[发明专利]用于负型抗蚀剂的可显影底部抗反射涂料组合物

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求受让给相同受让人，题目为“用于负型抗蚀剂的可显影底部抗反射涂料组合物”和律师案卷号No.FIS920110077US1的在先未决申请13/206796的优先权。该在先未决申请的全部公开内容在此引入作为参考。

发明领域

本公开内容涉及化学组合物，尤其是涉及用于可显影底部抗反射涂料(DBARC)材料的组合物、结构物，及其制造与使用方法。

发明背景

来自基板的高反射率对于高数值孔径(NA)和短紫外线(UV)波长(例如248nm、193nm及更短的波长)曝光的光刻胶光刻性能来说已变得越来越不利。在植入阶段(level)中，高反射率对光刻性能的负面影响问题更是明显，这是因为闸极图形化后产生的表面形态的存在和/或各种用于先进半导体器件的反射基板(如包括硅、氮化硅及氧化硅的基板)的使用。

使用顶部抗反射涂料(TARC)层来改善光刻影像是该技术领域中已知的。由TARC层提供的反射率控制通常不如使用底部抗反射涂料(BARC)层提供的反射率控制好。然而，使用BARC层需要蚀刻步骤来去除BARC层。此蚀刻工艺会损坏下方的基板，和因此，使用BARC层对于许多的应用(包括植入阶段)并不理想。

该技术领域中已知有两种类型的光刻胶。一种类型的光刻胶是正型光刻胶，其中曝光的光刻胶部分变成可溶于光刻胶显影剂。未曝光的光刻胶部分维持不溶于光刻胶显影剂。一种类型的光刻胶是负型光刻胶，其中曝光的光刻胶部分变成不溶于光刻胶显影剂。未曝光的光刻胶部分可被光刻胶显影剂溶解。

DBARC层已被提出可缓和正型光刻胶的反射率控制问题。技术领域中已知的DBARC材料包括只与正型光刻胶相容的材料。用于正型光刻胶的DBARC系统公开于例如Oberlander等人的美国专利第6,844,131号与Chen等人的美国专利申请案公开号第20070243484号以及Huang等人的美国专利申请案公开号第20100196825号中。用于正型光刻胶的DBARC材料在用与正型光刻胶相同方式的光照射之后立即变成可溶于光刻胶显影剂。

然而，半导体制造中的许多植入阶段采用负型光刻胶，这是因为负型光刻胶提供表面形态上的优异光刻胶影像去除，以及与正型光刻胶相比在离子植入过程中较少的光刻胶收缩。因此，需要适合与负型光刻胶一起使用的DBARC系统。

发明概述

负型的可显影底部抗反射涂料(NDBARC)材料包括聚合物，所述聚合物含有脂肪族醇部分、芳香族部分以及羧酸部分。NDBARC组合物在涂布及烘烤之后不溶于一般的光刻胶溶剂，如丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)。NDBARC材料也包括光酸产生剂。NDBARC材料也可包括交联化合物。

在NDBARC材料中，羧酸提供显影剂溶解性，而醇和/或羧酸提供抗PGMEA性能。NDBARC材料具有抗光刻胶溶剂的性能，因此，在涂布光刻胶于NDBARC上方的过程中，NDBARC与光刻胶之间不会发生互混。在曝光及烘烤NDBARC层与负型光刻胶的堆叠物之后，由于光刻曝光部分中负型光刻胶与NDBARC的化学增强交联，该负型光刻胶与该NDBARC层两者的光刻曝光部分皆变成不溶于显影剂。

根据本发明公开内容的一个方面，提供一种用于NDBARC材料的物质组合物。该物质组合物包括聚合物，该聚合物包括至少一个羧酸部分、至少一个可交联脂肪族醇部分以及至少一个芳香族部分。

根据本发明公开内容的另一个方面，提供一种形成光刻结构的方法。该方法包括：在基板的表面上形成从底部到顶部的NDBARC层及负型光刻胶层的堆叠物，其中该NDBARC层包括聚合物，该聚合物包括至少一个羧酸部分、至少一个可交联脂肪族醇部分及至少一个芳香族部分；光刻曝光一部分的该堆叠物；以及显影该堆叠物，其中于该显影过程中从该基板的该表面上方去除该堆叠物的未光刻曝光部分。

根据本发明公开内容的仍然另一个方面，一种结构物包括从底部到顶部的NDBARC层及负型光刻胶层的堆叠物。该堆叠物位于基板的表面上。该NDBARC层包括聚合物，该聚合物包括至少一个羧酸部分、至少一个可交联脂肪族醇部分以及至少一个芳香族部分。

附图说明

图1为依据本发明公开内容的实施方案，在形成NDBARC层与负型光刻胶层的堆叠物之后，采用NDBARC层的例示性结构物的垂直剖面图。

图2为依据本发明公开内容的实施方案，在光刻曝光NDBARC层与负型光刻胶层的堆叠物之后，例示性结构物的垂直剖面图。