專利名稱：抗反射涂層組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的抗反射涂層組合物，以及其用于通過在反射性基材和光致抗 蝕劑涂層之間形成該新的抗反射涂層組合物的薄層而進(jìn)行圖像處理的用途。這種組合物特 別可用于通過光刻技術(shù)制造半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
光致抗蝕劑組合物在縮微平版印刷工藝中用于制造小型化電子元件，例如制造計(jì) 算機(jī)芯片和集成電路。通常，在這些工藝中，首先向基材，例如用于制造集成電路的硅晶片， 施涂光致抗蝕劑組合物的薄涂膜。然后烘烤已涂布的基材，以蒸發(fā)光致抗蝕劑組合物中的 任何溶劑并將涂層固定到基材上?；牡囊押婵镜耐坎急砻娼酉聛斫?jīng)歷對(duì)輻射的成像式曝 光。這種輻射曝光在已涂布表面的曝光區(qū)域中引起化學(xué)轉(zhuǎn)變。可見光、紫外(UV)光、 電子束和X射線輻射能是當(dāng)今在縮微平版印刷工藝中通常使用的輻射類型。在該成像式曝 光之后，用顯影劑溶液處理已涂布的基材，以溶解和去除光致抗蝕劑的已輻射曝光區(qū)域或 未曝光區(qū)域。半導(dǎo)體器件小型化的趨勢(shì)已經(jīng)導(dǎo)致使用對(duì)越來越短的波長(zhǎng)的輻射敏感的新光致 抗蝕劑，并且也已經(jīng)導(dǎo)致使用復(fù)雜的多級(jí)體系以克服與這樣的小型化有關(guān)的難題。在光刻法中使用高吸收性的抗反射涂層是減少光從高反射性基材背反射所產(chǎn)生 的問題的一種途徑。背反射率的兩個(gè)主要缺點(diǎn)是薄膜干涉效應(yīng)和反射性刻痕。薄膜干涉 或駐波導(dǎo)致由光致抗蝕劑薄膜中的總光強(qiáng)度隨光致抗蝕劑厚度改變而變化所引起的臨界 線寬尺寸變化。當(dāng)光致抗蝕劑在含有表面形態(tài)特征的基材上形成圖案時(shí)，反射性刻痕變得 嚴(yán)重，所述表面形態(tài)特征使經(jīng)過光致抗蝕劑薄膜的光散射，導(dǎo)致線寬變化，以及在極端情況 下，形成光致抗蝕劑完全損失的區(qū)域。在其中需要進(jìn)一步減少或消除線寬變化的情況下，使用底部抗反射涂層提供消除 反射率的最佳解決方案。在采用光致抗蝕劑涂布之前和在曝光之前，將底部抗反射涂層施 涂于基材。將光致抗蝕劑成像式曝光和顯影。曝光區(qū)域中的抗反射涂層然后通常在氣態(tài)等 離子體中加以蝕刻，由此將光致抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)印到基材上。與光致抗蝕劑相比，抗反射薄膜 的蝕刻速率應(yīng)較高，使得在蝕刻工藝期間在沒有過量的光致抗蝕劑薄膜損失的情況下蝕刻 抗反射薄膜。抗反射涂層在曝光波長(zhǎng)下也必須具有恰當(dāng)?shù)奈罩笖?shù)和折射率(已知稱為 ‘k’和‘n’ )，以獲得所需平版印刷性能。必要的是具有底部抗反射涂層，其在低于300nm的曝光下工作良好。這種抗反射 涂層需要具有高蝕刻速率和以恰當(dāng)?shù)恼凵渎识浅浞治招缘模杂米骺狗瓷渫繉印?br>
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概述本發(fā)明描述一種抗反射涂層組合物，其含有新的沒有芳族發(fā)色團(tuán)的聚合物，所述聚合物可應(yīng)用于在高NA平版印刷法中的抗反射涂層材料中。因?yàn)榫酆衔镏麈満筒淮嬖谶B 接到聚合物上的芳族發(fā)色團(tuán)，所以該材料具有超高的蝕刻速率。本發(fā)明的抗反射涂層組合物包括不含芳族發(fā)色團(tuán)的聚合物、酸產(chǎn)生劑和任選的交 聯(lián)劑，其中該聚合物包括衍生自氨基塑料的結(jié)構(gòu)單元和衍生自二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、 其它多元醇、二酸、三酸、其它多元酸、二酰亞胺、二酰胺、酰亞胺-酰胺或其混合物的結(jié)構(gòu) 單元，其中所述二醇、二硫醇、三醇、三硫醇、二酸、三酸、二酰亞胺、二酰胺或酰亞胺-酰胺 任選地含有一個(gè)或多個(gè)氮和/或硫原子或含有一個(gè)或多個(gè)烯烴(alkene)基團(tuán)，以改進(jìn)在可 用于IC制造的波長(zhǎng)下的吸收率和獲得用于抗反射材料的高的η值。