含硅底层制造技术

提供采用可湿法剥离的底层组合物制造电子器件的方法，所述组合物包含以下各项的缩合物和/或水解物：包含作为聚合单元的一种或多种具有可缩合含硅部分的第一不饱和单体的聚合物，其中所述可缩合含硅部分悬垂于所述聚合物主链上；和一种或多种可缩合硅单体。

【技术实现步骤摘要】
含硅底层本专利技术一般涉及底层和其使用方法，并且特别地涉及可湿法剥离的含硅底层和其在制造电子器件中的用途。在常规的光刻工艺中，使用抗蚀图作为用于通过合适的蚀刻工艺如通过反应性离子蚀刻(RIE)将图案转印到衬底的掩模。所用抗蚀剂厚度的持续降低使抗蚀图不适合作为用于通过RIE工艺进行的图案转印的掩模。因此，已经研发出使用三个、四个或更多个层作为用于图案转印的掩模的替代性工艺。举例来说，在三层工艺中，将含硅抗反射层安置于底层/有机平坦化层与抗蚀剂层之间。由于这些层具有对含氟和氧的RIE化学物质的替代性选择性，所以此三层方案提供从含Si层顶部上的抗蚀图到底层下的衬底的高度选择性图案转印。含硅底层对氧化物蚀刻化学物质的抗性允许此层起蚀刻掩模的作用。这类含硅底层由交联硅氧烷网构成。这些材料的抗蚀刻性由硅含量引起，并且更高的硅含量提供更好的抗蚀刻性。在目前的193nm光刻工艺中，这类含硅底层含有≥30％硅。这些材料中的这类高硅含量和硅氧烷网状结构使得移除其具有挑战性。含氟等离子体和氢氟酸(HF)都可以用于移除(或剥离)这些含硅层。然而，F-等离子体和HF都不仅会移除这些含硅材料，而且还会移除其它需要保留的材料如衬底。使用较高浓度如≥5wt％的氢氧化四甲基铵(TMAH)进行的湿法剥离可以用于移除这些含硅层中的至少一些，但是这些较高浓度的TMAH也有损坏衬底的风险。具有相对较低量(≤17％)的硅的含硅层有时可以使用“食人鱼酸(piranhaacid)”(浓H2SO4+30％H2O2)移除，但是这类方法还没有在具有更高硅含量的含硅材料的情况下实现商业上的成功。Cao等人的《朗缪尔(Langmuir)》,2008,24,12771-12778已经报道通过自由基共聚合N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸3-(三甲氧基硅烷基)丙酯，随后通过水解和缩合甲氧基硅烷基进行交联而形成的微凝胶。Cao等人描述了可以用于生物学应用的这类材料，所述应用如受控药物释放材料、生物传感器和组织工程。美国专利第9,120,952号采用类似于Cao等人参考文献中所公开的那些材料的材料以用于化学机械平面化处理。美国专利第8,932,953B2号公开了用于形成含硅抗蚀剂底层的组合物，其中所述组合物含有组分(i)和组分(ii)的组合。在此专利中，组分(i)是有具有式(A)和式(B)的重复单元并且能够产生酚式羟基的聚合物，并且组分(ii)是通过水解-缩合含有至少一种或多种具有式(C)的可水解化合物和一种或多种具有式(D)的可水解化合物的混合物而获得的含硅化合物。也就是说，美国专利第8,932,953号中的组合物是(i)具有悬垂的芳基部分和悬垂的Si-O键的特定有机聚合物和(ii)特定硅氧烷聚合物的组合，其中悬垂的芳基部分能够产生酚式羟基。这种组分(i)和(ii)的组合在美国专利第8,932,953号是必要的以便获得能够形成抗蚀剂底层膜的组合物，所述膜不仅具有优异的储存稳定性和粘附性，而且具有在正显影和负显影中都不变化的图案化特性。通过蚀刻工艺移除由此专利的组合物形成的膜。底层领域的最新进展已经提供了可以通过湿法剥离技术容易地移除的特定含硅材料。一个缺点是这类含硅材料的底层易于在暴露于显影剂如氢氧化四甲基铵(TMAH)时遭受溶解或溶胀，这会导致形成于这些底层上的光致抗蚀剂图案的塌缩。仍然需要可以通过湿法剥离来移除并且对光致抗蚀剂图案塌缩更具有抗性的含硅底层。本专利技术提供一种组合物，其包含：(a)一种或多种溶剂；(b)以下各项的缩合物和/或水解物：(i)一种或多种包含作为聚合单元的一种或多种具有可缩合含硅部分的第一不饱和单体的缩合含硅聚合物，其中可缩合含硅部分悬垂于聚合物主链上，和(ii)一种或多种可缩合硅单体；和(c)一种或多种不含Si-O键的交联剂。一种或多种交联剂能够与一种或多种含硅聚合物反应以形成共价键。另外，本专利技术提供一种组合物，其包含：(a)一种或多种溶剂；(b)一种或多种有具有悬垂式结合的硅氧烷部分的有机聚合物链的缩合聚合物；和(c)一种或多种不含Si-O键的交联剂。本专利技术进一步提供一种方法，其包含：(a)用上文所述的组合物中的任一种涂布衬底以形成涂层；(b)固化涂层以形成聚合物底层；(c)在聚合物底层上设置一层光致抗蚀剂；(d)以图案方式暴露光致抗蚀剂层以形成潜像；(e)显影潜像以形成其中具有浮雕图像的图案化光致抗蚀剂层；(f)将浮雕图像转印到衬底上；以及(g)通过湿法剥离来移除聚合物底层。本专利技术的聚合物底层是固化涂层，其包含作为聚合单元的一种或多种具有悬垂的硅氧烷部分的缩合聚合物和一种或多种不含Si-O键的交联剂。更进一步地，本专利技术提供一种具有固化涂层的涂布衬底，所述固化涂层包含以下作为聚合单元：(a)以下各项的一种或多种缩合物和/或水解物：(i)一种或多种包含作为聚合单元的一种或多种具有可缩合含硅部分的第一不饱和单体的聚合物，其中可缩合含硅部分悬垂于聚合物主链上，和(ii)一种或多种可缩合硅单体；和(b)一种或多种不含Si-O键的交联剂。可替代地，本专利技术提供一种具有固化涂层的涂布衬底，所述固化涂层包含以下作为聚合单元：(a)一种或多种有具有悬垂式结合的硅氧烷部分的有机聚合物链的缩合聚合物；和(b)一种或多种不含Si-O键的交联剂。应理解，当元素被称为与另一种元素“邻接”或“位于另一种元素上”时，其可以直接与另一种元素邻接或在另一种元素上，或二者之间可能存在插入元素。相反，当元素被称为与另一种元素“直接邻接”或“直接位于另一种元素上”时，不存在插入元素。应理解，尽管可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元素、组分、区域、层和/或部分，但是这些元素、组分、区域、层和/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一种元素、组分、区域、层或部分与另一种元素、组分、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本专利技术的教示内容的情况下，下文论述的第一元素、组分、区域、层或部分可以被称为第二元素、组分、区域、层或部分。如本说明书通篇所使用，除非上下文另外清楚地指示，否则以下缩写应具有以下含义：℃＝摄氏度；g＝克；mg＝毫克；除非另外说明，否则ppm＝百万分之重量份；μm＝μ＝微米；nm＝纳米；L＝升；mL＝毫升；sec.＝秒；min.＝分钟；hr.＝小时；以及Da＝道尔顿。除非另外说明，否则所有量都是重量％并且所有比率都是摩尔比。所有数值范围都是包括性的并且可以按任何顺序组合，不同之处在于显然这类数值范围限制于总计100％。除非另外说明，否则“Wt％”是指以参考组合物的总重量计的重量％。冠词“一(a/an)”和“所述”是指单数和复数。如本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任一个和所有组合。Mw是指重均分子量并且是通过使用聚苯乙烯标准物进行的凝胶渗透色谱法(GPC)测定的。所报道的pKa值是针对在25℃下的水溶液而言的，其可以例如通过如通过使用获自SiriusAnalyticalInstrumentsLtd.的电位pH计进行的电位滴定(potentiometrictitration)来实验性测定，或可以例如通过使用高级化学发展(AdvancedChemistryDevelopment，ACD)实验室软件版本11.02来计算。除非另外说明，否本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，其包含：(a)一种或多种溶剂；(b)以下各项的缩合物和/或水解物：(i)一种或多种缩合含硅聚合物，所述缩合含硅聚合物包含作为聚合单元的一种或多种具有可缩合含硅部分的第一不饱和单体，其中所述可缩合含硅部分悬垂于所述聚合物主链上，和(ii)一种或多种可缩合硅单体；和(c)一种或多种不含Si‑O键的交联剂。

【技术特征摘要】
2017.11.10 US 62/5841511.一种组合物，其包含：(a)一种或多种溶剂；(b)以下各项的缩合物和/或水解物：(i)一种或多种缩合含硅聚合物，所述缩合含硅聚合物包含作为聚合单元的一种或多种具有可缩合含硅部分的第一不饱和单体，其中所述可缩合含硅部分悬垂于所述聚合物主链上，和(ii)一种或多种可缩合硅单体；和(c)一种或多种不含Si-O键的交联剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其中至少一种可缩合硅单体具有式(8)Si(R50)p(X)4-p(8)其中p是0到3的整数；各R50独立地选自C1-30烃基部分和经取代C1-30烃基部分；并且各X独立地选自卤素、C1-10烷氧基、-OH、-O-C(O)-R50和-(O-Si(R51)2)p2-X1；X1独立地选自卤素、C1-10烷氧基、-OH、-O-C(O)-R50；各R51独立地选自R50和X；并且p2是1到10的整数。3.根据权利要求2所述的组合物，其中p＝0或1。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述可缩合含硅部分具有式*-L-SiR1bY13-b其中L是单键或二价连接基团；各R1独立地选自H、C1-10烷基、C2-20烯基、C5-20芳基和C6-20芳烷基；各Y1独立地选自卤素、C1-10烷氧基、C5-10芳氧基、C1-10羧基；b是0到2的整数；并且*表示与所述聚合物主链的连接点。5.根据权利要求4所述的组合物，其中L是二价连接基团。6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述二价连接基团是具有1到20个碳原子和任选的一个或多个杂原子的有机基团。7.根据权利要求4所述的组合物，其中所述二价连接基团具有式-C(＝O)-O-L1-，其中L1是单键或具有1到20个碳原子的有机基团。8.根据权利要求1所述的组合物，其中至少一种第一不饱和单体具有式(1)其中L是单键或二价连接基团；各R1独...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·A·卡特勒，崔莉，山田晋太郎，P·J·拉博姆，S·M·科莱，J·F·卡梅伦，D·格林，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US