TWI746628B - 光阻組成物以及使用該光阻組成物形成精細圖案的方法 - Google Patents
光阻組成物以及使用該光阻組成物形成精細圖案的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI746628B TWI746628B TW106130062A TW106130062A TWI746628B TW I746628 B TWI746628 B TW I746628B TW 106130062 A TW106130062 A TW 106130062A TW 106130062 A TW106130062 A TW 106130062A TW I746628 B TWI746628 B TW I746628B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- carbons
- chemical formula
- group
- functional group
- following chemical
- Prior art date
Links
- 0 CC(*)(*)*1=*C=*C1 Chemical compound CC(*)(*)*1=*C=*C1 0.000 description 4
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N C1CCCCC1 Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZKWXQHYJRPNIF-UHFFFAOYSA-N CC(C1=[O]CCO1)N=C Chemical compound CC(C1=[O]CCO1)N=C RZKWXQHYJRPNIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Cc1ccc(C)cc1 Chemical compound Cc1ccc(C)cc1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
- C08F20/10—Esters
- C08F20/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
- C08F20/16—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
- C08F20/18—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F112/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
- C08F112/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
- C08F112/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
- C08F112/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by hetero atoms or groups containing heteroatoms
- C08F112/22—Oxygen
- C08F112/24—Phenols or alcohols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F12/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
- C08F12/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
- C08F12/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
- C08F12/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by hetero atoms or groups containing heteroatoms
- C08F12/22—Oxygen
- C08F12/24—Phenols or alcohols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F120/10—Esters
- C08F120/26—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
- C08F120/28—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D125/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D125/18—Homopolymers or copolymers of aromatic monomers containing elements other than carbon and hydrogen
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
- G03F1/76—Patterning of masks by imaging
