抗蚀剂顶涂层组合物和使用所述组合物形成图案的方法与流程

专利2025-11-13  3


本公开涉及一种抗蚀剂顶涂层组合物(resist topcoat composition,抗蚀剂表涂层组合物)和利用其形成(或提供)图案的方法。


背景技术:

1、近来,半导体工业已经开发了超微技术以产生几纳米至几十纳米的图案(例如,纳米级的图案)。这种超微技术依赖于(基本上需要)有效的光刻工艺。

2、相关技术的光刻工艺涉及在半导体衬底(substrate)上形成(或提供)材料层,在其上涂覆光刻胶(photoresist,光致抗蚀剂)膜,使光刻胶膜曝光并显影以形成(或提供)光刻胶图案,然后利用光刻胶图案作为掩模蚀刻所述材料层。

3、随着光刻工艺的发展,图案集成度(degree of pattern integration,图案一体化程度)日益增加,并且期望或需要用于解决在该工艺中出现的各种问题的材料和技术。

4、例如,如果极紫外光(euv)被辐射到光刻胶(上)(例如,当极紫外光(euv)被辐射到光刻胶(上)时),由于每个光子的高能量,可能存在这样的区域,在所述区域中大量光或少量光被随机或不期望地辐射,这是光散粒噪声(photo shot noise),或在光刻胶的顶部和底部之间可能存在euv吸收差异,这可能导致图案分布劣化,诸如图案的粗糙度(ler:线边缘粗糙度,lwr:线宽粗糙度)和/或均匀性(ipu(点内均匀性(in-point uniformity)))增加。为了改善或减少这种图案分布劣化,期望或需要技术开发。


技术实现思路

1、根据一个或多个实施方式的一个方面涉及能够通过防止或减少图案劣化来减少图案分布(例如,变化)的抗蚀剂顶涂层组合物。

2、根据一个或多个实施方式的一个方面涉及利用抗蚀剂顶涂层组合物形成(或提供)图案的方法。

3、根据一些实施方式,抗蚀剂顶涂层组合物包含:共聚物,该共聚物包括由化学式m-1表示的第一结构单元、由化学式m-2表示的第二结构单元和由化学式m-3a或化学式m-3b表示的第三结构单元;和溶剂。

4、

5、在化学式m-1和化学式m-2中,

6、r1和r2可以各自独立地是氢或者取代或未取代的c1至c10烷基,

7、l1和l2可以各自独立地是单键、取代或未取代的c1至c10亚烷基和/或它们的(例如,任何合适的)组合,

8、x1可以是单键;-o-;-s-;-s(o)-;-s(o)2-;-c(o)-;-c(=o)o-;-oc(=o)-;-oc(=o)o-;-nra-,其中,ra可以是氢、氘或者取代或未取代的c1至c10烷基;和/或它们的(例如,任何合适的)组合,

9、r5可以是氢、氟、羟基、取代或未取代的c1至c20烷基和/或它们的(例如,任何合适的)组合,

10、r6可以是氢或c(=o)rb,

11、rb可以是取代或未取代的c1至c10烷基,

12、r5、l1或l2中的至少一个可以包括氟和羟基,

13、r7可以是氢、卤素、羟基、取代或未取代的c1至c10烷基和/或它们的(例如,任何合适的)组合,并且

14、m1可以是选自1至4的整数,

15、

16、

17、在化学式m-3a和化学式m-3b中,

18、r3可以是氢或者取代或未取代的c1至c10烷基,

19、l3和l4可以各自独立地是单键、取代或未取代的c1至c10亚烷基、取代或未取代的c6至c20亚芳基和/或它们的(例如,任何合适的)组合,

20、r8至r11可以各自独立地是氢、取代或未取代的c1至c20烷基、取代或未取代的c2至c20烯基、取代或未取代的c2至c20炔基、取代或未取代的c6至c20芳基和/或它们的(例如,任何合适的)组合,

