用于光刻胶的抗反射涂料制造技术

本发明专利技术涉及一种抗反射涂料组合物，包括以下物质的混合物：ａ）由以下结构（Ⅰ）定义的聚合物，其中Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］独立地为氢、或Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］烷基，Ｒ↓［３］是甲基、乙基、丙基或丁基，Ｒ↓［４］－Ｒ↓［７］独立地为氢、或Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］烷基，ｎ＝１０－５０００；（ｂ）含氟、微水溶性（在水中，０．１－１０％重量）有机Ｃ↓［３］－Ｃ↓［１３］脂族羧酸；（ｃ）非金属氧化物；和（ｄ）溶剂。本发明专利技术还涉及一种生产该抗反射涂料组合物的方法和一种与光刻胶组合物结合使用该抗反射涂料组合物来生产微电子设备的方法。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的背景本专利技术涉及一种适合与光刻胶一起使用的抗反射涂料组合物，尤其是抗反射面涂层组合物；一种生产该抗反射涂料组合物的方法；以及一种与光敏光刻胶组合物一起使用该抗反射涂料组合物生产半导体和其它微电子设备的方法。本专利技术还涉及一种在涂以光敏光刻胶组合物之前或之后用该抗反射涂料组合物涂布基材的方法、以及在基材上涂布、成像和显影一种光敏光刻胶组合物和该抗反射涂料组合物的方法。薄膜干涉在用于生产微电子设备的光学微平版印刷的工艺控制中发挥重要作用。光刻胶涂层或覆盖在光刻胶之上或之下的薄膜的小的厚度变化可引起大的曝光变化，这又填充造成两种非所需的线宽变化。1.因为薄膜厚度在批与批之间、晶片与晶片之间、或横穿晶片上可以不同，因此线宽在批与批之间、晶片与晶片之间、或晶片的横向上不同。2.因为构图发生在晶片外形上，因此光刻胶涂层厚度不可避免地在外形边缘处变化，造成线宽在越过该边缘时的变化。避免这种薄膜干涉效果是先进工艺如X-射线平版印刷或多层光刻胶体系的主要优点之一。但单层抗蚀剂(SLR)工艺主导了用于生产半导体和其它微电子设备的线的制造，因为它简便，成本-效率较好，且与干法相比湿显影工艺较为清洁。薄膜干涉导致在澄清正性光刻胶所需的曝光剂量(澄清剂量)相对光刻胶涂层厚度的图中的周期波动。光学上，光在光刻胶涂覆基材上由底反射表面(“镜”，由基材+薄膜的作用引起)反射，影响光由面镜(光刻胶/空气界面)的反射。由于光学平版印刷趋向较短的曝光波长，薄膜干涉作用逐渐变得更加重要。随着曝光波长的下降，可发现这种薄膜干涉的强度发生更严重的摆动。过去采用染色光刻胶来尝试解决这些反射问题。但一般已知，染色光刻胶仅降低基材的反射，而基本上不会将其消除。另外，染色光刻胶往往造成光刻胶平版印刷性能的下降，同时染料可能升华且染料与光刻胶膜中的其它组分不相容。如果需要进一步降低或基本上消除这种摆动比率，在涂以光刻胶之前或之后并在曝光之前，将抗反射涂料涂覆到基材上。光刻胶以成像方式曝光并随后显影。曝光区中的抗反射涂层随后在光刻胶(面抗反射涂层)之前或在光刻胶(底抗反射涂层)之后通常在氧等离子体中进行蚀刻，这样将光刻胶图案转印到基材上。抗反射涂层的蚀刻速率应该相对光刻胶较高，因此抗反射涂层的蚀刻不会造成未曝光保护光刻胶膜在蚀刻过程中的过多损失。包含用于吸收光的染料和用以提供良好涂布性能的有机聚合物的抗反射涂料组合物是已有技术已知的。但染料在加热过程中向环境中和/或向相邻光刻胶层的升华和/或扩散使得这些种类的抗反射涂料组合物不太理想。聚合物有机抗反射涂料组合物是本领域已知的，例如描述于EP583205，在此将其作为参考并入本专利技术。但这些抗反射涂料组合物由有机溶剂如环己烷和环戊酮铸塑。对使用包含这些有机溶剂的抗反射涂料组合物的潜在危害的关注是导致开发本专利技术抗反射涂料组合物的一个原因。光刻胶组合物用于微平版印刷工艺以制造微型电子元件如用于制造计算机芯片、存储设备和集成电路。一般在这些工艺中，光刻胶组合物薄膜首先施涂到用于制造集成电路和其它微电子设备的基材如硅片上。该涂覆基材随后烘烤以基本上蒸发出光刻胶组合物中的光刻胶溶剂并将光刻胶涂层固着(提高粘附性)到基材上。该基材的烘烤的涂覆表面随后进行图像方式曝光，通常是光化辐射。在正性工作光刻胶组合物中，这种曝光引起在涂覆表面的未曝光区域中的化学转化。可见光、紫外(UV)光、电子束和X-射线能量是目前常用于这些微平版印刷工艺的辐射种类。在该图像辐射曝光之后，涂覆基材用显影剂溶液处理以从基材表面上溶解和去除光刻胶的辐射曝光(正性工作光刻胶)或未曝光区域(负性工作光刻胶)。可见光、紫外(UV)光、电子束和X-射线能量是目前常用于这些微平版印刷工艺的辐射种类。在该图像辐射曝光之后，涂覆基材用显影剂溶液处理以从基材表面上溶解和去除光刻胶的辐射曝光或未曝光区域以及所有抗反射涂层。