TWI772785B - 半導體光阻組成物及使用組成物形成圖案的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種半導體光阻組成物以及使用其形成圖案的方法,所述半導體光阻組成物包含由化學式1表示的有機金屬化合物、由化學式2表示的有機金屬化合物及溶劑。

Description

半導體光阻組成物及使用組成物形成圖案的方法
本發明有關一種半導體光阻組成物以及一種使用所述組成物形成圖案的方法。 [相關申請的交叉參考]
本申請案主張2019年4月30日在韓國智慧財產權局提出申請的韓國專利申請第10-2019-0050856號及2019年12月4日在韓國智慧財產權局提出申請的韓國專利申請第10-2019-0160169號的優先權及權益,所述專利申請案的全部內容併入本文供參考。
極紫外光(extreme ultraviolet,EUV)微影作為製造下一代半導體裝置的一項關鍵技術受到關注。EUV微影是使用波長為約13.5 nm的EUV射線作為曝光光源的圖案形成技術。根據EUV微影,眾所周知,可在半導體裝置的製造期間的曝光製程中形成非常精細的圖案(例如,小於或等於約20 nm)。
極紫外光(EUV)微影通過開發相容的光阻來實現,所述光阻可以小於或等於約16 nm的空間解析度來執行。目前,正在努力滿足用於下一代裝置的傳統化學放大(chemically amplified,CA)光阻的不足規格,例如解析度、感光速度及特徵粗糙度(或稱為線邊緣粗糙度(line edge roughness,LER))。
由於這些聚合物型光阻中的酸催化反應而導致的固有圖像模糊會限制小特徵尺寸的解析度,這在電子束(e-beam)微影中早已眾所周知。化學放大(CA)光阻被設計用於高靈敏度,但由於其典型的元素構成會降低光阻在約13.5 nm波長下的光吸收率且因此降低其靈敏度,因此化學放大(CA)光阻在EUV曝光下可能部分地具有更多的困難。
此外,由於粗糙度問題,CA光阻在小特徵尺寸上可能有困難,且實驗證明CA光阻的線邊緣粗糙度(LER)增加,因為感光速度部分地由於酸催化劑製程的本質而降低。因此,由於CA光阻的這些缺陷及問題,在半導體工業中需要新穎高性能光阻。
已報導基於與鎢、鈮、鈦及/或鉭混合的鎢的過氧多元酸的無機光阻作為用於圖案化的輻射敏感材料(US5061599,H.岡本、T.岩崎、K.莫奇、H.梅崎、T.工藤(H. Okamoto, T. Iwayanagi, K. Mochiji, H. Umezaki, T. Kudo),應用物理學快報(Applied Physics Letters),49(5),298-300,1986)。
這些材料有效地用遠紫外線(ultraviolet,UV)(深UV)、X射線及電子束源對雙層配置的大節距進行圖案化。最近,當陽離子鉿金屬氧化物硫酸鹽(HfSOx)材料與過氧絡合劑一起用於通過投影EUV曝光對15 nm半節距(half-pitch,HP)成像時,獲得了令人印象深刻的性能(US2011-0045406;J. K.斯托爾斯、A.特萊基、M.科奇斯、B.L.克拉克、D.A.凱茲勒、A.葛籣維爾、C.N.安德森、P.P.納勞(J. K. Stowers, A. Telecky, M. Kocsis, B. L. Clark, D. A. Keszler, A. Grenville, C. N. Anderson, P. P. Naulleau),國際光學工程學會會議錄(Proc. SPIE),7969,796915,2011)。此系統表現出非CA光阻的最高性能,且具有接近EUV光阻要求的可實行感光速度。然而,具有過氧絡合劑的鉿金屬氧化物硫酸鹽材料具有一些實際缺點。首先,這些材料是以腐蝕性硫酸/過氧化氫的混合物來塗布,且保質期穩定性不足。第二,作為一種複合混合物,為改善性能而改變其結構是不容易的。第三,顯影應在約25重量%的極高濃度的四甲基氫氧化銨(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)溶液等中進行。
為克服化學放大(CA)感光性組成物的上述缺點,已研究了無機感光性組成物。所述無機感光性組成物主要用於負型圖案化,所述負型圖案化由於通過非化學放大機制進行的化學改性而具有抵抗被顯影劑組成物移除的抵抗力。無機組成物包含EUV吸收率高於烴的無機元素,且因此可通過非化學放大機制確保靈敏度,此外,對隨機效應不太敏感,因此已知具有低的線邊緣粗糙度及少量缺陷。
近年來,已進行了積極的研究,因為已知含有錫的分子具有優異的極紫外光線吸收。關於其中的有機錫聚合物,烷基配體通過光吸收或由此產生的二次電子離解,且通過氧代鍵與相鄰鏈交聯,從而能夠實現有機顯影溶液可能無法移除的負型圖案化。這種有機錫聚合物表現出極大改善的靈敏度,並保持解析度及線邊緣粗糙度,但為了商業可用性,需要額外改善圖案化特性。
一實施例提供一種具有改善的耐蝕刻性、靈敏度、解析度及圖案形成能力的半導體光阻組成物。
另一個實施例提供一種使用半導體光阻組成物形成圖案的方法。
根據實施例的半導體光阻組成物包含由化學式1表示的有機金屬化合物、由化學式2表示的有機金屬化合物及溶劑。 [化學式1]
Figure 02_image009
在化學式1中, R是經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、包含至少一個雙鍵或三鍵的經取代或未經取代的C2到C20脂族不飽和有機基、經取代或未經取代的C6到C30芳基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或其組合, X、Y及Z獨立地為-OR1 或-OC(=O)R2 , R1 是經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合,且 R2 是氫、經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合。 [化學式2]
Figure 02_image011
在化學式2中, X'為-OR3 或-OC(=O)R4 , R3 是經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合,且 R4 是氫、經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合。
R可為經取代或未經取代的C1到C8烷基、經取代或未經取代的C3到C8環烷基、包含至少一個雙鍵或三鍵的經取代或未經取代的C2到C8脂族不飽和有機基、經取代或未經取代的C6到C20芳基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或其組合,且 R1 及R3 可獨立地為經取代或未經取代的C1到C8烷基、經取代或未經取代的C3到C8環烷基、經取代或未經取代的C2到C8烯基、經取代或未經取代的C2到C8炔基、經取代或未經取代的C6到C20芳基或其組合,且 R2 及R4 可獨立地為氫、經取代或未經取代的C1到C8烷基、經取代或未經取代的C3到C8環烷基、經取代或未經取代的C2到C8烯基、經取代或未經取代的C2到C8炔基、經取代或未經取代的C6到C20芳基或其組合。
