采用包括光酸产生剂的抗反射涂层组合物的图案形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光刻工艺中通过负性显影（negativetonedevelopment，NTD)形 成图案的方法。
【背景技术】
[0002] 光致抗蚀剂是一种光敏组合物，被用来将图像转移到基材上。光致抗蚀剂的涂层 形成于基材上，并且接着通过光掩膜曝光于光化辐射。光掩膜具有对于光化辐射不透明和 透明的区域。当光致抗蚀剂涂层暴露于光化辐射时，光致抗蚀剂层上发生光诱导化学修饰 反应。结果，光掩膜的图案被转移到光致抗蚀剂涂层。之后，光致抗蚀剂涂层被显影以形成 图案化的图像，能够选择性的在基材上处理。
[0003] 通常化学放大负性（negative-tone)光致抗蚀剂包括酸不稳定基团和具有光酸 产生剂的树脂。当这样的光致抗蚀剂曝光于化学辐射射线时，光酸产生剂形成酸，且形成的 酸在后曝光烘烤过程中引发树脂中的酸不稳定基团解离。酸不稳定基团的去除在曝光和未 曝光的区域之间产生碱性水溶性显影剂或基于疏水性有机溶剂的显影剂中的溶解性的差 另IJ。抗蚀剂的曝光区域在碱性水性显影剂中是可溶的，且在疏水性有机溶剂显影剂中是不 可溶的。在半导体装置的制备过程中，使用碱性水溶性显影剂的正性（positive-tone)过 程在基材上仅留下光致抗蚀剂的未曝光区域；反之使用疏水性有机溶剂显影剂的负性过程 仅在基材上留下光致抗蚀剂的曝光区域。
[0004] 通常，光致抗蚀剂被用于半导体制造，其中半导体晶片例如Si或GaAs被转化为导 电路径（优选为微米或亚微米图形）的复合矩阵以执行电路功能。为了实现这一的目标， 正确的处理光致抗蚀剂是很重要的。用于处理光致抗蚀剂的几种操作互相关联地作用，但 是获得高分辨率光致抗蚀剂图像的最重要的操作的一种是曝光操作。
[0005] 在这样的曝光操作中，当辐照到光致抗蚀剂涂层的光化辐射被反射时，光致抗蚀 剂涂层上图案化的图像的分辨率被降低。例如，当光化辐射在基材和光致抗蚀剂之间的界 面上被反射时，引起了辐照到光致抗蚀剂涂层的光化辐射的密度的空间变化，且光化辐射 向着非预想的光致抗蚀剂区域散射，引起显影的图案的线宽的改变或缺乏均一性。另外，因 为在区域间的散射的或反射的光化辐射的数量上的不同，线宽会变得不均一，例如，分辨率 会由于基材的表面状况受到限制。
[0006] 为了解决以上所述的与反射相关的问题，光吸收层，即是抗反射涂层，被用于 设置在基材的表面和光致抗蚀剂涂层之间（见美国专利Nos. 5, 939, 236、5, 886, 102、 5, 851，738、5, 851，730 等）。
[0007] 然而在这样的传统的抗反射涂层的情况中，当图案具有小的临界尺寸（40nm以 下）时光刻工艺中的负性显影（NTD)常常遇到图案崩塌。该现象已经导致了产品质量的劣 化，和由于难以确保工艺窗口导致的低产率。
【发明内容】
[0008] 因此，本发明的目的是提供一种通过使用抗反射涂层的负性显影（NTD)形成图案 的方法，以解决上述的问题。
[0009] 为了实现该目的，本发明提供了一种通过负性显影形成图案的方法，其包括以下 步骤：（1)在基材上形成抗反射涂层组合物的层，所述抗反射涂层组合物包括（a)有机聚合 物，（b)光酸产生剂，和（c)交联剂；(2)在抗反射涂层组合物层上形成光致抗蚀剂层；(3) 将光致抗蚀剂组合物层和抗反射涂层组合物层同时曝光于活化辐射下，接着进行烘烤；和 (4)对曝光的光致抗蚀剂组合物层用有机溶剂显影剂进行显影。
[0010] 本发明的通过负性显影形成图案的方法是通过在基材和光致抗蚀剂组合物层之 间形成包括光酸产生剂的抗反射涂层组合物层来实现的，且因此改善了图案的线宽（CD)， 且阻止了由于曝光过程在光致抗蚀剂组合物层的脱保护效应的完全活化导致的图案崩塌。
【附图说明】
[0011] 当参考附图时，本发明的以上或其它方面和特征将通过以下描述变得清楚，其 中：
[0012] 图1 :光致抗蚀剂组合物层的线/距图案的SEM图像，所述光致抗蚀剂组合物层如 下形成：使实施例1和对比实施例1和2得到的抗反射涂层组合物进行负性显影（NTD)的 光刻过程，接着将得到的层曝光于不同量的光。
【具体实施方式】
[0013] 下面将具体描述本发明的示例性实施例。
[0014] 用于负件显影（NTD)的抗反射涂层组合物
