抗反射组合物制造技术

本发明专利技术揭示新颖的抗反射组合物，其包括包含一种或多种发色团的交联聚合物粒子。本发明专利技术亦揭示一种使用这种抗反射组合物形成浮雕像的方法。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术一般性涉及抗反射组合物的范畴。具体地，本专利技术涉及适用于抗反射组合物的聚合物组合物。制造电子装置如印刷电路板或半导体时，在基材上涂布许多层材料如光阻剂或抗反射涂层。光阻剂为用于转印影像至基材上的光敏性膜。光阻剂的涂层系于基材上形成，然后使光阻层透过光罩(标度线)曝光在活化射线光源下。光罩有部份区域不让活化射线透过，而其它区域则可让活化射线透过。曝光在活化射线下，使光阻剂涂层受光诱发化学转换反应，藉以使光罩的图形转印到涂布光阻剂的基材上。曝光后，光阻剂经显影产生浮雕像，可以选择性加工基材。光阻剂可为正向作用或负向作用。对大多数负向作用光阻剂而言，彼等曝光到活化射线的涂层部份会使光阻剂组合物中光活性化合物与可聚合试剂的间发生聚合或交联反应。结果使得曝光的涂层部份比未曝光部份较不易溶于显影液中。对正向作用光阻剂而言，曝光部份则较易溶于显影液中，而未曝光的区域则仍相当难溶于显影液中。光阻剂组合物系相关技艺已知且说明于Deforest的PhotoresistMaterials and Processes，McGraw Hill Book Company，New York，第2章，1975年及Moreau的Semiconductor Lithography，Principles，Practices and Materials，Plenum Press，New York，第2与4章，此二份文献均已以引用的方式，将其中说明光阻剂组合物及其制造方法与使用方法并入本文中。光阻剂的主要用途为制造半导体，其目的为在介电层中形成图像，如导孔、沟槽、或其组合。要达成此目的的重要关键为光阻剂的适当加工处理。虽然各种光阻剂加工步骤的间互相独立，但相信曝光过程为达成高分辨率光阻剂影像的较重要步骤之一。这种加工过程中，在光阻剂曝光期间出现的光化射线反射作用不利于形成精细图像。如来自光阻剂下层的光化射线反射经常限制光阻层中形成图形的影像分辨率。来自基材/光阻剂界面的射线反射会使光阻剂在曝光期间产生照射强度变异，造成显影时光阻剂线条宽度不均一。射线亦会自基材/光阻剂界面散射至不希望曝光的光阻剂区域，再次造成线条宽度出现变异。散射与反射的量典型地会随区域而异，进一步造成不均一的线条宽度。活化射线的反射作用亦造成相关技艺上已知的“驻波效应”(standing wave effect)。为了消除曝光设备的镜头中色差，通常在光阻剂投影技术中使用单色或拟似单色射线。然而由于光阻剂/基材界面出现射线反射，因此当光阻剂曝光采用单色或拟似单色射线时，建设性及破坏性干涉特别显著。此时反射光会干扰入射光，而在光阻剂中形成驻波。若出现在高反射性基材区时，此问题会恶化，因为大振幅的驻波在最小波长下亦会使曝光不足的光阻剂形成薄层。曝光不足层会阻止光阻剂完全显影，导致光阻剂图形出现边缘敏锐性问题，光阻剂曝光所需时间通常为光阻剂厚度的递增函数，因为光阻剂量增加，曝光所需的照射总量增加。然而，由于驻波效应，曝光时间亦包括谐波分量，其在光阻剂厚度的连续最大值与最小值的间变化。若光阻剂厚度不均一，此问题就变得更严重，造成线条宽度变化。近来的趋势倾向于高密度半导体装置，工业上的作法为缩短曝光光源的波长至远紫外光(DUV)(300nm或更短波长)、KrF准分子雷射光(248nm)、ArF雷射光(193nm)、电子束及软X-射线。光阻剂涂层使用短波长光成像时，通常增加光阻剂上表面反射，及下面的基材表面的反射。因此，使用短波长会使基材表面的反射问题恶化。曾有人提出添加某些染料至光阻剂组合物中来解决射线反射问题，染料会吸收光阻剂曝光所采用波长或此波长附近的射线。这种染料包括香豆素类、甲基橙及methanil yellow。然而，使用这种染料会限制有图形的光阻剂影像的分辨率。另一种用于减少反射射线问题的方法为使用吸收射线层置于基材表面与光阻剂涂层的间，称为抗反射底层，或BARC，或在光阻剂层表面配置一层照射层，称为抗反射表层，或TARC。参见例如PCT申请案WO 90/03598，EPO申请案No.0639941 A1及美国专利案Nos.4,910,122，4,370,405与4,362,809，其中有关抗反射(抗光晕)组合物及其用途的说明完全并入本文中作为参考。这种BARC与TARC层在文献上通常称为抗反射层或抗反射组合物。典型地，这种抗反射组合物包括吸收射线成份(或发色团)、聚合性结合剂及一种或多种交联剂。例如常用的抗反射组合物典型地包括没有游离羟基的环氧-苯酚结合剂或实质上不含酸基的丙烯酸酯结合剂。基材形貌上的变化亦会造成限制分辨率的反射问题。基材上的任何影像可能使冲击的射线向各种不同方向散射或反射，影响光阻剂显影的均一性。由于基材的形貌随着愈来愈复杂的电路设计而变得更复杂，因此射线的反射效应亦显得更重要。例如许多微电子基材上使用的金属内联机由于其形貌及高反射区而特别棘手。解决这种因基材形貌变化所造成问题的一种方法为使表面上的光阻剂达相同高度，如美国专利第4,557,797号案(Fuller等人)所揭示者。此专利案使用具有相当厚的聚(甲基丙烯酸甲酯)底层(“PMMA”)形成平整表面，中间为抗反射涂层的薄层，上面则为光阻剂材料的薄层所形成的多层结构。然而，此系统造成厚的聚合物层，以后必须去除。种涂层主要利用多种方法去除，如化学机械研磨法(“CMP”)、蚀刻法及湿式化学法。由于耗时，而且增加这种去除过程的成本，因此聚合物层应该尽可能薄，以利于后来的去除作业。另一种解决与基材表面形貌变化有关问题的方法揭示于Adams etal.，Planarizing AR for DUV Lithography，Microlithography 1999Advances in Resist Technology and Processing XVI，Proceedingsof SPIE，vol.3678，part 2，pp 849-856，1999，其揭示平整抗反射涂层的用法，可使抗反射层与基材的间减少使用另一层中间的平整层。目前抗反射涂层组合物包括一种或多种聚合性结合剂，及视需要选用的交联剂。聚合性结合剂主要为分子量相当低的线性聚合物，如，至高20,000道尔顿。需要这种聚合性结合剂的原因为其容易形成均一厚度的涂层，形成平整涂层，且很容易配置在基材上，供平版印刷加工用。抗反射涂层的蚀刻速度应等于或快于所使用光阻剂的蚀刻速度，以防止侧侵蚀。然而，通常实质上很难使抗反射涂层材料的蚀刻速率配合光阻剂的蚀刻速率，同时要提供具充份吸收性的涂层。其它聚合性结合剂的形式，如聚合物粒子未曾用为抗反射组合物中的结合剂。这种聚合物粒子比线性聚合物具有多项优点，包括更能控制蚀刻速度、较不需要交联、有能力掺入多重吸收性成份，及分子量分布性更佳。然而，这种聚合物粒子却很难在基材上分布形成均一涂层，而无法形成充份平整涂层，且极容易出现瑕疵。因此仍需要表面平整且可配合所使用的光阻剂而具有较佳蚀刻速度的抗反射材料。专利技术概要现已惊人地发现聚合物粒子为有效的抗反射组合物。亦惊人地发现，这种聚合物粒子的蚀刻速度可以控制，以便实质上配合或超过所采用光阻剂的蚀刻速度。此外，本专利技术抗反射组合物的黏度低于传统的抗反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗反射组合物，其包含许多具有一种或多种发色团的交联聚合物粒子。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A蓝匹尼，M道肯托，RH哥利，
申请(专利权)人：希普利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]