施例中,在正性光刻胶中 提供附加材料400。
[0049] 图5示出了具有聚合物链402以及键合至其上的可漂浮单元404和酸单元502的 附加材料500。在实施例中,键合至聚合物链402的基团包括约50 %的可漂浮单元404和 约50%的酸单元502
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