本發(fā)明還涉及一種不含芳族發(fā)色團(tuán)的聚合物，其包括衍生自氨基塑料的結(jié)構(gòu)單元 和衍生自二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、其它多元醇、二酸、三酸、其它多元酸、二酰亞胺或其 混合物的結(jié)構(gòu)單元，其中所述二醇、二硫醇、三醇、三硫醇、二酸、三酸、二酰亞胺、二酰胺或 酰亞胺-酰胺任選地含有一個(gè)或多個(gè)氮和/或硫原子或含有一個(gè)或多個(gè)烯烴基團(tuán)。本發(fā)明還涉及一種涂布的基材，包括基材，在該基材上具有由在此公開的抗反射 涂層組合物形成的抗反射涂層，其中當(dāng)在193nm下測(cè)量時(shí)，該抗反射涂層具有0. 01 < k < 0. 35的吸收參數(shù)(k)。另外，本發(fā)明還涉及一種成像的方法，包括a)采用在此公開的抗 反射涂層組合物涂布基材并烘烤基材；b)在抗反射涂層上涂布和烘烤光致抗蝕劑薄膜；C) 成像式曝光該光致抗蝕劑；d)將光致抗蝕劑中的圖像顯影；e)任選地，在曝光步驟之后烘 烤基材。另外，本發(fā)明還涉及一種在基材上形成抗反射薄膜和對(duì)曝光波長(zhǎng)敏感的光致抗蝕 劑薄膜的方法，包括a)在基材上形成抗反射薄膜，其中該抗反射薄膜由本發(fā)明的抗反射涂 層組合物形成，其中抗反射涂層組合物中的二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、二酸、三酸、二酰亞 胺、二酰胺或酰亞胺-酰胺以這樣的方式選擇，使得抗反射涂層組合物中的聚合物的吸收 最大值低于光致抗蝕劑的曝光波長(zhǎng)和其中曝光波長(zhǎng)在抗反射涂層組合物中聚合物的吸收 譜帶的吸收最大值和長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的吸收最小值之間，導(dǎo)致對(duì)于抗反射薄膜的折射率的反常色 散貢獻(xiàn)，其提高抗反射薄膜的折射率‘η’和降低抗反射薄膜的吸收參數(shù)‘k’ ；和b)在抗反 射薄膜上形成光致抗蝕劑薄膜。在有些情況下，可以選擇所述二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、 其它多元醇、二酸、三酸、其它多元酸、二酰亞胺、二酰胺或酰亞胺-酰胺，使得抗反射涂層 組合物中聚合物的吸收最大值低于光致抗蝕劑的曝光波長(zhǎng)，和其中曝光波長(zhǎng)在抗反射涂層 組合物中聚合物的吸收譜帶的半高度和長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的吸收最小值之間。


圖1采用以下含義舉例說明反常色散的原理Ca:Cauchy 相關(guān)性Ex λ 曝光λ (高n低k區(qū)域)ab:吸收譜帶ha:半測(cè)量值圖2顯示色散曲線，其顯示涂層實(shí)施例2的反常色散效應(yīng)，由分光橢圓光度法測(cè) 量。TO表不波長(zhǎng)。發(fā)明詳述本發(fā)明描述一種抗反射涂層組合物，其含有新的沒有芳族發(fā)色團(tuán)的聚合物，所述聚合物可應(yīng)用于在高NA平版印刷法中的抗反射涂層材料中。因?yàn)榫酆衔镏麈満筒淮嬖谶B 接到聚合物上的芳族發(fā)色團(tuán)，所以該材料具有超高的蝕刻速率。本發(fā)明的抗反射涂層組合物包括不含芳族發(fā)色團(tuán)的聚合物、酸產(chǎn)生劑和任選的交 聯(lián)劑，該聚合物包括衍生自氨基塑料的結(jié)構(gòu)單元和衍生自二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、其它 多元醇、二酸、三酸、其它多元酸、二酰亞胺、二酰胺、酰亞胺-酰胺或其混合物的結(jié)構(gòu)單元， 其中所述二醇、二硫醇、三醇、三硫醇、二酸、三酸、二酰亞胺、二酰胺或酰亞胺-酰胺任選地 含有一個(gè)或多個(gè)氮和/或硫原子或含有一個(gè)或多個(gè)烯烴基團(tuán)，以改進(jìn)在可用于IC制造的波 長(zhǎng)下的吸收率和獲得用于抗反射材料的高的η值。