WO2022033367A1 - 光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法 - Google Patents
光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022033367A1 WO2022033367A1 PCT/CN2021/110482 CN2021110482W WO2022033367A1 WO 2022033367 A1 WO2022033367 A1 WO 2022033367A1 CN 2021110482 W CN2021110482 W CN 2021110482W WO 2022033367 A1 WO2022033367 A1 WO 2022033367A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- photoresist
- oxide
- functional particles
- parts
- organic ligand
- Prior art date
Links
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 102
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000059 patterning Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 claims abstract description 52
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 claims abstract description 29
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical group CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- IVSZLXZYQVIEFR-UHFFFAOYSA-N m-xylene Chemical group CC1=CC=CC(C)=C1 IVSZLXZYQVIEFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 10
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical compound COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical group CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims description 8
- BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N cyclopentanone Chemical compound O=C1CCCC1 BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-hydroxypropanoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)O LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- CNHDIAIOKMXOLK-UHFFFAOYSA-N toluquinol Chemical compound CC1=CC(O)=CC=C1O CNHDIAIOKMXOLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical group O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical group O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VCUVETGKTILCLC-UHFFFAOYSA-N 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide Chemical compound CC1(C)CCC=[N+]1[O-] VCUVETGKTILCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 5
- WJFKNYWRSNBZNX-UHFFFAOYSA-N 10H-phenothiazine Chemical compound C1=CC=C2NC3=CC=CC=C3SC2=C1 WJFKNYWRSNBZNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BBCLXYJRPRRZQW-UHFFFAOYSA-N 2-phenylnaphthalen-1-amine Chemical compound C1=CC2=CC=CC=C2C(N)=C1C1=CC=CC=C1 BBCLXYJRPRRZQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YYPNJNDODFVZLE-UHFFFAOYSA-N 3-methylbut-2-enoic acid Chemical compound CC(C)=CC(O)=O YYPNJNDODFVZLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MRABAEUHTLLEML-UHFFFAOYSA-N Butyl lactate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)O MRABAEUHTLLEML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001191 butyl (2R)-2-hydroxypropanoate Substances 0.000 claims description 4
- 229940116333 ethyl lactate Drugs 0.000 claims description 4
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940078552 o-xylene Drugs 0.000 claims description 4
- 229950000688 phenothiazine Drugs 0.000 claims description 4
- XESZUVZBAMCAEJ-UHFFFAOYSA-N 4-tert-butylcatechol Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=C(O)C(O)=C1 XESZUVZBAMCAEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 3
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 3
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WVYWICLMDOOCFB-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-2-pentanol Chemical compound CC(C)CC(C)O WVYWICLMDOOCFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- OSNIIMCBVLBNGS-UHFFFAOYSA-N 1-(1,3-benzodioxol-5-yl)-2-(dimethylamino)propan-1-one Chemical compound CN(C)C(C)C(=O)C1=CC=C2OCOC2=C1 OSNIIMCBVLBNGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 12
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 12
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 238000001900 extreme ultraviolet lithography Methods 0.000 description 7
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 7
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 7
- LAQYHRQFABOIFD-UHFFFAOYSA-N 2-methoxyhydroquinone Chemical compound COC1=CC(O)=CC=C1O LAQYHRQFABOIFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 4
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000007824 aliphatic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 3
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- -1 -tert-butyl phthalate Phenol Chemical compound 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GNWBLLYJQXKPIP-ZOGIJGBBSA-N (1s,3as,3bs,5ar,9ar,9bs,11as)-n,n-diethyl-6,9a,11a-trimethyl-7-oxo-2,3,3a,3b,4,5,5a,8,9,9b,10,11-dodecahydro-1h-indeno[5,4-f]quinoline-1-carboxamide Chemical compound CN([C@@H]1CC2)C(=O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H](C(=O)N(CC)CC)[C@@]2(C)CC1 GNWBLLYJQXKPIP-ZOGIJGBBSA-N 0.000 description 1
- RTPDLYIPGGLSTB-UHFFFAOYSA-N 2-(4-prop-1-en-2-ylphenyl)acetic acid Chemical compound CC(=C)C1=CC=C(CC(O)=O)C=C1 RTPDLYIPGGLSTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MNVILMZEKAMHBC-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-methylprop-1-enyl)phenyl]acetic acid Chemical compound CC(C)=CC1=CC=C(CC(O)=O)C=C1 MNVILMZEKAMHBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PEPSSOQTTNKEIJ-UHFFFAOYSA-N 4-(2-methylprop-1-enyl)benzoic acid Chemical compound CC(C)=CC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 PEPSSOQTTNKEIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IRQWEODKXLDORP-UHFFFAOYSA-N 4-ethenylbenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C=C)C=C1 IRQWEODKXLDORP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YUCOVHFIYPJDDN-UHFFFAOYSA-N 4-prop-1-en-2-ylbenzoic acid Chemical compound CC(=C)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 YUCOVHFIYPJDDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N N-methylformamide Chemical class CNC=O ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004018 acid anhydride group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001555 benzenes Chemical class 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- 229960002380 dibutyl phthalate Drugs 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- HHEAADYXPMHMCT-UHFFFAOYSA-N dpph Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC([N+](=O)[O-])=CC([N+]([O-])=O)=C1[N]N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 HHEAADYXPMHMCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- GDOPTJXRTPNYNR-UHFFFAOYSA-N methyl-cyclopentane Natural products CC1CCCC1 GDOPTJXRTPNYNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000007342 radical addition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
-
- 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
-
- 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
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
- H01L21/3081—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
Definitions
- the free radical quencher is selected from p-benzoquinone, hydroquinone, 2-methyl hydroquinone, 2-methoxyhydroquinone, phenothiazine, p-tert-butyl phthalate Phenol, ⁇ -phenylnaphthylamine, 1,1-diphenyl-2-picrohydrazine, 5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide and 2,2,6,6-tetramethyl one or more of the base-1-piperidine oxides.
