[發明專利]含硅的TARC/阻擋層

有效

• 申請號: 200580037630.5
• 申請日: 2005-11-03
• 公開（公告）號: CN101084467A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 黃武松;S·D·伯恩斯;P·R·瓦拉納西
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G03C1/76
• 分類號: G03C1/76
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 劉明海

發明背景

發明領域

本發明涉及頂部抗反射涂覆材料(TARC)和阻擋層和其在平版印刷工藝中的用途。此TARC/阻擋層可以特別用于沉浸平版印刷，其中液體如水用作曝光工具的透鏡夾具和光刻膠涂覆的晶片之間的曝光介質。

相關技術的描述

傳統上，頂部涂層材料用于光刻法作為光刻膠頂部上的抗反射膜。頂部抗反射涂覆(TARC)材料可防止曝光期間在光刻膠層中發生的光的多次干擾。結果是，可以最小化由光刻膠膜的厚度變化引起的光刻膠圖案的幾何特性的臨界尺寸(CD)變化。

為完全利用頂部涂層的抗反射效果，頂部涂層材料的折光率(n_t)應當是大約曝光介質的折光率(n_m)和下面的光刻膠的折光率(n_r)的乘積的平方根。如果曝光介質是空氣，如在″干燥″平版印刷的情況下，頂部涂層材料的最佳折光率(nt)應當是大約下面的光刻膠的折光率(n_r)的平方根，這是由于空氣的折光率大致是1。TARC也要求對曝光光的透明度以防止光到光刻膠的強度損失。

為了加工的容易，傳統TARC材料設計為可溶于水和含水堿顯影劑兩者，使得可以將它們直接從水溶液施加和隨后在顯影階段期間由含水堿顯影劑脫除。已經開發許多頂部涂層材料以滿足最佳折光率和溶解度的這兩個要求。例如，U.S.專利Nos.5,744,537和6,057,080公開了含水溶解性TARC材料，該材料包括聚合物基料(binder)和氟碳化合物，和它的幾乎理想折光率大約為1.3-1.4。U.S.專利No.5,879,853也公開了可由濕工藝脫除的TARC材料。U.S.專利No.5,595,861相似地公開了包括部分氟化化合物的TARC，它也可以是水溶性的。U.S.專利No.6,274,295公開了包括吸光化合物的TARC材料，該吸光化合物的最大吸收波長高于用于使光刻膠曝光的曝光波長。此TARC也可是水溶性的。U.S.專利No.5,240,812公開了用作酸催化的抗蝕劑組合物的外涂層膜的保護材料，以防止有機和無機堿的蒸氣的污染。盡管不具體公開為TARC，外涂層也可是水溶性的。其它TARC材料包括在U.S.專利Nos.5,744,537和6,057,080，U.S.專利No.6,503,689，U.S.專利申請Pub.No.2003/0211417，U.S.專利申請Pub.No.2004/0013971，和U.S.專利申請Pub.No.2004/0033436中公開的那些。

沉浸平版印刷提供擴展光學平版印刷的用途以印刷更小特征的可能性。在沉浸平版印刷中，空氣由在透鏡和晶片之間的液體介質如水代替。折光率高于空氣的介質的使用導致更大的數字孔徑(NA)，條件是在介質中保持投影角恒定，和因此允許更小特征的印刷。

然而，沉浸平版印刷呈現以下一些關注：光刻膠中的某些組分可浸出到沉浸介質和改變光刻膠的性能，或沉浸介質可擴散到光刻膠中和影響酸產生和然后可干擾化學放大機理。許多努力致力于改性光刻膠配制劑以保證上述問題在沉浸曝光過程期間不發生，但未顯影光刻膠，該光刻膠既與作為提出的沉浸介質的水相容和也具有可接受的性能特性。

為減輕沉浸平版印刷中這些光刻膠浸出和溶解度問題，頂部涂層材料可以在沉浸介質和抗蝕劑涂覆的晶片之間使用。這樣的頂部涂層材料可防止光刻膠組分浸入沉浸介質，和也可防止沉浸介質滲透進入光刻膠膜。當然，頂部涂層材料的一個要求是它在沉浸介質中的不溶解度。優選，頂部涂層材料也可用作TARC層。

已建議水作為193nm沉浸平版印刷的沉浸介質。因此，傳統水溶性TARC材料如以上所述的那些不能用作193nm沉浸平版印刷的頂部涂層。此外，由于水的折光率(在193nm下為1.437)高于空氣(在193nm下為～1)，用于193nm沉浸平版印刷的TARC材料的最佳折光率也高于傳統TARC的最佳折光率。

因此，存在著對不溶于水但溶于含水堿顯影劑，和也具有所需光學性能使得它也可以用作TARC的頂部涂層材料的需求。

發明概述

在本發明的第一方面，提供包括聚合物的頂部抗反射涂覆和阻擋層材料。聚合物包括至少一個含硅部分和至少一個含水堿溶性部分。聚合物可說明性地包括至少一種具有如下結構的單體：

其中R₁包括含水堿溶性部分，和x是約1-約1.95。