可交联聚合物和底层组合物的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求35U.S.C. § 119 (e)的2013年12月31日提出的美国临时申请 No. 61/922, 760为优先权，其全部内容通过引用全部并入本申请。
技术领域
[0002] 本发明一般涉及电子设备的制造。更具体地，本发明涉及可交联聚合物和包含这 样的可交联聚合物的底层组合物。所述聚合物和底层组合物能够应用于定向自组装方法且 被发现特别适用于，例如半导体设备制造中精细图案的形成，或适用于数据存储装置的制 备。
【背景技术】
[0003] 在半导体制造行业，使用光致抗蚀剂材料的光学光刻技术是将图像转移到沉积在 半导体基材上的一个或多个底层，例如金属层、半导体层和介电层，以及基材本身的标准技 术。为了提高半导体设备的集成度并允许形成具有纳米范围尺寸的结构，具有高分辨率能 力的光致抗蚀剂和光刻加工工具已经被开发。目前的先进的光学光刻技术的制造标准是 193nm浸没式光刻。然而，这种方法的物理分辨率极限使得其难于直接形成超过大约36nm 半-节线和空间图形的图案。虽然EUV光学曝光工具被发展用于产生更高分辨率的图案， 但是这样的工具的价格惊人且此技术的采用仍然为不确定的。
[0004] 定向自组装（DSA)工艺被用于将分辨率极限提高到超过目前的光学光刻技术，例 如，到小于15nm。DSA工艺依赖于某些类型的嵌段共聚物在基材表面上退火重排为有序结 构的能力。所述嵌段共聚物的重排基于所述嵌段中的一种嵌段与底层表面上的预形成图案 的亲合力。
[0005] 已知的用于DSA底层的可交联聚合物系统包括无规聚合物，其包括乙烯基苯并环 丁稀（BCB)和苯乙稀。这样的聚合物被公开于，例如，DuYeolRyu等的"AGeneralized ApproachtothemodificationofSolidSurfaces''，〈〈Science〉〉，第 308 卷，第 236 页 (2005)。然而，由于对相对高的退火温度（例如，大约250°C)的需要和/或长的退火时 间以诱导通过异构化环丁稀的环与反应性邻奎诺二甲烧（〇-quinodimethane)中间体的交 联，因此包含乙烯基（BCB)的聚合物在DSA底层中的广泛应用受到了限制。高交联温度的 使用会通过导致这些层的热降解和/或氧化对底层造成不利影响，底层包括例如，抗反射 涂层和硬掩模。高交联温度进一步会造成去湿，导致图案成形差，和由氧化引起的表面能变 化。另外，较高的交联温度会限制其他用于DSA底层组合物中的官能化单体的种类。高的 交联温度对于以下情况来说是不利的：需要更复杂的加热工具处理基材来提供惰性气氛环 境，以阻止不想要的会造成底层的表面能的增加的氧化发生。因此，需要提供允许底层组合 物在相当短的时间低温交联的DSA工艺，以及用于该工艺的可交联聚合物和底层组合物。
[0006] 存在对可交联聚合物和包含这样的聚合物的底层组合物的持续需求，其解决了一 个或多个与现有技术相关的问题。
[0007] 发明概沐
[0008] 根据本发明的第一方面，提供了一种可交联聚合物。所述可交联聚合物包括：具有 以下通式（I-A)或（I-B)的第一单元：
[0009]
【主权项】
1. 一种可交联聚合物，其包括： 具有W下通式（I-A)或（I-B)的第一单元：
其中；P是可聚合官能团；L是单键或m+1价连接基团；Xi是一价供电子基团；X2是二价 供电子基团；Ari和Ar2分别为S价和二价芳基，且环了締的环碳原子与Ar1或Ar2的相同芳 环上的邻近碳原子键合；m和n均是大于或等于1的整数；且每个Ri是独立的单价基团；W 及 选自通式（III)和（IV)的第二单元：
其中馬选自氨、氣、C1-C3烷基、和C1-C3氣烷基，Rg选自任选地取代的C1到C1。烷基，和Ars为任选地取代的芳基。
2. 根据权利要求1的可交联聚合物，其中可聚合官能团P选自W下通式（II-A)和 (II-B)：
其中R4选自氨、氣、C1-C3烷基、和C1-C3氣烷基；且A为氧或由结构式NR5表示，其中R5选自氨和取代和未取代的Cl到C1。线性、支化和环状姪；且
其中Re选自氨、氣、C1-C3烷基、和C1-C3氣烷基。
3. 根据权利要求1或2的可交联聚合物，其中L选自任选地取代的线性或支化的脂肪 族和芳香族姪，和它们的组合，任选地带有一个或多个连接部分，所述连接部分选自-〇-、-s -、-C00-、-C0NR3-、-C0NH-和-OCONH-，其中R3选自氨和取代和未取代的C1到C1。线性、支化 或环状姪。
4. 根据权利要求1到3的任一项的可交联聚合物，其中所述第一单元为通式（I-A)，其 中Xi选自C1-Ci。烷氧基、胺、硫、-OCOR9、-N肥ORi。，和它们的组合，其中Rg选自取代和未取代 的Cl到C1。线性、支化和环状姪，R1。选自取代或未取代的C1到C1。线性、支化和环状姪。
5. 根据权利要求1到4的任一项的可交联聚合物，其中所述第一单元为通式（I-B)，其 中X2为-0-、-S-、-C00-、-C0NRii-、-C0NH-和-0C0NH-，其中R。选自氨和取代和未取代的C1 到。。线性、支化和环状姪，优选烷基，优选-0-，和它们的结合。
6. 根据权利要求1到5的任一项的可交联聚合物，其中所述第一单元由选自一种或多 种W下单体的单体形成：
7.根据权利要求1到6的任一项的可交联聚合物，其中所述第二单元选自一个或多个W下单元：
o
8. 根据权利要求7的可交联聚合物，其中所述第二单元为
〇
9. 一种底层组合物，其包括权利要求1到8的任一项的可交联聚合物和溶剂。
10. 根据权利要求9的底层组合物，其中所述组合物不含附加的交联剂。
【专利摘要】一种可交联聚合物，其包括具有以下通式(I-A)或(I-B)的第一单元：其中：P是可聚合官能团；L是单键或m+1价连接基团；X1是单价供电子基团；X2是二价供电子基团；Ar1和Ar2分别为三价和二价芳基，且环丁烯的环碳原子与Ar1或Ar2的相同芳环上的邻近碳原子键合；m和n均是1以上的整数；且每个R1是独立的单价基团；和选自通式(III)和(IV)的第二单元：其中R7选自氢、氟、C1-C3烷基、和C1-C3氟烷基，R8选自任选地取代的C1到C10烷基，和Ar3为任选地取代的芳基。底层组合物包括所述可交联聚合物和溶剂。可交联聚合物和底层组合物被发现特别适用于形成高分辨率图案的半导体装置和数据存储装置的制备。
【IPC分类】C08F220-30, C08L25-14, C08L33-10, C08F220-14, C08F220-18, C08L33-12, C08L25-16, C08F212-08, C08F212-12
【公开号】CN104788598
【申请号】CN201410858453
【发明人】朴钟根, 孙纪斌, C·D·吉尔摩, 张洁倩, P·D·胡斯塔德, P·特雷弗纳斯三世, K·M·奥康纳
【申请人】陶氏环球技术有限公司, 罗门哈斯电子材料有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2014年12月31日
【公告号】US20150210793