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/0046—Photosensitive materials with perfluoro compounds, e.g. for dry lithography
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
- G03F7/0382—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable the macromolecular compound being present in a chemically amplified negative photoresist composition
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
- G03F7/11—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
- H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
- H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
- H01L21/0274—Photolithographic processes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
本發明實施例涉及一種化學增幅(chemically amplified)光阻組成物以及一種使用所述化學增幅光阻組成物形成半導體裝置的精細圖案的方法。
[相關申請案的交叉參考]
分別在2016年12月8日及在2017年8月09日在韓國知識產權局提出申請的且名稱為“光阻組成物以及使用其形成精細圖案的方法(Photoresist Composition and a Method for Forming a Fine Pattern Using the Same)”的韓國專利申請第10-2016-0166911號及第10-2017-0101279號全文並入本案供參考。
精細圖案有利於製造高度集成的半導體裝置。為將諸多元件集成在小的區域中,期望每一單獨的元件應被形成得盡可能小。
本發明實施例涉及一種光阻(photoresist)組成物,所述光阻組成物包含感光性聚合物以及光酸產生劑,所述感光性聚合物包含聚合物鏈(polymer chain)及偶合到所述聚合物鏈的至少一個第一官能基。所述第一官能基具有由以下化學式1或以下化學式1-1表示的結構,
其中R1為碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個,且R2為-H、-F、-Cl、-Br、碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個。R5為碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個,且X為-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NH2、-OH及鹵化物(halide)中的一個。
本發明實施例還涉及一種形成精細圖案的方法,所述方法包括:向基底施加光阻組成物,以在所述基底上形成光阻層,對所述基底執行曝光製程,以對所述光阻層的一部分進行曝光,以及對所述基底執行顯影製程,以對所述光阻層進行圖案化。所
述光阻組成物可包含感光性聚合物以及光酸產生劑,所述感光性聚合物包含聚合物鏈及偶合到所述聚合物鏈的至少一個第一官能基。所述第一官能基可具有由以下化學式1或以下化學式1-1表示的結構,
其中R1為碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個,且R2為-H、-F、-Cl、-Br、碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個。R5為碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個,且X為-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NH2、-OH及鹵化物中的一個。
本發明實施例還涉及一種光阻組成物,所述光阻組成物包含聚合物以及光酸產生劑,所述聚合物包含聚合物鏈及偶合到所述聚合物鏈的第一官能基。當所述光酸產生劑被曝光時,所述光酸產生劑產生酸離子(H+)。可通過使用所述酸離子(H+)作為催化劑進行去保護(de-protection)反應而將所述第一官能基轉換
為第二官能基。所述第二官能基具有由以下化學式8或以下化學式11表示的結構,
其中R1為碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個,R2為-H、-F、-Cl、-Br、碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個,R5為碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個,且X為-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NH2、-OH及鹵化物中的一個,並且其中所述聚合物在所述聚合物含有所述第一官能基時為親水的而在所述第一官能基被轉換為所述第二官能基時為疏水的。
10:基底
20:蝕刻目標層
22:圖案
30:光阻層
30a:第一部分
30b:第二部分
