[发明专利]可光成像的支化聚合物

说明书

相关申请

本发明要求2007年10月30日提交的、题为“可光成像的支化聚合物”的美国临时申请第60/983778号的优先权，该申请通过参考结合于此。

发明领域

本发明涉及新颖的可光成像的支化聚合物、包含这些聚合物的可溶于显影剂的光敏性抗反射涂料组合物、以及使用这些组合物的方法。

技术背景

随着特征尺寸缩小到65纳米及以下，需要新的更先进的材料来达到半导体工业设定的目标。光刻胶、底部抗反射涂层、以及成像过程中使用的任何其他层必须一起工作才能实现高分辨率的光刻目的。例如，底部抗反射涂层和基材的蚀刻步骤中发生的光刻胶厚度损失成为关键问题，因为新的光刻胶比老一代材料薄得多。随着光刻胶厚度的减小，预计底部抗反射涂层厚度不会以同样的速率减小，使得光刻胶损失的问题进一步复杂化。对于这个问题的解决办法是通过使用可湿显影或可溶于显影剂的底部抗反射涂层或其他可湿显影的下层来取消底部抗反射涂层的蚀刻步骤。可湿显影的层通常利用可溶于碱性介质中的聚酰胺酸作为聚合物粘结剂，从而在光刻胶显影时可以去除该膜。可利用热驱动的酰胺酸至酰亚胺的转化反应而使这些常规的可湿显影材料不溶于光刻胶溶剂中。这种过程运行良好，但是具有两个限制：1)当该膜保持不溶于有机溶剂而溶于碱性显影剂中时，烘焙温度范围较小(小于10℃)；和2)湿显影过程是各向同性的，意味着该膜的垂直去除速率与水平去除速率相同，导致对光刻胶线路造成侧蚀(undercut)。虽然这对较大的几何结构(大于0.2微米)不成问题，但是对于较小的线路尺寸而言，容易导致线路掀举(lifting)和线路塌陷。

发明概述

本发明广意地涉及形成微电子结构的方法。在该方法中，提供具有表面的基材，在该表面上施用组合物。该组合物包含包括支化聚合物、支化低聚物或其混合物的化合物，该化合物具有第一分子量。

对该组合物中的化合物进行交联，随后曝光并进行烘焙，从而使该化合物解交联，并使该化合物断裂成各部分。所得各部分中至少约80％具有小于该化合物第一分子量的相应分子量。

附图简要描述

图1是实施例3中形成的膜的对比曲线，使用填充有60％的248纳米染料的制剂；

图2描绘实施例4中形成的膜的对比曲线；

图3是如实施例5中所述形成的图案显微照片；

图4是显示由实施例8的组合物形成的图案的扫描电子显微镜(SEM)照片；和

图5是显示由实施例9的组合物形成的图案的SEM照片。

发明详述

本发明通过使用交联/解交联/解聚机理，导致膜只在已曝光区域中变得可溶于碱，从而解决了现有技术的可溶于显影剂的涂层的各向同性显影的问题。通过这种方式，尽可能减小或消除水平显影(侧蚀)。另外，曝光之后存在小分子而非大分子的现象改进了成像性能，因为与大分子相比，小分子更容易去除，也更容易溶解。

该组合物广义地包含溶解或分散在溶剂体系中的选自支化聚合物、支化低聚物及其混合物的化合物。

支化聚合物或低聚物的制备

可通过使多官能酸与多官能乙烯基醚反应形成半缩醛酯或缩醛结构，来形成该化合物(即，支化或非直链的聚合物或低聚物)。对于多官能酸，能够与乙烯基醚反应的任何酸性基团都是合适的。更具体来说，pKa为4-11的任何酸性基团都是可以接受的。优选的这些酸性基团包括选自羧基、酚、磺酰胺、氟化醇及其混合物的那些基团。合适的氟化醇的例子包括选自以下的那些：

酸性基团可以存在于低聚物、聚合物或化合物上。例如，所述酸性基团可以存在于取代和未取代的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、线型酚醛树脂、异氰尿酸酯、缩水甘油醚及其混合物上。

以多官能酸低聚物或化合物的总重量为100重量％的基准计，优选酸性基团以至少约23重量％、较优选约29-79重量％、甚至更优选约39-78重量％的含量存在于多官能酸低聚物或化合物上。

优选的多官能乙烯基醚是二官能、三官能和/或四官能的，具有以下化学式：

R′-(X-O-CH＝CH₂)_n，