1.本发明涉及光刻胶用顶部抗反射膜技术领域，具体涉及一种顶部抗反射涂层组合物。


背景技术：

2.在集成电路制造的光刻工艺中，由于基材底层的光学反射，光强沿光刻胶深度方向的正弦周期性变化，导致光刻胶图形侧壁的正弦波动及cd尺寸可控性差。光刻胶开膜能量计最佳曝光能量随光刻胶膜厚增加呈现出正弦周期性波动，使得非平坦表面的胶的曝光能量可控性变差。目前对于改善这些缺陷主要有两种解决方案，第一种为底部抗反射涂层(barc)，在涂布光刻胶前，先在衬底涂布对波长有强烈吸收的barc层，通过该涂层厚度的控制，使来自光刻胶与barc层之间的放射光发生破坏性干涉，从而使得总的放射光强度降低。第二种为顶部抗放射层(tarc)，在涂布光刻胶后，在光刻胶表面涂布一层折射率为接近光刻胶折射率的平方根，厚度为该其介质中波长的1/4的薄膜，使来自tarc层与空气界面与来自tarc层与光刻胶界面的反射光发生破坏性干涉，从而降低因反射无法被光刻胶吸收的能量。
3.与barc相比，tarc的去除较为简洁，只需使用显影液即可。相反barc涂层的去除较为复杂，需要专门的刻蚀工艺，从而导致工艺成本的上升以及复杂化。因此tarc在实际工艺中，与barc相比有明显的优势。然而，tarc使用较为特殊的含氟聚合物，因此在一定条件下引起光刻图形的变形。上述技术问题，是本领域技术人员致力于解决的事情。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种不影响光刻胶图形的顶部抗反射涂层组合物。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种顶部抗反射涂层组合物，该组合物的原料包括含氟聚合物、碱、表面活性剂及溶剂，所述含氟聚合物具有以下结构式：
[0006][0007]
其中，n为大于0的整数；
[0008]
r1、r2中的每一个独立地选自：
[0009]-h；
[0010]-ch3；
[0011]-c6h5；
[0012]-(ch2)
n1
oh；
[0013]-(ch2)
n2
cooh；
[0014]-(ch2)
n3
ch3；
[0015]
其中n1为1～3的整数，n2为0～3的整数，n3为0～3的整数，
[0016]
且所述含氟聚合物的分子量控制在20-80w之间，按重量份数计，各原料组分的投加量分别为含氟聚合物1-10份、碱0-10份、表面活性剂0.05-15份、溶剂80-95份。
[0017]
作为一种具体的实施方式，所述碱选自羟乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种或多种。
[0018]
作为一种具体的实施方式，所述溶剂为去离子水。
[0019]
作为一种具体的实施方式，所述表面活性剂采用了硫酸盐表面活性剂。
[0020]
作为一种具体的实施方式，所述表面活性剂选自选自十二烷基硫酸钠、脂肪醇醚硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、环烷硫酸钠中的一种或多种。
[0021]
作为一种具体的实施方式，按重量份数计，所述原料中碱的投加量为0-1份。进一步优选地，该组合物的原料由含氟聚合物、表面活性剂及溶剂构成，其中，所述含氟聚合物的分子量控制在20-80w之间，按重量份数计，各原料组分的投加量分别为含氟聚合物1-10份、表面活性剂0.05-15份、溶剂80-95份。
[0022]
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的顶部抗反射涂层组合物，其原料采用了上述结构的含氟聚合物，且分子量控制在20-80w之间，配合其他组分以得到能够抑制光刻胶图形变形的顶部抗放射层。
附图说明
[0023]
图1a至1d分别为实施例1中的1-1、1-2、1-3、1-5实施例使用cd-sem观察所观察到的光刻胶图案；
[0024]
图2a至2d分别为实施例2中的2-1、2-2、2-3、2-4实施例使用cd-sem观察所观察到的光刻胶图案；
[0025]
图3a至3e分别为实施例3中的3-1、3-3、3-3、3-4、3-5实施例使用cd-sem观察所观察到的光刻胶图案；
[0026]
图4a至4c分别为实施例4中的4-2、4-5、4-8实施例使用cd-sem观察所观察到的光刻胶图案。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图及具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
[0028]
本发明提供了一种顶部抗反射涂层组合物，其原料包括含氟聚合物、碱、表面活性剂及溶剂，所述含氟聚合物具有以下结构式：
[0029][0030]
其中，n为大于0的整数；
[0031]
r1、r2中的每一个独立地选自：
[0032]-h；
[0033]-ch3；
[0034]-c6h5；
[0035]-(ch2)
n1
oh；
[0036]-(ch2)
n2
cooh；
[0037]-(ch2)
n3
ch3；
[0038]
其中n1为1～3的整数，n2为0～3的整数，n3为0～3的整数，
[0039]
且所述含氟聚合物的分子量控制在20-80w之间，按重量份数计，各原料组分的投加量分别为含氟聚合物1-10份、碱0-10份、表面活性剂0.05-10份、溶剂80-95份。
[0040]
具体的，所述碱选自羟乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种或多种；所述溶剂为去离子水；所述表面活性剂采用了硫酸盐表面活性剂。
[0041]
实施例1(含氟聚合物分子量的选择)
[0042]
本例中提供一种顶部抗反射涂层组合物，其原料包括含氟聚合物、碱、表面活性剂及溶剂，按重量份数计，各组分的投加量分别为含氟聚合物2份、碱0.5份、表面活性剂10份、溶剂90份，其中碱采用了羟乙基乙二胺，表面活性剂采用了十二烷基硫酸钠，溶剂采用了去离子水，所投加的含氟聚合物的分子量见表1。
[0043]
表1
[0044]
ꢀꢀ
1-11-21-31-41-51-6含氟聚合物 222222 分子量/w11020508090碱羟乙基乙二胺0.50.50.50.50.50.5表面活性剂十二烷基硫酸钠101010101010溶剂去离子水909090909090
[0045]
测试方法：
[0046]
将上述tarc涂布在krf光刻胶上进行曝光实验。tarc的涂布厚度为45nm，不进行光刻胶前烘，krf光刻胶涂布厚度为500nm，pab温度为110℃60秒；曝光能量为20-30mj/cm2,焦距为0.2μm；peb温度为130℃60秒；使用2.38％的tmah进行显影。图形为ls(1/1,260nm)。
[0047]
光刻胶图案观察方法：使用cd-sem观察
[0048]
所观察的光刻胶图案见附图1a至1d。
[0049]
从图1a至1d中我们可以看出，含氟聚合物分子量分子量在超过20万时可以抑制线条的变形，在分子量达80万时，其线条的变形与分子量在20万时的区别不大；而若超过80万，产品的粘度和溶解性太差没办法用在tarc上，这里未做附图表示。
[0050]
实施例2(含氟聚合物投加量对光刻胶图案的影响)
[0051]
本例中提供一种顶部抗反射涂层组合物，其原料包括含氟聚合物、碱、表面活性剂及溶剂，按重量份数计，各组分的投加量分别为碱0.5份、表面活性剂10份、溶剂90份，其中碱采用了羟乙基乙二胺，表面活性剂采用了十二烷基硫酸钠，溶剂采用了去离子水，含氟聚合物的分子量为20万，其投加量参见表2。
[0052]
表2
[0053][0054]
其测试方法同实施例1，其测试所观察到的光刻胶图案见附图2a至2d。从图中我们可以看出，含氟聚合物的添加量不影响光刻胶的相貌特征。
[0055]
实施例3(碱投加量对光刻胶图案的影响)
[0056]
本例中提供一种顶部抗反射涂层组合物，其原料包括含氟聚合物、碱、表面活性剂及溶剂，各组分的投加量见表3。
[0057]
表3
[0058][0059]
其测试方法同实施例1，其测试所观察到的光刻胶图案见附图3a至3e。
[0060]
从图3a至3e中我们可以看出，碱加量不影响光刻胶的相貌特征，同时在碱投加量为0-1时，光刻胶图形的变形量较小。
[0061]
实施例4(表面活性剂投加量对光刻胶图案的影响)
[0062]
本例中提供一种顶部抗反射涂层组合物，其原料包括含氟聚合物、碱、表面活性剂及溶剂，各组分的投加量见表4。
[0063]
表4
[0064][0065]
其测试方法同实施例1，本例中对实施例4-2、4-5、4-8做了其测试，其所观察到的光刻胶图案见附图4a至4c。
[0066]
从图4a至4c中我们可以看出，表面活性剂不影响光刻胶图案的形貌特征。但因表面活性剂太多，不易在tarc上涂布，因此，其重量份数控制在0.05-10份之间。
[0067]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。