DE69930832T2 - Benutzung einer zusammensetzung für eine antireflexunterschicht - Google Patents

Benutzung einer zusammensetzung für eine antireflexunterschicht Download PDF

Info

Publication number
DE69930832T2
DE69930832T2 DE69930832T DE69930832T DE69930832T2 DE 69930832 T2 DE69930832 T2 DE 69930832T2 DE 69930832 T DE69930832 T DE 69930832T DE 69930832 T DE69930832 T DE 69930832T DE 69930832 T2 DE69930832 T2 DE 69930832T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substituted
photoresist
unsubstituted
antireflective
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69930832T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69930832D1 (de
Inventor
Georg Pawlowski
Munirathna Somerville PADMANABAN
Wen-Bing Kang
Hatsuyuki Tanaka
Ken Kimura
Yoshinori Nishiwaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EMD Performance Materials Corp
Original Assignee
AZ Electronic Materials USA Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AZ Electronic Materials USA Corp filed Critical AZ Electronic Materials USA Corp
Publication of DE69930832D1 publication Critical patent/DE69930832D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69930832T2 publication Critical patent/DE69930832T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/091—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
    • C07D401/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D471/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D487/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D495/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D495/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D495/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/28—Condensation with aldehydes or ketones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K9/00—Tenebrescent materials, i.e. materials for which the range of wavelengths for energy absorption is changed as a result of excitation by some form of energy
    • C09K9/02—Organic tenebrescent materials
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/11—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2800/00—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed
    • C08F2800/10—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed as molar percentages
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G03F7/0382—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable the macromolecular compound being present in a chemically amplified negative photoresist composition
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine neuartige Zusammensetzung für eine antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzung, ein Verfahren zur Herstellung einer antireflektierenden Bodenbeschichtungszusammensetzung zwischen einem Substrat und einer Fotolackschicht unter Verwendung der antireflektierenden Bodenbeschichtungszusammensetzung und die Herstellung integrierter Schaltkreise unter Verwendung eines photolithographischen Verfahrens, und neuartige Polymerfarbstoffe. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Zusammensetzung für eine antireflektierende Bodenbeschichtung, die zumindest ein Lösungsmittel und einen neuartigen Polymerfarbstoff der wiederkehrende zyklische Acetaleinheiten aufweist, umfasst und ein Verfahren zur Herstellung einer antireflektierenden Bodenbeschichtung unter Verwendung der Zusammensetzung, sowie die Herstellung integrierter Schaltkreise unter Verwendung eines photolithographischen Verfahrens, neuartige Polymerfarbstoffe und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Bei der Herstellung integrierter Schaltkreise, aktiver Glieder und Verbindungsstrukturen in mikroelektronischen Geräten findet die Technik der Photolithographie unter Verwendung von Fotolack-Zusammensetzungen Verwendung. Allgemein wird die Herstellung integrierter Schaltkreise oder mikroelektronischer Geräte wie folgt vorgenommen. Hierbei wird zuerst ein Fotolack-Material in einem Lösungsmittel gelöst und auf ein Substrat, beispielsweise auf einen Silizium Wafer durch Aufschleudern aufgebracht. Das mit Fotolack beschichtete Substrat wird daraufhin bei erhöhten Temperaturen gebacken, um jeglichen Lösungsmittelanteil in der Fotolack-Zusammensetzung abzudampfen und um eine dünne Fotolackschicht mit einer guten Anhaftung auf dem Substrat auszubilden. Die dünne Fotolackschicht auf dem Wafer wurde abschnittsweise mit Strahlung im Wellenlängenbereich von 150 bis 450 nm, wie beispielsweise sichtbarer oder ultravioletter (UV) Strahlung, belichtet. Die abschnittsweise Belichtung kann ebenso mittels Elektronenstrahl oder Röntgenbestrahlung anstelle der sichtbaren oder ultravioletten (UV) Strahlungen durchgeführt werden. In den belichteten Bereichen der Fotolackschicht kommt es aufgrund der Belichtung zu chemischen Umwandlungen. Nach der abschnittsweisen Belichtung wurde das Substrat mit der abschnittsweise belichteten Fotolackschicht unter Verwendung eines alkalischen Entwicklers, einem Entwicklungsprozess unterworfen, um entweder die nicht belichteten Bereiche (negativ-Fotolack) oder die belichteten Bereiche (positiv-Fotolack) herauszulösen. Die geöffneten Bereiche auf dem Substrat, welche durch das Herauslösen des Fotolackes entstanden sind, werden zusätzlich unselektiven Prozessierungsschritten unterworfen, um schließlich integrierte Schaltkreise oder elektronische Geräte herzustellen.
  • Bei der Herstellung integrierter Schaltkreise und dergleichen wurde ein hoher Grad an Integration beabsichtigt und in den vergangenen Jahren sind Integrationstechniken um immer kleiner werdende Bauteilgrößen zu erhalten, notwendig geworden. Zu diesem Zwecke werden lithographische Techniken unter der Verwendung von konventionellem nah-UV, wie beispielsweise von der g-Linie (436 nm) und der i-Linie (365 nm), bis hin zu Belichtungsprozessen unter der Verwendung von Strahlung mit kürzerer Wellenlänge wie zum Beispiel aus dem mittleren UV (350-280 nm), oder Tief-UV (280-150 nm) angewandt. Die zuletzt genannten verwenden bevorzugt KrF (248 nm) oder ArF (193 nm) Excimer-Laserstrahlung. Excimer-Laserstrahlungsquellen emittieren monochromatische Strahlung. Hochempfindliche, zu Excimer-Lasern kompatible, chemisch verstärkte, positiv- oder negativ-Tief-UV-kompatible Fotolack-Zusammensetzungen, welche hervorragende lithographische Leistungscharakteristika und ein hohes Auflösungsvermögen aufweisen, sind seit kurzem erhältlich. Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzungen und ihrer Bildbildungsmechanismen sind die aus dem Stand der Technik bekannten chemisch verstärkten Fotolackzusammensetzungen üblicherweise bei der Belichtungswellenlänge transparent, und weisen keine deutlich ausgeprägte Empfindlichkeit gegenüber Vergiftungseinflüssen, welche durch Basenkontaminationen auf dem Fotolacksubstrat oder der Fotolack-Luft-Grenzschicht vorhanden sind, auf. Während entsprechende Tief-UV-Belichtungswerkzeuge in Kombination mit den Hochleistungsfotolacken dazu geeignet sind, Strukturelemente mit Abmessung unterhalb eines viertel Mikrometers Baugrößenmaßstab auszubilden, wurde die Tendenz auftretender Bildverzerrungen und Verschiebungen aufgrund einiger optischer Effekte bei solchen Hochauflösungsbildern deutlich. Aus diesem Grunde ist das Verfahren zur Herstellung von Fotolackabbildungen, welches nicht von solchen optischen Effekten beeinflusst wird und eine gute Reproduzierbarkeit aufweist, dringend notwendig.
  • Eines dieser Probleme, welches durch solche optischen Effekte hervorgerufen wird, ist die Ausbildung einer stehenden Welle, die aus dem Stand der Technik gut bekannt ist und durch Substratreflektionen und Dünnfilminterferenzeffekte der monochromatischen Strahlung auftritt. Ein weiteres Problem ist die aus der Technik bekannte "reflektive Kerbung" (reflective notching), welche aufgrund von Lichtreflektionseffekten, welche von stark reflektierenden topographischen Substraten, herrühren, auftritt. Bei einlagigen Fotolackprozessen ist es aufgrund des Effektes der reflektiven Kerbung schwierig, eine einheitliche Linienbreite kontrolliert zu erhalten. Gewisse reflektive topographische Erscheinungen können das Licht durch den Fotolack streuen, was zu Variationen in der Linienbreite oder andererseits zu einem Verlust an Lack führt. Derartige Probleme sind in der Literatur umfangreich dokumentiert, beispielsweise in (i) M. Horn, Solid State Technol., 1991 (11), S. 57 (1991), (ii) T. Brunner, Proc. SPIE 1466, S. 297 (1991) oder (iii) M. Bolsen et al., Solid State Technol., 1986 (2), S. 83 (1986).
  • Die Dünnfilminterferenz führt allgemein zu Veränderungen der Linienbreite aufgrund von Veränderungen der substantiellen Lichtintensität in der Fotolackschicht, wenn die Dicke des Fotolackes sich ändert. Diese Variationen der Linienbreite sind proportional zu dem Schwingungsverhältnis (S), welches durch die nachfolgende Gleichung (1) definiert ist, dieses muss verringert werden, um eine bessere Kontrolle der Linienbreite zu erhalten. S = 4(R1R2)1/2e–αD (1)
  • Hierbei ist R1 der Reflektionsgrad an der Lack-Luft-Grenzfläche, R2 der Reflektionsgrad an der Lack-Substrat-Grenzfläche, α der optische Absorptionskoeffizient des Lackes und D die Filmdicke des Lackes.
  • Eine der lithographischen Techniken, um die vorstehend genannten Probleme während der Musterbildung auf reflektierenden Topographien zu bewältigen, liegt in der Zugabe von strahlungsabsorbierenden Farbstoffen zu den Fotolacken, wie es in den US-Patenten 4,575,480 oder 4,882,260 beschrieben ist. Dies entspricht dem Anstieg des optischen Absorptionskoeffizienten α in der oben angegebenen Gleichung (1). Wenn ein Farbstoff dem Fotolack hinzubegeben wird, um eine strahlungsempfindliche Schicht mit hoher optischer Dichte bei der Belichtungswellenlänge zu erhalten, so sind Beeinträchtigungen wie ein Verlust der Fotolacksensivität, Auflösung und Fokussierungskapazität, Kontrastverminderung und Profilabbau zu verzeichnen. Zudem können Schwierigkeiten während des anschließenden Aushärtungsprozesses, ein Ausdünnen des Fotolackes in alkalischen Entwicklern und eine Sublimation des Farbstoffes während des Ausbackens des Filmes beobachtet werden.
  • Oberflächenabbildungsprozesse (top surface imaging) (TSI) oder mehrschichtige Fotolackauftragungen (multy layer resist arrangements) (MLR), wie sie in dem US-Patent 4,370,405 beschrieben sind, können dabei helfen, die Probleme, welche mit der Reflektion verbunden sind, zu verhindern. Derartige Verfahren benötigen jedoch komplexe Prozesse und sind nicht nur schwierig zu kontrollieren sondern auch kostenintensiv und aus diesem Grunde nicht bevorzugt. Einlagige Fotolackprozesse (SLR) dominieren die Halbleiterherstellung aufgrund ihrer Einfachheit und Kosteneffektivität.
  • Die Verwendung entweder von Oberflächen- oder Bodenantireflektionsbeschichtungen bei der Photolithographie ist ein wesentlich einfacher und kosteneffektiverer Ansatz, die Probleme, welche von der Dünnfilminterferenz herrühren, entsprechend entweder durch Verminderung von R1 oder R2 und hierbei durch Verminderung des Schwingungsverhältnisses S, zu verringern.
  • Das wirksamste Mittel, die Dünnfilminterferenz zu eliminieren, liegt in der Verwendung so genannter antireflektions- Bodenbeschichtungen (BARC). Diese Beschichtungen haben die Eigenschaft, dass sie das Licht, welches durch den Fotolack dringt, absorbieren und dieses nicht zurückreflektieren. Die antireflektions- Bodenbeschichtungszusammensetzung wird in Form eines dünnen Films auf das Substrat aufgetragen, bevor dieses mit der Fotolackzusammensetzung beschichtet wird. Der Lack wird daraufhin auf die antireflektions- Bodenbeschichtung aufgetragen, belichtet und entwickelt. Die Antireflektionsbeschichtung in den vom Fotolack befreiten Bereichen wird daraufhin geätzt, beispielsweise in einem Sauerstoffplasma, und das Lackmuster wird daraufhin auf das Substrat übertragen, um weitere Prozessierungsschritte zur Ausbildung aktiver Elemente, Verbindungsstrukturen und ähnlichen, zu ermöglichen. Die Ätzrate der Antireflektionsbeschichtungszusammensetzung ist von hoher Wichtigkeit und sollte relativ höher als die des Fotolackes sein, so dass diese ohne signifikanten Verlust des Fotolackes während des Ätzungsprozesses geätzt werden kann.
  • Antireflektierende Bodenbeschichtungen werden typischerweise in zwei Klassen aufgeteilt, nämlich in anorganische und organische antireflektierende Bodenbeschichtungen. Die Klassen der anorganischen beinhalten Stapel dielektrischer Antireflektionsbeschichtungen, die beispielsweise TiN, TiON, TiW und aufgeschleuderte Gläser, welche in einem Dickebereich unterhalb 300 Å gebräuchlich sind. Beispiele hierfür werden beschrieben von (i) C. Noelscher et al., Proc. SPIE 1086, S. 242 (1989), (ii) K. Bather et al., Thin Solid Films, 200, S. 93 (1991) oder (iii) G. Czech et al., Microelectr. Engin., 21, S. 51 (1993). Obwohl die anorganischen dielektrischen Antireflektionsbeschichtungen die Dünnfilminterferenzeffekte effektiv vermindern, benötigen diese vor der Auftragung des Fotolackes eine komplizierte und präzise Kontrolle der Filmdicke, Filmeinheitlichkeit, spezielles Belichtungsequipment, aufwendigere Adhäsionsverbesserungstechniken, einen separaten Trockenätzmuster Transferierungschritt und sind gewöhnlich aufwendig zu entfernen.