32:光阻圖案
40:光罩幕
40a:開口
L:光
S10、S20、S30、S40:步驟
通過參考附圖詳細闡述示例性實施例,各特徵將對所屬領域中的技術人員變得顯而易見,在附圖中:圖1說明繪示根據實施例的一種形成精細圖案的方法的流程
圖。
圖2至圖7說明示出根據實施例的一種形成精細圖案的方法的各階段的概念圖。
根據實施例,一種光阻組成物可為包含感光性聚合物及光酸產生劑(photoacid generator,PAG)的化學增幅負性光阻組成物(negative photoresist composition)。感光性聚合物可包含聚合物鏈及偶合到所述聚合物鏈的至少一個第一官能基。聚合物鏈可為聚苯乙烯主鏈(polystyrene backbone chain)或甲基丙烯酸酯主鏈(methacrylate backbone chain)。第一官能基可具有由以下化學式1或以下化學式1-1表示的結構。
此處,R1為碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個,且R2為-H、-F、-Cl、-Br、碳數為1至20的烷基及
碳數為6至20的芳基中的一個。R5為碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個,且X為-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NH2、-OH及鹵化物中的一個。
在一些實施例中,感光性聚合物可包含由以下化學式2或以下化學式3表示的結構。
在化學式2及化學式3中,n為介於1至1,000,000範圍內的整數。R3為-H及-CH3中的一個。R可由化學式1或化學式1-1表示,或由以下化學式4及以下化學式5中的一個表示。
此處,a與b的和為2(即,a+b=2),其中a為1或2,b為0或1,且m介於1至20範圍內。R1及R2與在化學式1中所定義的相同,且R4為碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個。
當光酸產生劑被曝光時,所述光酸產生劑可產生酸離子(H+)。舉例來說,光酸產生劑可包括三芳基鋶鹽(triarylsulfonium salt)、二芳基碘鎓鹽(diaryliodonium salt)、磺酸鹽(sulfonate)或其混合物。
當光阻組成物被曝光時,可在所述光阻組成物中包含由光酸產生劑產生的酸離子(H+)。可通過使用酸離子(H+)作為催化劑進行去保護反應而將感光性聚合物中的第一官能基轉換為第二官能基,例如,酮基(當R2為烷基或芳基時)、醛基(當R2為H時)或鹵化醯基(acid halide)(當R2為-F、-Cl、-Br時),所述
去保護反應是由以下反應式1或以下反應式1-1表示。
因此,光阻組成物可包含通過曝光而被改性的感光性聚合物。經改性感光性聚合物可包含聚合物鏈及偶合到所述聚合物鏈的至少一個第二官能基(例如,酮基、醛基或鹵化醯基中的至少一個)。在一些實施例中,經改性感光性聚合物可包含由以下化學式6或以下化學式7表示的結構。
在化學式6及化學式7中,n及R3與在化學式2及化學式3中所定義的相同。R'由以下化學式8、化學式9、化學式10及化學式11中的一個表示。R'對應於第二官能基(例如,酮基、醛基、或鹵化醯基)。
此處,R1及R2與在化學式1中所定義的相同。
此處,R1及R2與在化學式1中所定義的相同。
此處,R1及R2與在化學式1中所定義的相同,且a、b、m及R4與在化學式5中所定義的相同。R5及X與在化學式1-1中所定義的相同。
感光性聚合物在光阻組成物被曝光之前可具有親水性質。經改性感光性聚合物在光阻組成物被曝光之後可具有疏水性質。經改性感光性聚合物的溶解度可因第二官能基(例如,酮基、醛基或鹵化醯基)與第一官能基(例如,偕二醇(geminal diol)基)之間的溶解度差异而與感光性聚合物的溶解度不同。
一般來說,化學增幅負性光阻組成物可包含具有親水性質的感光性聚合物。在其中化學增幅負性光阻組成物被曝光的情况下,感光性聚合物可在因曝光產生的酸離子(H+)催化劑存在下與交聯劑反應。感光性聚合物可被轉換為具有疏水性質的感光性聚合物。在這種情况下,可通過感光性聚合物中的第一聚合物與交聯劑之間的第一反應以及感光性聚合物中的第二聚合物與交
聯劑之間的第二反應,執行感光性聚合物與交聯劑之間的交聯反應。由於交聯反應是通過多個反應步驟來執行,因此交聯反應的反應速率可能相對低。因此,化學增幅負性光阻組成物的感光性可為低的。
根據實施例,光阻組成物的感光性聚合物可包含偶合到聚合物鏈的至少一個第一官能基。當光阻組成物被曝光時,可通過在因曝光產生的酸離子(H+)催化劑存在下進行去保護反應而不進行額外的交聯反應,將第一官能基轉換為第二官能基。在這種情况下,去保護反應的反應路徑可比由交聯劑引起的交聯反應簡單。因此,去保護反應的反應速率可能相對高。因此,光阻組成物的感光性可為高的。另外,由於第一官能基與第二官能基之間的溶解度差异,可容易使用光阻組成物來形成圖案。
提供以下實例是為了突出一個或多個實施例的特徵,但應理解,所述實例不應被視為對實施例的範圍進行限制。
第一官能基的合成例1
將H2O添加到起始材料(a)中,且使起始材料(a)在酸催化劑或碱催化劑存在下反應,以製造具有第一官能基的產物(b)。
第一官能基的合成例2
此處,R5為碳數為1至20的烷基及碳數為6至20的芳基中的一個。X為-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NH2、-OH及鹵化物中的一個。
