[发明专利]制备硅氧烷聚合物的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种制备硅氧烷聚合物的方法，该聚合物可用于形成吸收性抗反射涂料组合物。

背景技术

光致抗蚀剂组合物被用于制造小型化电子元件例如用于制造计算机芯片和集成电路的微刻工艺中。一般而言，在这些工艺中，首先将光致抗蚀剂组合物膜的薄涂层涂覆在用于制造集成电路的基底材料例如硅晶片上。然后将涂覆的基底烘焙以蒸发光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂并且使涂层固定到基底上。随后将涂覆在基底上的光致抗蚀剂对辐射进行成像式曝光(image-wise exposure)。

该辐射曝光造成在涂覆表面的曝光区域中的化学转变。可见光、紫外(UV)光、电子束和X-射线辐射能是现今普遍用于微刻工艺中的辐射类型。在该成像式曝光之后，用显影液处理涂覆的基底以溶解和除去光致抗蚀剂的经辐射曝光的区域(正性光致抗蚀剂)或未曝光的区域(负性光致抗蚀剂)。

当正性光致抗蚀剂组合物对辐射成像式曝光时，光致抗蚀剂组合物的那些对辐射曝光的区域变得更溶于显影液，而那些未曝光的区域保持相对不溶于显影液。因此，用显影剂处理曝光的正性光致抗蚀剂导致除去曝光的涂层区域并且在光致抗蚀剂涂层中形成正象。再次使下方表面的期望部分露出。

当负性光致抗蚀剂组合物对辐射成像式曝光时，抗蚀剂组合物的那些对辐射曝光的区域变得不可溶于显影液，而那些未曝光区域保持相对可溶于显影液。因此，用显影剂处理未曝光的负性光致抗蚀剂导致除去所述涂层的未曝光区域并且在光致抗蚀剂涂层中形成负象。再次使下方表面的期望部分露出。

光致抗蚀剂分辨率被定义为抗蚀剂组合物在曝光和显影之后可以伴随着高图像边缘清晰度从光掩模转移到基材上的最小特征。在现今许多前沿制造应用中，约小于100nm的光致抗蚀剂分辨率是必需的。另外，几乎总是期望显影的光致抗蚀剂壁轮廓相对于基底几乎垂直。光致抗蚀剂涂层的显影区域与未显影区域之间的这些分界线译为掩模图象至基底上的精确图案转移。由于向小型化的趋势减小了器件上的临界尺寸，因此这变得更加关键。

半导体器件的小型化趋势已经导致在越来越低的辐射波长下敏感的新型光致抗蚀剂的使用，也已经导致复杂多级体系、例如抗反射涂层的使用，从而克服与所述小型化相关的困难。

在需要亚半微米几何形状的情况下，往往使用对于约100nm-约300nm的短波长敏感的光致抗蚀剂。特别优选在200nm以下、例如193nm和157nm处敏感的深紫外(深uv)光致抗蚀剂，其包含非芳族聚合物、光酸产生剂、任选地溶解抑制剂、和溶剂。

高度吸收性抗反射涂层在光刻法中的使用是减少光从高度反射性基底背射所造成的问题的有用途径。将底部抗反射涂层施涂在基底上然后在该抗反射涂层上施涂光致抗蚀剂层。将光致抗蚀剂成像式曝光和显影。通常然后用各种蚀刻气体对曝光区域中的抗反射涂层进行干法蚀刻，从而将光致抗蚀剂图案转移到基底上。在光致抗蚀剂无法提供足够的干法蚀刻耐受性的情况下，优选高度耐蚀刻的用于光致抗蚀剂的衬层(underlayer)或抗反射涂层，一种方法在于将硅引入这些衬层中。硅在除去光致抗蚀剂的蚀刻条件下是高度耐蚀刻的，因此这些还吸收曝光辐射的含硅抗反射涂层是非常期望的。

本发明提供了一种用于制备硅氧烷聚合物的方法，该聚合物可用于抗反射涂料组合物中。该硅氧烷聚合物是高度吸收性的而且该聚合物优选还含有能够在酸存在下使聚合物自交联的基团。

提供了一种用于制备可用于抗反射涂料组合物中的硅氧烷聚合物的方法、以及含有所述硅氧烷聚合物的抗反射涂料组合物。该硅氧烷聚合物是高度吸收性的而且能够在升高的温度下在催化剂存在下或在无催化剂存在下进行固化。诸如热酸产生剂、光酸产生剂、鎓盐(例如铵/鏻盐)等等的催化剂(酸产生剂)可以用于催化上述SSQ聚合物的交联。

发明概述

本发明涉及用于制备硅氧烷聚合物的方法，该聚合物包含至少一个Si-OH基团和至少一个Si-OR基团，其中R是不同于氢的结构部分，该方法包括在水/醇混合物中或者在一种或多种醇中使一种或多种硅烷反应物在水解催化剂的存在下一起反应以形成硅氧烷聚合物；和从水/醇混合物或所述醇中分离该硅氧烷聚合物。

在一种用于制备硅氧烷聚合物的方法中，

所述硅烷聚合物包含至少一个Si-OH基团，至少一个Si-OR基团、其中R是不同于氢的结构部分，以及优选地至少一个吸收性发色团(absorbing chromophore)，和至少一个选自结构(1)和结构(2)的结构部分，

-V-Z       (2)