- the developer is selected from isopropanol, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, acetone, cyclohexane, n-heptane, n-pentane, 4-methyl-2-pentane
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
一种光刻胶，按重量份剂，包括有机溶剂、功能粒子1份～50份、自由基淬灭剂大于0份且小于或等于2份。功能粒子包括可自由基聚合型金属氧化物以及包被在金属氧化物表面的有机物配体，有机物配体具有可自由基引发聚合的基团。一种光刻胶的图案化方法和一种集成电路板的刻蚀方法。
Description
相关申请
本申请要求2020年08月13日申请的，申请号为202010811304.1，名称为“光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考。
本申请涉及光刻技术领域，特别是涉及一种光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法。
由于集成度不断提高，器件尺寸不断缩小，芯片的制造对光刻工艺提出了非常苛刻的工艺条件要求，包括极限特征尺寸，边缘粗糙度，尺寸均匀度，光刻胶截面形貌，缺陷等等。光刻胶的综合性能可用RLS来评价，其中R代表分辨率或特征线宽、L代表LER或LWR边缘粗糙度、S代表灵敏度。为了满足工业生产的要求，光刻胶需要满足以下指标：分辨率<16nm，LWR<15％，灵敏度<20mJ/cm
2。极紫外光刻技术(extreme ultraviolet，简称EUV)被称为最有希望的下一代光刻技术。
EUV光刻采用波长为10nm-14nm的极紫外光作为光源，可使曝光波长降到13.5nm，它能够把光刻技术扩展到32nm以下的特征尺寸。波长为13.5nm的EUV光子(能量约为92eV)入射到光刻胶时，光刻胶分子吸收光子发生离子化，产生二次电子，二次电子继而触发各种化学反应。但是，二次电子能量较高，容易导致光刻胶图案线边缘粗糙度大，尤其是对于16nm以下节点的高分辨光刻成像。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够降低EUV光刻图案线边缘粗糙度的光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法。
一种光刻胶，按重量份计，包括有机溶剂、功能粒子1份～50份、自由基淬灭剂大于0份且小于或等于2份，所述功能粒子包括可自由基聚合型金属氧化物以及包被在所述金属氧化物表面的有机物配体，所述有机物配体具有可自由基引发聚合的基团。
可选的，所述自由基淬灭剂选自对苯醌、对苯二酚、2-甲基对苯二酚、2-甲氧基对苯二酚、酚噻嗪、对叔丁基邻苯二酚、β-苯基萘胺、1,1-二苯基-2-苦肼、5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物及2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧化物中的一种或多种。
可选的，所述金属氧化物选自氧化锆、氧化锌、氧化铪、氧化钛、氧化镍、氧化钴、氧化铟及氧化锡中任意一种或多种。
可选的，所述有机物配体含有碳碳双键。
可选的，所述有机物配体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、3,3-二甲基丙烯酸中的一种或多种。
可选的，所述功能粒子的分子通式为M
xO
y(OH)
aX
b，其中，M为金属元素，X为所述有机物配体，4≤x≤8，2≤y≤8，0≤a≤4，12≤b≤16。
可选的，所述功能粒子的分子通式为M
6O
n(OH)
8-nX
12，其中，M为金属元素，X为所述有机物配体，1≤n≤7。
可选的，n＝4，所述功能粒子的分子通式为M
6O
4(OH)
4X
12。
可选的，M选自Zr、Hf、Ti中的至少一种。
可选的，X包括分别与两个相邻的M原子连接的
可选的，X选自如下结构中的任意一种：
可选的，所述金属氧化物为氧化锆，所述功能粒子的分子通式为Zr
6O
4(OH)
4X
12，其中，X为所述有机物配体，选自丙烯酸、甲基丙烯酸和3,3-二甲基丙烯酸中的一种或多种，优选的，所述功能粒子的重量份数为5～25份。
可选的，所述有机溶剂选自1,4-二氧六环、丙二醇甲醚醋酸酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、丙酮、γ-丁内酯及环戊酮中的一种或多种。
可选的，所述功能粒子在所述光刻胶中的质量百分数为1％～50％，优选为5％～25％；所述自由基淬灭剂在所述光刻胶中的质量百分数大于0且小于或等于2％。
一种所述的光刻胶的图案化方法，包括以下步骤：
将所述光刻胶涂布在基底表面，除去所述光刻胶中的有机溶剂，在所述基底表面上形 成预成膜层；
将光源透过具有预设图案的掩膜照射在所述基底的预成膜层上进行曝光操作，使得预成膜层的曝光区域形成功能粒子团聚体；
将显影剂施加在曝光后的预成膜层上，使得预成膜层上被掩膜遮挡的未曝光区域溶解于显影剂中，而预成膜层的曝光区域由于形成功能粒子团聚体而保留在基底上。
可选的，所述曝光操作的曝光剂量为4.9mJ/cm
2～150mJ/cm
2。
可选的，所述显影剂选自异丙醇、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、丙酮、环己烷、正庚烷、正戊烷、4-甲基-2-戊醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、1,4-二氧六环及乙酸丁酯中的一种或多种。
