[发明专利]抗反射涂层组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的抗反射涂层组合物，以及其用于通过在反射性基材和光致抗蚀剂涂层之间形成该新的抗反射涂层组合物的薄层而进行图像处理的用途。这种组合物特别可用于通过光刻技术制造半导体器件。

背景技术

光致抗蚀剂组合物在缩微平版印刷工艺中用于制造小型化电子元件，例如制造计算机芯片和集成电路。通常，在这些工艺中，首先向基材，例如用于制造集成电路的硅晶片，施涂光致抗蚀剂组合物的薄涂膜。然后烘烤已涂布的基材，以蒸发光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂并将涂层固定到基材上。基材的已烘烤的涂布表面接下来经历对辐射的成像式曝光。

这种辐射曝光在已涂布表面的曝光区域中引起化学转变。可见光、紫外(UV)光、电子束和X射线辐射能是当今在缩微平版印刷工艺中通常使用的辐射类型。在该成像式曝光之后，用显影剂溶液处理已涂布的基材，以溶解和去除光致抗蚀剂的已辐射曝光区域或未曝光区域。

半导体器件小型化的趋势已经导致使用对越来越短的波长的辐射敏感的新光致抗蚀剂，并且也已经导致使用复杂的多级体系以克服与这样的小型化有关的难题。

在光刻法中使用高吸收性的抗反射涂层是减少光从高反射性基材背反射所产生的问题的一种途径。背反射率的两个主要缺点是薄膜干涉效应和反射性刻痕。薄膜干涉或驻波导致由光致抗蚀剂薄膜中的总光强度随光致抗蚀剂厚度改变而变化所引起的临界线宽尺寸变化。当光致抗蚀剂在含有表面形态特征的基材上形成图案时，反射性刻痕变得严重，所述表面形态特征使经过光致抗蚀剂薄膜的光散射，导致线宽变化，以及在极端情况下，形成光致抗蚀剂完全损失的区域。

在其中需要进一步减少或消除线宽变化的情况下，使用底部抗反射涂层提供消除反射率的最佳解决方案。在采用光致抗蚀剂涂布之前和在曝光之前，将底部抗反射涂层施涂于基材。将光致抗蚀剂成像式曝光和显影。曝光区域中的抗反射涂层然后通常在气态等离子体中加以蚀刻，由此将光致抗蚀剂图案转印到基材上。与光致抗蚀剂相比，抗反射薄膜的蚀刻速率应较高，使得在蚀刻工艺期间在没有过量的光致抗蚀剂薄膜损失的情况下蚀刻抗反射薄膜。抗反射涂层在曝光波长下也必须具有恰当的吸收指数和折射率，以获得所需平版印刷性能。

必要的是具有底部抗反射涂层，其在低于300nm的曝光下工作良好。这种抗反射涂层需要具有高蚀刻速率和以恰当的折射率而是充分吸收性的，以用作抗反射涂层。

发明内容

发明概述

本发明描述一种抗反射涂层组合物，其含有新的没有芳族发色团的聚合物，所述聚合物可应用于在高NA平版印刷法中的抗反射涂层材料中。因为聚合物的主链和不存在连接到聚合物上的芳族发色团，所以该材料具有超高的蚀刻速率。

抗反射涂层组合物包括不含芳族发色团的聚合物、酸产生剂和任选交联剂，其中该聚合物包括衍生自二酸、三酸、二酸酐或其相应的四酸或其混合物的结构单元和衍生自二醇、二硫醇、三醇、三硫醇、含二环氧的化合物、含三环氧的化合物或其混合物的结构单元，其中所述二醇、二硫醇、三醇、三硫醇、含二环氧的化合物或含三环氧的化合物含有一个或多个氮和/或硫原子或含有一个或多个亚烷基。

该聚合物可以包括结构(1)或(2)的重复单元

其中Y和Y1各自独立地为非芳族连接结构部分；Z和Z1各自独立地为衍生自二醇、二硫醇、三醇、三硫醇、含二环氧的化合物或含三环氧的化合物的结构单元；R₁和R₁₀各自独立地为氢或衍生自含单环氧的化合物的结构单元；R₂和R₂₀各自独立地为R₁或衍生自二硫醇、三硫醇、含二环氧的化合物或含三环氧的化合物的结构单元；Q1、Q2、Q3和Q4各自独立地为直接键或未取代或取代的C_1-4亚烷基；h和h1各自独立地为0或1；和k或k1各自独立地为0或1。

本发明还涉及一种不含芳族发色团的聚合物，其包括衍生自二酸、三酸、二酸酐或其相应的四酸或其混合物的结构单元和衍生自二醇、二硫醇、三醇、三硫醇、含二环氧的化合物、含三环氧的化合物或其混合物的结构单元，其中所述二醇、二硫醇、三醇、三硫醇、含二环氧的化合物或含三环氧的化合物含有一个或多个氮和/或硫原子或含有一个或多个亚烷基。