化合物和包含其的光致抗蚀剂组合物的制作方法

本发明涉及可裂解化合物、包含此类化合物的光致抗蚀剂组合物和使用此类光致抗蚀剂组合物的图案形成方法。本发明在半导体制造工业中在光刻应用中找到了特定可用性。

背景技术：

1、光致抗蚀剂组合物是用于将图像转移到布置在基底上的一个或多个下层(如金属、半导体或介电层)上的光敏感材料。正性化学增强的光致抗蚀剂组合物通常用于高分辨率处理。此类抗蚀剂组合物典型地包含具有酸不稳定基团的聚合物和光酸产生剂(pag)。使光致抗蚀剂组合物的层以图案方式暴露于活化辐射并且pag在暴露的区域内产生酸。暴露后烘烤期间，该酸使聚合物的酸不稳定基团裂解。这在显影剂溶液中光致抗蚀剂层的暴露区域与未暴露区域之间产生了溶解度特性的差异。在正性显影(ptd)过程中，光致抗蚀剂层的暴露区域变得可溶于显影剂(典型地水性的碱显影剂)中并且从基底表面除去。不溶于显影剂的未暴露区域在显影后保留以形成正浮雕图像。所得浮雕图像允许基底的选择性处理。

2、为了增加半导体装置的集成密度并且允许形成具有在纳米(nm)范围内的尺寸的结构，已经并且继续开发具有高分辨率能力的光致抗蚀剂和光刻处理工具。在半导体装置中实现nm级特征尺寸的一种方法是使用具有短波长(例如193nm或更短)的活化辐射来对光致抗蚀剂层进行暴露。为了进一步改善光刻性能，已经开发了浸入式光刻工具以有效地增加成像装置的镜头的数值孔径(na)。通过在成像装置的最后的表面与半导体晶片的上表面之间使用较高折射率的流体(典型地水)可实现这一点。

3、通过使用多重(二重、三重或更多重)图案化技术，深紫外线氟化氩(arf)准分子激光器浸入式工具目前正在将光刻处理的边界推至16nm和14nm的装置节点。然而，使用多重图案化可能在增加材料使用和所需的工艺步骤数目方面(相比于单步、直接成像的图案)是昂贵的。因此，对于先进的装置节点来说，对用于下一代(例如，极紫外，euv)光刻的光致抗蚀剂组合物的需求变得越来越重要，所述组合物使用具有13.5nm的极短波长的活化辐射。在与这些节点相关的极端特征尺寸下，光致抗蚀剂组合物的性能要求变得越来越更严格。所希望的性能特性包括，例如，对活化辐射的高灵敏度、低未暴露膜厚度损失、良好的对比度、高分辨能力和良好的线宽粗糙度(lwr)。

4、因此，在本领域中持续需要可用于光致抗蚀剂组合物的能导致改善的光刻性能的新化合物。

技术实现思路

1、提供了一种由式(1)表示的化合物：

2、

3、其中，x是具有为r的化合价的基团；每个l1独立地是单键或二价连接基团；每个l2是单键或连接基团；每个ar1独立地是取代或未取代的c6-30亚芳基或取代或未取代的c3-30亚杂芳基，其中所述取代的c6-30亚芳基和所述取代的c3-30亚杂芳基各自独立地被卤素、c1-30烷基、c1-30烷氧基、c4-30环烷基、c3-30杂环烷基、c2-30烯基、c2-30炔基、c6-30芳基、c7-30芳基烷基、c7-30烷基芳基、c6-30芳氧基、c3-30杂芳基、c4-30烷基杂芳基、c4-30杂芳基烷基、或c3-30杂芳氧基中的至少一个取代；每个r1独立地是包含酸不稳定基团的有机基团；r2和r3各自独立地是氢、或取代或未取代的c1-30烷基；r2和r3一起任选地经由单键或二价连接基团形成环，其中所述环是取代或未取代的；m是大于或等于1的整数；k是1至5的整数；并且r是2至10的整数，并且其中所述化合物是非聚合的。

4、还提供了一种经涂覆的基底，其包括：(a)基底，在其表面上具有一个或多个待图案化的层；和(b)设置在该一个或多个待图案化的层之上的本发明的化合物的层。

5、另一方面提供了一种光致抗蚀剂组合物，其包含本发明的化合物和溶剂。

6、还提供了一种用于形成图案的方法，该方法包括将本发明的化合物的层施加在基底上以提供光致抗蚀剂层；将所述光致抗蚀剂层以图案方式暴露于活化辐射以提供暴露的光致抗蚀剂层；以及使所述暴露的光致抗蚀剂层显影以提供光致抗蚀剂图案。

7、另一方面提供了一种用于形成图案的方法，该方法包括将光致抗蚀剂组合物的层施加在基底上以提供光致抗蚀剂组合物层；将所述光致抗蚀剂组合物层以图案方式暴露于活化辐射，以提供暴露的光致抗蚀剂组合物层；以及使所述暴露的光致抗蚀剂组合物层显影，以提供光致抗蚀剂图案。

技术特征：

1.一种由式(1)表示的化合物：

2.如权利要求1所述的化合物，其中，x由式(4)至(9)之一表示：

3.如权利要求1所述的化合物，其中，r1包含酯基团。

4.如权利要求1所述的化合物，其中，r1包含缩醛或缩酮基团。

5.如权利要求1所述的化合物，其中，所述化合物包含一个或多个碘原子。

6.如权利要求1至5中任一项所述的化合物，其中，每个由所述整数r表示的子单元是相同的。

7.一种光致抗蚀剂组合物，其包含：

8.如权利要求7所述的光致抗蚀剂组合物，其进一步包含：聚合物。

9.如权利要求8所述的光致抗蚀剂组合物，其中，所述聚合物是酸敏感的。

10.如权利要求7至9中任一项所述的光致抗蚀剂组合物，其进一步包含：光酸产生剂。

11.一种经涂覆的基底，其包括：

12.一种用于形成图案的方法，所述方法包括：

13.一种用于形成图案的方法，所述方法包括：

技术总结
一种由式(1)表示的化合物：其中，X是具有为r的化合价的基团；每个R1独立地是包含酸不稳定基团的有机基团；m是大于或等于1的整数；k是1至5的整数；并且r是2至10的整数，其中该化合物是非聚合的，并且其中Ar1、L1、L2、R2和R3如本文所定义。

技术研发人员：崔莉,E·阿卡德,岑寅杰,C·A·赫尔策尔,J·F·卡梅伦,朴钟根,S·M·科莱,李忠奉
受保护的技术使用者：罗门哈斯电子材料有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16