  • Eine verbesserte Linienbreite und Kontrolle der stehenden Welle kann ebenso durch die Verwendung von organischen antireflektions Bodenbeschichtungen erreicht werden, ebenso wie von denen des anorganischen Typs. Von den organischen antireflektions Bodenbeschichtungen sind solche bekannt, die durch Zugabe von Farbstoffen, welche bei der Belichtungswellenlänge absorbieren, zu einem Polymerfilm hergestellt werden, wie es von C.H. Ting et al., Proc. SPIE 469, S. 24 (1984), oder W. Ishii et al., SPIE 631, S. 295 (1985) beschrieben wird. Probleme der antireflektions Bodenbeschichtungen, die wie vorstehend beschrieben hergestellt sind, liegen (1) in der Trennung von Farbstoff und Polymer während der Schleuderbeschichtung, der Trocknung oder dem Backen (2) Sublimation des Farbstoffs während des daran anschließenden Ausbackschrittes, (3) Übertreten des Farbstoffes in das Lösungsmittel des Lackes, (4) thermische Diffusion in den Fotolack während des Backprozesses und (5) der Ausbildung von Grenzflächen. Diese Phänomene könne eine schwerwiegende Verminderung der lithographischen Eigenschaften hervorrufen, insbesondere wenn diese mit chemisch verstärkten Fotolacken kombiniert werden. Aus diesem Grund ist das Verfahren unter Verwendung von mit Farbstoff vermischten antireflektions Bodenbeschichtungen nicht bevorzugt. Besonders Problematisch ist das Sublimationsproblem, da nicht nur die Absorptionseigenschaften der antireflektions Bodenbeschichtung verschlechtert, sonder ebenfalls eine Kontamination der wertvollen Apparaturen erwartet werden kann, was Verfahrensprobleme aufgrund einer erhöhten Partikelkonzentration in der späteren Phase bewirkt.
  • Alternativ hierzu wurden organische antireflektions Bodenbeschichtungen, welche strahlungsabsorbierende Pigmente beinhalten, vorgeschlagen (EP-A1 744662). Derartige antireflektions Bodenbeschichtungen können während der Prozessierung von Baugruppen eine große Anzahl unlöslicher Partikel erzeugen und hierdurch die Ausbeute beträchtlich reduzieren.
  • Die direkte chemische Bindung von Farbstoffen an ein dünnschichtbildenes Polymer ist eine weitere Möglichkeit (US Patent 5,525,247). Die Materialen, die in diesem Dokument offenbart sind, werden gewöhnlich aus gefährlichen organischen Lösungsmitteln ausgefällt, wie beispielsweise in Cyclohexanon oder Cyclopentanon. M. Fahey et al., Proc. SPIE 2195, S. 422 (1994) beschreiben Farbstoffe, welche Aminogruppen enthalten und mit den Anhydridgruppen von poly(Vinylmethylether-co-maleinsäureanyhydrid) ungesetzt wurden. Ein Problem in Verbindung mit diesen Typen von antireflektions Bodenbeschichtungen liegt darin, dass die Reaktion zwischen dem Amin und den polymerischen Anhydridgruppen nicht quantitativ abläuft, was zum Vorliegen von freien Aminen führt (EP-A1 583,205 S. 5, Z. 17-20). Das nicht abreagierte Amin bewirkt eine Vergiftung des Fotolackes an der antireflektierenden Bodenbeschichtungsgrenzfläche, insbesondere wenn basensensitive chemisch ampifliezierte Lackzusammensetzungen verwendet werden, was zu Fotolack-Sockelbildungen aufgrund unzureichender Lösung der belichteten Bodenbeschichtung während des Entwickelns führt. Die freien Farbstoffmoleküle können ebenso während des Backprozesses sublimieren, sich auf den Herstellungsgerätschaften ablagern und Kontaminationsprobleme ebenso ein höheres Gesundheitsrisiko der Arbeiter hervorrufen. Ein weiterer Nachteil dieser spezifischen Zusammensetzung liegt darin, dass die Imid-Komponeten, welche in einer Reaktion zwischen dem Amin und den Anhydrid-Gruppen gebildet werden, schlecht löslich sind und polare Lösungsmittel für ihre Verarbeitung erfordern, welche normalerweise bei Fotolackzusammensetzungen nicht verwendet werden. Unter dem Gesichtspunkt der Herstellung, wäre es ideal das gleiche Lösungsmittel für den Fotolack und für die antireflektions Bodenbeschichtung zu verwenden. Darüber hinaus kann Wasser, welches als Nebenprodukt der Imidisierungsreaktion gebildet wird, Beschichtungsfehler (Nadellöcher) während der Ausbildung des Films bewirken.
  • Ein anderes System, welches Fahey et al. in der oben erwähnten Publikation vorschlagen, basiert auf Materialien, welche aus Copolymeren von Methylmetacrylat und 9-Methylanthracenemethacrylat, gebildet sind. Jedoch zeigen Zusammensetzungen, welche auf diesen Copolymeren basieren, üblicherweise eine Sockelbildung aufgrund der Diffusion von photonisch gebildeter Säure in die antireflektierende Bodenbeschichtung, ebenso wie eine Vermischung des Fotolackes und der antireflektierenden Beschichtungsschicht, wodurch deren praktische Verwendung eingeschränkt ist. Die Copolymere sind ebenso in den bevorzugten Fotolacklösungsmitteln, wie beispielsweise Propylenglykolmonomethyletheracetat, (PGMEA) oder Ethyllactat (EL), unlöslich.
  • Die US Patente 5,234,990 und 5,578,676 beschreiben Polysulfon- und Polyurethan-Harze, welche inhärente Lichtabsorbtionseigenschaften bei Tief-ultraviolenten Wellenlängen aufweisen. Jedoch weisen diese Kondensationsprodukte vergleichsweise schlechte Filmbildungseigenschaften auf und bieten daher eine schlechte Stufenbedeckung auf topographischen Substraten, was zu Problemen bei dem Bildtransfer auf das Substrat führt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass diese Materialien einen hohen Grad an Kristallinität aufweisen und dazu neigen, Risse zu bilden, wahrscheinlich aufgrund ihres hohen Glaspunktes und starrer Strukturen. Zunächst sollte eine antireflektierende Bodenbeschichtung weich sein, um gute Stufenbedeckungseigenschaften während der Beschichtung zu erzielen, und sollen zusätzlich die Fähigkeit des Quervernetzens und Aushärtens nach dem Backen aufweisen, um ein Vermischen des Fotolackes mit der antireflektierenden Bodenbeschichtungsschicht, ebenso wie die Diffusion von photonisch erzeugter Säure, zu verhindern.
  • Das US Patent 5,554,485 und EP-A1 698823 beschreiben jeweils Polyarylether- oder Polyarylketon-Polymere. Diese Polymere weisen eine verhältnismäßig hohe Konzentration aromatischer Einheiten auf, aus diesem Grunde sind ihre Ätzraten vergleichsweise gering. Das Gleiche gilt für Polyvinylnaphtalin Derivate, welche in dem US Patent 5,482,817 offenbart sind.
  • Die EP-A-0 580 530 und DD-A-208 473 offenbaren photosensitive Zusammensetzungen welche aromatische Polymere enthalten, zur Verwendung bei Lithographischen von Druckplatten. Die GB-A-2 320 497 beschreibt Fotolacke, die aus Copolymeren, welche Tetrahydropyranyloxybenzal Derivate von Polyvinylalkohol enthalten, hergestellt sind.
  • Die EP-A1 542008 beschreibt die Verwendung von Harzbindemitteln des phenolischen Typs und Quervernetzungsagenzien des Melamin Typs in Verbindung mit entweder thermischen oder photonischen Säurebildnern um die antireflektierende Bodenbeschichtung nach dem Filmbeschichten, auszuhärten. Derartige Zusammensetzungen sind aufgrund der Anwesenheit von quervernetzenden Agenzien und Photonischen Säurebildnern schlecht in ihrer Lagerstabilität, was zu Ausbeuten mit hohen Filmdefekten führt. Zusätzlich ist deren Ätzrate sehr gering aufgrund der Anwesenheit von verhältnismäßig großen Mengen aromatischer funktioneller Gruppen.
  • Die offen gelegte japanische Patentpublikationsschrift Nr. H10-221855 offenbart eine antireflektions Beschichtungsmaterial-Zusammensetzung, welche eine hoch molekulare Komponente enthält, in der die Chromophore einen molaren Extinktionskoeffizienten von 10.000 oder größer für Strahlungswellenlängen von entweder 365 nm, 248 nm oder 193 nm aufweisen, die zumindest an einen Teil der Alkoholreste von periodisch wiederkehrenden Vinylalkohol-Einheiten in der Hauptkette gebunden sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Fotolackmustern. Jedoch bedarf die Einführung solcher raumfüllender polyzyklischer aromatischer Gruppen an sich in eine hoch molekulare Komponente des periodisch wiederkehrenden Vinylalkohols, wie z. B. Polyvinylalkohol durch Acetalisierungsreaktion, erhöhte Temperaturen und lange Reaktionszeiten. Zusätzlich ist es schwierig, hohe Reaktionsausbeuten zu erhalten. Die Publikation offenbart, dass die erwartete Ausbeute erhalten werden kann, wenn die Reaktion in Dioxan bei 100°C für 40 Stunden durchgeführt worden war. Jedoch zerfallen die organischen chromophoren Gruppen sehr leicht unter derartigen Reaktionsbedingungen und es ist daher notwendig, die Reaktionsbedingungen anzupassen.
  • Zusammenfassend soll ein besseres antireflektierendes Bodenbeschichtungsmaterial die folgenden Anforderungen erfüllen:
    • a) eine gute Filmbildungseigenschaft
    • b) eine hohe Absorption bei der verwendeten Belichtungswellenlänge
    • c) keine Vermischung mit dem Fotolack
    • d) eine hohe Ätzrate im Vergleich zu dem Fotolack
    • e) gute Stufenbedeckung auf Topographien
    • f) eine geeignete Lagerbeständigkeit
    • g) Kompatibilität mit und Löslichkeit in dem Fotolack und Kantenspülungslösungsmittel (edge-based rinse) (EBR) Lösungsmitteln
    • h) Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche kommerzielle Fotolacke
    • i) einfache Herstellung und hohe Ausbeute.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine antireflektierende Beschichtungszusammensetzung zur Verfügung zu stellen, welche die oben aufgeführten bevorzugten Eigenschaften aufweist, ein Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltkreise unter Verwendung der Zusammensetzung, neuartige Polymerfarbstoffe und ein Verfahren zur Herstellung dieser, bereit zu stellen.
  • Definitiv der erste Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzung bereit zu stellen, die Strahlung in dem Wellenlängenbereich von 150-450 nm absorbiert und daher Schwierigkeiten, die mit reflektiertem Licht von dem Substrat und der Topographie während der Strukturbildung in Verbindung stehen, zu beseitigen.
  • Der zweite Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die verbesserte Adhäsion an integrierten Schaltkreisen oder mikroelektronischen Substraten aufweist, eine sehr gute Gleichmäßigkeit der Beschichtung aufweist und keine Partikelbildung zeigt.
  • Der dritte Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die bessere Ätzraten als derzeit erhältliche Bodenbeschichtungen aufweist, eine verbesserte Kompatibilität mit den vorhandenen chemisch verstärkten Fotolacken aufweist und weder Furchen noch Stufen bildet.
  • Der vierte Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, neuartige Polymerfarbstoffe mit zyklischen Acetaleinheiten zur Verfügung zu stellen, welche für eine antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzung einsetzbar sind, ebenso leicht und in hohen Ausbeuten herstellbar sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser zur Verfügung zu stellen.
  • Der fünfte Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzungen zur Verfügung zu stellen, welche polymerische Farbstoffe mit zyklischen Acetalresten, gemeinsam mit, falls notwendig, quervernetzenden Agenzien und anderen Additiven wie beispielsweise photonischen Säurebildenden, Weichmachern oder Tensiden, umfasst.
  • Der sechste Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, neuartige Polymer- und Copolymer Materialien zur Verfügung zu stellen, die einfach und in hoher Ausbeute herstellbar sind und geeignet sind, beim Aushärten (Quervernetzen) bei den Backtemperaturen der resultierenden antireflektierenden Bodenbeschichtung die antireflektierende Bodenbeschichtung auszuhärten und somit eine Barriere für das Lösungsmittel des Fotolackes oder gegen das Eindringen der Komponenten zu bilden und hierdurch die Ausbildung von Stufen, die entweder durch Vermischung oder Säurediffusion verursacht wird, zu verhindern.
  • Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Auftragen und zum Verwenden der antireflektierenden Beschichtungszusammensetzung in Kombination mit einem Fotolack auf ein Substrat zur Verfügung, welches bei der Herstellung integrierter Schaltkreise und mikroelektronischer Geräte verwendet werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welches die Schritte umfasst:
    • 1) Behandlung eines Substrates mit einem Primer, 2) Auftragung der erfindungsgemäßen antireflektierenden Bodenbeschichtungszusammensetzung, 3) Ausbacken der beschichteten antireflektierenden Bodenschichtungsschicht um das Lösungsmittel auszutreiben und den Film auszuhärten, 4) Auftragung eines Fotolackes auf die Oberfläche der antireflektierenden Bodenbeschichtung, 5) Trocknung des Fotolackes, 6) Belichtung des Fotolackes unter Verwendung einer Maske, 7) Entwicklung des Fotolackes und 8) Entfernen der antireflektierenden Bodenbeschichtung in den ausgesparten Bereichen.
  • Weitere Aspekte der Erfindung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, bevorzugten Ausführungsformen und erklärenden Beispielen offensichtlich.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Es stellte sich heraus, dass Merkmale der oben beschriebenen Erfindung durch die Verwendung einer antireflektierenden Beschichtungszusammensetzung, welche zumindest ein Lösungsmittel und einen neuartigen Polymerfarbstoff mit zyklischen Acetaluntereinheiten umfasst, erreicht werden können.
  • Die vorliegende Erfindung stellt nämlich die Verwendung einer Zusammensetzung, die zumindest ein Lösungsmittel und Polymerfarbstoffe wie in der allgemeinen Formel 1 dargestellt, für eine antireflektierenden Bodenbeschichtung zur Verfügung:
    Figure 00100001
  • Worin R ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder nicht substituierte C1-C20 Alkylgruppe, eine substituierte oder nicht substituierte C6-C20 Cycloalkylgruppe, oder eine substituierte oder nicht substituierte C6-C20 Arylgruppe darstellt,
    R1 ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder nicht substituierte C1-C5 Alkylgruppe, eine substituierte oder nicht substituierte C6-C10 Arylgruppe, oder -COOR3 Gruppe in der R3 eine C1-C10 Alkylgruppe repräsentiert, darstellt,
    R2 eine substituierte oder nicht substituierte C1-C5 Alkylgruppe, oder eine substituierte oder nicht substituierte C6-C20 Cycloalkylgruppe, oder eine substituierte oder nicht substituierte C6-C20 Arylgruppe darstellt,
    D ein organischer Chromophor ist, der bei der Belichtungswellenlänge (150-450 nm) absorbiert und eine substituierte oder nicht substituierte C6-C30 Arylgruppe, eine substituierte oder nicht substituierte C6-C30 kondensierte Arylgruppe, oder eine substituierte oder nicht substituierte C4-C30 Heteroarylgruppe darstellt,
    und m und o sind jede ganze Zahl größer Null, und n, p und q sind jede ganze Zahl einschließlich Null.
  • Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer antireflektierenden Bodenbeschichtung auf einem Halbleitersubstrat, wie beispielsweise einen Silizium Wafer zur Verfügung, bei dem die oben beschriebene antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzung auf das Substrat aufgeschleudert und gebacken wird, um das Lösungsmittel zu verdampfen sowie eine antireflektierende Bodenbeschichtung die mit Hilfe des Verfahrens hergestellt ist.
  • Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltkreise zur Verfügung bei dem ein positiv- oder negativ-Fotolack, der gegenüber Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 150 nm-450 nm sensitiv ist, auf der oben erwähnten antireflektierenden Bodenbeschichtung auf dem Substrat aufgetragen, bestrahlt, entwickelt und daraufhin nass oder trocken geätzt wird, um das Bild zu transferieren.
  • Ferner stellt die vorliegende Erfindung neuartige Polymerfarbstoffe, welche von der allgemeinen Formel 1 wiedergegeben werden, zur Verfügung.
  • Die neuartigen Polymerfarbstoffe, die von der allgemeinen Formel 1 wiedergegeben werden, werden durch Reaktion von Polyvinylalkohol und Derivaten hiervon und einem aromatischen Chromophor, welcher eine Aldehyd Gruppe aufweist, welche Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 150-450 nm absorbiert, hergestellt. Die filmbildende Zusammensetzung, welche den erfindungsgemäßen Polymerfarbstoff enthält, kann Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 150-450 nm absorbieren. Wahlweise beinhaltet diese Zusatzstoffe, wie beispielsweise quervernetzende Agenzien, einen thermischen oder photonischen Säurebildner, einen Weichmacher und ein Tensid. Die erfindungsgemäße antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzung wird zur Herstellung integrierter Schaltkreise verwendet um Probleme, welche durch Reflektion oder Streuung der Strahlung bei lithographischen Prozessen auftreten, zu verhindern.
  • Die antireflektierenden Bodenbodenbeschichtungen der vorliegenden Erfindung basieren auf strahlungsabsorbierenden Farbstoffen, die über zyklischen Acetalverknüpfungen direkt an ein Polymerrückrad vom vinylalkoholischen Typ verknüpft sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Polymerfarbstoffe, die von der allgemeinen Formel 1 wiedergegeben werden, ausgehend von beispielsweise einem teilweise oder vollständig hydrolisierten Polyvinylalkohol, Polyvinylalkohol-co-ethylen, Polyvinylacetat-co-vinylalkohol, Polyvinylacetat-co-vinylalkoholvinylacetat, oder partiell hydrolisiertem Vinylacetat-co-Acrylatblock-Copolymer und der entsprechenden Chromophor beinhaltenden Aldehyd-Komponente synthetisiert werden. Die Reaktionen, die in den nachfolgenden Synthesebeispielen beschrieben sind, laufen typischerweise gemäß den nachfolgenden Reaktionschemata ab.
  • Wie im Reaktionsschema 1 gezeigt, ist der Polyvinylalkohol einer Paraellereaktion mit einem Aldehydderivat R-CHO und einem strahlungsabsorbierenden Carbonylchromophor D-CHO unterworfen.
  • In Reaktionsschema 2 wird ein Polyvinylalkohol, der teilweise mit einem Aldehyd umgesetzt ist, als Ausgangsmaterial verwendet und wird anschließend mit einem strahlungsabsorbierenden Chromophor D-CHO umgesetzt. Reaktionsschema 1
    Figure 00130001
  • Worin R ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder nicht substituierte C1-C20 Alkylgruppe, eine substituierte oder nicht substituierte C6-C20 Cycloalkylgruppe, oder eine substituierte oder nicht substituierte C6-C20 Arylgruppe bedeutet, D ein organischer Chromophor ist, der bei der Belichtungswellenlänge (150-450 nm) absorbiert und eine substituierte oder nicht substituierte C6-C30 Arylgruppe, eine substituierte oder nicht substituierte C6-C30 kondensierte Arylgruppe, oder eine substituierte oder nicht substituierte C4-C30 Heteroarylgruppe bedeutet, m, n und o sind ganze Zahlen zwischen 5 und 50.000 sind. Reaktionsschema 2
    Figure 00140001
  • Wobei R ein H-Atom, eine substituierte oder nicht substituierte C1-C20 Alkylgruppe, eine substituierte oder nicht substituierte C6-C20 Cycloalkylgruppe, oder eine substituierte oder nicht substituierte C6-C20 Arylgruppe bedeutet,
    D ein organischer Chromophor ist, der bei der Belichtungswellenlänge (150-450 nm) absorbiert und eine substituierte oder nicht substituierte C6-C30 Arylgruppe, eine substituierte oder nicht substituierte C6-C30 kondensierte Arylgruppe, oder eine substituierte oder nicht substituierte C4-C30 Heteroarylgruppe bedeutet und m, n und o ganze Zahlen zwischen 5 und 50.000 sind.
  • Beide Reaktionen, die in den Schemata 1 und 2 gezeigt sind, werden als Acetalisierungsreaktionen eingestuft und zeigen jeweils die Verwendung der Aldehyde R-CHO und die D-CHO als Reaktanten. Den Fachleuten ist es durchaus bekannt, dass entweder Ketone (Ketalisierungsreaktion), wie beispielsweise R-CR4O und D-CR4O, Alkylacetale (Transacetalisierungsreaktion) wie beispielsweise R-CH(OR5)2 und D-CH (OR5)2, Alkylketale (Transketalisierungsreaktion) wie beispielsweise R-CR4(OR5)2 und D-CR4(OR5)2 oder Enolether (wobei R und D die gleiche Bedeutung wie vorstehend beschrieben haben, R4 die gleiche Bedeutung wie R hat, und R5 eine C1-C4 Alkylgruppe darstellt) dem gleichen Zwecke dienen können. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass die Verwendung von Aldehyden gegenüber den anderen vorstehend verwähnten Komponenten aufgrund ihrer Verfügbarkeit und Einfachheit in ihrer Reaktion, bevorzugt ist.
  • Die Reaktionen wie sie in den Schemata 1 und 2 gezeigt sind, benötigen Säurekatalysatoren. Jegliche starke Säure wie beispielsweise Schwefelsäure, Salpetersäure oder Salzsäure kann verwendet werden. Saure Ionenaustauscher-Harze wie beispielsweise Amberlyst (Markenname, bezogen von der Fluka AG) können ebenso als Katalysatoren verwendet werden. Die Verwendung saurer Ionenaustauscher Harze hat den Vorteil, dass man das Endprodukt frei von Säureverunreinigungen erhält, da man den Katalysator aus der Reaktionsmischung mittels Filtrationstechniken entfernen kann.
  • Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (MW) des Polyvinylalkohols, der in den Reaktionsschemata 1 und 2 verwendet wurde kann allgemein zwischen 500 und 5.000.000 variieren. In Anbetracht der Filmbildungseigenschaften und Löslichkeitscharakteristika, liegt das bevorzugte gewichtsmittlere Molekulargewicht zwischen 2.000 und 100.000.
  • Verwendbare strahlungsabsorbierende Chromophore D beinhalten die folgenden Gruppen, sind aber keineswegs auf die Beispiele beschränkt: Phenyl, substituiertes Phenyl, Benzyl, substituiertes Benzyl, Naphtyl, substituiertes Naphtyl, Anthracenyl, substituiertes Anthracenyl, Anthrachinyl, substituiertes Anthrachinyl, Acridinyl, substituiertes Acridinyl, Azophenyl, substituiertes Azophenyl, Fluorenyl, substituiertes Fluorenyl, Carbazolyl, substituiertes Carbazolyl, N-Alkylcarbazolyl, Dibenzofuranyl, substituiertes Dibenzofuranyl, Phenanthrenyl, substituiertes Phenanthrenyl, Pyrenyl, und substituiertes Pyrenyl. Die Substituenten in den vorstehend genannten Farbstoffmolekülen können ein oder mehrere aus der folgenden Gruppe enthalten: lineares, verzeigtes oder zyklisches C1-C20 Alkyl, C6-C20 Aryl, Halogen, C1-C20 Alkyloxy, Nitro, Carbonyl, Cyano, Amid, Sulfonamid, Imid, Karbonsäure, Karbonsäureester, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, C1-C10 Alkylamine, oder C6-C20 Arylamine.
  • Geeignete Beispiele für R-CHO in dem Reaktionsschema 1 beinhalten, sind allerdings nicht beschränkt auf, Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butylaldehyd, Benzaldehyd, substituiertes Benzaldehyd, p-Hydroxybenzaldehyd, p-Methoxybenzaldehyd, und dergleichen.
  • Die Auswahl des organischen Lösungsmittels, in den die Reaktion zwischen dem Polyvinylalkohol und der Carbonylkomponente durchgeführt wird, ist nicht kritisch, so fern es nicht von Natur aus basisch ist. Bevorzugte Lösungsmittel beinhalten Methanol, Ethanol, isopropanol, Propyleneglykolmonomethylether, Ethyllactat, oder Glykol. Am meisten bevorzugt ist die Verwendung von Ethanol als Lösungsmittel und Schwefelsäure als saurer Katalysator.
  • Die vorstehend beschriebenen Stoffe können für partiell hydrolisierte Polyvinylalkohole, die weitere wiederkehrende Gruppen, außer Vinylalkohol enthalten, oder Copolymere, die weitere wiederkehrende Gruppen, außer Vinylalkohol und Vinylacetat beinhalten, Verwendung finden.
  • Durch Auswahl der wiederkehrenden Einheit, außer bei Vinylalkohol, kann die Löslichkeit des Polymerfarbstoffes in dem Lösungsmittel gesteuert werden, der Glaspunkt des Polymerfarbstoffes, die Schmelzviskonsität des Polymerfarbstoffes, die Affinität des Polymerfarbstoffes gegenüber dem Fotolack, die Einheitlichkeit der Oberfläche bei dem Auftrag oder die Abflachung, beeinflusst werden.
