[发明专利]填孔和光刻用的抗反射涂层及其制备方法

说明书

本申请是申请号200480040181.5、申请日2004年11月17日、发明名称为“填孔和光刻用的抗反射涂层及其制备方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地说涉及抗反射/吸收组合物和涂料，更具体地说涉及用于光刻和填孔用途的抗反射/吸收组合物和涂料以及该材料的生产方法。 

背景技术

为满足速度更快的要求，集成电路器件的各个特征的特征尺寸在不断缩小。具有较小特征尺寸的器件的制造给半导体制造传统上采用的许多方法带来新挑战。这些制造方法中最重要的之一就是光刻。 

有机聚合物薄膜，特别是光刻胶曝光传统上采用的在i-线(365nm)和g-线(436nm)波长和最近使用的157nm、193nm和248nm波长吸收的那些薄膜，已经被用于或者正在被试验作为反射涂料。然而，有机ARC(抗反射涂料)与有机光刻胶在化学性质上有许多共同点这一事实可能限制可用加工顺序。再者，ARC，包括有机和无机ARC，能与光刻胶层互混。有机和无机ARC可能与光刻胶层混和，如果它们烘烤或固化得不充分的话。 

避免互混的办法之一是引入热固性基料作为有机ARC的附加组分，正如，例如，美国专利5,693,691，授予Flaim等人，所描述的。染料也可加入到有机ARC中，还可任选地加入附加添加剂，例如，润湿剂、增粘剂、防腐剂和增塑剂，正如美国专利4,910.122，授予Amold等人，所描述的。为避免互混的另一尝试见诸于美国专利6,268,108，授予Iguchi等人。然而，Iguchi发现，成形抗反射涂层的组合物必须以光化活性射线辐照以便产生酸，后者再激活交联反应。尽管这些现有技术专利可能注意到与互混有关的某些事项，但是由偶合的ARC层造成的在光刻胶边缘缺乏86-～90-°一致性的问题尚未在现有技术中提及。 

光刻胶和抗反射涂层还可能彼此影响到这样的程度，以致抗反射涂层和/或光刻胶材料的化学性质会导致在图案一旦显影到光刻胶内部之后将导致光刻胶“翻卷(fall over)”的程度。换句话说，在光刻胶显影后，形成图案的光刻胶侧壁不能保持与抗反射涂层成90-°角。相反地，光刻胶将与抗反射涂层交成120-°或80-°角。此种缺陷乃是光刻胶材料与抗反射涂层未必在化学上、物理上或机械上相容的标志。 

光刻胶和抗反射涂层也可能具有不达标或不可接受的腐蚀选择性或剥裂(或去胶)选择性。腐蚀选择性和/或剥裂选择性不良可导致薄膜蚀刻速度过低。腐蚀选择性不良还可导致关键尺寸从印刷步骤到腐蚀步骤转移不良。曾通过提供具有能使硅烷化合物缩合成为特定硅烷化合物的取代基的高吸收物质来改善腐蚀速率的尝试，例如可参见日本专利申请号：2001-92122,200-04-06发表。然而，用此类反应性化合物获得的腐蚀选择性对于大多数光刻胶和抗反射涂层来说是不充分的，并要求不必要的额外化学反应步骤。 

另外，光刻胶和抗反射涂层在充填通孔结构中的斜线(bias)和孔隙上常常遇到的困难已到了严重影响该平面的任何平面化度的地步。经常，提高腐蚀选择性和尽可能减少充填斜线(bias)和孔隙这两个目标彼此抵触，这说明回顾和理解每一类用途的目标是重要的。为充分充填和平面化通孔(via)阵列要求存在相对厚的抗反射涂层。如果ARC涂层是有机的，则此种厚涂层又将降低图案化的关键尺寸沿着薄膜叠层转移的转移精确性。 

穿过低介电常数(小于约3)材料或超低介电常数(小于约2)的材料的“先通孔，后沟道(VFTL)”铜双波纹花纹成图可能是非常困难的。此类型图案成形的问题之一是牺牲(保护性)充填材料从低介电常数材料上的选择性去除。此前的工作表明，Si-O充填材料(紫外吸收或透明)是最佳材料平台，如果介电层是Si-O基的。 

为改善牺牲充填材料的去除选择性，相对于介电材料，可用化学方法削弱它。可将porogen(成孔剂)或高沸点溶剂加入到充填材料中以削弱它；然而，为了达到对光刻胶显影剂的耐受性，该Si-O基充填材料或者需要加热到或在足以保证交联的高温下烘烤，或者必须降低porogen含量。这两种旨在达到耐光刻胶显影剂目的的方法在增强 充填材料方面是奏效的，但充填材料的去除选择性却大大下降了。