[发明专利]半导体光刻胶组合物和使用所述组合物形成图案的方法

说明书

本发明公开一种包含由化学式1表示的有机金属化合物、光酸产生剂(PAG)以及溶剂的半导体光刻胶组合物和使用其形成图案的方法。化学式1的细节如详细描述中所定义。[化学式1]。

相关申请的交叉引用

本申请案要求2020年4月02日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请案第10-2020-0040507号的优先权和权益，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及一种半导体光刻胶组合物和使用所述半导体光刻胶组合物形成图案的方法。

背景技术

极紫外(extreme ultraviolet；EUV)光刻作为用于制造下一代半导体装置的一种基本技术而受到关注。EUV光刻是使用具有约13.5纳米的波长的EUV射线作为曝光光源的图案形成技术。根据EUV光刻，已知可在半导体装置的制造期间在曝光工艺中形成极精细图案(例如，宽度小于或等于约20纳米)。

极紫外(EUV)光刻通过相容的光刻胶的显影来实现，其可在小于或等于约16纳米的空间分辨率下进行。目前，正在努力满足用于下一代装置的传统化学放大(chemicallyamplified；CA)光刻胶的不足规格，例如分辨率、感光速度以及特征粗糙度(或也称为线边缘粗糙度或LER(line edge roughness；LER))。

因这些聚合物型光刻胶中的酸催化反应所致的固有图像模糊限制小特征大小中的分辨率，这在电子束(electron beam；e-beam)光刻中已长期为人所知。化学放大(CA)光刻胶针对高灵敏度设计，但由于其典型元素组成降低光刻胶在约13.5纳米的波长下的光吸收且因此降低其灵敏度，所以化学放大(CA)光刻胶在EUV曝光下可能部分地具有更多困难。

另外，由于粗糙度问题，CA光刻胶可能在小特征大小方面具有困难，且在实验上，CA光刻胶的线边缘粗糙度(LER)增加，因为感光速度部分地因酸催化剂工艺的本质而降低。因此，由于CA光刻胶的这些缺陷和问题，在半导体工业中需要新颖高性能光刻胶。

基于与钨、铌、钛和/或钽混合的钨的过氧多元酸(peroxopolyacid)的无机光刻胶已报告为用于图案化的辐射敏感材料(US5061599；H.冈本(H.Okamoto)，T.岩柳(T.Iwayanagi)，K.持地(K.Mochiji)，H.梅崎(H.Umezaki)，T.工藤(T.Kudo)，应用物理学快报(Applied Physics Letters)，49 5,298-300,1986)。

这些材料有效地图案化用于双层配置的大间距，如远紫外(深UV)、X射线以及电子束源。最近，已在将阳离子金属氧化物硫酸铪(HfSOx)材料与过氧络合剂一起用于通过投影EUV曝光使15纳米半间距(half-pitch；HP)成像的情况下获得令人印象深刻的性能(US2011-0045406；J.K.斯托尔斯(J.K.Stowers)，A.特莱茨基(A.Telecky)，M.科奇什(M.Kocsis)，B.L.克拉克(B.L.Clark)，D.A.凯斯勒(D.A.Keszler)，A.格伦威尔(A.Grenville)，C.N.安德森(C.N.Anderson)，P.P.诺罗(P.P.Naulleau)，国际光学工程学会会刊(Proc.SPIE)，7969,796915,2011)。这一系统呈现非化学放大光刻胶(non-CAphotoresist)的高性能，且具有接近于EUV光刻胶的需求的可实行感光速度。然而，具有过氧络合剂的金属氧化物硫酸铪材料具有几个实际缺点。首先，这些材料涂布在腐蚀性硫酸/过氧化氢的混合物中且具有不足的保存期稳定性。第二，作为一种复合混合物，其对于性能改进的结构改变并不容易。第三，应在四甲基铵氢氧化物(tetramethylammoniumhydroxide；TMAH)溶液中以约25重量％等的极高浓度进行研发。