  • Einige spezifische Beispiele für Monomere, die die weitere wiederkehrende Einheit enthaltende R1 Gruppe bilden, umfassen Ethylen, Propylen, Acrylat, wie beispielsweise Methylacrylat, Styrol, Styrolderivate, und dergleichen. Beispiele für die Gruppe R2 beinhalten typischerweise die Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Butyl-Gruppe, und die Methylgruppe ist bevorzugt.
  • Die molaren Verhältnisse der Komponenten m und o in der allgemeinen Formel 1 hängen von der Menge an D-CHO und R-CHO, die mit dem Polyvinylalkohol zur Reaktion gebracht wird, ab. Dieses Verhältnis bestimmt ebenfalls den Absorbtionskoeffizienten 'k' des Polymerfarbstoffes, ebenso wie dessen Löslichkeit. Es ist notwendig eine ausreichende Menge an m einzusetzen, um antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzungen zu erhalten, welche geeignet sind, die stehenden Wellen zu unterdrücken. Die Absorption bei der angestrebten Wellenlänge und der Brechungsindex des resultierenden Polymers spielen bei der Anwendbarkeit des Materials für antireflektierende Bodenbeschichtungen eine wichtige Rolle. Absorptionswerte der Bodenbeschichtung in dem Bereich von 2 bis 40 pro Mikrometer Filmdicke sind angestrebt und Werte zwischen 5 und 15 pro Mikrometer sind besonders bevorzugt und sollten ebenso in den Copolymeren erhalten werden. Beide, eine zu hohe Absorption und zu geringe Absorption können zu minderwertigen Leistungscharakteristika der antireflektierenden Bodenbeschichtung führen. Es gibt jedoch keine Optimalwerte für den Absorptions- und Brechungsindex für ein Material für eine antireflektierende Bodenbeschichtung, da diese Werte ebenso von dem Absorptions- und Brechungsindex des Fotolackes, der darauf aufgetragen ist, abhängen. Der Brechungsindex der antireflektierenden Bodenbeschichtung wäre optimal, wenn er exakt den Brechungsindex des darauf aufgetragenen Fotolackes trifft. Obwohl die Absorptionseigenschaften der antireflektierenden Bodenbeschichtung im Wesentlichen durch das molare Verhältnis festgelegt sind, kann der Bereich des molaren Verhältnisses durch den molaren Extinktionkoeffizienten von D verändert werden. Die Absorption der antireflektierenden Beschichtung kann ferner für eine bestimmte Wellenlänge durch Auswahl geeigneter Substituenten für die Funktionalität des Farbstoffes D verbessert werden. Elektronen ziehende oder Elektronen schiebende Substituenten verschieben gewöhnlich die Absorptionswellenlänge zu kürzeren oder längeren Wellenlängen. In vergleichbarer Weise kann die entsprechende Auswahl von Substitutenten für jede der Monomereinheiten die Löslichkeit oder Quervernetzungseigenschaften des Polymers verbessern.
  • Wenn die Actetalisierungsreaktion unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Aldehydederivate R-CHO und D-CHO, durchgeführt wird, so ist die Einheitlichkeit der Reaktionsmischung verbessert gegenüber Reaktionssystemen, in denen R-CHO nicht verwendet wird. Außerdem verläuft die Reaktion in der Mischungslösung bei vergleichsweise geringen Temperaturen wie beispielsweise 70°C und vollständig in kürzeren Zeiträumen wie beispielsweise 8-10 Stunden und die Reaktionsprodukte werden in der gewünschten hohen Ausbeute erhalten. Von dem Gesichtspunkt des Reaktionsmechanismusses und des Schutzes der Chromophore sind diese bevorzugt. Bei dem Verfahren zur Herstellung von Polymerfarbstoffen unter der Verwendung von zwei erfindungsgemäßen Aldehydderivaten kann eine Vielzahl von Chromophoren an die Polymerkette gebunden werden. Ein Polymer, an das eine Vielzahl von Chromophoren gebunden ist, kann für zwei verschiedene Belichtungswellenlängen verwendet werden. Das Beispiel hierfür ist im nachfolgenden Ausführungsbeispiel 7 beschrieben, in dem ein Polymerfarbstoff, der bei beiden Strahlungswellenlängen von 248 nm, KrF Laser, und 193 nm, ArF Laser, absorbiert, verwendet wird. Hierin liegt ein deutlicher Unterschied zu der Technik die in der. JP-A H10-221855 beschrieben wird, die keine Aldehydderivate R-CHO bei der Herstellung der Polymerfarbstoffe verwendet, dies ist eines der wesentlichen unterscheidenden Merkmale der vorliegenden Erfindung.
  • Die molaren Verhältnisse der Komponenten n, p und q in der allgemeinen Formel 1 sind jede beliebige ganze Zahl einschließlich Null, und werden geigneterweise gemäß den benötigten Eigenschaften des Polymerfarbstoffes ausgewählt. Beispielsweise können entweder p oder q Null sein, oder p und q können Null sein.
  • Die bevorzugten Beispiele für die Bereiche von m, n, o, p und q sind, m = 0,20 – 0,90, n = 0,05 – 0,30, o = 0,01 – 0,40, p = 0 – 0,40, and q = 0,01 – 0,20.
  • Die Löslichkeit der antireflektierenden Bodenbeschichtungsmaterialien in sicheren Lösungsmitteln ist ein wichtiges Kriterium. So soll das Lösungsmittel geeignet sein, dass Polymerfarbstoffmaterial und weitere Additive (Detergenzien, Weichmacher, quervernetzende Agenzien) zu lösen, um die Filmbildungseigenschaften der antireflektierenden Bodenbeschichtung zu verbessern. Vom Standpunkt der Sicherheit, Löslichkeit, Verdampfungsfähigkeit und Filmbildungsfähigkeit, sind Beispiele für bevorzugte Lösungsmittel, beschränken sich jedoch nicht auf Propylenglykolmonomethyletheracetat (PGMEA), Ethyllactat (EL), Propylenglykolmonomethylether, Cyklohexanon, Cyklopentanon, 2-Heptanon und Kombinationen dieser. Die Löslichkeit des Polymerfarbstoffes, der durch die allgemeine Formel 1 der vorliegenden Erfindung wiedergegeben wird, kann durch geeignete Auswahl von geeigneten Koreaktanten R-CHO, wie in den Reaktionsschemata 1 und 2 dargestellt, kontrolliert werden.
  • Abgesehen von dem Polymerfarbstoff und dem Lösungsmittel kann die antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung ebenfalls Detergenzien, quervernetzende Agenzien, Säurebildner und weitere Additive enthalten, um die Leistungsfähigkeit der Beschichtung zu erhöhen, und um einen einheitlichen, fehlerfreien Film auf dem Halbleitersubstrat zu bilden. Als Beispiele für Detergenzien können fluorierte oder siloxan-basierende Komponenten verwendet werden, man ist allerdings nicht auf diese Gruppen von Komponenten beschränkt. Die quervernetzenden Agenzien können entweder thermische Quervernetzungsagenzien wie geblockte Isocyanate, säurekatalysierte Quervernetzungsagenzien wie beispielsweise Melamine oder Uracilharze oder Vernetzungsmittel vom Epoxytyp sein. Die Säurebildner können ebenso entweder thermischen Säurebildner oder photonische Säurebildner sein.
  • Eine weitere wichtige und gewünschte Eigenschaft der antireflektierenden Bodenbeschichtungen sind deren hohe Ätzraten im Plasma, diese Eigenschaft wird im wesentlichen durch die Auswahl der Polymerfarbstoffe beeinflusst, die in der antireflektierenden Bodenbeschichtung verwendet werden. Dem Fachmann in der Halbleiterindustrie ist es durchaus bekannt, dass eine antireflektierende Bebodenbeschichtung eine signifikant höhere Ätzrate aufweist als der Fotolack an sich, um das Muster nach der Belichtung und weiteren Prozessschritten erfolgreich transferieren zu können.
  • Die Ätzrate einer organischen Substanz kann unter Verwendung der Ohnishizahl oder des Kohlenstoff/Wasserstoffverhältnisses des Polymers berechnet werden. Da die Polymermaterialien, wie sie durch die allgemeine Formel 1 wiedergegeben werden, einen hohen Sauerstoffgehalt und aliphatische Kohlenstoffreste aufweisen, haben diese Komponenten hohe Ohnishizahlen und weisen erwartungsgemäß hohe Ätzraten auf. Hierin liegt ein weiterer Vorteil dieser Art von Polymerfarbstoffen wenn diese als antireflektierendes Bodenbeschichtungsmaterial verwendet werden.
  • Der Glaspunkt des antireflektierenden Bodenbeschichtungsmaterials spielt im Hinblick auf die Substratbedeckung und die Vermischungseigenschaften zwischen der antireflektierenden Bodenbeschichtung und dem aufgetragenen Fotolack eine bedeutende Rolle. Während durch einen relativ geringen Glaspunkt vorzugsweise eine gute Stufenbedeckung erreicht werden kann, so ist im Hinblick auf die Nichtvermischbarkeit der antireflektierenden Bodenbeschichtung und dem Fotolack ein hoher Glaspunkt bevorzugt. Da der Fotolack auf die antireflektierende Bodenbeschichtungsschicht aufgetragen, belichtet und entwickelt wird, würde jedes Vermischen der alkali-unlöslichen antireflektierenden Bodenbeschichtungsschicht und dem alkalilöslichen Fotolack zu einer unvollständigen Entfernung des Fotolackmaterials während der Entwicklung führen, die üblicherweise bevorzugt mit alkalischen Entwicklern durchgeführt wird. Ein weiteres Problem, dem zu begegnen ist, liegt darin, das wenn ein chemisch verstärkter Fotolack auf eine antireflektierende Bodenbeschichtung mit niedrigem Glaspunkt aufgebracht wird, die Säure, die während der Beschichtung gebildet wird, in die antireflektierende Bodenbeschichtungsschicht diffundierende könnte und zur Verzerrung des latenten Säurebildes und zu einer unvollständigen Entfernung des Fotolackes während der Entwicklung führt. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, dass das antireflektierende Bodenbeschichtungsmaterial einen Glaspunkt hat, der zumindest oberhalb der höchsten Verarbeitungstemperaturen liegt, die herrschen, wenn der Fotolack aufgebracht wird. Dies kann bei der vorliegenden Erfindung durch Variation des molaren Verhältnisses von m, n und o gesteuert werden.
  • Der Polymerfarbstoffanteil in der antireflektierenden Beschichtungszusammensetzung liegt bevorzugt in einem Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%. Die bevorzugte Konzentration hängt letztendlich von dem Molekulargewicht des Farbstoffpolymers und der benötigten Schichtdicke der antireflektierenden Beschichtung ab. Die antireflektierende Beschichtung wird auf das Substrat mit Hilfe der dem Fachmann gängigen Techniken, wie beispielsweise durch Tauchen, Aufschleudern, Walzenauftrag oder Sprühen, aufgebracht. Die bevorzugte Schichtdicke der antireflektierenden Beschichtung variiert von 30 nm bis 1.000 nm.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst ferner das Beschichten eines Substrates mit der erfindungsgemäßen antireflektierenden Bodenbeschichtung, dass Ausheizen auf einer Heizplatte oder in einem Konvektionsofen bei ausreichend hoher Temperatur über eine ausreichende Zeitdauer, um das Lösungsmittel aus der Beschichtung zu entfernen, und das Polymer zu einem ausreichendem Grad Querzuvernetzen, so dass dieses nicht länger in dem Beschichtungslösungsmittel des Fotolackes oder in dem alkalischen Entwickler löslich ist. Die bevorzugten Temperaturbereiche und die Zeit während des Backens liegen bei etwa 70°C bis 280°C für 30 Sekunden bis 30 Minuten. Liegt die Temperatur unterhalb von 70°C, so ist die verbleibende Menge an Lösungsmittel zu hoch oder der Quervernetzungsgrad ungenügend. Bei Temperaturen oberhalb von 280°C kann das Polymer chemisch instabil werden.
  • Die antireflektierende Bodenbeschichtung wird auf die Oberfläche des Substrates aufgebracht und weiterhin einem Ausheiz- und Trockenätzprozess unterworfen. Es ist vorgesehen, dass die antireflektierende Bodenbeschichtungsschicht einen geringen Metallionenanteil aufweist, so dass die elektrischen Eigenschaften des Halbleiterbauteiles nicht nachteilig beeinflusst werden. Behandlungen, wie das Aufgeben der Lösung des Polymers auf eine Ionenaustauschersäule, Filtration und Extraktion können vorgenommen werden, um die Konzentrationen von Metallionen oder Partikeln zu vermindern.
  • Bei der vorliegenden Erfindung werden integrierte Schaltkreise dadurch hergestellt, indem positiv- oder negativ-Fotolacke, die sensitive gegenüber Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 150 nm-450 nm sind, auf die antireflektierende Bodenbeschichtungsschicht aufgetragen werden, die durch Auftragen der erfindungsgemäßen antireflektierenden Bodenbeschichtungszusammensetzung auf das Substrat gebildet wurde. Anschließend wird die Fotolackschicht auf dem Substrat der Belichtung und Entwicklung unterworfen und daraufhin das Bild mittels Nass- oder Trockenätzens, gefolgt von Prozessierungsschritten, die zur Ausbildung des integrierten Schaltkreises notwendig sind, transferiert.
