用于光刻法的旋压玻璃抗反射涂层的吸收性化合物制造技术

作为有机光吸收化合物，使用了吸收性类醚化合物，其包含通过氧键连接到萘或者蒽发色团的硅乙氧基、硅二乙氧基或者硅三乙氧基物质。该吸收性类醚化合物被引入旋压玻璃材料，为深紫外光刻法提供抗反射涂层材料。合成该光吸收醚化合物的方法基于醇取代的发色团与乙酰氧基硅化合物在醇存在下的反应。还提供了制造包含吸收性类醚化合物的吸收性旋压玻璃材料的方法。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及光吸收旋压玻璃材料，更具体地涉及可以引入旋压玻璃材料的吸收性化合物，其在光刻法中用作抗反射层，以及生产吸收性化合物的方法。
技术介绍
为了满足更快性能的要求，集成电路设备部件的特征尺寸不断减小。具有较小部件尺寸的设备的制造在许多通常用于半导体制造的方法中带来了新的挑战。这些制造方法中最重要的一种是光刻法。长期以来已经认识到，通过光刻法生产的图案中的线宽度偏差可能源于从半导体片上底层反射的光的光学干涉。由于底层的表面形态引起的光致抗蚀剂厚度的偏差同样诱导线宽度偏差。涂覆在抗光蚀剂层下的抗反射涂层(ARC)已经被用于防止来自照射光束反射的干涉。此外，抗反射涂层部分地平面化薄片的表面形态，有助于改善梯级上的线宽度偏差，因为光致抗蚀剂的厚度更均匀。有机聚合物薄膜，尤其是在通常用于曝光抗光蚀剂的i-线(365nm)和g-线(436nm)波长和最近使用的248nm波长具有吸收的那些，通常被用作抗反射涂层。然而，有机ARC与有机抗光蚀剂共有许多化学性能的事实可能限制可用的加工程序。此外有机ARC可能与抗光蚀剂层混合。避免混合的一种解决方案是引入热固性粘结剂作为有机ARC另外的组分，例如在Flaim等的美国专利号5,693,691中描述的。染料也可以引入有机ARC，以及任选地另外的添加剂，例如润湿剂、增粘剂、防腐剂和增塑剂，如Arnold等的美国专利号4,910,122所描述的。氮氧化硅是另一种已经用作抗反射涂层的材料。然而，氮氧化硅与ARC一样通过相消干涉方法而不是通过吸收起作用，其意味着必需非常严格控制氧氮化物厚度，并且该材料不能如ARC那样在高度变化的表面形态上起作用。此外，氮氧化硅通常通过化学蒸汽淀积进行沉积，而抗光蚀剂层通常使用旋压-涂布机涂覆。额外的化学蒸汽淀积方法增加了加工复杂性。可以用作抗反射层的另一类材料是包含染料的旋压玻璃(SOG)组合物。Yau等美国专利号4,587,138公开了与旋压玻璃混合的染料，例如碱性黄#11，其量为大约1重量％。Allman等美国专利号5,100,503公开了交联的聚硅氧烷，其包含无机染料，例如TiO2、Cr2O7、MoO4、MnO4或者ScO4和增粘剂。Allman另外教导了也作为平面化层的旋压玻璃组合物。然而，迄今已经公开的旋压玻璃、染料混合物对于暴露于深紫外、尤其是248和193nm光源不是最佳的，而这些光源正在被普遍地用于生产具有小的部件尺寸的设备。此外，不是所有染料都可以容易地引入任意的旋压玻璃组合物中。因此需要在深紫外光谱区中具有强烈吸收性的化合物，其可以被引入旋压玻璃组合物，以提供抗反射涂层，同时需要合成这类吸收性化合物的方法。专利技术概述用于深紫外光刻法的抗反射涂层材料包括引入旋压玻璃(SOG)材料中的一种或多种有机吸收性化合物。按照本专利技术的实施方案，吸收性类醚化合物，其包含通过氧键连接到萘或者蒽发色团的硅乙氧基、硅二乙氧基或者硅三乙氧基物质，被用作有机吸收性化合物。该吸收性类醚化合物具有通式C14H9(CH2)nOSiRm(OC2H5)3-m或者C10H8(CH2)nOSiRm(OC2H5)3-m，其中n＝1-3，m＝0-2，和R是氢或者烷基基团，例如甲基、乙基或者丙基基团。合成本专利技术的光吸收类醚化合物的方法基于醇取代的发色团与乙酰氧基硅化合物在化学计量量的醇存在下的反应，该乙酰氧基硅化合物具有通式RmSi(OCOCH3)4-m其中反应物的摩尔比为1∶1∶3-m。例如，9-蒽甲氧基-甲基二乙氧基硅烷的合成使用9-蒽甲醇、甲基三乙酰氧基硅烷(MTAS)和乙醇以1∶1∶2的摩尔比作为反应物来进行。