R可為甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、叔丁基、2,2-二甲基丙基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或其組合, R1 及R3 可獨立地是甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、叔丁基、2,2-二甲基丙基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基或其組合,且 R2 及R4 可獨立地是氫、甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、叔丁基、2,2-二甲基丙基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基或其組合。
所述由化學式1表示的化合物可為由化學式3表示的化合物、由化學式4表示的化合物、由化學式5表示的化合物、由化學式6表示的化合物或其組合。 [化學式3]
Figure 02_image013
[化學式4]
Figure 02_image015
[化學式5]
Figure 02_image017
[化學式6]
Figure 02_image019
在化學式3到化學式6中, R與化學式1中所定義的相同, Ra 、Rb 、Rc 、Ri 、Rk 及Rl 獨立地與化學式1中對R1 的定義相同,且 Rd 、Re 、Rf 、Rg 、Rh 及Rj 獨立地與化學式1中對R2 的定義相同。
半導體光阻組成物可包含重量比為約20:1到約1:1的所述由化學式1表示的有機金屬化合物及所述由化學式2表示的有機金屬化合物。
以100重量%的所述半導體光阻組成物計,所述半導體光阻組成物可包含約0.01重量%到約30重量%的所述由化學式1表示的有機金屬化合物及約0.01重量%到約15重量%的所述由化學式2表示的有機金屬化合物。
半導體光阻組成物還可包含表面活性劑、交聯劑、流平劑或其組合的添加劑。
根據另一實施例的形成圖案的方法包括:在基板上形成蝕刻目標層,在蝕刻目標層上塗布半導體光阻組成物以形成光阻層,對光阻層進行圖案化以形成光阻圖案,以及使用光阻圖案作為蝕刻罩幕來蝕刻所述蝕刻目標層。
所述光阻圖案可使用波長為約5 nm到約150 nm的光來形成。
形成圖案的方法還可包括設置形成在所述基板與所述光阻層之間的抗蝕劑底層。
光阻圖案可具有約5 nm到約100 nm的寬度。
根據實施例的半導體光阻組成物具有相對改善的耐蝕刻性、靈敏度、解析度及圖案形成能力,因此可提供具有改善的靈敏度及高縱橫比而沒有圖案塌陷的光阻圖案。
在下文中,將參考所附圖式詳細闡述本發明的示例性實施例。然而,在本發明的說明中,為闡明本發明的要點,將省略對已知功能或元件的說明。
為清楚地闡述本發明,省略與說明不相關的部分,且在本說明書全文中,相同的圖式標號指代相同或相似的元件。此外,由於可選地表示圖中所示的每個元件的大小及厚度以便於闡述,因此本發明不限於圖示。
在圖式中,為清楚起見,誇大層、膜、面板、區等的厚度。在圖式中,為清楚起見,誇大層或區的一部分的厚度等。將理解,當稱一元件(例如層、膜、區、或基板)位於另一元件“上(on)”時,所述元件可直接位於所述另一元件上,或者也可存在中間元件。
在本發明中,“經取代的”是指氫原子被以下置換:氘、鹵素、羥基、氰基、硝基、-NRR'(其中,R及R'獨立地是氫、經取代或未經取代的C1到C30飽和或不飽和脂族烴基、經取代或未經取代的C3到C30飽和或不飽和脂環族烴基或者經取代或未經取代的C6到C30芳族烴基)、-SiRR'R''(其中,R、R'及R''獨立地是氫、經取代或未經取代的C1到C30飽和或不飽和脂族烴基、經取代或未經取代的C3到C30飽和或不飽和脂環族烴基或者經取代或未經取代的C6到C30芳族烴基)、C1到C30烷基、C1到C10鹵代烷基、C1到C10烷基矽烷基、C3到C30環烷基、C6到C30芳基、C1到C20烷氧基或其組合。“未經取代的”是指氫原子未被另一個取代基及剩餘的氫原子置換。
如本文所用,當沒有另外提供定義時,“雜”是指包括選自N、O及S的1到3個雜原子。烷基可為沒有任何雙鍵或三鍵的“飽和烷基”。
烷基可為C1到C8烷基。例如,烷基可為C1到C7烷基、C1到C6烷基、C1到C5烷基或C1到C4烷基。例如,C1到C4烷基可為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基或2,2-二甲基丙基。
如本文所用,當沒有另外提供定義時,“環烷基”是指單價環狀脂族烴基。
環烷基可為C3到C8環烷基,例如C3到C7環烷基、C3到C6環烷基、C3到C5環烷基或C3到C4環烷基。例如,環烷基可為環丙基、環丁基、環戊基或環己基,但不限於此。
如本文所用,“脂族不飽和有機基”是指分子中碳原子與碳原子之間的鍵是雙鍵、三鍵或其組合的包括所述鍵的烴基。
脂族不飽和有機基可為C2到C8脂族不飽和有機基。例如,脂族不飽和有機基可為C2到C7脂族不飽和有機基、C2到C6脂族不飽和有機基、C2到C5脂族不飽和有機基或C2到C4脂族不飽和有機基。例如,C2到C4脂族不飽和有機基可為乙烯基、乙炔基、烯丙基、1-丙烯基、1-甲基-1-丙烯基、2-丙烯基、2-甲基-2-丙烯基、1-丙炔基、1-甲基-1-丙炔基、2-丙炔基、2-甲基-2-丙炔基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-丁炔基、2-丁炔基或3-丁炔基。
如本文所用,“芳基”是指其中環狀取代基中的所有原子都具有p軌道,且這些p軌道是共軛的取代基,並且可包括單環或稠環多環(即,共用相鄰碳原子對的環)官能基。
如本文所用,除非另有定義,否則“烯基”是指包括至少一個雙鍵的脂族不飽和烯基,作為直鏈或支鏈脂族烴基。
如本文所用,除非另有定義,否則“炔基”是指包括至少一個三鍵的脂族不飽和炔基,作為直鏈或支鏈脂族烴基。
下文中,闡述根據實施例的半導體光阻組成物。
根據本發明實施例的半導體光阻組成物包含有機金屬化合物及溶劑,且有機金屬化合物由化學式1及化學式2表示的化合物組成。 [化學式1]
Figure 02_image021