可选的，所述基底选自硅板。
一种集成电路板的刻蚀方法，包括如下步骤：
按照所述的光刻胶的图案化方法在基底上制备具有图案化光刻胶层的预图案化板材；
利用干法或湿法刻蚀所述预图案化板材，所述硅板基底的具有光刻胶层的区域未被刻蚀，而没有光刻胶层的区域被刻蚀。
本申请的光刻胶通过抑制二次电子扩散距离可以有效提高光刻胶的性能，尤其是灵敏度高的EUV光刻的精度。EUV光源单个光子能量大，作用机理也不同于传统紫外光刻中只有感光剂与光发生反应，而是光刻胶中的所有物质都会与EUV光子发生反应。大部分反应会生成二次电子，二次电子会进一步引发光刻胶的光化学反应。二次电子能量较高，传统的光刻胶中二次电子的扩散现象严重，有研究表明其平均自由程可达几十纳米。二次电子的扩散导致图形的质量问题，尤其体现为图案的边缘粗糙度差。本申请通过在光刻胶中添加适量的自由基淬灭剂，能够有效地将由于二次电子在膜层中扩散触发的非曝光区域的活性离子碎片淬灭，抑制非曝光区域的进一步反应。EUV照射功能粒子导致表面少量有机物配体解离，表面电荷改变，进一步导致功能粒子聚集或者金属氧化物聚集形成团聚体，曝光区域在显影剂中溶解度降低，而非曝光区域由于不引发反应而能够溶解在显影剂中。本申请的光刻胶可在感光灵敏度较高的情况下控制由于二次电子扩散引起的边缘缺陷，降低边缘粗糙度，提高分辨率，尤其对于精密度要求较高的器件的光刻质量具有很大提升。
另外，功能粒子的表面具有可自由基聚合的有机物配体，一方面提高金属氧化物在有机溶剂中的分散性，另一方面有机物配体本身可引发功能粒子表面的聚合，从而有利于提高光刻胶曝光区和非曝光区的溶解度差异，有利于提高图案化的灵敏性。
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请对比例1的光刻胶的图案化曝光电镜照片。
图2为本申请对比例2的光刻胶的图案化曝光电镜照片。
图3为本申请对比例3的光刻胶的图案化曝光电镜照片。
图4为本申请实施例3的光刻胶的图案化曝光电镜照片。
图5为本申请实施例5的光刻胶的图案化曝光电镜照片。
图6为本申请实施例7的光刻胶的图案化曝光电镜照片。
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
术语“特征线宽”指的是单次曝光能得到的最窄线宽。
本申请实施例提供一种光刻胶，按重量份计，包括有机溶剂、功能粒子1份～50份、自由基淬灭剂大于0且小于或等于2份。所述功能粒子包括可自由基聚合型金属氧化物以及包被在所述金属氧化物表面的有机物配体，所述有机物配体具有可自由基引发聚合的基团。
本申请的光刻胶通过抑制二次电子扩散距离可以有效提高光刻胶的性能，尤其是灵敏度高的EUV光刻的精度。EUV光源单个光子能量大，作用机理也不同于传统紫外光刻中只有感光剂与光反生反应，而是光刻胶中的所有物质都会与EUV光子发生反应，大部分反应会生成二次电子，二次电子会进一步引发光刻胶的光化学反应。二次电子能量较高， 传统的光刻胶中二次电子的扩散现象严重，有研究表明其平均自由程可达几十纳米，二次电子的扩散导致图形的质量问题，尤其体现为图案的边缘粗糙度差。本申请通过在光刻胶中添加适量的自由基淬灭剂，能够有效地将由于二次电子在膜层中扩散触发的非曝光区域的活性离子碎片淬灭，抑制非曝光区域的进一步反应。EUV照射功能粒子导致表面少量有机物配体解离，表面电荷改变，进一步导致功能粒子聚集或者金属氧化物聚集形成团聚体，曝光区域在显影剂中溶解度降低，而非曝光区域由于不引发反应而能够溶解在显影剂中。本申请的光刻胶可在感光灵敏度较高的情况下控制由于二次电子扩散引起的边缘缺陷，降低边缘粗糙度，提高分辨率，尤其对于精密度要求较高的器件的光刻质量具有很大提升。
另外，功能粒子的表面具有可自由基聚合的有机物配体，一方面提高金属氧化物在有机溶剂中的分散性，另一方面有机物配体本身可引发功能粒子表面的聚合，从而有利于提高光刻胶曝光区和非曝光区的溶解度差异，有利于提高图案化的灵敏性。
在一些实施例中，所述自由基淬灭剂可选自对苯醌、对苯二酚、2-甲基对苯二酚、2-甲氧基对苯二酚、酚噻嗪、对叔丁基邻苯二酚、β-苯基萘胺、1,1-二苯基-2-苦肼、5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物及2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧化物中的一种或多种，具体如下结构式(1)-(10)所示：
在一些实施例中，所述金属氧化物可选自氧化锆、氧化锌、氧化铪、氧化钛、氧化镍、氧化钴、氧化铟及氧化锡中任意一种或多种。
在一些实施例中，所述有机物配体为含有碳碳双键的有机物配体。
在一些实施例中，所述有机物配体选自丙烯酸、甲基丙烯酸和3,3-二甲基丙烯酸中的一种或多种。具体的，在一个功能粒子中，有机物配体可以为上述分子中的一种、任意的两种或任意的多种。例如，在一个实施例中，功能粒子的有机物配体可以为甲基丙烯酸。在另一个实施例中，功能粒子的有机物配体可以为3,3-二甲基丙烯酸。在另一个实施例中，功能粒子的有机物配体可以为丙烯酸和甲基丙烯酸。在一个实施例中，功能粒子的有机物配体可以为丙烯酸和3,3-二甲基丙烯酸。在一个实施例中，功能粒子的有机物配体可以为甲基丙烯酸和3,3-二甲基丙烯酸。在一个实施例中，功能粒子的有机物配体可以为丙烯酸、甲基丙烯酸和3,3-二甲基丙烯酸。
在另一些实施例中，所述有机物配体为所述脂肪族化合物或芳香族化合物形成的配位基，例如丙烯酸配位基、甲基丙烯酸配位基和3,3-二甲基丙烯酸配位基中的一种或多种。 所述有机物配体与所述金属氧化物通过氧桥键连接。
