[发明专利]一种抗反射涂料组合物及其应用

说明书

本发明提供一种抗反射涂料组合物，通过使用本发明所述消光树脂可强有力地吸收100～300nm的辐射，尤其在248nm下具有高吸光性能，消光系数K达0.4以上或0.5以上，从而允许使用较薄涂层和较短蚀刻时间，且制备得到的抗反射涂层材料容易清除，特别适合用在薄层光刻胶中使用以获得高分辨率光刻图形；同时，本发明所述BARC层还具有改进的相对于光刻胶材料的等离子体蚀刻速率，从而能够使图像完整转移至衬底上以获得良好的光刻胶图像。进一步地，通过固含组分的相互作用，可以消除光刻胶内的干涉效应；且通过本发明所述催化剂、所述交联剂和所述消光树脂共同作用，得到一种兼具良好储存稳定性、固化后高差别溶解度的抗反射涂料组合物。

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，更具体地，本发明涉及一种抗反射涂料组合物及其应用。

背景技术

在集成电路制造的光刻工艺中，由于基材底层的光学反射，光强(简称“Iz”)沿光刻胶深度方向的正弦周期性变化，导致光刻胶图形侧壁的正弦波动及CD尺寸可控性差。光刻胶开膜能量(简称“Eth”)及最佳曝光能量(简称“Eop”)随光刻胶膜厚增加呈现出正弦周期性波动，使得非平坦表面的胶的曝光能量可控性变差。紫外光经底部图形顶部或侧面反射至光刻空间图形(AERIAL IMAGE)的暗区，导致光刻胶图形缺陷。尤其随着特征尺寸的减小，高反射层引起的线宽不均匀和光刻胶凹坑，以及光线在光刻胶涂层中因固态微粒产生散射而产生的侧向光化学反应变得越来越不能接受。目前对于改善这些缺陷主要有两种解决方案，如图1所示，其中第一种为底部抗反射层(简称“BARC层”)方案，如图1左所示：在涂覆光刻胶前，先在衬底上涂覆一层对光刻波长有强烈吸收的BARC层，通过该涂层厚度的控制，使来自光刻胶与BARC层间界面及BARC层与衬底间界面之间的反射光发生破坏性干涉，从而使得总的反射光强度降低。第二种为顶部抗反射层(简称“TARC层”)方案，如图1右所示，在涂覆光刻胶后，在光刻胶表面衬底上涂覆一层折射率为接近光刻胶折射率的平方根，厚度为其该介质中波长的1/4的薄膜，使来自TARC层与空气界面与来自TARC层与光刻胶界面的反射光发生破坏性干涉，从而降低因反射无法被光刻胶吸收的能量。

与TARC层相比，BARC层降低摆动效应和凹缺效应的效果更明显，是提供消除反射率优选的解决方案。将底部抗反射涂层涂敷在衬底上，然后在抗反射涂层的上方涂覆一层光刻胶。将光刻胶曝光并显影，然后典型地蚀刻在曝光区域中的抗反射涂层并因此将光刻胶图案转印到衬底上。根据BARC层的组成可以将其分为无机BARC层和有机BARC层，其中有机BARC层制备工艺比较简单、易刻蚀，在半导体光刻工艺中有更加广泛的应用。BARC层一般应用于深紫外(简称“DUV”)光刻工艺中，它包含一种可以吸收特定光线的树脂。为了增加涂层的强度，减少在溶剂中的溶解性，以防止光刻过程中光刻胶层脱落，现有BARC层需要在树脂中引入交联剂以及少量酸作为交联催化剂。曝光区域的BARC层需要通过蚀刻工艺去除，已知的大多数抗反射涂层设计为能被干蚀。一般而言，抗反射层具有较大的消光系数允许使用较薄的抗反射层，进而允许较短的蚀刻时间，容易清除。此外，刻蚀工艺通常会在一定程度上腐蚀光刻胶材料，如果抗反射涂层的蚀刻速率相似于或小于涂覆在抗反射涂层上方的光刻胶的蚀刻速率，则光刻胶图案可能损坏或不可能精确转印到衬底上，用于除去抗反射涂层的蚀刻条件也可能损坏衬底。因此，与光刻胶相比，抗反射涂层的蚀刻速率需要相对高，抗反射涂层能够被快速蚀刻的特性，允许其较短的蚀刻时间，使得蚀刻了抗反射涂层而没有在蚀刻工艺期间过度损失光刻胶膜。同时，较短蚀刻时间的抗反射层能够保证其可以允许使用在薄层光刻胶中，进而产生高分辨率的光刻图形。

目前BARC层的不足是：1、现有BARC层消光系数k为0.4以下，为消除光刻过程中产生的驻波和干涉影响，现有BARC层需使用较厚的厚度，导致难以清除；进一步地，若用在薄层光刻胶中，较长的蚀刻时间会过度腐蚀未曝光部分光刻胶涂层，使得光刻胶无法起到保护图形的作用，因而无法产生高分辨率的光刻胶图形；2、蚀刻速率较低，导致蚀刻工艺期间过度损失未曝光部分光刻胶膜，使得光刻胶图案损坏或难以精确转印到衬底上；3、采用酸作催化剂，储存稳定性较差；且酸催化剂在等离子刻蚀时会形成残留，影响后续工艺，造成基板较高不良率；会缩短旋涂烘烤时基台的使用寿命。

发明内容