专利名称：在光刻胶图案上涂覆的组合物的制作方法
在光刻胶图案上涂覆的组合物本发明涉及一种用于涂覆光刻胶图案以改进平版印刷性能的新型组合物，还涉及一种使用这样的涂层在基材上形成图案的方法。半导体技术集成电路的致密化伴随着对在这些集成电路中生产高精细互联的需求。超精细图案典型地通过采用光刻法在光刻胶涂层中形成图案产生。通常，在这些工艺中，首先将光刻胶组合物膜的薄涂层施加至基材如用于生产集成电路的硅晶片上。然后烘烤涂覆的基材以蒸发光刻胶组合物中的任何溶剂，并将涂层固着在基材上。接着，对基材的烘焙的涂覆表面实施成像曝光辐射。该辐射曝光导致在涂覆表面的曝光区域中发生化学转化。可见光、紫外(UV)光、电子束和X射线辐射能是目前微光刻工艺中广泛采用的辐射类型。在成像曝光后，采用显影剂溶液处理涂覆基材以溶解并除去光刻胶的经辐射曝 光的或非曝光的区域。集成电路的小型化需要用光刻胶进行尺寸越来越小的印刷。已经开发了各种技术以缩小光刻胶尺寸，这类技术的例子为多级涂层、抗反射涂层、相移掩模、对越来越短的波长敏感的光刻胶等。一种用于印刷较小尺寸的重要工艺依赖于在光刻胶图像之上形成薄层的技术，其放大了光刻胶图像，但降低了相邻光刻胶图案间的间隔尺寸。这种缩小的间隔可用于蚀刻和限定基材，或用于沉积材料如金属。作为微电子装置用生产工艺的一部分，这种双级(bilevel)技术使得能够限定小得多的尺寸，而无需重新配制新的光刻胶化学品。顶涂层或收缩材料可以是无机层如介电材料，或可以是有机材料如可交联聚合物材料。介电材料包括氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、旋压材料或化学气相沉积材料。有机聚合物涂层是在酸的存在下使涂层发生交联反应，从而附着在光刻胶表面上，但在未交联的顶部收缩涂层处被除去。生产半导体器件的方法是其中所述基材具有采用顶层涂覆的图案化光刻胶，然后将光刻胶曝光并加热，使得光刻胶中的光生酸扩散通过顶层，然后可以使顶层交联。酸扩散通过顶层的程度决定了交联层的厚度。采用可溶解聚合物的溶液除去未交联的顶层部分。本发明涉及一种用于涂覆光刻胶图案的水性涂覆组合物，包括含有硅部分和氨基的化合物，和含有羧基的化合物。含有氨基的聚合物对于涂覆例如对193nm和157nm辐射敏感的光刻胶特别有用，其中光刻胶聚合物包含可与氨基反应的基团。除氨基外还包含硅基的聚合物提供相对于无硅光刻胶来说具有增强的耐干蚀刻性的反应性层。本发明的目的在于在成像光刻胶上形成互混层(intermixed layer)和/或附着层。所述互混层和/或附着层提供不同于光刻胶的化学和物理性质。在一种情况下，由于存在硅部分，互混和/或附着层在适宜蚀刻的气氛下提供足够的干法蚀刻选择性，或互混层和/或附着层与可用于多种应用(如双图案化)中的光刻胶之间的差异。另外互混和/或附着层可以稳定光刻胶图案，并进一步提高光刻胶图案的尺寸。出乎预料地发现，使用所述新型涂层组合物获得了改进的图案清晰度、更高的分辨率、成像光刻胶的稳定的图案形成以及高耐蚀刻性。还可使用新型组合物对具有由所述新型组合物的涂层扩散的硅部分的光刻胶图案表面掺杂，其中这种掺杂的表面具有比未掺杂表面更高的耐干法蚀刻性。
附图简述
图1显示了氨基单体的例子。图2显示了氨基单体的更多例子。图3显示了硅共聚单体的例子。图4A-4F显示了采用新型组合物的方法。图5A- 显示了采用新型组合物的另一种方法。发明概述本发明涉及一种用于涂覆在光刻胶图案上的水性组合物，其包含至少含有硅部分·和至少一个氨基的第一水溶性化合物，和含有至少一个羧基的第二化合物。本发明进一步涉及采用所述新发明的方法。本发明进一步涉及本发明的组合物用于涂覆光刻胶图案和改进平版印刷性能的用途。本发明还涉及一种用于涂覆在光刻胶图案上的水性组合物，其包含至少含有硅部分和至少一个氨基的第一水溶性化合物，和包含至少2个羧基的第二化合物，其中第一化合物由结构I表不，
