抗反射光致抗蚀剂组合物的制作方法
专利名称：抗反射光致抗蚀剂组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及新颖的抗反射涂料组合物以及它通过在反射性衬底和光致抗蚀剂涂层之间形成该新颖抗反射涂料组合物的薄层而在图像处理中的应用。上述组合物特别用于通过光刻技术制造半导体器件。
背景技术：
光致抗蚀剂组合物用于诸如制造计算机芯片和集成电路之类的制备小型化电子器件的微蚀刻方法。通常，在这些方法中，光致抗蚀剂组合物的膜的薄涂层首先涂布至诸如用来制备集成电路的硅片之类的衬底材料。然后烘焙所涂布的衬底以使得在光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂蒸发以及将该涂层固定在该衬底之上。紧接着使所烘焙以及涂布的衬底表面对辐射成像曝光。此辐射曝光引起所涂布表面的曝光区域中产生化学变化。可见光、紫外(UV)光、 电子束以及X-光辐射可以是当今微蚀刻方法中通常使用的辐射类型。此成像曝光之后，所涂布衬底用显影剂溶液处理以溶解以及除去该光致抗蚀剂的辐射-曝光区域或未曝光区域。半导体器件倾向于小型化已经导致既使用对越来越短的辐射波长感光的新颖光致抗蚀剂，以及通过利用复杂多级系统来克服上述小型化所引发的困难。对于减少来自高反射性衬底的光的背反射所引起的问题而言，在光刻中通过使用高吸收性抗反射涂料是一种方法。背反射两个主要不利之处是薄膜干涉效应和反射凹痕。 薄膜干涉，或者驻波，导致临界线宽度尺寸的改变，在该光致抗蚀剂膜中总光强度随该光致抗蚀剂厚度改变而变化引起该临界线宽度尺寸的改变。当该光致抗蚀剂在包含局部特征的衬底上形成图案时，反射凹痕变得严重，其通过该光致抗蚀剂膜使光发生散射，导致线宽度变化，以及在极端情况下，产生光致抗蚀剂全部损失的区域。在需要进一步降低或者消除线宽度变化的情形下，利用底部抗反射涂料提供了消除反射率的最佳解决方案。在涂布该光致抗蚀剂之前以及在曝光之前将该底部抗反射涂料涂布至该衬底。该光致抗蚀剂成像曝光以及显影。然后曝光区域中的抗反射涂层被蚀刻， 一般在气态等离子体中，以及该光致抗蚀剂图案由此被转到该衬底。该抗反射膜的蚀刻速率应该比该光致抗蚀剂相对要快以致在该蚀刻方法期间该抗反射膜被蚀刻而不过度损耗光致抗蚀剂膜。抗反射涂料还必须在曝光波长下具有恰当的吸收率以及折射指数以获得所需的光刻性能。有必要具有底部抗反射涂料，其在小于300nm曝光下表现良好。上述的抗反射涂料需要具有高蚀刻速率以及抗反射涂层吸收性充分且折射指数合适以作为抗反射涂料。本发明的新颖的抗反射涂料，包含新颖的基于独特的化学结构的聚酯聚合物，据发现具有优良干蚀刻性能，其使从该光致抗蚀剂向该衬底优良的图象转印能得以完成，以及具有优良吸收特性以防止反射凹痕以及线宽度变化或者驻波，特别在193nm下。本发明的抗反射涂料具有比较高的蚀刻速率使得能在光致抗蚀剂层最小厚度损失下除去该抗反射涂层。另外，在该抗反射涂层以及该光致抗蚀剂涂膜之间基本上无相互混合。该抗反射涂层还具有优良溶液稳定性以及以优良涂层质量形成特别薄的膜，对于光刻而言后者特别有益的。当该抗反射涂料与光致抗蚀剂一起用于成像处理时，以优良蚀刻性能获得清晰图像。
图1显示连接部分A以及P的实例。图2举例说明脂族以及芳族二酸酐的实例。图3为结构(1)的聚合物单元的实例。图4为结构(1)的聚合物单元的另外实例。图5为结构(1)的聚合物单元的另外实例。图6为包含环氧基的封端单元的实例。