在化學式1中, R是經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、包含至少一個雙鍵或三鍵的經取代或未經取代的C2到C20脂族不飽和有機基、經取代或未經取代的C6到C30芳基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或其組合, X、Y及Z獨立地為-OR1 或-OC(=O)R2 , R1 是經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合,且 R2 是氫、經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合。 [化學式2]
Figure 02_image022
在化學式2中, X'為-OR3 或-OC(=O)R4 , R3 是經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合,且 R4 是氫、經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合。
包括由化學式1及化學式2表示的有機金屬化合物的有機錫共聚物可通過將以下共聚來製備:由化學式1表示的有機金屬化合物,具有被一個R基及三個-OR1 或-OC(=O)R2 取代的錫原子;及由化學式2表示的有機金屬化合物,具有被四個-OR1 或-OC(=O)R2 取代的錫原子。
由化學式1及化學式2表示的化合物是有機錫化合物,其中錫可強烈吸收13.5 nm的極紫外光(UV)光,因此對於具有高能量的光具有優異的靈敏度,且化學式1的R可對由化學式1表示的化合物賦予感光性,且此外,可結合到錫並形成Sn-R鍵,從而對有機錫化合物賦予有機溶劑的溶解度。此外,化學式1的X、Y及Z、-OR3 或-OC(=O)R4 及化學式2的X'可確定這兩種化合物對溶劑的溶解度。
關於化學式1的R,當具有由化學式1及化學式2表示的結構單元並通過化合物的共聚形成的有機錫共聚物暴露於極紫外光線(UV)時,R官能基從Sn-R鍵離解並形成自由基,且此自由基形成額外的-Sn-O-Sn-鍵並引發有機錫共聚物之間的縮聚反應,從而有助於由根據實施例的所述組成物形成半導體光阻。
在由化學式1表示的有機金屬化合物中,由R表示的取代基可為經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、包含至少一個雙鍵或三鍵的經取代或未經取代的C2到C20脂族不飽和有機基、經取代或未經取代的C6到C30芳基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或其組合。
除了取代基R之外,由化學式1表示的化合物還可包括三個有機配體X、Y及Z,其各自被水解形成Sn-O鍵。此外,由化學式2表示的化合物被水解,因此包括與錫元素形成Sn-O鍵的四個X'取代基。X、Y、Z及X'可獨立地為-OR1 或-OC(=O)R2 ,其有機配體可在酸性或鹼性催化劑下通過熱處理或非熱處理水解,從而在有機錫化合物之間形成Sn-O-Sn鍵,且因此,由化學式1及化學式2表示的有機金屬化合物可形成有機錫共聚物。
根據本發明實施例的半導體光阻組成物同時包含由化學式1表示的有機金屬化合物及由化學式2表示的有機金屬化合物,因此與僅包含由化學式1或化學式2表示的有機金屬化合物的半導體光阻組成物相比,可表現出改善的靈敏度。
共聚物中由化學式1表示的有機金屬化合物及化學式2表示的有機金屬化合物的比率可適當控制,以調整由R表示的配體與共聚物的離解度(dissociation degree),且因此調整通過配體與相鄰鏈離解產生的自由基的氧代鍵(oxo bond)的交聯度,因而提供具有優異靈敏度、小的線邊緣粗糙度及優異解析度的半導體光阻。換句話說,通過包含由化學式1表示的有機金屬化合物及化學式2表示的有機金屬化合物兩者,可提供具有改善的靈敏度、線邊緣粗糙度及解析度的半導體光阻。
R可為例如經取代或未經取代的C1到C8烷基、經取代或未經取代的C3到C8環烷基、包括至少一個雙鍵或三鍵的經取代或未經取代的C2到C8脂族不飽和有機基、經取代或未經取代的C6到C20芳基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或其組合,例如甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基,叔丁基、2,2-二甲基丙基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或其組合。
R1 及R3 可獨立地為例如經取代或未經取代的C1到C8烷基、經取代或未經取代的C3到C8環烷基、經取代或未經取代的C2到C8烯基、經取代或未經取代的C2到C8炔基、經取代或未經取代的C6到C20芳基或其組合,例如甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、叔丁基、2,2-二甲基丙基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基或其組合。
R2 及R4 可獨立地為例如氫、經取代或未經取代的C1到C8烷基、經取代或未經取代的C3到C8環烷基、經取代或未經取代的C2到C8烯基、經取代或未經取代的C2到C8炔基、經取代或未經取代的C6到C20芳基或其組合,例如氫、甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、叔丁基、2,2-二甲基丙基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基或其組合。
所述由化學式1表示的化合物可包括由化學式3表示的化合物、由化學式4表示的化合物、由化學式5表示的化合物、由化學式6表示的化合物或其組合。 [化學式3]
Figure 02_image023
[化學式4]
Figure 02_image025
[化學式5]
Figure 02_image027
[化學式6]
Figure 02_image029
在化學式3到化學式6中, R與化學式1中所定義的相同, Ra 、Rb 、Rc 、Ri 、Rk 及Rl 獨立地與化學式1中對R1 的定義相同,且 Rd 、Re 、Rf 、Rg 、Rh 及Rj 獨立地與化學式1中對R2 的定義相同。
根據本發明實施例的半導體光阻組成物同時包含具有分別與結合到錫原子的三個氧原子連接的取代基且如化學式1或化學式3到化學式6所示的化合物以及如化學式2所示具有與結合到錫原子的氧原子連接的四個取代基的化合物,且因此提供包括通過化合物共聚獲得的有機金屬共聚物的光阻圖案,並且此光阻具有相對改善的耐蝕刻性、靈敏度及解析度以及優異的圖案形成能力,因此,儘管具有高縱橫比,其圖案仍不會被破壞。
由化學式1表示的有機金屬化合物及由化學式2表示的有機金屬化合物可以約20:1到約1:1、例如約18:1到約1:1、約15:1到約1:1、約12:1到約1:1、約10:1到約1:1、約8:1到約1:1、約5:1到約1:1、約3:1到約1:1或約2:1到約2:1的重量比包含在半導體光阻組成物中,但不限於此。當由化學式1表示的有機金屬化合物及由化學式2表示的有機金屬化合物的重量比滿足所述範圍時,可提供具有改善的靈敏度的半導體光阻組成物。
