减反射硬掩模组合物制造技术

本发明专利技术包括新的含有有机物质的组合物，所述组合物可用作外涂的光致抗蚀剂的减反射层。本发明专利技术的组合物还通过所显示的对底涂层足够的等离子蚀刻选择性而被有效用作硬掩模层。本发明专利技术优选的组合物具有高的Ｓｉ含量并含有不同树脂的掺混物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术包括新的含有有机物质的组合物，所述组合物可用作外涂的光致抗蚀剂的减反射层。本专利技术的组合物还通过所显示的对底涂层的足够等离子蚀刻选择性而被有效用作硬掩模层。本专利技术优选的组合物具有高的Si含量并含有不同树脂的掺混物。
技术介绍
在半导体器件的制造中，在器件基材上形成多种导电器件区域和层，它们通常被电绝缘区域所隔离，所述电绝缘区域可以是无机或有机介电材料。例如，无机介电区域可由二氧化硅形成，并可通过各种技术，例如氧化物生长、溅镀或其它化学沉积方法来产生。在器件的制造中，需要在介电层制造开口以使器件的不同区域之间接触和电连接。使用照相平版印刷法在介电层中形成该孔隙(aperture)。在介电层上用光致抗蚀剂形成图案，通过干蚀刻，通常为等离子蚀刻或离子轰击来除去裸露曝光的介电区域。然而，在对下层介电材料的等离子蚀刻过程中，抗蚀剂掩模也可能降解，降低了在介电层内形成的图像的分辨率。该不完全的图像转移仅损坏了半导体器件的性能。已经将已知的用作硬掩模的某些材料插入到介电层和抗蚀剂层之间，以减小从抗蚀剂层到下层介电层的图像转移的不完全性。例如参见美国专利6,890,448。将所述硬掩模材料沉积在介电层上。然后涂覆光致抗蚀剂并在硬掩模上成像。通过等离子蚀刻除去裸露于抗蚀剂显影的无机硬掩模区域，有机抗蚀剂层对等离子蚀刻是有抗性的。可在硬掩模层和外涂的有图案的有机抗蚀剂之间实现相对高的蚀刻选择性。在介电层和有机抗蚀剂之间通常不可能有该蚀刻选择性。在该蚀刻之后，硬掩模的图案与抗蚀剂的掩模匹配。现在可以通过对于介电层是选择性而对于硬掩模是抗性的蚀刻除去暴露于硬掩模蚀刻的介电区域。因为在介电层材料和硬掩模之间可以实现高的蚀刻选择性，可以避免上面讨论的图像转移的不完全。尽管该方法可有效用于制造很多集成电路，但是工业上需要继续产生具有更高分辨率的更小的零件(feature)。实际上，电路制造中的其它问题会限制分辨率和形成更小零件的能力。例如，用来曝光光致抗蚀剂的活化辐射的反射会限制在抗蚀剂中形成的图像的分辨率。具体地，来自下层表面/光致抗蚀剂界面的辐射反射可使光致抗蚀剂中的辐射强度产生空间上的不同，导致显影时不均匀的光致抗蚀剂线宽。曝光辐射也可以从下层表面/光致抗蚀剂界面散射到不需要曝光的光致抗蚀剂涂层区域，再次导致线宽的变化。因此需要一种用于制造电路的新的组合物和方法。
技术实现思路
本专利技术优选的涂料组合物适于用作外涂的光致抗蚀剂的减反射涂层。本专利技术的优选的组合物还通过所显示的对底涂层(例如无机氧化物或有机层)和外涂的光致抗蚀剂的足够等离子蚀刻选择性而被有效用作硬掩模层。应理解本文所指的将本专利技术的组合物作为硬掩模是非限制性的，本专利技术的组合物可施涂在各种有机和无机涂层上(包括但不限于介电层)以及施涂在没有任何类型的无机或有机插入涂层的基材表面(例如半导体晶片)上。本专利技术特别优选的组合物包括不同树脂的混合物，所述混合物包括至少一种含硅的树脂和至少一种不同于所述Si树脂的具有发色团的树脂，所述发色团可有效地吸收用于曝光外涂的光致抗蚀剂层的辐射。所称不同于Si树脂的树脂，其不同之处包括树脂相对于Si树脂的化学组成，不同之处不仅仅限于分子量。例如不同的树脂可具有任何的Si含量。在特别优选的方面，本专利技术的组合物包括与有机树脂混合的Si含量高的树脂，所述有机树脂含有吸收曝光辐射的发色团。发色团通常为芳香基团，例如任选取代的苯基、任选取代的萘基或任选取代的蒽基。在另一个具体的方面中，本专利技术的组合物可包括含有Si以及发色团单元的树脂，该树脂与含有或不含吸收曝光辐射的发色团(例如任选取代的苯基、任选取代的萘基或任选取代的蒽基)的有机树脂掺混。本专利技术优选的组合物具有高的Si含量，例如至少约20重量％的硅，以所有组合物固体(除溶剂载体外的所有组分)的总重计，优选至少约25重量％、30重量％或35重量％的硅，以所有组合物固体的总重计。