將起始材料(a)在室溫下溶解在二氯甲烷(di-chloro-methane,DCM)中。向包含起始材料(a)及二氯甲烷溶劑的溶液中添加H2O。在這種情况下,每1當量的起始材料(a)添加3當量的H2O。然後,將溶液的溫度降至0攝氏度(℃),且向所述溶液中添加酸離子(H+)。此時,每1當量的起始材料(a)添加1.2當量的酸離子(H+)。將其中添加有H2O及酸離子(H+)的溶液(反應物)在0攝氏度下攪拌了30分鐘,以製造具有第一官能基的產物(b)。
感光性聚合物的合成例1
將起始材料(1)在室溫下在Ar氣體氣氛下溶解在二氯甲烷(DCM)中。將溫度降至0攝氏度,且在0攝氏度下在Ar氣體氣氛下向包含起始材料(1)及二氯甲烷溶劑的溶液中緩慢添加了1.2當量的氫化鈉(NaH)。在0攝氏度下在Ar氣體氣氛下,向其中添加有NaH的溶液中添加反應性材料(2)。將溫度升高至室溫。將其中添加有NaH及反應性材料(2)的溶液攪拌約1小時,以製造中間產物(3)。對中間產物(3)的“A”部分進行去保護,以製造具有第一官能基的最終產物(4)。通過使用最終產物(4)進行聚合而製造感光性聚合物。
感光性聚合物的合成例2
將1當量的起始材料(1)、1.2當量的反應性材料(2)及2當量的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(2,6-di-tert-butyl-4-methylpyridine,DTBMP)在0攝氏度下在Ar氣體氣氛下溶解在乾燥的二氯甲烷(DCM)中。將溫度升高至室溫。將包含起始材料(1)、反應性材料(2)、DTBMP及二氯甲烷溶劑的溶液攪拌約1小時,以製造中間產物(3)。對中間產物(3)的“B”部分進行去保護,以製造具有第一官能基的最終產物(4)。通過使用最終產物(4)進行聚合而製造感光性聚合物。此處,X為-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NH2、-OH及鹵化物中的一個。
圖1說明繪示根據實施例的一種形成精細圖案的方法的流程圖。圖2至圖7說明根據實施例的一種形成精細圖案的方法的各階段的概念圖。
參考圖1及圖2,可在基底10上形成蝕刻目標層20,且可在蝕刻目標層20上形成光阻層30(S10)。基底10可為半導體基底,且蝕刻目標層20可包括導電層及/或絕緣層。形成光阻層30可包括向基底10施加光阻組成物。光阻組成物可為包含感光性聚合物及光酸產生劑(PAG)的化學增幅負性光阻組成物。感光性聚合物可包含聚合物鏈及偶合到所述聚合物鏈的所述至少一個第一官能基。在一些實施例中,感光性聚合物可包含由化學式2或化學式3表示的結構。
參考圖1及圖3,可對光阻層30執行曝光製程(S20)。曝光製程可包括在光阻層30之上提供光罩幕40以及將光L照射到光阻層30上。光罩幕40可具有開口40a,且光L可經由開口40a而被照射到光阻層30。通過曝光製程,光阻層30可包括未暴露至光L的第一部分30a及暴露至光L的第二部分30b。在第二部分30b中,光阻組成物可包含由光酸產生劑產生的酸離子(H+)。在第二部分30b中,可通過在酸離子(H+)催化劑存在下進行去保護反應而將感光性聚合物中的第一官能基轉換為第二官能基,如參考反應式1或反應式1-1所述。因此,第二部分30b可包含因暴露至光L而被改性的感光性聚合物。經改性感光性聚合物可包含聚合物鏈及偶合到所述聚合物鏈的至少一個第二官能基。在一些實施例中,經改性感光性聚合物可包含由化學式6或化學式7表示的結構。第一部分30a可包含含有由化學式2或化學式3表
示的結構的感光性聚合物。感光性聚合物可具有親水性質,而經改性感光性聚合物可具有疏水性質。舉例來說,通過曝光製程,光阻層30可包括具有親水性質的第一部分30a及具有疏水性質的第二部分30b。
參考圖1、圖4及圖6,可對被曝光的光阻層30執行顯影製程以形成光阻圖案32(S30)。在一些實施例中,如圖4所示,顯影製程可利用正型顯影(positive tone developing,PTD)方法來執行。在這種情况下,可通過顯影製程來移除具有親水性質的第一部分30a,而具有疏水性質的第二部分30b可在顯影製程之後保留在基底10上。舉例來說,第二部分30b可被定義為光阻圖案32。在一些實作方式中,如圖6所示,顯影製程可利用負型顯影(negative tone developing,NTD)方法來執行。在這種情况下,可通過顯影製程來移除具有疏水性質的第二部分30b,而具有親水性質的第一部分30a可在顯影製程之後保留在基底10上。舉例來說,第一部分30a可被定義為光阻圖案32。
參考圖1、圖5及圖7,可使用光阻圖案32作為蝕刻罩幕對蝕刻目標層20進行圖案化(S40)。對蝕刻目標層20進行圖案化可包括使用光阻圖案32作為蝕刻罩幕來執行蝕刻製程。可通過對蝕刻目標層20進行圖案化而在基底10上形成圖案22。
假如光阻層30的光阻組成物具有低感光性,則可能難以通過執行曝光製程來改變光阻層30的物理性質。舉例來說,暴露至光L的第二部分30b可能不容易被改性成具有與未暴露至光L的第一部分30a不同的極性及/或溶解度。在這種情况下,光阻層30的至少一部分可在執行曝光製程及顯影製程之後保留在各光阻
圖案32之間。光阻層30的保留在各光阻圖案32之間的部分(例如,光阻浮垢)可造成後續蝕刻製程的缺陷。
根據實施例,光阻層30的光阻組成物可包含感光性聚合物。感光性聚合物可包含偶合到聚合物鏈的至少一個第一官能基。在光阻層30的第二部分30b中,可通過在因曝光產生的酸離子(H+)催化劑存在下進行去保護反應而不進行額外的交聯反應,將第一官能基轉換為第二官能基。在這種情况下,由於去保護反應的反應路徑比由交聯劑引起的交聯反應的反應路徑簡單,因此可容易利用光L來改變第二部分30b的物理性質(例如,極性及/或溶解度)。因此,可使可在各光阻圖案32之間出現的光阻浮垢(scum)或光阻殘餘物最少化,且可更容易形成具有精細節距(pitch)的光阻圖案32。