以100重量%的所述半導體光阻組成物計,所述半導體光阻組成物可包含約0.01重量%到約30重量%的所述由化學式1表示的有機金屬化合物及約0.01重量%到約15重量%的所述由化學式2表示的有機金屬化合物。例如,其可包含約0.1重量%到約20重量%的由化學式1表示的有機金屬化合物及約0.1重量%到約10重量%的由化學式2表示的有機金屬化合物,例如,約0.1重量%到約10重量%的由化學式1表示的有機金屬化合物及約0.1重量%到約5重量%的由化學式2表示的有機金屬化合物,但不限於此。
根據實施例的半導體光阻組成物包含在所述範圍內的由化學式1表示的有機金屬化合物及由化學式2表示的有機金屬化合物,當由所述組成物形成光阻時,可有利於塗布製程,且可改善光阻的靈敏度。
根據實施例的半導體光阻組成物中包含的溶劑可為有機溶劑。所述溶劑可為例如芳族化合物(例如二甲苯、甲苯等)、醇(例如,4-甲基-2-戊烯醇、4-甲基-2-丙醇、1-丁醇、甲醇、異丙醇、1-丙醇等)、醚(例如苯甲醚、四氫呋喃等)、酯(乙酸正丁酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯)、酮(例如甲乙酮、2-庚酮)或其混合物,但不限於此。
在實施例中,除前述有機金屬化合物及溶劑之外,半導體光阻組成物可更包含樹脂。
所述樹脂可為包括群組1的至少一個或多個芳族部分的苯酚系樹脂。 [群組1]
Figure 02_image031
所述樹脂的重量平均分子量可為約500到約20,000。
以所述半導體抗蝕劑組成物的總量計,可以約0.1重量%到約50重量%的量包含所述樹脂。
當樹脂包含在所述量範圍內時,其可具有優異的耐蝕刻性及耐熱性。
另一方面,根據實施例的半導體抗蝕劑組成物理想地由有機金屬化合物、溶劑及樹脂構成。然而,根據上述實施例的半導體抗蝕劑組成物還可根據需要包含添加劑。所述添加劑的實例可包括表面活性劑、交聯劑、流平劑或其組合。
表面活性劑可包括例如烷基苯磺酸鹽、烷基吡啶鹽、聚乙二醇、季銨鹽或其組合,但不限於此。
交聯劑可為例如三聚氰胺系交聯劑、取代的脲系交聯劑或聚合物系交聯劑,但不限於此。例如,其可為具有至少兩個交聯形成取代基的交聯劑,例如甲氧基甲基化甘脲、丁氧基甲基化甘脲、甲氧基甲基化三聚氰胺、丁氧基甲基化三聚氰胺、甲氧基甲基化苯並胍胺、丁氧基甲基化苯並胍胺、甲氧基甲基化脲、丁氧基甲基化脲、甲氧基甲基化硫脲等化合物。
流平劑可用於改善印刷期間的塗層平坦度,且可為市售的已知流平劑。
可依據所需特性來控制添加劑的使用量。
此外,半導體抗蝕劑組成物還可包含矽烷偶合劑作為黏附增強劑,以便提高與基板的緊密接觸力(例如,以便提高半導體抗蝕劑組成物對基板的黏附)。矽烷偶合劑可為例如包括碳-碳不飽和鍵的矽烷化合物,例如乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三氯矽烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷;或3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷;三甲氧基[3-(苯基氨基)丙基]矽烷等,但不限於此。
半導體光阻組成物可形成為具有高縱橫比而沒有塌陷的圖案。因此,為了形成具有例如約5 nm到約100 nm、約5 nm到約80 nm、約5 nm到約70 nm、約5 nm到約50 nm、約5 nm到約40 nm、約5 nm到約30 nm或約5 nm到約20 nm的寬度的精細圖案,半導體抗蝕劑組成物可用於使用波長介於約5 nm到約150 nm、例如約5 nm到約100 nm、約5 nm到約80 nm、約5 nm到約50 nm、約5 nm到約30 nm或約5 nm到約20 nm範圍內的光的光阻製程。因此,根據實施例的半導體光阻組成物可用於使用波長為約13.5 nm的EUV光源實現極紫外光(UV)微影。
根據另一實施例,提供一種使用半導體光阻組成物形成圖案的方法。例如,所製造的圖案可為光阻圖案。
根據實施例的形成圖案的方法包括:在基板上形成蝕刻目標層,在蝕刻目標層上塗布半導體光阻組成物以形成光阻層,對光阻層進行圖案化以形成光阻圖案,以及使用光阻圖案作為蝕刻罩幕來蝕刻所述蝕刻目標層。
以下,參考圖1到圖5闡述使用半導體光阻組成物形成圖案的方法。圖1到圖5是解釋根據實施例的使用半導體抗蝕劑組成物形成圖案的方法的剖視圖。
參考圖1,製備用於蝕刻的物體。用於蝕刻的物體可為形成在半導體基板100上的薄層102。在下文中,用於蝕刻的物體被限制於薄層102。洗滌薄層102的整個表面以移除殘留在其上的雜質等。薄層102可為例如氮化矽層、多晶矽層或氧化矽層。
隨後,將用於形成抗蝕劑底層104的抗蝕劑底層組成物旋塗在經洗滌的薄層102的表面上。然而,實施例不限於此,且可使用已知的各種塗布方法,例如噴塗、浸塗、刀口塗布、印刷方法(例如噴墨印刷及網版印刷)等。
可省略抗蝕劑底層的塗布製程,且在下文中,闡述包括抗蝕劑底層的塗布的製程。
然後,乾燥並烘烤塗布的組成物,以在薄層102上形成抗蝕劑底層104。烘烤可在約100℃到約500℃、例如約100℃到約300℃下進行。
抗蝕劑底層104形成在基板100與光阻層106之間,因此當從基板100與光阻層106之間的介面或各層之間的硬罩幕上反射的射線被散射到非預期的光阻區中時,可防止光阻線寬的不均勻性及圖案形成能力。
參考圖2,通過在抗蝕劑底層104上塗布半導體抗蝕劑組成物來形成光阻層106。光阻層106是通過將上述半導體抗蝕劑組成物塗布在形成於基板100上的薄層102上,然後通過熱處理將其固化而獲得的。
更具體來說,通過使用半導體抗蝕劑組成物形成圖案可包括通過旋塗、狹縫塗布、噴墨印刷等將半導體抗蝕劑組成物塗布在具有薄層102的基板100上,然後將其乾燥以形成光阻層106。
半導體抗蝕劑組成物已詳細說明,且將不再說明。
隨後,使具有光阻層106的基板100經受第一烘烤製程。第一烘烤製程可在約80℃到約120℃下進行。
參考圖3,可將光阻層106選擇性地曝光。
例如,曝光可使用具有以下光的啟動輻射:具有高能量波長的光,例如極紫外光線(EUV;約13.5nm的波長)、電子束(E-Beam)等;以及具有短波長的光,例如i線(約365nm的波長)、KrF准分子鐳射(約248nm的波長)、ArF准分子鐳射(約193nm的波長)等。
更具體來說,根據實施例,用於曝光的光可具有介於約5nm到約150nm的短波長及高能量波長,例如極紫外光線(EUV;約13.5nm的波長)、電子束(E-Beam)等。
通過交聯反應(例如有機金屬化合物之間的縮合)形成聚合物,光阻層106的被暴露區106b(即未被圖案化硬罩幕110覆蓋的區域)具有與光阻層106的未暴露區106a不同的溶解度。
隨後,使基板100經受第二烘烤製程。第二烘烤製程可在約90℃到約200℃的溫度下進行。由於第二烘烤製程,光阻層106的被暴露區106b變得容易不溶於顯影溶液。
