用于负型抗蚀剂的可显影底部抗反射涂料组合物制造技术

一种负型可显影底部抗反射涂料(NDBARC)材料包括聚合物，该聚合物含有脂肪族醇部分、芳香族部分以及羧酸部分。NDBARC组合物在涂布及烘烤之后不溶于一般的光刻胶溶剂，如丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)。NDBARC材料也包括光酸产生剂以及选择性的交联化合物。在NDBARC材料中，羧酸提供显影剂溶解性，而醇单独、羧酸单独或其组合提供PGMEA抗性。NDBARC材料对光刻胶溶剂具有抗性，因此，在涂布光刻胶于NDBARC上方的过程中，NDBARC与光刻胶之间不会发生互混。在曝光及烘烤之后，由于负型光刻胶中的聚合物与光刻曝光部分中的NDBARC层之化学增强交联，该负型光刻胶与该NDBARC层之光刻曝光部分皆变成不溶于显影剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于负型抗蚀剂的可显影底部抗反射涂料组合物相关申请的交叉参考本申请要求受让给相同受让人，题目为“用于负型抗蚀剂的可显影底部抗反射涂料组合物”和律师案卷号No.FIS920110077US1的在先未决申请13/206796的优先权。该在先未决申请的全部公开内容在此引入作为参考。专利
本公开内容涉及化学组合物，尤其是涉及用于可显影底部抗反射涂料(DBARC)材料的组合物、结构物，及其制造与使用方法。专利技术背景来自基板的高反射率对于高数值孔径(NA)和短紫外线(UV)波长(例如248nm、193nm及更短的波长)曝光的光刻胶光刻性能来说已变得越来越不利。在植入阶段(level)中，高反射率对光刻性能的负面影响问题更是明显，这是因为闸极图形化后产生的表面形态的存在和/或各种用于先进半导体器件的反射基板(如包括硅、氮化硅及氧化硅的基板)的使用。使用顶部抗反射涂料(TARC)层来改善光刻影像是该
中已知的。由TARC层提供的反射率控制通常不如使用底部抗反射涂料(BARC)层提供的反射率控制好。然而，使用BARC层需要蚀刻步骤来去除BARC层。此蚀刻工艺会损坏下方的基板，和因此，使用BARC层对于许多的应用(包括植入阶段)并不理想。该
中已知有两种类型的光刻胶。一种类型的光刻胶是正型光刻胶，其中曝光的光刻胶部分变成可溶于光刻胶显影剂。未曝光的光刻胶部分维持不溶于光刻胶显影剂。一种类型的光刻胶是负型光刻胶，其中曝光的光刻胶部分变成不溶于光刻胶显影剂。未曝光的光刻胶部分可被光刻胶显影剂溶解。DBARC层已被提出可缓和正型光刻胶的反射率控制问题。
中已知的DBARC材料包括只与正型光刻胶相容的材料。用于正型光刻胶的DBARC系统公开于例如Oberlander等人的美国专利第6,844,131号与Chen等人的美国专利申请案公开号第20070243484号以及Huang等人的美国专利申请案公开号第20100196825号中。用于正型光刻胶的DBARC材料在用与正型光刻胶相同方式的光照射之后立即变成可溶于光刻胶显影剂。然而，半导体制造中的许多植入阶段采用负型光刻胶，这是因为负型光刻胶提供表面形态上的优异光刻胶影像去除，以及与正型光刻胶相比在离子植入过程中较少的光刻胶收缩。因此，需要适合与负型光刻胶一起使用的DBARC系统。专利技术概述负型的可显影底部抗反射涂料(NDBARC)材料包括聚合物，所述聚合物含有脂肪族醇部分、芳香族部分以及羧酸部分。NDBARC组合物在涂布及烘烤之后不溶于一般的光刻胶溶剂，如丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)。NDBARC材料也包括光酸产生剂。NDBARC材料也可包括交联化合物。在NDBARC材料中，羧酸提供显影剂溶解性，而醇和/或羧酸提供抗PGMEA性能。NDBARC材料具有抗光刻胶溶剂的性能，因此，在涂布光刻胶于NDBARC上方的过程中，NDBARC与光刻胶之间不会发生互混。在曝光及烘烤NDBARC层与负型光刻胶的堆叠物之后，由于光刻曝光部分中负型光刻胶与NDBARC的化学增强交联，该负型光刻胶与该NDBARC层两者的光刻曝光部分皆变成不溶于显影剂。根据本专利技术公开内容的一个方面，提供一种用于NDBARC材料的物质组合物。该物质组合物包括聚合物，该聚合物包括至少一个羧酸部分、至少一个可交联脂肪族醇部分以及至少一个芳香族部分。根据本专利技术公开内容的另一个方面，提供一种形成光刻结构的方法。该方法包括：在基板的表面上形成从底部到顶部的NDBARC层及负型光刻胶层的堆叠物，其中该NDBARC层包括聚合物，该聚合物包括至少一个羧酸部分、至少一个可交联脂肪族醇部分及至少一个芳香族部分；光刻曝光一部分的该堆叠物；以及显影该堆叠物，其中于该显影过程中从该基板的该表面上方去除该堆叠物的未光刻曝光部分。根据本专利技术公开内容的仍然另一个方面，一种结构物包括从底部到顶部的NDBARC层及负型光刻胶层的堆叠物。该堆叠物位于基板的表面上。该NDBARC层包括聚合物，该聚合物包括至少一个羧酸部分、至少一个可交联脂肪族醇部分以及至少一个芳香族部分。附图说明图1为依据本专利技术公开内容的实施方案，在形成NDBARC层与负型光刻胶层的堆叠物之后，采用NDBARC层的例示性结构物的垂直剖面图。图2为依据本专利技术公开内容的实施方案，在光刻曝光NDBARC层与负型光刻胶层的堆叠物之后，例示性结构物的垂直剖面图。图3为依据本专利技术公开内容的实施方案，在显影NDBARC层与负型光刻胶层的堆叠物之后，例示性结构物的垂直剖面图。图4为依据本专利技术公开内容的实施方案，在采用NDBARC层与负型光刻胶层的堆叠物作为遮蔽层的离子植入过程中，例示性结构物的垂直剖面图。详细描述如上所述，本专利技术公开内容涉及用于NDBARC材料的组合物、结构物，及其制造与使用方法，现将以附图详细描述它们。在所有的附图中，使用相同的参照符号或文字来指称类似或等同的组件。该等附图不不必须按比例绘制。依据本专利技术公开内容的实施方案的NDBARC材料包括聚合物，该聚合物含有羧酸部分、可交联脂肪族醇部分以及芳香族部分。羧酸部分的实例为含有羧酸基的聚合物中的重复单元。本文中重复单元表示在链中重复的单元。类似地，含有脂肪族醇基团或芳香基的重复单元分别为脂肪族部分或芳香族部分。重复单元也可含有一个以上的这些羧酸、脂肪族醇及芳香族基团的各种组合。例示的聚合物100的化学式如下所示，聚合物100包括羧酸部分110的m个重复单元、可交联脂肪族醇部分120的n个重复单元以及芳香族部分130的l个重复单元：在上面的例示聚合物100中，下标1、m及n为每个重复单元的重复数目。每个数目1、m及n可为大于1的整数，并且可以在从2至1,000的范围中，而且通常是从10至200，虽然也可以采用更小或更大的数目。羧酸部分110的m个重复单元的摩尔百分比为m/(m+n+l+k)，可交联脂肪族醇部分120的n个重复单元的摩尔百分比为n/(m+n+l+k)，以及芳香族部分130的l个重复单元的摩尔百分比为l/(m+n+l+k)。在此，k为其他可或可不附接于该链的任选部分的总数目。在一个实施方案中，数目k可为0。在另一个实施方案中，数目k可以是在m、n及1的总和的0.5%至50%范围中的正整数。羧酸部分110的m个重复单元可被多个第一重复单元基团替换。每个第一重复基团可包括至少重复两次且与任何其他直接与该第一重复单元基团连接的第一重复单元基团不同的羧酸部分。可交联脂肪族醇部分120的n个重复单元可被多个第二重复单元基团替换。每个第二重复基团可包括至少重复两次且与任何其他直接与该第二重复单元基团连接的第二重复单元基团不同的可交联脂肪族醇部分。芳香族部分130的l个重复单元可被多个第三重复单元基团替换。每个第三重复基团可包括至少重复两次且与任何其他直接与该第三重复单元基团连接的第三重复单元基团不同的芳香族部分。此外，每个第一重复基团、每个第二重复基团和/或每个第三重复基团可与该第一重复基团、该第二重复基团和/或该第三重复基团中的任一个直接连接。因此，例示的聚合物100可以包括至少一个羧酸部分的多个单元、至少一个可交联脂肪族醇部分的多个单元以及至少一个芳香族部分的多个单元。NDBARC材料在涂布与烘烤之后不溶于一般本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于负型可显影底部抗反射涂料(NDBARC)材料的物质组合物，该物质组合物包含聚合物，该聚合物包括至少一个羧酸部分、至少一个可交联脂肪族醇部分以及至少一个芳香族部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.10 US 13/206,7961.一种用于负型可显影底部抗反射涂料NDBARC材料的物质组合物，该物质组合物包含聚合物，该聚合物包括至少一个羧酸部分、至少一个可交联脂肪族醇部分以及至少一个芳香族部分，其中该至少一个可交联脂肪族醇部分选自如下结构：其中符号q代表正整数，每个独立地具有从1至30的值。2.权利要求1的物质组合物，其中该至少一个可交联脂肪族醇部分选自如下结构：3.权利要求1或2的物质组合物，进一步包含光酸产生剂。4.权利要求1或2的物质组合物，其中该至少一个羧酸部分包括丙烯酸部分、甲基丙烯酸MAA部分、4-乙烯基苯甲酸部分、丙烯酸2-羧乙酯部分以及单-2-(甲基丙烯酰氧基)乙基琥珀酸酯部分中的至少一个。5.权利要求1或2的物质组合物，其中该至少一个可交联脂肪族醇部分包括甲基丙烯酸3-羟基-1-金刚烷基酯HADMA部分、以及甲基丙烯酸3-(2'-羟基乙氧基)-1-金刚烷基酯HEADMA部分中的至少一个。6.权利要求1或2的物质组合物，其中该至少一个芳香族部分包括甲基丙烯酸9-蒽基甲酯ANTMA部分、羟基苯乙烯部分以及苯乙烯部分中的至少一个。7.权利要求1或2的物质组合物，其中该至少一个芳香族部分包括至少一个发色团部分，该发色团部分吸收波长选自从100nm至400nm的波长范围的光。8.权利要求1或2的物质组合物，其中相对于该至少一个羧酸部分、该至少一个可交联脂肪族醇部分及该至少一个芳香族部分的所有摩尔百分比总和，该至少一个羧酸部分的摩尔百分比为从20％至70％，以及相对于该总和，该至少一个可交联脂肪族醇部分的摩尔百分比为从10％至70％。9.权利要求1或2的物质组合物，进一步包含溶剂，其中该聚合物溶于该溶剂。10.一种用于负型可显影底部抗反射涂料NDBARC材料的物质组合物，该物质组合物包含聚合物，该聚合物包括羧酸部分的m个重复单元、可交联脂肪族醇部分的n个重复单元以及芳香族部分的l个重复单元，其中该m、该n及该l的每个独立地为大于1的整数，其中至少一个可交联脂肪族醇部分选自如下结构：其中符号q代表正整数，每个独立地具有从1至30的值。11.权利要求10的物质组合物，其中该至少一个可交联脂肪族醇部分选自如下结构：12.一种用于负型可显影底部抗反射涂料NDBARC材料的物质组合物，该物质组合物包含聚合物，该聚合物包括至少一个羧酸部分、至少一个可交联脂肪族醇部分及至少一个芳香族部分，其中该至少一个羧酸部分包括丙烯酸部分、甲基丙烯酸MAA部分、4-乙烯基苯甲酸部分、丙烯酸2-羧乙酯部分以及单-2-(甲基丙烯酰氧基)乙基琥珀酸酯部分中的至少一个，其中该至少一个芳香族部分包括甲基丙烯酸9-蒽基甲酯ANTMA部分、羟基苯乙烯部分及苯乙烯部分中的至少一个，以及其中该至少一个可交联脂肪族醇部分选自如下结构：其中符号q代表正整数，每个独立地具有从1至30的值。13.权利要求12的物质组合物，其中该至少一个可交联脂肪族醇部分选自如下结构：14.一种形成光刻结构的方法，该方法包括：在基板的表面上形成从底部到顶部的负型可显影底部抗反射涂料层及负型光刻胶层的堆叠物，其中该负型可显影底部抗反射涂料层包含聚合物，该聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光荣，S·J·霍姆斯，黄武松，刘森，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US