[发明专利]含硅的TARC/阻挡层

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及顶部抗反射涂覆材料(TARC)和阻挡层和其在平版印刷工艺中的用途。此TARC/阻挡层可以特别用于沉浸平版印刷，其中液体如水用作曝光工具的透镜夹具和光刻胶涂覆的晶片之间的曝光介质。

相关技术的描述

传统上，顶部涂层材料用于光刻法作为光刻胶顶部上的抗反射膜。顶部抗反射涂覆(TARC)材料可防止曝光期间在光刻胶层中发生的光的多次干扰。结果是，可以最小化由光刻胶膜的厚度变化引起的光刻胶图案的几何特性的临界尺寸(CD)变化。

为完全利用顶部涂层的抗反射效果，顶部涂层材料的折光率(n_t)应当是大约曝光介质的折光率(n_m)和下面的光刻胶的折光率(n_r)的乘积的平方根。如果曝光介质是空气，如在″干燥″平版印刷的情况下，顶部涂层材料的最佳折光率(nt)应当是大约下面的光刻胶的折光率(n_r)的平方根，这是由于空气的折光率大致是1。TARC也要求对曝光光的透明度以防止光到光刻胶的强度损失。

为了加工的容易，传统TARC材料设计为可溶于水和含水碱显影剂两者，使得可以将它们直接从水溶液施加和随后在显影阶段期间由含水碱显影剂脱除。已经开发许多顶部涂层材料以满足最佳折光率和溶解度的这两个要求。例如，U.S.专利Nos.5,744,537和6,057,080公开了含水溶解性TARC材料，该材料包括聚合物基料(binder)和氟碳化合物，和它的几乎理想折光率大约为1.3-1.4。U.S.专利No.5,879,853也公开了可由湿工艺脱除的TARC材料。U.S.专利No.5,595,861相似地公开了包括部分氟化化合物的TARC，它也可以是水溶性的。U.S.专利No.6,274,295公开了包括吸光化合物的TARC材料，该吸光化合物的最大吸收波长高于用于使光刻胶曝光的曝光波长。此TARC也可是水溶性的。U.S.专利No.5,240,812公开了用作酸催化的抗蚀剂组合物的外涂层膜的保护材料，以防止有机和无机碱的蒸气的污染。尽管不具体公开为TARC，外涂层也可是水溶性的。其它TARC材料包括在U.S.专利Nos.5,744,537和6,057,080，U.S.专利No.6,503,689，U.S.专利申请Pub.No.2003/0211417，U.S.专利申请Pub.No.2004/0013971，和U.S.专利申请Pub.No.2004/0033436中公开的那些。

沉浸平版印刷提供扩展光学平版印刷的用途以印刷更小特征的可能性。在沉浸平版印刷中，空气由在透镜和晶片之间的液体介质如水代替。折光率高于空气的介质的使用导致更大的数字孔径(NA)，条件是在介质中保持投影角恒定，和因此允许更小特征的印刷。

然而，沉浸平版印刷呈现以下一些关注：光刻胶中的某些组分可浸出到沉浸介质和改变光刻胶的性能，或沉浸介质可扩散到光刻胶中和影响酸产生和然后可干扰化学放大机理。许多努力致力于改性光刻胶配制剂以保证上述问题在沉浸曝光过程期间不发生，但未显影光刻胶，该光刻胶既与作为提出的沉浸介质的水相容和也具有可接受的性能特性。

为减轻沉浸平版印刷中这些光刻胶浸出和溶解度问题，顶部涂层材料可以在沉浸介质和抗蚀剂涂覆的晶片之间使用。这样的顶部涂层材料可防止光刻胶组分浸入沉浸介质，和也可防止沉浸介质渗透进入光刻胶膜。当然，顶部涂层材料的一个要求是它在沉浸介质中的不溶解度。优选，顶部涂层材料也可用作TARC层。

已建议水作为193nm沉浸平版印刷的沉浸介质。因此，传统水溶性TARC材料如以上所述的那些不能用作193nm沉浸平版印刷的顶部涂层。此外，由于水的折光率(在193nm下为1.437)高于空气(在193nm下为～1)，用于193nm沉浸平版印刷的TARC材料的最佳折光率也高于传统TARC的最佳折光率。

因此，存在着对不溶于水但溶于含水碱显影剂，和也具有所需光学性能使得它也可以用作TARC的顶部涂层材料的需求。

发明概述

在本发明的第一方面，提供包括聚合物的顶部抗反射涂覆和阻挡层材料。聚合物包括至少一个含硅部分和至少一个含水碱溶性部分。聚合物可说明性地包括至少一种具有如下结构的单体：

其中R₁包括含水碱溶性部分，和x是约1-约1.95。