一种深紫外光刻用底部抗反射涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种深紫外光刻用底部抗反射涂层及其制备方法和应用。本发明专利技术公开的底部抗反射涂层由下述组合物制得，所述的组合物包括聚合物、溶剂和光酸产生剂；其中，所述聚合物由下述方法制得，其包括下列步骤：(1)将溶剂I预热；(2)将如式(A)所示的单体、如式(B)所示的单体、如式(C)所示的单体、如式(L)所示的交联剂、引发剂和溶剂II混合，得一混合液；(3)将混合液加入到预热的溶剂中进行聚合反应；其中，步骤(1)和步骤(2)不分先后。本发明专利技术制备方法制备得到的底部抗反射涂层能够降低反射率，在底部抗反射涂层旋涂光致抗蚀剂后，未观察到由底部抗反射涂层形成的浮渣。部抗反射涂层形成的浮渣。部抗反射涂层形成的浮渣。

【技术实现步骤摘要】
一种深紫外光刻用底部抗反射涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种深紫外光刻用底部抗反射涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，由于大规模集成电路(large scale integrated circuit，LSI)的持续性高度集成化，为了光刻工艺的微型化，特别是为了进行30nm节点(node)以下的超微细图案工艺，光刻工艺中使用的光刻胶的分辨率已成为决定性的重要因素。因此，在通常使用的g线或i线区域中，曝光光的波长也进一步变短，因此对利用深紫外线、KrF准分子激光、ArF准分子激光的光刻的研究备受关注。
[0003]但是，曝光光源的波长变短时，在半导体基板的待蚀刻层上反射的反射光引起的光干涉效应增大，并且由于底切(undercutting)、切口(notching)等，发生图案轮廓变差或尺寸均匀度降低的问题。为了防止上述问题，通常在待蚀刻层和光刻胶膜之间形成用于吸收曝光光(反射光)的底部抗反射涂层(bottom anti
‑
reflective coatings，BARCs)。
[0004]根据所使用的材料的种类，所述抗反射涂层分为无机底部抗反射涂层和有机底部抗反射涂层，所述无机底部抗反射涂层是通过优化反射率来使用，所述有机底部抗反射涂层吸收通过光刻胶膜的光。
[0005]无机底部抗反射涂层对底部段差具有优异的保形性(conformality)，但是在后续工艺中不容易去除，并且经常发生图案浮起的现象(footing)，因此近年来广泛使用有机底部抗反射涂层。
[0006]通常，与无机底部抗反射涂层相比，有机底部抗反射涂层具有以下优点，即不需要用于形成膜的真空蒸发设备、化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)设备、溅射(sputter)设备等，对放射线的吸收性优异。因此，为了尽可能地降低反射率，通过将包含可吸光的有机分子的有机抗反射涂层设置在光刻胶下以调节反射率而防止下层膜的反射的技术变得重要。目前，行业内亟需开发优异的底部抗反射涂层(bottom anti
‑
reflective coatings，BARCs)材料。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有的底部抗反射涂层反射率较高、常发生图案浮起的缺陷，而提供了一种深紫外光刻用底部抗反射涂层及其制备方法和应用。该深紫外光刻用底部抗反射涂层可以调节反射率，在该抗反射涂层旋涂光致抗蚀剂后，未观察到由底部抗反射涂层形成的浮渣。
[0008]本专利技术提供了一种用于制备底部抗反射涂层的聚合物的制备方法，所述方法包括下列步骤：
[0009](1)将溶剂I预热；
[0010](2)将如式(A)所示的单体、如式(B)所示的单体、如式(C)所示的单体、如式(L)所示的交联剂、引发剂和溶剂II混合，得一混合液；
[0011][0012]其中，R为H或甲基；n为1～3；
[0013]所述如式(A)所示的单体用量为500～1000重量份；所述如式(B)所示的单体用量为500～1000重量份；所述如式(C)所示的单体用量为500～1000重量份；所述如式(L)所示的交联剂用量为200～250重量份。
[0014](3)将混合液加入到预热的溶剂中进行聚合反应；
[0015]其中，步骤(1)和步骤(2)不分先后。
[0016]所述的聚合物的制备方法中，所述溶剂I可为有机溶剂，优选为芳烃类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酰胺类溶剂、亚砜类溶剂和酯类溶剂中的一种或多种。所述芳烃类溶剂优选为甲苯和/或苯。所述醚类溶剂优选为四氢呋喃。所述酮类溶剂优选为甲基戊基酮。所述酰胺类溶剂优选为N,N'
‑
二甲基甲酰胺。所述亚砜类溶剂优选为二甲亚砜。所述酯类溶剂优选为乳酸乙酯和/或丙二醇单甲醚乙酸酯。所述有机溶剂更优选为酰胺类溶剂和酮类溶剂，例如N,N'
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二甲基甲酰胺和甲基戊基酮。
[0017]所述的聚合物的制备方法中，步骤(1)中，所述溶剂I用量优选为600～1000重量份，更优选为1000重量份。若同时含有两种以上的溶剂，则不同溶剂的份数优选相同。
[0018]所述的聚合物的制备方法中，步骤(1)中，所述溶剂I使用氮气吹扫。所述吹扫时间优选为20～50分钟，更优选为30分钟。
[0019]所述的聚合物的制备方法中，步骤(1)中，所述溶剂I预热温度优选为80～100℃，更优选为90℃。
[0020]所述的聚合物的制备方法中，步骤(2)中，所述溶剂II可为有机溶剂，优选为芳烃类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酰胺类溶剂、亚砜类溶剂和酯类溶剂中的一种或多种。所述芳烃类溶剂优选为甲苯和/或苯。所述醚类溶剂优选为四氢呋喃。所述酮类溶剂优选为甲基戊基酮。所述酰胺类溶剂优选为N,N'
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二甲基甲酰胺。所述亚砜类溶剂优选为二甲亚砜。所述酯类溶剂优选为乳酸乙酯和/或丙二醇单甲醚乙酸酯。所述有机溶剂更优选为酰胺类溶剂和酮类溶剂，例如N,N'
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二甲基甲酰胺和甲基戊基酮。
[0021]所述的聚合物的制备方法中，所述溶剂II用量优选为6000～10000重量份，更优选为7000重量份。若同时含有两种以上的溶剂，则不同溶剂的份数优选相同。
[0022]所述的聚合物的制备方法中，步骤(2)中，R优选为甲基。
[0023]所述的聚合物的制备方法中，步骤(2)中，n优选为1。
[0024]所述的聚合物的制备方法中，步骤(2)中，所述如式(A)所示的单体用量优选为650～800重量份。
[0025]所述的聚合物的制备方法中，步骤(2)中，所述如式(B)所示的单体用量优选为650～800重量份。
[0026]所述的聚合物的制备方法中，步骤(2)中，所述如式(C)所示的单体用量优选为650～800重量份。
[0027]所述的聚合物的制备方法中，步骤(2)中，所述如式(L)所示的交联剂用量优选为220重量份。
[0028]所述的聚合物的制备方法中，步骤(2)中，所述引发剂可为自由基聚合引发剂或离子聚合引发剂，优选为2,2
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偶氮二(异丁腈)(AIBN)、2,2'
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偶氮二
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二甲基
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(2
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甲基丙酸酯)、2,2'
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偶氮二
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(4
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甲氧基
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2,4
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二甲基戊腈)、2,2'
‑
偶氮二(2
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环丙基丙腈)、2,2'
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偶氮双(2,4
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二甲基戊腈)、2,2'
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偶氮二(2,4
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二甲基戊腈)、1,1'
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偶氮双(环己烷腈)、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、二过氧邻苯二甲酸二叔丁酯、过氧...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种底部抗反射涂层，其特征在于，所述底部抗反射涂层由下述组合物制得，所述的组合物包括聚合物、溶剂和光酸产生剂；所述聚合物由下列方法制得，所述方法包括下列步骤：(1)将溶剂I预热；(2)将如式(A)所示的单体、如式(B)所示的单体、如式(C)所示的单体、如式(L)所示的交联剂、引发剂和溶剂II混合，得一混合液；其中，R为H或甲基；n为1～3；所述如式(A)所示的单体用量为500～1000重量份；所述如式(B)所示的单体用量为500～1000重量份；所述如式(C)所示的单体用量为500～1000重量份；所述如式(L)所示的交联剂用量为200～250重量份；(3)将混合液加入到预热的溶剂中进行聚合反应；其中，步骤(1)和步骤(2)不分先后。2.如权利要求1所述的底部抗反射涂层，其特征在于，所述步骤(1)中，所述溶剂I为有机溶剂，优选为芳烃类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酰胺类溶剂、亚砜类溶剂和酯类溶剂中的一种或多种；所述芳烃类溶剂优选为甲苯和/或苯；所述醚类溶剂优选为四氢呋喃；所述酮类溶剂优选为甲基戊基酮；所述酰胺类溶剂优选为N,N'
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二甲基甲酰胺；所述亚砜类溶剂优选为二甲亚砜；所述酯类溶剂优选为乳酸乙酯和/或丙二醇单甲醚乙酸酯；所述溶剂I更优选为酰胺类溶剂和酮类溶剂；和/或，所述步骤(1)中，所述溶剂I用量为600～1000重量份；若同时含有两种以上的溶剂，则不同溶剂的份数优选相同；和/或，所述步骤(1)中，所述溶剂I使用氮气吹扫；所述吹扫时间优选为20～50分钟；和/或，所述步骤(1)中，所述溶剂I预热温度为80～100℃；和/或，所述步骤(2)中，所述溶剂II为有机溶剂，优选为芳烃类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酰胺类溶剂、亚砜类溶剂和酯类溶剂中的一种或多种；所述芳烃类溶剂优选为甲苯和/或苯；所述醚类溶剂优选为四氢呋喃；所述酮类溶剂优选为甲基戊基酮；所述酰胺类溶剂优选为N,N'
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二甲基甲酰胺；所述亚砜类溶剂优选为二甲亚砜；所述酯类溶剂优选为乳酸乙酯和/或丙二醇单甲醚乙酸酯；所述有机溶剂更优选为酰胺类溶剂和酮类溶剂；和/或，所述步骤(2)中，所述溶剂II用量为6000～10000重量份；若同时含有两种以上的溶剂，则不同溶剂的份数优选相同；和/或，所述步骤(2)中，R为甲基；和/或，所述步骤(2)中，n为1；和/或，所述步骤(2)中，所述如式(A)所示的单体用量为650～800重量份；和/或，所述步骤(2)中，所述如式(B)所示的单体用量为650～800重量份；
和/或，所述步骤(2)中，所述如式(C)所示的单体用量为650～800重量份；和/或，所述步骤(2)中，所述如式(L)所示的交联剂用量为220重量份；和/或，所述步骤(2)中，所述引发剂为2,2
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偶氮二(异丁腈)、2,2'
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偶氮二
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二甲基
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(2
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甲基丙酸酯)、2,2'
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偶氮二
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(4
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甲氧基
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2,4
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二甲基戊腈)、2,2'
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偶氮二(2
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环丙基丙腈)、2,2'
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偶氮双(2,4
‑
二甲基戊腈)、2,2'
‑
偶氮二(2,4
‑
二甲基戊腈)、1,1'
‑
偶氮双(环己烷腈)、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、二过氧邻苯二甲酸二叔丁酯、过氧
‑2‑
乙基己酸叔丁酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化新戊酸叔戊酯和丁基锂中的一种；和/或，所述步骤(2)中，所述引发剂用量为1～10wt％，所述百分比为引发剂重量与所有单体总重量的比；和/或，所述步骤(2)中，所述混合液使用氮气吹扫；所述吹扫时间优选为30分钟；和/或，所述步骤(3)中，所述加入的方式为蠕动泵引入；所述引入时间优选为2.5小时；和/或，所述步骤(3)中，所述聚合反应的温度为50～200℃，优选为60～150℃；和/或，所述步骤(3)中，所述聚合反应时间为5～7小时。3.如权利要求2所述的底部抗反射涂层，其特征在于，所述步骤(1)中，所述溶剂I为N,N'
‑
二甲基甲酰胺和甲基戊基酮；和/或，所述步骤(1)中，所述溶剂I用量为1000重量份；和/或，所述步骤(1)中，所述吹扫时间为30分钟；和/或，所述步骤(1)中，所述溶剂I预热温度为90℃；和/或，所述步骤(2)中，所述溶剂II为N,N'
‑
二甲基甲酰胺和甲基戊基酮；和/或，所述步骤(2)中，所述溶剂II用量为7000重量份；和/或，所述步骤(2)中，所述引发剂为2,2'
‑
偶氮二(异丁腈)和/或2,2'
‑
偶氮二
‑
二甲基
‑
(2
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甲基丙酸酯)；和/或，所述步骤(2)中，所述引发剂用量为3～5wt％，所述百分比为引发剂重量与所有单体总重量的比；和/或，所述步骤(3)中，所述聚合反应的温度为80～120℃；和/或，所述步骤(3)中，所述聚合反应时间为6小时。4.如权利要求1所述的底部抗反射涂层，其特征在于，所述的溶剂为醚类溶剂、酯类溶剂、醇类溶剂、芳烃类溶剂、酮类溶剂和酰胺类溶剂中的一种或多种；所述醚类溶剂优选为丙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚和丙二醇单甲醚中的一种或多种；所述酯类溶剂优选为丙二醇单丁醚乙酸酯、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯、2
‑
羟基丙酸乙酯、2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑
丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2
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羟基
‑3‑
甲基丁酸甲酯、3
‑
甲氧基丙酸甲酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：方书农，王溯，耿志月，崔中越，
申请(专利权)人：上海芯刻微材料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：