所述功能粒子的分子通式为M
xO
y(OH)
aX
b，M为金属元素，X为所述有机物配体，4≤x≤8，2≤y≤8，0≤a≤4，12≤b≤16。M例如可以选自Zr、Hf、Ti中的至少一种。
在一些实施例中，所述功能粒子的分子通式为M
6O
n(OH)
8-nX
12，M为金属元素，X为所述有机物配体，1≤n≤7。M可以为+4价。当n＝4，所述功能粒子的分子通式为M
6O
4(OH)
4X
12。
在一些更具体的实施例中，所述金属氧化物选自氧化锆，所述功能粒子的分子通式为Zr
6O
4(OH)
4X
12，其中，X选自丙烯酸、甲基丙烯酸和3,3-二甲基丙烯酸中的一种或多种。
在另一些实施例中，X为配位基，通过氧桥键与金属氧化物连接。在一些实施例中，X包括分别与分子通式中两个相邻的M原子连接的
且包括碳碳双键，例如X具有烯基。X源自脂肪族化合物或芳香族化合物。X的碳原子数例如分别为3-30个，可选为3-20个，进一步可选为3-12个。X的碳碳双键的数量可以为1-3个，例如为1个。X可以包括直链基、支链基或脂环基，并可以进一步包括1-4个芳环，如苯环。
在一些实施例中，X独立的选自如下结构中的任意一种：
在示例性的实施例中，X可以选自丙烯酸配位基、甲基丙烯酸配位基和3,3-二甲基丙烯酸配位基中的任意一种。
在一些实施例中，功能粒子的粒径为纳米级。
在一些实施例中，所述有机溶剂选自1,4-二氧六环、丙二醇甲醚醋酸酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、丙酮、γ-丁内酯及环戊酮中的一种或多种。
在一些实施例中，功能粒子的重量份数可以为1～5份、5～10份、10～20份、20～30份、30～40份或40～50份，在一些实施例中，为5～25份。在一些实施例中，自由基淬灭剂的重量份数可以为0.1～0.5份、0.5～1份、1～1.5份或1.5～2份。
在一些实施例中，所述功能粒子在所述光刻胶中的质量百分数可以为1％～50％。具体的，功能粒子在所述光刻胶中的质量百分数为1％～5％、5％～10％、10％～20％、20％～30％、 30％～40％或40％～50％，在一些实施例中，为5％～25％。
在一些实施例中，自由基淬灭剂的重量份数可以为0～0.5份(不包括0)、0.5～10份、1～1.5份或1.5～2份。
在一些实施例中，所述自由基淬灭剂在所述光刻胶中的质量百分数为0％～2％(不包括0)。具体的，自由基淬灭剂在所述光刻胶中的质量百分数为0～0.5％(不包括0)、0.5％～1％、1％～1.5％或1.5％～2％。
所述光刻胶组合物中的功能粒子可以通过但不限于以下示例性实施例的方法制备，该方法包括：
提供金属离子源和所述有机物配体源；
将所述金属离子源和所述有机物配体源在溶剂中根据化学计量比混合，并在25℃至200℃反应得到所述功能粒子。
所述金属离子源例如可以为锆、锌、铪、钛、镍、钴、铟及锡中任意一种或多种的离子源。在一些实施例中，所述金属离子源为+4价M离子源，如Zr、Hf、Ti中任意一种或多种的离子源。所述金属离子源可以选自对应金属的盐，如+4价的Zr、Hf、Ti中的至少一种的盐，如羧酸盐、水合羧酸盐、有机磺酸盐、水合有机磺酸盐、醇盐、卤素盐、硝酸盐、硫酸盐中的一种或多种。
所述有机物配体源为有机物配体X的来源，可以为脂肪族化合物或芳香族化合物。所述有机物配体源具有能够与金属离子源反应生成配位基的基团，例如羧基或酸酐基团，并且有机物配体源还具有烯基。
所述有机物配体源的碳原子数例如可以为3-30个，可选为3-20个，进一步可选为3-12个；烯基数例如可以为1-3个，可选为1个。在一些实施例中，所述有机物配体源可以包括直链基、支链基或脂环基。在一些实施例中，所述有机物配体源可以包括1-4个芳环，如苯环。
在一些实施例中，所述有机物配体源选自丙烯酸、甲基丙烯酸、3-甲基丁-2-烯酸、4-乙烯基苯甲酸、4-(丙-1-烯-2-基)苯甲酸、4-(2-甲基丙-1-烯-1-基)苯甲酸、2-(4-(2-甲基丙-1-烯-1-基)苯基)乙酸、2-(4-乙烯基苯基)乙酸、2-(4-(丙-1-烯-2-基)苯基)乙酸中的一种或多种。
所述溶剂可以选自水、脂类、醇类、醚类、环醚类、苯类、羧酸类和/或烷烃类等有机溶剂中的一种或多种，包括但不限于四氢呋喃、1,4-二氧六环、苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺的一种或多种的混合。
所述金属离子源和所述有机物配体源在溶剂中的反应温度可以为25℃至100℃，可选为50℃至80℃。
在一实施例中，将所述溶剂中反应得到所述功能粒子后，还包括将反应产物分离提纯的步骤，例如进行重结晶、加入不良溶剂(例如水)沉淀、萃取、洗涤、离心分离、常压蒸馏、减压蒸馏、旋转蒸发或真空干燥等步骤中的一种或多种。
本申请实施例还提供一种所述的光刻胶的图案化方法，包括以下步骤：
将所述光刻胶涂布在基底表面，除去所述光刻胶中的有机溶剂，在所述基底表面上形成预成膜层；
将EUV光源透过具有预设图案的掩膜照射在所述基底的预成膜层上进行曝光操作，使得预成膜层的曝光区域形成功能粒子团聚体；
将显影剂施加在曝光后的预成膜层上，使得预成膜层上被掩膜遮挡的未曝光区域溶解于显影剂中，而预成膜层的曝光区域由于形成功能粒子团聚体而保留在基底上。
在一些实施例中，所述曝光操作的曝光剂量为4.9mJ/cm
2～150mJ/cm
2。曝光剂量应控制在合适的范围内，曝光剂量过小则能量过低不利于二次电子的形成，曝光区功能粒子的聚合度差，不利于曝光区和非曝光区的显影。相对于裸露的金属氧化物，功能粒子的聚合更容易进行，曝光剂量过大则可能会造成功能粒子表面的有机物配体直接从金属氧化物上脱落形成碎片，功能粒子表面不再能够发生碳碳双键的自由基加成反应，降低了曝光区域的聚合度。
