[发明专利]用于抗反射涂层的有机聚合物和其制备方法

说明书

本发明涉及适合用于超微平版印刷的抗反射薄膜组合物。更具体地，本发明涉及含有在适用于超微平版印刷的波长下具有高吸收的生色团，由此使得稳定形成适用于高集成半导体元件的超细图形的有机抗反射薄膜组合物。本发明还涉及用该有机抗反射薄膜组合物形成超细图形的方法。

在超微平版印刷方法中，由于涂于硅片上的底层的光学性能，和涂于其上的光刻胶膜的厚度变化和因来自低层的衍射和反射光造成的CD(临界尺寸)变化，因此不可避免地出现驻波和光波的反射刻痕。为解决这些问题，人们已提出将抗反射层加入光刻胶薄膜的底层部分，所述抗反射层由对适用于超微平版印刷的波长的光吸收性高的材料制成。

在不存在该反射层的情况下，当来自紫外线光源的光照射到光刻胶薄膜上时，该光渗入光刻胶薄膜中，并反射回来，或从其底层或半导体硅片的底层散射。因此加入抗反射层防止直接影响光刻胶的超微平版印刷的反射或光散射。

根据使用的材料属于无机物还是有机物，在机理上通常将抗反射薄膜分为吸收抗反射薄膜和干扰抗反射薄膜。

对于使用I-线(365nm)作为光源的超微平版印刷，通常使用无机抗反射薄膜。其中，吸收的抗反射层主要由TiN或无定形碳制成，而干扰抗反射层主要基于SiON。这些基于SiON的抗反射薄膜也用于形成超细图形，其中使用KrF(248nm)作为光源。

对于波长比上述两种光源短的ArF，还未针对超微平版印刷开发一种利用短波长光的优点的抗反射薄膜。未提出控制ArF波长(即193nm)处的干扰的无机抗反射薄膜。最近，已进行了广泛深入研究，并相继开发出有机抗反射薄膜，该薄膜适用于采用ArF光的超微平版印刷。

下面是对有机抗反射层的基本要求：

首先，当进行平版印刷时，应不发生因溶于有机抗反射层的溶剂中造成的光刻胶层剥离。为此，设计有机抗反射材料，以使其固化薄膜具有不生成副产品的交联结构。

其次，应没有化学物质迁移，如酸或胺渗入或渗出反射层。若酸从反射层迁移入正性光刻胶的未曝光区域，则感光图形显影不足，同时碱如胺流出，造成镶边现象。

再其次，与在上层感光薄膜中相比，在抗反射层中应实现更快的刻蚀速度，使刻蚀过程平稳进行，其中感光薄膜起到掩蔽的作用。

最后，有机抗反射层应尽可能薄，同时具有优异的防止光反射的性能。

本发明人经广泛深入地研究，开发出一种抗反射树脂，该树脂满足上述要求并适用于通过采用ArF光形成超细图形，从而得到本发明。

因此，本发明目的在于克服现有技术中遇到的上述问题，并提供一种新的有机化合物，该化合物可用作使用ArF激光器(193nm)的超微平版印刷的抗反射材料。

本发明另一目的是提供一种制备有机化合物的方法，该有机化合物可在超微平版印刷中防止因曝光造成的散射和反射。

本发明另一目的是提供一种含该有机防散射/反射化合物的抗反射组合物，和制备该组合物的方法。

本发明再一目的是提供一种在半导体元件上形成图形的方法，当使用ArF激光器进行超微平版印刷时，该图形大大降低了驻波的影响。

本发明又一目的是提供一种半导体元件，在该元件上通过超微平版印刷由所述抗反射组合物形成图形。

附图1是一张本发明的照片，该照片表示由有机抗反射薄膜组合物形成的清晰的正交图形。

根据本发明实施方案，提供一种含如下化学通式11的化合物作为交联剂和如下化学通式12的化合物以及热酸生成剂和有机溶剂的有机抗反射组合物。

式11

其中：

a，b和c为摩尔数，其满足条件：比例a∶b为0.1-1.0∶0.1-1.0和c为1；

R′和R″独立地为氢或甲基；

R₁、R₂和R₄为相同或不同的，各自表示含1-5个碳原子的取代或未取代的线性或支化烷基；和

R₃为氢或含1-5个碳原子的取代或未取代的线性或支化烷基。

适用于本发明的抗反射薄膜组合物的溶剂选自3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、2-庚酮、四氢呋喃和其混合物。基于化学通式11或12的化合物重量，有机溶剂的用量优选为2，000至4，000wt％。

在一个实施方案中，基于化学通式11和12的化合物的总重量，适用于抗反射薄膜组合物的热酸生成剂的用量优选为0.1-10wt％，该热酸生成剂为选自如下化学通式7至10的化合物：