[发明专利]倍半硅氧烷树脂

说明书

相关申请的交叉参考

无

发明背景

抗反射涂层(ARC)是在显微光刻法中使用的主要材料之一。认为典型的ARC材料提供至少一种下述优点：通过减少摆动曲线，控制线宽；降低驻波的减少，平面化，最小化反射切口。当在微电子工业中，构图特征尺寸收缩到低于65nm时，材料工业面临新材料的巨大挑战。它们之一尤其是193nm抗反射涂层(ARC)，因为193nm光致抗蚀剂具有非常薄的层，以便得到合适深度的聚焦和分辨率和没有提供充足的光吸收和耐蚀刻性。对于193nm ARC应用来说，存在三类不同的材料：无机、有机和硅-基材料。无机基材料通常含有氮氧化硅(Si-O-N)，氮化硅(Si-N)，和碳化硅。由于在氧气等离子体内它们被氧化成二氧化硅，因此，这些无机基材料具有优良的耐氧蚀刻性。然而，由于使用化学气相沉积(CVD)生产这些材料，因此它们不可能用于构图平面化。另外，典型地，不可能采用典型的蚀刻剂除去这些材料，除非使用苛刻的蚀刻条件。因此，它们通常保留在器件内。另一方面，有机基ARC材料是旋涂基材料，因此可用于构图平面化。它们可与典型的蚀刻剂一起操作。然而，它们没有提供高的耐氧蚀刻性。而且，由于光致抗蚀剂和有机ARC材料二者均是有机材料，因此有机ARC材料没有提供汽提掉ARC层所要求的CF_x等离子基蚀刻选择性。硅氧烷基ARC材料是硅基旋涂材料。认为它们具有CVD和有机ARC材料这二者的优点。

制备Si基ARC材料存在许多挑战。这些材料在193nm下需要具有合适的折射指数(n)和吸收系数(k)，以匹配光致抗蚀剂。这些材料需要在1min内通过UV或在低于250℃的温度下加热可固化以供快速转向加工。这些材料需要与光致抗蚀剂相容，但不发生掺混和/或扩散，以便在具有小的特征尺寸的器件内没有出现泡沫和基点。此外，这些材料在固化之后需要抗丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)，其他典型的光致抗蚀剂溶剂和碱，例如四甲基氢氧化铵(TMAH)，以便薄膜可耐受随后的工艺。该薄膜还需要可再加工以供除去这些材料。最后，这些材料在室温下必须非常稳定至少3个月且没有显著的分子量增长。

含Si-H的材料基本上是碱和HF缓冲溶液可溶的，因此用于ARC应用的含Si-H的材料潜在地可再加工。含Si-H的倍半硅氧烷树脂，例如T^HT^Me和T^HT^Ph可在低温下固化，和含Si-H的倍半硅氧烷树脂，例如T^HT^MeT^PhT^R(其中R是聚醚基或酯基)具有作为抗反射涂层材料的潜力。ARC树脂所需的性能包括：极性以具有与光致抗蚀剂和有机碳底层较好的相容性，硅含量＞30wt％以便得到高的抗氧等离子蚀刻性和高的CF_x等离子蚀刻选择性，且在树脂上的官能团需要相对小以减少放气的问题和孔隙度问题。已发现，具有芳基磺酸酯基的树脂可用于ARC应用中。

发明概述

本发明涉及可用于抗反射涂层的倍半硅氧烷树脂，其中该倍半硅氧烷树脂由下述单元组成：

(Ph(CH₂)_rSiO_(3-x)/2(OR′)_x)_m

(HSiO_(3-x)/2(OR′)_x)_n

(MeSiO_(3-x)/2(OR′)_x)_o

(RSiO_(3-x)/2(OR′)_x)_p

(R1SiO_(3-x)/2(OR′)_x)_q