21、n1可以是选自1至6的整数,并且

22、*可以是连接点。

23、在一些实施方式中,第一结构单元可以由化学式1表示。

24、化学式1

25、

26、在化学式1中,

27、r1可以是氢或者取代或未取代的c1至c10烷基,

28、rk、rl、rm、rn和r5可以各自独立地是氢、氟、羟基、取代或未取代的c1至c20烷基和/或它们的(例如,任何合适的)组合,

29、m2和m3可以各自独立地是选自1至10的整数,

30、x1可以是单键;-o-;-s-;-s(o)-;-s(o)2-;-c(o)-;-c(=o)o-;-oc(=o)-;-oc(=o)o-;-nra-,其中ra可以是氢、氘或者取代或未取代的c1至c10烷基;和/或它们的(例如,任何合适的)组合,并且

31、rk、rl、rm、rn或r5中的至少一个可以包含氟和羟基。

32、在一些实施方式中,化学式1中的rm、rn或r5中的至少一个可以包含氟基和羟基。

33、在一些实施方式中,化学式1中的rm或rn中的至少一个可以是氟或被至少一个氟取代的c1至c10烷基,并且r5可以是羟基或被至少一个羟基取代的c1至c10烷基。

34、在一些实施方式中,化学式1中的rm或rn中的至少一个可以是羟基或被至少一个羟基取代的c1至c10烷基,并且r5可以是氟或被至少一个氟取代的c1至c10烷基。

35、在一些实施方式中,化学式1中的rm可以是羟基或被至少一个羟基取代的c1至c10烷基,rn可以是氟或被至少一个氟取代的c1至c10烷基,并且r5可以是羟基、氟或者被一个或多个氟基或一个或多个羟基取代的c1至c10烷基。

36、在一些实施方式中,化学式1中的rm或rn中的至少一个可以是氟或被至少一个氟取代的c1至c10烷基,并且r5可以是羟基或者被一个或多个羟基或一个或多个c1至c5氟烷基中的至少一个取代的c1至c5烷基。例如,r5可以是被一个或多个羟基取代和/或被一个或多个c1至c5氟烷基取代的c1至c5烷基。

37、在一些实施方式中,第一结构单元可以是选自组i的结构中的任何一种(例如,一种)。

38、组i

39、

40、在组i中,r1可以各自独立地是氢或甲基,并且*可以是连接点。

41、在一些实施方式中,第二结构单元可以由选自化学式2-1至化学式2-4中的任何一种(例如,一种)表示。

42、

43、在化学式2-1至化学式2-4中,

44、r2可以是氢或甲基,

45、r6、r6a和r6b可以各自独立地是氢或c(=o)rb,

46、rb可以是取代或未取代的c1至c5烷基,

47、r7可以各自独立地是氢、卤素、羟基、取代或未取代的c1至c10烷基和/或它们的(例如,任何合适的)组合,并且

48、*可以是连接点。

49、在一些实施方式中,r7中的至少一个可以是卤素。

50、在一些实施方式中,r7中的至少一个可以是碘基。

51、第二结构单元可以是选自组ii的结构中的任何一种(例如,一种)。

52、组ii

53、

54、在组ii中,r2可以各自独立地是氢或甲基,并且*可以是连接点。

55、在一些实施方式中,l3和l4可以各自独立地是单键、取代或未取代的c1至c5亚烷基或者取代或未取代的c6至c12亚芳基,并且

56、r8至r15可以各自独立地是氢、取代或未取代的c1至c10烷基或者取代或未取代的c6至c12芳基。

57、在一些实施方式中,第三结构单元可以是选自组iii的结构中的任一种(例如,一种)。

58、组iii

59、

60、在组iii中,

61、r3可以是氢或甲基,并且*可以是连接点。

62、在一些实施方式中,基于共聚物的总计100mol%,根据一些实施方式的共聚物可以包括约30mol%至约95mol%的第一结构单元、约1mol%至约20mol%的第二结构单元以及约5mol%至约50mol%的第三结构单元。

