可显影的底部抗反射涂层形成用组合物的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种底部抗反射涂层形成用组合物，并且还提供了一种采用所述组合物的光致抗蚀剂图案形成方法。所述组合物提供了在制造半导体器件的光刻工艺中使用的底部抗反射涂层，并且所述涂层可以使用光致抗蚀剂用显影液进行显影。所述组合物含有溶剂、具有稠合多环芳香族基团的聚合物以及具有马来酰亚胺衍生物或马来酸酐衍生物的化合物。所述组合物可以进一步含有光酸产生剂或交联剂。
【专利说明】可显影的底部抗反射涂层形成用组合物
【技术领域】
[0001]本发明涉及在使用光致抗蚀剂的光刻图案形成中采用的底部抗反射涂层形成用组合物，并且还涉及采用了该组合物的底部抗反射涂层形成方法。另外，本发明进一步涉及由该组合物形成的底部抗反射涂层。
【背景技术】
[0002]在半导体器件的生产中，一般通过使用光致抗蚀剂根据光刻技术来进行微制造。微制造的工艺包含下列步骤:在半导体基片如硅晶圆上形成一薄的光致抗蚀剂层；使用对应于目标器件图案的掩模图案覆盖该层；通过该掩模图案将该层暴露于活性光线如UV光下；显影该经曝光的层以获得光致抗蚀剂图案；以及通过使用该光致抗蚀剂图案作为保护膜来蚀刻该基片，以形成对应于上述图案的精细凸纹。由于最近已增加了半导体器件的集成度，曝光步骤倾向于通过使用非常短波长的光来进行，例如KrF准分子激光(波长:248nm)、ArF准分子激光(波长:193nm)或极UV光(波长:13.5nm)。但是，上述的光刻工艺经常遭受光致抗蚀剂图案的尺寸精度降低的问题。尺寸精度降低是由于由基片反射的光的驻波和/或由于由基片的粗糙度引起的曝光的漫反射所造成的。另外，如果通过使用非常短波长的光如极UV光进行曝光，该抗蚀剂层可能受到由置于其下方的基片放出的气体的不良影响。为了解决那些问题，许多研究者正在研究提供在该光致抗蚀剂层和该基片之间的底部抗反射涂层。所述底部抗反射涂层需要具有各种性质。例如，优选该底部抗反射涂层能够大量吸收用于曝光光致抗蚀剂的辐射、防止漫反射等以便经曝光和显影的光致抗蚀剂能够具有垂直于基片表面的横截面，以及不溶于在光致抗蚀剂组合物中含有的溶剂中(即，不引起互混)。互混是尤其严重的，因为其经常给光致抗蚀剂层和底部抗反射涂层之间的界面带来不良影响。因此，互混容易使得难以控制光致抗蚀剂的图案或形状。
[0003]底部抗反射涂层通常是由热交联性组合物形成的，从而防止与施用在其上的光致抗蚀剂互混。因此，所形成的涂层一般不溶于用来显影光致抗蚀剂的碱性显影液中。相应地，一般而言，在半导体基片的制造之前必须通过干蚀刻除去该抗反射涂层(参见例如专利文献I)。
[0004]但是，当通过干蚀刻除去该涂层时，往往会与该涂层一起除去部分光致抗蚀剂。这使得光致抗蚀剂难以保持足够厚度来制造基片。
[0005]鉴于此，需要开发一种可充分溶解于用于显影光致抗蚀剂的碱性显影液并因此能够与光致抗蚀剂一起显影和除去的底部抗反射涂层。为了满足这种需要，研究者已经研究了可与光致抗蚀剂一起显影并除去的底部抗反射涂层，其中在光致抗蚀剂和底部抗反射涂层中形成图案。
[0006]例如，提议了这样的方法，其中利用二烯和亲二烯体之间的反应来形成可与光致抗蚀剂一起显影并除去的底部抗反射涂层(专利文献2?4)。然而，如果采用这些方法，通常的情况是当将光致抗蚀剂组合物涂抹在其上时，所述涂层仍然是未交联的，由此该涂层易于与光致抗蚀剂层互混。为了避免互混，必须选择光致抗蚀剂组合物的溶剂以免溶解底部抗反射涂层。相应地，由于可使用的光致抗蚀剂受到所选择的溶剂的限制，故存在缺乏通用性的问题。
[0007]现有技术文献:
[0008][专利文献I]美国专利号6156479
[0009][专利文献2]日本专利特开2011-53652
[0010][专利文献3]日本专利特开2010-256859
[0011][专利文献4]日本专利特开2010-250280
[0012][专利文献5]日本专利特开2004-102203
【发明内容】
[0013]本发明欲解决的问题
[0014]考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种底部抗反射涂层，其不与抗蚀剂层互混、可任选地溶于用于显影光致抗蚀剂的碱性显影液中，并且还提供了良好的光刻性能。此外，本发明的又一目的是提供用于形成所述底部抗反射涂层的组合物。
