[发明专利]有机抗反射涂层聚合物、含该聚合物的抗反射涂层组合物及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种有机抗反射聚合物及其制备方法。在使用248nm KrF和193nm ArF激光光源制造超细图案的平板印刷方法中，本发明的有机抗反射聚合物避免底部膜层的回射并消除由光刻胶的厚度变化和光而产生的驻波。更具体地说，本发明的有机抗反射聚合物用于制造64M，256M，1G和4G DRAM半导体器件的超细图案。本发明还提供一种含有该有机抗反射聚合物的组合物，由其制备的抗反射涂层及其制备方法。

背景技术

用于制备半导体器件的超细图案的制造方法中，由于晶片底部膜层的光学性质以及由于光刻胶薄膜厚度的变化，驻波和反射蚀刻不可避免地发生。另外，还存在另一问题，即来自底部膜层的衍射和反射光所产生的CD(临界尺寸)变化。因此，建议引入抗反射涂层，通过引入在作为光源使用的光波范围内表现出高吸光度的有机材料，使之避免底部膜层的回射。

依照所使用的材料，抗反射涂层分成无机和有机抗反射涂层，或基于工作原理，分成吸收和干涉抗反射涂层。对于使用I-线(365nm波长)辐射的微刻术来说，大部分使用无机抗反射涂层，同时使用TiN和无定形碳作为吸收体系，SiON作为干涉体系。

在使用KrF激光的超细图案的制造方法中，SiON主要用作无机抗反射膜。然而，在无机抗反射膜的情况下，尚未知道有材料能控制193nm，即光源波长处的干涉。因此，已作了很大的努力，使用有机化合物作为抗反射涂层。

为了成为一个好的有机抗反射涂层，必须满足下列条件：

(1)当进行平板印刷加工时，不能发生光刻胶层由于在溶剂中溶解而剥离。为了达到这一目标，必须设计模制的涂层形成交联结构，而没有产生任何作为副产物的化学物质。

(2)化学物质诸如酸或胺不能进入或从抗反射涂层中逸出。这是因为当酸从抗反射涂层中迁出时，图案的下部产生刻痕(undercutting)，而当碱如胺迁移时，会产生沉渣(footing)。

(3)抗反射涂层的蚀刻速度应比上方的光敏薄膜要快，以便借助使用光敏薄膜充当掩膜片来加速蚀刻过程。

(4)因此，抗反射涂层必须尽可能薄到有效地起抗反射涂层作用的程度。

现有的有机抗反射涂层材料主要分成两类，即(1)含有发色团的聚合物，交联聚合物的交联剂(单一分子)和添加剂(热可变的氧化剂)，和(2)能自身交联且含有发色团的聚合物和添加剂(热可变的氧化剂)。但这两种类型的抗反射材料有一问题，即，几乎不可能控制k值，因为发色团的含量是根据聚合反应时刻最初设计的比例来确定的，因此，若需要改变k值，则必须重新合成。

发明概述

因此，本发明的目的是提供一种新的用于抗反射涂层的有机聚合物及其制备方法。

本发明的另一目的是提供一种包括前述聚合物的抗反射涂层组合物及其制备方法。

本发明的再一目的是提供一种半导体器件，它是由该抗反射涂层用亚微刻术在所述的半导体器件上形成图案。

发明详述

根据本发明，具有式1和2的下述化合物，分别可提供用作抗反射涂层。

式1

式2

上述结构式1的聚合物从下述式10的化合物合成。

式10

在上述式1-3中：

R^a-R^c各自是氢或甲基；

R_a-R_d和R₁-R₉各自是-H，-OH，-OCOCH₃，-COOH，-CH₂OH或具有1-5个碳原子的取代或未取代的、或直链或支化的烷基或烷氧烷基；

l，m和n各自表示选自1，2，3，4和5的整数；

x，y和z各自表示0.01-0.99的摩尔分数；

R₁₀-R₁₁各自是直链或支化的取代C_1-10烷氧基；和

R₁₂是氢或甲基；

式2中的化合物由(甲基)丙烯醛聚合获得聚(甲基)丙烯醛，接着使所获得的聚合物产品与支化或直链的含有1-10个碳原子的烷基醇反应而制备。

更具体地，(甲基)丙烯醛首先溶解在有机溶剂中，并向其中加入聚合引发剂，在60-70℃下抽真空进行4-6小时的聚合反应，然后，所获得的聚合物产品与支化或直链的含有1-10个碳原子的烷基醇在作为催化剂的三氟甲基磺酸存在下，在室温下反应20-30小时。