权利要求
1.一种用于在光刻胶图案上涂覆的水性组合物，包含至少含有硅部分和至少一个氨基的第一水溶性化合物，和含有至少I个羧酸基的第二化合物。
2.权利要求1的组合物，其中第二化合物包含至少2个羧酸基。
3.权利要求1或2的组合物，其中第二化合物进一步包含硅部分。
4.权利要求1-3任一项的组合物，其中第一化合物包含结构I的部分，
5.权利要求1-4任意一项的组合物，其中第二化合物具有结构2，
6.权利要求1-5任意一项的组合物，其中第二化合物具有结构3
7.权利要求1-6任意一项的组合物，其中第二化合物具有结构3，
8.权利要求7的组合物，其中X包含硅部分。
9.权利要求1-8任一项的组合物，其中第二化合物中羧酸基与第一化合物中胺基的摩尔比为约5:100-约110:100。
10.权利要求1-9任一项的组合物，在90°C下烘烤60秒后，能够在水或碱性水溶液中显影。
11.权利要求1-10任一项的组合物，进一步包括选自水、水溶性有机溶剂或其混合物的溶剂。
12.权利要求1-11任一项的组合物，其中，相对于该组合物中的固体，该组合物的硅含量大于5重量％。
13.权利要求1-12任一项的组合物，其中该组合物能够形成光刻胶的贴合附着层。
14.一种图案形成方法，包括以下步骤 (a)在基材上形成第一光刻胶图案， (b)在第一光刻胶图案上施涂权利要求1-13任意一项的涂层组合物以形成覆盖第一光刻胶图案的第二涂层； (C)任选地加热该涂层；和 (d)显影第二涂层组合物，从而除去在第一光刻胶图案上的未反应的第二涂层。
15.一种图案形成方法，包括以下步骤 (a)在基材上形成具有光刻胶结构的第一光刻胶图案， (b)在第一光刻胶图案上施涂权利要求1-13任意一项的涂层组合物以形成覆盖第一光刻胶图案的涂层， (c)显影该涂层，从而在第一光刻胶图案上形成附着涂层， (d)干法蚀刻光刻胶表面以完全除去该光刻胶图案之上的附着涂层；和 (e)除去第一光刻胶图案，从而在基材上形成附着层图案。
16.权利要求14的方法，进一步包括形成附着层后的硬烘焙。
17.权利要求15的方法，其中通过干法蚀刻除去第一光刻胶图案。
18.权利要求15的方法，其中，通过有机溶剂除去第一光刻胶图案。
19.权利要求15的方法，其中通过整片曝光和在水性碱性显影剂中显影除去光刻胶。
20.一种图案形成方法，包括以下步骤 (a)在基材上形成第一光刻胶图案， (b)在第一光刻胶图案上施涂权利要求1-13任意一项的涂层组合物以形成覆盖第一光刻胶图案的涂层； (C)任选地加热该涂层；和 (d)显影第二涂层组合物，从而形成互混掺杂的光刻胶图案。
21.根据权利要求1-13任意一项的组合物用于在光刻胶图案上涂覆的用途。
全文摘要
本发明涉及一种用于在光刻胶图案上涂覆的水性组合物，包括含有至少1个硅部分和至少1个氨基的水溶性化合物，和含有至少1个羧基的第二化合物。本发明进一步涉及使用该新型发明的方法。
文档编号G03F7/075GK103025835SQ201180036748
公开日2013年4月3日 申请日期2011年7月27日 优先权日2010年7月28日
发明者吴恒鹏, 李猛, 曹毅, 殷建, 李东官, 洪圣恩, M·鲍内斯库 申请人:Az电子材料美国公司