在圖4中,使用顯影溶液來溶解並移除光阻層的未曝露區106a,以形成光阻圖案108。具體來說,通過使用例如2-庚酮等有機溶劑來溶解及移除光阻層的未曝露區106a,以完成對應於負型圖像的光阻圖案108。
如上所述,根據實施例的形成圖案的方法中使用的顯影溶液可為有機溶劑。在根據實施例的形成圖案的方法中使用的有機溶劑可為例如酮,例如甲乙酮、丙酮、環己酮、2-庚酮等;醇,例如4-甲基-2-丙醇、1-丁醇、異丙醇、1-丙醇、甲醇等;酯,例如丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸正丁酯、丁內酯等;芳族化合物,例如苯、二甲苯、甲苯等;或其組合。
然而,根據實施例的光阻圖案不必限於負型圖像,而是可被形成為具有正型圖像。本文中,用於形成正型圖像的顯影劑可為季銨氫氧化物組成物,例如四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨或其組合。
如上所述,暴露於例如極紫外光線(EUV;約13.5 nm的波長)、電子束(E-Beam)等具有高能量的光以及具有例如i線(約365 nm的波長)、KrF准分子鐳射(約248 nm的波長)、ArF准分子鐳射(約193 nm的波長)等波長的光可提供具有約5 nm到約100 nm的寬度的光阻圖案108。例如,光阻圖案108可具有約5 nm到約90 nm、約5 nm到約80 nm、約5 nm到約70 nm、約5 nm到約60 nm、約10 nm到約50 nm、約10 nm到約40 nm、約10 nm到約30 nm或約10 nm到約20 nm的寬度。
另一方面,光阻圖案108可具有小於或等於約50 nm、例如小於或等於約40 nm、小於或等於約30 nm或者小於或等於約25 nm的半節距的節距以及小於或等於約10 nm或者小於或等於約5 nm的線寬粗糙度。
隨後,使用光阻圖案108作為蝕刻罩幕來蝕刻抗蝕劑底層104。通過此蝕刻製程,形成有機層圖案112。有機層圖案112也可具有與光阻圖案108的寬度對應的寬度。
參考圖5,應用光阻圖案108作為蝕刻罩幕來蝕刻被暴露的薄層102。結果,薄層形成有薄層圖案114。
薄層102的蝕刻可為例如使用蝕刻氣體的乾蝕刻,且蝕刻氣體可為例如CHF3 、CF4 、Cl2 、BCl3 及其混合氣體。
在曝光製程中,通過使用光阻圖案108形成的薄層圖案114可具有與光阻圖案108的寬度對應的寬度,光阻圖案108是通過使用EUV光源執行的曝光製程形成的。例如,薄層圖案114可具有約5 nm到約100 nm的寬度,所述寬度等於光阻圖案108的寬度。例如,像光阻圖案108的寬度一樣,通過使用光阻圖案108形成的薄層圖案114可具有約5 nm到約90 nm、約5 nm到約80 nm、約5 nm到約70 nm、約5 nm到約60 nm、約10 nm到約50 nm、約10 nm到約40 nm、約10 nm到約30 nm及約10 nm到約20 nm或者具體來說小於或等於約20 nm的寬度,光阻圖案108是通過使用EUV光源執行的曝光製程形成的。
下文中,通過關於上述半導體光阻組成物的製備的實例更詳細地闡述本發明。然而,本發明在技術上不受以下實例的限制。
實例
合成例 1
將20 g(51.9 mmol)Ph3 SnCl溶解在250 mL的2頸圓底燒瓶中的70 ml四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)中,然後在冰浴中冷卻到0℃。隨後,向其中緩慢滴加了1 M丁基氯化鎂(BuMgCl)THF溶液(62.3 mmol)。當滴加完成時,將所得混合物在室溫下攪拌了12小時,從而以85%的產率獲得由化學式7表示的化合物。 [化學式7]
Figure 02_image033
合成例 2
除了在合成例1中使用2 M異丙基氯化鎂(iPrMgCl)THF溶液(62.3 mmol)代替1 M丁基氯化鎂(BuMgCl)THF溶液之外,根據與合成例1相同的方法以88%的產率獲得了由化學式8表示的化合物。 [化學式8]
Figure 02_image035
合成例 3
除了在合成例1中使用1 M新戊基氯化鎂THF溶液(62.3 mmol)代替1 M丁基氯化鎂(BuMgCl)THF溶液之外,根據與合成例1相同的方法以76%的產率獲得了由化學式9表示的化合物。 [化學式9]
Figure 02_image037
合成例 4
將根據合成實例1的由化學式7表示的化合物(10 g,24.6 mmol)溶解在50 mL的CH2 Cl2 中,且在-78℃下歷時30分鐘向其中緩慢滴加了3當量(73.7 mmol)的2 M HCl二乙醚溶液。隨後,將所得混合物在室溫下攪拌了12小時,然後,通過濃縮溶劑並進行真空蒸餾,以80%的產率獲得了由化學式10表示的化合物。 [化學式10]
Figure 02_image039
合成例 5
除了使用根據合成例2的由化學式8表示的化合物代替根據合成例1的由化學式7表示的化合物以外,根據與合成例4相同的方法以75%的產率獲得了由化學式11表示的化合物。 [化學式11]
Figure 02_image041
合成例 6
除了使用根據合成例3的由化學式9表示的化合物代替根據合成例1的由化學式7表示的化合物以外,根據與合成例4相同的方法以70%的產率獲得了由化學式12表示的化合物。 [化學式12]
Figure 02_image043
合成例 7
在室溫下,將25 mL乙酸緩慢滴加到10 g(25.6 mmol)根據合成例4的由化學式10表示的化合物中,然後加熱並回流了12小時。將溫度降到室溫,然後將乙酸真空蒸餾,從而以90%的產率獲得由化學式13表示的化合物。 [化學式13]
Figure 02_image045
合成例 8
在室溫下,將25 mL丙烯酸緩慢滴加到10 g(25.4 mmol)根據合成例5的由化學式11表示的化合物中,然後在80℃下加熱並回流了6小時。將溫度降到室溫,然後將丙烯酸真空蒸餾,從而以50%的產率獲得由化學式14表示的化合物。 [化學式14]
Figure 02_image047
合成例 9
在室溫下,將25 mL丙酸緩慢滴加到10 g(23.7 mmol)根據合成例6的由化學式12表示的化合物中,然後在110℃下加熱並回流了12小時。將溫度降到室溫,然後將丙酸真空蒸餾,從而以40%的產率獲得由化學式15表示的化合物。 [化學式15]
Figure 02_image049
合成例 10
將30 mL無水戊烷添加到10 g(35.4 mmol)根據合成例4的由化學式10表示的化合物中,然後冷卻到0℃。向其中緩慢滴加了7.8 g(106.3 mmol)二乙胺,隨後向其中添加了7.9 g(106.3 mmol)叔丁醇,然後在室溫下攪拌了1小時。當反應完成時,將所得物過濾、濃縮並真空乾燥,從而以60%的產率獲得由化學式16表示的化合物。 [化學式16]