在一些实施例中，所述显影剂选自异丙醇、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、丙酮、环己烷、正庚烷、正戊烷、4-甲基-2-戊醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、1,4-二氧六环及乙酸丁酯中的一种或多种。显影剂主要用于溶解未聚合的功能粒子。曝光区域功能粒子表面的有机物配体发生碳碳双键自由基聚合而形成团聚体，或者脱落有机物配体的金属氧化物在自由基引发下聚合为金属氧化物团聚体。曝光区域的团聚体在显影剂中不溶解于显影剂中，或者在显影剂中的溶解度小，即使部分溶解也能够使得曝光区域仍然被团聚体覆盖。在一些实施例中，显影的温度可以为室温，例如为20℃～30℃。
在一实施例中，除有机溶剂后的预成膜层的厚度可以为10nm～500nm。具体的，预成膜层的厚度可以为10nm～50nm、50nm～100nm、100nm～150nm、150nm～200nm、200nm～250nm、250nm～300nm、300nm～350nm、350nm～400nm、400nm～450nm或450nm～500nm。
在一些实施例中，所述基底可选自硅板。
本申请实施例还提供一种集成电路板的刻蚀方法，包括如下步骤：
按照所述的光刻胶的图案化方法在硅板基底上制备具有图案化光刻胶层的预图案化板材；
利用干法或湿法刻蚀所述预图案化板材，所述硅板基底的具有光刻胶层的区域未被刻蚀，而没有光刻胶层的区域被刻蚀。
实施例1～7和对比例1～3均进行下述步骤，但是对比例的光刻胶溶液中不加入自由基淬灭剂。
1.称取适量的功能粒子、自由基淬灭剂和有机溶剂，以一定比例配置成一定浓度的光刻胶溶液，震荡溶解，滤胶后待用。其中，功能粒子由金属氧化物和包被在金属氧化物外的有机物配体形成。有机物配体为含有碳碳双键的有机物配体，包括丙烯酸配位基(AA)、甲基丙烯酸配位基(MAA)或3,3-二甲基丙烯酸配位基(DMAA)等。自由基淬灭剂选自对苯醌、对苯二酚、2-甲基对苯二酚、2-甲氧基对苯二酚、酚噻嗪、对叔丁基邻苯二酚、β-苯基萘胺、1,1-二苯基-2-苦肼(DPPH)、5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO)、2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧化物(TEMPO)中的一种或多种。有机溶剂选自1,4-二氧六环，丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)，乳酸乙酯，乳酸丁酯，丙酮，γ-丁内酯，环戊酮中的一种或多种。光刻胶溶液中功能粒子的质量百分数为1％～50％，自由基淬灭剂的质量百分数为0.1％～2％。光刻胶溶液的固含量为1wt％～50wt％，在一些实施例中为5wt％～25wt％。
2.设置匀胶机的转速、时间(与涂布胶膜厚度相关)，取少量光刻胶溶液旋涂于硅片表面，预烘(温度：60～100℃)除有机溶剂制得预成膜层。
3.采用极紫外曝光机、深紫外光源或电子束光源，透过具有预设图案的掩膜对预成膜层进行曝光操作。
4.曝光完成后，取出硅片，室温下采用显影剂显影，显影剂可选择自异丙醇、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、丙酮、环己烷、正庚烷、正戊烷、4-甲基-2-戊醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、1,4-二氧六环、乙酸丁酯中的一种或多种。
5.显影完成后，氮气枪吹干硅片，待观察。
6.扫描电镜下观察光刻成像结果。
实施例1～7和对比例1～3的光刻胶组合物的组成如下表1所示。
图1～图6依次为对比例1、对比例2、对比例3、实施例3、实施例5和实施例7的扫描电镜照片。
图1中测得的曝光区线宽为526nm；图2中测得的曝光区线宽为60nm；图3中非曝光区域出现大范围弥漫性的曝光；图4中测得的曝光区线宽为80nm；图5中测得的曝光 区线宽为34nm；图6中测得的曝光区线宽为38nm。
表1
曝光剂量＝光强×曝光时间，曝光剂量越小，表明光刻胶的灵敏度越高。
特征线宽指的是单次曝光能得到的最窄线宽，特征线宽越小，表明光刻胶的分辨率越高。
边缘粗糙度越小表明光刻胶的光刻精度越高。
曝光剂量、特征线宽和边缘粗糙度共同表征光刻胶的性能的高低。
实施例和对比例扫描电镜成像结果表明：
如图1～3所示，通过对比例1～3曝光和显影结果可以看到，极紫外光刻相比于其他光源刻蚀更容易出现二次电子扩散，容易造成光刻胶图案的边缘粗糙度高、分辨率低的问题。
在极紫外光刻中，未添加自由基淬灭剂的光刻胶在曝光剂量很低(对比例3为4.9mJ/cm
2)的情况下就出现二次电子大量扩散的情况，导致非曝光区域也发生反应，无法得到曝光区域和非曝光区域明显区分的图案，该光刻胶无法实现图案化。而实施例2～6的光刻胶在比对比例3的曝光剂量大的情况下依然能够得到边缘粗糙度低、线宽小的光刻胶图案，表明本申请的光刻胶在保证光刻灵敏度的基础上能够实现边缘粗糙度的降低和分辨率的提高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (19)
- 一种光刻胶，其特征在于，按重量份计，包括有机溶剂、功能粒子1份～50份、自由基淬灭剂大于0份且小于或等于2份，所述功能粒子包括可自由基聚合型金属氧化物以及包被在所述金属氧化物表面的有机物配体，所述有机物配体具有可自由基引发聚合的基团。