[0015] -种抗反射涂层组合物，其用于根据本发明的使用负性显影的图案形成的方法， 所述组合物包括：(a)有机聚合物；(b)光酸产生剂；和（c)交联剂。
[0016] (a)有机聚合物
[0017] 所述有机聚合物包括：(a_l)至少一个单元，其从包括两个或更多个选自羧基和 羧酸酯基的基团的三聚氰酸酯（cyanurate)基化合物衍生得到；和（a-2)至少一个从二元 醇或多元醇衍生得到的单元。
[0018] 例如，结构单元（a-1)可以是至少一个从以下通式1表示的化合物衍生来的化合 物：
[0019] 通式-1
[0020]
[0021] 在通式1中，R1OOC(CX2)n^R2-和R300C(CX丄-中的至少两个表示不同的酸，或酯 基；
[0022] R\R2、R3和X各自独立的表示氢、或非氢取代基，其中非氢取代基表示取代或非取 代的C1i。烷基，取代或非取代的C2i。烯基或C2i。炔基（例如烯丙基等），取代或非取代的 C1i。烧醜基（alkanoyl)，取代或非取代的Cii。烷氧基（例如甲氧基、丙氧基、丁氧基等）， 环氧基，取代或非取代的C1i。烷基硫代基团（alkylthio)，取代或非取代的Cii。烷基亚磺 酰基（sulfinyl)，取代或非取代的C1i。烷基磺酰基、取代或非取代的羧基，取代或非取代 的-COO-C1s烷基，取代或非取代的C6 12芳基（例如苯基、萘基等），或取代或非取代的5-或 10-元杂脂环基或杂芳基（例如甲基邻苯二甲酰亚胺，N-甲基-1，8-邻苯二甲酰亚胺等）； 和
[0023] n和m是彼此相同的或不同的，且每个均为大于0的整数。
[0024] 例如，结构单元（a-2)可以从二元醇或多元醇衍生而来。
[0025] 合适的二元醇的特定示例包括乙二醇；1，3_丙二醇；1，2_丙二醇；2,2_二甲 基-1，3-丙二醇；2, 2-二乙基-1，3-丙二醇；2-乙基-3-甲基1，3-丙二醇；2-甲基2-丙 基-1，3-丙二醇；2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇；1，4_ 丁二醇；2-甲基-1，4-丁二醇；1， 2_ 丁二醇；1，3-丁二醇；2, 3-丁二醇；2, 3-二甲基-2, 3-丁二醇；1，5-戊二醇；1，2-戊二 醇；2,4_戊二醇；2-甲基-2,4-戊二醇；1，6_己二醇；2,5_己二醇；1，2_己二醇；1，5_己二 醇；2-乙基-1，3-己二醇；2,5_二甲基_2,5_己二醇；1，7_庚二醇；1，8_辛二醇；1，2_辛 二醇；1，9-壬二醇；1，10-癸二醇；1，2-癸二醇；1，12-十二烷二醇；1，2-十二烷二醇；1， 2- 十四烷二醇；1，2_十六烷二醇；1，16_十六烷二醇；1，2_环丁烷二甲醇；1，4_环己烷二 甲醇；1，2-环己烷二甲醇；5-亚降冰片基-2, 2-二甲醇；3-亚环己基1，1_二甲醇；二环 己基-4,4' -二醇；1，2-环戊烷二醇；1，3-环戊烷二醇；1，2-环辛烷二醇；1，4-环辛烷二 醇；1，5-环辛烷二醇；1，2-环己烷二醇；1，3环己烷二醇；1，4-环己烷二醇；1，2-环庚烷 二醇；2, 2,4,4_四甲基_1，3_环丁烧二醇；1，2_环十二烧二醇；蔡烧_1，4_二醇；蔡烧_1， 5_ 二醇；3_ 氣 _1，2_ 丙二醇；1，4_ 二漠丁烧 _2, 3_ 二醇；2, 2, 3, 3_ 四氣 _1，4_ 丁二醇；二 乙二醇；三乙二醇；四乙二醇；戊乙二醇；二丙二醇；异山梨醇；异甘露糖醇；1，3-二恶烷 (dioxane) -5, 5- 一甲醇；1，4_ 一恶烧-2, 3- 一醇；1，4_ 一乙烧 _2, 5_ 一醇；1，2_ 一嗤烧 ((1;11:1113116)-4,5-二醇；2-轻乙基二硫化物；3,6-二硫杂（(1;[1:1113)-1，8-辛二醇 ；3,3'-硫 代二丙醇；2,2' -硫代二乙醇；1，3_丙酮醇；1，5_二羟基_2,2,4,4_四氯-3-戊酮；甘油 醛；四苯乙二醇（benzopinacol) ;1，1，4,4_ 四苯基-1，4_ 丁二醇；3,4_ 二（对羟基酸）_3， 4-己二醇；1，2_苯二甲醇；1，4_苯二甲醇；2,3,5,6_四甲基-对二甲苯-a，a二醇；2， 4,5,6-四氯苯-1，3-二甲醇；2, 3, 5,6-四氯苯-1，4-二甲醇；2, 2-二苯基-1，3-丙二醇； 3- (4_氣苯氧基）_1，