负性作用可光成像底部抗反射涂层制造技术

本发明专利技术涉及新型负性作用、可光成像且可水性显影的抗反射涂料组合物和它们的通过在反射衬底和光刻胶涂层之间形成此新型抗反射涂料组合物的薄层而用在图像处理中的用途。该负性、底部、可光成像的抗反射涂料组合物能够在碱性显影剂中显影且其涂覆在负性光刻胶的下方。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新型负性作用、可光成像且可水性显影的抗反射涂料组合物和它们的通过在反射衬底和光刻胶涂层之间形成新型抗反射涂料组合物的薄层而用于图像处理中的用途。这样的组合物可特别用于由光刻技术，特别是要求采用深紫外辐射曝光的那些光刻技术制造半导体器件。
技术介绍
光刻胶组合物用于微平版印刷工艺中用于制备微型化电子元件，如在计算机芯片和集成电路的制造中。一般情况下，在这些工艺中，首先向衬底材料，如用于制备集成电路的硅晶片涂覆光刻胶组合物膜的薄涂层。然后烘烤经涂覆的衬底以蒸发光刻胶组合物中的任何溶剂和将涂层定影到衬底上。然后将衬底的经烘烤和涂覆的表面在辐射下进行成像式曝光。此辐射曝光引起经涂覆表面的曝光区域中的化学转变。可见光、紫外(UV)光、电子束和X射线辐射能是目前通常用于微平版印刷工艺的辐射类型。在此成像式曝光之后，采用显影剂溶液处理经涂覆的衬底以溶解和除去光刻胶的辐射曝光或未曝光区域。有两种类型的光刻胶组合物，负性作用的和正性作用的。当将负性作用光刻胶组合物在辐射下成像式曝光时，曝光于辐射下的光刻胶组合物的区域变得较不溶于显影剂溶液(如发生交联反应)而光刻胶涂层的未曝光区域保持相对可溶于这样的溶液。因此，采用显影剂处理经曝光的负性作用光刻胶导致除去光刻胶涂层的未曝光区域和在涂层中形成负像，由此暴露出位于下方的衬底表面的所需部分，在该衬底表面上沉积有光刻胶组合物。在正性作用光刻胶中，显影剂除去曝光的部分。半导体器件微型化的趋势已导致使用对越来越低的辐射波长敏感的新型光刻胶，和也导致使用高级多层体系以克服与这样的微型化有关的困难。高分辨率、化学放大的、深紫外(波长为100-300nm)的正性和负性彩色光刻胶可用于构成具有小于四分之一微米的几何尺寸的图像。目前主要有两种深紫外(uv)曝光技术，这些技术在微型化中提供显著的改进，且这些是在248nm和193nm下发射辐射的激光器。其它波长也可以使用，并期望更短的波长，如157nm会在将来投入使用。这样的光刻胶的例子在以下专利中给出并在此引入作为参考，US4,491,628、US5,069,997、US5,350,660、EP794,458和GB2,320,718。248nm的光刻胶通常基于取代的聚羟基苯乙烯和它的共聚物。另一方面，由于芳族化合物在193nm波长下不透明，所以193nm曝光的光刻胶要求非芳族聚合物。一般情况下，将脂环族烃引入聚合物以通过消除芳族官能度代替耐蚀刻性。此外，在更低波长下，从衬底的反射渐增地对光刻胶的平版印刷性能有害。因此，在这些波长下，抗反射涂层变得关键。高度吸收的抗反射涂层在光刻法中的使用是减少由光从高度反射衬底的背反射产生的问题的简单方法。背反射的两个主要缺点是薄膜干涉效应和反射刻痕。薄膜干涉引起驻波，当光刻胶的厚度变化时，该驻波改变由光刻胶膜中总光强度变化引起的临界线宽度尺寸，和当位于下方的材料层的厚度改变时，该驻波在膜中的光强度改变。当在包含能散射透过光刻胶膜的光的表面形态特征的衬底上将光刻胶形成图案时，反射刻痕变得严重，导致线宽变化，和在极端情况下，形成具有完全光刻胶损失(对于正性光刻胶)或具有特征间桥接(负性光刻胶)的区域。底部抗反射涂层的使用提供消除反射率的最好解决方案。将底部抗反射涂层涂覆在衬底上并然后在抗反射涂层的上方涂覆一层光刻胶。将光刻胶成像式曝光和显影。然后在敞开区域中的抗反射涂层通常被蚀刻并因此将光刻胶图案转印到衬底上。现有技术中已知的大多数抗反射涂层设计成能被干蚀。与光刻胶相比，抗反射膜的蚀刻速率需要相对高，使得蚀刻了抗反射膜而没有出现蚀刻工艺期间抗蚀剂膜的过度损失。有两种已知类型的抗反射涂层，无机涂层和有机涂层。然而，这两种涂层迄今为止都已设计为通过干蚀除去。