- 根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述自由基淬灭剂选自对苯醌、对苯二酚、2-甲基对苯二酚、2-甲氧基对苯二酚、酚噻嗪、对叔丁基邻苯二酚、β-苯基萘胺、1,1-二苯基-2-苦肼、5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物及2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧化物中的一种或多种。
- 根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述金属氧化物选自氧化锆、氧化锌、氧化铪、氧化钛、氧化镍、氧化钴、氧化铟及氧化锡中任意一种或多种。
- 根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述有机物配体含有碳碳双键。
- 根据权利要求4所述的光刻胶，其特征在于，所述有机物配体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、3,3-二甲基丙烯酸中的一种或多种。
- 根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述功能粒子的分子通式为M xO y(OH) aX b，M为金属元素，X为所述有机物配体，4≤x≤8，2≤y≤8，0≤a≤4，12≤b≤16。
- 根据权利要求6所述的光刻胶，其特征在于，所述功能粒子的分子通式为M 6O n(OH) 8-nX 12，其中，1≤n≤7。
- 根据权利要求7所述的光刻胶，其特征在于，所述功能粒子的分子通式为M 6O 4(OH) 4X 12。
- 根据权利要求6～8中任一项所述的光刻胶，其特征在于，M选自Zr、Hf、Ti中的至少一种。
- 根据权利要求6～9中任一项所述的光刻胶组合物，其特征在于，X包括分别与两个相邻的M原子连接的
- 根据权利要求10所述的光刻胶，其特征在于，X选自如下结构中的任意一种：
- 根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述金属氧化物为氧化锆，所述功能粒子的分子通式为Zr 6O 4(OH) 4X 12，其中，X为所述有机物配体，选自丙烯酸、甲基丙烯酸和3,3-二甲基丙烯酸中的一种或多种，优选的，所述功能粒子的重量份数为5～25份。
- 根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述有机溶剂选自1,4-二氧六环、丙二醇甲醚醋酸酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、丙酮、γ-丁内酯及环戊酮中的一种或多种。
- 根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述功能粒子在所述光刻胶中的质量百分数为1％～50％，优选为5％～25％；所述自由基淬灭剂在所述光刻胶中的质量百分数大于0且小于或等于2％。
- 一种如权利要求1-14任一项所述的光刻胶的图案化方法，包括以下步骤：将所述光刻胶涂布在基底表面，除去所述光刻胶中的有机溶剂，在所述基底表面上形成预成膜层；将光源透过具有预设图案的掩膜照射在所述基底的预成膜层上进行曝光操作，使得预成膜层的曝光区域形成功能粒子团聚体；将显影剂施加在曝光后的预成膜层上，使得预成膜层上被掩膜遮挡的未曝光区域溶解于显影剂中，而预成膜层的曝光区域由于形成功能粒子团聚体而保留在基底上。
- 根据权利要求15所述的光刻胶的图案化方法，其特征在于，所述曝光操作的曝光剂量为4.9mJ/cm 2～150mJ/cm 2。
- 根据权利要求15所述的光刻胶的图案化方法，其特征在于，所述显影剂选自异丙醇、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、丙酮、环己烷、正庚烷、正戊烷、4-甲基-2-戊醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、1,4-二氧六环及乙酸丁酯中的一种或多种。
- 根据权利要求15所述的光刻胶的图案化方法，其特征在于，所述基底选自硅板。
- 一种集成电路板的刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：按照权利要求15～18任一项所述的光刻胶的图案化方法在基底上制备具有图案化光刻胶层的预图案化板材；利用干法或湿法刻蚀所述预图案化板材，所述硅板基底的具有光刻胶层的区域未被刻蚀，而没有光刻胶层的区域被刻蚀。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010811304.1A CN111965947B (zh) | 2020-08-13 | 2020-08-13 | 光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法 |
| CN202010811304.1 | 2020-08-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022033367A1 true WO2022033367A1 (zh) | 2022-02-17 |
Family
ID=73365907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2021/110482 WO2022033367A1 (zh) | 2020-08-13 | 2021-08-04 | 光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111965947B (zh) |