Figure 02_image051
合成例 11
將30 mL無水戊烷添加到10 g(37.3 mmol)根據合成例5的由化學式11表示的化合物中,然後冷卻到0℃。向其中緩慢滴加了8.2 g(111.9 mmol)二乙胺,隨後向其中添加了6.7 g(111.9 mmol)異丙醇,然後在室溫下攪拌了1小時。當反應完成時,將所得物過濾、濃縮並真空乾燥,從而以60%的產率獲得由化學式17表示的化合物。 [化學式17]
Figure 02_image053
合成例 12
將30 mL無水戊烷添加到10 g(18.7 mmol)根據合成例6的由化學式12表示的化合物中,然後冷卻到0℃。向其中緩慢滴加了7.4 g(101.3 mmol)二乙胺,隨後向其中添加了6.1 g(101.3 mmol)乙醇,然後在室溫下攪拌了1小時。當反應完成時,將所得物過濾、濃縮並真空乾燥,從而以60%的產率獲得由化學式18表示的化合物。 [化學式18]
Figure 02_image055
合成例 13
將10 g(25.4 mmol)由化學式8表示的化合物放入100 mL圓底燒瓶中,且在室溫下向其中緩慢滴加了25 mL甲酸,然後在100℃下加熱並回流了24小時。
隨後,將溫度降到室溫,然後將甲酸真空蒸餾,從而以90%的產率獲得由化學式19表示的化合物。 [化學式19]
Figure 02_image057
合成例 14
將Ph4 Sn(20 g,46.8 mmol)放入100 mL圓底燒瓶中,且向其中緩慢滴加了50 ml丙酸,然後在110℃下加熱並回流了26小時。隨後,將溫度降到室溫,且將丙酸真空蒸餾,從而以95%的產率獲得由化學式20表示的化合物。 [化學式20]
Figure 02_image059
合成例 15
將154 mL 1 M乙醇鈉乙醇溶液放入100 mL圓底燒瓶中,且在0℃下向其中緩慢滴加了10 g(38.4 mmol)SnCl4 。將溫度升到室溫,然後將所得混合物攪拌了12小時並真空蒸餾,從而以70%的產率獲得由化學式21表示的化合物。 [化學式21]
Figure 02_image061
實例 1 到實例 14
將根據合成例7到合成例13的化合物13到化合物19分別以2重量%的濃度溶解在二甲苯中,此外,將根據合成例14及合成例15的化合物20及化合物21分別以0.2重量%的濃度溶解在分別溶解有根據合成例7到合成例13的化合物13到化合物19的二甲苯中,然後,用0.1 μm聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)注射過濾器過濾,以製備根據實例1到實例14的半導體光阻組成物。半導體光阻組成物的具體化合物組合示於表1中。
將具有天然氧化物表面及4英寸直徑的盤形矽晶圓用作薄膜塗布的基板,並在塗布組成物之前在紫外臭氧清潔系統中處理了10分鐘。在經處理的基板上,分別將根據實例1到實例14的半導體光阻組成物在1500 rpm下旋塗了30秒,然後在100℃下烘烤(施用之後進行烘烤,施用後烘烤(post-apply bake,PAB))了120秒以形成光阻薄膜。
在塗布及烘烤之後,通過橢偏儀測量了膜的厚度,所述厚度為約25 nm。
比較例 1
除了將根據合成例7的由化學式13表示的化合物以2重量%的濃度溶解在二甲苯中以外,根據與實例相同的方法製造了根據比較例1的半導體光阻組成物及包含所述組成物的光阻薄膜。在塗布及烘烤後,膜的厚度為約25 nm。
比較例 2
除了使用nBuSnOOH(銻希愛公司(TCI Inc.))代替由化學式13表示的化合物以外,根據與實例1相同的方法製造了根據比較例2的半導體光阻組成物及包含所述組成物的光阻薄膜。在塗布及烘烤後,膜的厚度為約25 nm。
(表1)
  有機金屬化合物(A) 有機金屬化合物(B)
實例1 化學式13 化學式20
實例2 化學式14 化學式20
實例3 化學式15 化學式20
實例4 化學式16 化學式20
實例5 化學式17 化學式20
實例6 化學式18 化學式20
實例7 化學式19 化學式20
實例8 化學式13 化學式21
實例9 化學式14 化學式21
實例10 化學式15 化學式21
實例11 化學式16 化學式21
實例12 化學式17 化學式21
實例13 化學式18 化學式21
實例14 化學式19 化學式21
比較例1 化學式13 -
比較例2 nBuSnOOH(銻希愛公司) 化學式20
評價
通過改變能量及焦點,將在塗布方法中形成在盤形矽晶圓上的根據實例1到實例14及比較例1到比較例2的膜暴露於極紫外光線(UV)以形成12 nm到100 nm的線/空間圖案。曝光後,將膜在180℃下烘烤了120秒,隨後,在含有2-庚酮的培養皿中浸漬了60秒並取出,且用相同的溶劑洗滌了10秒。最後,將膜在150℃下烘烤了5分鐘,然後通過掃描電子顯微鏡(scanning electron microscopy,SEM)獲得了其圖案圖像。通過SEM圖像,最高解析度、最佳能量及線邊緣粗糙度(LER)提供於表2中。
(表2)
解析度(nm) 能量(mJ/cm2 LER(nm)
實例1 15.0 53 2.5
實例2 16.0 35 2.9
實例3 15.1 48 2.5
實例4 14.5 50 3.0
實例5 15.6 48 3.0
實例6 15.0 42 3.3
實例7 15.6 35 3.0
實例8 15.3 55 2.5
實例9 15.8 35 3.0
實例10 14.8 44 3.2
實例11 15.5 52 2.5
實例12 15.0 44 2.9
實例13 14.3 37 3.6
實例14 15.2 35 3.2
比較例1 18.5 75 4.6
比較例2 19.1 96 4.5
參考表2,通過使用根據實例1到實例14的同時包含由化學式13到化學式19表示的化合物中的一者及由化學式20或化學式21表示的化合物的半導體光阻組成物形成的光阻薄膜表現出優異的解析度、靈敏度及線邊緣粗糙度(LER)。
相反,與實例的解析度、能量及線邊緣粗糙度相比,由僅包含由化學式13表示的化合物的比較例1的半導體光阻組成物以及包含nBuSnOOH(銻希愛公司)及由化學式20表示的化合物的比較例2的半導體光阻組成物形成的光阻薄膜都表現出最高的解析度、最佳能量及優異的線邊緣粗糙度(LER)。
在上文中,已闡述及說明了本發明的某些示例性實施例,然而,對於本領域中的一般技術人員來說顯而易見的是,本發明不限於所闡述的示例性實施例,且可在不背離本發明的精神及範圍的情況下進行各種修改及變換。因此,修改或變換的示例性實施例本身可不與本發明的技術思想及方面分開理解,且修改的示例性實施例處於本發明的申請專利的範圍內。
100:半導體基板
102:薄層
104:抗蝕劑底層
106:光阻層
106b:被暴露區
106a:未暴露區
108:光阻圖案
110:圖案化硬罩幕
112:有機層圖案
114:薄層圖案
圖1到圖5是解釋根據實施例的使用半導體抗蝕劑組成物形成圖案的方法的剖視圖。
