[发明专利]用于抗蚀剂流动工艺的光致抗蚀剂组合物以及使用所述组合物形成接触孔的方法

说明书

本发明涉及光致抗蚀剂组合物和使用光致抗蚀剂组合物方法。本发明特别涉及含有两种以上聚合物的光致抗蚀剂组合物，以及使用该组合物的方法。

抗蚀剂流动工艺应用于包括半导体器件制造在内的许多工业领域。抗蚀剂流动工艺常用于半导体器件的生产中，形成精细的接触孔图形。所述抗蚀剂流动工艺可用于制备超过暴光设备的分辨率的接触孔图形。一般地，抗蚀剂流动工艺是在采用光刻工艺在基底上形成图形之后使用。光刻工艺一般包含暴光工艺和显影工艺。所述光刻工艺形成最高分辨率等于暴光设备分辨率的接触孔图形。在抗蚀剂流动工艺中，这种初始形成图形然后被加热至高于所述光致抗蚀剂树脂玻璃转变点的温度，使光致抗蚀剂树脂产生流动。光致抗蚀剂树脂流动减小接触孔尺寸直至得到集成工艺所需的精细接触孔。(见图1)

因此，抗蚀剂流动工艺可制备小于暴光设备分辨率的接触孔。不幸的是，所述抗蚀剂流动工艺可引起光致抗蚀剂树脂的意外的或过量的流动(例如：“过流”)，其可使得接触孔图形轮廓弯曲或萎陷。这种问题经常发生于温度高于所述光致抗蚀剂树脂玻璃转变点温度时。

可产生过流的几种因素，包括光致抗蚀剂的对热敏感性、温度的不精确控制、以及流动时间控制不够精确。由于过流，使接触孔萎陷。

试图通过改进烘烤工艺，诸如保持均匀烘烤温度和/或烘烤时间的精确控制等来解决过流问题未能取得成功。

因此，本发明的目的是提供光致抗蚀剂组合物。

本发明的另一个目的是提供一种使用此光致抗蚀剂组合物来形成光致抗蚀剂图形的抗蚀剂流动工艺。

本发明的另一个目的是提供一种采用由上述方法形成的光致抗蚀剂图形的接触孔形成方法。

图1为一般抗蚀剂流动工艺的示意图。

图2为光致抗蚀剂聚合物A,B和C的DSC图，C为聚合物A和聚合物B比例为1∶1的混合物。

图3为采用含有聚合物A的抗蚀剂A制得的200nm光致抗蚀剂图形以及由抗蚀剂流动工艺制备的图形。

图4为采用含有聚合C的抗蚀剂C制得的200nm光致抗蚀剂图形以及由抗蚀剂流动工艺制得的图形。

图5为烘烤后临界尺寸(ABCD)对采用抗蚀剂-A、B和C的烘烤时间曲线图。

图6为刻蚀氧化物层，是采用图4中50nm图形的底端。

本发明提供包含两种以上聚合物的光致抗蚀剂组合物，以及使用所述组合物的方法。本发明特别提供能在抗蚀剂流动工艺中减少或消除光致抗蚀剂树脂过流的光致抗蚀剂组合物，因此防止接触孔图形弯曲或萎陷。

在使用常规光致抗蚀剂组合物的抗蚀剂流动工艺中，由于光致抗蚀剂树脂的过流，接触孔图形将萎陷。但是，通过采用含有通过交联反应的两种以上聚合物的光致抗蚀剂组合物本发明克服所述难题。

本发明的光致抗蚀剂组合物包括含有两种以上具有交联能力的聚合物混合物、光酸生成剂和有机溶剂的光致抗蚀剂树脂。

优选地，本发明的光致抗蚀剂树脂包括两种聚合物：分别为如下式1所示的具有苯酚基的聚合物和如下式2所示的具有羧酸基的聚合物：        1其中，R₁为H；(C₁-C₁₀)烷基或芳基；以及

    a∶b的比例为20～80mol％∶80～20mol％。       2

其中，R₂为酸不稳定保护基团，其选自叔丁基、四氢吡喃-2-基、2-甲基四氢吡喃-2-基、四氢呋喃-2-基、2-甲基四氢呋喃-2-基、1-甲氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基乙基、1-乙氧基丙基、1-乙氧基-1-甲基乙基、1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基、1-叔-丁氧基乙基、1-异丁氧基乙基和2-acetylmenth-1-基。

以及c∶d∶e之比为30～70mol％∶28～50mol％∶2～15mol％。

优选第一共聚物包括，但不限于，下式1a所示的聚合物：         1a其中，R₁为CH₃，以及a∶b比例为20～80mol％∶80～20mol％。优选第二共聚物包括，但不限于，下式2a所示的聚合物：         2a

其中，R₂为叔丁基；以及c∶d∶e比例为30～70mol％∶28～50mol∶2～15mol％。

优选地，c∶d∶e的比例为50mol％∶43mol％∶7mol％。

此外，第一共聚物和第二共聚物比例为20～80％重量：20～80％重量，优选50％重量：50％重量。