[发明专利]用于光刻法应用的近红外线吸收膜组合物

说明书

技术领域

本发明一般地涉及光刻法，更特别地涉及用于集成半导体晶片的图案化中的垂直对准和校正的近红外线吸收膜组合物。

背景技术

光刻法是使用光将几何图案从光掩膜转移到基材如半导体晶片上的过程。在光刻方法中，首先在基材上形成光致抗蚀剂层。烘烤该基材以除去任何残留在光致抗蚀剂层中的溶剂。然后使所述光致抗蚀剂通过具有所需图案的光掩模暴露于光化辐射源。所述辐射暴露引起所述光致抗蚀剂的曝光区域中的化学反应并在所述光致抗蚀剂层中产生与掩模图案对应的潜像。接下来在显影剂溶液，通常碱水溶液中将所述光致抗蚀剂显影，以在所述光致抗蚀剂层中形成图案。所述图案化的光致抗蚀剂然后可以作为掩模用于在基材上的后续制造方法，例如沉积、蚀刻或离子注入方法。

在上述光刻方法中，在其上形成光致抗蚀剂的基材经常具有复杂的隐埋的形貌。这样的隐埋的形貌通常包括多层堆叠物，该多层堆叠物含有被图案化并提供芯片垂直和平面内功能性的金属、介电质、绝缘体或陶瓷材料及它们的组合。将在这样的多层堆叠物上的光致抗蚀剂图案化要求晶片预对准，使得在光致抗蚀剂层内形成正确聚焦和记录的潜像。

为了提供这样的预对准，现有技术的曝光系统具有自动对焦调平传感器系统以在垂直方向(与光致抗蚀剂表面垂直)调整晶片。该调平传感器系统使用入射垂直对准光束(其通常来自于宽带NIR光源)。所述入射垂直对准光束撞击在该基材上并被从基材反射。该反射的垂直对准光束被垂直对准光束检测器接收，以检测介于光致抗蚀剂表面和曝光透镜之间的距离并调整晶片的垂直高度(Z高度)以得到最佳曝光焦点。

在其中基材具有复杂的隐埋的形貌的情况中，所述垂直对准光束亦从所述多层堆叠物反射，导致第二和/或第三反射光。这些第二和第三反射光可能会干扰常规反射的垂直对准光束信号并造成Z高度调整方面的误差。不当的Z高度调整导致聚焦误差，使光刻法窗口降级，并降低最终产品的收率。因此，需要用于在将集成半导体晶片图案化中正确的垂直对准和校正的材料和方法。

发明内容

本发明提供了含有一种或多种染料的近红外线(NIR)吸收膜组合物，所述染料具有部分或完全覆盖NIR区中的自动聚焦调平传感器信号的吸收范围。这样的组合物可以被用于形成介于光致抗蚀剂层和在该光致抗蚀剂层下方的半导体基材之间的NIR吸收层。该NIR吸收层在入射垂直对准光束通过光致抗蚀剂层后阻断该入射垂直对准光束，并通过吸收防止来自基材中的多层堆叠物的第二和/或第三反射光，因此使得在将集成半导体晶片图案化中能够正确垂直对准及校正。

在一个方面，本发明涉及用于光刻法的NIR吸收膜组合物，其包括具有聚甲炔(polymethine)阳离子及可交联阴离子的NIR吸收染料、可交联聚合物及交联剂。在一个实施方案中，所述可交联阴离子包括羟基、羧基、反应性醚、氨基或亚胺基团。在另一个实施方案中，所述可交联阴离子还包括芳族基团。所述NIR吸收膜组合物可以进一步包括酸产生剂及浇注(casting)溶剂。

在另一个方面，本发明涉及在基材上形成图案化的特征的方法。该方法包括以下步骤：在基材上提供材料层；在该材料层上由NIR吸收膜组合物形成NIR吸收层，其中该NIR吸收膜组合物包括具有聚甲炔阳离子和可交联阴离子的NIR吸收染料、可交联聚合物及交联剂；在所述NIR吸收层上形成光致抗蚀剂层；通过感测从含有NIR吸收层和光致抗蚀剂层的所述基材反射的近红外线发射来对准和聚焦所述光致抗蚀剂层的焦点平面位置；使所述光致抗蚀剂层图案化地暴露于辐射；和选择性地除去所述光致抗蚀剂层的一部分，以在所述光致抗蚀剂层中形成图案化的特征。在一个实施方案中，所述可交联阴离子包括羟基、羧基、反应性醚、氨基或亚胺基团。在另一个实施方案中，所述可交联阴离子还包括芳族基团。所述NIR吸收膜组合物可以进一步包括酸产生剂和浇注溶剂。所述方法可以进一步包括通过蚀刻或离子注入所述材料层的暴露的部分来将所述图案化的特征转移至该材料层的步骤。

实施方案的详细描述

应当理解，当一个元件如一个层被提及为“在另一元件上”或“在另一元件上方”时，它可以直接地在所述另一元件上，或者也可以存在介于其间的元件。相反，当一个元件被提及为“直接地在另一元件上”或“直接地在另一元件上方”时，不存在介于其间的元件。