[发明专利]用于光刻的涂料组合物

说明书

本申请是申请人于2007年4月11日提交的申请号为200710105399.X、发明名称为“用于光刻的涂料组合物”的发明专利申请的分案申请。

本发明一般涉及电子器件的制造领域。具体地本申请涉及通过使用改进的方法和组合物来制造包含集成电路装置的器件。

随着电子器件的微型化，电子工业中有一种持续的需求，就是增加如集成电路、电路板、多芯片模块、芯片检测设备等电子元件的电路密度而不降低电气性能，例如串话干扰和电容耦合，也增加这些元件中信号传播的速度。实现这些目标的方法之一是减小用于元件的中间层、金属间材料(intermetal)、绝缘材料的介电常数。

在电子器件，特别是集成电路的制造领域中，各种有机和无机的多孔介质材料是已知的。适合的无机电介质材料包括二氧化硅和有机聚硅类(polysilica)。适合的有机电介质材料包括热固性材料，如聚酰亚胺类、聚亚芳基醚类、聚亚芳烃类、聚氰尿酸酯类、聚吲哚类、苯并环丁烯类，如聚(氟代烷)的氟化原料等等。在有机聚硅电介质中，烷基倍半硅氧烷类，例如甲基倍半硅氧烷，由于它们的低介电常数，变得越来越重要。

在电介质底层的生产中，已经使用等离子体“灰化”来既剥离光致抗蚀剂材料，又除去置于下面的电介质材料的一部分。参见US2005/0077629，“灰化”意指等离子剥离过程，其中通过等离子体从基底上除去光致抗蚀剂和后刻蚀材料。灰化通常在刻蚀或注入过程之后实施。对于至少某些应用来说，灰化可能不是最佳的，例如，在电子器件制造中，灰化等离子体会不理想地劣化各种成型的层。

我们现在提供用于生产包括集成电路的电子器件的新的方法和组合物。

在第一方面，所提供的方法包括：(a)在基底上涂布可固化组合物；(b)在所述可固化组合物上涂布硬掩模(hardmask)组合物；(c)在硬掩模组合物上涂布光致抗蚀剂组合物层，其中在无灰化过程中除去所述组合物的一种或多种。在这种情况中，优选例如通过使用一种或多种有机溶剂和/或含水碱性组合物除去硬掩模组合物层和/或可固化的底层组合物层。

在优选的情况中，可固化组合物可包含一种或多种有机树脂，该树脂适合通过聚合乙烯系单体或低聚物形成，所述乙烯系单体例如丙烯酸酯、异丁烯酸酯、如苯乙烯化合物的乙烯基芳族化合物和其它乙烯系化合物。除了树脂组分以外，这种可固化组合物也优选包含交联剂，优选此处的交联剂在热处理过程中可抵抗显著的升华。

在一个实施方式中，可固化组合物可包含交联剂组分，而不是单独的树脂组分。优选的可固化组合物可包含固化催化剂，例如自由基聚合催化剂，比如在基底上涂布组合物的涂层后，其通过遮蔽曝光于活化辐射(例如400nm或更小或者300nm或更小)中来促进组合物硬化。

本发明的第二实施方式，所提供的方法包括：(a)在基底上涂布有机组合物；(b)在所述有机组合物上涂布光致抗蚀剂组合物层，其中底层有机组合物包含一种当热处理和/或辐射处理时能产生碱溶基团的材料。

在本发明的第二实施方式下，底层有机组合物适合包含一种树脂，该树脂包含一种或多种对光致酸不稳定(photoacid-labile)和/或对热不稳定基团，诸如对光致酸不稳定的酯或缩醛基，如通过例如聚合包括丙烯酸叔丁酯和甲基丙烯酸叔丁酯在内的丙烯酸酯所提供。底层有机组合物也适合包含一种或多种酸酐基团。

在本发明的这种情况下，底层组合物也可包含一种或多种发色基团，从而来提高作为外涂覆的光致抗蚀剂层的抗反射层的功能。优选的发色基团是与在193nm成像的外涂覆光致抗蚀剂一起使用的芳基，例如苯基，和与在248nm成像的外涂覆光致抗蚀剂一起使用的并三苯和亚萘基。

本发明的这种情况下，在已涂布底层组合物后，例如可对其在150℃、200℃或250℃或更高的温度下进行热处理，这会引起组合物中存在的不稳定基团的脱保护，以提供可溶于碱水溶液的基团(aqueous alkaline-soluble group)。例如，在这种热处理下，叔-丁基酯基团可被脱保护，以形成酸(-COOH基)。那些放出的羧酸基团也经受分子内和分子间的交联，以致产生酸酐基团，并将不溶的涂料组合物供给随后涂布的光致抗蚀剂层上。然而，充足的羧基(即不形成酸酐基团)可保留下来，以提供底层在用于对外涂覆的抗蚀剂层显影的含水碱性显影液中的溶解性。从而能够在单个显影步骤下既对抗蚀剂层又对底层组合物层进行显影。