綜上所述,為了提供其中在小的區域中設置有諸多元件的高度集成的半導體裝置,且為了滿足已顯著减小的半導體裝置的設計規則,期望减小圖案的節距,所述節距對應於每一圖案的寬度與各圖案之間的距離的和。然而,由於微影製程的分辨率隨著光阻層變厚且圖案的節距變小而受到限制,因此可能難以形成具有精細節距的圖案。因此,期望得到對照射到光阻層的光具有較大靈敏度的光阻組成物。
本發明實施例提供一種具有高感光性的光阻組成物。可使用所述光阻組成物來形成光阻圖案,且因此可最少化或防止可在各光阻圖案之間形成的光阻浮垢。因此,可容易形成具有精細節距的光阻圖案。
本發明實施例進一步提供一種形成精細圖案的方法。
本文中已公開了示例性實施例,且儘管使用特定用語,但所述特定用語僅在一般意義及說明性意義上使用及加以解釋而並非用於限制目的。在一些情况下,如在提出本申請之前對所屬領域中的普通技術人員將顯而易見,除非另外具體地指明,否則結合具體實施例所闡述的特徵、特性、及/或元件可單獨地使用或與結合其他實施例所闡述的特徵、特性、及/或元件組合使用。因此,所屬領域中的技術人員應理解,可在不背離以上申請專利範圍中所述的本發明的精神及範圍的條件下,作出各種形式及細節上的改變。
10:基底
20:蝕刻目標層
30:光阻層
30a:第一部分
30b:第二部分
40:光罩幕
40a:開口
L:光
Claims (11)
- 一種形成精細圖案的方法,其中所述方法包括:向基底施加光阻組成物,以在所述基底上形成光阻層;對所述基底執行曝光製程,以對所述光阻層的一部分進行曝光;以及對所述基底執行顯影製程,以對所述光阻層進行圖案化, 其中所述光阻組成物包含:感光性聚合物,包含聚合物鏈及偶合到所述聚合物鏈的至少一個第一官能基,其中所述聚合物鏈是聚苯乙烯主鏈或甲基丙烯酸酯主鏈;以及光酸產生劑,且其中所述感光性聚合物包含由以下化學式2或以下化學式3表示的結構,
- 如申請專利範圍第6項所述的方法,其中所述第一部分包含所述感光性聚合物。
- 如申請專利範圍第7項所述的方法,其中所述第一部分具有親水性質且所述第二部分具有疏水性質。
- 如申請專利範圍第3項所述的方法,其中:所述光阻層包括未被所述曝光製程曝光的第一部分及被所述曝光製程曝光的第二部分,且執行所述顯影製程以對所述光阻層進行圖案化包括執行所述顯影製程以移除所述第一部分或所述第二部分。
- 一種光阻組成物,包括:聚合物,所述聚合物包含聚合物鏈及偶合到所述聚合物鏈的第一官能基,其中所述聚合物鏈是聚苯乙烯主鏈或甲基丙烯酸酯主鏈;以及光酸產生劑,其中:當所述光酸產生劑被曝光時,所述光酸產生劑產生酸離子 (H+),且能够通過使用所述酸離子(H+)作為催化劑進行去保護反應而將所述第一官能基轉換為第二官能基,其中所述第二官能基具有由以下化學式8,
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20160166911 | 2016-12-08 | ||
??10-2016-0166911 | 2016-12-08 | ||
KR10-2016-0166911 | 2016-12-08 | ||
KR1020170101279A KR102428331B1 (ko) | 2016-12-08 | 2017-08-09 | 포토 레지스트 조성물 및 이를 이용한 미세 패턴 형성 방법 |
KR10-2017-0101279 | 2017-08-09 | ||
??10-2017-0101279 | 2017-08-09 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201835118A TW201835118A (zh) | 2018-10-01 |
TWI746628B true TWI746628B (zh) | 2021-11-21 |
Family
ID=62490073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW106130062A TWI746628B (zh) | 2016-12-08 | 2017-09-04 | 光阻組成物以及使用該光阻組成物形成精細圖案的方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10691018B2 (zh) |
JP (1) | JP7120753B2 (zh) |
CN (1) | CN108181787B (zh) |
TW (1) | TWI746628B (zh) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201435502A (zh) * | 2012-11-26 | 2014-09-16 | Fujifilm Corp | 圖案形成方法、由其形成的抗蝕劑圖案、以及使用它們的電子元件的製造方法及電子元件 |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07140666A (ja) * | 1993-06-04 | 1995-06-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | マイクロリトグラフィックレジスト組成物、酸不安定化合物、マイクロリトグラフィックレリーフ画像形成方法及び酸感知性ポリマー組成物 |
