CN115053335A - 高硅含量可湿法去除平面化层 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于用作可湿法去除硅间隙填充层的光刻组合物。使用这些组合物的方法在基材的形貌特征上使用硅间隙填充层。硅间隙填充层可以直接施加至基材，也可以应用于任何可施加至基材的中间层。优选的硅间隙填充层由具有高硅含量的可旋涂聚合物组合物形成，并且这些层呈现出良好的间隙填充和平面化性能以及高耐氧蚀刻性。

Description

高硅含量可湿法去除平面化层
背景技术
相关申请
本申请要求于2019年10月24日提交的、题为“高硅含量可湿法去除平面化层”的美国临时专利申请序列号62/925,259的优先权，其通过引用以其全文纳入本文。
技术领域
本申请涉及使用光刻技术制造微电子结构的方法。
相关技术说明
由于半导体行业继续遵循摩尔定律，对特征尺寸不断减小的需求需要使用创新工艺和材料来实现限定清楚的特征。重要的是，必须产生平坦表面，以允许能够实现更短光刻波长和更小特征的必要焦距。高硅含量材料(25％～40％)是有前途的间隙填充材料，用于生产用于光刻的平面表面以及提供更好的抗蚀刻性，从而实现高保真图案转移过程。然而，这些材料的高硅含量和硅氧烷网络结构使其去除具有挑战性。含氟等离子体和氢氟酸可用于去除(或剥离)这些含硅层。然而，氟等离子体和氢氟酸不仅将去除这些含硅材料，而且还会去除其他应保持完整的材料，如基材。使用更高浓度的四甲基氢氧化铵(例如≧5重量％)进行湿法剥离(wet stripping)可用于去除这些含硅层中的至少一些，但这些较高浓度的四甲基氢氧化铵也可能会损坏基材。有时可以使用“食人鱼酸”(浓硫酸和过氧化氢)去除硅含量相对较低的含硅层，但对于硅含量较高的含硅材料，这种方法尚未被证明是成功的。
随着结构变得越来越小，并且长宽高比非常高，寻找在实现良好的平面化的同时、能够填充长宽高比非常高的结构之间的间隙的含硅材料已成为当务之急，以便可以进行多个光刻图案化过程以产生更复杂的结构。需要具有高抗蚀刻性的含硅间隙填充材料，所述材料在加工后可以去除，而不会损坏相邻结构或基材。
发明内容
在本公开的一个实施方式中，广泛涉及一种形成结构的方法，其中，所述方法包括提供包含表面的基材，所述表面包括形貌特征。该基材任选地包括在其表面上的一个或多个中间层。将组合物施加至基材表面或一个或多个中间层(如果存在)，以形成平面化层。所述组合物包含含有[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体的聚合物。进行(I)、(II)、(III)、(IV)或(V)：
(I)在所述平面化层上形成硅硬掩模层；
任选地在所述硅硬掩模层上形成抗反射层；以及
在所述硅硬掩模层或所述抗反射层(如存在)上形成光刻胶层；
(II)在所述平面化层上形成硅硬掩模层；
在所述硅硬掩模层上形成富碳层；
任选地在所述富碳层上形成抗反射层；以及
在所述富碳层或所述抗反射层(如存在)上形成光刻胶层；
(III)在所述平面化层上形成富碳层；
任选地在所述富碳层上形成抗反射层；以及
在所述富碳层或所述抗反射层(如存在)上形成光刻胶层；
(IV)在所述平面化层上形成富碳层；
在所述富碳层上形成硅硬掩模层；
任选地在所述硅硬掩模层上形成抗反射层；以及
在所述硅硬掩模层或所述抗反射层(如存在)上形成光刻胶层；或者
(V)在所述平面化层上形成抗反射层；以及
在所述抗反射层上形成光刻胶层。
在另一实施方式中，本发明提供一种结构，其包括包含表面基材，所述表面具有形貌特征。该基材任选地包括在其表面上的一个或多个中间层。平面化层在所述基材表面或所述一个或多个中间层(如存在)上，并且所述平面化层包含含有[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体的聚合物。基材还包含(I)、(II)、(III)、(IV)或(V)之一：
(I)在所述平面化层上的硅硬掩模层；
任选地在所述硅硬掩模层上的抗反射层；以及
在所述硅硬掩模层或所述抗反射层(如存在)上的光刻胶层；
(II)在所述平面化层上的硅硬掩模层；
在所述硅硬掩模层上的富碳层；
任选地在所述富碳层上的抗反射层；以及
在所述富碳层或所述抗反射层(如存在)上的光刻胶层；
(III)在所述平面化层上的富碳层；
任选地在所述富碳层上的抗反射层；以及
在所述富碳层或所述抗反射层(如存在)上的光刻胶层；
(IV)在所述平面化层上的富碳层；
在所述富碳层上的硅硬掩模层；
任选地在所述硅硬掩模层上的抗反射层；以及
在所述硅硬掩模层或所述抗反射层(如存在)上的光刻胶层；或者
(V)在所述平面化层上的抗反射层；以及
在所述抗反射层上的光刻胶层。
在一个实施方式中，本发明提供了一种形成结构的方法，其中，所述方法包括提供包含表面的基材，所述表面包括形貌特征。该基材任选地包括在基材表面上的一个或多个中间层。将组合物施加至基材表面或一个或多个中间层(如果存在)，以形成平面化层。所述组合物包含含有约1摩尔％至约10摩尔％的[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体的聚合物。所述平面化层耐氧蚀刻，使得其在暴露于氧蚀刻约2分钟时将经历小于约5％厚度损失。光刻胶层形成于平面化层上。
在另一实施方式中，提供一种结构，所述结构包括包含表面的基材，所述表面包含形貌特征。该基材任选地包括在基材表面上的一个或多个中间层。平面化层在基材表面或一个或多个中间层(如果存在)上。平面化层包含含有约1摩尔％至约10摩尔％的[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体的聚合物，并且所述平面化层耐氧蚀刻，使得其在暴露于氧蚀刻约2分钟时将经历小于约5％厚度损失。光刻胶层在平面化层上。
在其它实施方式中，还提供了一种包含分散或溶解于溶剂体系中的聚合物的组合物。所述聚合物包含：
(i)约1摩尔％至约10摩尔％[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体、约35摩尔％至约85摩尔％的甲基三甲氧基硅烷和约15摩尔％至约60摩尔％的四乙氧基硅烷；
(ii)约1摩尔％至约10摩尔％[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体、约35摩尔％至约85摩尔％的甲基三甲氧基硅烷、约15摩尔％至约60摩尔％的四乙氧基硅烷和约为1摩尔％至约5摩尔％2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷；或
(iii)约1摩尔％至约10摩尔％[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体、约15摩尔％至约60摩尔％的四乙氧基硅烷、约1摩尔％至约5摩尔％2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷和约15摩尔％至约70摩尔％的甲基三乙氧基硅烷。
附图简要说明
附图(图)1是如实施例9所述形成层时，实施例1制剂的致密特征上的平面化性能的SEM横截面；
图2是如实施例9所述形成层时，实施例1制剂的致密特征上的平面化性能的SEM横截面；
图3是如实施例9所述形成层时，实施例1制剂在致密特征和分隔特征上的平面化性能的SEM横截面；并且
图4是显示经受O2蚀刻(实施例11)时厚度变化与时间关系的曲线图。
具体实施方式
更详细地说，本发明广泛地提供用于形成硅平面化层的组合物。
平面化组合物
1.用于组合物的聚合物
用于新型平面化组合物的优选聚合物包含[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐(“TEOSPSA”)单体。优选地，所述聚合物还包含选自如下的一种或多种其它单体：
Figure BDA0003614817720000051
其中：
各R独立地选自C1至约C6烷基(优选C1至约C3烷基)和H；
各R1独立地选自C1至约C6烷基(优选C1至约C3烷基)和C6至约C20芳基(优选C6至约C14芳基)；
各R2独立地选自C1至约C6烷基(优选C1至约C3烷基)和H；
各R3独立地选自C1至约C6烷基(优选C1至约C3烷基)和H；
各R4独立地选自C1至约C6烷基(优选C1至约C3烷基)和H；
m是1至约6，更优选约1至约3；
n是1至约6，更优选约1至约3；
各X独立地选自：缩水甘油氧基、环氧基、环氧环烷基(优选C3至约C10环烷基，并且优选C1至约C6环烷基)、乙酰胺基和异氰脲酸酯部分；并且
各Y独立地选自乙酰氧基、酯和芳基部分。Y的优选的芳基部分是C6至约C20、更优选C6至约C14、最优选C6。
落入上述通式结构的优选的其它单体包括选自如下物质的那些：(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧硅烷、5,6-环氧己基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧硅烷(“ECHETMS”)、(3-乙酰胺基丙基)-三甲氧硅烷、(1,3-二-2-丙-1-基)-5-(([3-三乙氧基甲硅烷基丙基])-(1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮)、甲基三甲氧硅烷(“MTMS”)、甲基三乙氧基硅烷(“MTEOS”)、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧硅烷、苯乙基三甲氧硅烷(“PETMS”)、2-(羰基甲氧基(carbomethoxy))乙基三甲氧基硅烷(“CMETMS”)、乙酰氧基乙基三甲氧硅烷、乙基三甲氧硅烷(“ETMS”)、正丁基三甲氧硅烷、四乙氧基硅烷(“TEOS”)、四甲基正硅酸盐(“TMOS”)以及它们的混合物。特别优选的其它单体选自：ECHETMS、MTMS、MTEOS和/或TEOS，并且优选上述物质中的至少两种。
应理解，单体的比率和加载量可以进行调节从而提供合适性质(例如，碳含量、硅含量、湿法蚀刻速率、干法蚀刻速率、粘附性和凝胶化)的平面化组合物和/或由该组合物所形成的平面化层。在优选的实施方式中，聚合物中TEOSPSA摩尔百分比占约1摩尔％至约10摩尔％，更优选约2摩尔％至约5摩尔％。
在另一实施方式中，聚合物包含ECHETMS作为其它单体。在该实施方式中，存在于聚合物中的ECHETMS为约1摩尔％至约5摩尔％，更优选约1摩尔％至约2摩尔％。
在另一实施方式中，MTMS是在聚合物中以约35摩尔％至约85摩尔％、更优选约40摩尔％至约70摩尔％存在的其它单体。
在另一实施方式中，TEOS用作其它单体，并且在聚合物中以约15摩尔％至约60摩尔％、更优选约30摩尔％至约50摩尔％的摩尔比存在。在另一实施方式中，TEOS以低于约45摩尔％、优选约15摩尔％至约45摩尔％、更优选约20摩尔％至约40摩尔％、甚至更优选约25摩尔％至约35摩尔％的摩尔比作为其它单体存在。
在另一实施方式中，MTEOS是在聚合物中以约15摩尔％至约70摩尔％、更优选约30摩尔％至约60摩尔％存在的其它单体。
在另一实施方式中，MTMS、TEOS和MTEOS的组合以约85摩尔％至约98摩尔％、更优选约90摩尔％至约96摩尔％存在于聚合物中。
在一个实施方式中，聚合物包含TEOSPSA和上述其它单体中的一种或多种(以任意组合)、由TEOSPSA和上述其它单体中的一种或多种(以任意组合)组成、或者基本由TEOSPSA和上述其它单体中的一种或多种(以任意组合)组成。
在另一实施方式中，聚合物包含TEOSPSA、ECHETMS、MTMS和TEOS、由TEOSPSA、ECHETMS、MTMS和TEOS组成、或者基本由TEOSPSA、ECHETMS、MTMS和TEOS组成，优选具有上述摩尔百分比。
在另一实施方式中，聚合物包含TEOSPSA、ECHETMS、MTEOS和TEOS、由TEOSPSA、ECHETMS、MTEOS和TEOS组成、或者基本由TEOSPSA、ECHETMS、MTEOS和TEOS组成，优选具有上述摩尔百分比。
在另一实施方式中，聚合物包含TEOSPSA、MTMS和TEOS、由TEOSPSA、MTMS和TEOS组成、或者基本由TEOSPSA、MTMS和TEOS组成，优选具有上述摩尔百分比。
在另一实施方式中，聚合物以如下摩尔比包含TEOSPSA、ECHETMS、TEOS和MTMS、由TEOSPSA、ECHETMS、TEOS和MTMS组成、或者基本由TEOSPSA、ECHETMS、TEOS和MTMS组成：
Figure BDA0003614817720000071
优选地，聚合物包含低于约10摩尔％的苯基三甲氧基硅烷单体，优选低于约5摩尔％的苯基三甲氧基硅烷单体，更优选低于约1摩尔％的苯基三甲氧基硅烷单体，更优选约0摩尔％的苯基三甲氧基硅烷单体
在一个实施方式中，优选地，聚合物具有低碳含量。在该实施方式中，聚合物包含低于约33重量％碳，优选约18重量％至约33重量％碳，更优选约23重量％至约33重量％碳，甚至更优选约23重量％至约28重量％碳，其中，碳重量百分比由碳分子量占聚合物分子量的百分比计算得出。
在另一实施方式中，优选地，聚合物具有高硅含量。在该实施方式中，聚合物包含至少约27％硅，优选约27％至约47％硅，更优选约33％至约39％硅，甚至更优选约35％至约38％硅，其中，硅百分比由硅分子量占聚合物分子量的百分比计算得出。
无论实施方式如何，聚合物的重均分子量(Mw)范围优选约1000道尔顿至约5000道尔顿，更优选约1500道尔顿至约3000道尔顿，通过使用聚苯乙烯标准物由凝胶渗透色谱(GPC)测定。
最终，虽然上文已经阐述了许多聚合物实施方式，但是应当理解，除非彼此直接矛盾，否则前述实施方式可以彼此“混合并匹配”。
2.聚合材料和方法
为了合成聚合物，将单体添加到具有蒸馏设备或回流装置的反应器的适当聚合溶剂中，并进行搅拌。聚合溶剂可以包括但不限于：丙二醇甲基醚乙酸酯(“PGMEA”)、丙二醇甲基醚(“PGME”)、丙酮、环己酮、乳酸乙酯、异丙醇、丙醇、丁醇及它们的混合物。反应混合物中的优选单体固体百分比为约10％至约25％，更优选约14％至约20％。随后在环境温度下，将催化剂缓慢添加至反应器中。合适的催化剂包括但不限于：硝酸、盐酸、乙酸、三氟乙酸、磺酸以及它们的组合。催化剂的添加量优选为3至10当量、更优选约5当量至单体总数，其中，一当量等于1摩尔水/摩尔单体，或者18克水/摩尔单体。搅拌反应混合物，优选搅拌约0分钟至约60分钟，更优选约1分钟至约60分钟，更优选约10分钟至约30分钟。
然后，将溶液加热至约60℃至约120℃的温度，优选约60℃至约95℃的温度，更优选约65℃至约75℃温度，加热约2小时至48小时时间，更优选约8小时至约24小时时间，甚至更优选约24小时时间。在该加热步骤期间，使用蒸馏装置去除聚合反应期间所产生的甲醇。可能需要进一步的旋转真空(rotovap)或真空过程来去除反应中的多余甲醇/乙醇/水副产物。旋转真空或真空过程可在环境温度下或在约25℃至约60℃、优选低于或约40-50℃的加热温度下进行。甲醇/乙醇/水副产物含量为约0％至约10％，优选低于约1％。
3.组合物制备
然后使聚合物分散或溶解在溶剂体系中，或使用溶剂将聚合物母液进一步稀释至所需固体含量。优选的溶剂体系包括选自下组的溶剂：PGMEA、PGME、丙二醇正丙基醚(“PnP”)、乳酸乙酯、环己酮、γ-丁内酯(“GBL”)、甲基异丁基甲醇、丙二醇单乙醚(“PGEE”)、水、乙醇及它们的混合物。以视为100重量％的组合物的总重量为基准，优选利用约为90重量％至约97重量％、更优选约92重量％至94重量％、甚至更优选约92.5重量％至约93重量％的溶剂体系。基于被视为100重量％的组合物的总重量，用于形成硅平面化层的组合物优选含有的固体含量为约3重量％至约10重量％固体、更优选约6重量％至约8重量％的固体，甚至更优选约7重量％至约7.5重量％的固体。
在溶剂体系中将上述成分混合在一起形成硅平面化层组合物。此外，任意的任选成分(例如，表面活性剂、矿物酸、有机酸、接枝/缩合催化剂、热生酸剂(“TAG”)和/或光生酸剂(“PAG”)也同时分散在溶剂体系中。当存在时，以组合物中固体总重量视为100重量％为基准，任选成分(积累地或单独地)在组合物中的含量应为约0.01重量％至约2.0重量％，优选约0.1重量至约1.0重量％。
在一个实施方式中，平面化组合物基本由上述聚合物、一种或多种上述任选成分和溶剂体系组成、或者甚至由上述聚合物、一种或多种上述任选成分和溶剂体系组成。在另一实施方式中，平面化组合物基本由所述聚合物和溶剂体系组成、或者甚至由所述聚合物和溶剂体系组成。
使用硅平面化组合物的方法
在本发明的方法中，如上所述的平面化组合物形成于基材表面上或存在于基材表面上的中间层(例如，硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧氮化硅、金属(包括TiN和/或钨)、碳(包括碳纤维、碳纳米纤维、碳纳米管、金刚石和/或石墨烯)、氟碳化合物、纤丝和高k电介质)上。能利用任何微电子基材。基材优选是半导体基材，例如，硅、SiGe、SiO2、Si3N4、SiON、SiCO:H(例如以商品名Black Diamond销售的那些)、铝、钨、硅化钨、砷化镓、锗、钽、氮化钽、Ti3N4、铪、HfO2、钌、磷化铟、玻璃或上述物质的混合物。基材或其中间层包含形貌特征(通孔、沟槽、接触孔、凸起特征、线等)。如本文所用，“形貌”是指基材表面中或基材表面上的结构的高度或深度。
随后将本发明的硅平面化层施加至基材或任意中间层。应理解，施加至具有形貌的基材的任意中间层必须具有与基材表面类似的形貌。因此，无论平面化层施加至基材表面或中间层，其将用于以无空隙(即无气泡)的方式填充形貌中的间隙，同时还会产生基本平面的表面，以便在后续加工步骤中使用。通过在扫描电子显微镜下检查平面化层的横截面，并目视确认不存在空隙，可以确定各层是否无空隙。
优选以约1,000-5,000rpm(优选约1250rpm至约1750rpm)的速度在约30秒至约120秒(优选约45秒至约75秒)的时间内旋涂硅平面化层。在施加硅平面化层后，优选将其加热至约100℃至约400℃，更优选约150℃至约250℃的温度并持续约30秒至约120秒(优选为约45秒至约60秒)的时间，以使得溶剂蒸发，并且使材料交联，优选通过溶胶凝胶反应进行交联。烘烤后硅平面化层的厚度(通过椭圆计在五个位置获取平均值)优选为约80nm至约300nm，更优选约150nm至约250nm，并且更优选约180nm至约220nm。
根据所述方法制备平面化层将具有低偏差(bias)。具体而言，即使在小于约80nm的平均薄膜厚度下，本发明的方法也将产生偏差绝对值(即，可以是正偏差或负偏差)小于约60nm、优选小于约40nm、更优选约10nm至约30nm的轮廓，甚至平均薄膜厚度小于约80nm。
在对偏差进行测量时，通过测定(用椭圆计、SEM或其它常规装置)在通过中间特征彼此不分隔且其边界在彼此约1000nm内的两个通孔之间的中点处的层厚度，确定层厚度。在晶片(或本文限定的其他区域)上重复这些测定高达49次，并且对测定结果进行平均以确定层的平均厚度。通过从分隔区域上相同层的平均厚度中减去致密区域上层的平均厚度(通过SEM测量)来确定偏差。致密区域定义为其至少约50％表面积填充有通孔或1:1线与间距比(line to space ratio)的一部分基材，而分隔(isolate)区域范围定义为其小于约20％表面积填充有通孔或1:5线与间距比的一部分基材。
硅平面化层具有高硅含量，即，以视为100重量％的固化平面化层的总重量为基准，层优选为约36％硅至约42％硅，更优选约38％硅至约41％硅。硅平面化层将具有低碳含量，即，以视为100重量％的固化平面化层的总重量为基准，层优选为约15％碳至约30％碳，更优选约15％碳至约20％碳。
硅平面化层的n值优选为约1.40至约1.50，更优选约1.42至约1.46。硅平面化层的k值优选低于约0.10，更优选约0至约0.10，更优选约0至约0.05。
接下来，取决于具体施加，在硅平面化层的顶部上形成任选的富碳层或硬掩模层。在硅平面化层顶部上形成富碳层的实施方式中，所述富碳层可以通过任意已知施加方法形成，并且一个优选的方法是以约1,000-5,000rpm(优选为约1,250-1,750rpm)的速度在约30秒至约120秒(优选为约45秒至约75秒)的时间内旋涂。富碳层还可以通过其它已知施加方法形成，例如，化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)或等离子体增强原子层沉积(PEALD)。
术语“富碳”是指由组合物形成的层，即，以组合物中的总固体视为100重量％为基准，所述组合物包含大于约50％碳、优选大于约70重量％碳、更优选约75重量％至约80重量％的碳。合适的富碳层选自下组：自旋碳层(SOC)、无定形碳层和碳平面化层。示例性富碳层通常包含溶解或分散在溶剂体系中的聚合物，并且具有以下任选成分：酸和/或碱淬火剂、催化剂、交联剂和/或表面改性添加剂。基于富碳组合物的总重量被视为100重量％，用于富碳层的优选组合物适合用于形成厚的层，并且其固体含量优选为约0.1重量％至约70重量％、更优选约5重量％至约40重量％，甚至更优选约10重量％至约30重量％。
在施加富碳组合物后，优选将其加热至约100℃至约400℃(更优选约160℃至约350℃)的温度并持续约30秒至约120秒(优选约45秒至约60秒)的时间，以使得溶剂蒸发。烘烤后富碳层的厚度优选为约10nm至约120nm，更优选约20nm至约100nm，甚至更优选约50nm至约60nm.
在硅平面化层顶部上形成硬掩模层的实施方式中，常规硅硬掩模层可以通过任意已知施加方法形成，并且一个优选的方法是以约1,000至约5,000rpm(优选为约1,250至约1,750rpm)的速度在约30秒至约120秒(优选为约45秒至约75秒)的时间内旋涂。合适的掩模层优选选自下组的高硅含量材料：硅烷、硅氧烷、倍半硅氧烷以及它们的混合物，并且在化学上与本文所述的平面化层不同。示例性硬掩模层通常包含溶解或分散在溶剂体系中的聚合物，并且具有以下任选成分：表面活性剂、酸催化剂、碱催化剂和/或交联剂。以被视为100重量％的组合物的总重量为基准，优选的硬掩模组合物的固体含量优选为约0.1重量％至约70重量％，更优选约0.5重量％至约10重量％，更优选约1重量％至约2重量％。在施加硬掩模后，优选将其加热至约100℃至约300℃(更优选约150℃至约250℃)的温度并持续约30秒至约120秒(优选约45秒至约60秒)的时间，以使得溶剂蒸发。烘烤后硬掩模层的厚度优选为约5nm至约50,000nm，更优选约5nm至约1000nm，甚至更优选约10nm至约100nm.当使用硬掩模层和富碳层两者时，硬掩模层的蚀刻速率应至少约为富氟等离子体气氛中任何富碳层的0.75倍，且至少为富氧等离子体蚀刻气氛中富碳层的5倍。
可以使用一些市售硬掩模层。其它优选的硬掩模层包含选自下组的单体的共聚物：苯乙基三甲氧基硅烷(PETMS)、2-(羰基甲氧基)乙基三甲氧基硅烷(CMETMS)、四乙氧基硅烷(TEOS)、甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷及它们的组合。
在其它实施方式中，富碳层可形成于硅平面化层上，并且硬掩模层可形成于富碳层上。在另一实施方式中，硬掩模层可形成于硅平面化层上，并且富碳层可形成于硬掩模层顶部上。或者，仅富碳层和硬掩模层之一形成于平面化层上，如上文所讨论的。
在另一实施方式中，抗反射涂层可以形成于硅平面化层、富碳层或硬掩模层中最上面的任一层(即，最后形成的那一层)上。优选的抗反射涂层是k值为至少约0.2、更优选约0.2至约0.9、更优选约0.25至约0.7的那些。在一个实施方式中，抗反射涂层具有相对较低的硅含量。也就是说，基于被视为100重量％的抗反射层的总重量，抗反射层的硅含量小于约20重量％、优选小于约10重量％、更优选小于约5重量％，甚至更优选为约0重量％。
无论层结构如何，一旦平面化层顶部上的最上层(无论是富碳层、硬掩膜层还是抗反射层)固化，则可将光刻胶(即，成像层)施加到该最上层以形成光刻胶层，或可将光刻胶直接施加到硅平面化层。所述光刻胶层可以通过任何已知的施加方法形成，并且一个优选的方法是以约350rpm至约4,000rpm(优选为约1,000rpm至约2,500rpm)的速度在约10秒至约60秒(优选为约10秒至约30秒)的时间内旋涂光刻胶组合物。然后，光刻胶层在至少约70℃、优选约80℃至约150℃、更优选约100℃至约150℃的温度下任选地施加后烘烤(“PAB”)约30秒至约120秒的时间。烘烤后光刻胶层的厚度通常为约5nm至约120nm，优选约10nm至约50nm，更优选约20nm至约40nm。
光刻胶层随后通过暴露至剂量为约20mJ/cm2到约45mJ/cm2，优选约25mJ/cm2到约40mJ/cm2、更优选约30mJ/cm2至约35mJ/cm2的辐照进行图案化。更具体地，光刻胶层使用位于光刻胶层表面上的掩模进行暴露。该掩模具有设计成允许辐照行进通过掩模并接触光刻胶层表面的区域。掩模的其余部分设计为吸收光，以防止辐照在某些区域中接触光刻胶层表面。本领域技术人员将容易理解，吸收部分的设置是基于光刻胶层中以及最终在基材或任意中间层中形成的所需图案而设计的。
暴露后，光刻胶层在低于约180℃(优选约60℃至约140℃、更优选约80℃至约130℃)的温度下经受暴露后烘烤(“PEB”)并持续约30秒至约120秒(优选约30秒至约90秒)的时间。
然后使得光刻胶层与显影剂接触以形成图案。取决于所使用的光刻胶是正性工作还是负性工作，显影剂将去除光刻胶层的暴露部分或去除光刻胶层的未暴露部分，以形成图案。然后将图案转移到硬掩膜、富碳层和/或抗反射层(取决于是否存在及顺序)、平面化层，最后转移至基材。取决于具体的层、遵循的工艺和/或使用者偏好，该图案转移可通过等离子体蚀刻(例如，CF4蚀刻剂、O2蚀刻剂)或湿法蚀刻或显影工艺进行。有利的是，硅平面化层性质之一是其是可湿法显影或可湿法蚀刻的，这意味着其可以在图案转移过程期间或图案转移过程完成时通过湿法蚀刻去除。优选的湿法蚀刻或显影材料包括但不限于：SC1(市售显影剂，其为NH4OH:H2O2:H2O混合物的1:1:5体积混合物)、四甲基氢氧化铵(“TMAH”)和/或稀释HF。优选地，平面化层以SC1的湿法蚀刻或显影速率至少为约20nm/分钟，优选地约20nm/分钟至约200nm/分钟，且更优选地约40nm/分钟至约100nm/分钟。
此外，平面化层的另一性质是其耐氧蚀刻。也就是说，按本文所述形成的平面化层在约2分钟氧蚀刻后经历小于约5％、优选小于约2％、更优选小于约1％、甚至更优选约0％的厚度损失。
无论是通过蚀刻还是通过显影影响图案转移，所产生的特征都具有高分辨率。例如，使用本发明的方法可以实现小于约40nm半间距(half pitch)的分辨率，并且优选小于约30nm半间距的分辨率。
通过阅读本文公开内容和下面的工作实施例，各种实施方式的其它优势对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。除非另以其它方式说明，应理解本文所述的各种实施方式相互间不必是相互排斥的。例如，在一个实施方式中所示或所述的特征也可以包括在其它实施方式中，但是不是必须包括在其它实施方式中。因此，本公开内容包括本文所述具体实施方式的组合和/或集成的变体。
如本文所用，在两个或更多项项目的列表中使用时，词语“和/或”是指所列项目的任一项本身可以单独使用，或者可以使用两个或更多个所列项目的任意组合。例如，如果组合物描述为含有或排除组分A、B和/C，则组合物含有或排除单独的组分A；单独的组分B；单独的组分C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。
本说明书还使用数值范围来量化与多个实施方式有关的某些参数。应该理解，当提供数值范围时，这些范围将被解释为为仅描述该范围下限值的权利要求限制以及仅描述该范围上限值的权利要求提供文字支持。例如，所公开的约10至约100的数值范围为描述“大于约10”(无上限)的权利要求和描述“小于约100”(无下限)的权利要求提供了文字支持。
实施例
以下实施例描述了根据本公开内容的方法。然而应理解，这些实施例通过举例的方式提供，其所含的任何内容都不应视作对本发明整体范围的限制。
实施例1
硅平面化材料1的配置和合成
三颈圆底烧瓶装备有热电偶、磁力搅拌棒、N2供给管线、起泡器、冷凝器和加热油浴。接下来，按重量测定3.41克(11.2mmol)的TEOSPSA(美国宾夕法尼亚州莫里斯维尔盖利斯特公司(Gelest,Morrisville,PA,USA))、1.38克(5.6mmol)的ECHETMS(美国宾夕法尼亚州莫里斯维尔盖利斯特公司)、24.79克(182mmol)的MTMS(美国宾夕法尼亚州莫里斯维尔盖利斯特公司)和16.92克(81.2mmol)的正硅酸乙酯(美国宾夕法尼亚州莫里斯维尔盖利斯特公司)，并加入到具有80克(605mmol)PGMEA作为溶剂(德克萨斯州沃思堡KMG电子化学品公司(KMG Electronic Chemicals,Fort Worth,TX))的反应器中。然后，在环境温度下，将25.2克0.01M HNO3(加拿大安大略省费希尔科学公司(Fisher Scientific,Ontario,Canada))作为催化剂缓慢加入反应器。添加后得到两相混合物。在环境温度下对批料进行30分钟搅拌。观察到轻微的放热效应(批料温度从20℃升高至约25-28℃。然后将油浴温度调整到70℃以启动蒸馏。批料在65℃(内部溶液温度)下搅拌24小时，以获得2500道尔顿的分子量。使批料温度冷却至环境温度。所制备的聚合物用PGME和PGMEA的50:50(以体积计)混合物稀释至7重量％固体。
实施例2
硅平面化材料2的配制
在本实施例中，将100克实施例1中制备的材料添加到250mL圆底烧瓶中，并将100克PGMEA添加到同一圆底烧瓶中。然后将圆底烧瓶连接至旋转蒸发器装置(Buchi RotovapR124)。当聚合物溶液在50℃水浴中进行加热时，施加真空(6托)。30分钟后，从旋转蒸发器中取出材料，并添加PGMEA以补偿溶剂损失。在该工艺后，甲醇/乙醇/水的副产物含量水平低于1％。聚合物的分子量以最低限度增加(小于500Da)。所制备的聚合物用PGEE和PGMEA的50:50(以体积计)混合物稀释至7.7重量％固体。
实施例3
硅平面化材料3的配制
三颈圆底烧瓶装备有热电偶、磁力搅拌棒、N2供给管线、起泡器、冷凝器和加热油浴。接下来，按重量测定2.44克TEOSPSA、0.99克ECHETMS、17.71克MTMS和12.08克TEOS，并装入具有55克PGMEA作为溶剂的反应器中。然后，在环境温度下，将14.44克3N乙酸水溶液(伊利诺伊州巴达维亚VWR公司(VWR,Batavia,IL))作为催化剂缓慢加入反应器，历时30分钟。该批料在环境温度下搅拌10分钟，然后将油浴温度调整至91℃。批料搅拌5小时，以获得3,000道尔顿的分子量。使批料温度冷却至环境温度。所制备的聚合物用PGMEA和PGME的70:30(以体积计)混合物稀释至3重量％固体。
实施例4
硅平面化材料4的配制
三颈圆底烧瓶装备有热电偶、磁力搅拌棒、N2供给管线、起泡器、冷凝器和加热油浴。将3.41克TEOSPSA、25.55克MTMS和16.92克TEOS装入具有80克PGMEA作为溶剂的反应器中。然后，在环境温度下，将25.20克0.01M HNO3作为催化剂缓慢加入反应器中，历时30分钟。该批料在环境温度下搅拌10分钟，然后将油浴温度调整至70℃。然后，批料搅拌10小时，以获得2,000道尔顿的分子量。使批料温度冷却至环境温度。所制备的聚合物用PGME进一步稀释至7重量％固体。
实施例5
硅平面化材料5的配制
三颈圆底烧瓶装备有热电偶、磁力搅拌棒、N2供给管线、起泡器、冷凝器和加热油浴。接着，将3.41克TEOSPSA、25.55克MTMS和16.92克TEOS装入具有40克PGMEA作为溶剂的反应器中，随后，在环境温度下，将20.16克0.01M HNO3作为催化剂缓慢加入反应器中，历时30分钟。该批料在环境温度下搅拌10分钟，然后将油浴温度调整至70℃。批料搅拌8小时，以获得2,000道尔顿的分子量。使批料温度冷却至环境温度。所制备的聚合物用PGME进一步稀释至7重量％固体。
实施例6
硅平面化材料6的配制
三颈圆底烧瓶装备有热电偶、磁力搅拌棒、N2供给管线、起泡器、冷凝器和加热油浴。接着，将6.82克TEOSPSA、1.38克ECHTMS、30.45克MTEOS和16.92克TEOS装入具有40克PGMEA作为溶剂的反应器中，随后，在环境温度下，将20.16克0.01M HNO3作为催化剂缓慢加入反应器中，历时30分钟。该批料在环境温度下搅拌10分钟，然后将油浴温度调整至70℃。批料搅拌8小时，以获得2,000道尔顿的分子量。使批料温度冷却至环境温度。所制备的聚合物用PGME进一步稀释至7重量％固体。
实施例7
硅平面化材料7的配制
三颈圆底烧瓶装备有热电偶、磁力搅拌棒、N2供给管线、起泡器、冷凝器和加热油浴。接着，将2.44克TEOSPSA、0.99克ECHTMS、12.8克MTMS,和19.58克TEOS装入具有55.00克PGMEA作为溶剂的反应器中，随后，在环境温度下，将15.31克3N乙酸水溶液作为催化剂缓慢加入反应器中，历时30分钟。该批料在环境温度下搅拌10分钟，将油浴温度调整至83℃。批料搅拌2小时，以获得3,000道尔顿的分子量。使批料温度冷却至环境温度。所制备的聚合物用PGMEA和PGME的70:30(以体积计)混合物稀释至3重量％固体。
实施例8
制剂的旋涂和硅含量
将来自实施例2的材料以1500rpm的旋转速度旋涂到硅晶片上，历时60秒，然后在205℃的热板上烘烤60秒，以形成厚度约为
Figure BDA0003614817720000171
且硅含量约为38.7％的交联薄膜。将来自实施例3和7的材料以1500rpm的旋转速度各自旋涂到单独硅晶片上，历时60秒，然后在205℃的热板上烘烤60秒，以形成厚度约为
Figure BDA0003614817720000181
且硅含量约为38.7％(实施例3制剂)和39.5％(实施例7制剂)的交联薄膜。
实施例9
制剂的旋涂和硅含量
将来自实施例1的材料以1500rpm的旋转速度旋涂到具有形貌的硅晶片上，历时60秒，然后在205℃的热板上烘烤60秒，以形成交联薄膜。拍摄横截面图像以显示间隙填充和平面化性能。图1-3显示了材料在致密和分隔特征上的平面化和间隙填充性能。
实施例10
湿法去除性测试
将来自实施例1、3和7的材料以1500rpm的旋转速度旋涂到硅晶片上，历时60秒，然后在205℃的热板上烘烤60秒，以形成交联薄膜。然后将经涂覆晶片在40℃下浸入5％TMAH水性溶液中1分钟，或在60℃下浸入SC1溶液(显影剂，即，NH4OH:H2O2:H2O混合物的1:1:5体积混合物)中3分钟。然后，用去离子水洗涤晶片，在氮气下进行干燥。通过椭偏计测量湿法清洁步骤之前和之后的薄膜厚度，差值以损失百分比记录于表1中。这些结果表明，该薄膜具有良好的湿法清洁性。
表1.薄膜损失
实施例1 实施例3 实施例7
5％TMAH >99％ >99％ >99％
SC1 >99％ >99％ >99％
实施例11
加工实施例
将来自实施例1的材料的薄膜以1500rpm旋涂到硅晶片上，历时60秒，然后薄膜在205℃下固化1分钟，以形成薄膜厚度为约190nm的交联网络结构。随后，对薄膜进行5秒、10秒、20秒、30秒和60秒的氧等离子体蚀刻。在该蚀刻步骤之前和之后，使用椭偏计测量薄膜厚度，以计算蚀刻速率。数据表明，该薄膜具有良好的耐氧蚀刻性。图4显示了这些结果。

Claims (37)

1.一种形成结构的方法，所述方法包括：
提供包含表面的基材，所述表面包含形貌特征，所述基材任选地包括在所述基材表面上的一个或多个中间层；
向所述基材表面施加组合物，或者若所述一个或多个中间层存在，向所述一个或多个中间层施加组合物，以形成平面化层，所述组合物包含含有[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体的聚合物；并且
进行(I)、(II)、(III)、(IV)或(V)：
(I)在所述平面化层上形成硅硬掩模层；
任选地在所述硅硬掩模层上形成抗反射层；以及
在所述硅硬掩模层上形成光刻胶层，或者如果所述抗反射层存在，在所述抗反射层上形成光刻胶层；
(II)在所述平面化层上形成硅硬掩模层；
在所述硅硬掩模层上形成富碳层；
任选地在所述富碳层上形成抗反射层；以及
在所述富碳层上形成光刻胶层，或者如果所述抗反射层存在，在所述抗反射层上形成光刻胶层；
(III)在所述平面化层上形成富碳层；
任选地在所述富碳层上形成抗反射层；以及
在所述富碳层上形成光刻胶层，或者如果所述抗反射层存在，在所述抗反射层上形成光刻胶层；
(IV)在所述平面化层上形成富碳层；
在所述富碳层上形成硅硬掩模层；
任选地在所述硅硬掩模层上形成抗反射层；以及
在所述硅硬掩模层上形成光刻胶层，或者如果所述抗反射层存在，在所述抗反射层上形成光刻胶层；或者
(V)在所述平面化层上形成抗反射层；以及
在所述抗反射层上形成光刻胶层。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物还包含选自下组的单体：
Figure FDA0003614817710000021
其中：
各R独立地选自C1至约C6烷基和H；
各R1独立地选自C1至约C6烷基和C6至约C20芳基；
各R2独立地选自C1至约C6烷基和H；
各R3独立地选自C1至约C6烷基和H；
各R4独立地选自C1至约C6烷基和H；
m为1至约6；
n为1至约6；
各X独立地选自：缩水甘油氧基、环氧基、环氧环烷基、乙酰胺基和异氰脲酸酯部分；并且
各Y独立地选自乙酰氧基、酯和芳基部分。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述聚合物还包含选自如下的单体：(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧硅烷、5,6-环氧己基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧硅烷、(3-乙酰胺基丙基)-三甲氧硅烷、(1,3-二-2-丙-1-基)-5-(([3-三乙氧基甲硅烷基丙基])-(1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮)、甲基三甲氧硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧硅烷、苯乙基三甲氧硅烷、2-(羰基甲氧基)乙基三甲氧基硅烷、乙酰氧基乙基三甲氧硅烷、乙基三甲氧硅烷、正丁基三甲氧硅烷、四乙氧基硅烷、四甲基正硅酸盐以及它们的混合物。
4.如权利要求1所述的方法，所述聚合物还包含选自下组的单体：2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧硅烷、四乙氧基硅烷以及它们的混合物。
5.如权利要求4所述的方法，所述聚合物还包含如下物种中的至少两种：2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧硅烷或四乙氧基硅烷。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物包含约1摩尔％至约10摩尔％[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体。
7.如权利要求1所述的方法，其中，基于按100重量％计的平面化层重量，所述平面化层包含低于约33重量％碳。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述平面化层的k值小于约0.10。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物包含低于约10摩尔％苯基三甲氧基硅烷。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物包含低于约45摩尔％四乙氧基硅烷。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述基材选自下组：硅、SiGe、SiO2、Si3N4、SiON、SiCO:H、铝、钨、硅化钨、砷化镓、锗、钽、氮化钽、Ti3N4、铪、HfO2、钌、磷化铟、玻璃以及上述物质的混合物。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述平面化层的偏差的绝对值小于约60nm。
13.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
使得所述光刻胶层暴露于辐照以在所述光刻胶层中形成图案；以及
将所述图案转移至存在的任意抗反射层、硅硬掩模层或富碳层；转移至平面化层；转移至存在的中间层；并且转移至所述基材。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述将所述图案转移包括使得所述光刻胶层与显影剂接触。
15.一种结构，该结构包含：
包含表面的基材，所述表面包含形貌特征，所述基材任选地包括在所述基材表面上的一个或多个中间层；
在所述基材表面上的平面化层，或者如果所述一个或多个中间层存在，则在所述一个或多个中间层上的平面化层，所述平面化层包含含有[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体的聚合物；以及
(I)、(II)、(III)、(IV)或(V)之一：
(I)在所述平面化层上的硅硬掩模层；
任选地在所述硅硬掩模层上的抗反射层；以及
在所述硅硬掩模层上的光刻胶层，或者如果所述抗反射层存在，在所述抗反射层上的光刻胶层；
(II)在所述平面化层上的硅硬掩模层；
在所述硅硬掩模层上的富碳层；
任选地在所述富碳层上的抗反射层；以及
在所述富碳层上的光刻胶层，或者如果所述抗反射层存在，在所述抗反射层上的光刻胶层；
(III)在所述平面化层上的富碳层；
任选地在所述富碳层上的抗反射层；以及
在所述富碳层上的光刻胶层，或者如果所述抗反射层存在，在所述抗反射层上的光刻胶层；
(IV)在所述平面化层上的富碳层；
在所述富碳层上的硅硬掩模层；
任选地在所述硅硬掩模层上的抗反射层；以及
在所述硅硬掩模层上的光刻胶层，或者如果所述抗反射层存在，在所述抗反射层上的光刻胶层；或者
(V)在所述平面化层上的抗反射层；以及
在所述抗反射层上的光刻胶层。
16.如权利要求15所述的结构，其中，所述基材选自下组：硅、SiGe、SiO2、Si3N4、SiON、SiCO:H、铝、钨、硅化钨、砷化镓、锗、钽、氮化钽、Ti3N4、铪、HfO2、钌、磷化铟、玻璃以及上述物质的混合物。
17.如权利要求15所述的结构，其中，所述聚合物还包含选自如下的单体：(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧硅烷、5,6-环氧己基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧硅烷、(3-乙酰胺基丙基)-三甲氧硅烷、(1,3-二-2-丙-1-基)-5-(([3-三乙氧基甲硅烷基丙基])-(1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮)、甲基三甲氧硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧硅烷、苯乙基三甲氧硅烷、2-(羰基甲氧基)乙基三甲氧基硅烷、乙酰氧基乙基三甲氧硅烷、乙基三甲氧硅烷、正丁基三甲氧硅烷、四乙氧基硅烷、四甲基正硅酸盐以及它们的混合物。
18.如权利要求15所述的结构，所述聚合物还包含选自下组的单体：2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧硅烷、四乙氧基硅烷以及它们的混合物。
19.如权利要求18所述的结构，所述聚合物还包含如下物种中的至少两种：2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧硅烷或四乙氧基硅烷。
20.如权利要求15所述的结构，其中，基于按100重量％计的平面化层重量，所述平面化层包含低于约33重量％碳。
21.如权利要求15所述的结构，其中，所述平面化层的k值小于约0.10。
22.如权利要求15所述的结构，其中，所述平面化层的偏差的绝对值小于约60nm。
23.一种形成结构的方法，所述方法包括：
提供包含表面的基材，所述表面包含形貌特征，所述基材任选地包括在所述基材表面上的一个或多个中间层；
向所述基材表面施加组合物，或者若所述一个或多个中间层存在，向所述一个或多个中间层施加组合物，以形成平面化层，所述组合物包含含有约1摩尔％至约10摩尔％[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体的聚合物，
其中，所述平面化层耐氧蚀刻，使得所述平面化层在暴露于氧蚀刻约2分钟时将经历小于约5％厚度损失；和
在所述平面化层上形成光刻胶层。
24.如权利要求23所述的方法，其中，在1:1:5体积的NH4OH:H2O2:H2O混合物中，所述平面化层的蚀刻速率为至少约20nm/分钟。
25.如权利要求23所述的方法，其中，基于按100重量％计的平面化层重量，所述平面化层包含低于约33重量％碳。
26.如权利要求23所述的方法，其中，所述平面化层的k值小于约0.10。
27.如权利要求23所述的方法，其中，所述聚合物包含低于约45摩尔％四乙氧基硅烷。
28.如权利要求23所述的方法，其中，所述聚合物还包含：
(i)约1摩尔％至约5摩尔％2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷；
(ii)约35摩尔％至约85摩尔％的甲基三甲氧基硅烷；
(iii)约15摩尔％至约60摩尔％的四乙氧基硅烷；
(iv)约35摩尔％至约85摩尔％的甲基三甲氧基硅烷和约15摩尔％至约60％的四乙氧基硅烷；
(v)约35摩尔％至约85摩尔％的甲基三甲氧基硅烷、约15摩尔％至约60％的四乙氧基硅烷和约1摩尔％至约5摩尔％2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷；或
(vi)约15摩尔％至约60％的四乙氧基硅烷、约1摩尔％至约5摩尔％2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷；和约15摩尔％至约70摩尔％的甲基三甲氧基硅烷。
29.一种结构，该结构包含：
包含表面的基材，所述表面包含形貌特征，所述基材任选地包括在所述基材表面上的一个或多个中间层；
所述基材表面上的平面化层，或者如果所述一个或多个中间层存在，在所述一个或多个中间层上的平面化层，所述平面化层包含含有约1摩尔％至约10摩尔％[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体的聚合物，其中，所述平面化层耐氧蚀刻，使得所述平面化层在暴露于氧蚀刻约2分钟时将经历小于约5％厚度损失；以及
在所述平面化层上的光刻胶层。
30.如权利要求29所述的结构，其中，在1:1:5体积的NH4OH:H2O2:H2O混合物中，所述平面化层的蚀刻速率为至少约20nm/分钟。
31.如权利要求29所述的结构，其中，基于按100重量％计的平面化层重量，所述平面化层包含低于约33重量％碳。
32.如权利要求29所述的结构，其中，所述平面化层的k值小于约0.10。
33.如权利要求29所述的解耦股，其中，所述聚合物包含低于约45摩尔％四乙氧基硅烷。
34.如权利要求29所述的结构，其中，所述聚合物还包含：
(i)约1摩尔％至约5摩尔％2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷；
(ii)约35摩尔％至约85摩尔％的甲基三甲氧基硅烷；
(iii)约15摩尔％至约60摩尔％的四乙氧基硅烷；
(iv)约35摩尔％至约85摩尔％的甲基三甲氧基硅烷和约15摩尔％至约60％的四乙氧基硅烷；
(v)约35摩尔％至约85摩尔％的甲基三甲氧基硅烷、约15摩尔％至约60％的四乙氧基硅烷和约1摩尔％至约5摩尔％2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷；或
(vi)约15摩尔％至约60％的四乙氧基硅烷、约1摩尔％至约5摩尔％2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷和约15摩尔％至约70摩尔％的甲基三甲氧基硅烷。
35.一种包含分散或溶解于溶剂体系中的聚合物的组合物，所述聚合物包含：
(i)约1摩尔％至约10摩尔％[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体、约35摩尔％至约85摩尔％的甲基三甲氧基硅烷和约15摩尔％至约60％的四乙氧基硅烷；
(ii)约1摩尔％至约10摩尔％[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体、约35摩尔％至约85摩尔％的甲基三甲氧基硅烷、约15摩尔％至约60％的四乙氧基硅烷和约1摩尔％至约5摩尔％2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷；或
(iii)约1摩尔％至约10摩尔％[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]琥珀酸酐单体、约15摩尔％至约60％的四乙氧基硅烷、约1摩尔％至约5摩尔％2-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷和约15摩尔％至约70摩尔％的甲基三乙氧基硅烷。
36.如权利要求35所述的组合物，其中，所述聚合物由(i)、(ii)或(iii)组成。
37.如权利要求35所述的组合物，其中，所述组合物由所述聚合物和所述溶剂体系组成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7754818B2 (en) 2005-01-11 2010-07-13 Brewer Science Inc. Gap fill materials and bottom anti-reflective coatings comprising hyperbranched polymers
CN101802711B (zh) 2007-07-30 2014-12-03 布鲁尔科技公司 用于光刻法的可非共价交联的材料
WO2012039337A1 (ja) 2010-09-21 2012-03-29 日産化学工業株式会社 保護された脂肪族アルコールを含有する有機基を有するシリコン含有レジスト下層膜形成組成物
US8871596B2 (en) * 2012-07-23 2014-10-28 International Business Machines Corporation Method of multiple patterning to form semiconductor devices
US10613440B2 (en) 2012-07-30 2020-04-07 Nissan Chemical Industries, Ltd. Silicon-containing EUV resist underlayer film-forming composition containing onium sulfonate
SG11201503389VA (en) 2012-10-31 2015-06-29 Nissan Chemical Ind Ltd Resist underlayer film forming composition containing silicon having ester group
US20150346601A1 (en) 2013-04-26 2015-12-03 Chi Mei Corporation Photosensitive polysiloxane composition, protective film and element having the protective film
CN115016230A (zh) 2014-07-15 2022-09-06 日产化学工业株式会社 含硅抗蚀剂下层膜形成用组合物
US9442377B1 (en) 2015-06-15 2016-09-13 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Wet-strippable silicon-containing antireflectant
US10114288B2 (en) 2016-09-01 2018-10-30 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Silicon-containing underlayers
US10007184B2 (en) 2016-09-01 2018-06-26 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Silicon-containing underlayers
US11966164B2 (en) * 2017-10-25 2024-04-23 Nissan Chemical Corporation Semiconductor device production method employing silicon-containing resist underlayer film-forming composition including organic group having ammonium group
EP4018261A4 (en) 2019-08-21 2023-09-13 Brewer Science Inc. UNDERCOATS FOR EUV LITHOGRAPHY

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