可交聯(lián)聚合物和底層組合物的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求35U.S.C. § 119 (e)的2013年12月31日提出的美國臨時申請 No. 61/922, 760為優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用全部并入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明一般涉及電子設(shè)備的制造。更具體地，本發(fā)明涉及可交聯(lián)聚合物和包含這 樣的可交聯(lián)聚合物的底層組合物。所述聚合物和底層組合物能夠應(yīng)用于定向自組裝方法且 被發(fā)現(xiàn)特別適用于，例如半導(dǎo)體設(shè)備制造中精細(xì)圖案的形成，或適用于數(shù)據(jù)存儲裝置的制 備。
【背景技術(shù)】
[0003] 在半導(dǎo)體制造行業(yè)，使用光致抗蝕劑材料的光學(xué)光刻技術(shù)是將圖像轉(zhuǎn)移到沉積在 半導(dǎo)體基材上的一個或多個底層，例如金屬層、半導(dǎo)體層和介電層，以及基材本身的標(biāo)準(zhǔn)技 術(shù)。為了提高半導(dǎo)體設(shè)備的集成度并允許形成具有納米范圍尺寸的結(jié)構(gòu)，具有高分辨率能 力的光致抗蝕劑和光刻加工工具已經(jīng)被開發(fā)。目前的先進(jìn)的光學(xué)光刻技術(shù)的制造標(biāo)準(zhǔn)是 193nm浸沒式光刻。然而，這種方法的物理分辨率極限使得其難于直接形成超過大約36nm 半-節(jié)線和空間圖形的圖案。雖然EUV光學(xué)曝光工具被發(fā)展用于產(chǎn)生更高分辨率的圖案， 但是這樣的工具的價格驚人且此技術(shù)的采用仍然為不確定的。
[0004] 定向自組裝（DSA)工藝被用于將分辨率極限提高到超過目前的光學(xué)光刻技術(shù)，例 如，到小于15nm。DSA工藝依賴于某些類型的嵌段共聚物在基材表面上退火重排為有序結(jié) 構(gòu)的能力。所述嵌段共聚物的重排基于所述嵌段中的一種嵌段與底層表面上的預(yù)形成圖案 的親合力。
[0005] 已知的用于DSA底層的可交聯(lián)聚合物系統(tǒng)包括無規(guī)聚合物，其包括乙烯基苯并環(huán) 丁?。˙CB)和苯乙稀。這樣的聚合物被公開于，例如，DuYeolRyu等的"AGeneralized ApproachtothemodificationofSolidSurfaces''，〈〈Science〉〉，第 308 卷，第 236 頁 (2005)。然而，由于對相對高的退火溫度（例如，大約250°C)的需要和/或長的退火時 間以誘導(dǎo)通過異構(gòu)化環(huán)丁稀的環(huán)與反應(yīng)性鄰奎諾二甲燒（〇-quinodimethane)中間體的交 聯(lián)，因此包含乙烯基（BCB)的聚合物在DSA底層中的廣泛應(yīng)用受到了限制。高交聯(lián)溫度的 使用會通過導(dǎo)致這些層的熱降解和/或氧化對底層造成不利影響，底層包括例如，抗反射 涂層和硬掩模。高交聯(lián)溫度進(jìn)一步會造成去濕，導(dǎo)致圖案成形差，和由氧化引起的表面能變 化。另外，較高的交聯(lián)溫度會限制其他用于DSA底層組合物中的官能化單體的種類。高的 交聯(lián)溫度對于以下情況來說是不利的：需要更復(fù)雜的加熱工具處理基材來提供惰性氣氛環(huán) 境，以阻止不想要的會造成底層的表面能的增加的氧化發(fā)生。因此，需要提供允許底層組合 物在相當(dāng)短的時間低溫交聯(lián)的DSA工藝，以及用于該工藝的可交聯(lián)聚合物和底層組合物。
[0006] 存在對可交聯(lián)聚合物和包含這樣的聚合物的底層組合物的持續(xù)需求，其解決了一 個或多個與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題。
[0007] 發(fā)明概沐
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種可交聯(lián)聚合物。所述可交聯(lián)聚合物包括：具有 以下通式（I-A)或（I-B)的第一單元：
[0009]
【主權(quán)項】
1. 一種可交聯(lián)聚合物，其包括： 具有W下通式（I-A)或（I-B)的第一單元：
其中；P是可聚合官能團；L是單鍵或m+1價連接基團；Xi是一價供電子基團；X2是二價 供電子基團；Ari和Ar2分別為S價和二價芳基，且環(huán)了締的環(huán)碳原子與Ar1或Ar2的相同芳 環(huán)上的鄰近碳原子鍵合；m和n均是大于或等于1的整數(shù)；且每個Ri是獨立的單價基團；W 及 選自通式（III)和（IV)的第二單元：