  • Die antireflektierenden Bodenbeschichtungsmaterialen der vorliegenden Erfindung können vorzugsweise für beide, positiv- und negativ-Fotolackmaterialien verwendet werden. Die bevorzugten Fotolacke beinhalten, sind jedoch keinesfalls auf diese Beispiele beschränkt, beispielsweise ein Novolack-Harz und eine lichtempfindliche Verbindung, wie beispielsweise Chinondiazid, eine weitere umfasst ein substituiertes Polyhydroxystyrol und eine fotoaktive Verbindung.
  • Bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung der Erfindung.
  • Die antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung, das Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung und die Art der Verwendung der Zusammensetzung sind in dem folgenden Ausführungsbeispiel und den Beispielen detaillierter beschrieben. Diese Beispiele sind jedoch lediglich veranschaulichend und sollen den Umfang der Erfindung in keiner Weise eingrenzen oder beschränken. Auch sollen sie nicht als zwingende Bedingungen, Parameter oder Größen, die alleinig verwendet werden können um die vorliegende Erfindung ausführen zu können, ausgelegt werden.
  • Anwendungsbeispiele
  • Das folgende allgemeine Verfahren wurde dazu verwendet, die erfindungsgemäße antireflektierende Bodenbeschichtung, soweit diese nicht anderweitig bezeichnet ist, zu beurteilen:
    Eine 2 Gew.-% ige Lösung des antireflektierenden Bodenbeschichtungsmaterials in einem geeigneten Lösungsmittel wurde unter Verwendung von 0,5 and 0,2 μm Filtern, filtriert und auf einen 4-inch Silizium Wafer bei einer geeigneten Schleudergeschwindigkeit über 40 Sekunden aufgeschleudert, so dass die antireflektierende Bodenbeschichtung nach dem Backen bei 200°C für 60 Sekunden eine Filmdicke von 60 nm aufweist. Der Film wurde unter einem hochauflösendem Mikroskop untersucht, um Oberflächendefekte herauszufinden. Die Werte der optischen Konstanten n (Refraktionsindex) und k (Absorbtionsparameter) des Films wurden mit einem Ellipsometer bei den entsprechenden Wellenlängen (248 nm oder 356 nm) gemessen.
  • Daraufhin wurde ein positiv- oder negativ-, säurekatalysierter Tief-UV-Fotolack (Filmdicke schätzungsweise 700 nm) oder ein positiv- oder negativ-i-line-Novolack Fotolack (Filmdicke schätzungsweise 1.000 nm) auf die antireflektiernde Bodenbeschichtung mit einer geeigneten Aufschleudergeschwindigkeit über 40 Sekunden aufgebracht. In Abhängigkeit von den Fotolackmaterial, wurden die Fotolacke über 60 Sekunden bei 90-110°C sanft gebacken und auf einem Stepper, der mit einer Excimer Laser Lichtquelle (248 nm) bei der Verwendung von Tief-UV-Fotolacken oder einem i-line (356 nm) Stepper im Falle von i-line-Fotolacken unter Verwendung einer Maske mit Line und Aussparungsmustern, belichtet. Im Anschluss an die Belichtung wurden die Tief-UV-Fotolacke einem Nachbeschichtungsbackschritt bei 90-110°C unterworfen. Die Fotolacke wurden unter Verwendung einer 0,26 normalen Tetramethylammoniumhydroxid Entwickler Lösung für 60 Sekunden bei 23°C entwickelt, um die Fotolackmuster auszubilden. Die Fotolackmuster wurden unter einem Rasterelektronenmikroskop untersucht, um die Auflösung, Ausbildung der stehenden Welle, reflektierende Kerbungen und Stufenbildungen zu untersuchen. Um die Stufenbedeckungseigenschaften der antireflektierenden Bodenbeschichtungsmaterialien zu untersuchen, wurde ein Siliziumsubstrat zuerst mit einem konventionellen i-line-Fotolack mit einer Filmdicke von 1000 nm beschichtet, abschnittsweise belichtet, entwickelt und bei 200°C hart gebacken. Daraufhin wurde das antireflektierende Bodenbeschichtungsmaterial auf den vorbereiteten Wafer der 1000 nm Stufen, die durch den belichteten Fotolack gebildet sind, aufweist, aufgetragen. Die Stufenbedeckung der antireflektierenden Bodenbeschichtung wurde daraufhin mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops analysiert. Die Ätzraten der antireflektierenden Bodenbeschichtungsmaterialien wurden unter Verwendung von Sauerstoff- und Fluoridgasplasmen begutachtet.
  • Beispiel 1: Synthese eines Polymerfarbstoffes ausgehend von Polyvinylalkohol (PVA), Anthracen-9-aldehyd (9-AA) und Propionaldehyd (PA) und dessen Verwendung als antireflektierende Bodenbeschichtung.
  • 22,0 g (0,5 mol) Polyvinylalkohol (bezogen von Wako Pure Chemical, Polymerisationsgrad DP = 500), 150 g Ethanol, 25,78 g (0,125 mol) Anthracen-9-aldehyd, 7,26 g (0,125 mol) Propionaldehyd, 0,15 g 2,6-di-tert-butyl-4-Methylphenol und 0,25 g konzentrierte Schwefelsäure wurden in einen 300 ml Kolben vorgelegt. Unter Rühren und unter Stickstoffatmosphäre wurde die Mischung über 8 Stunden auf 70°C aufgeheizt. Die entstandene Mischung wurde abgekühlt und der ausgefallene Feststoff filtriert, in Tetrahydrofuran (THF) gelöst und zweimal in Wasser aus dem THF ausgefällt. Das entstandene gelbe Pulver wurde im Vakuum (1 Torr) bei 40°C getrocknet. Der K-Wert des Polymers, gemessen in einem Ellipsometer bei 248 nm, lag bei 0,4. Das Polymer wurde in Cyclohexanon gelöst (2 Gew.-% Feststoffgehalt), filtriert und wie in dem Anwendungsbeispiel beschrieben, als antireflektierende Bodenbeschichtung aufgebracht. Ein positiv-Tief-UV-Fotolack AZ® DX 1100, erhältlich von Clariant (Japan) K.K., wurde aufgeschleudert und bei 110°C weichgebacken um eine Filmdicke von 755 nm zu erhalten. Anschließend wurde dieser unter Verwendung eines Tief-UV Steppers (Nikon EX-10B) ausgestattet mit einem 248 nm KrF Laser mit einer Dosis von 52 mJ/cm2 belichtet. Der belichtete Wafer wurde bei 90°C für 60 Sekunden gebacken, unter Verwendung eines Schaufelentwicklers für 60 Sekunden bei 23°C entwickelt, gespült und getrocknet.
  • Die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung der Linien und Aussparungsmuster zeigte, dass aufgrund der Unterdrückung von Reflektionslicht des Substrates durch den Polymerfarbstoff keine stehenden Wellen beobachtet werden konnten. Die Fotolackmusterprofile wurden als vollständig vertikal angesehen und die Abstände waren nahezu deutlich und zeigten weder Ränder noch Reste. Die Ätzrate der antireflektierenden Bodenbeschichtung betrug unter Verwendung eines Sauerstoff- und Trifluoromethangasplasmas mit 60 W, 100 nm/Minute.
  • Beispiel 2
  • Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, außer das der positiv-Tief-UV-Fotolack AZ® DX 1200P erhältlich von Clariant (Japan) K.K., als Tief-UV-Fotolack verwendet wurde und das Vorbacken bei 90°C, die Schichtdicke 170 nm, die Dosis von 28 mJ/cm2, und das Nachbelichtungsbacken bei 105°C als Prozessparameter angepasst worden waren.
  • Die resultierenden Muster zeigten weder Stufenbildung der Linien noch Ränder in den Zwischenräumen und ihre Profile waren glatt, bedingt durch Abwesenheit von stehenden Wellen.
  • Beispiel 3
  • Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass der positiv-Tief-UV-Fotolack AZ® DX 1300P, erhältlich von Clariant (Japan) K.K., als Tief-UV-Fotolack verwendet wurde und dass das Vorbacken bei 90°C, die Filmdicke 715 nm, die Dosis 13 mJ/cm2 und das Nachbelichtungsbacken bei 110°C als Prozessparameter angepasst worden waren.
  • Das erhaltene Muster zeigte weder Stufenbildung der Linien, noch Ränder in den Zwischenräumen und deren Profile waren glatt, bedingt durch die Abwesenheit von stehenden Wellen.
  • Beispiel 4
  • Synthese eines Polymerfarbstoffes, ausgehend von Polyvinylalkohol, Anthracen-9-Aldehyd und Propionaldehyd, sowie dessen Verwendung als antireflektierende Bodenbeschichtung.
  • 22,0 g (0,5 mol) Polyvinylalkohol (bezogen von Wako Pure Chemical Co., Polymerisationsgrad 500), 150 g Ethanol, 25,78 g (0,125 mol) Anthracen-9-aldehyd, 7,26 g (0,125 mol) Propionaldehyd, 0,15 g 2,6-di-tert-Butyl-4-Methylphenol und 1,20 g Amberlyst 15 (saures Ionenaustauscher Harz von Fluka AG, Katalysator) wurden in einem 300 ml Kolben vorgelegt. Die Mischung wurde über 8 Stunden gerührt und unter Stickstoffatmosphäre auf eine Temperatur von 70°C erhitzt. Nachdem die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde die Fesstoffphase abfiltriert und in Tetrahydrofuran (THF) gelöst. Der unlösliche Anteil, der im Wesentlichen aus Amberlyst 15 besteht, wurde entfernt und die THF Lösung zweimal in Wasser aus THF gefallt. Der Polymerfarbstoff wurde bei 40°C unter Vakuum (1 Torr) getrocknet. Der K-Wert des Polymers gemessen in einem Ellipsometer bei 248 nm, lag bei 0,39. Das Polymer wurde in Cyclohexanon (2 Gew.-% Feststoffgehalt) gelöst, filtriert und als antireflektierende Bodenbeschichtung, wie in dem Ausführungsbeispiel beschrieben, aufgebracht. Ein positiv-Tief-UV-Fotolack AZ® DX 1100, bezogen von Clariant (Japan) K.K., wurde aufgeschleudert und wie in Beispiel 1 beschrieben, verarbeitet. Die erhaltenen Linien und Aussparungsmuster waren frei von stehenden Wellen. Die Profile der Muster waren scharf und die Aussparungen waren klar, ohne Ränder oder Reste. Die Ätzrate der antireflektierenden Bodenbeschichtung lag, unter Verwendung von Sauerstoff- und Triflurmethangasplasma mit 60W, bei 100 nm/Minute.
  • Beispiel 5
  • Das Verfahren aus Beispiel 4 wurde wiederholt, außer dass der positiv-Tief-UV-Fotolack AZ® DX 2034P, erhältlich von Clariant (Japan) K.K., als Tief-UV-Fotolack verwendet wurde und das Vorbacken bei 90°C, die Schichtdicke 570 nm, die Dosis 34 mJ/cm2 und das Nachbelichtungsbacken bei 105°C als Prozessparameter angepasst worden waren.
  • Das erhaltene Muster zeigte weder Stufenbildung der Linien noch Ränder an den Aussparungen und deren Profile waren glatt, bedingt durch die Abwesenheit von stehenden Wellen. Die Auflösung des Tief-UV-Fotolackes AZ® DX 2034P auf dieser antireflektierenden Bodenbeschichtung war besser als 0,20 μm.
  • Beispiel 6
  • Das Verfahren aus Beispiel 4 wurde wiederholt außer das der positiv-Tief-UV-Fotolack APEX® E, erhältlich von Shipley Corp. als Tief-UV-Fotolack verwendet wurde und das Vorbacken bei 90°C, die Schichtdicke 125 nm, die Dosis 11 mJ/cm2 und das Nachbelichtungsbacken bei 110°C als Prozessparameter angepasst worden waren.
  • Das erhaltene Muster zeigte weder Stufenbildung der Linien noch Reste in den Zwischenräumen und deren Profile waren glatt, bedingt durch die Abwesenheit von stehenden Wellen.
  • Beispiel 7
  • Synthese eines Polymerfarbstoffes, ausgehend von Polyvinylalkohl, Anthracen-9-aldehyd und 4 Hydroxybenzalaldehyd (4-HBA), sowie dessen Verwendung als reflektierende Bodenbeschichtung.
