[发明专利]有机抗反射涂料及其制备

说明书

本发明涉及一种有机抗反射涂布材料，该涂布材料可稳定地生成适用于64M、256M、1G、4G和16G DRAM半导体器件的超细图案。更具体地说，本发明涉及一种有机抗反射涂料，该涂料含有在亚微平版印刷术所用的波长处具有强吸收的发色团。在采用248nm KrF、193nm ArF或157nm F₂激光光源的亚微平版印刷方法中，所述的抗反射材料层可以防止光从半导体芯片的表面或下层反射，也可消除光刻胶层中的驻波。本发明也涉及含有这种材料的抗反射涂料组合物、由该组合物得到的抗反射涂料及其制备方法。

在亚微平版印刷方法(一种重要的制备高集成度半导体器件的方法)中，由于涂覆在晶片上的下层的光学性质以及在其上面的光敏薄膜的厚度变化，将不可避免地产生驻波和波的反射倒陷(reflectivenotching)。另外，亚微平版印刷方法通常存在由于光从下层衍射和反射而引起CD(临界尺寸)改变的问题。

为了克服这些问题，已有人提议在衬底和光敏薄膜之间，引入一种称为抗反射涂料(此后常称为“ARC”)的薄膜。根据所用的材料，ARC类化合物通常分为“有机”和“无机”；根据工作机理，将ARC类化合物分为“吸收性的”和“干涉性的”。在采用I-线(365nm波长)辐射的亚微平版印刷方法中，当利用吸收机理时，采用无机的ARC类化合物，例如TiN或无定形碳涂层；当使用干涉机理时，则采用SiON涂料。SiON ARC类化合物也适用于使用KrF光源的亚微平版印刷方法。

近来，广泛而深刻的研究已经并不断地针对于将有机ARC类化合物应用至亚微平版印刷术中。从目前的发展情况看，有机ARC类化合物必须满足下列基本要求：

首先，在进行平版印刷过程中，不应发生由于溶解在有机ARC类化合物的溶剂中而产生光刻胶层的剥离。考虑到这点，必须设计有机ARC材料，使它们的固化膜具有交联结构且无副产物。

第二，不应有化学物质如胺或酸迁移至ARC类化合物或从其中迁出。如果酸从ARC类化合物中迁出，光敏图案会出现划痕，而当碱如胺的逸出会引起沉渣(footing)现象。

第三，在ARC中的蚀刻速度应比在上层光敏薄膜的蚀刻速度更快，这使得在以光敏薄膜作为掩蔽时，蚀刻过程能平稳进行。

最后，有机ARC类化合物在很好地阻止光反射的同时应尽可能地薄。

尽管存在多种ARC材料，但迄今为止仍未发现可令人满意地应用在ArF光源的亚微平版印刷方法中的ARC材料。对于无机ARC类化合物，已经报导没有材料可控制在ArF波长，即193nm处的干涉。因此，已经进行了积极的研究以开发可用作超级ARC类化合物的有机材料。事实上，在大多数亚微平版印刷术中，光敏层必须含有有机ARC类化合物，它可阻止曝光时驻波和反射倒陷的产生，并可消除光从下层衍射和反射的影响。因此，开发对特定波长有强吸收性的ARC材料是本领域最热门和最紧急的问题之一。

US专利4910122公开了一种置于在光敏层下以消除由反射光引起的缺陷的ARC。此处描述的涂层可以很薄地、平稳地并且均匀地生成，并包括一种可消除由光反射引起的多种缺陷的吸光染料，从而增加光敏材料图案的清晰度。但是这些类型的ARC类化合物，存在着配制复杂、材料选择性差及难以用于深色紫外线(DUV)辐射的照相平版印刷术的缺点。例如，上述ARC含有4种染料化合物，即聚酰胺酸、酸性黄、胭脂树橙和油溶性橙G以及两种溶剂，即环己酮和N-甲基-2-吡咯烷酮。这种多组分体系不易配制，并可能与涂覆在其上的光刻胶层组分混合，产生不希望的结果。

因此，本发明的一个目的是克服现有技术中遇到的问题，并提供一种新型的有机化合物，该有机化合物可在采用193nm ArF、248nm KrF或157nm F₂激光光源的亚微平版印刷术中用作ARC。

本发明的另一个目的是提供制备一种有机化合物的方法，该有机化合物可在亚微平版印刷术中，防止因曝光而引起的漫射和反射。

本发明还有一个目的是提供一种含有这种抗漫射/反射化合物的ARC组合物及其制备方法。

本发明仍有一个目的是提供一种从这种组合物中制成的ARC及其制备方法。