发明内容
本发明涉及用于光致抗蚀剂层的抗反射涂料组合物，其包含聚合物、交联剂以及酸产生剂，其中聚合物包含至少一个结构1单元，
权利要求
1.用于光致抗蚀剂层的抗反射涂料组合物，其包含聚合物、交联剂以及酸产生剂，其中该聚合物包含至少一个结构1单元，
2.权利要求1的组合物，其中A选自C1-C2tl未被取代的亚烷基、C1-C^1取代的亚烷基、 C1-C20未被取代的环脂基、C1-C20取代的环脂基、C1-C20未被取代的杂环脂基、以及C1-C2tl取代的杂环脂基组成部分。
3.权利要求1或者2的组合物，其中该聚合物具有结构3，
4.权利要求1-3中任一项的组合物、其中烃基组成部分选自取代的脂族(C1-C2tl)亚烷基、未被取代的脂族(C1-C2tl)亚烷基、取代的脂族(C1-C2tl)烷基、未被取代的脂族的(C1-C2tl) 烷基、取代的脂族(C1-C2tl)环烷基、未被取代的脂族(C1-C2tl)环烷基、取代的硫杂-亚烷基脂族(C1-C2tl)基团或者未被取代的硫杂-亚烷基脂族(C1-C2tl)基团、取代的亚环烷基、或者未被取代的亚环烷基、取代的苄基、未被取代的苄基、烷氧基亚烷基、烷氧基芳基、芳基、取代的芳基、取代的脂族(C1-C2tl)亚烷基芳基、未被取代的脂族(C1-C2tl)亚烷基芳基、杂亚环烷基、杂芳基、氧代环己基、环状内酯、羟基烷基、羟基烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基芳基、烷基芳基、烯基、芳基酯、带有芳族取代基的酯、杂环烷基、杂芳基、硝基烷基、商代烷基、烷基酰亚胺、烷基酰胺、或其混合物。
5.权利要求1-4中任一项的组合物，其中Y'选自亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、苯基亚乙基、烷基硝基亚烷基、亚新戊基、亚烷基丙烯酸酯、二硫杂亚辛基、溴代硝基亚烷基、 亚苯基、亚萘基、亚蒽基、亚苯基衍生物、亚萘基衍生物、以及亚蒽基衍生物。
6.权利要求1-4中任一项的组合物，其中y'选自1-苯基-1，2-亚乙基、亚新戊基、亚乙基苯醚、2-溴-2-硝基-1，3-亚丙基、2-溴-2-甲基-1，3-亚丙基、聚乙二醇、1_苯醚_1， 2-亚乙基、ι-苄醚-1，2-亚乙基、-ch2och2-、-ch2ch2och2ch2-、-ch2ch2sch2ch2-、-ch2ch2sch2c h2sch2ch2-、亚丙基苯基醋酸酯、2-亚丙基苯基醋酸酯(-ch2ch2(ch2cd2ch2Ph)、亚丙基苯基醚 (-ch2ch2 (ch2OPh)、亚丙基苯酚酯(-ch2ch2(ch2cd2Ph)、亚丙基萘甲酸酯、亚丙基邻苯二甲酰亚胺，亚丙基琥珀酰亚胺、亚丙基亚巴豆基醋酸酯(-ch2ch2 (ch2c02chchchchch3)。
7.权利要求1-6中任一项的组合物，其中交联剂选自蜜胺、羟甲基类物、甘脲、聚合物型甘脲、羟基烷基酰胺、环氧和环氧胺树脂、封端异氰酸酯、以及二乙烯基单体。
8.权利要求1-7中任一项的组合物，其中热致酸产生剂选自有机酸的烷基铵盐，酚类磺酸酯，甲苯磺酸硝基苄基酯、以及不含金属的碘鐺以及锍盐。
9.权利要求1-8中任一项的组合物，其中聚合物是部分交联聚合物。
10.权利要求1-9中任一项的组合物，其中L选自烷基、氟代烷基、以及苯基。
11.一种制品，其包含衬底，该衬底带有权利要求1-10任一项的抗反射涂料组合物的层以及在其上的光致抗蚀剂涂层，该光致抗蚀剂包含聚合物以及光活性化合物。
12.成像方法，其包括，a)用权利要求1-10任一项抗反射涂料组合物涂布衬底以及烘焙；b)在该抗反射涂料上部涂布光致抗蚀剂膜以及烘焙；c)使该光致抗蚀剂成像曝光；d)使该光致抗蚀剂显影；e)任选，在该曝光步骤之后将该衬底烘焙。
13.权利要求12的方法，其中光致抗蚀剂在波长130nm-250nm下成像曝光。
14.权利要求12或者13的方法，其中该光致抗蚀剂包含聚合物以及光活性化合物。
15.权利要求12-14中任一项的方法，其中该抗反射涂料在大于90°c的温度下烘焙。
全文摘要
本发明涉及用于光致抗蚀剂层的抗反射涂料组合物，其包含聚合物，交联剂和酸产生剂，其中聚合物包含至少一个结构1单元，(结构式I)(I)其中，X是连接部分，其选自非芳族的(A)组成部分，芳族(P)组成部分及其混合物，R′是结构(2)的基团，R″独立地选自氢，结构(2)的组成部分，Z以及W-OH，其中Z是(C1-C20)烃基组成部分以及W是(C1-C20)亚烃基连接部分，以及，Y′独立地是(C1-C20)亚烃基连接部分，其中结构(2)是(结构式II)(II)其中R1以及R2独立地选自H以及C1-C4烷基以及L是有机烃基。此外本发明涉及使该抗反射涂料组合物成像的方法。
文档编号G03F7/09GK102575127SQ201080045299
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月29日 优先权日2009年10月30日
发明者M·O·奈塞尔, 姚晖蓉, 林观阳 申请人:Az电子材料美国公司
技术领域：
本发明涉及新颖的抗反射涂料组合物以及它通过在反射性衬底和光致抗蚀剂涂层之间形成该新颖抗反射涂料组合物的薄层而在图像处理中的应用。上述组合物特别用于通过光刻技术制造半导体器件。
背景技术：
光致抗蚀剂组合物用于诸如制造计算机芯片和集成电路之类的制备小型化电子器件的微蚀刻方法。通常，在这些方法中，光致抗蚀剂组合物的膜的薄涂层首先涂布至诸如用来制备集成电路的硅片之类的衬底材料。然后烘焙所涂布的衬底以使得在光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂蒸发以及将该涂层固定在该衬底之上。紧接着使所烘焙以及涂布的衬底表面对辐射成像曝光。此辐射曝光引起所涂布表面的曝光区域中产生化学变化。可见光、紫外(UV)光、 电子束以及X-光辐射可以是当今微蚀刻方法中通常使用的辐射类型。此成像曝光之后，所涂布衬底用显影剂溶液处理以溶解以及除去该光致抗蚀剂的辐射-曝光区域或未曝光区域。半导体器件倾向于小型化已经导致既使用对越来越短的辐射波长感光的新颖光致抗蚀剂，以及通过利用复杂多级系统来克服上述小型化所引发的困难。对于减少来自高反射性衬底的光的背反射所引起的问题而言，在光刻中通过使用高吸收性抗反射涂料是一种方法。背反射两个主要不利之处是薄膜干涉效应和反射凹痕。 薄膜干涉，或者驻波，导致临界线宽度尺寸的改变，在该光致抗蚀剂膜中总光强度随该光致抗蚀剂厚度改变而变化引起该临界线宽度尺寸的改变。当该光致抗蚀剂在包含局部特征的衬底上形成图案时，反射凹痕变得严重，其通过该光致抗蚀剂膜使光发生散射，导致线宽度变化，以及在极端情况下，产生光致抗蚀剂全部损失的区域。在需要进一步降低或者消除线宽度变化的情形下，利用底部抗反射涂料提供了消除反射率的最佳解决方案。在涂布该光致抗蚀剂之前以及在曝光之前将该底部抗反射涂料涂布至该衬底。该光致抗蚀剂成像曝光以及显影。然后曝光区域中的抗反射涂层被蚀刻， 一般在气态等离子体中，以及该光致抗蚀剂图案由此被转到该衬底。该抗反射膜的蚀刻速率应该比该光致抗蚀剂相对要快以致在该蚀刻方法期间该抗反射膜被蚀刻而不过度损耗光致抗蚀剂膜。抗反射涂料还必须在曝光波长下具有恰当的吸收率以及折射指数以获得所需的光刻性能。有必要具有底部抗反射涂料，其在小于300nm曝光下表现良好。上述的抗反射涂料需要具有高蚀刻速率以及抗反射涂层吸收性充分且折射指数合适以作为抗反射涂料。本发明的新颖的抗反射涂料，包含新颖的基于独特的化学结构的聚酯聚合物，据发现具有优良干蚀刻性能，其使从该光致抗蚀剂向该衬底优良的图象转印能得以完成，以及具有优良吸收特性以防止反射凹痕以及线宽度变化或者驻波，特别在193nm下。本发明的抗反射涂料具有比较高的蚀刻速率使得能在光致抗蚀剂层最小厚度损失下除去该抗反射涂层。另外，在该抗反射涂层以及该光致抗蚀剂涂膜之间基本上无相互混合。该抗反射涂层还具有优良溶液稳定性以及以优良涂层质量形成特别薄的膜，对于光刻而言后者特别有益的。当该抗反射涂料与光致抗蚀剂一起用于成像处理时，以优良蚀刻性能获得清晰图像。
图1显示连接部分A以及P的实例。图2举例说明脂族以及芳族二酸酐的实例。图3为结构(1)的聚合物单元的实例。图4为结构(1)的聚合物单元的另外实例。图5为结构(1)的聚合物单元的另外实例。图6为包含环氧基的封端单元的实例。
发明内容
本发明涉及用于光致抗蚀剂层的抗反射涂料组合物，其包含聚合物、交联剂以及酸产生剂，其中聚合物包含至少一个结构1单元，
权利要求
1.用于光致抗蚀剂层的抗反射涂料组合物，其包含聚合物、交联剂以及酸产生剂，其中该聚合物包含至少一个结构1单元，
2.权利要求1的组合物，其中A选自C1-C2tl未被取代的亚烷基、C1-C^1取代的亚烷基、 C1-C20未被取代的环脂基、C1-C20取代的环脂基、C1-C20未被取代的杂环脂基、以及C1-C2tl取代的杂环脂基组成部分。
3.权利要求1或者2的组合物，其中该聚合物具有结构3，
4.权利要求1-3中任一项的组合物、其中烃基组成部分选自取代的脂族(C1-C2tl)亚烷基、未被取代的脂族(C1-C2tl)亚烷基、取代的脂族(C1-C2tl)烷基、未被取代的脂族的(C1-C2tl) 烷基、取代的脂族(C1-C2tl)环烷基、未被取代的脂族(C1-C2tl)环烷基、取代的硫杂-亚烷基脂族(C1-C2tl)基团或者未被取代的硫杂-亚烷基脂族(C1-C2tl)基团、取代的亚环烷基、或者未被取代的亚环烷基、取代的苄基、未被取代的苄基、烷氧基亚烷基、烷氧基芳基、芳基、取代的芳基、取代的脂族(C1-C2tl)亚烷基芳基、未被取代的脂族(C1-C2tl)亚烷基芳基、杂亚环烷基、杂芳基、氧代环己基、环状内酯、羟基烷基、羟基烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基芳基、烷基芳基、烯基、芳基酯、带有芳族取代基的酯、杂环烷基、杂芳基、硝基烷基、商代烷基、烷基酰亚胺、烷基酰胺、或其混合物。
5.权利要求1-4中任一项的组合物，其中Y'选自亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、苯基亚乙基、烷基硝基亚烷基、亚新戊基、亚烷基丙烯酸酯、二硫杂亚辛基、溴代硝基亚烷基、 亚苯基、亚萘基、亚蒽基、亚苯基衍生物、亚萘基衍生物、以及亚蒽基衍生物。
6.权利要求1-4中任一项的组合物，其中y'选自1-苯基-1，2-亚乙基、亚新戊基、亚乙基苯醚、2-溴-2-硝基-1，3-亚丙基、2-溴-2-甲基-1，3-亚丙基、聚乙二醇、1_苯醚_1， 2-亚乙基、ι-苄醚-1，2-亚乙基、-ch2och2-、-ch2ch2och2ch2-、-ch2ch2sch2ch2-、-ch2ch2sch2c h2sch2ch2-、亚丙基苯基醋酸酯、2-亚丙基苯基醋酸酯(-ch2ch2(ch2cd2ch2Ph)、亚丙基苯基醚 (-ch2ch2 (ch2OPh)、亚丙基苯酚酯(-ch2ch2(ch2cd2Ph)、亚丙基萘甲酸酯、亚丙基邻苯二甲酰亚胺，亚丙基琥珀酰亚胺、亚丙基亚巴豆基醋酸酯(-ch2ch2 (ch2c02chchchchch3)。
7.权利要求1-6中任一项的组合物，其中交联剂选自蜜胺、羟甲基类物、甘脲、聚合物型甘脲、羟基烷基酰胺、环氧和环氧胺树脂、封端异氰酸酯、以及二乙烯基单体。
8.权利要求1-7中任一项的组合物，其中热致酸产生剂选自有机酸的烷基铵盐，酚类磺酸酯，甲苯磺酸硝基苄基酯、以及不含金属的碘鐺以及锍盐。
9.权利要求1-8中任一项的组合物，其中聚合物是部分交联聚合物。
10.权利要求1-9中任一项的组合物，其中L选自烷基、氟代烷基、以及苯基。
11.一种制品，其包含衬底，该衬底带有权利要求1-10任一项的抗反射涂料组合物的层以及在其上的光致抗蚀剂涂层，该光致抗蚀剂包含聚合物以及光活性化合物。
12.成像方法，其包括，a)用权利要求1-10任一项抗反射涂料组合物涂布衬底以及烘焙；b)在该抗反射涂料上部涂布光致抗蚀剂膜以及烘焙；c)使该光致抗蚀剂成像曝光；d)使该光致抗蚀剂显影；e)任选，在该曝光步骤之后将该衬底烘焙。
13.权利要求12的方法，其中光致抗蚀剂在波长130nm-250nm下成像曝光。
14.权利要求12或者13的方法，其中该光致抗蚀剂包含聚合物以及光活性化合物。
15.权利要求12-14中任一项的方法，其中该抗反射涂料在大于90°c的温度下烘焙。
全文摘要
本发明涉及用于光致抗蚀剂层的抗反射涂料组合物，其包含聚合物，交联剂和酸产生剂，其中聚合物包含至少一个结构1单元，(结构式I)(I)其中，X是连接部分，其选自非芳族的(A)组成部分，芳族(P)组成部分及其混合物，R′是结构(2)的基团，R″独立地选自氢，结构(2)的组成部分，Z以及W-OH，其中Z是(C1-C20)烃基组成部分以及W是(C1-C20)亚烃基连接部分，以及，Y′独立地是(C1-C20)亚烃基连接部分，其中结构(2)是(结构式II)(II)其中R1以及R2独立地选自H以及C1-C4烷基以及L是有机烃基。此外本发明涉及使该抗反射涂料组合物成像的方法。
文档编号G03F7/09GK102575127SQ201080045299
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月29日 优先权日2009年10月30日
发明者M·O·奈塞尔, 姚晖蓉, 林观阳 申请人:Az电子材料美国公司
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