| WO (1) | WO2022033367A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114527630A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-05-24 | 之江实验室 | 一种二氧化锆微纳图案的飞秒激光直写方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111965947B (zh) * | 2020-08-13 | 2022-04-01 | 常州华睿芯材科技有限公司 | 光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019220835A1 (ja) * | 2018-05-14 | 2019-11-21 | Jsr株式会社 | パターン形成方法及び感放射線性組成物 |
| WO2020004172A1 (ja) * | 2018-06-29 | 2020-01-02 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 有機修飾金属酸化物ナノ粒子、その製造方法、ｅｕｖフォトレジスト材料およびエッチングマスクの製造方法 |
| CN111007695A (zh) * | 2018-10-08 | 2020-04-14 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 光致抗蚀剂组合物和形成光致抗蚀剂图案的方法 |
| CN111766762A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-13 | 清华大学 | 光刻胶组合物及用它形成薄膜图案和阵列基板的方法 |
| CN111948904A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-17 | 清华大学 | 光刻胶组合物、用它形成光刻图案的方法及其用途 |
| CN111965947A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-20 | 清华大学 | 光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法 |
| WO2020264059A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-30 | Cornell University | Light patterning of inorganic materials |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8795774B2 (en) * | 2012-09-23 | 2014-08-05 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Hardmask |
| WO2019005161A1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-03 | Intel Corporation | METHOD AND COMPOUND FOR CONTROLLING PATTERN FORMATION ON RESIST MATERIAL |
-
2020
- 2020-08-13 CN CN202010811304.1A patent/CN111965947B/zh active Active
-
2021
- 2021-08-04 WO PCT/CN2021/110482 patent/WO2022033367A1/zh active Application Filing
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019220835A1 (ja) * | 2018-05-14 | 2019-11-21 | Jsr株式会社 | パターン形成方法及び感放射線性組成物 |
| WO2020004172A1 (ja) * | 2018-06-29 | 2020-01-02 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 有機修飾金属酸化物ナノ粒子、その製造方法、ｅｕｖフォトレジスト材料およびエッチングマスクの製造方法 |
| CN111007695A (zh) * | 2018-10-08 | 2020-04-14 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 光致抗蚀剂组合物和形成光致抗蚀剂图案的方法 |
| WO2020264059A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-30 | Cornell University | Light patterning of inorganic materials |
| CN111766762A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-13 | 清华大学 | 光刻胶组合物及用它形成薄膜图案和阵列基板的方法 |
| CN111948904A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-17 | 清华大学 | 光刻胶组合物、用它形成光刻图案的方法及其用途 |
