[发明专利]用于抗蚀剂下层的包含芳香环的化合物，以及抗蚀剂下层组合物

说明书

技术领域

该披露内容涉及用于抗蚀剂的下层的含芳香环化合物，以及涉及抗蚀剂的下层组合物。

背景技术

在微电子工业和其他相关工业中，包括微观结构的制造(如，微型机械装置和磁阻磁头(magneto-resist heads))，对于减小结构形状尺寸存在持续的需求。在微电子工业中，对于减小微电子器件的大小以便提供许多给定芯片尺寸的电路存在需求。

有效的光刻技术对于实现减小结构形状尺寸是必要的。

典型的光刻方法涉及以下过程。首先，将抗蚀剂涂覆在下层材料上，并且暴露于辐射以形成抗蚀剂层。其后，将所述抗蚀剂层显影以提供图案化的抗蚀剂层，蚀刻在图案化的抗蚀剂层中暴露的下层材料以将图案转移到下层材料。在完成转移后，去除抗蚀剂层的残留部分。

然而，所述抗蚀剂不提供对蚀刻步骤的抗性，达到了这样的程度，即，其足以有效地将希望的图案转移到下层材料。在需要非常薄抗蚀剂层的情况下，要被蚀刻的下层材料较厚，则需要大的蚀刻深度，或者依赖于下层材料的类型需要使用特定蚀刻剂，使用抗蚀剂下层。

抗蚀剂下层用作抗蚀剂层和下层材料之间的中间层，其可以通过从图案化的抗蚀剂转移而被图案化。抗蚀剂下层必须能够从图案化的抗蚀剂层接受图案并经受所需的蚀刻以将图案转移到下层材料。

已经提议了许多用于此类下层的材料，但是对于改进的下层组合物也存在需求。

由于常规下层材料难以应用于衬底，因此需要使用化学和物理气相沉积、特定溶剂、和/或高温烘焙。然而，这些方法具有高成本。因此，最近已经研究了可以通过旋涂技术应用下层组合物，而无需高温烘焙。

也需要研究可以利用叠加的抗蚀剂层作为掩模以容易的方式进行选择性蚀刻，同时对利用下层作为掩模来图案化下面的金属层必须的对蚀刻有抗性的下层组合物。进一步需要研究提供优异的储存寿命性能并避免与成像抗蚀剂层的不希望的相互作用(如，来自硬掩模的酸污染)的下层组合物。还需要研究在短波长(如157nm、193nm和248nm)处具有针对成像辐射的特定光学性能的下层组合物。

总之，具有高蚀刻选择性和对多重蚀刻的足够抗性，以及抗蚀剂和下层材料之间的最小化反射率的抗反射组合物，需要光刻技术。这样的光刻技术可以产生非常精细的半导体器件。

发明内容

根据一个实施方式的用于抗蚀剂(resist)的下层(underlayer)的含芳香环化合物以及该抗蚀剂的下层组合物可以利用旋涂涂覆技术被涂覆，具有优异的光学性能、机械性能、和蚀刻选择性特征，并且没有酸污染材料。

根据本发明的一个方面，提供了用于抗蚀剂的下层的由以下化学式1表示的含芳香环化合物。

[化学式1]

在化学式1中，R₁到R₆每一个独立地为取代的或未取代的C1到C10烷基基团、取代的或未取代的C5到C20芳香环基团、取代的或未取代的C3到C20环烷基基团、取代的或未取代的C3到C20环烯基基团、取代的或未取代的C2到C20杂芳基基团、或取代的或未取代的C2到C20杂环烷基基团，

X₁到X₆每一个独立地为氢、羟基基团(-OH)、取代或未取代的烷基胺基团、取代或未取代的烷氧基基团、或氨基基团(-NH₂)，

n1到n6每一个独立地为0或1，并且1≤n1+n2+n3+n4+n5+n6≤6。

在化学式1中，R₁到R₆的至少一个可以为取代的或未取代的C5到C20芳香环基团、取代的或未取代的C3到C20环烷基基团、取代的或未取代的C3到C20环烯基基团、取代的或未取代的C2到C20杂芳基基团、或取代的或未取代的C2到C20杂环烷基基团。

所述含芳香环化合物可以具有范围从约500到约4000的平均分子量。

根据本发明的另一方面，提供了包括化学式1表示的含芳香环化合物和溶剂的抗蚀剂的下层组合物。

抗蚀剂的下层组合物可以包括约1到约20wt％的所述含芳香环化合物。

抗蚀剂的下层组合物可以进一步包括表面活性剂或交联组分。