可溶性金属氧化物羧酸盐的旋涂组合物及其使用方法_2

文档序号:9457592阅读:来源:国知局
、马来酸二乙酯、y-丁内酯、 碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和苯基乙酸溶纤剂(phenylcellosolveacetate)可以添加到前述 溶剂中。
[0041] 制备该金属氧化物二羧酸盐的方法描述在下面的实施例中。通常,前体溶解在合 适的溶剂中,并缓慢地添加所需碳酸盐的酸或盐形式。在一些情况下,例如,使用碳酸锆铵, 生成离开该混合物的气态副产物。所选溶剂或溶剂共混物中的总固体百分比为大约1至大 约30重量%,如大约2重量%至大约10重量%。
[0042] 已经令人惊讶地发现,本公开的现有金属氧化物二羧酸盐在热加工过程中分解以 提供高度交联的金属氧化物层。不受理论束缚,据信,该二羧酸盐在固化温度下分解并以羧 酸盐形式或以挥发性组合物产物形式蒸发。之后残留的是高度交联的金属氧化物膜。
[0043] 本公开的组合物可以涂布到衬底表面,如低介电常数材料、硅、涂有金属表面的硅 衬底、涂有铜的硅晶片、铜、铝、聚合树脂、二氧化硅、金属、掺杂二氧化硅、氮化硅、钽、多晶 硅、陶瓷、铝/铜混合物、任意的金属氮化物如A1N;砷化镓和其它此类第III/V族化合物。 该衬底还可以是其它抗反射涂层或底层,如涂覆在上述衬底上的高碳底层。该衬底可以包 含任何数量的由上述材料制成的层。
[0044] 本公开的组合物使用本领域技术人员公知的技术涂覆在该衬底上,如浸涂、旋涂、 帘幕式涂布、狭缝式涂布、喷涂等等。该涂层的膜厚度为大约5nm至大约lOOOnm、或大约 10nm至大约520nm、或大约50至400nm。经涂覆的金属氧化物二羧酸盐组合物随后在热板 或对流烘箱上在固化温度下加热以驱除羧酸根取代基。该固化温度可以为大约200°C至大 约500°C达大约1至大约10分钟,如大约250°C至大约450°C达大约1至大约2分钟。该组 合物可以在抗反射涂层的其它层上涂覆,如高碳(大于80 %或85 %或90 % )含量抗反射涂 层。一旦冷却,其它材料可以涂布到高度交联的金属氧化物的表面上,如光致抗蚀剂。
[0045] 本公开的金属氧化物二羧酸盐组合物可含有能够在热处理过程中交联的有机或 无机聚合物,其中金属氧化物二羧酸盐热分解,同时该聚合物热交联以提供具有高金属氧 化物含量的复合膜。
[0046] 使用聚合物如成膜有机或硅基聚合物,例如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯,以及缩合 聚合物如聚酯、酚醛清漆树脂、硅氧烷树脂或有机倍半硅氧烷。这些聚合物可以根据固化 后最终膜的所需性质单独或彼此组合使用。这些聚合物通常是交联聚合物,含有任意多个 相同或不同的交联取代基,如环氧基、羟基、硫醇、胺、酰胺、酰亚胺、酯、醚、脲、羧酸、酸酐等 等。交联基团的其它实例包括缩水甘油醚基、缩水甘油酯基、缩水甘油氨基、甲氧基甲基、乙 氧基甲基、苄氧基甲基、二甲基氨基甲基、二乙氨基甲基、二羟甲基氨基甲基、二羟乙基氨基 甲基、吗啉基甲基、乙酰氧基甲基、苄氧基甲基、甲酰基、乙酰基、乙烯基和异丙烯基。可以使 用公开在US 8, 039, 201中并经此引用并入本文的聚合物。
[0047] 该涂料组合物的聚合物可以包含至少一种包含疏水部分的结构(1)的单元、至少 一种包含发色团部分的结构(2)的单元、至少一种包含交联部分的结构(3)的单元以及任 选的包含能够交联该聚合物的基团的单元,其中结构1-3可以由下式表示:
[0048]
[0049] 其中,&至1?9独立地选目氢和CfC4烷基;W1是芫全或部分m化的基团;X选自F、 H和OH ;W2是包含发色团的有机部分,且W J包含交联部分。在该聚合物中,包含疏水性部 分的单元I是完全或部分氟化的基团。W i优选是非芳族基团,并可以选自氟化脂族亚烷基 和部分氟化的脂族亚烷基,如选自直链亚烷基、支链亚烷基、环状亚烷基以及这些的混合物 的(^-(: 2。亚烷基。该亚烷基基团可以被其它官能取代,如烷氧基和烷基羧基。在一个实施方 案中,Wi不是多环脂族亚烷基,并且也不是芳族的,并且可以是完全或部分氟化的(^-(: 2。亚 烷基,其选自直链、支链、单环及这些的混合物。I可以由完全或部分氟化的CfQ。亚烷基 代表,如亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、1-己基亚乙基等等的完全或部分氟化 的部分;进一步例如3, 5-双六氟亚甲基-己烷。结构(1)中的X可以选自F、H和0H。在 一个实施方案中,X为0H。单元(1)的进一步的实例在图1中给出。聚合物的骨架可以是 丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
[0050] 在聚合物的单元(1)的一个实施方案中,X是氟,Wi是完全或部分氟化的脂族 C「C 2。亚烷基。W J的进一步的实例是完全氟化的脂族C「C2。烷烃,其是直链、支链、单环或 这些的混合物,如五氟丙基、2, 2, 2-三氟乙基和七氟丁基等等。
[0051] 在一个实施方案中,本新型组合物的聚合物中的单元(1)可以具有以下结构:
[0052]
[0053] 其中,&至R3独立地为氢和C「C4烷基,W' 1可以选自单键、亚烷基、取代亚烷基如 选自直链、支链、环状及其混合物的Ci-Q。亚烷基。该亚烷基可以用其它官能如烷氧基、烷 基羧基、部分或完全氟化的亚烷基羟基取代。W'1优选是非芳族基团,并可以选自氟化的脂 族亚烷基和部分氟化的脂族亚烷基如选自直链亚烷基、支链亚烷基、单环亚烷基以及这些 的混合物的Ci-Q。亚烷基。W' 1可以由氟化脂族亚烷基、部分氟化脂族亚烷基表示,其中该 亚烷基可以是环状、直链、支链或其混合。在另一实施方案中,W' 1选自Ci-Cu直链亚烷基、 Ci-Cu支链亚烷基、C ^(^单环亚烷基及其混合物,其中该亚烷基可以被其它官能如烷氧基、 烷基羧基和部分或完全氟化的亚烷基羟基取代。在再一实施方案中,W'l选自亚甲基、亚乙 基、亚丙基、亚异丙基、1-己基亚乙基和3-六氟丙醇-己烷。
[0054] 在本发明的聚合物中,结构(2)中的^是包含发色团基团的有机部分,其中该发 色团基团能够吸收用于曝光涂覆在本发明的抗反射涂层组合物的膜上的光致抗蚀剂的辐 射,如芳族基团;发色团基团的实例是未取代的苯基和取代的苯基,特别是对于193nm辐 射。其它发色团也可使用,如对于248nm辐射而言可以使用未取代的萘基、取代的萘基、未 取代的蒽基和取代的蒽基。该发色团基团可以被诸如羟基、酯、醚、烷基羧基等等的部分取 代。该发色团基团可以直接连接到该聚合物的骨架上,或者可以是有机部分的一部分。该有 机部分可以是任何包含碳和氢的基本烃部分,并可以附加地包含氧。该发色团基团可以通 过酯基连接到聚合物骨架上。该发色团基团可以经连接基团连接,其中该连接基团可以是 酯、亚烷基、亚烷氧基亚烷基、烷氧基基团等等。亚烷基基团的实例可以是选自直链、支链、 环状及其混合物的。亚烷基。该连接基团优选是脂族亚烷基或酯。连接基团的实例可 以是亚甲基、亚乙基、亚丙基等等。W 2的进一步实例是苯基亚甲基、苯基、奈基、亚甲基奈基、 蒽基、亚甲基蒽基等等。结构(2)的一个实例是结构(2')
[0055]
[0056] 其中R4至R6独立地为氢和CfC4規基,并且W,2是直接连接或经由C fC12亚烷 基连接的发色团基团,其中该发色团基团如前所述。W' 2可以是发色团基团。W' 2的具体 实例可以是苯基、取代苯基、苄基或取代苯基。聚合物可以是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合 物。
[0057] 在本发明的聚合物中,具有交联位点的单元是能够导致聚合物交联的单元,以使 其包含可以交联该聚合物并成为交联位点或提供其中可以发生与另一基团的交联的位点 的基团。可以交联聚合物的基团是例如环氧基、羟甲基、脲基等等。可以提供可用于与交联 基团反应的可能的交联位点的基团是羟基。由此结构(3)中的Y可以是环氧基、羟基、羟甲 基、脲基等等。环氧基团能够自交联该聚合物,并且不需要外部交联化合物。Y的一个实施 方案是环氧基。Y的一个实施方案是羟基。如果Y是羟基并且聚合物在聚合物中不含交联 基团,那么可以向组合物中加入外部交联化合物。部分Y可以经W 3连接至酯基团。W3优选 是非芳族基团,如脂族基团。^可以是脂族亚烷基基团、脂族亚烷基醚基团等等。亚烷基基 团的实例可以是选自直链、支链、环状及其混合物的。亚烷基。1 3的实例是亚甲基、亚 乙基、亚丙基、亚丁基、亚己基等等。本发明的组合物的聚合物可以含有结构(1)的单元、结 构(2)的单元和一种或多种类型的单元(3)。该聚合物可以含有多种类型的单元(3),如其 中Y为羟基的一种单元和其中Y为环氧的一种单元。W 3Y的一个具体实例是亚甲基环氧、亚 乙基环氧、亚己基亚甲基环氧等等。
[0058] 存在于该新型组合物中的聚合物可以包含附加的(甲基)丙烯酸酯单体单元,如 在结构(5)中。
[0059]
[0060] 其中心-1?12独立地选自氢和C「C4烷基,W 4是
C「C1Q烷基、C。亚烷基醚烷基、取 代的CfCi。烷基和取代的C 。亚烷基酿烷基。该取代可以是烷氧基、烷基駿基、烷基醋等 等。
[0061] 在聚合物的一个实施方案中,该聚合物包含结构(6)中所示的单元,
[0062]
[0063] 其中x、y、z、m和n是所示单体单元的摩尔%,x可以为大约1-50摩尔%,优选大 约5-30摩尔% ;y可以为大约0-50摩尔%,优选大约5-50摩尔% ;z可以为大约0-50摩 尔% ;m可以为大约5-50摩尔%并且n可以为大约0-50摩尔%,条件是y和/或z大于1 摩尔%。
[0064] 聚合物(当使用时)小于固体的大约80%,如小于固体的50%。还可以存在固体 的15-40%的交联添加剂。通常为涂布添加剂的其它添加剂可以加入,如润湿剂、表面活性 剂、消泡剂、触变剂等等。
[0065] 本公开的组合物含有基于全部组合物的大约1重量%至大约30重量%的金属氧 化物二羧酸盐,或大约2-15重量%,或大约3-10重量%。经固化的金属膜在200-300°C下达 约60-120秒之后具有基于经固化的膜的总重量的大约10至大约85重量
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