[发明专利]底层涂料组合物及制造微电子器件的方法

说明书

本发明涉及包含聚合物的吸收性底层涂料组合物，其中该聚合物包含至少一个氨基塑料基团和在该聚合物主链中的至少一个具有悬垂的氟或碘部分的取代或未取代的羟基芳香族基团。本发明还涉及使用该吸收性底层组合物形成图像的方法。该方法尤其可用于使用深紫外100-260nm(DUV)和远紫外13.5nm(EUV)区域的辐射进行光致抗蚀剂成像。

光致抗蚀剂组合物用于显微光刻方法中制造小型电子组件，例如在计算机芯片和集成电路的制造中。通常，在这些方法中，首先将光致抗蚀剂组合物的薄膜涂层施加到基材材料(例如用于制备集成电路的硅基晶片)上。然后将经涂覆的基材烘焙以蒸发掉光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂。然后将该基材的经烘焙和涂覆的表面经过成像辐射曝光。

这种辐射曝光使得经涂覆的表面的曝光区域发生化学转变。紫外(UV)光、电子束和X射线辐射能是目前显微光刻方法中常用的辐射类型。在该成像曝光之后，用显影剂溶剂处理经涂覆的基材以溶解和除去光致抗蚀剂中经过辐射曝光或未经辐射曝光的区域。

半导体装置小型化的趋势导致使用对越来越短波长的辐射敏感的新型光致抗蚀剂，还导致使用复杂的多层系统克服与该小型化相关的困难。

近来，已经发展出使用13.5nm曝光辐射的远紫外(EUV)光刻法作为得到具有22nm半节距模式(half pitch mode)的光致抗蚀剂图案的可行技术。然而，关于EUV光致抗蚀剂光刻法中存在的线边缘粗糙度和灵敏度的问题已经导致使用吸收性底层作为克服该缺陷的方法。因为已经使用超薄光致抗蚀剂薄膜用于EUV光刻法，尤其对于化学放大光致抗蚀剂，使用涂覆在光致抗蚀剂和基材之间的吸收性底层是非常适合提高光致抗蚀剂的光刻性能的技术。EUV曝光源不仅包括主要的13.5nm辐射，还包括较少量的在140nm-300nm范围内(尤其是160nm-260nm)的频带外深UV辐射的成分。该底层不仅需要吸收13.5nm辐射，而且还需要吸收该频带外辐射。

在光刻法中吸收性抗反射涂层或底层用于消除由来自高反射性基材的光的背反射导致的问题。涂覆在光致抗蚀剂之下且在反射性基材之上的抗反射涂层在光致抗蚀剂的光刻性能方面提供了显著的改进。通常，将底层涂料层施加在基材上，然后在该抗反射涂层之上施加光致抗蚀剂层。将底层涂料层固化以防止在抗反射涂层和光致抗蚀剂之间发生互混。将光致抗蚀剂成像曝光并显影。然后通常使用各种蚀刻气体将曝光区域中的抗反射涂层进行干蚀刻，由此光致抗蚀剂图案被转移到基材上。在新型光刻技术中使用多个抗反射层和底层。

本发明涉及能够吸收用于曝光光致抗蚀剂的辐射并降低基材反射的新型有机可旋涂底层组合物。将由该新型组合物形成的膜放在光致抗蚀剂层和基材之间形成EUV底层和/或深UV抗反射薄膜。该新型组合物可用于使光致抗蚀剂成像，还可能可用于形成用于蚀刻基材的掩膜。该新型组合物能使该光致抗蚀剂很好地图像转移到基材上，并且还降低了反射并提高了图案的转移。此外，在抗反射涂层和涂覆在其上的薄膜之间基本上不存在互混现象。该抗反射涂层还具有良好的溶液稳定性并形成具有良好涂覆质量的薄膜，后者对于光刻是特别有利的。该新型组合物形成了具有低放气量、具有良好的平面化性质、保护基材不受EUV辐射可能的损害、防止了来自基材中毒的污染、具有良好的粘合性并提高了蚀刻选择性。

发明概述

本发明涉及包含聚合物的底层涂料组合物，其中该聚合物包含在该聚合物主链中的至少一个包含氟或碘部分的羟基芳香族基团，和至少一个包含氨基塑料的单元。本发明进一步涉及该新型组合物的成像方法。

附图简述

图1示例了吸收性羟基芳香族化单体的实例。

图2显示了结构4-11的氨基塑料单体的实例。

图3显示了氨基塑料的具体实施例。

图4示例了酚类共聚单体的实例。

图5显示了该新型聚合物的实例。

图6显示了该新型聚合物的具体实例。

图7显示了该新型聚合物的更多具体实例。

图8显示了第二聚合物的实例。

发明详述

本发明涉及包含能够交联的新型聚合物的吸收性底层涂料组合物，其中该聚合物在该聚合物主链中具有至少一个羟基芳香族单元(A)，其具有位于该羟基芳香族部分的悬垂的氟或碘部分的基团；和至少一个包含氨基塑料的单元(B)。该羟基芳香族部分可以进一步被取代。该新型聚合物可以是能自交联的。本发明还涉及用于使涂覆在该新型抗反射涂层上的光致抗蚀剂层对12-300nm辐射进行成像的方法，尤其用于EUV光刻法。