已经发现，以所有组合物固体的总重计，当组合物中含有约25-45重量％的硅，更优选约28重量％到40重量％或45重量％的硅，更为优选约30重量％到38重量％的硅时，可以得到特别好的结果(包括蚀刻选择性)。我们发现仅含有单一类型的含Si和发色团的单一树脂(即没有不同树脂的混合物)的组合物不能一贯地提供最佳的平版印刷结果。具体地，我们发现使用含Si和发色团的单一树脂的组合物还可导致被显影的外涂的光致抗蚀剂浮雕图像的轮廓不直，被显影的抗蚀剂浮雕图像的底脚(footing)特别明显。然后我们惊奇地发现可以用本专利技术的底涂组合物来实现良好的抗蚀剂轮廓控制和没有或基本没有不希望的外涂抗蚀剂浮雕图像的底脚，本专利技术的底涂组合物是本文揭示的包含至少两种不同树脂的含Si量高的混合物。优选用在本专利技术的组合物中的树脂是含有硅酸盐通式SiO2作为树脂重复单元的Si树脂。其中，该树脂重复单元可赋予树脂和含有所述树脂的组合物高的硅含量。可以通过例如通式为Si(Y)4的化合物的聚合来提供该SiO2重复单元，其中各Y相同或不同，且各自对于水解或缩合反应为活性基团(例如离去基团)，例如烷氧基(例如C1-3烷氧基)或卤素(例如氯、溴或碘)。一般而言，优选用于本专利技术的组合物的Si树脂包括硅氧烷和倍半硅氧烷，它们可含有有机基团。如上所讨论，本专利技术的组合物还含有具有一个或多个发色团的组分，所述发色团能有效吸收用来图案化上层(overlying)的抗蚀剂层的曝光辐射。最佳的发色团随着对外涂的光致抗蚀剂所用的曝光波长而变化。例如，对于在248nm成像的抗蚀剂，所述组合物适合含有具有任选取代的蒽基或任选取代的萘基的树脂或其它组分。对于在193nm成像的抗蚀剂，所述组合物适合含有具有任选取代的苯基或任选取代的萘基的树脂或其它组分。本专利技术的组合物优选在加工中是交联的(任何类型的硬化包括形成键的反应)。本专利技术优选的组合物是在施涂外涂的光致抗蚀剂组合物之前是可被热交联的。在一个具体的方面，本专利技术的组合物不含有加入的酸源，例如酸或酸形成剂化合物(例如热致酸形成剂或光致酸形成剂化合物)。在另一个具体的方面，本专利技术的组合物不含有加入的酸源，例如酸或酸形成剂化合物，例如热致酸形成剂或光致酸形成剂化合物，优选热致酸形成剂化合物。本专利技术还包括使基材图案化和处理基材的方法，所述基材具体地为电子包装器件，例如半导体晶片等。更具体地，本专利技术优选的方法包括(i)提供具有介电表面层(有机或无机的)或其它底层(underlayer)(例如减反射层、平面化层、填充材料)的基材(例如半导体晶片)，和(ii)通过例如旋涂在所述涂覆的基材上施涂本专利技术的有机组合物。然后将光致抗蚀剂层施涂在本专利技术的有机组合物上面或上方，用有图案的辐射使所述抗蚀剂层成像并显影，在硬掩模层上得到浮雕图像。然后可用等离子体蚀刻本专利技术的有机组合物(硬掩模)，所述等离子体对硬掩模的反应性比对外涂的抗蚀剂浮雕图像的反应性高，例如，对减反射硬掩模的蚀刻选择性对光致抗蚀剂浮雕图像的蚀刻选择性至少约1.1∶1，更优选至少约1.3∶1，更为优选至少约1.4∶1或2∶1。本专利技术的很多硬掩模组合物可以很方便地用基于氟的等离子体进行选择性蚀刻。或者，优选的硬掩模组合物可通过湿法除去，例如用含水的氟化物剥离剂组合物。该蚀刻处理提供与上层的有图案的抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种经涂覆的基材，所述基材包括：　　　　（ａ）有机组合物，所述有机组合物含有　　　　（ｉ）一种或多种Ｓｉ树脂；　　　　（ｉｉ）与所述一种或多种Ｓｉ树脂不同的一种或多种树脂；　　　　其中，以所述组合物的总固体重量计，所述有机组合物的Ｓｉ含量至少为约２０重量％；　　　　（ｂ）在减反射组合物层上的光致抗蚀剂层。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：DA格伦拜克，AM夸克，CQ特鲁翁，MK加拉赫，A赞皮尼，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]