63、在一些实施方式中,共聚物可以具有约1,000g/mol至约50,000g/mol的重均分子量。

64、在一些实施方式中,基于抗蚀剂顶涂层组合物的总重量,可以以0.1wt%至10wt%的量包含根据一些实施方式的共聚物。

65、在一些实施方式中,共聚物可以是选自组iv中列出的那些中的任何一种(例如,一种)或可以包括选自组iv中列出的那些中的至少一种(例如,一种或多种)。

66、组iv

67、

68、在组iv中,x:y:z可以是60:10:30、60:20:20、66:10:24、69:12:19、70:10:20、70:20:10或80:10:10。

69、在一些实施方式中,溶剂可以是由化学式4表示的醚类溶剂。

70、化学式4

71、

72、在化学式4中,

73、r12和r13可以各自独立地是取代或未取代的c3至c20烷基。

74、在一些实施方式中,醚类溶剂可以是选自以下各项中的任何一种(例如,一种)或可以包括选自以下各项中的至少一种(例如,一种或多种):二异丙基醚、二丙基醚、二异戊基醚、二戊基醚、二丁基醚、二异丁基醚、二仲丁基醚、二己基醚、双(2-乙基己基)醚、二癸基醚、双十一烷基醚、双十二烷基醚、双十四烷基醚、十六烷基醚、丁基甲基醚、丁基乙基醚、丁基丙基醚、叔丁基甲基醚、叔丁基乙基醚、叔丁基丙基醚、二叔丁基醚、环戊基甲基醚、环己基甲基醚、环戊基乙基醚、环己基乙基醚、环戊基丙基醚、环戊基-2-丙基醚、环己基丙基醚、环己基-2-丙基醚、环戊基丁基醚、环戊基叔丁基醚、环己基丁基醚、环己基叔丁基醚、2-辛酮、4-庚酮和/或它们的(例如,任何合适的)组合。

75、根据一些实施方式,形成(或提供)图案的方法包括:在衬底上涂覆并加热光刻胶组合物以形成(或提供)光刻胶膜;在光刻胶膜上涂覆并加热上述抗蚀剂顶涂层组合物以形成(或提供)顶涂层;以及将顶涂层和光刻胶膜曝光并显影以形成(或提供)抗蚀剂图案。

76、根据一些实施方式的抗蚀剂顶涂层组合物可以从光刻胶的顶部去除过量的活化酸(excessive activated acid),如果暴露于euv(例如,当暴露于euv时),以防止或减少图案分布劣化,诸如由于光刻胶层的顶部和底部之间的euv吸收差异导致的图案的粗糙度(ler、lwr)或ipu,并且由此改善图案分布并且还显著改善柱状图案的ipu,期望地有助于形成(或提供)光刻胶的精细图案。


技术特征:

1.一种抗蚀剂顶涂层组合物,包含:

2.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

3.根据权利要求2所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

4.根据权利要求2所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

5.根据权利要求2所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

6.根据权利要求2所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

7.根据权利要求2所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

8.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

9.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

10.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

11.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

12.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

13.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

14.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

15.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

16.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

17.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

18.根据权利要求1所述的抗蚀剂顶涂层组合物,其中

19.一种形成图案的方法,所述方法包括:


技术总结
提供了一种抗蚀剂顶涂层组合物和使用所述组合物形成图案的方法。抗蚀剂顶涂层组合物包含:共聚物,其包括由化学式M‑1表示的第一结构单元、由化学式M‑2表示的第二结构单元和由化学式M‑3A或化学式M‑3B表示的第三结构单元;和溶剂。关于上述化学式的细节如说明书中所述。

技术研发人员:河京珍,南宫烂,朴贤,宋大锡,金旼秀
受保护的技术使用者:三星SDI株式会社
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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