100:半導體基板
102:薄層
108:光阻圖案
112:有機層圖案

Claims (10)

  1. 一種半導體光阻組成物,包含:由化學式1表示的有機金屬化合物、由化學式2表示的有機金屬化合物及溶劑:
    Figure 109114182-A0305-02-0040-1
    其中,在化學式1中,R是經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C6到C30芳基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或其組合,X、Y及Z獨立地為-OR1或-OC(=O)R2,R1是經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合,且R2是氫、經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合;[化學式2]
    Figure 109114182-A0305-02-0041-2
    其中,在化學式2中,X'為-OR3或-OC(=O)R4,R3是經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合,且R4是氫、經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合,其中所述由化學式1表示的有機金屬化合物及所述由化學式2表示的有機金屬化合物的重量比為20:1到1:1,其中“經取代的”是指氫原子被以下置換:氘、鹵素、羥基、氰基、硝基、-NRR'、-SiRR'R"、C1到C30烷基、C1到C10鹵代烷基、C1到C10烷基矽烷基、C3到C30環烷基、C6到C30芳基、C1到C20烷氧基或其組合,NRR'中的R及R'獨立地是氫、經取代或未經取代的C1到C30飽和或不飽和脂族烴基、經取代或未經取代的C3到C30飽和或不飽和脂環族烴基或者經取代或未經取代的C6到C30芳族烴基,SiRR'R"中的R、R'及R"獨立地是氫、經取代或未經 取代的C1到C30飽和或不飽和脂族烴基、經取代或未經取代的C3到C30飽和或不飽和脂環族烴基或者經取代或未經取代的C6到C30芳族烴基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體光阻組成物,其中R是經取代或未經取代的C1到C8烷基、經取代或未經取代的C3到C8環烷基、經取代或未經取代的C6到C20芳基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或其組合,R1及R3獨立地為經取代或未經取代的C1到C8烷基、經取代或未經取代的C3到C8環烷基、經取代或未經取代的C2到C8烯基、經取代或未經取代的C2到C8炔基、經取代或未經取代的C6到C20芳基或其組合,且R2及R4獨立地為氫、經取代或未經取代的C1到C8烷基、經取代或未經取代的C3到C8環烷基、經取代或未經取代的C2到C8烯基、經取代或未經取代的C2到C8炔基、經取代或未經取代的C6到C20芳基或其組合,其中“經取代的”是指氫原子被以下置換:氘、鹵素、羥基、氰基、硝基、-NRR'、-SiRR'R"、C1到C30烷基、C1到C10鹵代烷基、C1到C10烷基矽烷基、C3到C30環烷基、C6到C30芳基、C1到C20烷氧基或其組合,NRR'中的R及R'獨立地是氫、經取代或未經取代的C1到C30飽和或不飽和脂族烴基、經取代或未經取代的C3到C30飽和或不飽和脂環族烴基或者經取代或未經取代的C6到C30芳族烴基,SiRR'R"中的R、R'及R"獨立地是氫、經取代或未經 取代的C1到C30飽和或不飽和脂族烴基、經取代或未經取代的C3到C30飽和或不飽和脂環族烴基或者經取代或未經取代的C6到C30芳族烴基。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的半導體光阻組成物,其中R是甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、叔丁基、2,2-二甲基丙基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或其組合,R1及R3獨立地是甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、叔丁基、2,2-二甲基丙基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基或其組合,且R2及R4獨立地是氫、甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、叔丁基、2,2-二甲基丙基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基或其組合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的半導體光阻組成物,其中所述由化學式1表示的化合物包括由化學式3表示的化合物、由化學式4表示的化合物、由化學式5表示的化合物、由化學式6表示的化合物或其組合:[化學式3]
    Figure 109114182-A0305-02-0044-3
    Figure 109114182-A0305-02-0044-4
    Figure 109114182-A0305-02-0044-5
    [化學式6]
    Figure 109114182-A0305-02-0045-6
    其中,在化學式3、化學式4、化學式5及化學式6中,R是經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C6到C30芳基、環氧乙烷基、環氧丙烷基或其組合,Ra、Rb、Rc、Ri、Rk及Rl獨立地為經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合,且Rd、Re、Rf、Rg、Rh及Rj獨立地為氫、經取代或未經取代的C1到C20烷基、經取代或未經取代的C3到C20環烷基、經取代或未經取代的C2到C20烯基、經取代或未經取代的C2到C20炔基、經取代或未經取代的C6到C30芳基或其組合,其中“經取代的”是指氫原子被以下置換:氘、鹵素、羥基、氰基、硝基、-NRR'、-SiRR'R"、C1到C30烷基、C1到C10鹵代烷基、C1到C10烷基矽烷基、C3到C30環烷基、C6到C30芳基、C1到C20烷氧基或其組合,NRR'中的R及R'獨立地是氫、經取代或未經取代的C1到C30飽和或不飽和脂族烴基、經取代或未經取代的C3 到C30飽和或不飽和脂環族烴基或者經取代或未經取代的C6到C30芳族烴基,SiRR'R"中的R、R'及R"獨立地是氫、經取代或未經取代的C1到C30飽和或不飽和脂族烴基、經取代或未經取代的C3到C30飽和或不飽和脂環族烴基或者經取代或未經取代的C6到C30芳族烴基。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的半導體光阻組成物,其中以100重量%的所述半導體光阻組成物計,所述組成物包含0.01重量%到30重量%的所述由化學式1表示的有機金屬化合物及0.01重量%到15重量%的所述由化學式2表示的有機金屬化合物。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的半導體光阻組成物,其中所述半導體光阻組成物包含表面活性劑、交聯劑、流平劑或其組合的添加劑。