[0015]发明概要
[0016]本发明涉及一种底部抗反射涂层形成用组合物，其包含:
[0017]溶剂，
[0018]包含下式(I)的聚合物:
[0019]-Am-Bn- (I)
[0020]其中A和B分别是下式㈧和⑶表示的重复单元:
[0021]
【权利要求】
1.一种底部抗反射涂层形成用组合物，其包含: 溶剂； 由下式(I)表示的聚合物: 其中 A和B分别是由下式㈧和⑶表示的重复单元:
2.根据权利要求1所述的组合物，其中Y是含有两个或更多个苯环的稠合多环芳香族基团，其中，苯环中的一个被奎宁环所替换，并且该稠合多环芳香族基团可以任选地具有从由烷基、芳基、卤素、烷氧基、硝基、醛、氰基、酰胺基、二烷基氨基、磺酰胺基、酰亚胺基、羧基、羧酸酯、磺基、磺酸酯、烷基氨基和芳基氨基构成的组中选出的取代基。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述化合物由下式⑵~⑷中任一个表示:
4.根据权利要求2所述的组合物，其包含由式(3)表示的化合物。
5.根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含光酸产生剂。
6.根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含交联剂。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中每个R11和R12独立地是氢或甲基，L11是C00，且Z是R3COOR4,其中R3是单键或者具有I~6个碳原子的直链亚烷基，且R4是氢或者具有I~10个碳原子的支链烷基。
8.一种底部抗反射涂层，其为将权利要求2的组合物形成在基片上，然后加热而形成的底部抗反射涂层。
9.根据权利要求8所述的底部抗反射涂层，其是通过在式(I)表示的聚合物和式(2)~(4)中任一个表示的化合物之间的热诱导的狄尔斯-阿尔德反应来形成的。
10.一种图案形成方法，其包含下列步骤: 将权利要求1所述的底部抗反射涂层形成用组合物涂覆在半导体基片上并且烘焙，形成底部抗反射涂层； 在底部抗反射涂层上形成光致抗蚀剂层；将覆盖有底部抗反射涂层和光致抗蚀剂层的半导体基片暴露于光中；以及在曝光之后， 通过使用从由碱性显影液和有机溶剂构成的组中选出的显影液将它们显影，由此在光致抗蚀剂和抗反射涂层中形成图案。
11.根据权利要求10所述的图案形成方法，其中所述光致抗蚀剂层是正性光致抗蚀齐?，R4是氢，且所述显影液是碱性水溶液。
12.根据权利要求10所述的图案形成方法，其中所述光致抗蚀剂层是由正性光致抗蚀剂层制成的，R4是取代或未取代的烃基，且所述显影液是碱性水溶液。
13.根据权利要求12所述的图案形成方法，其中所述底部抗反射涂层形成用组合物进一步含有光酸产生剂。
14.根据权利要求10所述的图案形成方法，其中所述光致抗蚀剂层是负性光致抗蚀剂，R4是氢，且所述显影液是碱性水溶液。
15.根据权利要求14所述的图案形成方法，其中所述底部抗反射涂层形成用组合物进一步含有光酸产生剂。
16.根据权利要求14所述的图案形成方法，其中所述底部抗反射涂层形成用组合物进一步含有交联剂。
17.根据权利要求10所述的图案形成方法，其中所述光致抗蚀剂层是正性光致抗蚀剂，R4是取代或未取代的烃基，且所述显影液是有机溶剂。
18.根据权利要求17所述的图案形成方法，其中所述底部抗反射涂层形成用组合物进一步含有光酸产生剂。
19.根据权利要求10所述的图案形成方法，其中所述曝光是通过使用13.5~248nm波长范围的光来进行的。
20.一种图案形 成方法，包含下列步骤: 将权利要求1所述的底部抗反射涂层形成用组合物涂覆在半导体基片上并且烘焙，以形成底部抗反射涂层； 在底部抗反射涂层上形成光致抗蚀剂层； 将覆盖有底部抗反射涂层和光致抗蚀剂层的半异体基片暴露于光中；以及在曝光之后， 通过使用从由碱性显影液和有机溶剂构成的组中选出的显影液将它们显影，由此在光致抗蚀剂中而不在抗反射涂层中形成图案。
【文档编号】H01L21/027GK103998987SQ201280061706
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】中杉茂正, 山本和磨, 秋山靖, 宫崎真治, M·帕德马纳班, S·查克拉帕尼 申请人:Az电子材料Ip(日本)株式会社