[发明专利]适于与外涂敷的光刻胶一起使用的涂料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合物(包括减反射涂料组合物或“ARC”)，它可减少曝光辐照从基材反射回到外涂敷的光刻胶层(overcoated photoresist layer)和/或作为平面化或通孔填充(via-fill)层。更具体地，本发明涉及有机涂料组合物，特别是减反射涂料组合物，它能够用水性碱显影剂显影，包括在显影外涂敷的光刻胶层过程的单步中。

背景技术

光刻胶是用于将图像转移到基材上的光敏膜。光刻胶涂层形成在基材上，然后将光刻胶层通过光掩模暴露于活化辐照源。曝光后，显影光刻胶以提供浮雕图像，从而可选择性加工基材。

光刻胶主要用于半导体制造，其目的是将高度抛光的半导体晶片(例如硅或砷化镓)转换成能够执行电路功能的电子传导通路复杂矩阵(matrix)，优选是微米或亚微米几何特征。正确的光刻胶加工是达到该目的的关键。尽管各光刻胶加工步骤的相互依存性较高，但是曝光被认为是得到高分辨率光刻胶图像的最重要步骤中的一个。

用于曝光光刻胶的活化辐照的反射通常对形成在光刻胶层中的图像的分辨率造成限制。辐照在所述基材/光刻胶界面上的反射可在光刻胶的辐照强度中形成空间变化，从而在显影时导致不均匀的光刻胶线宽。辐照也可从所述基材/光刻胶界面散射到不需要发生曝光的光刻胶区域，从而再次导致线宽变化。散射和反射的数量通常是各个区域都不同，从而进一步导致线宽不均匀。基材拓扑形态的变化也加剧了分辨率限制问题。

用于降低辐照反射问题的一个方法是在所述基材表面和所述光刻胶涂层之间插入辐照吸收层。

尽管目前的有机减反射涂料组合物对于许多应用是高度有效的，但是也经常需要有特别的减反射组合物来满足特定的加工要求。例如，可能需要通过等离子体蚀刻之外的方法来除去已经暴露在外涂敷的光刻胶外面的交联减反射层(例如正性光刻胶，通过水性碱显影剂来区域曝光的光刻胶区域)。参见美国专利6844131和美国专利公开号20050181299。这些方法提供了避免其他加工步骤和与等离子体蚀刻除去底部减反射涂层相关的缺陷的潜在可能性。

可能需要能够在制造微电子晶片过程中用作底涂减反射涂层的新组合物。可能特别需要用作底涂减反射涂层并能够用水性光刻胶显影剂除去的新组合物。

发明内容

我们现在发现了一种特别用作外涂敷的光刻胶层用的底涂减反射涂层的新涂料组合物。

重要的是，可除去本发明的优选加工的涂料组合物以使底涂表面暴露于用于显影外涂敷的光刻胶层的水性碱显影剂。这提供了多种显著的优点，包括减少了其他加工步骤和使用等离子体蚀刻以除去所述底涂层所需的成本。

具体实施方式

更具体地，本发明第一方面提供了一种组合物，它包括含多个、不同官能团的组分(有时候在本文中称为“反应组分”)。

通常，优选的反应组分是包括至少四个不同官能团的四元聚合物(四种不同的重复单元)。在一个优选的方面中，所述反应组分(四元聚合物)包括能够带来下述性质的至少四个不同的官能团：(1)分解速率抑制性；(2)耐剥离性；(3)所需的水性碱显影剂溶解性(例如光酸不稳定基团，如光酸不稳定酯(如-C(＝O)OC(CH₃)₃)或缩醛(acetal)部分)；和(4)吸收不需要的光刻胶曝光辐照反射的发色团(例如碳环芳基，如优选取代的苯基、萘基或蒽基)。

除了所述反应组分以外，本发明的涂料组合物也可任选包含一种或多种其他材料。例如本发明的涂料组合物可包括含发色团的其他组分，该发色团能够吸收用于曝光外涂敷的光刻胶层并反射回到光刻胶层的不需要的辐照。该发色团可存在于各种组合物组分中，包括反应组分本身或者可包括发色团的其他组分，例如加入的树脂，该加入的树脂可具有发色团作为主链单元或侧基，和/或包含一个或多个发色部分的加入的小分子(例如分子量小于约1000或500)。

通常，包含在本发明涂料组合物中的优选发色团(特别是用于减反射用途的那些)包括单环或多环芳香基团，如任选取代的苯基、优选取代的萘基、任选取代的蒽基、优选取代的菲基(phenanthracenyl)、优选取代的喹啉基等。特别优选的发色团可随着用于曝光外涂敷的光刻胶层的辐照而变化。更具体地说，对于在248nm的外涂敷的光刻胶的曝光，任选取代的蒽和任选取代的萘基是该减反射组合物的优选发色团。对于在193nm的外涂敷的光刻胶的曝光，任选取代的苯基和任选取代的萘基是特别优选的发色团。