一种抗反射涂料组合物及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种抗反射涂料组合物，通过使用本发明专利技术所述消光树脂可强有力地吸收100～300nm的辐射，尤其在248nm下具有高吸光性能，消光系数K达0.4以上或0.5以上，从而允许使用较薄涂层和较短蚀刻时间，且制备得到的抗反射涂层材料容易清除，特别适合用在薄层光刻胶中使用以获得高分辨率光刻图形；同时，本发明专利技术所述BARC层还具有改进的相对于光刻胶材料的等离子体蚀刻速率，从而能够使图像完整转移至衬底上以获得良好的光刻胶图像。进一步地，通过固含组分的相互作用，可以消除光刻胶内的干涉效应；且通过本发明专利技术所述催化剂、所述交联剂和所述消光树脂共同作用，得到一种兼具良好储存稳定性、固化后高差别溶解度的抗反射涂料组合物。物。物。

【技术实现步骤摘要】
一种抗反射涂料组合物及其应用


[0001]本专利技术涉及光刻
，更具体地，本专利技术涉及一种抗反射涂料组合物及其应用。

技术介绍

[0002]在集成电路制造的光刻工艺中，由于基材底层的光学反射，光强(简称“Iz”)沿光刻胶深度方向的正弦周期性变化，导致光刻胶图形侧壁的正弦波动及CD尺寸可控性差。光刻胶开膜能量(简称“Eth”)及最佳曝光能量(简称“Eop”)随光刻胶膜厚增加呈现出正弦周期性波动，使得非平坦表面的胶的曝光能量可控性变差。紫外光经底部图形顶部或侧面反射至光刻空间图形(AERIAL IMAGE)的暗区，导致光刻胶图形缺陷。尤其随着特征尺寸的减小，高反射层引起的线宽不均匀和光刻胶凹坑，以及光线在光刻胶涂层中因固态微粒产生散射而产生的侧向光化学反应变得越来越不能接受。目前对于改善这些缺陷主要有两种解决方案，如图1所示，其中第一种为底部抗反射层(简称“BARC层”)方案，如图1左所示：在涂覆光刻胶前，先在衬底上涂覆一层对光刻波长有强烈吸收的BARC层，通过该涂层厚度的控制，使来自光刻胶与BARC层间界面及BARC层与衬底间界面之间的反射光发生破坏性干涉，从而使得总的反射光强度降低。第二种为顶部抗反射层(简称“TARC层”)方案，如图1右所示，在涂覆光刻胶后，在光刻胶表面衬底上涂覆一层折射率为接近光刻胶折射率的平方根，厚度为其该介质中波长的1/4的薄膜，使来自TARC层与空气界面与来自TARC层与光刻胶界面的反射光发生破坏性干涉，从而降低因反射无法被光刻胶吸收的能量。
[0003]与TARC层相比，BARC层降低摆动效应和凹缺效应的效果更明显，是提供消除反射率优选的解决方案。将底部抗反射涂层涂敷在衬底上，然后在抗反射涂层的上方涂覆一层光刻胶。将光刻胶曝光并显影，然后典型地蚀刻在曝光区域中的抗反射涂层并因此将光刻胶图案转印到衬底上。根据BARC层的组成可以将其分为无机BARC层和有机BARC层，其中有机BARC层制备工艺比较简单、易刻蚀，在半导体光刻工艺中有更加广泛的应用。BARC层一般应用于深紫外(简称“DUV”)光刻工艺中，它包含一种可以吸收特定光线的树脂。为了增加涂层的强度，减少在溶剂中的溶解性，以防止光刻过程中光刻胶层脱落，现有BARC层需要在树脂中引入交联剂以及少量酸作为交联催化剂。曝光区域的BARC层需要通过蚀刻工艺去除，已知的大多数抗反射涂层设计为能被干蚀。一般而言，抗反射层具有较大的消光系数允许使用较薄的抗反射层，进而允许较短的蚀刻时间，容易清除。此外，刻蚀工艺通常会在一定程度上腐蚀光刻胶材料，如果抗反射涂层的蚀刻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，则光刻胶图案可能损坏或不可能精确转印到衬底上，用于除去抗反射涂层的蚀刻条件也可能损坏衬底。因此，与光刻胶相比，抗反射涂层的蚀刻速率需要相对高，抗反射涂层能够被快速蚀刻的特性，允许其较短的蚀刻时间，使得蚀刻了抗反射涂层而没有在蚀刻工艺期间过度损失光刻胶膜。同时，较短蚀刻时间的抗反射层能够保证其可以允许使用在薄层光刻胶中，进而产生高分辨率的光刻图形。
[0004]目前BARC层的不足是：1、现有BARC层消光系数k为0.4以下，为消除光刻过程中产
生的驻波和干涉影响，现有BARC层需使用较厚的厚度，导致难以清除；进一步地，若用在薄层光刻胶中，较长的蚀刻时间会过度腐蚀未曝光部分光刻胶涂层，使得光刻胶无法起到保护图形的作用，因而无法产生高分辨率的光刻胶图形；2、蚀刻速率较低，导致蚀刻工艺期间过度损失未曝光部分光刻胶膜，使得光刻胶图案损坏或难以精确转印到衬底上；3、采用酸作催化剂，储存稳定性较差；且酸催化剂在等离子刻蚀时会形成残留，影响后续工艺，造成基板较高不良率；会缩短旋涂烘烤时基台的使用寿命。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术第一个方面提供了一种抗反射涂料组合物，所述涂料组合物包含固含组分和溶剂B；
[0006]其中，所述固含组分包括消光树脂A，所述消光树脂A的重均分子量不超过20000。
[0007]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述消光树脂A由基体树脂和发色化合物制备得到。
[0008]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述基体树脂选自丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚芴、聚芴衍生物、聚硅氧烷、聚硅烷、聚碳硅烷中的至少一种。
[0009]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述基体树脂选自丙烯酸树脂。
[0010]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述丙烯酸树脂为至少一种丙烯酸酯单体聚合制备。
[0011]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述丙烯酸树脂为同一种丙烯酸酯单体的聚合物。
[0012]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述丙烯酸树脂为不同种丙烯酸酯单体的聚合物。
[0013]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述丙烯酸树脂为含环氧基或羟基的丙烯酸酯单体A1中的至少一种与含羟基的丙烯酸酯单体A2中的至少一种的聚合物，其中，所述A1和A2各不相同。
