[发明专利]带有拉链状机构的光刻胶及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，涉及带有拉链状机构的光刻胶及方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，元件尺寸越来越小，例如，从65纳米减小到45纳米或者更小。经过图案化的光刻胶层用于将具有较小部件尺寸的设计图案从光掩模转印给晶圆。在传统化学放大型(CA)抗蚀剂(resist)中，曝光辐射将来自CA抗蚀剂中的光致生酸剂(PAG)的酸释放，从而在抗蚀膜中形成潜象(latent image)。随后，实施曝光后焙烘(PEB)，从而在抗蚀膜中驱动酸催化交联或者去保护反应。为了提高较小部件尺寸的精细图案的分辨率，近来进行了各种尝试来缩短曝光光源的波长，并且提高投影镜的数值孔径(换言之，投影镜具有较高的数值孔径)。为了进一步提高分辨率，可以使用极远紫外激光器(EUVL)。然而，在较高能量曝光工艺期间，EUVL可能会受到脱气(out-gassing)污染的影响，从而导致透镜污染。

因此，亟需一种光刻胶材料和光刻方法来解决上述问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于光刻图案化工艺中的抗蚀剂，包括：聚合材料，具有多个拉链状分子，每个拉链状分子都包括第一拉链状部分和第二拉链状部分，其中，第一拉链状部分和第二拉链状部分都包括多个拉链状支链，多个拉链状支链成对键合在一起，并且能够通过热能、辐射能、以及化学反应中的一种而断裂开。

该抗蚀剂进一步包括：辐射敏感组分，与拉链状分子键合。

其中，辐射敏感组分包括光致生酸剂和光致生碱剂中的一种。

其中，辐射敏感组分包括热敏分子。

其中，辐射能包括紫外线(UV)光。

该抗蚀剂进一步包括：溶剂，分布在聚合材料中。

其中，第一拉链状支链和第二拉链状支链都包括极化电荷。

其中，第一拉链状支链和第二拉链状支链利用氢键、离子键、以及共价键中的一种进行键合。

其中，每个拉链状分子的分子量都处于大约300到大约30000之间的范围内。

此外，还提供了一种用于光刻图案化工艺的抗蚀剂，包括：多个拉链状分子，能够通过酸而断裂开；以及光致生酸剂(PAG)，每个光致生酸剂都与拉链状分子中的一个进行键合。

其中，每个拉链状分子都包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分键合在一起，能够断裂开，从而调节抗蚀剂的极性，并且大到足以减轻脱气问题。

其中，第一部分和第二部分的分子量都大于大约250。

其中，第一部分和第二部分都包括疏水的主链以及多个拉链状支链，每个拉链状支链都具有第一端和第二端，第一端键合到主链，第二端是亲水的。

其中，第一部分的拉链状支链和第二部分的拉链状支链成对键合在一起，并且能够通过热能、辐射能、以及H⁺中的一种而断裂开。

此外，还提供了一种方法，包括：在基板上形成抗蚀剂层，抗蚀剂层具有多个拉链状分子和辐射敏感组分；以及利用辐射能曝光抗蚀剂层。

该方法进一步包括：通过施加酸、热能、和辐射能中的一种，调节拉链状分子的极性。

其中，在基板上形成抗蚀剂层的步骤之前，实施调节拉链状分子的极性的步骤。

其中，在基板上形成抗蚀剂层的步骤之后的焙烘工艺期间，实施调节拉链状分子的极性的步骤。

该方法进一步包括：在曝光抗蚀剂层之后，焙烘抗蚀剂层；以及在焙烘抗蚀剂层之后，将抗蚀剂层显影，形成经过图案化的抗蚀剂层。

该方法进一步包括：利用经过图案化的抗蚀剂层作为蚀刻掩模，蚀刻基板。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述可以最好地理解本发明。需要强调的是，根据工业中的标准实践，各种不同部件没有按比例绘制。实际上，为了使论述清晰，可以任意增加或减小各种部件的尺寸。

图1、图2、图3、和图4是各个制造阶段期间的基板的一个实施例的截面侧视图。

图5是根据一个或者多个实施例的抗蚀剂的拉链状分子(zipper molecule)的简化示意图。

图6和图7是根据一个或者多个实施例所构成的图5的拉链状分子的各个部分的简化示意图。

图8是根据一个实施例中本发明的各个方面所构成的拉链状分子在各个状态中的简化示意图。

图9是示出了根据一个实施例所构成的拉链状分子在不同调节状态下的极性和溶解度的示意图。

图10提供了根据一个实施例所构成的拉链状分子的各种键合力的列表。