如果负性工作光刻胶组合物以图像方式曝光，抗蚀剂组合物的曝光区域变得不太溶于显影剂溶液(如，发生交联反应)，而光刻胶涂层的未曝光区域相对可溶于该溶液。即，通过用显影剂处理曝光负性工作抗蚀剂，可以去除光刻胶涂层的未曝光区域并在涂层中产生负像，这样就暴露成其上沉积有光刻胶组合物的下方基材表面的所需部分。显影之后，现部分未保护的基材可用基材光刻胶溶液或等离子体气体和类似物进行处理。光刻胶溶液或等离子体气体刻蚀其中光刻胶涂层在显影过程中被去除的那部分基材。其中仍保留光刻胶涂层的基材区域被保护，因此在与用于图像方式曝光的光罩相应的基材中产生蚀刻图案。然后，光刻胶涂层的保留区域可在汽提过程中去除，留下清洁的蚀刻基材表面。在某些情况下，最好在显影步骤之后和在蚀刻步骤之前对保留的光刻胶层进行热处理以提高它与下方基材的粘附性以及它对蚀刻溶液的耐性。正性工作光刻胶组合物目前相对负性工作光刻胶有利，因为前者一般具有较好的分辨能力和图像转印特性。光刻胶分辨率定义为光刻胶组合物可在曝光和显影之后以高度图像边缘锐度由光罩转印至基材上的最小特征。在目前的许多制造场合中，光刻胶分辨率要求大约低于0.5微米。另外，几乎总是理想的是，显影的光刻胶壁轮廓相对基材是接近垂直的。在光刻胶涂层的显影和未显影区域之间的这些分界意味着光罩图像被精确地图案转印到基材上。本专利技术的综述本专利技术涉及一种抗反射涂料组合物。本专利技术还涉及一种生产该抗反射涂料组合物和在生产微电子设备时使用该抗反射涂料组合物的方法。将抗反射涂料组合物施涂到光刻胶组合物的上方(之后)或下方(之前)，所述光刻胶可以是负性或正性工作的，但一般优选正性工作光刻胶。本专利技术还涉及一种适用于抗反射涂料组合物的新聚合物，优选水溶性的，它可用于照相平版印刷工艺以生产微电子设备。本专利技术的聚合物由以下结构定义 其中R1和R2独立地为氢、或C1-C5烷基R3是甲基、乙基、丙基或丁基R4-R7独立地为氢、或C1-C5烷基n＝10-50000。本专利技术的聚合物可用于含水抗反射涂料组合物，因为它在水和其它低毒性溶剂中是可溶的。本专利技术还涉及一种生产抗反射涂料组合物的方法。该主题方法包括a)提供一种由以下结构定义的聚合物 其中R1和R2独立地为氢、或C1-C5烷基R3是甲基、乙基、丙基或丁基R4-R7独立地为氢、或C1-C5烷基n＝10-50000(b)通过提供以下物质的混合物，配制一种抗反射涂料组合物(1)约1-5％，优选约1-3％的来自步骤a)的聚合物，其重均分子量(“Mw”)为约1000-500000，优选约2000-500000，最优选约5000-500000；(2)约2-10％，优选约2-5％的含氟、微水溶性(在水中，0.1-10％重量，优选0.5-5％重量)有机C3-C13脂族羧酸；(3)约0.5-3％，优选约0.5-1.5％的非金属氢氧化物如氢氧化铵，优选四甲基氢氧化铵；和(4)至少85％，优选至少90％的溶剂，优选去离子(“DI”)水。合适的微水溶性含氟有机C3-C18脂族羧酸包括氟化羧酸如十五氟辛酸或全氟辛酸。适用于本专利技术抗反射涂料组合物的溶剂可包括水、二甘醇二甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、PGMEA和PGME的混合物、乳酸乙酯(EL)、3-乙氧基-丙酸乙酯(EEP)、EL和EEP的混合物、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产抗反射涂料组合物的方法，包括：ａ）提供一种由以下结构定义的聚合物：Ｒ↓［１］－＊ＣＲ↓［４］Ｒ↓［５］Ｒ↓［６］Ｒ↓［７］－［－＊ＣＲ↓［４］Ｒ↓［５］ＣＲ↓［６］Ｒ↓［７］］↓［ｎ］－＊ＣＲ↓［４］Ｒ↓［５］ＣＲ↓［６ ］Ｒ↓［７］－Ｒ↓［２］其中：Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］独立地为氢、或Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］烷基Ｒ↓［３］是甲基、乙基、丙基或丁基Ｒ↓［４］－Ｒ↓［７］独立地为氢、或Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］烷基ｎ＝１０－５００００（ｂ）通 过提供以下物质的混合物，配制一种抗反射涂料组合物：（１）重均分子量为约１０００－５０００００的来自步骤ａ）的聚合物；（２）含氟、微水溶性（在水中，０．１－１０％重量）有机Ｃ↓［３］－Ｃ↓［１３］脂族羧酸；（３）非金属氢氧化物；和 （４）溶剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SS迪克斯特，MD拉曼，DN坎纳，JE奥博兰德，DL杜哈姆，
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]