  • 22,0 g (0,5 mol) Polyvinylalkohol (bezogen von Wako Pure Chemical Co., Polymerisationsgrad 500), 150 g Ethanol, 25,78 g (0,125 mol) Anthracen-9-aldehyd, 13,43 g (0,125 mol) 4-Hydroxybenzaldhyd, 0,15 g 2,6-di-tert-Butyl-4-methylphenol und 0,25 g konzentrierte Schwefelsäure wurden in einem 300 ml Kolben vorgelegt. Die Mischung wurde über 8 Stunden gerührt und unter Stickstoffatmosphäre auf 70°C erhitzt. Die Lösung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, die Festephase abfiltriert und in Tetrahydrofuran (THF) gelöst. Die unlöslichen Anteile, wurden entfernt und die THF Lösung zweimal in Wasser aus THF gefällt. Das Produkt wurde bei 40°C unter Vakuum (1 Torr) getrocknet. Der K-Wert des Polymers wurde in einem Ellipsometer bei 248 nm gemessen und lag bei 0,32. Das Polymer wurde in Cyclohexanon (2 Gew.-% Feststoffgehalt) gelöst, filtriert und als antireflektierende Bodenbeschichtung wie in dem Ausführungsbeispiel beschrieben, aufgebracht. Ein positiv-Tief-UV-Fotolack AZ® DX 1100 erhältlich von Clariant (Japan) K.K., als Tief-UV-Fotolack wurde auf die antireflektierende Bodenbeschichtung aufgeschleudert und wie Beispiel 1 beschrieben verarbeitet.
  • Die in diesem Beispiel verwendete antireflektierende Bodenbeschichtung ist nicht nur für die Belichtung mit 248 nm KrF Lasern, sondern ebenso für die mit 193 nm ArF Lasern geeignet. Der K-Wert des Polymers, gemessen mit einem Ellipsometer bei 193 nm, lag bei 0,32.
  • Die erhaltenen Linien und Aussparungsmuster waren frei von stehenden Wellen bedingt durch die Unterdrückung der Lichtreflektion des Substrates. Die Musterprofile waren gerade und die Aussparungen waren scharf und hatten weder Ränder noch Reste. Die Ätzrate der antireflektierenden Bodenbeschichtung lag, unter Verwendung von Sauerstoff- und Trifluoromethangasplasma mit 60 W, bei 90 nm/Minute.
  • Beispiel 8
  • Das Verfahren nach Beispiel 7 wurde wiederholt, außer das der negativ-Tief-UV-Fotolack TDUR® N9, erhältlich von Tokio Ohka K.K., anstelle des Tief-UV-Fotolackes AZ® DX 1100 verwendet wurde, und das Vorbacken bei 100°C, die Filmdicke 730 nm, die Dosis 44 mJ/cm2 und das Nachbelichtungsbacken bei 130°C als Prozessbedingungen angepasst worden waren.
  • Beispiel 9
  • Der Ablauf aus Beispiel 7 wurde wiederholt, außer das der positiv-Tief-UV-Fotolack UBIII®, erhältlich von Shipley Corp., anstelle des Tief-UV-Fotolackes AZ® DX 1100 verwendet wurde, und das Vorbacken bei 130°C, die Filmdicke 625 nm, die Dosis 21 mJ/cm2 und das Nachbelichtungsbacken bei 130°C als Prozessbedingungen angepasst worden waren.
  • Beispiel 10
  • Der Ablauf aus Beispiel 7 wurde wiederholt außer das der positiv-i-line- und Tief-UV-Fotolack AZ®PR1024, erhältlich von Clariant Corp. anstelle des Tief-UV-Fotolackes AZ® DX 1100 verwendet wurde, und das Vorbacken bei 90°C, die Filmdicke 350 nm, die Dosis des Tief-UV 32 mJ/cm2, kein Nachbelichtungsbacken durchgeführt wurde, als Prozessbedingungen angepasst worden waren.
  • Alle erhaltenen Muster in den Beispielen 8, 9 und 10 zeigten weder Stufenbildung der Linien noch Ränder in den Aussparungen, ihre Profile waren glatt bedingt durch die Abwesenheit stehender Wellen.
  • Beispiel 11
  • Synthese eines Polymerfarbstoffes ausgehend von 80% hydrolysiertem Polyvinylalkohol, Anthracen-9-aldehyd und Propionaldehyd, sowie die Verwendung dessen als antireflektierende Bodenbeschichtung:
  • 25 g Polyvinylalkohol (bezogen von Aldrich AG, gewichtsmittlere Molekülmasse Mw = 9.000-10.000 und 80% Hydrolysegrad), 150 g Ethanol, 25,78 g (0,125 mol) Anthracen-9-aldehyd, 7,26 g (0,125 mol) Propionaldehyd, 0,15 g 2,6-di-tert-Butyl-4-Methylphenol und 0,25 g konzentrierte Schwefelsäure wurden in einem 300 ml Kolben vorgelegt. Die Mischung wurde gerührt und unter Stickstoffatmosphäre über 8 Stunden auf 70°C erhitzt.
  • Nachdem die Lösung abgekühlt worden war, wurde diese mit Ethanol verdünnt. Die Festphase wurde abfiltriert und in THF gelöst. Die THF Lösung wurde zweimal in Wasser gefällt. Der enthaltene Polymerfarbstoff wurde bei 40°C im Vakuum (1 Torr) getrocknet. Der K-Wert des Polymers, gemessen mit einem Ellipsometer bei 248 nm, und lag bei 0,35. Das Polymer wurde in Ethyllactat (2 Gew.-% Feststoffgehalt) gelöst, filtriert und wie in dem Anwendungsbeispiel gezeigt als antireflektierende Bodenbeschichtung aufgetragen. Ein positiv-Tief-UV-Fotolack AZ® DX 1100, erhältlich von Clariant (Japan) K.K., wurde aufgeschleudert und wie in Beispiel 1 beschrieben verarbeitet. Das erhaltene Muster zeigte weder stehende Wellen in den Linien noch Ränder oder Reste in den Aussparungen.
  • Beispiel 12
  • Ein negativ-Tief-UV-Fotolack mit folgender Zusammensetzung wurde auf die in Beispiel 11 beschriebene antreflektierende Bodenbeschichtung aufgebracht.
    (Zusammensetzung) (Anteil in Gew.-%)
    4-Hydroxystyrol/Styrol (8/2) Copolymer 80
    (gewichtsmittleres Molekulargewicht 12.000)
    Hexamethoxymethylmelamin (destilliert) 20
    Tribromomethylphenylsulfon 1
    Tributylamin 0,1
  • Der Fotolack der auf das Substrat aufgebracht worden war, wurde für 60 Sekunden bei 110°C weich gebacken, mit einer Dosis von 24 mJ/cm2 belichtet, bei 120°C für 60 Sekunden nachbelichtet und wie in Beispiel 1 beschrieben, weiterverarbeitet. Unter diesen Bedingungen wurden mehrere Ränder (Stufenbildung) in den unbelichteten Bereichen nachgewiesen, aus diesem Grunde wurden 5 Gew.-% Kronate® thermisches Quervernetzungreagenz (erhältlich von Nippon Polyurethan K.K.) zu der antireflektierenden Bodenbeschichtungslösung, die in Beispiel 11 beschrieben ist, hinzubegeben und die entstandene Zusammensetzung wurde anstelle der in Beispiel 11 beschriebenen antireflektierenden Bodenbeschichtung verwendet und wie vorstehend beschrieben verarbeitet. Diesmal stellte sich heraus, dass die Linien und Aussparungsmuster frei von stehenden Wellen waren. Die Musterprofile waren gerade und die Aussparungen waren scharf und ohne Ränder.
  • Die Ätzrate der antireflektierenden Bodenbeschichtung lag unter Verwendung von Sauerstoff- und Trifotmethangasplasma mit 60 W, bei 105 nm/Minute.
  • Beispiel 13
  • Synthese eines Polymerfarbstoffes ausgehend von poly(Vinylalkohol-co-ethylen) [PVA-ET] Anthracen-9-aldehyd und Propionaldehyd, sowie dessen Verwendung als antireflektierende Bodenbeschichtung.
  • 22 g poly(Vinylalkohol-co-ethylen) (bezogen von Aldrich Co., Ethylengehalt 27 mol%), 150 g o-Xylol, 25,78 g (0,125 mol), Anthracen-9-aldehyd, 3,6 g (0,063 mol) Propionaldehyd, 0,15 g 2,6-di-tert-Butyl-4-Methylphenol und 0,25 g konzentrierte Schwefelsäure wurden in einem 300 ml Kolben vorgelegt. Die Mischung wurde gerührt und unter Stickstoffatmosphäre über 8 Stunden auf 120°C erhitzt. Die Lösung wurde abgekühlt, verdünnt und filtriert. Die erhaltene dickflüssige Lösung wurde zweimal in einer 70:30 v/v Ethanol:Wasser-Mischung gefällt. Das Polymer wurde bei 40°C im Vakuum (1 Torr) getrocknet. Der K-Wert des Polymers, gemessen mit einem Ellipsometer bei 248 nm, lag bei 0,38. Das Polymer wurde in Ethyllactat (2 Gew.-% Feststoffanteil) gelöst, filtriert und als antireflektierende Bodenbeschichtung, wie in dem allgemeinen Anwendungsbeispiel beschrieben, verwendet. Ein positiv-Tief-UV-Fotolack AZ® DX 1100, erhältlich von Clariant (Japan) K.K., wurde auf die antireflektierende Bodenbeschichtung aufgeschleudert und wie in Beispiel 1 beschrieben, weiterverarbeitet.
  • Die erhaltenen Linien und Aussparungsmuster waren frei von stehenden Wellen, bedingt durch die Unterdrückung von Reflektionslicht des Substrates. Die Musterprofile waren gerade und die Aussparungen scharf ohne Ränder und Reste.
  • Vergleichbare Ergebnisse wurden mit dem positiv-Tief-UV-Fotolack AZ® DX 2034 erhalten, ebenso mit dem negativ-Fotolack, der in Beispiel 12 beschrieben ist. Die Ätzrate des antireflektierenden Bodenbeschichtungsmaterials lag unter Verwendung von Sauerstoff und Triflurmethangasplasma mit 60 W, bei 90 nm/Minute.
  • Vergleichsbeispiel 1:
  • Synthese eines Polymerfarbstoffes, ausgehend von Polyvinylalkohol und Anrathracen-9-aldehyd und dessen Verwendung als antireflektierende Bodenbeschichtung:
  • 22,0 g (0,5 mol) Polyvinylalkohol (bezogen von Wako Pure Chemical Co., Polymerisationsgrad 500), 150 g Ethanol, 25,78 g (0,125 mol) Anthracen-9-aldehyd, 0,15 g 2,6-di-tert-Butyl-4-Methylphenol und 0,25 g konzentrierte Schwefelsäure wurden in einem 300 ml Kolben vorgelegt. Die Mischung wurde gerührt und unter Stickstoffatmosphäre über 8 Stunden auf 70°C erhitzt. Die erhaltene Mischung wurde abgekühlt und der ausgefallene Feststoff filtriert und in Tetrahydrofuran (THF) gelöst. Eine kleine Menge an unlöslichem Rückstand wurde entfernt, und die THF Lösung zweimal aus Wasser auskristallisiert. Das erhaltene gelbe Pulver wurde bei 40°C in Vakuum (1 Torr) getrocknet. Der K-Wert des Polymers, gemessen mit einem Ellipsometer bei 248 nm, lag bei 0,42. Das Polymer wurde in Cyclohexanon (2 Gew.-% Feststoffanteil) gelöst, filtriert und wie in dem Anwendungsbeispiel beschrieben als antireflektierende Bodenbeschichtung eingesetzt. Ein positiv-Tief-UV-Fotolack AZ® DX 1100, erhältlich von Clariant (Japan) K.K., wurde auf die antireflektierende Beschichtung aufgeschleudert und wie in Beispiel 1 beschrieben, verarbeitet.
  • In den Linien und Aussparungsmustern waren keine stehenden Wellen zu beobachten aufgrund der Unterdrückung des Reflektionslichtes von dem Substrat. Die Lackmusterprofile waren vertikal und die Abstände deutlich und zeigten keine Ränder oder Reste. Die Ätzrate der antireflektierenden Bodenbeschichtung lag bei der Verwendung von Sauerstoff- und Trifluoromethangasplasma mit 60 W, bei 105 nm/Minute.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Das Vorgehen aus Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, außer dass der Polyvinylalkohol (bezogen von Wako Pure Chemical Co, Polymerisationsgrad 1000) anstelle des Polyvinylalkohols (bezogen von Wako Pure Chemical Co, Polymerisationsgrad 500) verwendet wurde.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Der Ablauf aus Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, außer dass partiell hydrolysierter Polyvinylalkohol (bezogen von Wako Pure Chemical Co, Polymerisationsgrad 1000) in der Synthese anstelle des Polyvinylalkohols (bezogen von Wako Pure Chemical Co, Polymerisationsgrad 500) verwendet wurde.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Das Verfahren aus Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, außer dass partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol (bezogen von Wako Pure Chemical Co, Polymerisationsgrad 2800) in der Synthese anstelle des Polyvinylalkohols (bezogen von Wako Pure Chemical Co, Polymerisationsgrad 500) verwendet wurde.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Das Verfahren aus Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, außer dass partiell hydrolisierter Polyvinylalkohol (bezogen von Wako Pure Chemical Co, Polymerisationsgrad 3500) in der Synthese anstelle des Polyvinylalkohols (bezogen von Wako Pure Chemical Co, Polymerisationsgrad 500) verwendet wurde.
