[发明专利]硅基抗反射涂料组合物

说明书

发明领域

本发明涉及具有改善的稳定性的硅基抗反射涂料(ARC)/硬质掩模 组合物。

背景技术

在微电子工业中，趋势是减小结构特征的尺寸。采用有效的光致 抗蚀剂的微刻法提供可行的技术。然而，随着特征小型化继续发展， 也需要减小光致抗蚀剂厚度。对于一些光刻成像工艺，用于先进的微 刻法的薄光致抗蚀剂不再能够为基底蚀刻提供足够的掩蔽预算以便在 高保真度下实现图案转移。

该问题的一种解决方案是使用在光致抗蚀剂下方的层，其不仅用 作抗反射涂层，而且提供足够的蚀刻选择性。这种增强的蚀刻选择性 将会容许该衬层(underlayer)用作图像转移媒介物。在当前的现有 技术发展中，将含硅的底部抗反射涂层用于满足该目的。

对于一些光刻成像工艺，所用的抗蚀剂无法为随后的蚀刻步骤提 供足够的耐受性(掩蔽)以使期望的图案能够有效转移到该抗蚀剂下方 的层。在许多情况下(例如，在期望超薄抗蚀剂层的情况下，在待蚀刻 的下方材料厚的情况下，在需要显著的蚀刻深度的情况下，和/或在对 于给定的下方材料期望使用某些蚀刻剂的情况下)，居于抗蚀剂层与待 通过从经构图的抗蚀剂转移而形成图案的下方材料中间使用所谓的硬 质掩模。硬质掩模层从经构图的抗蚀剂层接收图案并且应当能够经受 将该图案转移至下方材料所需的蚀刻过程。

在光致抗蚀剂无法提供足够的干法蚀刻耐受性的情况下，衬层与 抗反射性能的组合可以充当硬质掩模。通过用氟化气体蚀刻可以容易 地将抗蚀剂图像转移到含有机硅的抗反射涂层上，因为F对有机硅官 能团呈高度反应性，它使该涂层分解成气态的Si-F物质。当穿透 (break through)Si硬质掩模时这是非常必要的。另一方面，当蚀 刻过程中使用氧气时高Si含量的掩模具有优异的耐蚀刻性，因为SiO₂形成产生硬质掩模同时有机衬层得以被蚀刻。与光致抗蚀剂一样，有 机衬层充当基底蚀刻的掩模。本质上，当希望在不同条件下具有高的 耐蚀刻性和低的耐蚀刻性时，使用三层体系。在三层体系中，底层 (bottom layer)(通常是碳基衬层)形成于基底(例如Si型基底)上， 在底层之上涂布硅基层(Si-BARC)，然后在该硅基层之上形成光致抗蚀 剂。将各层之间基本差异的要求与抗反射性能组合对于光刻法和图案 转移而言都是非常期望的。

另外，在下方材料层对用于使抗蚀剂层构图的成像辐射呈过度反 射性时，通常在衬层与抗蚀剂层之间施加薄的抗反射涂层。一些情况 下，抗反射和硬质掩模功能可以由同一种材料提供。

虽然现有技术中存在许多硬质掩模和抗反射涂层材料，仍然希望 改进的组合物。许多现有技术材料具有稳定性问题，这减少了其储存 期限，因而难以使用。将期望获得具有改善的稳定性和延长的储存期 限的硅基抗反射涂料/硬质掩模组合物。

发明概述

本发明涉及一种聚合物，其包含具有至少一个Si-OH基团和至少 一个Si-OR基团的硅氧烷聚合物，其中R是任选地具有反应性官能团 的缩合稳定基团，其中所述硅氧烷聚合物，当被放入溶剂中时，在40 ℃老化一周之后由GPC测定的重均分子量增量小于或等于50％。一些 情况下，Si-OH基团和Si-OR基团以约1∶5-约5∶1、优选约1∶5-约1∶1 的比率存在。本发明还提供一种涂布的基底，该基底在其上具有上述 抗反射涂料组合物的涂膜，该涂布的基底例如是硅片或有机(碳基)衬 层。另外，本发明还提供一种形成光刻浮雕图像(photorelief image) 的方法，其中基底在其上具有抗反射涂料组合物的层，然后向其施加 化学放大光致抗蚀剂组合物。该基底优选是碳基衬层。

发明详述

本发明涉及一种聚合物，其包含具有至少一个Si-OH基团和至少 一个Si-OR基团的硅氧烷聚合物，其中R是任选地具有反应性官能团 的缩合稳定基团，其中所述硅氧烷聚合物在放入溶剂中时，在40℃老 化一周之后由GPC测定的重均分子量增量小于或等于50％。

优选地，所述醇选自异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、1，2-丙 二醇、1，2，3-丙三醇、乳酸乙酯、丙二醇单甲醚、2-甲基-2-丙醇、前 述化合物的部分氟化和全氟化的形式、及其混合物。