无机类型的涂层包括膜如TiN、TiON、TiW并以30nm的范围旋涂在有机聚合物上，并讨论于如下文章中C.Nolscher等人，ProcSPIE，第1086卷，第242页(1989)；K.Bather，H.Schreiber，Thinsolid films(薄固体膜)，200，93，(1991)；G.Czech等人，MicroelectronicEngineering(微电子工程)，21，第51页(1993)。无机底部抗反射涂层要求精确控制膜厚度，膜的均匀性，特殊的沉积设备，在抗蚀剂涂覆之前的复杂粘合促进技术，单独的干蚀图案转印步骤，和用于脱除的干蚀工艺。干蚀的另一个非常重要的方面在于苛刻的蚀刻条件可能引起对衬底的损坏。有机底部抗反射涂层是更优选的和已经由如下方式配制将染料加到聚合物涂料溶液中或向聚合物结构中引入染料生色团，但这些方式也需要干蚀到衬底。聚合物有机抗反射涂层是本领域已知的，如描述于EP583205中，并在此引入作为参考。据信这样的抗反射聚合物本质上是非常芳香性的，并因此具有太低的干蚀速率，特别是相对于用于193nm和157nm曝光的新型非芳族光刻胶，并因此对于成像和蚀刻是不期望的。此外，如果抗反射涂层的干蚀速率相似于或小于涂覆在抗反射涂层上方的光刻胶的蚀刻速率，则光刻胶图案可能被损坏或可能不能被准确转印到衬底上。用于除去有机涂层的蚀刻条件也可能损坏衬底。因此，需要有机底部抗反射涂层，其不必特别为复合半导体类型衬底而被干蚀，该衬底对蚀刻损坏敏感。本专利技术的新方法是使用吸收性可光成像的负性作用底部抗反射涂层，该涂层可以通过含水碱性溶液显影，而不是通过干蚀除去。底部抗反射涂层的水性脱除消除了对涂层的蚀刻速率要求，减少了成本高的干蚀加工步骤和也防止由干蚀引起的对衬底的损坏。本专利技术的底部抗反射涂料组合物包含光活性化合物、交联化合物和聚合物，该聚合物在曝光于与用于曝光表层负性光刻胶相同波长的光时，可以在与用于将光刻胶显影的相同显影剂中成像。在另一个实施方案中，抗反射涂料组合物包含光活性化合物和聚合物，该聚合物在曝光之后改变极性或官能度使得它在含水碱性溶液中的溶解性从可溶性变化到不可溶。通过消除大量加工步骤，此方法极大地简化平版印刷工艺。由于抗反射涂层是光敏性的，抗反射涂层的脱除程度由潜光学图像确定，这种图像可以很好地描述抗反射涂层中剩余光刻胶图像。EP542008中公开的抗反射组合物是基于高度芳香性的聚合物，如线性酚醛清漆，聚乙烯基苯酚，聚乙烯基苯酚与苯乙烯或α-甲基苯乙烯的共聚物等。此外，此抗反射涂层不是可光成像的且必须干蚀。将可非必要地包含吸收性组分的涂层平面化是已知的并已经用于将表面形态平面化和也防止反射。平面化层是相当厚的和具有1或2微米的数量级。这样的层描述于GB2135793、4557797和US4521274。然而必须将这些层干蚀或用有机溶剂，如甲基异丁基酮除去。在半导体工业中，通过水溶液除去涂层极大地优于有机溶剂。双层光刻胶是已知的，如讨论于US4863827中，但要求对于表层和底层光刻胶在两种不同波长下曝光，这使平版印刷的加工复杂化。有许多公开了抗反射涂料组合物的专利，但这些涂层都完全固化以不溶于含水显影剂溶液和必须通过干蚀除去。US5939236描述了包含聚合物，酸或热酸产生剂，和光酸产生剂的抗反射涂层。然而此膜完全交联以使得它不溶于碱性含水显影剂溶液。此膜通过等离子体气体蚀刻除去。其它抗反射涂层专利的例子有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负性、底部、可光成像的抗反射涂料组合物，该组合物能够在碱性显影剂中显影且其涂覆在负性光刻胶的下方，其中此抗反射涂料组合物包含光酸产生剂、交联剂和碱溶性聚合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JE奥伯兰德，RR达默尔，李丁术季，MO尼瑟尔，MA图卡伊，
申请(专利权)人：AZ电子材料日本株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]