CN104066804A - 富含硅的抗反射涂层材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于光刻法中的抗反射涂层(ARC)配方，所述配方包含分散于溶剂中的富含硅的聚硅烷硅氧烷树脂，以及具有涂覆有所述ARC配方的表面的基材和一种将所述ARC配方施加至所述表面以形成ARC层的方法。所述聚硅烷硅氧烷树脂包含由(R’)2SiO2的结构单元定义的第一组分；由(R”)SiO3的结构单元定义的第二组分以及由(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元定义的第三组分。在这些聚硅烷硅氧烷树脂中，所述R’、R”和R”’独立地选择为烃或氢(H)；并且所述下标q为1或2。作为另外一种选择，所述R’、R”和R”’独立地选择为甲基(Me)或氢(H)。通常，所述第一组分以x的摩尔比存在，所述第二组分以y的摩尔比存在，并且所述第三组分以z的摩尔比存在，使得(x+y+z)＝1、x<y并且x<z。所述聚硅烷硅氧烷树脂具有大于或等于约42重量％的硅含量。

Description

富含硅的抗反射涂层材料及其制备方法
本发明整体涉及光刻法。更具体地讲，本发明涉及制备富含硅的树脂以及在电子器件的光刻处理过程中将其用作抗反射涂层。
随着半导体工业对较小特征尺寸的不断需求，最近出现了使用193nm光的光刻法，作为一种能够生产具有低于100nm特征的器件的技术。使用这种短波长光需要包括底部抗反射涂层，该涂层能够降低将光反射到基材上的发生率，以及通过吸收穿过光致抗蚀剂的光来抑制光致抗蚀剂摆动固化。由有机基和无机基材料组成的抗反射涂层(ARC)可商购获得。表现良好耐蚀刻性的常规无机基ARC通常使用化学气相沉积(CVD)工艺来沉积。因此，这些无机基ARC具有与极端形貌特征相关的所有综合缺点。另一方面，常规的有机基ARC通常使用旋涂工艺来施加。因而，有机基ARC表现出优良的填充和平面化特性，但缺陷是与有机光致抗蚀剂结合使用时的蚀刻选择性较差。因此，一直需要开发具有有机基和无机基ARC的结合优点的新型材料。
发明内容
在克服所列缺陷和相关技术中的其他限制方面，本发明大致提供了一种用于光刻法中的抗反射涂层(ARC)配方，该配方包含大于或等于约42重量％的硅，但不超过约90重量％。ARC配方包含分散于溶剂中的聚硅烷硅氧烷树脂。聚硅烷硅氧烷树脂包含由(R’)2SiO2的结构单元定义的第一组分；由(R”)SiO3的结构单元定义的第二组分；以及由(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元定义的第三组分。在这些结构单元中，R’、R”和R”’独立地选择为烃或氢(H)；并且下标q为1或2。作为另外一种选择，R’、R”和R”’独立地选择为甲基(Me)或氢(H)。通常，第一组分以x的摩尔比存在，第二组分以y的摩尔比存在，并且第三组分以z的摩尔比存在，使得(x+y+z)＝1、x<y并且x<z。
根据本发明的一个方面，根据本发明教导内容制备的许多聚硅烷硅氧烷树脂中的一个例子包括其选择使得(R’)2SiO2的结构单元为(Me)(H)SiO2的R’；其选择使得(R”)SiO3的结构单元为(H)SiO3和(Me)SiO3的混合物的R”；以及其选择使得(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元为(Me)3Si2O3和(Me)4Si2O2的混合物的R”’和q。在这一个例子中，x的摩尔比等于0.1，y的摩尔比等于0.45，并且z的摩尔比等于0.45。
根据本发明的另一个方面，提供了一种形成抗反射涂层(ARC)的方法。该方法大致包括以下步骤：提供如本文进一步所述分散于溶剂中的聚硅烷硅氧烷树脂以形成ARC配方；提供电子器件；将ARC配方施加至电子器件的表面以形成膜；从膜上去除溶剂；以及固化膜以形成抗反射涂层。作为另外一种选择，通过旋涂将ARC配方施加至电子器件的表面并且在小于或等于250℃的温度下固化膜。任选地，该方法还可包括将添加剂掺入ARC配方中的步骤或在固化膜之前将膜置于惰性大气环境中的步骤。
根据本发明的又一个方面，公开了一种涂覆有抗反射涂层(ARC)的基材，其中ARC层包含富含硅的聚硅烷硅氧烷树脂。作为另外一种选择，聚硅烷硅氧烷可具有大于或等于约42重量％的硅。该聚硅烷硅氧烷树脂包含根据以下式的DR’、TR”和PSSXR”’结构单元：
(DR’)x(TR”)y(PSSXR”’)z
其中(DR’)x表示(R’)2SiO2的结构单元；(TR”)y表示(R”)SiO3的结构单元；并且(PSSXR”’)z表示(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元；其中R’、R”和R”’独立地选择为烃或氢并且下标q为1或2，其中下标x、y和z表示大于零并且小于一的摩尔分数，使得(x+y+z)＝1。作为另外一种选择，R’、R”和R”’独立地选择为甲基(Me)或氢(H)。
除了别的以外，涂覆在基材上的聚硅烷硅氧烷树脂的一个例子包括其选择使得(R’)2SiO2的结构单元为(Me)(H)SiO2的R’；其选择使得(R”)SiO3的结构单元为(H)SiO3和(Me)SiO3的混合物的R”；以及其选择使得(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元为(Me)3Si2O3和(Me)4Si2O2的混合物的R”’和q。聚硅烷硅氧烷树脂可具有(DR’)x、(TR”)y和(PSSXR”’)z结构单元，其存在使得x<y并且x<z。作为另外一种选择，x的摩尔比等于0.1，y的摩尔比等于0.45，并且z的摩尔比等于0.45。
通过本文提供的说明，其他适用领域将变得显而易见。应当理解，说明和具体实例旨在仅用于示例目的，而非旨在限制本发明的范围。
附图说明
本文所述附图仅用于示例目的，而非旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1为一种根据本发明教导内容制备包含聚硅烷硅氧烷树脂的抗反射涂层的方法的示意图。
具体实施方式
以下说明实质上仅为示例性的，并且决不旨在限制本发明或其应用或用途。应当理解，在所有说明和附图中，相应的参考编号指示类似或相应的部分或结构。
本发明大致提供了一种用于光刻法中的抗反射涂层(ARC)配方。抗反射涂层的配方包括分散于溶剂中的聚硅烷硅氧烷树脂。聚硅烷硅氧烷树脂通常包含由(R’)2SiO2的结构单元定义的第一组分；由(R”)SiO3的结构单元定义的第二组分以及由(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元定义的第三组分。在该聚硅烷硅氧烷树脂中，R’、R”和R”’独立地选择为烃或氢(H)；并且下标q为1或2。作为另外一种选择，R’、R”和R”’独立地选择为甲基(Me)或氢(H)。本发明的聚硅烷硅氧烷树脂包含大于或等于约42重量％的硅，但不超过约90重量％。
根据本发明的一个方面，ARC配方包含分散于溶剂中的聚硅烷硅氧烷树脂，其中选择R’使得第一组分中的(R’)2SiO2的结构单元为(Me)(H)SiO2；选择R”使得第二组分中的(R”)SiO3的结构单元为(H)SiO3和(Me)SiO3的混合物；以及选择R”’和q使得第三组分中的(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元为(Me)3Si2O3和(Me)4Si2O2的混合物。
可预先确定ARC配方中所用的聚硅烷硅氧烷树脂中存在的第一组分、第二组分和第三组分的量。第一组分以x的摩尔比存在于ARC配方中，第二组分以y的摩尔比存在，并且第三组分以z的摩尔比存在，使得(x+y+z)＝1、x<y并且x<z。作为另外一种选择，x的摩尔比为大约0.1，y的摩尔比为大约0.45，并且z的摩尔比为大约0.45。
在光刻过程中，由这些聚硅烷硅氧烷树脂形成的抗反射涂层(ARC)相对于随后沉积在ARC层顶部的有机光致抗蚀剂表现出高度的蚀刻对比度。尽管不希望受到理论的束缚，但据信，本发明的聚硅烷硅氧烷树脂中的较高硅(Si)含量会增加ARC层的蚀刻速率并且进一步增强ARC层和光致抗蚀剂之间的蚀刻对比度。除了吸收193nm的光之外，由本发明的聚硅烷硅氧烷树脂形成的ARC层还满足用作抗反射涂层的基本要求。这些基本要求中的两者包括：1)施加至电子器件的ARC层在450℃或更低、作为另外一种选择在250℃或更低的温度下固化，作为另外一种选择所述温度等于或高于ARC配方中存在的溶剂所表现出的沸点；和2)固化的ARC层抵制随后暴露于溶剂和/或蚀刻剂，包括但不限于丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)和四甲基氢氧化铵(TMAH)。
其中具有较高硅含量的本发明的聚硅烷硅氧烷树脂的另一潜在应用为蚀刻转移。双图案化可潜在地将当前193nm的干式蚀刻延伸至22nm技术节点或以下的分辨率。可在这种应用中使用具有较高硅含量和较高蚀刻敏感性的蚀刻转移层。
聚硅烷硅氧烷树脂可通过适当的卤代硅烷和/或烷氧基硅烷的水解和缩合来制备，其类似于如授予Sakamoto等人的美国专利No.5,762,697、授予Becker等人的美国专利No.6,281,285和授予Bank等人的美国专利No.5,010,159中所述用于制备倍半硅氧烷树脂的方法，所述专利的公开内容以引用方式并入本文。作为不完全水解或缩合的结果，残余的羟基或烷氧基基团可保留在聚硅烷硅氧烷树脂中。通常，本发明的聚硅烷硅氧烷树脂包含的含羟基或烷氧基基团的单元小于约40摩尔％，作为另外一种选择小于约20摩尔％，作为另外一种选择小于约10摩尔％，作为另外一种选择小于约5摩尔％，作为另外一种选择小于约1摩尔％。
根据本发明的方法制备的聚硅烷硅氧烷树脂表现出的重均分子量(Mw)在500至400,000的范围内，作为另外一种选择在500至100,000的范围内，作为另外一种选择在700至30,000的范围内。本领域技术人员将会理解，可通过使用折光率(RI)检测和聚苯乙烯标准的凝胶渗透色谱法来进行这种分子量的测定。
水解反应过程中存在的水量范围通常为硅烷反应物中存在的每摩尔卤代或烷氧基基团中有0.5至2摩尔水，作为另外一种选择在硅烷反应物中的每摩尔卤代或烷氧基基团中有0.5至1.5摩尔水。
形成聚硅烷硅氧烷树脂的时间取决于多个因素，例如温度、硅烷反应物的类型和量以及催化剂(如果存在)的量。允许反应进行一段时间，足以使基本上所有卤代和/或烷氧基基团发生水解反应。通常，反应时间为约2分钟至约10小时，作为另外一种选择为10分钟至1小时。本领域技术人员将能够容易地确定完成反应所必需的时间。
只要不引起显著胶凝化或聚硅烷硅氧烷树脂的固化，生产聚硅烷硅氧烷树脂的反应就可在任何温度下进行。进行反应的温度通常在25℃至高达反应混合物的回流温度的范围内。可通过在回流下加热使反应进行10分钟至1小时。
为了有利于完成水解和缩合反应，需要时可使用催化剂。催化剂可为碱或酸，例如矿物酸或无机酸。可用的矿物酸包括但不限于HCl、HF、HBr、HNO3和H2SO4等等，作为另外一种选择矿物酸为HCI。当使用时，催化剂的量基于反应混合物的总重量计通常为约0.05重量％至约1重量％。在完成反应后，可任选地去除催化剂。用于去除催化剂的方法对于本领域技术人员而言是熟知的，并且包括中和、剥除或水洗涤或者它们的组合。
由于硅烷反应物是不溶于水或仅微溶于水的，因此反应在溶剂中进行。聚硅烷硅氧烷树脂在其中形成的溶剂以足以使硅烷反应物溶解的任何量存在。通常，溶剂的存在量基于反应混合物的总重量计为1至99重量％，作为另外一种选择为约70至90重量％。有机溶剂的例子包括但不限于饱和脂族烃，例如正戊烷、己烷、正庚烷和异辛烷；脂环族烃，例如环戊烷和环己烷；芳族烃，例如苯、甲苯、二甲苯和均三甲苯；醚，例如四氢呋喃、二噁烷、乙二醇二乙醚和乙二醇二甲醚；酮，例如甲基异丁基酮(MIBK)和环己酮；卤素取代的烷烃，例如三氯乙烷；卤化芳族烃，例如溴苯和氯苯；和酯，例如丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、异丁酸异丁酯和丙酸丙酯。可用的有机硅溶剂可例举但不限于环状硅氧烷，例如八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷。可使用单一溶剂或可使用溶剂的混合物。
在制备聚硅烷硅氧烷树脂的过程中，在反应完成之后，可在减压下从聚硅烷硅氧烷树脂溶液中去除挥发性物质。这种挥发性物质包括醇副产物、过量的水、催化剂、盐酸(如果使用氯硅烷反应物)和溶剂。用于去除这些挥发性物质的方法是本领域技术人员已知的并且包括例如减压下的蒸馏或汽提。
为了增加聚硅烷硅氧烷树脂的分子量和/或提高树脂的贮存稳定性，可利用“稠化”步骤。这种稠化步骤可涉及允许反应持续一段延长的时间，其中从40℃加热至高达溶剂的回流温度。稠化步骤可在反应步骤之后进行或作为反应步骤的一部分进行。通常，稠化步骤进行一段时间，该时间的范围为10分钟至6小时，作为另外一种选择为20分钟至3小时。
在用以制备聚硅烷硅氧烷树脂的反应后，可进行多个任选的步骤来获得所需形式的聚硅烷硅氧烷树脂。例如，可通过去除溶剂以固体形式回收聚硅烷硅氧烷树脂。溶剂去除的方法不是关键性的，并且许多方法是本领域熟知的(如，加热和/或真空下的蒸馏)。一旦以固体形式回收聚硅烷硅氧烷树脂，就可根据特定用途需要任选地将树脂重新溶解在相同或另一溶剂中。作为另外一种选择，如果最终产品需要不同溶剂(不同于反应中所用的溶剂)，则可通过添加第二溶剂和例如通过蒸馏去除第一溶剂而完成溶剂交换。此外，溶剂中的树脂浓度可通过去除一些溶剂或添加附加量的溶剂进行调整。
用于将聚硅烷硅氧烷树脂分散于ARC配方中的溶剂可与用于制备聚硅烷硅氧烷树脂的溶剂相同或为不同的有机或有机硅溶剂。作为另外一种选择，可用的溶剂的几个例子包括但不限于1-甲氧基-2-丙醇、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、γ-丁内酯、乙氧基丙酸乙酯(EEP)和环己酮等等。作为另外一种选择，溶剂为丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)或乙氧基丙酸乙酯(EEP)。ARC配方通常包含基于ARC配方的总重量计为10重量％至99.9重量％的溶剂，作为另外一种选择80重量％至95重量％的溶剂。
ARC配方可任选地包含一种或多种添加剂，包括但不限于固化催化剂、表面活性剂、分散剂和其他成膜助剂。合适的固化催化剂的例子包括但不限于无机酸、光产酸剂和热产酸剂。作为另外一种选择，固化催化剂可为硫酸(H2SO4)、(4-乙基硫代苯基)甲基苯基锍三氟甲磺酸盐或2-萘基二苯基锍三氟甲磺酸盐。通常，基于ARC配方中存在的聚硅烷硅氧烷树脂的总重量计，固化催化剂在ARC配方中的存在量高达约1000ppm，作为另外一种选择高达约500ppm。合适表面活性剂的几个例子包括但不限于硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂胺盐酸盐、三甲基十二烷基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、聚氧乙烯醇、烷基苯基乙氧基化物、环氧丙烷改性的聚甲基硅氧烷、十二烷基甜菜碱或月桂酰胺丙基甜菜碱。合适的分散剂可包括但不限于上文所述的表面活性剂，以及2-丁氧基乙醇、丙二醇、四氢糠醇、二(丙二醇)丁基醚和β-环糊精。合适的成膜助剂的例子包括聚乙烯吡咯烷酮、聚(甲基)丙烯酸酯和聚丙烯酰胺等等。
根据本发明的另一个方面，提供了一种涂覆有抗反射涂层(ARC)的基材。该基材为电子器件，包括但不限于半导体器件，例如旨在用于制造半导体组件的硅基器件和砷化镓基器件。通常，器件包括至少一个半导体层和多个其他包含各种传导、半导或绝缘材料的层。
ARC层通常包含聚硅烷硅氧烷树脂，该树脂由根据式1中所示的化学式的R’、TR”和PSSXR”’结构单元制成。在式1和本说明书中的别处，(DR’)x表示(R’)2SiO2的结构单元；(TR”)y表示(R”)SiO3的结构单元；并且(PSSXR”’)z表示(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元。结构单元中的R’、R”和R”’独立地选择为烃或氢基团，作为另外一种选择，它们独立地选择为甲基(Me)或氢(H)；下标q为1或2；并且下标x、y和z表示大于零并且小于一的摩尔分数，使得(x+y+z)＝1。作为另外一种选择，R’、R“和R’”独立地选择为饱和或不饱和烷基基团，其具有1-12个碳原子，作为另外一种选择1-10个碳原子，其中此类烷基基团为直链的、支链的或环状的，作为另外一种选择为芳香族的。作为另外一种选择，(DR’)x结构单元、(TR”)y结构单元和(PSSXR”’)z结构单元存在于聚硅烷硅氧烷树脂中，使得x小于y并且x小于z。总体来说，ARC层中存在的聚硅烷硅氧烷树脂包含大于或等于约42重量％、但不超过90重量％的硅。
(DR’)x(TR”)y(PSSXR”’)z 式1
ARC层的一个具体例子为下面的例子：其中选择R’使得(R’)2SiO2的结构单元为(Me)(H)SiO2；选择R”使得(R”)SiO3的结构单元为(H)SiO3和(Me)SiO3的混合物；以及选择R”’和q使得(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元为(Me)3Si2O3和(Me)4Si2O2的混合物。在多个例子中的这一个例子中，x:y:z的摩尔比可包括x等于0.1，y等于0.45和z等于0.45。
ARC层，其中(DR’)x、(TR”)y或(PSSXR”’)z单元中的一者或多者包含不同单元结构的混合物，各个单元可被写为更具体地描述单元结构。换句话讲，例如，当单元结构(DR’)x源于其中R’包含甲基和氢两者的硅烷的水解时，该单元结构可被识别为(DMeH)x。相似地，当单元结构(TR”)y源于其中R”为甲基或氢的硅烷混合物时，该单元结构可被识别为(TMe)y-a(TH)y-b，其中a+b＝y。以同样的方式，当单元结构(PSSXR”’)z源于硅烷的混合物时，例如Cl3Me3Si2和Cl2Me4Si2，R”’可每两个硅原子反映烷基基团的身份及其数量。换句话讲，单元结构可被识别为(PSSXMe3Si2)z-c(PSSXMe2Si2)z-d，其中c+d＝z。
施加至电子器件的ARC层的一个具体例子是一个识别为聚硅烷硅氧烷树脂的，所述树脂具有DMeH 0.1TMe 0.1TH 0.35PSSXMe3Si2 0.15PSSXMe2Si2 0.30的结构单元。聚硅烷硅氧烷中存在的硅的量大于或等于约42重量％。作为另外一种选择，硅的量不可为小于约45重量％、47重量％或48重量％。该ARC层在193nm波长的光下表现出良好的反射特性和吸收系数。然而令人吃惊的是，在ARC层的总体聚硅烷硅氧烷结构中掺入(DR’)x单元会降低暴露于PGMEA或四甲基氢氧化铵(TMAH)时损耗的层的量，同时保持用于光刻过程中的ARC层所预期表现出的其他机械、光学和化学特性。
ARC层的机械、光学和化学特性可使用本领域技术人员已知的任何技术进行测量。不同基本膜特性的例子包括但不限于接触角、表面能、193nm波长下的折光率(N值)、193nm波长下的消光系数(K值)，以及因暴露于PGMEA或TMAH而导致的膜厚度损耗。由常规聚硅烷硅氧烷配方(运行编号1-3)制备的ARC层和根据本发明的教导内容制备的ARC层(编号4-6)的测量的特性在下面的表1中提供。
表1：常规ARC层与本发明ARC层中的聚硅烷硅氧烷树脂表现出的 特性比较结果
一般来讲，ARC层(运行编号4-6)表现出的折光率(N)与常规ARC层(运行编号1-3)表现出的折光率类似，其中掺入到层中的硅摩尔重量％的量基本上相同。ARC层(运行编号1-6)中的每一者均表现出合格的消光系数以用于吸收193nm的光。与常规的运行编号1-3相比，运行编号4-6在暴露于PGMEA或TMAH时表现出的ARC层损耗量较低。这些例子表明在用于形成ARC层的聚硅烷硅氧烷中掺入低水平的(DR”’)x结构单元会提高ARC层表现出的总体特性。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在电子器件的表面上形成抗反射涂层(ARC)的方法100。参见图1，方法大致包括以下步骤：(105)提供分散于溶剂中的聚硅烷硅氧烷树脂以形成ARC配方；(110)提供电子器件；(115)将ARC配方施加至电子器件的表面以形成膜；(120)从膜中去除溶剂；和(125)固化膜以形成抗反射涂层(ARC)。ARC配方包含如先前所述的聚硅烷硅氧烷树脂，其中树脂包含由(R’)2SiO2的结构单元定义的第一组分；由(R”)SiO3的结构单元定义的第二组分以及由(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元定义的第三组分；其中R’、R”和R”’独立地选择为烃或氢(H)，并且下标q为1或2。
仍参见图1，通过提供以预定浓度分散于溶剂中的聚硅烷硅氧烷树脂形成ARC配方(步骤105)。任选地，可将另外的或其他添加剂掺入ARC配方内(步骤130)。接着提供电子器件，随后在其上形成来自ARC配方的膜(步骤115)。可通过本领域技术人员已知的任何方法在步骤115中将ARC配方施加至电子器件。可用于在步骤115中将ARC配方施加至电子器件的工艺的具体例子包括但不限于旋涂、浸凃、喷涂、流涂和丝网印刷等等。作为另外一种选择，用于将ARC配方施加至电子器件的表面的方法为旋涂。在这一例子中，施加ARC配方涉及在1,000至2,000RPM下旋转电子器件，并且将ARC配方添加至旋转器件的表面。
可使用本领域技术人员已知的任何方法从膜中去除溶剂(120)，包括但不限于在室温下或在升高的温度下“干燥”预定量的时间。随后固化“干燥”膜以在电子器件上形成抗反射涂层(125)。步骤125中的固化通常包括将ARC层加热至足够温度并保持足够持续时间以引起足够交联，使得聚硅烷硅氧烷树脂在从其施加的溶剂中是基本上不溶解的。固化步骤125可例如通过将带涂层的电子器件在约80℃至约450℃下加热约0.1至60分钟，作为另外一种选择在约150℃至约275℃下加热约0.5至5分钟，作为另外一种选择在约200℃至约250℃下加热约0.5至2分钟来进行。在固化步骤125过程中可使用本领域技术人员已知的任何加热方法。例如，带涂层的电子器件可置于石英管式炉、对流烘箱中或允许静置在热板上。
为了避免在固化步骤125过程中存在于基材上形成的膜中的聚硅烷硅氧烷树脂与氧气或碳反应，固化步骤可在惰性大气环境中进行(135)。可用于本文的惰性大气环境包括但不限于氮和氩。“惰性”意指环境包含小于约50ppm以及作为另外一种选择小于约10ppm的氧气。执行固化和去除步骤的压力不是关键性的。固化步骤125通常在大气压力下进行，虽然也可在低于或高于大气压力的压力下进行。
通常，抗反射层在固化之后不溶于常规的光致抗蚀剂浇铸溶剂。在光刻过程中，在抗反射涂层上方形成抗蚀剂涂层或层。形成抗蚀剂层之后，随后将其暴露于辐射，即，193nm下的紫外线光(UV)。通常通过掩模将抗蚀剂层暴露于辐射，从而允许在抗蚀剂层上形成图案。在将抗蚀剂层暴露于辐射之后，抗蚀剂层通常发生暴露后烘烤，其中在短时间(通常为30秒至5分钟，作为另外一种选择60至90秒)内将抗蚀剂层加热至30℃至200℃、作为另外一种选择75℃至150℃范围内的温度。用合适的显色剂或剥离剂溶液除去暴露的抗蚀剂涂层以产生图像。暴露的涂层显色之后，通常用水洗涤剩余的抗蚀剂层(“图案”)以去除任何残余的显色剂溶液。
给出了下列具体实例来说明本发明，并且不应将其理解为限制本发明的范围。本领域的技术人员根据本发明应当理解，可以在不背离或超出本发明的精神和范围的情况下，在本文所公开的具体实施例中做出许多改变且仍获得相同或类似的结果。
实例1-常规的T Me 0.2 T H 0.35 PSSX Me3Si2 0.15 PSSX Me2Si2 0.30 ARC配方的合 成。
将装配有冷凝器的3颈2升烧瓶、加热套膜、热电偶、添加漏斗和磁力搅拌器组装在一起以形成反应体系。向该反应体系中添加第一溶液，该溶液包含12.0克50/50MeSiCl3/甲苯、20.0克50/50HSiCl3甲苯、247克丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)和20.06克蒸馏过的氯甲基乙硅烷，其由6.7克1,1,2-三甲基-三氯乙硅烷(Cl3Me3Si2)和13.3克1,1,2,2-四甲基二氯二硅烷(Cl2Me4Si2)构成。使用蠕动计量泵(伊利诺伊州弗农希尔斯的科尔帕默仪器公司(Cole-Parmer Instrument Co.,Vernon Hills,Illinois))将包含8.35克水和322.03克PGMEA的第二溶液送入反应体系内持续1.5小时的时间以形成反应混合物。允许反应混合物在20℃下另外再反应2小时。然后将另外的200克去离子水添加到反应混合物内并且将反应混合物混合20分钟。随后允许反应混合物静置，直至混合物分为有机相和水相。随后去除水相。从反应混合物中去除水相之后，用200克水将有机相再洗涤两次。最终，将有机相与100克PGMEA和50克乙醇混合并置于处于40℃和降低的压力下的旋转蒸发仪上，以去除任何痕量的HCl。随后用PGMEA稀释有机相，使得有机相中的聚硅烷硅氧烷树脂的浓度为10.3重量％树脂。测得聚硅烷硅氧烷中的氯化物含量为0.061重量％。随后贮存有机相以供将来用作常规的ARC配方，通过该配方在基材上形成运行编号1-3中的抗反射涂层。
实例2-D MeH 0.1 T Me 0.1 T H 0.35 PSSX Me3Si2 0.15 PSSX Me2Si2 0.30 ARC配方的合成
将装配有冷凝器的3颈2升烧瓶、加热套膜、热电偶、添加漏斗和磁力搅拌器组装在一起以形成反应体系。向该反应体系中添加第一溶液，该溶液包含4.6克50/50MeSiCl2/甲苯、12.0克50/50MeSiCl3甲苯、20.0克50/50HSiCl3/甲苯、247克丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)和20.06克蒸馏过的氯甲基乙硅烷，其由6.7克1,1,2-三甲基-三氯乙硅烷(Cl3Me3Si2)和13.3克1,1,2,2-四甲基二氯二硅烷(Cl2Me4Si2)构成。使用蠕动计量泵将包含8.35克水和322.03克PGMEA的第二溶液送入烧瓶内持续1.5小时的时间以形成反应混合物。允许反应混合物在20℃下另外再反应2小时。然后将200克去离子水添加到反应混合物内并且将反应混合物另外搅拌20分钟。随后允许反应混合物静置，直至混合物分为有机相和水相。随后去除水相。从反应混合物中去除水相之后，用200克水将有机相再洗涤两次。最终，将有机相与100克PGMEA和50克乙醇混合并置于处于40℃和降低的压力下的旋转蒸发仪上，以去除任何痕量的HCl。随后用PGMEA稀释有机相，使得有机相中的聚硅烷硅氧烷树脂的浓度为9.94重量％树脂。测得聚硅烷硅氧烷中的氯化物含量为0.061重量％。随后贮存有机相以供将来用作常规的ARC配方，通过该配方在基材上形成运行编号4-6中的抗反射涂层。
本领域中的技术人员应当认识到，上文所述的测量结果为标准测量结果，其可以通过多种不同的测试方法获得。本文所述的任何测试方法仅表示一种用于获得每一个需要或期望的测量值的可用方法。
已出于示例和说明目的给出上述本发明的不同实施例的描述。其并非旨在详尽列举或将本发明限制为本发明所公开的精确实施例。按照上述教导内容许多修改形式或变型形式为可行的。选择并描述所述实施例，以提供本发明包含的原理及其实际应用的最佳示例，从而允许本领域普通技术人员在不同实施例中以及以适于所设想的特定用途的不同修改形式利用本发明的教导内容。所有此类修改形式和变型形式均在本发明的范围内，如根据其享有的公平、合法和公正的广度解释时，由所附权利要求确定。

Claims (18)

1.一种抗反射涂层(ARC)配方，所述ARC配方包含聚硅烷硅氧烷树脂和溶剂；所述聚硅烷硅氧烷树脂包含：
由(R’)2SiO2的结构单元定义的第一组分；
由(R”)SiO3的结构单元定义的第二组分以及
由(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元定义的第三组分
其中R’、R”和R”’独立地选择为烃或氢(H)；并且下标q为1或2。
2.根据权利要求1所述的ARC配方，其中R’、R”和R”’被选择为甲基(Me)或氢(H)，使得(R’)2SiO2的结构单元为(Me)(H)SiO2；(R”)SiO3的结构单元为(H)SiO3和(Me)SiO3的混合物；并且R”’和(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元为(Me)3Si2O3和(Me)4Si2O2的混合物。
3.根据权利要求1-2所述的ARC配方，其中在所述聚硅烷硅氧烷树脂中所述第一组分以x的摩尔比存在，所述第二组分以y的摩尔比存在，并且所述第三组分以z的摩尔比存在，使得(x+y+z)＝1、x<y并且x<z。
4.根据权利要求3所述的ARC配方，其中所述x的摩尔比等于0.1，所述y的摩尔比等于0.45，并且所述z的摩尔比等于0.45。
5.根据权利要求1-4所述的ARC配方，其中所述聚硅烷硅氧烷树脂包含大于或等于42重量％的硅。
6.根据权利要求1-5所述的ARC配方，其中所述溶剂为有机溶剂或有机硅溶剂。
7.根据权利要求1-6所述的ARC配方，其中所述ARC配方还包含一种或多种添加剂；所述添加剂为催化剂、表面活性剂、分散剂或成膜助剂。
8.一种形成抗反射涂层(ARC)的方法，所述方法包括以下所述步骤：
提供分散于溶剂中的聚硅烷硅氧烷树脂以形成ARC配方；所述聚硅烷硅氧烷树脂包含：
由(R’)2SiO2的结构单元定义的第一组分；
由(R”)SiO3的结构单元定义的第二组分以及
由(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元定义的第三组分
其中R’、R”和R”’独立地选择为烃或氢(H)；并且所述下标q为1或2；
提供电子器件；
将所述ARC配方施加至所述电子器件的所述表面以形成膜；
从所述膜中去除所述溶剂；并且
固化所述膜以形成所述抗反射涂层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中通过旋涂将所述ARC配方施加至所述电子器件的所述表面。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中在小于或等于250℃的温度下固化所述膜。
11.根据权利要求8-10所述的方法，其中所述方法还包括将一种或多种添加剂掺入所述ARC配方中的所述步骤。
12.根据权利要求8-11所述的方法，其中所述方法还包括在固化所述膜之前将所述膜置于惰性大气环境下的所述步骤。
13.一种涂覆有抗反射涂层(ARC)的基材，所述ARC层包含聚硅烷硅氧烷树脂，所述聚硅烷硅氧烷树脂包含根据下式的DR’、TR”和PSSXR”’结构单元：
(DR’)x(TR”)y(PSSXR”’)z
其中(DR’)x表示(R’)2SiO2的结构单元；(TR”)y表示(R”)SiO3的结构单元；并且(PSSXR”’)z表示(R”’)q+2Si2O4-q的结构单元；R’、R”和R”’独立地选择为烃或氢基团；并且所述下标为1或2；其中所述下标x、y和z表示大于零并且小于一的摩尔分数，使得(x+y+z)＝1。
14.根据权利要求13所述的涂覆基材，其中所述基材为电子器件。
15.根据权利要求13或14所述的涂覆基材，其中R’、R”和R”’被选择为甲基(Me)或氢(H)，使得(R’)2SiO2的所述结构单元为(Me)(H)SiO2；(R”)SiO3的所述结构单元为(H)SiO3和(Me)SiO3的混合物；并且R”’和(R”’)q+2Si2O4-q的所述结构单元为(Me)3Si2O3和(Me)4Si2O2的混合物。
16.根据权利要求13-15所述的涂覆基材，其中存在所述聚硅烷硅氧烷树脂、所述(DR’)x结构单元、所述(TR”)y结构单元和所述(PSSXR”’)z结构单元使得x<y并且x<z。
17.根据权利要求16所述的涂覆基材，其中所述x的摩尔比等于0.1，所述y的摩尔比等于0.45，并且所述z的摩尔比等于0.45。
18.根据权利要求13-18所述的涂覆基材，其中所述聚硅烷硅氧烷包含大于或等于42重量％的硅。
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