[0014]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述丙烯酸树脂为含环氧基或羟基的丙烯酸酯单体A1中的至少一种与不含羟基或环氧基的丙烯酸酯单体A3中的至少一种的聚合物。
[0015]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述丙烯酸酯单体A1和所述丙烯酸酯单体A2摩尔比为1：(0.1～5)。
[0016]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述丙烯酸酯单体A1和所述丙烯酸酯单体A3摩尔比为1：(0.1～5)。
[0017]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述丙烯酸酯单体A1与发色化合物的摩尔比为1：(0.8～1)。
[0018]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述发色化合物选自萘或其衍生物、蒽或其衍生物、香豆素或其衍生物、荧光素或其衍生物、罗丹明、曙红、苝或其衍生物、芴或其衍生物、茋或其衍生物、菲或其衍生物中的至少一种。
[0019]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述固含组分还包含催化剂C，所述催化剂C为有机酸盐。
[0020]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述催化剂C占固含组分的重量百分比为1～
20wt％。
[0021]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述有机酸盐选自对甲苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、草酸盐、邻苯二甲酸盐、萘磺酸盐中的一种或多种。
[0022]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述固含组分还包含交联剂D，所述交联剂D选自甘脲
‑
醛树脂、三聚氰胺
‑
醛树脂、苯代三聚氰胺
‑
醛树脂、脲醛树脂中的一种或多种。
[0023]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述交联剂D占固含组分的重量百分比为3～40wt％。
[0024]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述交联剂D选自三聚氰胺
‑
醛树脂、苯代三聚氰胺
‑
醛树脂中的至少一种和甘脲
‑
醛树脂、脲醛树脂中的至少一种组成的组。
[0025]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述交联剂中甘脲...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗反射涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包含固含组分和溶剂B；其中，所述固含组分包括消光树脂A，所述消光树脂A的重均分子量不超过20000。2.根据权利要求1所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述消光树脂A由基体树脂和发色化合物制备得到。3.根据权利要求2所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述基体树脂选自丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚芴、聚芴衍生物、聚硅氧烷、聚硅烷、聚碳硅烷中的至少一种。4.根据权利要求3所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述基体树脂选自丙烯酸树脂。5.根据权利要求4所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述丙烯酸树脂为至少一种丙烯酸酯单体聚合制备。6.根据权利要求4所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述丙烯酸树脂为同一种丙烯酸酯单体的聚合物。7.根据权利要求4所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述丙烯酸树脂为不同种丙烯酸酯单体的聚合物。8.根据权利要求7所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述丙烯酸树脂为含环氧基或羟基的丙烯酸酯单体A1中的至少一种与含羟基的丙烯酸酯单体A2中的至少一种的聚合物，其中，所述A1和A2各不相同。9.根据权利要求7所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述丙烯酸树脂为含环氧基或羟基的丙烯酸酯单体A1中的至少一种与不含羟基或环氧基的丙烯酸酯单体A3中的至少一种的聚合物。10.根据权利要求8所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述A1和所述A2摩尔比为1：(0.1～5)。11.根据权利要求9所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述A1和所述A3摩尔比为1：(0.1～5)。12.根据权利要求8或9所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述A1与发色化合物的摩尔比为1：(0.8～1)。13.根据权利要求2所述的抗反射涂料组合物，其特征在于，所述发色化合物选自萘或其衍生物、蒽或其衍生物、香豆素或其衍生物、荧光素或其衍生物、罗丹明、曙红、苝或其衍生物、芴或其衍生物、茋或其衍生物、菲或其衍生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：章韵，赵家祺，许帆捷，
申请(专利权)人：上海飞凯光电材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：