US5998092A (en) | 1998-05-27 | 1999-12-07 | Clariant International, Ltd. | Water soluble negative-working photoresist composition |
DE19956531A1 (de) * | 1998-11-27 | 2000-05-31 | Hyundai Electronics Ind | Vernetzer für ein Photoresist und diesen enthaltende Photoresistzusammensetzung |
KR100749494B1 (ko) | 2001-04-03 | 2007-08-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 화학증폭형 네가티브 포토레지스트용 중합체 및 포토레지스트 조성물 |
KR20030035005A (ko) | 2001-10-29 | 2003-05-09 | 삼성에스디아이 주식회사 | 화학증폭형 네가티브 포토레지스트 중합체 및포토레지스트 조성물 |
JP4133399B2 (ja) * | 2003-02-10 | 2008-08-13 | 信越化学工業株式会社 | 高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法 |
EP1662321A1 (en) | 2004-11-24 | 2006-05-31 | Rohm and Haas Electronic Materials, L.L.C. | Photoresist compositions |
JP4951395B2 (ja) * | 2007-04-19 | 2012-06-13 | 東京応化工業株式会社 | ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法 |
JP5623896B2 (ja) | 2010-01-15 | 2014-11-12 | 富士フイルム株式会社 | 感光性樹脂組成物、硬化膜の形成方法、硬化膜、有機el表示装置、及び、液晶表示装置 |
JP5647804B2 (ja) | 2010-03-19 | 2015-01-07 | 富士フイルム株式会社 | レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法 |
JP5708082B2 (ja) | 2010-03-24 | 2015-04-30 | 信越化学工業株式会社 | パターン形成方法及びネガ型レジスト組成物 |
KR101498664B1 (ko) | 2010-05-04 | 2015-03-05 | 주식회사 엘지화학 | 네가티브 포토레지스트 조성물 및 소자의 패터닝 방법 |
JP5278406B2 (ja) | 2010-11-02 | 2013-09-04 | 信越化学工業株式会社 | パターン形成方法 |
JP5947028B2 (ja) | 2010-12-02 | 2016-07-06 | ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ エルエルシーRohm and Haas Electronic Materials LLC | ポリマー、フォトレジスト組成物、およびフォトリソグラフィパターンを形成する方法 |
JP5836230B2 (ja) * | 2011-09-15 | 2015-12-24 | 富士フイルム株式会社 | パターン形成方法、感電子線性又は感極紫外線性樹脂組成物、及び、レジスト膜、並びに、これらを用いた電子デバイスの製造方法 |
JP6126878B2 (ja) * | 2013-03-15 | 2017-05-10 | 富士フイルム株式会社 | パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜及び電子デバイスの製造方法 |
JP6027934B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2016-11-16 | 富士フイルム株式会社 | 化合物、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び、これらを用いた電子デバイスの製造方法 |
JP5987802B2 (ja) * | 2013-09-04 | 2016-09-07 | 信越化学工業株式会社 | ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法 |
CN103809378A (zh) | 2014-01-26 | 2014-05-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种负性光刻胶及其制备方法、使用方法 |
JP6222057B2 (ja) * | 2014-11-25 | 2017-11-01 | 信越化学工業株式会社 | 化学増幅レジスト材料及びパターン形成方法 |
JP6332113B2 (ja) * | 2014-12-08 | 2018-05-30 | 信越化学工業株式会社 | シュリンク材料及びパターン形成方法 |
KR102374049B1 (ko) * | 2015-06-02 | 2022-03-14 | 삼성전자주식회사 | 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법 |
