[发明专利]富含硅的抗反射涂层材料及其制备方法

说明书

本发明整体涉及光刻法。更具体地讲，本发明涉及制备富含硅的树脂以及在电子器件的光刻处理过程中将其用作抗反射涂层。

随着半导体工业对较小特征尺寸的不断需求，最近出现了使用193nm光的光刻法，作为一种能够生产具有低于100nm特征的器件的技术。使用这种短波长光需要包括底部抗反射涂层，该涂层能够降低将光反射到基材上的发生率，以及通过吸收穿过光致抗蚀剂的光来抑制光致抗蚀剂摆动固化。由有机基和无机基材料组成的抗反射涂层(ARC)可商购获得。表现良好耐蚀刻性的常规无机基ARC通常使用化学气相沉积(CVD)工艺来沉积。因此，这些无机基ARC具有与极端形貌特征相关的所有综合缺点。另一方面，常规的有机基ARC通常使用旋涂工艺来施加。因而，有机基ARC表现出优良的填充和平面化特性，但缺陷是与有机光致抗蚀剂结合使用时的蚀刻选择性较差。因此，一直需要开发具有有机基和无机基ARC的结合优点的新型材料。

发明内容

在克服所列缺陷和相关技术中的其他限制方面，本发明大致提供了一种用于光刻法中的抗反射涂层(ARC)配方，该配方包含大于或等于约42重量％的硅，但不超过约90重量％。ARC配方包含分散于溶剂中的聚硅烷硅氧烷树脂。聚硅烷硅氧烷树脂包含由(R’)₂SiO₂的结构单元定义的第一组分；由(R”)SiO₃的结构单元定义的第二组分；以及由(R”’)_q+2Si₂O_4-q的结构单元定义的第三组分。在这些结构单元中，R’、R”和R”’独立地选择为烃或氢(H)；并且下标q为1或2。作为另外一种选择，R’、R”和R”’独立地选择为甲基(Me)或氢(H)。通常，第一组分以x的摩尔比存在，第二组分以y的摩尔比存在，并且第三组分以z的摩尔比存在，使得(x+y+z)＝1、x<y并且x<z。

根据本发明的一个方面，根据本发明教导内容制备的许多聚硅烷硅氧烷树脂中的一个例子包括其选择使得(R’)₂SiO₂的结构单元为(Me)(H)SiO₂的R’；其选择使得(R”)SiO₃的结构单元为(H)SiO₃和(Me)SiO₃的混合物的R”；以及其选择使得(R”’)_q+2Si₂O_4-q的结构单元为(Me)₃Si₂O₃和(Me)₄Si₂O₂的混合物的R”’和q。在这一个例子中，x的摩尔比等于0.1，y的摩尔比等于0.45，并且z的摩尔比等于0.45。

根据本发明的另一个方面，提供了一种形成抗反射涂层(ARC)的方法。该方法大致包括以下步骤：提供如本文进一步所述分散于溶剂中的聚硅烷硅氧烷树脂以形成ARC配方；提供电子器件；将ARC配方施加至电子器件的表面以形成膜；从膜上去除溶剂；以及固化膜以形成抗反射涂层。作为另外一种选择，通过旋涂将ARC配方施加至电子器件的表面并且在小于或等于250℃的温度下固化膜。任选地，该方法还可包括将添加剂掺入ARC配方中的步骤或在固化膜之前将膜置于惰性大气环境中的步骤。

根据本发明的又一个方面，公开了一种涂覆有抗反射涂层(ARC)的基材，其中ARC层包含富含硅的聚硅烷硅氧烷树脂。作为另外一种选择，聚硅烷硅氧烷可具有大于或等于约42重量％的硅。该聚硅烷硅氧烷树脂包含根据以下式的D^R’、T^R”和PSSX^R”’结构单元：

(D^R’)_x(T^R”)_y(PSSX^R”’)_z