TW202328224A - 光阻劑底層組成物 - Google Patents
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Abstract
揭露了一種光阻劑底層組成物,其包含第一聚合物,該第一聚合物包含衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體的第一結構單元;包含芳香族基團、雜環基團、酯基團、醯胺基團或其組合的第二結構單元,其中該第二結構單元進一步包含可交聯基團;其中該第一聚合物包含該第二結構單元,該光阻劑底層組成物進一步包含含有該第二結構單元的第二聚合物,或其組合,熱酸產生劑;以及溶劑。
Description
本發明總體上關於製造電子裝置的領域,並且更具體地關於用於半導體製造的材料的領域。
光阻劑底層組成物在半導體工業中用作積體電路製造的先進技術節點中的光刻的蝕刻掩模。該等組成物通常用在三層和四層光阻劑集成方案中,其中將有機或含矽的減反射塗層和可圖案化的光阻劑膜層佈置在底層上。
理想的光阻劑底層材料應具有某些特定特徵:它應該能夠藉由旋塗製程澆鑄到襯底上,應該在加熱時熱固化,具有低脫氣和昇華,應該可溶於普通溶劑中以具有良好的旋轉筒相容性(spin bowl compatibility),應該具有適當的n值和k值以與減反射塗層一起工作以賦予光阻劑成像所需的低反射率,並且應該具有高的熱穩定性以避免在隨後的處理步驟期間被損壞。除了該等要求之外,理想的光阻劑底層材料必須在襯底上旋塗和熱固化時提供平坦的膜,該膜具有形貌和對位於光阻劑底層膜上方和下方的含矽的層的足夠的乾法蝕刻選擇性,以便以精確的方式將光圖案轉移到最終的襯底中。
因此,仍然需要新的下層材料,如光阻劑底層材料,其具有改進的對下面襯底的黏附性、固化後的耐溶劑性、和高熱穩定性(例如,固化期間減少的昇華)。
提供了一種光阻劑底層組成物,其包含第一聚合物,該第一聚合物包含衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體的第一結構單元;包含芳香族基團、雜環基團、酯基團、醯胺基團或其組合的第二結構單元,其中該第二結構單元進一步包含可交聯基團;其中該第一聚合物包含該第二結構單元,該光阻劑底層組成物進一步包含含有該第二結構單元的第二聚合物,或其組合,熱酸產生劑;以及溶劑。
還提供了一種經塗覆的襯底,其包括:佈置在襯底上的光阻劑底層組成物的層;和佈置在該光阻劑底層組成物的層上的第二層。
還另一個方面提供了一種形成圖案之方法,該方法包括:將光阻劑底層組成物的層施加在襯底上;將所施加的光阻劑底層組成物固化以形成光阻劑底層;以及在該光阻劑底層上形成光阻劑層。
現在將詳細參考示例性實施方式,其實例在本說明書中展示。就這一點而言,本示例性實施方式可以具有不同的形式並且不應該被解釋為限制於本文所示的描述。因此,下面僅藉由參考附圖來描述示例性實施方式,以解釋本說明書的多個方面。如本文使用的,術語「和/或」包括相關列出項中的一個或多個的全部組合。當如「……中的至少一個/種」的表述在元件列表之前時,其修飾整個元件列表並且不修飾列表中的單個元件。
如本文使用的,術語「一個/種(a/an)」和「該(the)」不表示數量的限制,並且除非在本文中以其他方式指出或與上下文明顯矛盾,否則被解釋為包括單數和複數二者。除非另外明確指出,否則「或」意指「和/或」。本文所揭露的全部範圍包括端點,並且該等端點彼此可獨立組合。後綴「(s)」旨在包括其修飾的術語的單數和複數二者,由此包括至少一個所述術語。「視需要的」或「視需要」意指隨後描述的事件或情況可能發生或可能不發生,並且該描述包括該事件發生的實例以及其沒有發生的實例。術語「第一」、「第二」和類似術語在本文不表示順序、數量、或重要性,而是用於將一個元件與另一個進行區分。當一個元件被稱為係「在」另一個元件「之上」時,它可以與該另一個元件直接接觸或插入元件可能存在於其間。相比之下,當一個元件被稱為係「直接在」另一個元件「之上」時,不存在插入元件。應當理解,可以在各方面中以任何合適的方式來組合所描述的方面的組分、要素、限制和/或特徵。
除非另有定義,否則本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)均具有與熟悉該項技術者所通常理解的相同含義。進一步將理解,術語(如常用詞典中定義的那些)應被解釋為具有與其在相關領域和本揭露的上下文中的含義一致的含義,並且除非本文明確如此定義,否則將不會被解釋為理想化或過於正式的意義。
如本文使用的,「光化射線」或「輻射」意指例如汞燈的明線光譜,由凖分子雷射所代表的遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X射線、粒子射線(如電子束和離子束)等。另外,在本發明中,「光」意指光化射線或輻射。氟化氪雷射器(KrF雷射器)係特殊類型的準分子雷射器,有時稱為激基錯合物雷射器。「凖分子」係「激發二聚體」的縮寫,而「激基錯合物」係「激發錯合物」的縮寫。準分子雷射器使用稀有氣體(氬氣、氪氣或氙氣)和鹵素氣體(氟氣或氯氣)的混合物,它們在適當的電刺激和高壓條件下會在紫外線範圍中發射相干的受激輻射(雷射)。此外,除非另有說明,否則本說明書中的「暴露」不僅包括藉由汞燈的暴露、由凖分子雷射代表的遠紫外線、X射線、極紫外線(EUV光)等,而且還包括用粒子射線(如電子束和離子束)進行書寫(writing)。
如本文使用的,術語「烴」係指具有至少一個碳原子和至少一個氫原子的有機化合物或基團;「烷基」係指直鏈或支鏈的飽和的烴基團,其具有指定的碳原子數並且具有為1的化合價;「伸烷基」係指具有為2的化合價的烷基;「羥烷基」係指被至少一個羥基(-OH)取代的烷基;「烷氧基」係指「烷基-O-」;「羧基」和「羧酸基團」係指具有式「-C(O)OH」的基團;「環烷基」係指具有其中全部環成員係碳的一個或多個飽和環的單價基團;「伸環烷基」係指具有為2的化合價的環烷基;「烯基」係指具有至少一個碳碳雙鍵的直鏈或支鏈的單價烴基團;「烯氧基」係指「烯基-O-」;「伸烯基」係指具有為2的化合價的烯基;「環烯基」係指具有至少三個碳原子、具有至少一個碳碳雙鍵的非芳香族環狀的二價烴基團;「炔基」係指具有至少一個碳碳三鍵的單價烴基團;術語「芳香族基團」係指滿足休克爾規則(Huckel’s Rule)(4n + 2π電子)且環中包括碳原子的單環或多環芳香族環系統;術語「雜芳香族基團」係指包括一個或多個代替環中一個或多個碳原子的雜原子(例如1-4個雜原子)的芳香族基團;「芳基」係指單價單環或多環芳香族環系統,其中每一個環成員皆為碳,並且可以包括具有稠合到至少一個環烷基或雜環烷基環上的芳香族環的基團;「伸芳基」係指具有為2的化合價的芳基;「烷基芳基」係指已被烷基取代的芳基;「芳基烷基」係指已被芳基取代的烷基;「芳氧基」係指「芳基-O-」;並且「芳硫基」係指「芳基-S-」。
前綴「雜」意指該化合物或基團包括為代替碳原子的雜原子的至少一個成員(例如,1、2、3、或4、或更多個雜原子),其中該一個或多個雜原子各自獨立地是N、O、S、Si、或P;「含雜原子的基團」係指包括至少一個雜原子的取代基;術語「雜環烷基」係指具有作為代替碳的環成員的至少一個雜原子的環烷基;並且術語「伸雜環烷基」係指具有為2的化合價的雜環烷基。術語「雜芳基」意指具有1-4個雜原子(如果係單環的話)、1-6個雜原子(如果係二環的話)、或1-9個雜原子(如果係三環的話)的4-8員單環的、8-12員二環的、或11-14員三環的芳香族環系統。
前綴「鹵代」意指包含代替氫原子的氟、氯、溴、或碘取代基中一個或多個的基團。術語「鹵素」意指氟(氟代)、氯(氯代)、溴(溴代)、或碘(碘代)的單價取代基。可以存在鹵素基團(例如溴和氟)的組合或僅氟基團。術語「取代的C
1-8鹵代烷基」係指被至少一個鹵素取代的C
1-8烷基,並且進一步被一個或多個不是鹵素的其他取代基團取代。
除非另外明確提供,否則前述取代基團中的每一者可以是視需要取代的。術語「視需要取代的」係指係取代或未取代的。「取代的」意指化學結構或基團的至少一個氫原子被另一個典型地為單價的末端取代基團取代,前提係不超過所指定的原子的正常價。當取代基係側氧基(即,O)時,則碳原子上的兩個孿位氫原子被末端側氧基基團替代。進一步注意,側氧基基團經由雙鍵鍵合至碳以形成羰基(C=O),其中該羰基在本文中表示為-C(O)-。取代基或變數的組合係可允許的。在「取代的」位置上可存在的示例性取代基基團包括但不限於硝基(-NO
2)、氰基(-CN)、羥基(-OH)、側氧基基(O)、胺基(-NH
2)、單-或二-(C
1-6)烷基胺基、烷醯基(如C
2-6烷醯基如醯基)、甲醯基(-C(O)H)、羧酸或其鹼金屬或銨鹽;酯(包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和內酯)如C
2-6烷基酯(-C(O)O-烷基或-OC(O)-烷基)和C
7-13芳基酯(-C(O)O-芳基或-OC(O)-芳基);醯胺基(-C(O)NR
2,其中R係氫或C
1-6烷基)、甲醯胺基(-CH
2C(O)NR