反应物与丙酮或者适合的选择性的酮混合以形成反应混合物，将其搅拌足够长时间以形成产品，然后通过惰性气体净化或者通过真空抽出除去乙酸副产品。可以将吸收性类醚化合物引入旋压玻璃材料中，其包括甲基硅氧烷、甲基硅倍半氧烷、苯基硅氧烷、苯基硅倍半氧烷、甲基苯基硅氧烷、甲基苯基硅倍半氧烷和硅酸盐聚合物。在此，旋压玻璃材料也包括通式为(H0-1.0SiO1.5-2.0)x的氢硅氧烷聚合物，和氢硅倍半氧烷聚合物，其具有通式(HSiO1.5)x，其中x大于约8。还包括氢硅倍半氧烷和烷氧基氢化硅氧烷或者羟基氢化硅氧烷的共聚物。旋压玻璃材料还包括有机氢化硅氧烷聚合物，其通式为(H0-10SiO1.5-2.0)n(R′0-1.0SiO1.5-2.0)m，和有机氢化硅倍半氧烷聚合物，其通式为(HSiO1.5)n(R′SiO1.5)m，其中m大于0和n和m的和大于约8和R′是烷基或者芳基。引入了吸收性化合物的旋压玻璃材料的涂料溶液被用来在各种集成电路设备中的层上形成抗反射薄膜。按照本专利技术的另一方面，还提供了合成吸收性旋压玻璃组合物的方法，该吸收性旋压玻璃组合物包含吸收性醚化合物。附图描述附图说明图1描绘了按照本专利技术的实施方案、用于使用甲基三乙酰氧基硅烷合成9-蒽甲氧基-甲基二乙氧基硅烷的反应流程。详细说明用于深紫外光刻法的抗反射涂层材料包括引入旋压玻璃(SOG)材料中的一种或多种有机吸收性化合物。吸收性旋压玻璃组合物被溶于适当的溶剂以形成涂料溶液和施加到各种在制造半器件中的材料层。吸收性旋压玻璃抗反射涂层已经被设计成能容易地应用到现有半导体制造方法中。提供应用的性能包含显影剂耐受性、在标准光致抗蚀剂工艺期间的热稳定性和相对于底层的选择脱除。许多萘-和蒽-基化合物在248nm和低于248nm具有显著的吸收。苯-基化合物、在此相等地称作苯基-基化合物在短于200nm的波长具有显著的吸收。虽然这些萘-、蒽-和苯基-基化合物经常地被称为染料，在此使用术语吸收性化合物，因为这些化合物的吸收不局限于可见光谱区中的波长。然而，不是所有这类吸收性化合物可以被引入旋压玻璃用作ARC材料。适用于本专利技术的吸收性化合物，在例如248nm、193nm或者其他可以用于光刻法的紫外线波长例如365nm周围具有至少大约10nm宽波长范围的吸收峰。仅仅具有窄吸收峰，例如在这些波长周围小于2nm宽的吸收性化合物不是适合的。适合的吸收性化合物的发色团通常具有一个、两个或者三个苯环，其可以是稠合的或者不是稠合的。可结合的吸收性化合物具有可使用的、连接到发色团的活性基团，该活性基团包括羟基基团、胺基团、羧酸基团和取代的甲硅烷基基团，其中硅键接到一个、两个或者三个“离去基团”，例如烷氧基基团或者卤素原子。乙氧基或者甲氧基基团或者氯原子常常被用作离去基团。因此，适合的活性基团包括硅乙氧基、硅二乙氧基、硅三乙氧基、硅甲氧基、硅二甲氧基、硅三甲氧基、氯代甲硅烷基、二氯代甲硅烷基和三氯代甲硅烷基基团。用于旋压玻璃组合物的结合的吸收性化合物的特定例子描述于美国专利申请序列号09/491,166，其与本申请普通转让并且在此引入作为参考。包含具有一个或多个乙氧基键接到硅的活性基团已经发现是有利的，特别是对于提高吸收性SOG薄膜的热稳定性。按照本专利技术的一个方面，可结合的吸收性化合物包括作为活性基团通过氧键连接到萘或者蒽发色团的硅乙氧基、硅二乙氧基或者硅三乙氧基物质。因此，本专利技术的吸收性化合物是类似醚的。(如果吸收性化合物中的硅原子被碳原子替代，该化合物将被严格地分类为醚。)该化合物可以具有以下通式结构 其中，n＝1-3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造光吸收类醚化合物的方法，该方法包括：混合醇取代的稠合的苯环化合物，该稠环化合物包含两个或三个环，乙酰氧基硅化合物、醇和溶剂，以生产反应混合物；搅拌该反应混合物足够的时间以形成光吸收醚化合物；和除去酸性副产品。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T巴德温，M里奇，J德拉格，HJ吴，R斯佩尔，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]