[发明专利]抗反射涂料组合物

说明书

发明背景

新型抗反射涂料组合物和它们在反射性基材和光敏涂层间形成薄层的应用。描述了特别可用于通过光刻技术制造半导体器件的此种组合物。

光致抗蚀剂组合物用于缩微光刻方法，这些方法例如在计算机芯片和集成电路的制造中用于制造小型化电子元件。通常，在这些方法中，首先将光致抗蚀剂组合物的薄涂膜施涂于基材材料上，例如用于制造集成电路的硅晶片上。然后烘烤该已涂覆的基材以使该光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂蒸发并将涂层固定到基材上。让该基材的被烘烤的涂覆表面接下来经历暴露在辐射下的成像曝光。

这种辐射曝光引起涂覆表面的曝光区域发生化学转变。目前，可见光、紫外(UV)光、电子束和X射线辐射能量是缩微光刻方法中常用的辐射类型。在这一成像曝光之后，用显影剂溶液处理已涂覆的基材以溶解和除去光致抗蚀剂的已辐射曝光或未曝光的区域。

半导体器件朝着小型化的趋势已经引起使用尖端多级系统来克服与此类小型化有关的困难。在光刻法中使用高度吸收性抗反射涂层是减少由光从高度反射性基材的背反射产生的问题的较简单途径。背反射性的两个有害影响是薄膜干涉效应和反射性缺口。薄膜干涉导致随着抗蚀剂厚度改变(D)临界线宽度尺寸的改变，这由抗蚀剂薄膜中总光强度的偏差引起。线宽的变化与摆动比(S)成正比，因此必须最小化以获得较好的线宽控制。摆动比定义为：

S＝4(R₁R₂)^1/2e^-αD

其中，

R₁是在抗蚀剂/空气或抗蚀剂/面涂层界面处的反射率，

R₂是抗蚀剂/基材界面处的反射率，

α是抗蚀剂光吸收系数，

D是膜厚度。

抗反射涂层通过吸收用于将光致抗蚀剂曝光的辐射而发挥作用，即降低R₂，从而降低摆动比。当将光致抗蚀剂在包含地形学特征的基材上构图时，反射性缺口变得严重，该基材使光散射通过光致抗蚀剂薄膜，引起线宽变化，并且在极端的情况下，形成抗蚀剂完全损失的区域。

底部抗反射性涂层通过吸收用于将光致抗蚀剂曝光的辐射而发挥作用，从而降低R₂并因此降低摆动比。当将光致抗蚀剂在包含地形学特征的基材上构图时，反射性缺口变得严重，该基材使光散射通过光致抗蚀剂薄膜，引起线宽变化，并且在极端的情况下，形成抗蚀剂完全损失的区域。类似地，染色的顶部抗反射性涂层通过降低R1来降低摆动比，其中该涂层具有最佳折射指数和吸收特性值，例如吸收波长和强度。

过去，染色的光致抗蚀剂已经用来解决这些反射性问题。然而，通常已知的是，染色的抗蚀剂仅降低从基材的反射性，而不会基本上消除它。此外，染色的抗蚀剂还引起光致抗蚀剂的光刻性能的降低，连同染料的可能升华和抗蚀剂膜中的染料不相容性。如果要求摆动比的进一步降低或消除，使用底部抗反射性涂层为反射性提供最佳解决方案。在用光致抗蚀剂涂覆之前和在曝光之前，将该底部抗反射性涂层施加于基材上。将抗蚀剂成像曝光并显影。然后蚀刻曝光区域中的抗反射性涂层，通常在氧等离子体中蚀刻，并从而将抗蚀剂图案转移至基材上。抗反射膜的蚀刻速率与光致抗蚀剂相比应该较高以致在蚀刻过程中不会在过大损耗抗蚀剂膜的情况下蚀刻抗反射膜。

含吸收光的染料和赋予涂层性能的有机聚合物的抗反射性涂料是已知的。然而，在加热期间染料进入环境和进入光致抗蚀剂层的升华和扩散的可能性使这些类型的抗反射性组合物不合需要。

聚合物有机抗反射性涂料是本领域中已知的，但是通常从有机溶剂，例如环己酮和环戊酮(潜在危险的有机溶剂)浇铸。通过使用本文描述的可溶于低毒性溶剂的抗反射涂料是这些溶剂还可以用来除去抗反射涂层的边胶并且不会带来附加的危害或设备费用，因为这些溶剂还用于光致抗蚀剂和光致抗蚀剂加工。该抗反射涂料组合物还具有良好的溶液稳定性。此外，在抗反射涂层和光致抗蚀剂膜之间基本上不存在掺合。该抗反射涂层还具有良好的干蚀刻性能(这使图像能够良好的从抗蚀剂转移至基材)和良好的吸收特性以防止反射性缺口和线宽变化。

发明概述

本文描述了一类新型抗反射涂料组合物。用于该组合物的聚合物包括这样一种聚合物，它是(i)被两个或更多个烷氧基取代的氨基塑料或(ii)被两个或更多个烷氧基甲基取代的芳族化合物、未取代或取代的萘或萘酚结构部分和任选的二醇的缩合产物；b)酸或酸产生剂；和任选的c)一种或多种交联剂。在某些情况下，使用二醇；在其它情况下不使用。