[发明专利]抗反射涂料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及吸收性抗反射涂料组合物，其包含具有高于1.8的折光指数的聚合物、交联化合物和热致酸生成剂。本发明还涉及使用该抗反射涂料组合物形成图像的方法。该方法可用于使用深紫外(uv)区的辐射使光致抗蚀剂成像，尤其用于浸没式光刻。 

背景技术

在如在电脑芯片和集成电路的制造中，用于制造小型化电子部件的微光刻法中，使用光致抗蚀剂组合物。通常，在这些方法中，首先在衬底材料，如用于制造集成电路的硅晶片上涂施光致抗蚀剂组合物膜的薄涂层。然后烘烤涂覆的衬底以蒸发光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂并使涂层固定到衬底上。涂在衬底上的光致抗蚀剂接着进行对辐射成像式曝光。 

辐射曝光造成经涂覆的表面的曝光区域中的化学转化。可见光、紫外(UV)光、电子束和X-射线辐射能是如今在微光刻法中常用的辐射类型。在这种成像式曝光后，用显影剂溶液处理经涂覆的衬底以溶解和除去光致抗蚀剂的辐射曝光(正性光致抗蚀剂)或未曝光区域(负性光致抗蚀剂)。 

正性工作的光致抗蚀剂在辐射下成像式曝光时使暴露在辐射下的光致抗蚀剂组合物的那些区域变得对于显影剂溶液更加可溶，而那些未曝光区域保持对于显影剂溶液相对不可溶。因此，用显影剂处理曝光的正性工作的光致抗蚀剂导致除去涂层的曝光区域并在光致抗蚀剂涂层中形成正像。再次露出下方表面的所需部分。 

负性工作的光致抗蚀剂在辐射下成像式曝光时使暴露在辐射中的光致抗蚀剂组合物的那些区域变得对于显影剂溶液不可溶，而那些未 曝光区域保持对于显影剂溶液相对可溶。因此，用显影剂处理未曝光的负性工作的光致抗蚀剂导致除去涂层的未曝光区域并在光致抗蚀剂涂层中形成负像。再次露出下方表面的所需部分。 

光致抗蚀剂分辨率定义为该光致抗蚀剂组合物在曝光和显影后可以以高图像边缘锐度从光掩模转移到衬底上的最小特征。如今在许多前沿制造应用中，小于100纳米的数量级的光致抗蚀剂分辨率是必需的。此外，几乎总是希望的是，显影的光致抗蚀剂壁轮廓几乎垂直于衬底、光致抗蚀剂图像不合残留物、具有良好的焦深且光致抗蚀剂具有良好的长期和短期稳定性。良好的光刻性能对光致抗蚀剂是重要的。光致抗蚀剂涂层的显影和未显影区域之间的这样的分界转化为掩模图像向衬底上精确的图案转印。随着向小型化的推进降低器件上的临界尺寸，这变得更加关键。 

半导体器件的小型化趋势已导致使用在越来越低的辐射波长下敏感的新型光致抗蚀剂，并且也已导致使用复杂的多级体系，如抗反射涂料以克服与这类小型化相关的难题。 

在需要亚半微米的几何结构的场合经常使用对大约100纳米至大约300纳米的短波长敏感的光致抗蚀剂。特别优选的是在低于200纳米，例如193纳米至157纳米下敏感的深紫外光致抗蚀剂，其包含非芳族聚合物、光致酸生成剂、任选的溶解抑制剂和溶剂。 

高吸收性抗反射涂料在光刻中的应用是减轻由来自高反射衬底的辐射背反射引起的问题的有用途径。在衬底上施加抗反射底涂层，然后在该抗反射涂层之上施加光致抗蚀剂层。将该光致抗蚀剂成像式曝光和显影。然后通常使用各种蚀刻气体干蚀刻曝光区域中的抗反射涂层，并由此将光致抗蚀剂图案转印到衬底上。 

为了进一步改进光致抗蚀剂的分辨率和焦深，浸没式光刻是最近用于扩展深紫外光刻成像的分辨率极限的技术。在传统的干光刻成像方法中，空气或一些其它的低折光指数气体位于透镜和晶片平面之间。折光指数的这种突变导致透镜边缘处的光线发生全内反射并且不传播到晶片(图1)。在浸没式光刻中，在物镜和晶片之间存在流体以使 更高阶的光参与晶片平面处的成像。以此方式可以将光学透镜的有效数值孔径(NA)提高至大于1，其中NA_湿＝n_isinθ，其中NA_湿是使用浸没式光刻的数值孔径，n_i是浸渍液的折光指数，且sinθ是透镜的孔径角。提高透镜与光致抗蚀剂之间介质的折光指数能够实现更高分辨力和焦深。这又在IC器件制造中产生更高的工艺宽容度。浸没式光刻法描述在“Immersion liquids for lithography in deepultraviolet”Switkes等人，第5040卷，第690-699页，Proceedingsof SPIE中，并在此引用并入本文。透镜的数值孔径一直在提高，至大于1，例如直至1.4和更大的值，因此可以成功分辨小于50纳米的特征。