其中馬選自氨、氣、C1-C3烷基、和C1-C3氣烷基，Rg選自任選地取代的C1到C1。烷基，和Ars為任選地取代的芳基。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的可交聯(lián)聚合物，其中可聚合官能團P選自W下通式（II-A)和 (II-B)：
其中R4選自氨、氣、C1-C3烷基、和C1-C3氣烷基；且A為氧或由結(jié)構(gòu)式NR5表示，其中R5選自氨和取代和未取代的Cl到C1。線性、支化和環(huán)狀姪；且
其中Re選自氨、氣、C1-C3烷基、和C1-C3氣烷基。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的可交聯(lián)聚合物，其中L選自任選地取代的線性或支化的脂肪 族和芳香族姪，和它們的組合，任選地帶有一個或多個連接部分，所述連接部分選自-〇-、-s -、-C00-、-C0NR3-、-C0NH-和-OCONH-，其中R3選自氨和取代和未取代的C1到C1。線性、支化 或環(huán)狀姪。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3的任一項的可交聯(lián)聚合物，其中所述第一單元為通式（I-A)，其 中Xi選自C1-Ci。烷氧基、胺、硫、-OCOR9、-N肥ORi。，和它們的組合，其中Rg選自取代和未取代 的Cl到C1。線性、支化和環(huán)狀姪，R1。選自取代或未取代的C1到C1。線性、支化和環(huán)狀姪。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4的任一項的可交聯(lián)聚合物，其中所述第一單元為通式（I-B)，其 中X2為-0-、-S-、-C00-、-C0NRii-、-C0NH-和-0C0NH-，其中R。選自氨和取代和未取代的C1 到。。線性、支化和環(huán)狀姪，優(yōu)選烷基，優(yōu)選-0-，和它們的結(jié)合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5的任一項的可交聯(lián)聚合物，其中所述第一單元由選自一種或多 種W下單體的單體形成：
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6的任一項的可交聯(lián)聚合物，其中所述第二單元選自一個或多個W下單元：
o
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的可交聯(lián)聚合物，其中所述第二單元為
〇
9. 一種底層組合物，其包括權(quán)利要求1到8的任一項的可交聯(lián)聚合物和溶劑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的底層組合物，其中所述組合物不含附加的交聯(lián)劑。
【專利摘要】一種可交聯(lián)聚合物，其包括具有以下通式(I-A)或(I-B)的第一單元：其中：P是可聚合官能團；L是單鍵或m+1價連接基團；X1是單價供電子基團；X2是二價供電子基團；Ar1和Ar2分別為三價和二價芳基，且環(huán)丁烯的環(huán)碳原子與Ar1或Ar2的相同芳環(huán)上的鄰近碳原子鍵合；m和n均是1以上的整數(shù)；且每個R1是獨立的單價基團；和選自通式(III)和(IV)的第二單元：其中R7選自氫、氟、C1-C3烷基、和C1-C3氟烷基，R8選自任選地取代的C1到C10烷基，和Ar3為任選地取代的芳基。底層組合物包括所述可交聯(lián)聚合物和溶劑?？山宦?lián)聚合物和底層組合物被發(fā)現(xiàn)特別適用于形成高分辨率圖案的半導(dǎo)體裝置和數(shù)據(jù)存儲裝置的制備。
【IPC分類】C08F220-30, C08L25-14, C08L33-10, C08F220-14, C08F220-18, C08L33-12, C08L25-16, C08F212-08, C08F212-12
【公開號】CN104788598
【申請?zhí)枴緾N201410858453
【發(fā)明人】樸鐘根, 孫紀(jì)斌, C·D·吉爾摩, 張潔倩, P·D·胡斯塔德, P·特雷弗納斯三世, K·M·奧康納
【申請人】陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司, 羅門哈斯電子材料有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年12月31日
【公告號】US20150210793