| CN111965947A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-20 | 清华大学 | 光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| XU, HONG ET AL.: "EUV photolithography: resist progress in metal-organic complex photoresists", JOURNAL OF MICRO/NANODITHOGRAPHY, MEMS, AND MOEMS, vol. 18, no. 1, 8 December 2018 (2018-12-08), pages 1 - 10, XP055631040, DOI: 10.1117/1.JMM.18.1.011007 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114527630A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-05-24 | 之江实验室 | 一种二氧化锆微纳图案的飞秒激光直写方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111965947A (zh) | 2020-11-20 |
| CN111965947B (zh) | 2022-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021259092A1 (zh) | 光刻胶组合物及用它形成薄膜图案和阵列基板的方法 | |
| KR102127645B1 (ko) | 화학 증폭형 레지스트 조성물을 위한 요오드-함유 폴리머 | |
| WO2022121888A1 (zh) | 钛锆氧化物纳米粒子、光刻胶、光刻胶的图案化方法及生成印刷电路板的方法 | |
| WO2022033367A1 (zh) | 光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法 | |
| WO2022033366A1 (zh) | 光刻胶组合物、用它形成光刻图案的方法及其用途 | |
| CN1306340C (zh) | 光刻胶组合物和形成光刻胶图像的方法 | |
| Trikeriotis et al. | A new inorganic EUV resist with high-etch resistance | |
| TWI410399B (zh) | 鋶鹽、光阻材料及圖案形成方法 | |
| TWI606295B (zh) | 光阻組成物及光阻圖型之形成方法 | |
| KR20110095166A (ko) | 전자선용 또는 ｅｕｖ용 화학 증폭 네가티브형 레지스트 조성물 및 패턴 형성 방법 | |
| TWI805781B (zh) | 阻劑組成物及阻劑圖型形成方法 | |
| CN108693703B (zh) | 抗蚀剂组合物及抗蚀图案形成方法 | |
| JP4029625B2 (ja) | マスクブランク、並びにマスクブランクの製造方法とフォトマスクの製造方法 | |
| TWI626270B (zh) | 含有相分離結構之結構體的製造方法、圖型形成方法及微細圖型形成方法 | |
| TW200426516A (en) | Positive resist composition and resist pattern forming method | |
| CN106893053B (zh) | 酸不稳定超支化共聚物和相关联的光致抗蚀剂组合物以及形成电子器件的方法 | |
| TW201140241A (en) | Negative resist composition and patterning process | |
| TWI757987B (zh) | 光阻劑組成物、製造半導體裝置的方法、以及形成光阻劑圖案的方法 | |
| CN109679020B (zh) | 含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂和ArF光刻胶及其制备方法和光刻方法 | |
| Gädda et al. | Advanced EUV negative tone resist and underlayer approaches exhibiting sub-20nm half-pitch resolution | |
| EP2111567A2 (en) | Photoresist composition | |
| JP7248956B2 (ja) | 組成物、並びに、レジストパターンの形成方法及び絶縁膜の形成方法 | |
| JP2002006478A (ja) | 露光用マスクとその製造方法 | |
| TW201706712A (zh) | 用於形成像素限定層之組合物及方法 | |
| TW200537246A (en) | Positive resist composition and resist pattern formation method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21855420 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21855420 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |