專利名稱：正性作用的可光成像底部抗反射涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新穎的正性作用、可光成像、且水性顯影的抗反射涂料組合物以及它們通過在反射襯底和光致抗蝕涂層之間形成新穎的抗反射涂料組合物的薄層而應(yīng)用于圖像處理。上述組合物尤其可用于通過光刻技術(shù)制造半導(dǎo)體器件，特別是需要深紫外線曝光的那些。這些涂料與邊緣粒珠去除劑的使用特別兼容。
背景技術(shù)：
光致抗蝕劑組合物用于諸如制造計算機(jī)芯片和集成電路之類的制備小型化電子器件的微蝕刻方法。通常，在這些方法中，光致抗蝕劑組合物涂膜涂料首先涂布至諸如用來制備集成電路的硅片之類的襯底材料。然后烘焙所涂布襯底以使得在光致抗蝕劑組合物中的任何溶劑蒸發(fā)以及將該涂層固定在該襯底之上。緊接著使所烘焙以及涂布的襯底表面對輻射曝光成像。此輻射曝光引起所涂布表面曝光區(qū)域化學(xué)變化?？梢姽狻⒆贤?UV)光、電子束以及X-光輻射可以是當(dāng)今微蝕刻方法中通常使用的輻射類型。此成像曝光之后，所涂布襯底用顯影液處理以溶解以及除去該光致抗蝕劑的輻射-曝光區(qū)域或未曝光區(qū)域。存在負(fù)性-作用和正性-作用的兩種光致抗蝕劑組合物。當(dāng)正性作用光致抗蝕劑組合物對輻射曝光成像時，光致抗蝕劑組合物暴露于該輻射的區(qū)域變得可溶于顯影液而光致抗蝕涂層的未曝光區(qū)域相對上述溶液保持不溶。由此，用顯影劑處理曝光的正性作用光致抗蝕劑導(dǎo)致光致抗蝕涂層的曝光區(qū)域脫除以及在涂層中形成正像，由此在該光致抗蝕劑組合物沉積的底層襯底表面之上的底層襯底表面的需要部分裸露出來。在負(fù)性光致抗蝕劑中該顯影劑除去非曝光部分。半導(dǎo)體器件傾向于小型化已經(jīng)導(dǎo)致既使用對越來越短的輻射波長感光的新穎光致抗蝕劑，以及以通過利用復(fù)雜多級系統(tǒng)以克服上述小型化相關(guān)的難點(diǎn)。高分辨率、化學(xué)放大、深紫外線(IO(KBOOnm)正性和負(fù)性調(diào)色光致抗蝕劑可用于小于四分之一微米幾何尺寸圖像。存在兩種主要深紫外線(uv)曝光技術(shù)，其已經(jīng)在小型化中提供顯著的優(yōu)勢，以及這些是在248nm和193nm發(fā)出輻射的激光。上述光致抗蝕劑的實例在以下專利中給出以及引入本文作為參考US4，491，628，US5, 350, 660，EP794458和 GB2320718。用于MSnm光致抗蝕劑一般基于聚羥基苯乙烯以及它的共聚物。另一方面，用于193nm曝光的光致抗蝕劑需要非芳族聚合物，因為芳族化合物在此波長下是不透明的。 通常，將脂環(huán)族烴結(jié)合進(jìn)該聚合物以替代由于芳族化合物官能度消除而損失的耐蝕刻性。 此外，在較低波長下來自該襯底的反射對該光致抗蝕劑光刻性能變得越來越有害。因此，在這些波長下抗反射涂層變得關(guān)鍵。在光刻中通過使用高吸收性抗反射涂料對于減少來自高反射性襯底的光的背反射所引起的問題是較為簡單的方法。該底部抗反射涂料涂布在該襯底上以及然后光致抗蝕劑層涂布在該抗反射涂層之上。該光致抗蝕劑曝光成像以及顯影。然后一般該抗反射涂層曝光區(qū)域進(jìn)行蝕刻以及該光致抗蝕劑圖案由此被轉(zhuǎn)至該襯底?，F(xiàn)有技術(shù)已知的大多數(shù)抗反射涂層用于干蝕刻。抗反射膜蝕刻速率需要比該光致抗蝕劑相對要快以致該抗反射膜被蝕刻而在該蝕刻方法期間不過度損耗抗蝕膜。已知存在兩種抗反射涂料，無機(jī)涂料以及有機(jī)涂料。然而，迄今為止這二類涂料都被設(shè)計為通過干蝕刻除去。另外，如果該抗反射涂層干蝕刻速率類似于或者小于在該抗反射涂層之上的該光致抗蝕劑涂層的蝕刻速率，則光致抗蝕劑圖案可能損傷或者不能精確轉(zhuǎn)至該襯底。除去該有機(jī)涂料的蝕刻條件也可能使該襯底損傷。必須通過干蝕刻除去的抗反射涂層組合物是已知的。由此，對不需要干蝕刻以及還可以提供優(yōu)良光刻性能的有機(jī)底部抗反射涂層存在需求，特別對于對蝕刻損傷敏感的化合物半導(dǎo)體類型襯底而言。本申請的新穎方法是使用吸收性，正像形成底部抗反射涂層，其可通過堿性水溶液顯影，而不通過干蝕刻除去。底部抗反射涂層的水法去除消除了對于該涂層干蝕刻速率的要求，減少了成本密集的干蝕刻加工步驟以及防止干蝕刻破壞該襯底。本發(fā)明吸收性抗反射底涂料組合物包含交聯(lián)化合物以及聚合物。該涂料固化以及然后一旦在與上部正性光致抗蝕劑曝光所用波長相同的波長下曝光，就在與該光致抗蝕劑顯影所用顯影劑相同的顯影劑之中變得可成像。此方法通過消除很多工藝步驟而極大地簡化光刻過程。由于該抗反射涂層是感光性的，該抗反射涂層除去范圍由潛在的光學(xué)圖像確定，這使得在該抗反射涂層中所保留光致抗蝕劑圖像輪廓清晰。本發(fā)明的新穎抗反射組合物涉及可光成像、堿性水溶液可顯影的、正性作用的抗反射涂料。在涂布光致抗蝕劑層之前將本發(fā)明抗反射涂層組合物涂布在襯底上，以在光致抗蝕劑中避免來自該襯底的反射。該抗反射涂層的固體組分可溶于普通光致抗蝕劑溶劑以及能夠形成涂層，以及還與邊緣-粒珠去除劑溶劑相容。邊緣粒珠去除劑溶劑用來除去在該旋涂方法期間形成的抗反射涂層邊緣之上的積累物。此抗反射涂層與涂布于其上的光致抗蝕劑層在相同的光化輻射波長下可光成像，以及也可用與一般光致抗蝕劑顯影所用的相同堿性顯影水溶液來顯影。一次照射步驟和一次顯影步驟相結(jié)合極大地簡化了該光刻過程。此外，水性可顯影的抗反射涂料對帶有不包含芳族官能度的光致抗蝕劑成像而言是特別需要的，比如用于193納米以及157納米曝光的那些。該新穎的組合物能完成從該光致抗蝕劑向該襯底優(yōu)良的圖象轉(zhuǎn)印，以及具有優(yōu)良吸收特性以防止光致抗蝕劑之中的反射凹痕以及線寬度變化或者駐波。另外，在該抗反射涂層以及該光致抗蝕劑涂膜之間基本上無混合。該抗反射涂層還具有優(yōu)良溶液穩(wěn)定性以及以優(yōu)良涂層質(zhì)量形成薄膜，對于光刻而言后者特別有益。當(dāng)該抗反射涂層與光致抗蝕劑一起用于成像處理時，獲得清晰的圖像，無襯底損傷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及正性底部可光成像抗反射底涂料組合物，其能在含水堿性顯影劑中顯影，其中該抗反射涂料組合物包含聚合物，該聚合物包含至少一種具有發(fā)色團(tuán)的重復(fù)單元以及一種具有羥基和/或羧基的重復(fù)單元，結(jié)構(gòu)(7)的乙烯基醚封端交聯(lián)劑，和任選地，光致酸產(chǎn)生劑，其中結(jié)構(gòu)(7)是
權(quán)利要求
1.能夠在含水堿性顯影劑中顯影的正性底部可光成像抗反射涂料組合物，其中該抗反射涂料組合物包含聚合物，該聚合物包含至少一種具有發(fā)色團(tuán)的重復(fù)單元以及一種具有羥基和/或羧基的重復(fù)單元，結(jié)構(gòu)(7)的乙烯基醚封端交聯(lián)劑，和任選地，光致酸產(chǎn)生劑；其中結(jié)構(gòu)(7)是
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中該發(fā)色團(tuán)化學(xué)鍵連至該聚合物以及選自包含如下的化合物芳族烴環(huán)、取代的或者未被取代的苯基、取代的或者未被取代的蒽基、取代的或者未被取代的菲基、取代的或者未被取代的萘基、包含選自氧、氮、硫的雜原子的取代的或者未被取代的雜環(huán)芳族環(huán)、及其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的組合物，其中該包含羥基和/或羧基的重復(fù)單元衍生自單體，該單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯醇、羥基苯乙烯、羥基苯乙烯和包含1，1，1，3， 3，3-六氟-2-丙醇的乙烯基單體的共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的組合物，其中該發(fā)色團(tuán)以及該羥基和/或羧基存在于相同重復(fù)單元中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的組合物，其中該乙烯基醚封端交聯(lián)劑選自(三 (2-乙烯基氧基乙基)-1，3，5_環(huán)己烷三甲酸酯、(三乙烯基氧基乙基)-1，3，5_環(huán)己烷三甲酸酯、三乙烯基氧基丁基)-1，2，4_環(huán)己烷三甲酸酯以及三乙烯基氧基乙基)-1，2，4_環(huán)己烷三甲酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的組合物，還包含酸或者熱致酸產(chǎn)生劑，其中優(yōu)選該酸或者衍生自該熱致酸產(chǎn)生劑的酸的PKa大于1. 0以及其中優(yōu)選該酸或者衍生自該熱致酸產(chǎn)生劑的酸在低于220°C下從該抗反射涂層除去。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的組合物，還包含染料，其優(yōu)選選自單體型染料、聚合物型染料以及單體型和聚合物型染料的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的組合物，其中該抗反射組合物的k值為0.1-1.0。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的組合物，其中該聚合物還包含酸不穩(wěn)定基團(tuán)，其優(yōu)選選自叔丁基、叔戊基、異冰片基、1-烷基環(huán)己基、1-烷基環(huán)戊基、環(huán)己基、2-烷基-2-金剛烷基、2-烷基-2-降冰片基、四氫呋喃基、四氫吡喃基、取代的或者未被取代的甲氧羰基、 β-三烷基甲硅烷基烷基。
10.能夠在含水堿性顯影劑中顯影的正性底部可光成像抗反射涂料組合物，其中該抗反射涂料組合物包含聚合物，該聚合物包含至少一種發(fā)色團(tuán)、至少一種酸不穩(wěn)定基團(tuán)和至少一個羥基和/或一個羧基，結(jié)構(gòu)(7)的乙烯基醚封端交聯(lián)劑，和任選，光致酸產(chǎn)生劑；其中結(jié)構(gòu)(7)是
11.形成正像的方法，其包含a)在襯底上形成權(quán)利要求1-10中任一項的底部可光成像抗反射涂料組合物的涂層；b)烘焙該抗反射涂層，c)在底部涂層之上提供上部光致抗蝕劑層的涂層；d)使該光致抗蝕劑以及底部涂層對相同波長的光化輻射成像曝光；e)后曝光烘焙在該襯底上的該光致抗蝕劑以及底部涂層；以及，f)用堿性水溶液使該光致抗蝕劑以及底部涂層顯影。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括在涂布之后以及在烘焙該抗反射涂料組合物之前除去邊緣粒珠的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或者12所述的方法，其中該抗反射涂層在該烘焙步驟之后在涂布該光致抗蝕劑層以前變?yōu)椴蝗苡谟袡C(jī)溶劑以及堿性水溶液中以及在對光化輻射曝光之后在該光致抗蝕劑以及底部抗反射涂層顯影之前變得可溶于堿性水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及正性底部可光成像抗反射涂料組合物，其能在含水堿性顯影劑中顯影，其中該抗反射涂料組合物包含聚合物，該聚合物包含至少一種具有發(fā)色團(tuán)的重復(fù)單元以及一種具有羥基和/或羧基的重復(fù)單元，結(jié)構(gòu)(7)的乙烯基醚封端交聯(lián)劑，還任選，光致酸產(chǎn)生劑和/或酸和/或熱致酸產(chǎn)生劑，其中結(jié)構(gòu)(7)是，其中W選自(C1-C30)直鏈、支鏈或者環(huán)狀的烷基組成部分，取代的或者未被取代的(C3-C40)脂環(huán)烴組成部分以及取代的或者未被取代的(C3-C40)環(huán)烷基亞烷基組成部分；R選自C1-C10直鏈或者支鏈亞烷基以及n＞2。本發(fā)明還涉及使用上述組合物的方法。
文檔編號G03F7/09GK102576193SQ200980161858
公開日2012年7月11日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者A·D·迪奧賽斯, E·W·額, F·M·霍利亨, M·帕德馬納班, R·R·達(dá)梅爾, S·查克拉帕尼, 宮崎真治, 工藤隆范 申請人:Az電子材料美國公司