  • In allen Fällen der Vergleichsbeispiele 2 bis 5 wurden weder die Stufenbildung der Linien noch Ränder in den Zwischenräumen festgestellt und die Profile des Fotolackes waren glatt bedingt durch die Abwesenheit stehender Wellen. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Stufenbedeckungseigenschaften proportional zu dem Anstieg des Polymerisationsgrades schwächer wurden. Als Ergebnis stellte sich heraus, dass der Polymerfarbstoff, der unter Verwendung von Polymeren mit höheren Polymerisationsgraden hergestellt wurden, dazu neigte, minderwertigere Filme auf stufigen Oberflächen auszubilden.
  • Die Ausbeuten der Acetalisierungsreaktionen der Beispiele 1, 4, 7, 11 und 13 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
    Figure 00340001
    Figure 00350001
    • * Gew.-% bezogen auf das Gewicht des eingesetzten PVA
  • Aus Tabelle 1 geht deutlich hervor, dass die Ausbeute an Reaktionsprodukt bei der Verwendung beider, eines Alkyl- oder Benzaldehyd-Derivates und Anthracen-9-aldehyd höher ist als bei der alleinigen Verwendung von Anthracen-9-aldehyd.
  • Wirkung der Erfindung
  • In der vorliegenden Erfindung können Lösungsmittel, die bei der Bildung der Fotolackschicht verwendet werden, als Lösungsmittel der antireflektierenden Bodenbeschichtungszusammensetzung verwendet werden, die antireflektierende Bodenbeschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist gute Lagerstabilitäten, exzellente Filmbildungseigenschaften und exzellente Stufenbedeckungseigenschaften auf. Zusätzlich, da die antireflektierende Bodenbeschichtung, die durch Verwendung der antireflektierenden Bodenbeschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung gebildet wird, eine hohe Absorbtion bei Belichtungswellenlängen aufweist, gibt es kein Problem mit der Bildung stehender Wellen oder Reflektionskerben, ebenso wenig wie ein Vermischen zwischen der Fotolackschicht und der antireflektierende Bodenbeschichtung. Weiterhin weist die antireflektierende Bodenbeschichtung der vorliegenden Erfindung eine hohe Ätzrate auf. Aus diesem Grunde können feine Lackmuster mit hoher Auflösung und guter Musterschärfe durch Verwendung der erfindungsmäßen antireflektierenden Bodenbeschichtung hergestellt werden und integrierte Schaltkreise, mit einem gewünschten Grad an Integration, mit Leichtigkeit bei der Verarbeitung des Halbleitersubstrates mit den feinen Lackmustern hergestellt werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Vorstehend wurde beschrieben, dass die neuartigen Polymerfarbstoffe der vorliegenden Erfindung als antireflektierende Bodenbeschichtungsmaterialien verwendet werden können und das durch Verwendung der antireflektierenden Bodenbeschichtungszusammensetzung, welche die neuartigen Polymerfarbstoffe enthalten, integrierte Schaltkreise mit einem hohen Grad an Integration, einfach und in hoher Ausbeute hergestellt werden können.

Claims (16)

  1. Die Verwendung einer Zusammensetzung, die mindestens ein Lösungsmittel und einen Polymerfarbstoff dargestellt durch die allgemeine Formel 1 enthält, als antireflektierende Bodenbeschichtung in der Photolithographie,
    Figure 00360001
    worin R ein Wasserstoff-Atom, eine substituierte oder nicht-substituierte C1-C20 Alkylgruppe, eine substituierte oder nicht-substituierte C6-C20 Cykloalkylgruppe oder eine substituierte oder nicht-substituierte C6-C20 Arylgruppe bedeutet, R1 ein Wasserstoff-Atom, eine substituierte oder nicht-substituierte C1-C5 Alkylgruppe, eine substituierte oder nicht-substituierte C6-C10 Arylgruppe oder eine -COOR3-Gruppe, in der R3 eine C1-C10 Alkylgruppe darstellt, bedeutet. R2 eine substituierte oder nicht-substituierte C1-C5 Alkylgruppe, eine substituierte oder nicht substituierte C6-C20 Cykloalkylgruppe oder eine substituierte oder nicht-substituierte C6-C20 Arylgruppe bedeutet, D ein organischer Chromophor ist, der bei der Belichtungswellenlänge (150-450 nm) absorbiert, und eine substituierte oder nicht-substituierte C6-C30 Arylgruppe, eine substituierte oder nicht-substituierte C6-C30 kondensierte Arylgruppe oder eine substituierte oder nicht substituierte C4-C30 Heteroarylgruppe bedeutet, m und o eine beliebige ganze Zahl größer als 0 sind und n, p und q eine ganze Zahl, einschließlich 0, sind.
  2. Die Verwendung gemäß Anspruch 1, worin D Phenyl, substituiertes Phenyl, Benzyl, substituiertes Benzyl, Naphthyl, substituiertes Naphthyl, Anthracenyl, substituiertes Anthracenyl, Anthrachinonyl, substituiertes Anthrachinonyl, Acridinyl, substituiertes Acridinyl, Azophenyl, substituiertes Azophenyl, Fluorenyl, substituiertes Fluorenyl, Fluorenonyl, substituiertes Fluorenonyl, Carbazolyl, substituiertes Carbazolyl, N-Alkylcarbazolyl, Dibenzofuranyl, substituiertes Dibenzofuranyl, Phenanthrenyl, substituiertes Phenanthrenyl, Pyrenyl oder substituiertes Pyrenyl bedeutet und die Substitution gegebenenfalls aus einer oder mehreren der folgenden Gruppen gewählt ist: lineares, verzweigtes oder zyklisches C1-C20 Alkyl, C6-C20 Aryl, Halogen, C1-C20 Alkyloxy, Nitro, Carbonyl, Cyano, Amid, Sulfonamid, Imid, Carbonsäure, Carbonsäureester, Sulfonsäure, Sulfonsäureester, C1-C10 Alkylamin oder C6-C20 Arylamin.
  3. Die Verwendung gemäß Anspruch 1, worin R entweder Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Nitrophenyl, Hydroxyphenyl oder Methoxyphenyl bedeutet.
  4. Die Verwendung gemäß Anspruch 1, worin R2 Methyl, Ethyl, Propyl, Phenyl, Naphthyl oder Anthracenyl bedeutet.
  5. Die Verwendung gemäß Anspruch 1, worin D substituiertes oder nicht-substituiertes Phenyl, Naphthyl oder Anthracenyl bedeutet.
  6. Die Verwendung gemäß Anspruch 5, worin p 0 ist.
  7. Die Verwendung gemäß Anspruch 1, worin der Polymerfarbstoff, dargestellt durch die allgemeine Formel 1, ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) zwischen 2.000 und 200.000 hat.
  8. Die Verwendung gemäß Anspruch 1, worin 50 bis 95 Gewichtsteile der Feststoffe Polymerfarbstoff dargestellt durch die allgemeine Formel 1, sind und 50 bis 5 Gewichtsteile ein thermisches Vernetzungsmittel sind.
  9. Die Verwendung gemäß Anspruch 8, worin das Vernetzungsmittel entweder Melamin, geblocktes Isocyanat, Uracil oder ein Vernetzungsmittel vom Epoxytyp ist.
  10. Die Verwendung gemäß Anspruch 1, worin 50 bis 95 Gewichtsteile der Feststoffe Polymerfarbstoff, dargestellt durch die allgemeine Formel 1, sind, 50 bis 5 Gewichtsteile ein thermisches Vernetzungsmittel sind, und 1 bis 10 Gewichtsteile der Feststoffe ein Säurebildner sind.
  11. Die Verwendung gemäß Anspruch 10, worin das Vernetzungsmittel entweder Melamin, ein geblocktes Isocyanat, Uracil oder ein Vernetzungsmittel vom Epoxytyp ist, und der Säurebildner entweder ein Oniumsalz, eine Diazomethan-Verbindung der Nitrobenzyltosylat ist.
  12. Die Verwendung gemäß Anspruch 1, worin der Polymerfarbstoff, dargestellt durch die allgemeine Formel 1, in 1 bis 10 gewichtsprozentiger Konzentration in Cyclohexanon, Propylenglykol, Monomethyletheracetat, Ethyllactat, Methylamylketon oder einer Mischung dieser Lösungsmittel gelöst wird.
  13. Ein Verfahren zur Herstellung einer antireklektierenden Beschichtung auf einem Halbleitersubstrat, welches die folgenden Schritte enthält: a) Auflösen von mindestens dem Polymerfarbstoff dargestellt durch die allgemeine Formel 1 beschrieben in Anspruch 1, in einem organischen Lösungsmittel, b) Filtrieren der Lösung und dann Auftragen der Lösung auf ein Halbleitersubstrat durch Aufschleudern, Aufsprühen, Tauchen oder Walzenauftrag, und c) thermisches Entfernen des Lösungsmittels, um ein Substrat, beschichtet mit einer antireflektierenden Bodenbeschichtung wie in Anspruch 1 beschrieben, herzustellen.
  14. Ein Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltkreise, wobei ein positiv oder negativ arbeitender Photoresist, der empfindlich für Strahlung im Bereich von 150 nm bis 450 nm ist, auf ein Halbleitersubstrat aufgebracht wird, das mit einer dünnen Schicht einer antireflektierenden Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1 beschichtet ist, und das resistbeschichtete Substrat einer Strahlung ausgesetzt, entwickelt und durch Nass- oder Trockenätzprozesse geätzt wird, um das Bild auf das Substrat zu übertragen.
  15. Das Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltkreise nach Anspruch 14, worin der Photoresist ein Novolakharz, eine lichtempfindliche Verbindung und ein Lösungsmittel enthält.
  16. Das Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltkreise nach Anspruch 14, worin der Photoresist ein substituiertes Polyhydroxystyrol, eine photoaktive Verbindung und ein Lösungsmittel enthält.
