底层抗反射涂料组合物及其方法
【专利摘要】本发明涉及抗反射涂料组合物，包含交联剂、含有至少一个发色团基团和至少一个羟基和/或羧基基团的聚合物、和添加剂，进一步地其中该添加剂具有结构(1)并包含至少一个亚芳基-羟基部分，其中Y选自羧酸根阴离子或磺酸根阴离子，R1、R2和R3独立地选自未取代的C1-C8烷基、取代的C1-C8烷基、芳基和亚芳基-羟基；X1、X2和X3独立地选自直接价键和C1-C8亚烷基，且n=1、2或3。本发明进一步涉及使用该组合物的方法。
【专利说明】底层抗反射涂料组合物及其方法
[0001]描述
[0002]本发明涉及新型抗反射涂料组合物及其通过在反射性基材和光致抗蚀剂涂层之间形成该新型抗反射涂料组合物的薄层而在图像处理中的用途。该组合物特别可用于通过光刻技术制造半导体器件，特别是需要用深紫外线曝光的那些。
[0003]光致抗蚀剂组合物用于显微光刻方法中制备微型化电子元件，例如用于制备计算机芯片和集成电路。通常，在这些方法中，首先将光致抗蚀剂组合物膜的薄涂层施加到基材材料(例如用于制备集成电路的硅基晶片)上。然后将经涂覆的基材进行烘烤以蒸发掉光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂并将该涂层固定到该基材上。然后将该基材的经烘烤和涂覆的表面经过辐射成像曝光。
[0004]该辐射曝光在经涂覆的表面的曝光区域中造成化学转变。可见光、紫外光、电子束和X射线辐射能是目前纤维光刻方法中常用的辐射类型。在该成像曝光之后，用显影剂溶液处理该经涂覆的基材以溶解和除去将该光致抗蚀剂的辐射曝光区域或未经曝光的区域。
[0005]有两种类型的光致抗蚀剂组合物:正作用的和负作用的。在将正作用的光致抗蚀剂组合物辐射曝光成像时，该光致抗蚀剂组合物中曝光于辐射的区域变得可溶于显影剂溶液，而该光致抗蚀剂涂层的未经曝光的区域对该溶液仍保持相对不可溶。因此用显影剂处理经曝光的正作用光致抗蚀剂会造成光致抗蚀剂涂层中曝光区域的去除并在该涂层中生成了正像，由此露出了其上沉积有光致抗蚀剂组合物的下层基材表面的所需部分。在负作用光致抗蚀剂中，显影剂去除了未曝光的部分。
[0006]半导体装置微型化的趋势导致使用对越来越短波长的辐射敏感的新型光致抗蚀剂，还导致了使用复杂的多级系统以克服与该微型化相关的困难。
[0007]在光刻中吸收性抗反射涂层是消除高反射性基材对光的背反射所造成的问题的较为简单的方法。将底层抗反射涂层施加在基材上，然后在该抗反射涂层之上施加光致抗蚀剂层。将光致抗蚀剂曝光成像并显影。然后通常将曝光区域中的抗反射涂层蚀刻，由此将光致抗蚀剂图案转移到基材上。现有技术中已知的大多数抗反射涂层都设计用以干法蚀亥IJ。抗反射膜的蚀刻速率需要比光致抗蚀剂更高，这样在蚀刻方法过程中对抗反射膜进行蚀刻，同时光致抗蚀剂膜不会损失过多。有两种已知类型的抗反射涂料:无机涂料和有机涂料。这两种类型的涂料都设计用干法蚀刻除去。
[0008]此外，如果抗反射涂层的干法蚀刻速率与涂覆在该抗反射涂层之上的光致抗蚀剂的蚀刻速率相同或比其更低时，可能会破坏光致抗蚀剂图案或者其可能不能准确转移到基材上。用于除去有机涂层的蚀刻条件也能够损坏该基材。因此,需要能够干法蚀刻的有机底层抗反射涂料和能够通过光致抗蚀剂显影剂而非干法蚀刻除去同时能够提供良好的光刻性能的有机底层抗反射涂料，尤其对于对蚀刻损伤敏感的复合半导体型基材。