2,其中R係氫或C
1-6烷基)、鹵素、巰基(-SH)、C
1-6烷硫基(-S-烷基)、硫氰基(-SCN)、C
1-6烷基、C
2-6烯基、C
2-6炔基、C
1-6鹵代烷基、C
1-9烷氧基、C
1-6鹵代烷氧基、C
3-12環烷基、C
5-18環烯基、C
2-18雜環烯基、具有至少一個芳香族環的C
6-12芳基(例如,苯基、聯苯基、萘基等,每個環係取代或未取代的芳香族的)、具有1至3個單獨或稠合環以及從6至18個環碳原子的C
7-19芳基烷基、具有1至3個單獨或稠合環以及從6至18個環碳原子的芳基烷氧基、C
7-12烷基芳基、C
3-12雜環烷基、C
3-12雜芳基、C
1-6烷基磺醯基(-S(O)
2-烷基)、C
6-12芳基磺醯基(-S(O)
2-芳基)、或甲苯磺醯基(CH
3C
6H
4SO
2-)。
如本文使用的,當未另外提供定義時,「二價連接基團」係指包括-O-、-S-、-Te-、-Se-、-C(O)-、C(O)O-、-N(R
’)-、-C(O)N(R
’)-、-S(O)-、-S(O)
2-、-C(S)-、-C(Te)-、-C(Se)-、取代或未取代的C
1-30伸烷基、取代或未取代的C
3-30伸環烷基、取代或未取代的C
3-30伸雜環烷基、取代或未取代的C
6-30伸芳基、取代或未取代的C
3-30伸雜芳基、或其組合中的一個或多個的二價基團,其中每個R
’獨立地是氫、取代或未取代的C
1-20烷基、取代或未取代的C
1-20雜烷基、取代或未取代的C
6-30芳基、或取代或未取代的C
3-30雜芳基。典型地,二價連接基團包括-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)O-、-N(R’)-、-C(O)N(R
’)-、-S(O)-、-S(O)
2-、取代或未取代的C
1-30伸烷基、取代或未取代的C
3-30伸環烷基、取代或未取代的C
3-30伸雜環烷基、取代或未取代的C
6-30伸芳基、取代或未取代的C
3-30伸雜芳基、或其組合中的一個或多個,其中R’係氫、取代或未取代的C
1-20烷基、取代或未取代的C
1-20雜烷基、取代或未取代的C
6-30芳基、或取代或未取代的C
3-30雜芳基。
如本文使用的,術語「(甲基)丙烯酸」包括丙烯酸和甲基丙烯酸兩種物質(即丙烯酸和甲基丙烯酸單體),並且術語「(甲基)丙烯酸酯」包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯兩種物質(即丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯單體)。
有機底層膜可以用於在各種圖案轉移和蝕刻製程期間保護下面的襯底。通常將該等膜直接澆注並固化在無機襯底(即,TiN)上。在該等情況下,希望底層膜在所有隨後的加工步驟期間對於襯底有足夠的黏附性,以保護襯底免受其他破壞性條件。常見的濕法蝕刻製程涉及將襯底浸沒到腐蝕性溶劑浴中。未充分黏附到襯底上的底層膜在其浸沒時可能會分層,導致下面的無機襯底的暴露和損壞。
將衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺的結構單元結合到光阻劑底層材料的聚合物單元中可以明顯改進固化後的耐溶劑性以及熱穩定性,而沒有顯著損害耐蝕刻性和反射率參數,並且在一些情況下改進坍塌裕度。當用於光阻劑底層組成物中時,衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺的結構單元可以形成交聯物和/或可以是可交聯的,較佳的是其中聚合物在沒有輻照的情況下是可交聯的。本發明之光阻劑底層組成物進一步包含熱酸產生劑(TAG)並且較佳的是不包含光酸產生劑(PAG)。交聯可以經由交聯劑或藉由自交聯進行。
根據本發明之方面,光阻劑底層組成物包含第一聚合物,該第一聚合物包含衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體的第一結構單元;包含芳香族基團、雜環基團、酯基團、醯胺基團或其組合的第二結構單元,其中該第二結構單元進一步包含可交聯基團;熱酸產生劑;以及溶劑。在該光阻劑底層組成物中,該第一聚合物可以包含該第二結構單元,或者該光阻劑底層組成物可以進一步包含含有該第二結構單元的第二聚合物,或者該第一聚合物和該第二聚合物二者可以各自包含該第二結構單元。
在一些實施方式中,第一聚合物可以包含衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體的第一結構單元以及含有芳香族基團、雜環基團、酯基團、醯胺基團或其組合的第二結構單元,其中該第二結構單元進一步包含可交聯基團。
如本文使用的,「可交聯基團」係指包括氧、氮或硫的親核基團,如羥基(-OH)、羧基(-C(O)OH)、胺(-NH
2)、巰基(-SH)、乙烯基(例如,C
2-30烯基)、或醯胺基(-C(O)NH
2)。可交聯基團的其他實例可以包括如環氧基和內酯等的那些,例如環氧基、β-丙內酯、γ-丁內酯、或δ-戊內酯。可交聯基團可以直接地(經由單鍵)或藉由二價連接基團與芳香族基團和/或雜環基團結合。
在一些實施方式中,光阻劑底層組成物可以包含含有衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體的第一結構單元的第一聚合物以及第二聚合物,其中該第二聚合物包含含有芳香族基團、雜環基團、或其組合的第二結構單元,其中該第二結構單元進一步包含可交聯基團。
在還其他實施方式中,第一聚合物可以包含衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體的第一結構單元以及含有第一芳香族基團、第一雜環基團、第一酯基團、第一醯胺基團或其組合的第二結構單元,並且其中第二結構單元進一步包含第一可交聯基團,並且光阻劑底層組成物可以進一步包含第二聚合物,該第二聚合物包含第三結構單元,其中該第三結構單元包含第二芳香族基團、第二雜環基團、第二酯基團、第二醯胺基團或其組合,並且其中該第三結構單元進一步包含第二可交聯基團。應當理解,第一芳香族基團和第二芳香族基團可以是相同或不同的,第一雜環基團和第二雜環基團可以是相同或不同的,第一酯基團和第二酯基團可以是相同或不同的,第一醯胺基團和第二醯胺基團可以是相同或不同的,並且第一可交聯基團和第二可交聯基團可以是相同或不同的。
第二結構單元包含芳香族基團、雜環基團、酯基團、醯胺基團或其組合。如本文使用的,「酯基團」指示具有式-C(O)O-或-O(CO)-的基團。如本文使用的,「醯胺基團」指示具有式-C(O)NR-或-RNC(O)-的基團,其中R係氫、取代或未取代的C
1-20烷基、或取代或未取代的C
6-60芳基。如本文使用的,「芳香族基團」係指單環或多環C
6-60芳香族基團。當C
6-60芳香族基團係多環的時,一個或多個環基團可以是稠合的(如萘基等)、或直接連接的(如聯芳基、聯苯基等)。在實施方式中,多環芳香族基團可以包括稠合的和直接連接的環或環基團的組合(如聯萘基等)。如本文使用的,「雜環基團」係指單環或多環C
3-60雜芳香族基團或單環或多環C
3-60雜環烷基。當C
3-60雜芳香族基團和/或C
3-60雜環烷基係多環的時,環或環基團可以是稠合的、直接連接的、或稠合的和直接連接的環或環基團的組合。
在一些實施方式中,第一聚合物可以包含衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體的第一結構單元以及含有C
6-60芳基和可交聯基團的第二結構單元。C
6-60芳基可以進一步被除該可交聯基團之外的其他取代基取代,或者除了該可交聯基團之外可以是未取代的。示例性取代基可以包括取代或未取代的C
1-30烷基、取代或未取代的C
1-30雜烷基、取代或未取代的C
3-30環烷基、取代或未取代的C
1-30雜環烷基、取代或未取代的C
2-30烯基、取代或未取代的C
2-30炔基、取代或未取代的C
6-30芳基、取代或未取代的C
7-30芳基烷基、取代或未取代的C
7-30烷基芳基、取代或未取代的C
3-30雜芳基、取代或未取代的C
4-30烷基雜芳基、或取代或未取代的C
4-30雜芳基烷基中的一個或多個。可交聯基團可以與C
6-60芳基的碳原子直接連接,或者可交聯基團可以經由C
6-60芳基的二價連接基團連接(即,作為至聚合物主鏈的側基)。
在一些實施方式中,第一聚合物可以包含衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體的第一結構單元,並且光阻劑底層組成物可以進一步包含第二聚合物,該第二聚合物包含第二結構單元。例如,第二聚合物可以包含包括C
3-60雜環烷基和可交聯基團的第二結構單元。C
3-60雜環烷基可以進一步被除該可交聯基團之外的其他取代基取代,或者除了包括該可交聯基團之外可以是未取代的。示例性的另外的取代基可以包括取代或未取代的C
1-30烷基、取代或未取代的C
1-30雜烷基、取代或未取代的C
3-30環烷基、取代或未取代的C
1-30雜環烷基、取代或未取代的C
2-30烯基、取代或未取代的C
2-30炔基、取代或未取代的C
6-30芳基、取代或未取代的C
7-30芳基烷基、取代或未取代的C
7-30烷基芳基、取代或未取代的C
3-30雜芳基、取代或未取代的C
4-30烷基雜芳基、或取代或未取代的C
4-30雜芳基烷基中的一個或多個。可交聯基團可以與C
3-60雜環烷基的原子直接連接(即,經由單鍵),或者可交聯基團可以經由二價連接基團連接至C
3-60雜環烷基(即,作為至聚合物主鏈的側基)。
第一結構單元衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體,其可以由式 (1) 表示:
(1)
在式 (1) 中,R
a係氫、氟、氰基、或取代或未取代的C
1-10烷基。較佳的是,R
a係氫,氟,氰基,或取代或未取代的C
1-5烷基、典型地甲基。
在式 (1) 中,R
1係氫、或取代或未取代的C
1-10烷基。典型地,R
1係氫或甲基。在一些實施方式中,R
1不是氫。
在式 (1) 中,R
2和R
3各自獨立地是氫、取代或未取代的C
1-30烷基、取代或未取代的C
1-30雜烷基、取代或未取代的C
3-30環烷基、取代或未取代的C
2-30雜環烷基、取代或未取代的C
2-30烯基、取代或未取代的C
6-30芳基、取代或未取代的C
7-30芳基烷基、取代或未取代的C
7-30烷基芳基、取代或未取代的C
3-30雜芳基、取代或未取代的C
4-30雜芳基烷基、或取代或未取代的C
4-30烷基雜芳基。較佳的是,R
2和R
3各自獨立地是氫或取代或未取代的C
1-10烷基、典型地甲基。在一些方面,R
2和R
3中的至少一個係氫,並且例如,R
2和R
3可以皆為氫。R
2和R
3視需要可以經由單鍵或二價連接基團形成環,其中該環係取代或未取代的。
R
2和R
3中的每一個視需要進一步包含作為其結構的一部分的二價連接基團。例如,R
2和R
3中的每一個視需要可以進一步包括作為其結構的一部分的選自-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-S-、-S(O)
2-、-N(R
’)-、或-C(O)N(R’)-的一個或多個二價連接基團,其中R
’可以是氫、取代或未取代的C
1-20烷基、取代或未取代的C
3-20環烷基、或取代或未取代的C
3-20雜環烷基。
R
4係氫、取代或未取代的C
1-20烷基、取代或未取代的C
3-20環烷基、取代或未取代的C
2-20雜環烷基、取代或未取代的C
6-24芳基、取代或未取代的C
7-25芳基烷基、取代或未取代的C
7-25烷基芳基、取代或未取代的C
3-20雜芳基、取代或未取代的C
4-20雜芳基烷基、或取代或未取代的C
4-20烷基雜芳基。
R
2或R
3之一視需要可以與R
4一起經由單鍵或二價連接基團形成雜環,其中該雜環係取代或未取代的。
示例性的N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體可以包括以下中的一種或多種:
其中R
a係如式 (1) 中所定義的。
衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體的第一結構單元典型地以基於第一聚合物中的總結構單元從5至100莫耳百分比(mol%)、更典型地從5至75 mol%、還更典型地從5至50 mol%的量存在於該第一聚合物中。
第二結構單元可以包括芳香族基團並且可以衍生自具有式 (2) 的單體:
(2)
其中每個R
b可以是氫、氟、氰基、或取代或未取代的C
1-10烷基。較佳的是,R
b可以是氫,氟,或取代或未取代的C
1-5烷基、典型地甲基。
在式 (2) 中,n係0或1。應當理解,當n係0時,則L
1直接結合至式 (2) 中烯基的碳原子。
在式 (2) 中,L
1表示單鍵或二價連接基團。例如,L
1可以是選自以下的二價連接基團:視需要取代的脂肪族烴(如C
1-6伸烷基或C
3-20伸環烷基)、和芳香族烴、及其組合,視需要具有選自-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-S-、-S(O)
2-、-NR
102-、或-C(O)N(R
102)-的一個或多個連接部分,其中R
102選自氫和視需要取代的C
1-10烷基。
在式 (2) 中,當n係0且L
1係單鍵時,應當理解基團Ar
1直接結合至烯基的碳原子。
在式 (2) 中,Ar
1係取代或未取代的C
6-60芳基,典型地取代或未取代的C
6-14芳基。
在式 (2) 中,每個L
2獨立地是單鍵或二價連接基團。L
2的示例性二價連接基團包括取代或未取代的C
1-30伸烷基、取代或未取代的C
1-30伸雜烷基、取代或未取代的C
3-30伸環烷基、取代或未取代的C
3-30伸雜環烷基、取代或未取代的C
6-30伸芳基、取代或未取代的C
3-30伸雜芳基、-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-S-、-S(O)
2-、-N(R
103)-、或--C(O)N(R
104)-中的一個或多個,其中R
103和R
104各自獨立地可以是氫、取代或未取代的C
1-20烷基、取代或未取代的C
3-20環烷基、或取代或未取代的C
3-20雜環烷基。
在式 (2) 中,每個Z獨立地是可交聯基團。較佳的是,每個Z獨立地是羥基、羧基、巰基、胺基、醯胺基、環氧基、或內酯,典型地羥基、巰基、或環氧基,並且更典型地羥基。
在式 (2) 中,y係從1至3的整數,較佳的是y係從1至2的整數,並且典型地y係1。
具有式 (2) 的單體的非限制性實例可以包括以下:
其中R
b係如式 (2) 中所定義的。
包含第二結構單元的聚合物可以包含基於該聚合物的總重複單元從2至100 mol%、典型地10至100 mol%、更典型地50至100 mol%的量的衍生自具有式2的單體的重複單元。當第一聚合物包含第二結構單元時,該第二結構單元典型地以基於該第一聚合物中的總結構單元從5至100 mol%、更典型地從5至75 mol%、還更典型地從5至50 mol%的量存在於該第一聚合物中。
本發明之非限制性示例性第一聚合物包括以下中的一種或多種:
其中a、b、c和d表示第一聚合物的相應的重複單元的莫耳分數。
在一些實施方式中,第二結構單元可以包含雜環基團並且可以是包含可交聯基團的可交聯聚酯聚合物。例如,第二聚合物可以包含異氰尿酸酯重複單元和可交聯基團。在一些方面,可交聯基團可以選自羥基、羧基、巰基、胺基、環氧基、烷氧基、醯胺基、乙烯基、或其組合。
較佳的是,當使用時,第二聚合物係包含一個或多個衍生自具有式 (3) 的單體的異氰尿酸酯重複單元的聚合物:
(3)
在式 (3) 中,K、L和M各自獨立地是直鏈或支鏈的C
1-10烴基、C
1-10烷氧基羰基、C
1-10烷醯氧基,其各自視需要被羧酸基團取代,或視需要被C
1-5烷氧基羰基或C
1-5取代的烷氧基取代的直鏈或支鏈的C
1-10羥烷基。
在式 (3) 中,對於K、L和M,C
1-10烴基、C
1-10烷氧基羰基、C
1-10烷醯氧基和C
1-10羥烷基中的每一個可以視需要被鹵素、胺基、巰基、環氧基、醯胺基、C
1-5烷基、C
3-8環烷基、C
3-20雜環烷基、C
2-5烯基、C
1-5烷氧基、C
2-5烯氧基、C
6-12芳基、C
6-12芳氧基、C
7-13烷基芳基、或C
7-13烷基芳氧基中的至少一個取代。C
3-8環烷基和C
3-20雜環烷基可以視需要在至少一個環碳原子上被側氧基基(=O)取代。衍生自具有式 (2) 的單體的第一聚合物的至少一個氫原子被獨立地選自羥基、羧基、巰基、胺基、環氧基、烷氧基、醯胺基、乙烯基或其組合的官能基取代。其中,羥基、羧基、或烷氧基係較佳的。
在一些實施方式中,第二結構單元可以包含雜環基團,該雜環基團包含衍生自由式 (4)、式 (5) 表示的化合物或其組合的取代的氰尿酸酯結構單元:
(4)
(5)
在式 (4) 和 (5) 中,R
5和R
6各自獨立地是氫、取代或未取代的C
1-30烷基、取代或未取代的C
3-30環烷基、取代或未取代的C
3-30雜環烷基、取代或未取代的C
6-30芳基、或取代或未取代的C
3-30雜芳基。
在式 (4) 和 (5) 中,R
7係氫、-C(O)OH、取代或未取代的C
1-30烷基、取代或未取代的C
2-30烯基、取代或未取代的C
2-30炔基、取代或未取代的C
2-30烷醯基、取代或未取代的C
1-C
30烷氧基、取代或未取代的C
1-C
30烷硫基、取代或未取代的C
1-C
30烷基亞磺醯基、取代或未取代的C
1-C
30烷基磺醯基、取代或未取代的C
2-C
30烷氧基羰基、取代或未取代的C
3-20環烯基、取代或未取代的C
3-20雜環烯基、取代或未取代的C
6-C
30芳基、取代或未取代的C
7-C
30烷基芳基、取代或未取代的C
7-C
30芳基烷基、取代或未取代的C
3-30雜芳基、取代或未取代的C
4-30烷基雜芳基、或取代或未取代的C
4-30雜芳基烷基。
在式 (4) 和 (5) 中,X和X’各自獨立地是氫、或取代或未取代的C
1-10烷基。較佳的是,X和X’各自係氫。
在式 (4) 和 (5) 中,n1、n2、m1、m2、和m3各自獨立地是從1至10的整數。較佳的是,n1、n2、m1、m2、和m3中的每一個獨立地可以是從1至4、典型地1或2的整數。
包括包含取代的氰尿酸酯結構單元的第二結構單元的第二聚合物可以藉由常規縮聚技術來形成,該等技術例如像描述於Pappas等人, 「Organic Coatings, Science and Technology [有機塗料,科學與技術],」 第246-257頁(John Wiley & Sons [約翰·威利父子公司], 1999, 第2版)及其中的參考文獻和/或Houben-Weyl, 「Methoden der Organischen Chemie, Band E20, Makromolekulare Soffe, Polyester [聚酯],」 第1405-1429頁.(Georg Thieme Verlag, Stuttgart [喬治蒂姆出版社,斯圖加特] 1987)及其中的參考文獻。一方面,將二醇或多元醇與二元羧酸或多元羧酸裝入到常規的聚合容器中,並在從約100°C至280°C反應數小時。視需要,可以使用酯化催化劑以減少反應時間。還應理解,可以使用多元羧酸的酯化衍生物(如多元羧酸的二甲基酯或酸酐)來製備聚酯。示例性多元醇和多元羧酸包括異氰尿酸酯多元醇和異氰尿酸酯多元羧酸。聚酯聚合物可以是直鏈或支鏈的。
合適的可用於形成第二聚合物的二元羧酸或多元羧酸、或其相應的烷基酯包括飽和的以及不飽和的二元羧酸,例如像間苯二甲酸、馬來酸、馬來酸酐、丙二酸、富馬酸、琥珀酸、琥珀酸酐、戊二酸、己二酸、2-甲基-1,6-己酸、庚二酸、辛二酸、十二烷二酸、鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、5-三級丁基間苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸酐、內亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐、壬二酸、癸二酸、四氯鄰苯二甲酸酐、氯橋酸、間苯二甲酸、偏苯三酸酐、對苯二甲酸、萘二甲酸、環己烷-二甲酸、二聚脂肪酸、或該等酸中的任一種的酸酐、或其組合。
合適的二元醇和多元醇包括但不限於乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和高級聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇和高級聚丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇及其他丁二醇、1,5-戊二醇及其他戊二醇、己二醇、癸二醇、以及十二烷二醇、甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、新戊二醇、新戊四醇、環己烷二甲醇、二新戊四醇、1,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-苄基二甲醇、2,4-二甲基-2-乙基己烷-1,3-二醇、亞異丙基雙(對伸苯基-氧基丙醇-2)、4,4'-二羥基-2,2'-二苯丙烷、1,3-環己烷二甲醇、1,4-環己烷二甲醇(或1,3-環己烷二甲醇和1,4-環己烷二甲醇的混合物,可以是順式或反式)、山梨糖醇等、或其組合。
當第二聚合物包含包括雜環基團的第二結構單元時,該第二結構單元典型地以基於該第二聚合物中的總結構單元從5至100 mol%、更典型地從5至50 mol%、還更典型地從5至30 mol%的量存在於該第二聚合物中。例如,該第二結構單元可以包含雜環基團,該雜環基團包含從5至50
mol%或從5至30 mol%的衍生自由式 (4)、式 (5) 表示的化合物或其組合的取代的氰尿酸酯結構單元。
應當理解,本文所述之聚合物,包含第一聚合物和第二聚合物,各自獨立地可以視需要包含不同於上述重複單元的一種或多種附加的重複單元。該附加的重複單元可以包括例如出於調節光阻劑底層組成物的特性(如蝕刻速率和溶解度)目的的一種或多種另外的單元。示例性的附加的單元可以包括(甲基)丙烯酸酯、乙烯基醚、乙烯基酮、和乙烯基酯中的一種或多種。聚合物中的一種或多種附加的重複單元(如果存在的話)典型地以基於相應的聚合物的總重複單元最高達99 mol%、並且典型地從3至80 mol%的量使用。
本發明之聚合物可以具有1,000至10,000,000克/莫耳(g/mol)、更典型地2,000至10,000 g/mol的重量平均分子量(M
w)以及500至1,000,000 g/mol的數目平均分子量(M
n)。適當地使用聚苯乙烯標準物藉由凝膠滲透層析法(GPC)確定分子量(M
w或M
n)。
本發明之合適的聚合物可以基於本申請實例中描述的程序並藉由與本申請實例中描述的程序模擬而容易地製備,這係熟悉該項技術者容易理解的。例如,可以使用合適的一種或多種溶劑和引發劑將對應於本文所述重複單元的一種或多種單體合併或分開進料,並在反應器中聚合。單體組成物可以進一步包含添加劑,如溶劑、聚合引發劑、固化催化劑(即,酸催化劑)等。例如,聚合物可以藉由相應的單體在任何合適的條件下的聚合,如藉由在有效的溫度下加熱、用有效的波長下的活化輻射進行輻照、或其組合。
光阻劑底層組成物可以進一步包含除了上述聚合物之外的一種或多種聚合物(「附加的聚合物」)。例如,光阻劑底層組成物可以進一步包含如上所述之附加的聚合物但組成不同。此外或可替代地,一種或多種附加的聚合物可以包括本領域眾所周知的那些,例如,選自以下的一種或多種聚合物:聚丙烯酸酯、聚乙烯醚、聚酯、聚降莰烯、聚縮醛、聚乙二醇、聚醯胺、聚丙烯醯胺、多酚、酚醛清漆、苯乙烯類聚合物、聚乙烯醇、其共聚物、及其組合。
光阻劑底層組成物進一步包含熱酸產生劑(TAG)化合物以幫助光阻劑底層組成物的固化,例如在將光阻劑底層組成物施加至表面之後。本發明之光阻劑底層組成物可以包含引起光阻劑底層組成物在襯底表面上的固化的任何合適的TAG。
示例性熱酸產生劑包括但不限於胺封端的強酸,如胺封端的磺酸,如胺封端的十二烷基苯磺酸。熟悉該項技術者還將理解的是,某些光酸產生劑能夠在加熱時釋放酸並且可以用作熱酸產生劑。
合適的TAG化合物可以包括例如甲苯磺酸硝基苄酯,如甲苯磺酸2-硝基苄酯、甲苯磺酸2,4-二硝基苄酯、甲苯磺酸2,6-二硝基苄酯、甲苯磺酸4-硝基苄酯;苯磺酸酯,如4-氯苯磺酸2-三氟甲基-6-硝基苄酯、4-硝基苯磺酸2-三氟甲基-6-硝基苄酯;酚磺酸酯,如4-甲氧基苯磺酸苯酯;有機酸的烷基銨鹽,如10-樟腦磺酸、三氟甲基苯磺酸、全氟丁烷磺酸的三乙基銨鹽;以及特定的鎓鹽。多種芳香族(蒽、萘或苯衍生物)磺酸胺鹽可以用作TAG,包括在美國專利號3,474,054、4,200,729、4.251,665和5,187,019中揭露的那些。TAG的實例包括由美國康涅狄格州諾沃克金氏工業公司(King Industries, Norwalk, Conn. USA)以NACURE、CDX和K-PURE名稱出售的那些,例如NACURE 5225、CDX-2168E、K-PURE 2678和KPURE 2700。可以使用此類TAG中的一種或多種。
可用於本發明之組成物的TAG化合物的量可以是例如基於光阻劑底層組成物的總固體從0.01至15 wt%、並且典型地從0.01至10 wt%。
在一些實施方式中,光阻劑底層組成物可以進一步包含光酸產生劑(PAG)。合適的PAG包括例如:鎓鹽,例如三苯基鋶三氟甲烷磺酸鹽、(對三級丁氧基苯基)二苯基鋶三氟甲烷磺酸鹽、三(對三級丁氧基苯基)鋶三氟甲烷磺酸鹽、三苯基鋶對甲苯磺酸鹽;硝基苄基衍生物,例如2-硝基苄基-對甲苯磺酸酯、2,6-二硝基苄基-對甲苯磺酸酯、和2,4-二硝基苄基-對甲苯磺酸酯;磺酸酯,例如1,2,3-三(甲磺醯基氧基)苯、1,2,3-三(三氟甲烷磺醯基氧基)苯、和1,2,3-三(對甲苯磺醯基氧基)苯;重氮甲烷衍生物,例如雙(苯磺醯基)重氮甲烷、雙(對甲苯磺醯基)重氮甲烷;乙二肟衍生物,例如雙-O-(對甲苯磺醯基)-α-二甲基乙二肟、和雙-O-(正丁烷磺醯基)-α-二甲基乙二肟;N-羥基醯亞胺化合物的磺酸酯衍生物,例如N-羥基琥珀醯亞胺甲烷磺酸酯、N-羥基琥珀醯亞胺三氟甲烷磺酸酯;以及含鹵素的三𠯤化合物,例如2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三𠯤、和2-(4-甲氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三𠯤。可以使用此類PAG中的一種或多種。
在一些方面,光阻劑底層組成物不包含光酸產生劑。相應地,在該等實施方式中,光阻劑底層組成物可以基本上不含PAG化合物。
光阻劑底層組成物可以進一步包含一種或多種交聯劑,例如包含非環氧交聯劑的交聯劑。任何合適的交聯劑可以進一步用於本發明之塗層組成物中,前提係此類交聯劑具有至少2個、並且較佳的是至少3個能夠與光阻劑底層組成物中的官能基反應的部分。示例性的交聯劑可以包括酚醛清漆樹脂、三聚氰胺化合物、胍胺化合物、含異氰酸酯的化合物、苯并環丁烯、苯并㗁𠯤等,並且典型地是前述中具有2個或更多個、更典型地3個或更多個選自羥甲基、C
1-
10烷氧基甲基和C
2-
10醯氧基甲基的取代基中的任一個。合適的交聯劑的實例包括以下示出的那些:
附加的交聯劑在本領域中是眾所周知的,並且從多個來源可商購。當存在時,可用於本發明之光阻劑底層組成物的此類附加的交聯劑的量可以是例如基於光阻劑底層組成物的總固體從0.01至30 wt%、並且較佳的是從0.01至20 wt%。
光阻劑底層組成物可以包括一種或多種視需要的添加劑,包括例如表面活性劑、抗氧化劑等、或其組合。當存在時,每種視需要的添加劑可以以如基於光阻劑底層組成物的總固體從0.01至10 wt%的少量用於光阻劑底層組成物中。
典型的表面活性劑包括展現出兩親性質的那些,兩親性質意指其可以同時係親水性的和疏水性的。兩親性表面活性劑具有一個或多個親水性頭基(其對於水具有強的親和力)以及一個長疏水尾(其係親有機性的且排斥水)。合適的表面活性劑可以是離子的(即陰離子的、或陽離子的)或非離子的。表面活性劑的另外的實例包括矽酮表面活性劑、聚(氧化烯)表面活性劑、以及含氟化合物表面活性劑。合適的非離子表面活性劑包括但不限於,辛基和壬基苯酚乙氧基化物,如TRITON X-114、X-100、X-45、X-15,以及支鏈的二級醇乙氧基化物,如TERGITOL TMN-6(陶氏化學公司(Dow Chemical Company),美國密西根州米德蘭)。還另外的示例性的表面活性劑包括,醇(一級醇和二級醇)乙氧基化物、胺乙氧基化物、葡糖苷、葡糖胺、聚乙二醇、聚(乙二醇-共-丙二醇),或揭露於以下中的其他表面活性劑:Glen Rock, N.J的Manufacturers Confectioners Publishing Co. [糖果製造商出版公司] 出版的2000年北美版的
McCutcheon's Emulsifiers and Detergents [ 麥卡琴乳化劑和清潔劑 ]。為炔二醇衍生物的非離子表面活性劑也可以是合適的。此類表面活性劑可商購於賓夕法尼亞州亞蘭敦的空氣化工產品有限公司(Air Products and Chemicals, Inc.)並且以商品名 SURFYNOL和DYNOL出售。附加的合適的表面活性劑包括其他聚合物化合物,如三嵌段EO-PO-EO共聚物PLURONIC 25R2、L121、L123、L31、L81、L101和P123(巴斯夫公司(BASF, Inc.))。
合適的抗氧化劑包括例如,基於苯酚的抗氧化劑、由有機酸衍生物構成的抗氧化劑、含硫抗氧化劑、基於磷的抗氧化劑、基於胺的抗氧化劑、由胺-醛縮合物構成的抗氧化劑以及由胺-酮縮合物構成的抗氧化劑。基於苯酚的抗氧化劑的實例包括取代的苯酚,如1-氧基-3-甲基-4-異丙基苯、2,6-二-三級丁基苯酚、2,6-二-三級丁基-4-乙基苯酚、2,6-二-三級丁基-4-甲基苯酚、4-羥基甲基-2,6-二-三級丁基苯酚、丁基羥基苯甲醚、2-(1-甲基環己基)-4,6-二甲基苯酚、2,4-二甲基-6-三級丁基苯酚、2-甲基-4,6-二壬基苯酚、2,6-二-三級丁基-α-二甲基胺基-對甲酚、6-(4-羥基-3,5-二-三級丁基苯胺基)2,4-雙辛基-硫代-1,3,5-三𠯤、正十八烷基-3-(4'-羥基-3',5'-二-三級丁基苯基)丙酸酯、辛基化苯酚、經芳烷基取代的苯酚、烷基化對甲酚和受阻酚;雙酚、三酚和多酚,如4,4'-雙酚、4,4'-亞甲基-雙-(二甲基-4,6-苯酚)、2,2'-亞甲基-雙-(4-甲基-6-三級丁基苯酚)、2,2'-亞甲基-雙-(4-甲基-6-環己基苯酚)、2,2'-亞甲基-雙-(4-乙基-6-三級丁基苯酚)、4,4'-亞甲基-雙-(2,6-二三級丁基苯酚)、2,2'-亞甲基-雙-(6-α-甲基-苄基-對甲酚)、亞甲基交聯的多價烷基酚、4,4'-亞丁基-雙-(3-甲基-6-三級丁基苯酚)、1,1-雙-(4-羥基苯基)-環己烷、2,2'-二羥基-3,3'-二-(α-甲基環己基)-5,5'-二甲基二苯基甲烷、烷基化雙酚、受阻雙酚、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二三級丁基-4-羥基苄基)苯、三-(2-甲基-4-羥基-5-三級丁基苯基)丁烷、和四-[亞甲基-3-(3',5'-二三級丁基-4'-羥苯基)丙酸酯]甲烷。合適的抗氧化劑係可商購的,例如,Irganox™抗氧化劑(汽巴特種化學品公司(Ciba Specialty Chemicals Corp.))。
光阻劑底層組成物包含溶劑。溶劑組分可以是單一溶劑或可以包括兩種或更多種不同溶劑的混合物。適當地,多種溶劑中的每一種可以彼此混溶。合適的溶劑包括例如一種或多種側氧基異丁酸酯,特別是甲基-2-羥基異丁酸酯、2-羥基異丁酸、和乳酸乙酯;一種或多種二醇醚,特別是2-甲氧基乙基醚(二乙二醇二甲醚)、乙二醇單甲醚、和丙二醇單甲醚;一種或多種具有醚和羥基部分二者的溶劑,特別是甲氧基丁醇、乙氧基丁醇、甲氧基丙醇和乙氧基丙醇;一種或多種烷基酯,特別是甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、和二丙二醇單甲醚乙酸酯以及其他溶劑如一種或多種二元酯;和/或其他溶劑,如碳酸丙烯酯和γ-丁內酯中的一種或多種。
所希望的光阻劑底層組成物的總固體將取決於多種因素,如所希望的最終的層厚度。典型地,光阻劑底層組成物的總固體可以是基於該光阻劑底層組成物的總重量從0.1至20 wt%,例如從0.1至10 wt%、更典型地從0.1至5 wt%。
光阻劑底層組成物可以按照已知程序製備。例如,可以藉由以任何順序組合第一材料、第二材料、添加劑、溶劑以及任何視需要的組分製備光阻劑底層組成物。光阻劑底層組成物可以原樣使用,或者可以在塗覆於襯底上之前經受純化或稀釋。純化可以涉及例如離心、過濾、蒸餾、傾析、蒸發、用離子交換珠粒處理等中的一種或多種。
本發明之圖案化方法包括在襯底上施加光阻劑底層組成物的層;將所施加的光阻劑底層組成物固化以形成光阻劑底層;以及在該光阻劑底層上形成光阻劑層。該方法可以進一步包括圖案化該光阻劑層,並將圖案從圖案化的光阻劑層轉移至該光阻劑底層以及該光阻劑底層下方的層。在一些實施方式中,該方法可以進一步包括將光阻劑層以圖案方式暴露於活化輻射的步驟;以及使所暴露的光阻劑層顯影以提供抗蝕劑浮雕圖像。在一些方面,該方法可以進一步包括在形成光阻劑層之前,在該光阻劑底層上方形成含矽的層、有機減反射塗層、或其組合。在一些方面,該方法可以進一步包括在暴露的光阻劑層顯影之後並在將該圖案轉移至該光阻劑底層步驟之前,將該圖案轉移至該含矽的層、該有機減反射塗層、或其組合。
在該等圖案化方法中可以使用各種各樣的襯底,其中電子裝置襯底係典型的。合適的襯底包括例如,封裝襯底如多晶片模組;平板顯示器襯底;積體電路襯底;用於包括有機發光二極體(OLED)的發光二極體(LED)的襯底;半導體晶圓;多晶矽襯底;等。合適的襯底可以呈晶圓的形式,如用於製造積體電路、光學感測器、平板顯示器、集成光學電路、和LED的那些。如本文使用的,術語「半導體晶圓」旨在涵蓋「電子裝置襯底」、「半導體襯底」、「半導體裝置」以及用於各種互連水平的各種封裝物,包括單晶片晶圓、多晶片晶圓、用於各種水平的封裝物、或其他需要焊接連接的元件。此類襯底可以是任何合適的尺寸。典型的晶圓襯底直徑係200至300 mm,但是根據本發明可以適當地採用具有更小和更大直徑的晶圓。如本文使用的,術語「半導體襯底」包括具有一個或多個半導體層或結構的任何襯底,該等半導體層或結構可以視需要包括半導體裝置的活性或可操作部分。半導體裝置係指半導體襯底,在其上已經批量製造或正在批量製造至少一種微電子裝置。
襯底典型地由矽、多晶矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、鍺化矽、砷化鎵、鋁、藍寶石、鎢、鈦、鈦-鎢、鎳、銅和金中的一種或多種構成。襯底可以包括一個或多個層以及圖案化特徵。該等層可以包括例如一個或多個導電層,如鋁、銅、鉬、鉭、鈦、鎢,此類金屬的合金、氮化物或矽化物,摻雜非晶矽或摻雜多晶矽的層;一個或多個介電層,如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或金屬氧化物的層;半導體層,如單晶矽;以及其組合。在一些方面,襯底包括氮化鈦。層可以藉由各種技術形成,例如化學氣相沈積(CVD),如電漿增強的CVD(PECVD)、低壓CVD(LPCVD)或外延生長,物理氣相沈積(PVD),如濺射或蒸發、或電鍍。
在本發明之某些圖案化方法中,在形成本發明之光阻劑底層之前,可能希望在襯底的上表面上提供一個或多個光刻層,如硬掩模層,例如旋塗碳(SOC)、無定形碳或金屬硬掩模層,CVD層,如氮化矽(SiN)層、氧化矽(SiO)層或氮氧化矽(SiON)層,有機或無機BARC層或其組合。此類層與本發明之光阻劑底層組成物的層以及光阻劑層一起形成光刻材料堆疊件。可用於本發明之圖案化方法中的典型光刻堆疊體包括例如以下:SOC層/底層/光阻劑層;SOC層/SiON層/底層/光阻劑層;SOC層/SiARC層/底層/光阻劑層;SOC層/金屬硬掩模層/底層/光阻劑層;無定形碳層/底層/光阻劑層;以及無定形碳層/SiON層/底層/光阻劑層。
應當理解,如本文使用的「光阻劑底層」係指佈置在襯底與光阻劑層之間(即,「在襯底上」)的一個或多個層。因此,本發明之經塗覆的底層(即,光阻劑底層組成物的層)可以作為光阻劑底層單獨使用,或者本發明之經塗覆的底層(即,光阻劑底層組成物的層)可以與其他底層(包括如本文所述之那些)結合使用。
可以藉由任何合適的手段如旋塗、狹縫式模頭塗覆、刮塗、幕塗、輥塗、噴塗、浸塗等將光阻劑底層組成物塗覆在襯底上。在半導體晶圓的情況下,旋塗係較佳的。在典型的旋塗方法中,將本發明之組成物施加到以500-4000轉/分鐘(rpm)的速率旋轉的襯底上持續15-90秒的時間段以在襯底上獲得希望的縮合聚合物層。熟悉該項技術者將理解的是,經塗覆的層的厚度可以藉由改變旋轉速度以及組成物的固體含量來調節。由光阻劑底層組成物形成的底層典型地具有從1-500奈米(nm)、更典型地從1-100 nm的乾燥層厚度。
視需要在相對低的溫度下將經塗覆的光阻劑底層組成物軟烘烤,以去除任何溶劑和其他相對易揮發的組分。典型地,在小於或等於150°C、較佳的是從60°C-125°C、並且更較佳的是從90°C-115°C的溫度下烘烤襯底。烘烤時間典型地是從10秒至10分鐘、較佳的是從30秒至5分鐘、並且更較佳的是從6-90秒。當襯底係晶圓時,此烘烤步驟可以藉由在熱板上加熱該晶圓來進行。此軟烘烤步驟可以作為塗層固化的一部分進行,或可以完全省略。
然後使光阻劑底層組成物固化以形成經塗覆的底層。應使塗層組成物充分固化,使得經塗覆的底層膜不與待形成在底層上的另一種底層組分或光阻劑層混雜,或最小程度地與其混雜。可以在含氧氣氛(如空氣)中或在惰性氣氛(如氮氣)中並且在足以提供固化塗層的條件(如加熱)下固化經塗覆的組成物。此固化步驟較佳的是在熱板式設備上進行,但是可以使用烘箱固化獲得等效的結果。典型地,該固化可以在150°C或更高、或從150°C-450°C的溫度下進行。更較佳的是,固化溫度係180°C或更高、或從200°C-400°C。固化時間典型地是從10秒至10分鐘、或從30秒至5分鐘、或從45秒至2分鐘、或從45-90秒。
視需要,可以使用斜升式或多階段固化製程。斜升式烘烤典型地在相對低的(例如,環境)溫度下開始,該溫度以恒定或變化的斜升速率增加至較高的目標溫度。多階段固化製程涉及在兩個或更多個溫度平臺處固化,典型地在較低的烘烤溫度下進行第一階段,在較高的溫度下進行一個或多個附加的階段。此類斜升式或多階段固化製程的條件對於熟悉該項技術者係已知的,並且可以允許省略先前的軟烘烤製程。
將施加的光阻劑底層組成物固化之後,在所施加的光阻劑底層上形成光阻劑層。如上所述,其他中間層可以施加在所施加的光阻劑底層與外塗覆的光阻劑層之間。在一些方面,該方法可以進一步包括在形成光阻劑層之前,在所施加的光阻劑底層上形成含矽的層、有機減反射塗層、或其組合。
各種各樣的光阻劑可以適當地用於本發明之方法中,並且典型地是正性材料。待使用的特定光阻劑將取決於所使用的暴露波長,並且通常包含酸敏感基質聚合物、光活性組分如光酸產生劑、溶劑以及視需要的附加的組分。合適的光阻劑係熟悉該項技術者所熟知的,並且可商購得到,例如,來自杜邦電子與工業公司(DuPont Electronics & Industrial)的UV™和EPIC™的產品家族的各種光阻劑材料。可以藉由已知的塗覆技術(如以上關於底層組成物描述的),將光阻劑施加到襯底上,其中旋塗係典型的。光阻劑層的典型厚度係從10-300 nm。接下來,典型地將光阻劑層軟烘烤以最小化層中的溶劑含量,從而形成無黏性塗層並提高層對襯底的黏附性。軟烘烤可以在加熱板上或在烘箱中進行,其中加熱板係典型的。典型的光阻劑軟烘烤在從70°C-150°C的溫度下進行,並且時間為從30-90秒。
然後將光阻劑層通過光掩模暴露於活化輻射,以在暴露區域與未暴露區域之間產生溶解度差異。本文提及的將光阻劑組成物暴露於對組成物有活化作用的輻射表明輻射能夠在光阻劑組成物中形成潛像。光掩模具有光學透明和光學不透明區域,分別對應於抗蝕劑層中的待藉由活化輻射暴露的和未暴露的區域。暴露波長典型地是400 nm以下、並且更典型地300 nm以下,如248 nm(KrF)、193 nm(ArF)或EUV波長(例如13.5 nm)。在較佳的方面,暴露波長係193 nm或EUV波長。暴露能量典型地為從10至100毫焦耳/平方釐米(mJ/cm
2),這取決於例如暴露工具和光敏組成物的組分。
在暴露光阻劑層之後,典型地進行暴露後烘烤(PEB)。PEB可以例如在加熱板上或在烘箱中進行。PEB典型地在從70°C至150°C的溫度下進行,並且時間為從30至90秒。由此形成由極性轉換和未轉換區域(分別對應於暴露和未暴露區域)之間的邊界限定的潛像。接下來,使光阻劑層顯影以除去該層的暴露區域,使未暴露的區域形成圖案化的光阻劑層。顯影劑典型地是水性的鹼性顯影劑,例如,四烷基氫氧化銨溶液,如四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液,典型地0.26當量濃度(N)(2.38 wt%)的TMAH溶液。可以藉由已知的技術施加顯影劑,例如旋塗或浸塗(puddle coating)。
可以藉由適當的蝕刻技術將光阻劑層的圖案轉移到一個或多個包括經塗覆的底層的下層並轉移到襯底,如藉由對每個蝕刻的層使用適當的氣體種類進行電漿蝕刻。取決於所涉及的層和材料的數量,圖案轉移可以包括使用不同蝕刻氣體的多個蝕刻步驟。在使用常規技術使圖案轉移至襯底之後,可以除去光刻堆疊件中的圖案化的光阻劑層、經塗覆的底層和其他視需要的層。視需要,可以在圖案轉移到下層之後且在圖案轉移到襯底之前除去或在此期間消耗掉堆疊件的層的一個或多個。例如,可以在暴露的光阻劑層顯影之後且在圖案轉移到經塗覆的底層之前,發生圖案轉移到含矽的層、有機減反射塗層等中的一個或多個。然後根據已知方法進一步加工襯底以形成電子裝置。
還提供了一種經塗覆的襯底,其包括:佈置在襯底上的本發明之光阻劑底層組成物的層;和佈置在該光阻劑底層組成物的層上的第二層。該第二層可以是本文所述之層中的任何一個或多個,並且在一些情況下可以是佈置在該光阻劑底層組成物的層上的光阻劑層。如本文使用的,術語「固化層」係指在已經將光阻劑底層組成物佈置在襯底上並隨後固化以形成塗層或膜之後,衍生自該組成物的層,並且也被簡單地稱為「光阻劑底層」。換句話說,固化光阻劑底層組成物可以說形成「固化層」,其為光阻劑底層。
還其他方面提供了一種分層的製品,其包括來源自本發明之光阻劑底層組成物的經塗覆的底層。在實施方式中,分層的製品可以包括襯底;佈置在該襯底上的經塗覆的底層;以及佈置在該經塗覆的底層上的光阻劑層。
本發明構思藉由以下實例進一步說明,該等實例旨在係非限制性的。本文使用的化合物和試劑都可商業獲得,除了以下提供的程序。
實例
合成實例
聚合物A-1的合成
A-1
將50.0 g的丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)裝入配備有溫度控制器單元的3頸250 mL圓底燒瓶(RBF)中。將燒瓶在氮氣下加熱至60°C。製備含有溶解在PGMEA(43.3 g)中的N-(丁氧基甲基)丙烯醯胺(BOAM,40.0 g)和V-65(6.52 g)的混合物溶液並在180分鐘的跨度內將其進料到反應器中。在進料完成後,將反應器維持在60°C再持續60分鐘。然後在攪拌下使反應器冷卻至室溫。用庚烷和MTBE(體積為4 : 1)的混合物沈澱反應混合物(向一定體積的反應混合物中添加10倍過量體積)。藉由過濾去除溶劑,並然後將沈澱物在50°C下在真空下乾燥1天。然後使用四氫呋喃(THF)製備30%的產物溶液,並從庚烷和MTBE(體積為4 : 1)的混合物中沈澱。藉由過濾去除溶劑,並然後將所得沈澱物在50°C下在真空下乾燥1天。
聚合物A-2的合成
A-2
使用與用於製備聚合物A-1的程序類似的程序製備聚合物A-2,除了使用N-(丁氧基甲基)甲基丙烯醯胺(BOMM,40.0 g)代替BOAM,並且V-65引發劑的量為5.80 g。
聚合物A-3的合成
聚合物A-3
使用與用於製備聚合物A-1的程序類似的程序製備聚合物A-3,除了使用N-(甲氧基甲基)甲基丙烯醯胺(MOMM,40.0 g)代替BOAM,並且V-65引發劑的量為7.69 g。
BOMMM的合成:N-(丁氧基甲基)-N-甲基甲基丙烯醯胺(BOMMM)
BOMMM
將9.78 g的正丁醇和0.07 g的4-甲氧基苯酚(MEHQ)裝入設置有冷凝器和靜態液體設備的3頸250 mL RBF中。在20分鐘內將N-甲基丙烯醯胺(29.2 g)逐滴地添加到RBF的內容物中,同時將溶液溫度保持至30°C。試劑溶解後,向其中添加氫氧化鈉水溶液(10%溶液),接著在20分鐘內以分批的方式添加10.0 g的多聚甲醛。將所得混合物在55°C下加熱30分鐘。使反應溶液冷卻至室溫。然後藉由添加鹽酸水溶液(35%溶液)將pH調節至5-6的pH。然後將0.3 g的草酸和52.45 g正丁醇添加到反應溶液中,並且將所得混合物在90°C-95°C下加熱6.5小時,同時使用靜態液體設備提取水以獲得126.57 g的反應溶液。
聚合物A-4的合成
聚合物A-4
使用與用於製備聚合物A-1的程序類似的程序製備聚合物A-4,除了使用BOMMM(40.0 g)代替BOAM,並且V-65引發劑的量為5.36 g。
BOEAM合成
:N-(1-丁氧基乙基)丙烯醯胺(BOEAM)
BOEAM
將10.0 g的正丁醇和0.07 g的4-甲氧基苯酚(MEHQ)裝入設置有冷凝器和靜態液體設備的3頸250 mL RBF中。然後在20分鐘內將丙烯醯胺(21.4 g)逐滴地添加到RBF的內容物中,同時將溶液溫度保持在30°C。試劑溶解後,向其中添加氫氧化鈉水溶液(10%溶液),接著在20分鐘內以分批的方式添加15.0 g的乙醛。將所得混合物在55°C下加熱30分鐘。使反應溶液冷卻至室溫。然後藉由添加鹽酸(35%溶液)將pH調節至5-6的pH。然後將0.3 g的草酸和78.67 g的正丁醇添加到反應溶液中,並且將所得混合物在90°C-95°C下加熱6.5小時,同時使用靜態液體設備提取水以獲得119.63 g的反應溶液。
聚合物A-5的合成
聚合物A-5
使用與用於製備聚合物A-1的程序類似的程序製備聚合物A-5,除了使用BOEAM(40.0 g)代替BOAM,並且V-65引發劑的量為5.80 g。
POMA的合成:N-(苯氧基甲基)丙烯醯胺(POMA)
POMA
將61.2 g的去離子(DI)水和0.2 g的丁基化羥基甲苯(BHT)裝入設置有冷凝器和靜態液體設備的3頸250 mL RBF中。然後向溶液中添加56.4 g的苯酚、42.6 g的丙烯醯胺、和36.0 g的多聚甲醛,並將所得混合物在110°C下加熱2小時。使溶液冷卻至室溫並然後在真空下濃縮。將粗產物藉由矽膠柱層析法純化以獲得29.0 g的呈黃色油狀物的產物。
聚合物A-6的合成
聚合物A-6
使用與用於製備聚合物A-1的程序類似的程序製備聚合物A-6,除了使用POMA(40.0 g)代替BOAM,並且V-65引發劑的量為5.61 g。
聚合物A-7的合成
聚合物A-7
將50.0 g的PGMEA裝入配備有溫度控制器單元的3頸250 mL RBF中。將燒瓶在氮氣下加熱至60°C。製備含有溶解在PGMEA(43.3 g)中的甲基丙烯酸4-羥苯酯(HQMA,29.0 g)、BOAM(11.0 g)、和V-65引發劑(5.78 g)的混合物溶液並在180分鐘的跨度內將其進料到反應器中。在進料完成後,將反應器維持在60°C再持續60分鐘。然後在攪拌下使反應器冷卻至室溫。用庚烷和MTBE(體積為4 : 1)的混合物沈澱反應混合物(向一定體積的反應混合物中添加10倍過量體積)。藉由過濾去除溶劑,並然後將沈澱物在50°C下在真空下乾燥1天。然後使用THF製備30%的產物溶液,並從庚烷和MTBE(體積為4 : 1)的混合物中沈澱。藉由過濾去除溶劑,並然後將沈澱物在50°C下在真空下乾燥1天。
聚合物B-1的合成
聚合物B-1
向250 mL RBF中裝入46.09 g的三(2-羥乙基)異氰尿酸酯、21.6的三(2-羧乙基)異氰尿酸酯、1.35 g的對甲苯磺酸一水合物、31.15 g的對苯二甲酸二甲酯、和52 g的苯甲醚。然後將混合物加熱至140°C-150°C,並劇烈攪拌內容物。藉由蒸餾從反應中緩慢去除甲醇連同苯甲醚。然後藉由添加100 g的HBM稀釋聚合物溶液。從異丙醇中沈澱混合物。收集聚合物並將其在真空下在40°C-60°C下乾燥過夜。M
w為3000 g/mol,其中PDI為1.4(GPC)。
聚合物B-2的合成
聚合物B-2
向250 mL RBF中裝入39.8 g的三(2-羥乙基)異氰尿酸酯、17.5的三(2-羧乙基)異氰尿酸酯、0.73 g的對甲苯磺酸一水合物、32.1 g的萘二甲酸二丁酯、67 g的苯甲醚、和100 g的1-丁醇。然後將混合物加熱至140°C-160°C,並劇烈攪拌內容物。藉由蒸餾從反應中緩慢去除丁醇和苯甲醚。然後藉由添加100 g的THF稀釋聚合物溶液。從MTBE和異丙醇(體積為1 : 1)的組合中沈澱混合物。收集聚合物並將其在真空下在40°C-60°C下乾燥12小時。M
w為3000 g/mol,其中PDI為1.30(GPC)。
聚合物B-3的合成
聚合物B-3
將60.0 g的乳酸乙酯裝入配備有溫度控制器單元的3頸250 mL RBF中。將反應器加熱至90°C。將甲基丙烯酸4-羥苯酯(HQMA,40.0 g)和V-601引發劑(10.34 g)溶解在環己酮(60.0 g)中,並然後在180分鐘內將此製備好的混合物溶液進料到反應器中。在進料完成後,將反應器維持在90°C再持續60分鐘。然後在攪拌下使反應器冷卻至室溫。用MTBE和庚烷(體積為4 : 6)的混合物(使用10倍過量體積)沈澱反應混合物。藉由傾析去除溶劑,並然後在空氣中乾燥沈澱物。將所得白色固體溶解於THF(120 g)中並從MTBE和庚烷(體積為4 : 6)的組合中沈澱。
底層組成物
表1示出了藉由混合所示量的組分製備的實例1至11和對比實例1至6的底層組成物。每種組成物進一步包含5 mg的2,4,6-三甲基吡啶鎓對甲苯磺酸鹽、4.8 g的異丁酸甲基-2-羥酯、和4.8 g的PGMEA。在使用前,通過具有0.45 µm的孔徑的聚四氟乙烯(PTFE)過濾器過濾溶液。
[表1]
聚合物1 | 聚合物2 | |
實例1 | A-1(79 mg) | B-1(316 mg) |
實例2 | A-2(79 mg) | B-1(316 mg) |
實例3 | A-3(79 mg) | B-1(316 mg) |
實例4 | A-4(79 mg) | B-1(316 mg) |
實例5 | A-5(79 mg) | B-1(316 mg) |
實例6 | A-1(79 mg) | B-2(316 mg) |
實例7 | A-2(79 mg) | B-2(316 mg) |
實例8 | A-3(79 mg) | B-2(316 mg) |
實例9 | A-4(79 mg) | B-2(316 mg) |
實例10 | A-5(79 mg) | B-2(316 mg) |
實例11 | A-7(395 mg) | -- |
對比實例1 | C-1(80 mg) | B-1(315 mg) |
對比實例2 | C-2(80 mg) | B-1(315 mg) |
對比實例3 | C-1(80 mg) | B-2(316 mg) |
對比實例4 | C-2(80 mg) | B-2(316 mg) |
對比實例5 | C-1(80 mg) | B-3(315 mg) |
對比實例6 | C-2(80 mg) | B-3(315 mg) |
表1中使用以下縮寫:C-1係四甲氧基甲基甘脲;並且C-2係六(甲氧基甲基)-1,3,5-三𠯤-2,4,6-三胺。
耐溶劑性評估
將表1中的每種組成物以1500 rpm旋塗到相應的200-mm裸矽晶圓上,並且然後在205°C下固化60秒以形成作為膜的固化的塗層。矽晶圓上的膜的初始厚度藉由橢圓偏振法(M2000橢圓偏振儀,J.A Woolam公司)測量,並且然後使30 mL的PGMEA與晶圓表面接觸並停留一分鐘以被固定於晶圓表面。此後,將晶圓以4,000 rpm旋轉乾燥一分鐘,並藉由橢圓偏振法測量剩餘膜的厚度。然後,基於在與PGME接觸/旋轉乾燥之前和之後的膜厚度,計算厚度差(即,膜損失)。其結果在表2中以膜損失(以埃計,Å)示出。
耐昇華性評估
為了確定在固化過程期間從膜中昇華的材料的量,採用這樣的測試程序,該測試程序測量了在使用熱板在裸矽晶圓上固化膜的過程期間在聚合物膜上方大約1 cm放置的石英晶體上冷凝的材料的量。在沒有後烘烤加熱步驟的情況下,將表1中的每種組成物以1500 rpm旋塗到相應的200-mm裸矽晶圓上。藉由石英晶體微天平(QCM)測量在205°C下加熱60秒以形成固化膜的同時從膜中的昇華。固化膜具有100 nm的厚度。其結果在表2中以從固化膜中吸收的昇華質量(µg)示出。
固化膜的玻璃化轉變溫度
將表1中的每種組成物以1500 rpm旋塗到相應的200-mm裸矽晶圓上,並且然後在215°C下固化60秒以形成作為具有900 nm厚度的膜的固化的塗層。將經塗覆的晶圓切割成2 cm × 2 cm節段並裝進橢圓偏振儀(M2000橢圓偏振儀,J. A. Woollam公司)的熱室中。使用差示掃描量熱法(DSC)使用以10°C/s的速率加熱至250°C和以10°C/s的速率冷卻至30°C的2個循環,確定玻璃化轉變溫度(T
g)。使用通用分析軟體從第一冷卻曲線計算玻璃化轉變溫度(T
g)。其結果在表2中以T
g(°C)示出。
[表2]
聚合物1 | 聚合物2 | 膜損失(Å) | 昇華量(µg) | T g(°C) | |
實例1 | A-1 | B-1 | -0.2 | 3 | > 250 |
實例2 | A-2 | B-1 | -0.8 | 6 | > 250 |
實例3 | A-3 | B-1 | -0.4 | 3 | > 250 |
實例4 | A-4 | B-1 | -0.6 | 3 | > 250 |
實例5 | A-5 | B-1 | -0.3 | 6 | > 250 |
對比實例1 | C-1 | B-1 | -1.2 | 39 | 195 |
對比實例2 | C-2 | B-1 | -1.4 | 33 | 219 |
實例6 | A-1 | B-2 | -0.4 | 3 | > 250 |
實例7 | A-2 | B-2 | -0.7 | 3 | > 250 |
實例8 | A-3 | B-2 | -0.2 | 0 | > 250 |
實例9 | A-4 | B-2 | -0.3 | 3 | > 250 |
實例10 | A-5 | B-2 | -0.8 | 6 | > 250 |
對比實例3 | C-2 | B-2 | -1.5 | 36 | 186 |
對比實例4 | C-1 | B-3 | -1.4 | 39 | 199 |
實例11 | A-7 | -- | -0.4 | 3 | > 250 |
對比實例5 | C-1 | B-3 | -1.1 | 48 | 225 |
對比實例6 | C-2 | B-3 | -1.5 | 42 | 231 |
從表2可以看出,實例1-11的樣品實現了較高的耐溶劑性,如藉由與對比實例1-6(從1.1至1.5 Å的膜損失)相比更少的膜損失(從0.2至0.8 Å的膜損失)所證實。實例1-11較不易於昇華,因為所得昇華量為從0至6 µg。相比之下,加熱對比實例1-6產生從33至48 µg的量的昇華膜。另外,實例1-11中的每一個具有大於250°C的膜T
g,而對比實例1-6都不具有超過231°C的膜T
g。因此,實例1至11的本發明底層組成物展示出較高的膜密度。
圖案塗覆評估
將實例1、對比實例1、實例6、和對比實例3的底層組成物旋塗在具有1 µm CD和107.7 nm深度的溝槽的SiO
2襯底上,接著在205°C下加熱一分鐘。此後,使用光學顯微鏡觀察圖案上底層組成物的塗覆穩定性和填充特性。圖1A至1D示出了分別塗覆有實例1、對比實例1、實例6、和對比實例3的底層組成物的圖案的光學顯微鏡圖像。發現實例1和實例6的組成物的塗層膜被良好地塗覆以對應於圖案。然而,對於對比實例1和對比實例3的塗層膜,觀察到回拉現象,這在加熱過程期間導致圖案撕裂。
光刻性能
將實例1和對比實例1的底層組成物旋塗在矽晶圓上並且然後在205°C下使用TEL Mark 8晶圓塗覆軌道機烘烤以產生底部減反射塗層。接下來,將DuPont EPIC™ 2150光阻劑旋塗在減反射膜的頂部,並在110°C下烘烤60秒以給出具有170 nm厚度的光阻劑膜。然後使用具有0.93 NA(0.82/0.53環形設置)的193 nm ArF晶圓步進機,通過目標掩模暴露光阻劑。然後在115°C下使光阻劑膜經受暴露後烘烤60秒,並且然後在標準60秒單浸置式(single-puddle)過程中使用Shipley MF CD-26顯影劑(2.38% TMAH)顯影。使用掃描電子顯微鏡(SEM)以60,000放大倍率下檢查抗蝕劑圖案的品質。
圖2A中的SEM結果示出使用實例1和對比實例1的減反射組成物的160 nm節距線寬和間距圖案有65 nm CD。當實例1用作底部減反射膜時,觀察到比當使用對比實例1時更好的坍塌裕度,大概係由於如藉由較高膜T
g證實的實例1的較高膜密度。當實例6和對比實例3用作底部減反射膜時觀察到相同的趨勢,如圖2B中所描繪。
雖然已經結合目前被認為係實際的示例性實施方式描述了本揭露,但是應當理解,本發明不限於所揭露之實施方式,而且相反地,旨在覆蓋包括在所附請求項的精神和範圍內的各種修改和等同佈置。
無
[圖1A至1D]示出了如本文所提供的分別塗覆有實例1、對比實例1、實例6、和對比實例3的底層組成物的圖案之顯微鏡圖像。
[圖2A]示出了如本文所述之使用實例1和對比實例1的底層組成物獲得的圖案之掃描電子顯微鏡(SEM)結果。
[圖2B]示出了如本文所述之使用實例6和對比實例3的底層組成物獲得的圖案之SEM結果。
無
Claims (10)
- 一種光阻劑底層組成物,其包含 第一聚合物,該第一聚合物包含衍生自N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體的第一結構單元; 包含芳香族基團、雜環基團、酯基團、醯胺基團或其組合的第二結構單元,其中該第二結構單元進一步包含可交聯基團; 其中該第一聚合物包含該第二結構單元,該光阻劑底層組成物進一步包含含有該第二結構單元的第二聚合物,或其組合, 熱酸產生劑;以及 溶劑。
- 如請求項1所述之光阻劑底層組成物,其中, 該第一聚合物包含該第一結構單元和該第二結構單元,並且 該第二結構單元包含C 6-60芳基和該可交聯基團。
- 如請求項1或2所述之光阻劑底層組成物,其進一步包含該第二聚合物,其中該第二聚合物包含該第二結構單元和該可交聯基團,並且其中該第二聚合物進一步包含第三結構單元,該第三結構單元包含取代的氰尿酸酯。
- 如請求項1至3中任一項所述之光阻劑底層組成物,其中,該N-(烷氧基甲基)(甲基)丙烯醯胺單體具有式 (1): (1) 其中,在式 (1) 中, R a係氫、氟、氰基、或取代或未取代的C 1-10烷基; R 1係氫、或取代或未取代的C 1-10烷基; R 2和R 3各自獨立地是氫、取代或未取代的C 1-30烷基、取代或未取代的C 1-30雜烷基、取代或未取代的C 3-30環烷基、取代或未取代的C 2-30雜環烷基、取代或未取代的C 2-30烯基、取代或未取代的C 6-30芳基、取代或未取代的C 7-30芳基烷基、取代或未取代的C 7-30烷基芳基、取代或未取代的C 3-30雜芳基、取代或未取代的C 4-30雜芳基烷基、或取代或未取代的C 4-30烷基雜芳基; R 2和R 3中的每一個視需要進一步包含作為其結構的一部分的二價連接基團; R 2和R 3視需要經由單鍵或二價連接基團形成環,其中該環係取代或未取代的; R 4係氫、取代或未取代的C 1-20烷基、取代或未取代的C 3-20環烷基、取代或未取代的C 2-20雜環烷基、取代或未取代的C 6-24芳基、取代或未取代的C 7-25芳基烷基、取代或未取代的C 7-25烷基芳基、取代或未取代的C 3-20雜芳基、取代或未取代的C 4-20雜芳基烷基、或取代或未取代的C 4-20烷基雜芳基;並且 R 2或R 3之一視需要與R 4一起經由單鍵或二價連接基團形成雜環,其中該雜環係取代或未取代的。
- 如請求項4所述之光阻劑底層組成物,其中, R a係氫、或未取代的C 1-3烷基; R 1係氫或甲基; R 2和R 3各自獨立地是氫、或取代或未取代的C 1-10烷基;並且 R 4係取代或未取代的C 1-10烷基、取代或未取代的C 3-10環烷基、取代或未取代的C 2-10雜環烷基、取代或未取代的C 6-14芳基、或取代或未取代的C 3-20雜芳基。
- 如請求項2至5中任一項所述之光阻劑底層組成物,其中,該第二結構單元包含雜環基團,該雜環基團包含衍生自由式 (4)、式 (5) 表示的化合物或其組合的取代的氰尿酸酯結構單元: (4) (5) 其中,在式 (4) 和 (5) 中, R 5和R 6各自獨立地是氫、取代或未取代的C 1-30烷基、取代或未取代的C 3-30環烷基、取代或未取代的C 3-30雜環烷基、取代或未取代的C 6-30芳基、或取代或未取代的C 3-30雜芳基; R 7係氫、-COOH、取代或未取代的C 1-30烷基、取代或未取代的C 2-30烯基、取代或未取代的C 2-30炔基、取代或未取代的C 2-30烷醯基、取代或未取代的C 1-C 30烷氧基、取代或未取代的C 1-C 30烷硫基、取代或未取代的C 1-C 30烷基亞磺醯基、取代或未取代的C 1-C 30烷基磺醯基、取代或未取代的C 2-C 30烷氧基羰基、取代或未取代的C 3-20環烯基、取代或未取代的C 3-20雜環烯基、取代或未取代的C 6-C 30芳基、取代或未取代的C 7-C 30烷基芳基、取代或未取代的C 7-C 30芳基烷基、取代或未取代的C 3-30雜芳基、取代或未取代的C 4-30烷基雜芳基、或取代或未取代的C 4-30雜芳基烷基; X和X’各自獨立地是氫、或取代或未取代的C 1-10烷基;並且 n1、n2、m1、m2、和m3各自獨立地是從1至10的整數。
- 一種經塗覆的襯底,其包括: 佈置在襯底上的如請求項1至6中任一項所述之光阻劑底層組成物的層;和 佈置在該光阻劑底層組成物的該層上的第二層。
- 一種形成圖案之方法,該方法包括: 將如請求項1至6中任一項所述之光阻劑底層組成物的層施加在襯底上; 將所施加的光阻劑底層組成物固化以形成光阻劑底層;以及 在該光阻劑底層上形成光阻劑層。
- 如請求項8所述之方法,其進一步包括在形成該光阻劑層之前,在該光阻劑底層上方形成含矽的層、有機減反射塗層、或其組合。
- 如請求項8或9所述之方法,其進一步包括圖案化該光阻劑層,並將圖案從圖案化的光阻劑層轉移至該光阻劑底層以及該光阻劑底層下方的層。
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