DE69930832T 1998-07-10 1999-06-23 Benutzung einer zusammensetzung für eine antireflexunterschicht Expired - Lifetime DE69930832T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19517498 1998-07-10
JP19517498 1998-07-10
PCT/JP1999/003333 WO2000003303A1 (fr) 1998-07-10 1999-06-23 Composition pour film empechant la reflexion de fond et nouveau colorant polymere utilise dans celle-ci

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69930832D1 DE69930832D1 (de) 2006-05-24
DE69930832T2 true DE69930832T2 (de) 2006-11-30

Family

ID=16336684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69930832T Expired - Lifetime DE69930832T2 (de) 1998-07-10 1999-06-23 Benutzung einer zusammensetzung für eine antireflexunterschicht

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6277750B1 (de)
EP (1) EP1046958B1 (de)
KR (1) KR20010023776A (de)
CN (1) CN1273646A (de)
DE (1) DE69930832T2 (de)
WO (1) WO2000003303A1 (de)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000347411A (ja) * 1999-06-08 2000-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd パターン形成材料およびパターン形成方法
EP1190277B1 (de) 1999-06-10 2009-10-07 AlliedSignal Inc. Spin-on-glass antireflektionsbeschichtungen aufweisender halbleiter für photolithographie
US6824879B2 (en) 1999-06-10 2004-11-30 Honeywell International Inc. Spin-on-glass anti-reflective coatings for photolithography
US6936405B2 (en) * 2000-02-22 2005-08-30 Brewer Science Inc. Organic polymeric antireflective coatings deposited by chemical vapor deposition
US6420097B1 (en) * 2000-05-02 2002-07-16 Advanced Micro Devices, Inc. Hardmask trim process
US6844270B2 (en) * 2000-11-26 2005-01-18 Shipley Company, L.L.C. Polymers and photoresist compositions for short wavelength imaging
JP3509760B2 (ja) * 2001-02-08 2004-03-22 株式会社半導体先端テクノロジーズ 半導体装置の製造方法
US6582861B2 (en) 2001-03-16 2003-06-24 Applied Materials, Inc. Method of reshaping a patterned organic photoresist surface
US6703169B2 (en) * 2001-07-23 2004-03-09 Applied Materials, Inc. Method of preparing optically imaged high performance photomasks
KR20040075866A (ko) 2001-11-15 2004-08-30 허니웰 인터내셔날 인코포레이티드 포토리소그래피용 스핀-온 무반사 코팅
US20030215736A1 (en) * 2002-01-09 2003-11-20 Oberlander Joseph E. Negative-working photoimageable bottom antireflective coating
US7070914B2 (en) * 2002-01-09 2006-07-04 Az Electronic Materials Usa Corp. Process for producing an image using a first minimum bottom antireflective coating composition
US6844131B2 (en) * 2002-01-09 2005-01-18 Clariant Finance (Bvi) Limited Positive-working photoimageable bottom antireflective coating
US6783913B2 (en) 2002-04-05 2004-08-31 Kodak Polychrome Graphics Llc Polymeric acetal resins containing free radical inhibitors and their use in lithographic printing
KR100478982B1 (ko) * 2002-05-02 2005-03-25 금호석유화학 주식회사 신규 산발생제 및 이를 함유한 박막 조성물
US6949325B2 (en) * 2003-09-16 2005-09-27 International Business Machines Corporation Negative resist composition with fluorosulfonamide-containing polymer
US20050074688A1 (en) * 2003-10-03 2005-04-07 Toukhy Medhat A. Bottom antireflective coatings
KR20050034887A (ko) * 2003-10-10 2005-04-15 삼성전자주식회사 전원전압 동기신호 생성 장치 및 방법
TWI365218B (en) * 2003-11-17 2012-06-01 Sumitomo Chemical Co Conjugated oligomers or polymers based on crosslinkable arylamine compounds
US8053159B2 (en) 2003-11-18 2011-11-08 Honeywell International Inc. Antireflective coatings for via fill and photolithography applications and methods of preparation thereof
JP3802544B2 (ja) * 2004-07-29 2006-07-26 日東電工株式会社 位相差板、及び新規ポリマー、及び光学フィルム、及び画像表示装置
CN100575368C (zh) * 2004-08-04 2009-12-30 积水化学工业株式会社 聚乙烯醇缩醛树脂的制造方法、聚乙烯醇缩丁醛树脂、以及被酯化的聚乙烯醇树脂的制造方法
US7189640B2 (en) * 2004-12-02 2007-03-13 United Microelectronics Corp. Method of forming damascene structures
BRPI0611018B1 (pt) * 2005-06-03 2017-03-07 American Dye Source Inc copolímeros de acetal de absorção próxima do infravermelho termicamente reativos, métodos de preparo e métodos de uso
US7662718B2 (en) * 2006-03-09 2010-02-16 Micron Technology, Inc. Trim process for critical dimension control for integrated circuits
DE102006034240A1 (de) * 2006-07-25 2008-01-31 Clariant International Limited Mit polymerisierbarem Coating modifizierte Pigmente, deren Herstellung und Anwendung
US7759046B2 (en) * 2006-12-20 2010-07-20 Az Electronic Materials Usa Corp. Antireflective coating compositions
US8642246B2 (en) 2007-02-26 2014-02-04 Honeywell International Inc. Compositions, coatings and films for tri-layer patterning applications and methods of preparation thereof
KR100886314B1 (ko) * 2007-06-25 2009-03-04 금호석유화학 주식회사 유기반사방지막용 공중합체 및 이를 포함하는유기반사방지막 조성물
US8557877B2 (en) 2009-06-10 2013-10-15 Honeywell International Inc. Anti-reflective coatings for optically transparent substrates
WO2011092028A1 (de) * 2010-01-29 2011-08-04 Ludwig-Maximilians-Universität München Nanopartikel und nanotinte
EP2472329B1 (de) * 2010-12-31 2013-06-05 Rohm and Haas Electronic Materials LLC Beschichtungszusammensetzungen zur Verwendung mit einem beschichteten Fotolack
US8864898B2 (en) 2011-05-31 2014-10-21 Honeywell International Inc. Coating formulations for optical elements
EP3194502A4 (de) 2015-04-13 2018-05-16 Honeywell International Inc. Polysiloxanformulierungen und beschichtungen für optoelektronische anwendungen
KR102662122B1 (ko) * 2016-06-01 2024-04-30 주식회사 동진쎄미켐 네거티브 톤 현상 공정에 이용되는 유기 반사방지막 형성용 조성물
JP6809315B2 (ja) * 2017-03-15 2021-01-06 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法及び真空処理装置
CN106896644B (zh) * 2017-03-27 2020-05-08 青岛蓝帆新材料有限公司 一种感光性树脂组合物及其应用
CN106909024B (zh) * 2017-03-28 2020-03-13 辽宁靖帆新材料有限公司 一种感光性树脂组合物及其应用
US20180364575A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-20 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd. Coating compositions for use with an overcoated photoresist
KR102389247B1 (ko) * 2017-06-27 2022-04-20 동우 화인켐 주식회사 하드마스크용 조성물
JP7408299B2 (ja) * 2018-06-07 2024-01-05 キヤノン株式会社 過酸化水素の検出のための高分子色素および過酸化水素検出用構造体
CN109735280B (zh) * 2019-01-04 2020-06-09 中国科学技术大学 紫外光响应性聚合物粘合剂及其制备方法和用途
CN115873175B (zh) * 2021-09-28 2023-09-12 上海新阳半导体材料股份有限公司 一种duv光刻用底部抗反射涂层及其制备方法和应用
CN117872680B (zh) * 2024-03-11 2024-05-10 中节能万润股份有限公司 用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物及制备方法和应用

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2269217A (en) * 1938-01-29 1942-01-06 Eastman Kodak Co Mixed polyvinyl acetal resin
US2269216A (en) * 1938-01-29 1942-01-06 Eastman Kodak Co Polyvinyl acetal resin
US2269166A (en) * 1938-03-22 1942-01-06 Eastman Kodak Co Polyvinyl acetal resin
US3148986A (en) * 1955-08-14 1964-09-15 Agfa Ag Subbed polycarbonate film base photographic article
FR1290837A (fr) * 1960-12-23 1962-04-20 Air Liquide Nouveaux polymères anthraquinoniques réducto-oxydables, leurs procédés de préparation et leur application à la fabrication de l'eau oxygénée
GB1482914A (en) * 1973-07-25 1977-08-17 Babcock & Wilcox Ltd Semi-permeable polymeric membranes
DD208473A3 (de) * 1982-08-02 1984-05-02 Univ Berlin Humboldt Verfahren zur herstellung anthracen-, aziniumanthracen- und azaanthracensubstituierter oligomerer oder polymerer
JPS60255805A (ja) * 1984-05-31 1985-12-17 Sekisui Chem Co Ltd シクロヘキサンカルボアルデヒド−アセタ−ル化ポリビニルアルコ−ル
JPS6142507A (ja) * 1984-08-03 1986-03-01 Sekisui Chem Co Ltd アルキル化シクロヘキサンカルボアルデヒド−アセタ−ル化ポリビニルアルコ−ル
DE3644162A1 (de) * 1986-12-23 1988-07-07 Hoechst Ag Polyvinylacetal, dieses enthaltendes lichtempfindliches gemisch und daraus hergestelltes aufzeichnungsmaterial
US6165697A (en) * 1991-11-15 2000-12-26 Shipley Company, L.L.C. Antihalation compositions
US5275907A (en) * 1992-07-23 1994-01-04 Eastman Kodak Company Photosensitive compositions and lithographic printing plates containing acid-substituted ternary acetal polymer and copolyester with reduced propensity to blinding
US5294680A (en) * 1992-07-24 1994-03-15 International Business Machines Corporation Polymeric dyes for antireflective coatings
JPH06192326A (ja) * 1992-12-25 1994-07-12 Hitachi Ltd ポリビニルアセタール系樹脂、これを含有する感光性樹脂組成物並びにその用途
US5534381A (en) * 1995-07-06 1996-07-09 Minnesota Mining And Manufacturing Company Acetal polymers useful in photosensitive compositions
DE19524851C2 (de) * 1995-07-07 1998-05-07 Sun Chemical Corp Acetalpolymere und Verwendung derselben in lichtempfindlichen Zusammensetzungen und für lithographische Druckplatten
KR100191126B1 (ko) * 1995-11-28 1999-06-15 윤덕용 비닐4-t-부톡시카르보닐옥시벤잘-비닐 알코올-비닐 아세테이트 공중합체와 비닐 4-t-부톡시카르보닐옥시벤잘-비닐 4-히드록시벤잘-비닐 알코올-비닐 아세테이트 공중합체 및 그들의 제조방법
US5886102A (en) * 1996-06-11 1999-03-23 Shipley Company, L.L.C. Antireflective coating compositions
KR100220951B1 (ko) * 1996-12-20 1999-09-15 김영환 비닐 4-테트라히드로피라닐옥시벤잘-비닐 4-히드록시벤잘-비닐 테트라히드로피라닐에테르-비닐 아세테이트 공중합체, 비닐 4-테트라히드로피라닐옥시벤잘-비닐 테트라히드로피라닐에테르-비닐 아세테이트 공중합체 및 그들의 제조방법
JP3852868B2 (ja) * 1997-02-06 2006-12-06 富士写真フイルム株式会社 反射防止膜材料組成物及びそれを用いたレジストパターン形成方法
JP3854367B2 (ja) * 1997-06-04 2006-12-06 Ａｚエレクトロニックマテリアルズ株式会社 光吸収性ポリマー、光吸収膜形成性組成物及び光吸収膜とそれを用いた反射防止膜
JP3473887B2 (ja) * 1997-07-16 2003-12-08 東京応化工業株式会社 反射防止膜形成用組成物及びそれを用いたレジストパターンの形成方法
JPH11231535A (ja) * 1998-02-13 1999-08-27 Mitsubishi Paper Mills Ltd 平版印刷版

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000003303A1 (fr) 2000-01-20
EP1046958A1 (de) 2000-10-25
DE69930832D1 (de) 2006-05-24
KR20010023776A (ko) 2001-03-26
US6277750B1 (en) 2001-08-21
EP1046958B1 (de) 2006-04-12
EP1046958A4 (de) 2000-12-06
CN1273646A (zh) 2000-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69930832T2 (de) Benutzung einer zusammensetzung für eine antireflexunterschicht
DE69726378T2 (de) Gefärbte Photoresists sowie Methoden und Artikel, die diese umfassen
EP0342498B1 (de) Positiv und negativ arbeitende strahlungsempfindliche Gemische sowie Verfahren zur Herstellung von Reliefmustern
DE69928216T2 (de) Zusammensetzung zur ausbildung eines lichtabsorbierenden films enthaltend blockierte isocyanatverbindungen und ein daraus gebildeter antireflektiver film
DE60129024T2 (de) Zur bilderzeugung mit tiefer uv-strahlung geeignete photoresistzusammensetzung und diese verwendendes bilderzeugungsverfahren
DE60307045T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer bildverwendenden Minimum-Antireflektrierenden Bodenbeschichtungszusammensetzung
DE69727620T2 (de) Zusammensetzungen für antireflektierende Beschichtungen
DE19912047B4 (de) Resistzusammensetzung des Negativtyps
DE60034488T2 (de) Strahlungsempfindliche copolymere, fotoresistzusammensetzungen und zweischichtresistsysteme für den tiefen uv-bereich
DE3817011A1 (de) Strahlungsempfindliches gemisch und verfahren zur herstellung von reliefmustern
DE3817009A1 (de) Strahlungsempfindliches gemisch und verfahren zur herstellung von reliefmustern
DE4035425C2 (de) Positiv arbeitende lichtempfindliche Zusammensetzung
DE69837984T2 (de) Gefärbte Fotolacke sowie Methoden und Artikel, die diese umfassen
EP0176871A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Photoresists
DE4207264B4 (de) Negativ arbeitendes strahlungsempfindliches Gemisch und damit hergestelltes Aufzeichnungsmaterial
EP0510449B1 (de) Durch Säure spaltbare Verbindungen, diese enthaltende positiv strahlungsempfindliche Zusammensetzung und damit hergestelltes positiv strahlungsempfindliches Aufzeichnungsmaterial
DE112010004289B4 (de) Silicium-enthaltende Beschichtungszusammensetzungen und Verfahren zum Erzeugen eines Bildes in einer Fotolackschicht
DE69935938T2 (de) Ein strahlungsempfindliches Material und Verfahren zur Herstellung von einem Muster damit
EP0337188B1 (de) In wässrigem Alkali lösliche, Silanylgruppen in der Seitenkette enthaltende Bindemittel, Verfahren zu deren Herstellung sowie lichtempfindliches Gemisch, enthaltend diese Verbindungen
EP0355015B1 (de) Verfahren zur Entwicklung positiv arbeitender Photoresists
DE4125042A1 (de) Negativ arbeitendes strahlungsempfindliches gemisch und damit hergestelltes strahlungsempfindliches aufzeichnungsmaterial
DE112012004718T5 (de) Hybride Photoresistzusammensetzung sowie musterbildendes Verfahren unter Verwendung derselben
EP0528203B1 (de) Strahlungsempfindliches Gemisch mit einem polymeren Bindemittel mit Einheiten aus alpha,beta-ungesättigten Carbonsäureamiden
EP0387623B1 (de) Positiv arbeitendes strahlungsempfindliches Gemisch und daraus hergestelltes strahlungsempfindliches Aufzeichnungsmaterial für hochenergetische Strahlung
EP0501308B1 (de) Strahlungsempfindliche Polymere mit Naphthochinon-2-diazid-4-sulfonyl-Gruppen und deren Verwendung in einem positiv arbeitenden Aufzeichnungsmaterial

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition