正性操作的可光成像的底部抗反射涂层制造技术

本发明专利技术涉及正性操作的可光成像的底部抗反射涂层。正性底部可光成像的抗反射涂料组合物能在含水碱性显影剂内显影，其中该抗反射涂料组合物包括含至少一种带生色团的重复单元和一种带羟基和/或羧基的重复单元的聚合物，乙烯基醚封端的交联剂，和任选地光致产酸剂和/或酸和/或热致产酸剂。本发明专利技术进一步涉及使用这种组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新型正性操作的可光成像的含水可显影抗反射涂料组合物，以及它们在通过于反射基底和光致抗蚀剂涂层之间形成新型抗反射涂料组合物的薄层用于图像加工中的用途。这种组合物尤其可用于通过照相平版印刷技术，特别是要求采用深紫外辐射线曝光的那些技术制造半导体器件的方法。这些涂层尤其适合用于与边缘珠粒除去剂(edge bead remover)的用途。
技术介绍
光致抗蚀剂组合物用于微型平版印刷工艺中以供制造微型化电子组件，例如制造 计算机芯片和集成电路。一般地，在这些工艺中，光致抗蚀剂组合物膜的薄涂层首先被施加到制造集成电路所使用的基底材料，例如硅片上。然后烘烤涂布过的基底，以蒸发在光致抗蚀剂组合物内的任何溶剂并将涂层固定到基底上。接下来对基底的已烘烤和涂布表面在辐射线下进行图像样式曝光。这一辐照曝光引起在涂布表面的曝光区域内的化学转变。可见光、紫外光(UV)、电子束和X—射线辐射能是当今在微型平版印刷工艺中常用的辐射类型。在这一图像样式曝光之后，用显影剂溶液处理涂布的基底，溶解并除去光致抗蚀剂的或者辐射线曝光或者未曝光的区域。存在两类光致抗蚀剂组合物负性操作和正性操作的光致抗蚀剂组合物。当正性操作的光致抗蚀剂组合物在辐射线下图像样式曝光时，曝光于辐射线下的光致抗蚀剂组合物的区域在显影剂溶液中变得可溶，而光致抗蚀剂涂层中的未曝光区域对这一溶液保持相对不可溶。因此，用显影剂处理曝光的正性操作的光致抗蚀剂会引起光致抗蚀剂涂层的曝光区域除去并在涂层内形成正性图像，从而露出光致抗蚀剂组合物在其上沉积的下部基底表面的所需部分。在负性操作的光致抗蚀剂中，显影剂除去未曝光的部分。半导体器件的微型化倾向导致既使用对越来越低的辐射线波长敏感的新型光致抗蚀剂，而且导致使用复杂的多平面体系，以克服与这种微型化有关的难度。高分辨率、化学放大的深紫外(100-300nm)正性和负性色调光致抗蚀剂(tonephotoresist)对于进行具有小于1/4微米几何形状的图案成像是可行的。存在在微型化方面提供明显进展的两种主要的深紫外(Uv)曝光技术，且这些是在248nm和193nm处发射辐射线的激光。在下述专利中给出了这种光致抗蚀剂的实例，在此通过参考引入US4491628、US5350660.EP794458和GB2320718。对于248nm来说的光致抗蚀剂典型地基于取代聚羟基苯乙烯及其共聚物。另一方面，193nm曝光的光致抗蚀剂要求非芳族聚合物，这是因为芳烃在这一波长下是不透光的。一般地，将脂环族烃掺入到聚合物内，以替代因省去芳族官能度而损失的抗蚀刻性。此外，在较低波长下，来自基底的反射愈加有损于光致抗蚀剂的平版印刷性能。因此，在这些波长下，抗反射涂层变得关键。在照相平版印刷术中使用高度吸收的抗反射涂层是减少来自于从高度反射基底背反射光的问题的比较简单的方法。在基底上施加底部抗反射涂层，然后在抗反射涂层顶部施加光致抗蚀剂层。光致抗蚀剂图像样式曝光并显影。然后，典型地蚀刻在曝光区域内的抗反射涂层，于是将光致抗蚀剂图案转移到基底上。现有技术中已知的大多数抗反射涂层被设计为干蚀。与光致抗蚀剂相比，抗反射膜的蚀刻速度需要相对高，以便在蚀刻工艺过程中，在没有过多地损失抗蚀剂膜的情况下蚀刻抗反射膜。存在两类已知的抗反射涂层，无机涂层和有机涂层。然而，这两类涂层迄今为止被设计为通过干蚀除去。另外，若抗反射涂层的干蚀速度类似于或低于在抗反射涂层顶部之上涂布的光致抗蚀剂的蚀刻速度，则光致抗蚀剂图案可能受到损坏，或者不一定恰好转印到基底上。除去有机涂层的蚀刻条件也可能损坏基底。因此，特别是对于对蚀刻损坏敏感的化合物半导体类型的基底来说，需要有机底部抗反射涂层，该涂层不需要干蚀且还可提供良好的平版印 刷性能。本申请的新型方法是使用吸收、形成正性图像的底部抗反射涂层，该涂层可通过碱性水溶液显影，而不是通过干蚀除去。除去底部抗反射涂层的水量消除了对涂层干蚀速度的要求，降低了成本昂贵的干蚀加工步骤，且还防止因干蚀引起的对基底的损坏。本专利技术的吸收底部抗反射涂料组合物含有交联化合物和聚合物。固化该涂层，然后于与曝光顶部正性光致抗蚀剂所使用的波长相同波长的光下曝光，在与使光致抗蚀剂显影所使用的相同显影剂下可成像。这一工艺通过省去许多加工步骤，大大地简化了平版印刷工艺。由于抗反射涂层是光敏涂层，因此通过光学潜像确定抗反射涂层的除去程度，所述光学潜像提供在抗反射涂层内残留的光致抗蚀剂图像的良好轮廓。双平面的光致抗蚀剂根据US4863827是已知的，但对于顶部和底部光致抗蚀剂来说，要求两种不同波长的曝光，这将使平版印刷术的加工复杂化。许多专利公开了抗反射涂料组合物，但这些涂料全部固化成在显影剂水溶液内不可溶的，且必需通过干蚀除去。US5939236公开了一种抗反射涂层，其含有聚合物，酸或热致产酸剂，和光致产酸剂。然而，这一膜完全交联，使得它不可溶于碱性显影剂水溶液中。通过等离子体气体蚀刻，除去该膜。其它抗反射涂层专利的实例是US5886102、US6080530和US6251562。US4910122公开了可显影的含水抗反射涂料，然而，整个膜的溶解度通过烘烤条件来控制。这一抗反射涂层不是可光成像的，因此在膜内不存在清晰确定的可溶和不可溶的区域。抗反射涂层的溶解通过烘烤条件来控制，因此，抗反射涂层对显影剂的当量浓度(normality)和显影时间非常敏感，且还产生差的分辨率。高当量浓度的显影剂和/或长的显影时间可引起抗反射涂层的过度除去。在US5635333中公开了使用抗反射涂层，使光致抗蚀剂成像的另一工艺，然而，抗反射涂层没有与光致抗蚀剂同时显影。US5882996公开了构成二元波纹互连图案的方法，其中使用显影剂可溶的抗反射涂料间隙层。在两层光致抗蚀剂层之间形成抗反射涂层且优选厚度为300 - 700埃，折射指数为I. 4-2. O并可溶于水。抗反射涂层不是可光成像的，因此没有说明抗反射涂层的化学机制。在US6110653、US6319651、US6054254 和 US2004/0018451 中公开了使用不同化学机制的酸敏抗反射涂层。本专利技术的新型抗反射组合物涉及可光成像的含水碱性可显影的正性操作的抗反射涂料。在施加正性光致抗蚀剂层之前，将本专利技术的抗反射涂料组合物涂布在基底上，以便防止在光致抗蚀剂层内来自基底的反射。抗反射涂料中的固体组分可溶于常见的光致抗蚀剂层溶剂中且能形成涂层，此外与边缘珠粒除去剂溶剂相容。使用边缘珠粒除去剂溶剂除去在旋涂工艺过程中形成的在抗反射涂层边缘上的累积物。这一抗反射涂层在与于其上施加的顶部光致抗蚀剂层相同波长的光化辐射下可光成像，且还可采用与典型地使光致抗蚀剂显影所使用的相同含水碱性显影溶液显影。单一的曝光步骤和单一的显影步骤的结合大大地简化了平版印刷工艺。此外，含水可显影的抗反射涂层对于采用不含芳族官能度的光致抗蚀剂，例如对于193nm和157nm曝光所使用的那些光致抗蚀剂的成像来说是特别所需的。该新型组合物能将图像从光致抗蚀剂良好地转印到基底上，且还具有良好的吸收特征，以防止在光致抗蚀剂内的反射缺口和线宽变化或者驻波。而且，在抗反射涂层和光致抗蚀剂膜之间基本上不存在互混。抗反射涂层还具有良好的溶液稳定性并形成具有良好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
形成正像的方法，该方法包括：a)在基底上形成底部可光成像的抗反射涂料组合物的涂层，所述抗反射涂料组合物能在含水碱性显影剂内显影，其中该抗反射涂料组合物包括至少含生色团基团和至少含羟基和/或羧基的聚合物，乙烯基醚封端的交联剂，和任选地光致产酸剂，而且所述生色团包括取代和未取代的蒽基；b)烘烤该抗反射涂层；c)在底部涂层上提供顶部光致抗蚀剂层的涂层；d)将光致抗蚀剂层和底部涂层按图像样式曝光于相同波长的光化辐射下；e)曝光后烘烤在基底上的光致抗蚀剂层和底部涂层；和f)采用含水碱性溶液，使光致抗蚀剂层和底部涂层显影，从而在光致抗蚀剂层和底部涂层中形成图案。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：隋郁，吴恒鹏，康文兵，M·O·那斯尔，片山朋英，S·S·丁李，菱田有高，J·E·欧博兰德，M·A·托克西，
申请(专利权)人：AZ电子材料美国公司，
类型：发明
国别省市：