[0009]本申请的新型方法是使用吸收性底层抗反射涂层膜，尤其是能够干法蚀刻或由碱性显影剂水溶液显影的底层抗反射涂层。底层抗反射涂层的湿法去除消除了对涂层的干法蚀刻速率要求，降低了成本昂贵的干法蚀刻方法步骤，也防止了干法蚀刻对基材造成的损伤。本发明的新型底层抗反射涂料组合物包含新型添加剂、交联化合物和聚合物。[0010]发明概述
[0011]本发明涉及抗反射底层组合物，包含交联剂、添加剂和含有至少一个发色团基团和至少一个羟基和/或羧基基团的聚合物，进一步地其中该添加剂具有结构I且包含至少一个亚芳基-羟基部分:
[0012]
【权利要求】
1.抗反射涂料组合物，包含交联剂、含有至少一个发色团基团和至少一个羟基和/或羧基基团的聚合物、和添加剂，进一步地其中该添加剂具有结构I并包含至少一个亚芳基-羟基部分，
2.权利要求1的组合物，其中Y是结构2:
3.权利要求1或2的组合物，其中该亚芳基-羟基部分选自由结构4、5和6构成的组:
4.权利要求1-3之一的组合物，其中Y包含选自结构2、3或4的亚芳基-羟基部分:
5.权利要求1-4之一的组合物，其中RpR2和R3中至少之一是亚芳基-羟基部分。
6.权利要求1-5之一的组合物，其中该添加剂具有结构10:
7.权利要求2或6的组合物，其中R4包含亚芳基-羟基或者是亚芳基-羟基部分。
8.权利要求1-7之一的组合物，其中该发色团基团选自:取代的苯基，未取代的苯基，取代的蒽基，未取代的蒽基，取代的`菲基，未取代的菲基，取代的萘基，未取代的萘基，含选自氧、氮和硫的杂原子的取代的杂环芳香环，和含选自氧、氮和硫的杂原子的未取代的杂环芳香环、及其混合物。
9.权利要求1-8之一的组合物，其中该羟基和/或羧基源自选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基醇、羟基苯乙烯、羟基苯乙烯与含1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇的乙烯基单体的共聚物的单体。
10.权利要求1-9之一的组合物，其中该发色团基团和羟基和/或羧基存在于不同单体单元中的一个单体单元中。
11.权利要求1-10之一的组合物，其中Y具有结构2:
12.形成正像的方法，包括: a)在基材上形成权利要求1-11之一的底层可光致成像的抗反射涂料组合物的涂层；b)烘烤该抗反射涂层； c)在该底涂层上提供光致抗蚀剂顶层的涂层； d)将该光致抗蚀剂和底涂层对相同波长的光化辐射成像曝光； e)曝光后烘烤该基材上的光致抗蚀剂和底涂层；和 f)用含水碱溶液使该光致抗蚀剂和底涂层显影，由此在光致抗蚀剂和抗反射涂层膜中形成图案。
13.权利要求12的方法，其中在烘烤步骤之后在涂覆光致抗蚀剂层之前，该抗反射涂层变得不溶于有机溶剂和含水碱溶液中，并在光化辐射曝光之后在显影该光致抗蚀剂和抗反射底涂层之前，该抗反射涂层变得可溶于含水碱溶液中。
14.形成正像的方法，包括: a)在基材上形成权利要求1-11之一的抗反射涂料组合物的涂层； b)烘烤该抗反射涂层； c)在该底涂层上提供光致抗蚀剂顶层的涂层； d)将该光致抗蚀剂对相同波长的光化辐射成像曝光； e)曝光后烘烤该基材上的光致抗蚀剂和底涂层；和 f)用含水碱溶液使 该光致抗蚀剂显影，由此在抗反射涂层中形成光致抗蚀剂图案。
【文档编号】C09D5/00GK103597043SQ201280027792
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年6月5日 优先权日:2011年6月6日
【发明者】工藤隆范, A·D·迪奥塞斯, E·W·恩格, S·查克拉帕尼, M·帕德马纳班 申请人:Az电子材料美国公司