JP6520753B2 (ja) * | 2016-02-19 | 2019-05-29 | 信越化学工業株式会社 | ポジ型レジスト材料、及びパターン形成方法 |
JP6848776B2 (ja) * | 2016-10-12 | 2021-03-24 | 信越化学工業株式会社 | スルホニウム化合物、レジスト組成物、及びパターン形成方法 |
-
2017
- 2017-09-04 TW TW106130062A patent/TWI746628B/zh active
- 2017-09-13 US US15/702,839 patent/US10691018B2/en active Active
- 2017-11-27 JP JP2017226700A patent/JP7120753B2/ja active Active
- 2017-12-08 CN CN201711297243.6A patent/CN108181787B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201435502A (zh) * | 2012-11-26 | 2014-09-16 | Fujifilm Corp | 圖案形成方法、由其形成的抗蝕劑圖案、以及使用它們的電子元件的製造方法及電子元件 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10691018B2 (en) | 2020-06-23 |
CN108181787A (zh) | 2018-06-19 |
TW201835118A (zh) | 2018-10-01 |
JP2018097357A (ja) | 2018-06-21 |
JP7120753B2 (ja) | 2022-08-17 |
US20180164682A1 (en) | 2018-06-14 |
CN108181787B (zh) | 2023-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9851636B2 (en) | Materials and methods for improved photoresist performance | |
TWI536106B (zh) | 化學增幅光阻材料及圖案形成方法 | |
KR102148074B1 (ko) | 레지스트 재료 및 패턴 형성 방법 | |
TWI545409B (zh) | 感光性光阻材料用顯影液及使用此顯影液之圖案形成方法 | |
TW201805269A (zh) | 光阻材料及圖案形成方法 | |
TWI638230B (zh) | 單體、高分子化合物、光阻材料及圖案形成方法 | |
JP3892000B2 (ja) | 化学増幅レジスト・イメージングを用いて50nm以下のハーフピッチのフィーチャーを形成する方法 | |
TWI633123B (zh) | 高分子化合物、負型光阻組成物、疊層體、圖案形成方法及化合物 | |
TW200947117A (en) | Multiple exposure photolithography methods and photoresist compositions | |
TWI524157B (zh) | 感光性光阻材料用顯影液及使用此顯影液之圖案形成方法 | |
TW201234111A (en) | Photoresist composition for negative development and pattern forming method using thereof | |
TWI591439B (zh) | 高分子化合物及單體與光阻材料及圖案形成方法 | |
TWI746628B (zh) | 光阻組成物以及使用該光阻組成物形成精細圖案的方法 | |
US6641971B2 (en) | Resist compositions comprising silyl ketals and methods of use thereof | |
US9529265B2 (en) | Method of preparing and using photosensitive material | |
KR102428331B1 (ko) | 포토 레지스트 조성물 및 이를 이용한 미세 패턴 형성 방법 | |
JP3204465B2 (ja) | 半導体素子製造用レジストパターン形成材料及びそれを用いたパターン形成方法 | |
TW201629642A (zh) | 顯影液及使用該顯影液之圖案形成方法 | |
JPH04107561A (ja) | レジスト組成物 | |
JP2012224583A (ja) | カリックス[4]アレーン組成物 | |
JPH04155344A (ja) | 感光性樹脂組成物 | |
WO2015194910A1 (ko) | 화학 증폭형 후막 포토레지스트용 용해 억제제, 이를 포함한 포토레지스트 조성물, 및 이를 사용한 소자의 패터닝 방법 | |
CN116027635A (zh) | Krf薄膜光刻用负性光致抗蚀剂组合物及其制备方法和应用 | |
JP2024092902A (ja) | 感活性光線性または感放射線性樹脂組成物、パターン形成方法および電子デバイスの製造方法 | |
CN116027634A (zh) | Krf薄膜光刻用负性光致抗蚀剂组合物及其制备方法和应用 |