本發(fā)明還涉及一種不含芳族發(fā)色團(tuán)的聚合物，其包括衍生自氨基塑料的結(jié)構(gòu)單元 和衍生自二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、其它多元醇、二酸、三酸、其它多元酸、二酰亞胺或其 混合物的結(jié)構(gòu)單元，其中所述二醇、二硫醇、三醇、三硫醇、二酸、三酸、二酰亞胺、二酰胺或 酰亞胺-酰胺任選地含有一個(gè)或多個(gè)氮和/或硫原子或含有一個(gè)或多個(gè)烯烴基團(tuán)。本發(fā)明還涉及一種涂布的基材，包括基材，在該基材上具有由在此公開的抗反射 涂層組合物形成的抗反射涂層，其中當(dāng)在193nm下測(cè)量時(shí)，該抗反射涂層具有0. 01 < k<0. 35的吸收參數(shù)(k)。另外，本發(fā)明還涉及一種成像的方法，包括a)采用在此公開的抗 反射涂層組合物涂布基材并烘烤基材；b)在抗反射涂層上涂布和烘烤光致抗蝕劑薄膜；C) 成像式曝光該光致抗蝕劑；d)將在光致抗蝕劑中的圖像顯影；e)任選地，在曝光步驟之后 烘烤基材。本發(fā)明還涉及一種涂布的基材，包括基材，在該基材上具有由在此公開的抗反射 涂層組合物形成的抗反射涂層，其中當(dāng)在193nm下測(cè)量時(shí)，該抗反射涂層具有0. 01 < k<0. 35的吸收參數(shù)(k)。另外，本發(fā)明還涉及一種成像的方法，包括a)采用在此公開的抗 反射涂層組合物涂布基材并烘烤基材；b)在抗反射涂層上涂布和烘烤光致抗蝕劑薄膜；C) 成像式曝光該光致抗蝕劑；d)將在光致抗蝕劑中的圖像顯影；e)任選地，在曝光步驟之后 烘烤基材。另外，本發(fā)明還涉及一種在基材上形成抗反射薄膜和對(duì)曝光波長(zhǎng)敏感的光致抗 蝕劑薄膜的方法，包括a)在基材上形成抗反射薄膜，其中該抗反射薄膜由本發(fā)明的抗反射 涂層組合物形成，其中抗反射涂層組合物中的二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、二酸、三酸、二酰 亞胺、二酰胺或酰亞胺-酰胺以這樣的方式選擇，使得抗反射涂層組合物中的聚合物的吸 收最大值低于光致抗蝕劑的曝光波長(zhǎng)和其中曝光波長(zhǎng)在抗反射涂層組合物中聚合物的吸 收譜帶的吸收最大值和長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的吸收最小值之間，導(dǎo)致對(duì)于抗反射薄膜的折射率的反常 色散貢獻(xiàn)，其提高抗反射薄膜的折射率‘η’和降低抗反射薄膜的吸收參數(shù)‘k’ ；和b)在抗 反射薄膜上形成光致抗蝕劑薄膜。在有些情況下，可以選擇所述二醇、三醇、二硫醇、三硫 醇、其它多元醇、二酸、三酸、其它多元酸、二酰亞胺、二酰胺或酰亞胺-酰胺，使得抗反射涂 層組合物中聚合物的吸收最大值低于光致抗蝕劑的曝光波長(zhǎng)，和其中曝光波長(zhǎng)在抗反射涂 層組合物中聚合物的吸收譜帶的半高度和長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的吸收最小值之間。如在此使用的，芳族發(fā)色團(tuán)是指含有在環(huán)結(jié)構(gòu)中僅含有碳原子的發(fā)色團(tuán)的芳烴； 例如苯基、萘基等。二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、二酸、三酸和二酰亞胺的實(shí)例包括例如
權(quán)利要求
1.一種抗反射涂層組合物，包括不含芳族發(fā)色團(tuán)的聚合物、酸產(chǎn)生劑和任選的交聯(lián)劑， 其中該聚合物包括衍生自氨基塑料的結(jié)構(gòu)單元和衍生自二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、其它 多元醇、二酸、三酸、其它多元酸、二酰亞胺、二酰胺、酰亞胺-酰胺或其混合物的結(jié)構(gòu)單元， 其中所述二醇、二硫醇、三醇、三硫醇、二酸、三酸、二酰亞胺、二酰胺或酰亞胺-酰胺任選含 有一個(gè)或多個(gè)氮和/或硫原子或含有一個(gè)或多個(gè)烯烴基團(tuán)。
2.權(quán)利要求1的抗反射涂層組合物，其中氨基塑料選自
3，
4.權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的抗反射涂層組合物，其中所述聚合物包括結(jié)構(gòu)(IA)的重復(fù)單元
5.權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的抗反射涂層組合物，其中該組合物進(jìn)一步包括含芳族發(fā)色 團(tuán)的聚合物。
6.一種不含芳族發(fā)色團(tuán)的聚合物，該聚合物包括衍生自氨基塑料的結(jié)構(gòu)單元和衍生 自二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、其它多元醇、二酸、三酸、其它多元酸、二酰亞胺或其混合物 的結(jié)構(gòu)單元，其中所述二醇、二硫醇、三醇、三硫醇、二酸、三酸、二酰亞胺、二酰胺或酰亞 胺-酰胺任選含有一個(gè)或多個(gè)氮和/或硫原子或含有一個(gè)或多個(gè)烯烴基團(tuán)，該聚合物包括 選自以下的重復(fù)單元
7.一種涂布的基材，包括基材，在該基材上具有由權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的抗反射涂層 組合物形成的抗反射涂層，其中當(dāng)在193nm下測(cè)量時(shí)，該抗反射涂層具有0. 01彡k < 0. 35 的吸收參數(shù)(k)。
8.一種成像方法，包括a)用權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的抗反射涂層組合物涂布基材并烘 烤基材；b)在抗反射涂層上涂布和烘烤光致抗蝕劑薄膜；c)成像式曝光該光致抗蝕劑；d) 將光致抗蝕劑中的圖像顯影；e)任選地，在曝光步驟之后烘烤基材。
9.一種在基材上形成抗反射薄膜和對(duì)曝光波長(zhǎng)敏感的光致抗蝕劑薄膜的方法，包括a)在基材上形成抗反射薄膜，其中該抗反射薄膜由權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的抗反射涂 層組合物形成，其中選擇抗反射涂層組合物中的所述二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、二酸、三 酸、二酰亞胺、二酰胺或酰亞胺-酰胺，使得抗反射涂層組合物中聚合物的吸收最大值低于 光致抗蝕劑的曝光波長(zhǎng)，和其中曝光波長(zhǎng)在抗反射涂層組合物中聚合物的吸收譜帶的吸收 最大值和長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的吸收最小值之間，導(dǎo)致對(duì)于抗反射薄膜的折射率的反常色散貢獻(xiàn)，其 提高抗反射薄膜的折射率‘η’和降低抗反射薄膜的吸收參數(shù)‘k’ ；和b)在抗反射薄膜之上形成光致抗蝕劑薄膜。
10.權(quán)利要求9的方法，其中該方法包括a)在基材上形成抗反射薄膜，其中該抗反射薄膜由權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的抗反射涂 層組合物形成，其中選擇抗反射涂層組合物中的所述二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、二酸、三 酸、二酰亞胺、二酰胺或酰亞胺-酰胺，使得抗反射涂層組合物中聚合物的吸收最大值低于 光致抗蝕劑的曝光波長(zhǎng)，和其中曝光波長(zhǎng)在抗反射涂層組合物中聚合物的吸收譜帶半高度 和長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的吸收最小值之間，導(dǎo)致對(duì)于抗反射薄膜的折射率的反常色散貢獻(xiàn)，其提高抗 反射薄膜的折射率‘η’和降低抗反射薄膜的吸收參數(shù)‘k’ ；和b)在抗反射薄膜之上形成光致抗蝕劑薄膜。
11.權(quán)利要求9或10的方法，其中所述二醇、三醇、二硫醇、三硫醇、二酸、三酸、二酰亞胺、二酰胺或酰亞胺一酰胺為權(quán)利要求3的那種。
12.權(quán)利要求9至11任一項(xiàng)的方法，其中對(duì)于抗反射涂層組合物，所述聚合物包括選自 以下的重復(fù)單元
全文摘要
本發(fā)明公開了抗反射涂層和有關(guān)的聚合物。
文檔編號(hào)G03F7/004GK102056954SQ200980120871
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者M·尼瑟, R·R·達(dá)莫爾, 吳恒鵬, 姚暉蓉, 林觀陽, 殷建 申請(qǐng)人:Az電子材料美國(guó)公司