[发明专利]正作用可光致成像底部抗反射涂层

说明书

技术领域

本发明涉及新型正作用、可光致成像且水性可显影的抗反射涂料组合物和它们通过在反射性基材和光致抗蚀剂涂层之间形成新型显影剂可溶性抗反射涂料组合物的层而在图像加工中的用途。此种组合物尤其可用于通过光刻技术制造半导体器件，特别是要求用深紫外辐射曝光的那些。

背景技术

光致抗蚀剂组合物用于缩微光刻方法，这些方法例如在计算机芯片和集成电路的制造中用于制造小型化电子元件。通常，在这些方法中，首先将光致抗蚀剂组合物的薄涂膜施加于基材材料上，例如施加于用于制造集成电路的硅晶片上。然后烘烤该已涂覆的基材以使该光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂蒸发并将涂层固定到基材上。让该基材的经烘烤和涂覆的表面接下来经历暴露在辐射下的成像曝光。

这种辐射曝光引起涂覆表面的曝光区域发生化学转变。可见光、紫外(UV)光、电子束和X射线辐射能量是目前在缩微光刻方法中常用的辐射类型。在这一成像曝光之后，用显影剂溶液处理已涂覆的基材以溶解和除去光致抗蚀剂的已辐射曝光或未曝光的区域。

存在两类光致抗蚀剂组合物，负作用和正作用型。当正作用光致抗蚀剂组合物在辐射下成像曝光时，该光致抗蚀剂组合物的暴露在辐射下的区域变得可溶于显影剂溶液，而该光致抗蚀剂涂层的未曝光区域保持较不溶于此种溶液。因此，用显影剂对曝光过的正作用光致抗蚀剂的处理引起光致抗蚀剂涂层的曝光区域被除去并在该涂层中形成正像，从而露出其上沉积了该光致抗蚀剂组合物的位于下面的基材表面的所需部分。在负作用光致抗蚀剂中，显影剂除去没有曝光的部分。

半导体器件小型化的趋势导致引起既使用对越来越低的辐射波长敏感的新型光致抗蚀剂，又导致使用尖端多级系统来克服与这种小型化有关的困难。在光刻法中使用高度吸收性抗反射涂层是减少由光从高度反射性基材的背反射产生的问题的较简单途径。将底部抗反射涂层施加在基材上，然后将光致抗蚀剂的层施加在抗反射涂层的上面。将光致抗蚀剂成像曝光和显影。然后通常蚀刻在曝光区域中的抗反射涂层并如此将光致抗蚀剂图案转印至基材上。现有技术中已知的大多数抗反射涂层设计被干蚀刻。抗反射膜的蚀刻速率与光致抗蚀剂相比需要较高以致在蚀刻工艺过程中不会过大损失抗蚀剂膜的情况下蚀刻抗反射膜。存在两种已知类型的抗反射涂层，无机涂层和有机涂层。然而，这两种类型的涂层至今一直设计成通过干蚀刻除去。

另外，如果抗反射涂层的干蚀刻速率相似于或小于在该抗反射涂层上面涂覆的光致抗蚀剂的蚀刻速率，则光致抗蚀剂图案可能被破坏或可能不被精确地转印到基材上。除去有机涂层的蚀刻条件也可能破坏基材。因此，仍需要有机底部抗反射涂层，其不需要被干蚀刻并且还可以提供良好的光刻性能，尤其是对于对蚀刻破坏敏感的化合物半导体型基材。

本申请的新途径是使用吸收性、形成正像的底部抗反射涂层，其可以通过碱性水溶液显影，而不是通过干蚀刻除去。底部抗反射涂层的水性除去消除了涂层的干蚀刻速率要求，减少了成本密集性干蚀刻加工步骤，此外还防止了由干蚀刻引起的对基材的损害。本发明的吸收性底部抗反射涂料组合物含有交联性化合物和至少两种非溶混性聚合物，其中在涂层中，这两种聚合物发生相分离。将涂层固化，然后在暴露到与用来曝光顶部正作用光致抗蚀剂的光相同波长的光中时，抗反射涂层变得可在与用来显影光致抗蚀剂的显影剂相同的显影剂中成像。这种方法通过消除许多加工步骤而极大地简化了光刻方法。因为抗反射涂层是光敏性的，所以抗反射涂层的除去程度由潜光学图像限定，这允许抗反射涂层中剩余的光致抗蚀剂图像的良好描绘。

发明内容

发明概述

本发明涉及能够通过在碱性水溶液中显影而形成图案的可光致成像抗反射涂料组合物，其包含(i)可溶于涂覆溶剂并包含发色团、氟化基团、交联性结构部分和任选的可断裂基团的聚合物A，该可断裂基团在酸或热条件下产生有助于所述聚合物在碱性水溶液中的溶解性的官能团，和(ii)至少一种光酸产生剂；(iii)交联剂；(iv)任选的热酸产生剂；(v)在显影之前可溶于碱性水溶液的聚合物B，其中聚合物B与聚合物A是非溶混性的并且聚合物B可溶于涂覆溶剂，和(vi)涂覆溶剂组合物，和(vii)任选的猝灭剂。本发明进一步涉及使用本发明的抗反射组合物成像的方法。