[發明專利]正性作用的可光成像底部抗反射涂層

無效

• 申請號: 200980161858.3
• 申請日: 2009-11-12
• 公開（公告）號: CN102576193A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: R·R·達梅爾;S·查克拉帕尼;M·帕德馬納班;宮崎真治;E·W·額;工藤隆范;A·D·迪奧賽斯;F·M·霍利亨
• 申請（專利權）人: AZ電子材料美國公司
• 主分類號: G03F7/09
• 分類號: G03F7/09
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 夏正東

技術領域

本發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用于圖像處理。上述組合物尤其可用于通過光刻技術制造半導體器件，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

光致抗蝕劑組合物用于諸如制造計算機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域化學變化。可見光、紫外(UV)光、電子束以及X-光輻射可以是當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-曝光區域或未曝光區域。

存在負性-作用和正性-作用的兩種光致抗蝕劑組合物。當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域變得可溶于顯影液而光致抗蝕涂層的未曝光區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致光致抗蝕涂層的曝光區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。在負性光致抗蝕劑中該顯影劑除去非曝光部分。

半導體器件傾向于小型化已經導致既使用對越來越短的輻射波長感光的新穎光致抗蝕劑，以及以通過利用復雜多級系統以克服上述小型化相關的難點。

高分辨率、化學放大、深紫外線(100-300nm)正性和負性調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，其已經在小型化中提供顯著的優勢，以及這些是在248nm和193nm發出輻射的激光。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248nm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，將脂環族烴結合進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域進行蝕刻以及該光致抗蝕劑圖案由此被轉至該襯底。現有技術已知的大多數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，無機涂料以及有機涂料。然而，迄今為止這二類涂料都被設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至該襯底。除去該有機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良光刻性能的有機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。本發明吸收性抗反射底涂料組合物包含交聯化合物以及聚合物。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。