[发明专利]抗蚀剂抗反射涂层组合物

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及可减少曝光辐射由基材背侧到其上涂敷有光致抗蚀剂层的反射的组合物。具体地，本发明涉及一种抗反射涂层组合物(“ARCs”)，其具有抗蚀性并且在标准等离子浸蚀中表现出较高浸蚀速率。优选本发明的ARCs的氧含量比先前组合物显著升高。

2.背景

光致抗蚀剂是用于将影像转印至基材的感光膜。光致抗蚀剂涂层形成于基材上，然后光致抗蚀剂层通过遮光膜曝光于激发辐射源。遮光膜的一些区域对激发辐射为不透明，另一些区域对激发辐射为透明。暴露于激发辐射提供光致抗蚀剂涂层的光诱导化学变化，从而将遮光膜图案转印至光致抗蚀剂涂层基材上。曝光后，光致抗蚀剂经显影而提供浮雕(relief)影像，其允许对基材作选择性处理。

光致抗蚀剂可为正作用或负作用光致抗蚀剂。对于大部分负作用光致抗蚀剂，曝光于激发辐射的该涂层部分，于光致抗蚀剂组合物的光活性化合物与可聚合反应剂间反应时聚合或交联。结果曝光涂层部分变得比未曝光部分较不可溶于显影剂。至于正作用光致抗蚀剂，曝光部分变成较可溶于显影剂溶液，而未曝光部分维持较不可溶性。光致抗蚀剂组合物是本领域已知的，且由Deforest描述于PhotoresistMaterials and Precesses，McGraw Hill Book Company，New York，ch.21975，由Moreay描述于Semiconductor Lithography，Principles，Practicesand Materials，Plenum Press，New York，ch.2 and 4，其有关光致抗蚀剂组合物及其制法及应用的内容在此引入作为参考。

光致抗蚀剂的主要用于半导体制造，目的是将高度抛光的半导体薄片如硅或砷化镓转成可发挥电路功能，优选具有微米或亚微米几何形状的导电路径复合基体。适当光致抗蚀剂处理是实现该目标的关键。虽然多个光致抗蚀剂处理步骤间有很强的相互依赖性，但认为曝光步骤是实现高分辨率光致抗蚀剂影像的较为重要步骤之一。

用于曝光光致抗蚀剂的激发辐射的反射通常受光致抗蚀剂层的制作图样影像(image patterned)分辨率的限制。基材/光致抗蚀剂界面辐射的反射在曝光期间造成光致抗蚀剂辐射强度变化，结果于显影时导致非均匀的光致抗蚀剂线宽。辐射也由基材/光致抗蚀剂界面散射至光致抗蚀剂的非预期曝光区，结果再度导致线宽的变化。散射量及反射量通常因各区而异，结果又更进一步导致线宽的不均匀。

激发辐射的反射也导致本领域所谓的“驻波效应”。为了消除曝光设备透镜的色差效应，通常在光致抗蚀剂投射技术中使用单色或仿单色辐射。但由于光致抗蚀剂/基材界面的辐射反射，故当单色或仿单色辐射用于光致抗蚀剂曝光时，建设性及破坏性相互影响特别显著。这种情况下，反射光干扰入射光而在光致抗蚀剂内部形成驻波。以高度反射性基材区为例，由于大振幅驻波于波谷形成曝光不足的光致抗蚀剂薄层，故问题更加恶化。曝光不足层妨碍光致抗蚀剂的完整显影，从而造成光致抗蚀剂轮廓边缘尖锐。

基材表面外形(topography)变化也造成分辨率限制性反射问题。基材上任何影像皆造成冲击辐射于多个无法控制的方向散射或反射，影响光致抗蚀剂显影的均匀性。随着试图设计较为复杂的电路而使得基材外形变得更复杂，反射辐射的影响变得更为关键。例如，用于多种微电子的基材金属互联由于其外形以及高反射区域，故特别成问题。

随着最近向高密度半导体装置的发展趋势，工业趋势是缩短至深紫外光(DUV，波长300nm或更短)、KrF受激准分子激光(248.4nm)、ArF受激准分子激光(193nm)、电子束或软性X射线的曝光光源的波长。使用较短波长的光来成像光致抗蚀剂涂层，通常导致来自光致抗蚀剂上表面以及下方基材表面的反射增加。因此，使用较短波长导致基材表面反射的恶化。

为了减少反射辐射问题，曾经在介于基材表面与光致抗蚀剂涂层之间插入某些辐射吸收层。例如参考PCT申请90/03598，EPO申请0 639 941 A1，以及美国专利4,910,122、4,370,405及4,362,809，有关其抗反射(抗晕光)组合物及其应用的内容引入本文作为参考。在参考文献中，这些层也称作抗反射层或ARCs(抗反射组合物)。