  7. 一種形成圖案的方法,包括:在基板上形成蝕刻目標層;在所述蝕刻目標層上塗布如申請專利範圍第1項所述的半導體抗蝕劑組成物以形成光阻層;對所述光阻層進行圖案化以形成光阻圖案;及使用所述光阻圖案作為蝕刻罩幕來蝕刻所述蝕刻目標層。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的形成圖案的方法,其中所述光阻圖案是使用波長為5nm到150nm的光形成的。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的形成圖案的方法,其更包括設置形成在所述基板與所述光阻層之間的抗蝕劑底層。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的方法,其中所述光阻圖案具有5nm到100nm的寬度。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102555497B1 (ko) * 2020-01-21 2023-07-12 삼성에스디아이 주식회사 반도체 포토 레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR102690557B1 (ko) * 2020-12-18 2024-07-30 삼성에스디아이 주식회사 반도체 포토레지스트용 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
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KR102586109B1 (ko) * 2020-12-30 2023-10-05 삼성에스디아이 주식회사 반도체 포토레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR102586110B1 (ko) * 2020-12-30 2023-10-05 삼성에스디아이 주식회사 반도체 포토레지스트용 조성물, 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR102678333B1 (ko) * 2021-05-14 2024-06-24 삼성에스디아이 주식회사 반도체 포토레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
WO2023282515A1 (ko) * 2021-07-08 2023-01-12 삼성에스디아이 주식회사 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물, 및 이를 이용한 에지 비드 제거 단계를 포함하는 패턴 형성 방법
WO2023018010A1 (ko) * 2021-08-10 2023-02-16 삼성에스디아이 주식회사 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물, 및 이를 이용한 에지 비드 제거 단계를 포함하는 패턴 형성 방법
US20240329536A1 (en) * 2021-08-10 2024-10-03 Samsung Sdi Co., Ltd. Composition for removing edge bead of metal-containing resist, and method for forming pattern comprising step of removing edge bead by using same
KR102703674B1 (ko) * 2022-08-02 2024-09-04 삼성에스디아이 주식회사 반도체 포토레지스트용 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269929A (zh) * 2010-06-01 2011-12-07 因普利亚公司 图案化的无机层、基于辐射的图案化组合物和相应方法
CN108351594A (zh) * 2015-10-13 2018-07-31 因普里亚公司 有机锡氧化物氢氧化物图案化组合物、前驱物及图案化
US20190033713A1 (en) * 2016-03-28 2019-01-31 Jsr Corporation Radiation-sensitive composition and pattern-forming method
TW201920214A (zh) * 2017-08-02 2019-06-01 加拿大商海星化工無限責任公司 有機金屬化合物及用於沉積高純度氧化錫的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170132726A (ko) * 2015-04-01 2017-12-04 도레이 카부시키가이샤 감광성 수지 조성물, 도전성 패턴의 제조 방법, 기판, 터치패널 및 디스플레이

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269929A (zh) * 2010-06-01 2011-12-07 因普利亚公司 图案化的无机层、基于辐射的图案化组合物和相应方法
CN108351594A (zh) * 2015-10-13 2018-07-31 因普里亚公司 有机锡氧化物氢氧化物图案化组合物、前驱物及图案化
US20190033713A1 (en) * 2016-03-28 2019-01-31 Jsr Corporation Radiation-sensitive composition and pattern-forming method
TW201920214A (zh) * 2017-08-02 2019-06-01 加拿大商海星化工無限責任公司 有機金屬化合物及用於沉積高純度氧化錫的方法

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