CN102597048B - 包括基于聚二甲基戊二酰亚胺的底层的双层体系及其组成 - Google Patents

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Abstract

双层体系，其包括由聚二甲基戊二酰亚胺、对酸敏感的溶解抑制剂和光致产酸剂形成的底层。该双层体系能够以单曝光和显影过程进行曝光和显影。

Description

包括基于聚二甲基戊二酰亚胺的底层的双层体系及其组成
背景技术
本发明涉及采用聚二甲基戊二酰亚胺组合物的双层体系及其成像方法。
由于EUV光刻(EUV lithography)还未准备好实施且高指数浸入式光刻(immersion lithography)未被证实是可行的备选方案，因而，对通过将水浸入式光刻与双重曝光(DE)或双重图案化(DP)法组合以使光刻法(photolithography)延伸至小于50纳米(nm)的特征(feature)进行了认真考虑。但是，DE和DP法成本高且降低了晶片产量。此外，抗反射涂层(ARC)用于这些方法中且在这些尺寸的光刻法中起到非常重要的作用。典型地，使ARC交联以防止当在其上涂覆光刻胶层时发生界面混合，随后，ARC必须在光刻胶显影后通过等离子体蚀刻除去。在光刻胶显影后进行等离子体蚀刻过程以除去ARC使得整体制造成本提高。
因此，本领域中需要用于将光刻法延伸至小于50nm特征的商业上可行的改进的方法和材料。
发明内容
通过提供能光致成像(photoimageable)的组合物以及单显影和单曝光法，克服了现有技术的缺点并提供了额外的优点。所述能光致成像的组合物包含聚(二甲基戊二酰亚胺)(PMGI)、对酸敏感的(对酸不稳定的，acid labile)溶解抑制剂、光化学产酸剂(PAG)和溶剂。使用聚(二甲基戊二酰亚胺)(PMGI)能光致成像的组合物能够容易且经济地配置以实现一些应用中可能需要的线宽减小(line slimming)和/或提供在顶部抗蚀剂显影后可除去的有效的抗反射涂层。
所述能光致成像的组合物可用于双层体系中。该双层体系包括：包含PMGI、对酸敏感的溶解抑制剂和光致产酸剂的底层；以及包含光刻胶的顶层。
用于对双层体系进行图案化的单曝光和单显影法包括：使双层体系遭受单曝光，其中，所述双层体系包括由光刻胶形成的顶层以及包含PMGI、对酸敏感的溶解抑制剂和光致产酸剂的底层；以及在单显影步骤中用含水的碱性显影剂对所述双层体系进行显影。
通过本发明的技术实现了额外的特征和优点。本发明的其它实施方案和方面在此详细描述且被看作是要求保护的本发明的一部分。参考本说明书以及附图以更好地理解本发明的优点和特征。
附图说明
基于本说明书，据认为是本发明的主题被具体指出并在权利要求书中明确要求得到保护。从结合附图考虑的下面的详细描述，本发明的前述和其它的目的、特征和优点变得明显，在这些附图中：
图1示意性地说明了根据本发明的用于对双层体系进行图案化的单曝光-单显影法。
图2图解了PMGI膜在0.26N氢氧化四甲基铵(TMAH)中的溶解速率随烘烤温度的变化。
图3图解了不同PMGI组合物在0.26N TMAH中的溶解速率动力学。
图4图解了采用基于PMGI的底层的不同双层体系在暴露于UV辐射之前和之后的在0.26N TMAH中的溶解速率动力学。
图5和图6图解了不同烘烤条件下的采用基于PMGI的底层的双层体系在0.26N TMAH中的对比曲线。
图7以图画说明了通过明视场(bright field)掩模和暗视场(dark field)掩模成像的采用基于PMGI的底层的经图案化的双层体系的扫描电子显微照片。
图8以图画说明了采用基于PMGI的底层的经图案化的双层体系的扫描电子显微照片，所述基于PMGI的底层由PMGI、2,5-二甲基己-2,5-基-双-金刚烷-1-羧酸酯(BAD)、和全氟辛烷磺酸对-叔丁基苯基碘
Figure BDA00001603100800021
盐(IPFOS)形成。
图9以图画说明了采用基于PMGI的底层的经图案化的双层体系的扫描电子显微照片，所述基于PMGI的底层由PMGI、BAD和全氟丁基磺酸三苯基锍盐(TPSONf)形成。
图10以图画说明了采用根据本发明的由PMGI、酸溶解抑制剂和PAG形成的底层的经图案化的双层体系的扫描电子显微照片。
具体实施方式部分以举例的方式参考附图解释了本发明的优选实施方案以及优点和特征。
具体实施方式
本文公开了用于将光刻法延伸至小于50nm特征尺寸的单显影和单曝光的能光致成像的组合物。所述能光致成像的组合物包括聚二甲基戊二酰亚胺(PMGI)、对酸敏感的溶解抑制剂(DI)和光化学产酸剂(PAG)。所述基于PMGI的组合物能够用作双层抗蚀剂体系中的底层，用于通过单曝光以及随后的单显影来产生钻蚀(undercut)。钻蚀程度可由组成、烘烤条件、显影时间等控制。对酸敏感的溶解抑制剂赋予组合物更大的通用性，从而，取决于预期应用，组合物可被配置成在显影时更为各向异性或更为各向同性。而且，组合物中的PMGI能够起到抗反射涂层(ARC)的作用，其能够通过碱显影而迅速除去(尽管到达底层的辐射量减少)，从而消除对等离子体蚀刻步骤的需要。更进一步地，由基于PMGI的组合物形成的底层不需要任何交联，所述交联有效地防止当在其上涂覆光刻胶时发生界面混合。基于PMGI的组合物还能够用作引导聚合物(包括嵌段共聚物和聚合物共混物)的自组装的导向结构和/或中性表面。例如，PMGI提供了中性表面，以允许聚(苯乙烯-嵌段-氧化乙烯)和有机硅酸酯的混杂物的微区(microdomain)的垂直取向。
如前所述，基于PMGI的涂层组合物包括PMGI、对酸敏感的溶解抑制剂、光致产酸剂和溶剂。PMGI具有下式(I)：
Figure BDA00001603100800031
其中，R为H或CH3，而且，在一些实施方案中，n为10-10000的整数，在另外的实施方案中，n为10-5000的整数，且在还另外的实施方案中，n为10-2000的整数。在一些实施方案中，PMGI的重均分子量为500g/mol-1000g/mol，在另外的实施方案中，PMGI的重均分子量为1kg/mol-500kg/mol，且在还另外的实施方案中，PMGI的重均分子量为1kg/mol-100kg/mol。PMGI的溶解速率能够通过如下调节：改变分子量和/或烘烤温度；使涂层组合物暴露于辐射(例如波长254nm的辐射)；对PMGI式中的酸性NH基团进行部分保护；改变显影剂强度；加入添加剂；以及类似方法。本文的涂层组合物中的PMGI的量优选占约1-约40重量%，基于组合物中的溶剂总重；在另外的实施方案中，本文的涂层组合物中的PMGI优选占约1-约30重量%，基于组合物中的溶剂总重；且在还另外的实施方案中，本文的涂层组合物中的PMGI优选占约2-约10重量%，基于组合物中的溶剂总重。
适合的对酸敏感的溶解抑制剂是本领域技术人员已知的和/或描述于相关文献中。优选的对酸敏感的溶解抑制剂在抗蚀剂组合物以及用于制备抗蚀剂组合物溶液的溶剂中具有高溶解度，表现出所需量的溶解抑制，具有高的曝光溶解速率，表现出对Tg的适度影响、强的耐蚀刻性，并显示出良好的热稳定性(即，在约140°C或更高的温度下的稳定性)。聚合物型和单体型的对酸敏感的溶解抑制剂均可用于本发明的PMGI涂层组合物中。
适合的对酸敏感的溶解抑制剂包括，但不限于，双酚A衍生物和碳酸酯衍生物，其中，双酚A(Bis-A)的羟基被对酸敏感的基团取代。适合的对酸敏感的保护基团通常包括，但不限于，具有式(II)结构的部分
Figure BDA00001603100800041
其中，m为0-4，n为0-1，且R1为CR2R3R4、SiR5R6R7或GeR5R6R7，其中，R2、R3和R4独立地为氢、烷基、烷氧基、芳基、或芳氧基，典型地为氢、低级烷基或低级烷氧基，或者，R2、R3和R4连接以形成环烷基或环氧烷基环，典型地为五元至十二元环，而且，R5、R6和R7为相同或不同的取代基且各自为烷基取代基，典型地为低级烷基取代基。
R1部分独立地选自氢、烷基、芳基和烷芳基。当R1为烷基、芳基或烷芳基时，其可被1-4个选自羟基、卤素、低级烷基、低级烷氧基和硝基的取代基取代。特别优选的R1基团的实例包括，但不限于，氢，C1-C12烷基，和用末端羟基取代的C1-C12烷基，卤素原子(特别是溴)，苯环，或带有羟基、卤素或低级烷基取代基的苯环。
因此，R1可为，例如，甲氧基甲基、乙氧基甲基、甲氧基乙氧基甲基、苄氧基甲基、环丙基甲基、二苯甲基、三苯甲基、1-甲氧基乙基、1,1-二甲氧基乙基、1-乙氧基乙基、1-乙硫基乙基、1,1-二乙氧基乙基、1-苯氧基乙基、1,1-二苯氧基乙基、1-环丙基乙基、1-苯基乙基、1,1-二苯基乙基、叔丁基、1,1-二甲基丙基、1-甲基丁基、1,1-二甲基丁基、甲基环戊基、乙基环戊基、甲基环己基、乙基环己基、甲基环辛基、乙基环辛基、甲基金刚烷基、乙基金刚烷基、三甲基甲硅烷基、乙基二甲基甲硅烷基、二乙基甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、二甲基异丙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、二-叔丁基甲基甲硅烷基、三-叔丁基甲硅烷基、二甲基苯基甲硅烷基、甲基二苯基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、三甲基甲锗烷基、乙基二甲基甲锗烷基、二乙基甲基甲锗烷基、三乙基甲锗烷基、二甲基异丙基甲锗烷基、甲基二异丙基甲锗烷基、三异丙基甲锗烷基、叔丁基二甲基甲锗烷基、二-叔丁基甲基甲锗烷基、三-叔丁基甲锗烷基、二甲基苯基甲锗烷基、甲基二苯基甲锗烷基、三苯基甲锗烷基等。其它适合的对酸敏感的保护基团可在相关文献和教科书(例如，Greene等人的Protective Groups in Organic Synthesis，第二版(NewYork:John Wiley & Sons,1991))中找到。
代表性的-OR部分示于下式(III)-(VIII)中。
Figure BDA00001603100800061
适合的对酸敏感的溶解抑制剂化合物的实例包括：胆酸、熊胆酸(ursocholic acid)和石胆酸的低级烷基酯，包括胆酸甲酯、石胆酸甲酯、熊胆酸甲酯、胆酸叔丁酯、石胆酸叔丁酯、熊胆酸叔丁酯等(参见，例如，Allen等人(1995)/Photopolym.Sci.Technol.，如上引用)；这样的化合物的羟基取代类似物(出处同前)；以及用1-3个C-C4氟烷基羰氧基取代基取代的雄甾烷-17-烷基羧酸酯，例如三氟乙酰基石胆酸叔丁酯(参见，例如，Allen等人的美国专利No.5,580,694)。其它适合的对酸敏感的溶解抑制剂包括对酸敏感的受保护的杯芳烃及其衍生物。
在一个实施方案中，杯芳烃为具有式(IX)结构的杯[4]间苯二酚芳烃(calix[4]resorcinarene)，其中，R部分为对酸敏感的保护基团。应当理解，式(IX)的杯[4]间苯二酚芳烃中的-OR部分的对称位置对应于用于制造这些化合物的间苯二酚起始材料上的-OR部分的位置。各种杯[4]间苯二酚芳烃为间苯二酚和醛的缩合产物。
Figure BDA00001603100800071
X和Y部分可相同或不同且独立地选自氢、烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳基、芳烷基、烷芳基、卤素、氰基、硝基和羧酸根。在一些实施方案中，X部分全部为氢，且Y部分选自氢和低级烷基。
此外，基础杯[4]间苯二酚芳烃分子能够以两种同分异构形式中的任一种存在，这两种同分异构形式通常称为C2v和C4v构型(在本文中有时也分别称为"ctt"和"ccc"同分异构体)。
在一些实施方案中，基于PMGI的重量，对酸敏感的溶解抑制剂以约1重量%-约50重量%存在，在另外的实施方案中，基于PMGI的重量，对酸敏感的溶解抑制剂以约1重量%-约40重量%存在，而且，在还另外的实施方案中，基于PMGI的重量，对酸敏感的溶解抑制剂以约1重量%-约30重量%存在。
当暴露于辐射时，PAG产生酸，所述酸用于使对酸敏感的溶解抑制剂的对酸敏感的基团断开。在本发明的基于PMGI的组合物中可使用多种PAG。通常地，适合的产酸剂具有高的热稳定性(优选达到超过140°C的温度)，因此，它们在预曝光处理期间不分解。
适合的光致产酸剂包括，但不限于：(1)锍盐，例如全氟甲烷磺酸三苯基锍盐(三氟甲磺酸三苯基锍盐)、全氟戊烷磺酸三苯基锍盐、全氟辛烷磺酸三苯基锍盐、六氟锑酸三苯基锍盐、六氟砷酸三苯基锍盐、六氟磷酸三苯基锍盐、三苯基溴化锍、三苯基氯化锍、三苯基碘化锍、全氟丁烷磺酸2,4,6-三甲基苯基二苯基锍盐、苯磺酸2,4,6-三甲基苯基二苯基锍盐、全氟辛烷磺酸三(叔丁基苯基)锍盐、全氟丁基磺酸三苯基锍盐(TPSONf)、二苯乙基氯化锍、和苯甲酰甲基二甲基氯化锍；(2)卤盐，特别是碘
Figure BDA00001603100800073
盐，包括全氟甲烷磺酸二苯基碘盐(三氟甲磺酸二苯基碘
Figure BDA00001603100800082
盐)、全氟丁烷磺酸二苯基碘
Figure BDA00001603100800083
盐、全氟戊烷磺酸二苯基碘
Figure BDA00001603100800084
盐、全氟辛烷磺酸二苯基碘
Figure BDA00001603100800085
盐、六氟锑酸二苯基碘
Figure BDA00001603100800086
盐、六氟砷酸二苯基碘
Figure BDA00001603100800087
盐、三氟甲磺酸双(叔丁基苯基)碘
Figure BDA00001603100800088
盐、全氟辛烷磺酸二-叔丁基苯基碘
Figure BDA00001603100800089
盐、和莰基磺酸双(叔丁基苯基)碘盐；(3)α,α′-双磺酰基-重氮甲烷，例如双(对-甲苯磺酰基)重氮甲烷、甲基磺酰基对-甲苯磺酰基重氮甲烷、1-环己基磺酰基-1-(1,1-二甲基乙基磺酰基)重氮甲烷、和双(环己基磺酰基)重氮甲烷；(4)酰亚胺和羟基酰亚胺的三氟甲烷磺酸酯，例如，α-(三氟甲基磺酰氧基)-双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺(MDT)；(5)磺酸硝基苄基酯，例如对甲苯磺酸2-硝基苄基酯、对甲苯磺酸2,6-二硝基苄基酯、和对三氟甲基苯磺酸2,4-二硝基苄基酯；(6)磺酰氧基萘二甲酰亚胺，例如N-樟脑磺酰氧基萘二甲酰亚胺和N-五氟苯基磺酰氧基萘二甲酰亚胺；(7)连苯三酚衍生物(例如，连苯三酚的甲磺酸酯)；(8)萘醌-4-二叠氮；(9)烷基二砜；(10)s-三嗪衍生物；和(11)各种磺酸产生剂，包括叔丁基苯基-α-(对-甲苯磺酰氧基)乙酸酯、叔丁基-α-(对-甲苯磺酰氧基)乙酸酯、和N-羟基-萘二甲酰亚胺十二烷磺酸酯(DDSN)、以及安息香甲苯磺酸酯。
其它适合的PAG公开在Reichmanis等人(1991)的Chemistry of Materials3:395以及Yamachika等人的美国专利No.5,679,495中。能与本文所提供的组合物和方法共同使用的额外的适宜产酸剂是本领域技术人员已知的和/或描述于相关文献中。
在一些实施方案中，基于PMGI的重量，PAG以约0.001重量%-约20重量%存在，在另外的实施方案中，基于PMGI的重量，PAG以约0.01重量%-约15重量%存在，而且，在另外的实施方案中，基于PMGI的重量，PAG以约0.01重量%-约10重量%存在。
所述PMGI涂层组合物中还可存在其它常用添加剂，尤其包括颜料、敏化剂、防腐剂、酸扩散控制剂、涂层助剂(如表面活性剂或消泡剂)、粘附促进剂、增塑剂以及表面改性剂。典型地，所有常用添加剂的总和占该组合物中所含固体物的低于20%，而且优选地，占该组合物中的固体物的低于5%。
所述PMGI涂层组合物进一步包括溶剂。溶剂的选择受很多因素的支配，这些因素并不限于抗蚀剂组分的溶解性和溶混性、涂覆过程、以及安全和环境规章。另外，对其它抗蚀剂组分具有惰性是合乎期望的。而且，期望的是，溶剂具有适当的挥发性，以允许膜的均匀涂覆并允许在施加后的烘烤过程期间显著减少或完全除去剩余的溶剂。参见，例如，之前引用的Thompson等人编著的Introduction to Microlithography。溶剂通常可选自含醚化合物、含酯化合物、含羟基化合物和含酮化合物、或者这些化合物的混合物。适当的溶剂的实例包括环戊酮、环己酮、乳酸酯(如乳酸乙酯)、亚烷基二醇烷基醚酯(如丙二醇甲基醚乙酸酯)、亚烷基二醇单烷基酯(如甲基溶纤剂)、乙酸丁酯、2-乙氧基乙醇、和3-乙氧基丙酸乙酯。优选的溶剂包括乳酸乙酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、以及乳酸乙酯和3-乙氧基丙酸乙酯的混合物。以上列举的溶剂仅用于举例说明目的且不应被看作是穷举的，而且，所述溶剂的选择也不应被看作以任何方式限定本发明。本领域技术人员应当认识到，可使用许多溶剂或溶剂混合物。
以上列举的溶剂仅用于举例说明目的且不应被看作是穷举的，而且，所述溶剂的选择也不应被看作以任何方式限定本发明。本领域技术人员应当认识到，可使用许多溶剂或溶剂混合物。典型地，抗蚀剂配制物的总质量的超过50%(优选超过80%)由溶剂构成。
双层体系工艺10通常包括如图1中所示的单曝光和单显影。将根据本发明的PMGI组合物的层14铸造在基材12上。铸造可通过任意方法实现，所述方法包括，但不限于，旋涂、浸渍、浸涂、刮涂等。然后，在PMGI层14上铸造光刻胶顶层16。有利地，光刻胶层与PMGI层的界面混合是最小的(如果存在的话)，而PMGI层不发生交联。采用单曝光以使光刻胶通过光刻而图案化，随后，在含水的碱性显影剂中进行显影。出乎意料地，基于PMGI的组合物的溶解迅速，尽管辐射量减少。
如图1中示意性地所示的，基于PMGI的组合物能够用作双层体系中的底层且能够被最优化以便：1)起到具有最小钻蚀的底部抗反射涂层(BARC)的作用；或者2)在用于剥离工艺的线宽减小应用中起作用，其均以单步曝光/单步显影法进行。PMGI的另一个吸引人的特征在于其提供了用于引导聚合物(包括嵌段共聚物和聚合物共混物)的自组装的导向结构和/或中性表面。例如，PMGI向嵌段共聚物混杂材料(如聚(苯乙烯-嵌段-氧化乙烯)和有机硅酸酯)的自组装提供中性表面。
对于BARC(即底部抗反射涂层)应用，PMGI层的吸收可通过如下调节：选择PAG、选择DI(用于较高吸收的芳族DI、用于较低吸收的脂族DI(如BAD)、或者这两者的混合物)、或者加入不影响PMGI的溶解速率的染料(如Sudan Orange)。图6中的扫描电子显微照片(SEM)表明：通过一步193nm曝光以及随后的一步显影，确实可以在所述双层抗蚀剂中产生细线/间隔图案(130nm)且在底部PMGI层中具有最小钻蚀。在该情况中，完全避免了常规BARC的蚀刻移除。
应当理解，虽然本发明已经根据其优选特定实施方案进行了描述，但是，前面的描述以及下面的实施例旨在用于进行说明且不限定本发明的范围。对于本发明所属领域的技术人员来说，本发明范围内的其它方面、优点和改变是明显的。
实施例1
在该实施例中，使用石英晶体微量天平测定PMGI膜在0.26N氢氧化四甲基铵(TMAH)显影剂中的溶解速率随烘烤温度的变化。由PMGI和环戊酮的溶液铸造膜。PMGI(R=CH3)是自身(in house)合成的，表现出185°C的玻璃化转变温度，并具有13.4kg/mol的数均分子量。图2图解了溶解速率(埃/秒)随烘烤温度的变化。如所示的，在130°C/60秒的施加后烘烤下，PMGI自身表现出约3400埃/秒(
Figure BDA00001603100800101
/秒)的在0.26N TMAH中的溶解速率，而且，当施加后的烘烤温度提高至150°C/60秒时，PMGI自身表现出约
Figure BDA00001603100800102
/秒的在0.26N TMAH中的溶解速率。
实施例2
在该实施例中，使用石英晶体微量天平测定不同的含PMGI的膜在0.26N TMAH显影剂中的溶解速率。所述PMGI膜由环戊酮铸造且包括以下铸膜：a.)在150°C下烘烤60秒的PMGI；b.)在130°C下烘烤60秒的比例为100:5的PMGI和全氟辛烷磺酸双对-叔丁基苯基碘
Figure BDA00001603100800103
盐PAG(IPFOS)；c.)在130°C下烘烤60秒的比例为100:20:1的PMGI、BAD(2,5-二甲基己-2,5-基-双-金刚烷-1-羧酸酯)和IPFOS；以及d.)在150°C下烘烤60秒的比例为100:5的PMGI和Sudan Orange。图3图解了这些结果，而且，表明了相对于不含溶解抑制剂的其它PGMI膜，对酸敏感的溶解抑制剂(BAD)对溶解速率的显著影响。此外，当对PMGI铸膜与PMGI+IPFOS膜的溶解速率进行对比时，显示：在加入光致产酸剂时，溶解速率降低。该溶解速率降低至/秒，即使施加后烘烤为130°C。在加入对酸敏感的溶解抑制剂(BAD)时，当以130°C/60秒的温度进行施加后烘烤时，溶解速率进一步降低至约
Figure BDA00001603100800105
/秒。对于包含Sudan Orange的PMGI组合物，PMGI的溶解速率基本上不受影响。因此，染料的加入可用于控制吸光度，这对于一些应用可能是期望的。
实施例3
在该实施例中，对经曝光和未经曝光的PMGI膜的溶解动力学进行了测定。铸造单层PMGI膜(在130°C下烘烤60秒的比例为100:20:1的PMGI、IPFOS、BAD)，并使其暴露于254nm的紫外辐射60秒或100秒。此外，形成包括以下的双层体系：最优化以用于193nm曝光的含硅光刻胶(SCR858，来自Shin-Etsu Chemical Company,Japan)的顶层，其沉积为85nm厚度；以及PMGI膜(在130°C下烘烤60秒的比例为100:20:1的PMGI、IPFOS、BAD)的底层。在193nm下的单层PMGI膜的光密度为3.0/μm。
如图4中所示，当使单层PGMI膜暴露于UV辐射时，观察到溶解速率的显著提高(
Figure BDA00001603100800111
/秒相对于
Figure BDA00001603100800112
/秒)。此外，在非常快速地溶解顶部含硅抗蚀剂层后，经由193nm含硅抗蚀剂曝光的PMGI膜以与经曝光的单层PGMI膜大致相同的速率溶解(均为约
Figure BDA00001603100800113
/秒)，即使以较低的剂量(60秒相对于100秒)曝光该双层体系。
实施例4
在该实施例中，使用热梯度热板(TGP)生成在193nm和不同烘烤条件下曝光的双层体系的对比曲线。顶层为作为顶部成像抗蚀剂的193nm光刻胶，其以商标1682J-15从日本的Japan Synthetic Rubber Company获得。底层由PMGI涂层组合物形成。在一个双层体系中，PMGI组合物包含：a.)重量比为100:20:1的PMGI、BAD和IPFOS；而且，在第二双层体系中，PGMI组合物包含：b.)重量比为100:20:1的PMGI、BAD和TPSONf(全氟丁基磺酸三苯基锍盐)。在80°C、92°C、115°C、145°C和165°C下对各双层体系中的PMGI组合物进行90秒烘烤。施加后烘烤为110°C/90秒且曝光后烘烤为110°C/60秒。在0.26N TMAH溶液中对样品进行显影。
如图5和6中所示，在顶部抗蚀剂充分显影后，PMGI双层体系显影迅速(尽管到达基于PGMI的底层的193nm辐射量减少)。
实施例5
在该实施例中，在基材上涂覆双层体系，并使该双层体系暴露于193nm的单曝光和在0.26N TMAH中的单显影法。所述双层体系包括由193nm抗蚀剂(其以商标1682J-15从JSR获得)形成的厚168nm的顶层以及由重量比为100:20:1的PGMI、BAD和IPFOS形成的厚82nm的底层。在130°C下烘烤该底层60秒。在110°C/90秒下对该顶层进行施加后烘烤，并在110°C/90秒下对该顶层进行曝光后烘烤。使该双层在193nm下以28mJ/cm2的剂量进行曝光，随后进行0.26N TMAH/60秒的一步显影。图7提供了来自130nm线/间隔图案的明视场和暗视场成像的扫描电子显微照片。观察到竖直的壁，这表明了具有最小钻蚀的PMGI底层的抗反射能力。通过使用PGMI底层，避免了常规BARC的蚀刻移除。
实施例6
在该实施例中，配置作为底层的采用三种不同PGMI组合物的双层体系用于减小线宽。所述PMGI涂层组合物包括：a.)重量比为100:20:1的PMGI、BAD和IPFOS，厚82nm且施加后烘烤为130°C/60秒。顶部光刻胶层以商标1682J-15从JSR获得，并以168nm厚度涂覆，施加后烘烤为110°C/60秒且曝光后烘烤为110°C/60秒；b.)比例为100:20:1的PMGI、BAD和TPSONf，厚82nm且施加后烘烤为130°C/60秒。顶部光刻胶层以商标1682J-15从JSR获得，并以168nm厚度涂覆，施加后烘烤为110°C/60秒，且曝光后烘烤为110°C/60秒；以及c.)比例为100:20:1的PMGI、二-叔丁基(2,2′-(4,4′-(全氟丙烷-2,2-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧基)二乙酸酯和IPFOS，厚51nm且施加后烘烤为180°C/60秒。顶部光刻胶层以商标1682J-15从JSR获得，并以140nm厚度涂覆，施加后烘烤为130°C/90秒，且曝光后烘烤为130°C/90秒。
不同双层体系中的每种PMGI底层在193nm下的光密度分别为3.0/μm、3.0/μm和6.3/μm。
使双层体系遭受193nm的单曝光并以单显影步骤显影(包括在0.26NTMAH中的水坑式显影(puddle development))。特征尺寸为200nm-250nm。图8-10以图画说明了经曝光和显影的双层体系的扫描电子显微照片。在每种情况中均观察到显著的钻蚀。
为了说明和描述的目的，提供上述对于本发明实施方案的描述。其不意味着是穷举的或将本发明限于所公开的具体形式，而且，许多改变和变化是可能的。这样的改变和变化对本领域技术人员而言是明显的，它们涵盖在由所附权利要求书限定的本发明范围内。

Claims (17)

1.能光致成像的组合物，包含： 
聚(二甲基戊二酰亚胺)(PMGI)； 
对酸敏感的溶解抑制剂； 
光化学产酸剂PAG；和 
溶剂， 
其中，所述PMGI具有下式： 
Figure FDA0000394516630000011
其中，R为H或CH3，且n为10-10000的整数,
其中，基于所述溶剂的重量，所述PMGI为1-40重量%；基于所述组合物中的PMGI的重量，所述对酸敏感的溶解抑制剂为1-50重量%；而且，基于所述组合物中的PMGI的重量，所述PAG为0.1-20重量%。 
2.权利要求1的能光致成像的组合物，其中，当与由所述PAG光化学产生的酸反应时，所述对酸敏感的溶解抑制剂转化为酸性形式。 
3.权利要求1的能光致成像的组合物，其中，所述对酸敏感的溶解抑制剂为芳族的。 
4.权利要求1的能光致成像的组合物，其中，所述对酸敏感的溶解抑制剂为脂环族的。 
5.权利要求1的能光致成像的组合物，其中，所述对酸敏感的溶解抑制剂为杯芳烃或杯芳烃衍生物。 
6.权利要求1的能光致成像的组合物，进一步包含选自如下的添加剂：染料、碱性猝灭剂、表面活性剂、流平剂、对酸惰性的溶解抑制剂、以及它们的组合。 
7.权利要求1的能光致成像的组合物，其中，所述PMGI具有1kg/mol-1000kg/mol的重均分子量。 
8.权利要求1的能光致成像的组合物，其中，所述对酸敏感的溶解抑制 剂选自胆酸、熊胆酸、石胆酸、以及雄甾烷-17-烷基羧酸酯。 
9.双层体系，包括： 
包含PMGI、对酸敏感的溶解抑制剂和光致产酸剂的底层；以及 
包含光刻胶的顶层， 
其中，所述PMGI具有下式： 
其中，R为H或CH3，且n为10-10000的整数,
其中，基于所述组合物中的PMGI的重量，所述对酸敏感的溶解抑制剂为1-50重量%，而且基于所述组合物中的PMGI的重量，所述PAG为0.1-20重量%。 
10.权利要求9的双层体系，其中，所述对酸敏感的溶解抑制剂为芳族的。 
11.权利要求9的双层体系，其中，所述对酸敏感的溶解抑制剂为脂环族的。 
12.权利要求9的双层体系，其中，所述对酸敏感的溶解抑制剂为杯芳烃或杯芳烃衍生物。 
13.权利要求9的双层体系，其中，当与由所述光化学产酸剂光化学产生的酸反应时，所述对酸敏感的溶解抑制剂转化为酸性形式。 
14.对双层体系进行图案化的方法，包括： 
使双层体系遭受曝光，其中，所述双层体系包括由光刻胶形成的顶层以及包含PMGI、对酸敏感的溶解抑制剂和光致产酸剂的底层；以及 
在显影步骤中使用含水的碱性显影剂对所述双层体系进行显影， 
其中，所述PMGI具有下式： 
其中，R为H或CH3，且n为10-10000的整数， 
其中，基于所述组合物中的PMGI的重量，所述对酸敏感的溶解抑制剂为1-50重量%，而且基于所述组合物中的PMGI的重量，所述PAG为0.1-20重量%。 
15.权利要求14的方法，其中，配置所述底层，以使所述双层体系的显影相对于所述顶层在所述底层中形成钻蚀。 
16.权利要求14的方法，其中，配置所述底层，以使所述双层体系的显影除去所述顶层的经曝光部分以及在所述顶层中的经曝光部分之下的所述底层的相应部分。 
17.权利要求16的方法，其中所述双层体系的曝光为单曝光，而且其中所述双层体系的显影为单显影步骤。 
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