CN101080669B - 适合在多层光刻方法中用作平面化垫层的组合物及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

公开了显示高的耐蚀刻性和改进的光学性能的新型垫层组合物。所述垫层组合物包含乙烯基或丙烯酸酯聚合物，如甲基丙烯酸酯聚合物，所述聚合物包含至少一个取代或未取代的萘或萘酚结构部分(包括其混合物)。本发明聚合物的实例包括：通式(I)、(II)、(III)、(IV)，
Figure B05843180020070619A000011
其中每个R1独立地选自有机结构部分或卤素；每个A独立地是单键或有机结构部分；R2是氢或甲基；每个X、Y和Z是0-7的整数，Y+Z是7或更少。上述有机结构部分可以是选自线性或支化烷基、卤化线性或支化烷基、芳基、卤化芳基、环状烷基、和卤化环状烷基的取代或未取代的烃、和它们的任何组合。所述组合物适合在多层光刻方法(包括三层光刻方法)中用作平面化垫层。

Description

适合在多层光刻方法中用作平面化垫层的组合物及其应用方法
现在，本专利申请是于2004年12月16日提交的美国专利申请序列号11/013,971的部分继续申请。 
技术领域
本发明涉及用于含硅光致抗蚀剂、尤其是含硅多层抗蚀剂的垫层组合物。更具体地说，本发明涉及包含乙烯基或丙烯酸酯聚合物的垫层组合物，所述聚合物包含萘结构部分或萘酚结构部分。 
背景技术
在微电子技术工业中，日益希望减小结构特征的尺寸和/或为给定的芯片尺寸提供更大量的电路。要求进步的光刻技术制造高性能和高密度的电路。光刻技术不但在所需的基材上使图案直接成像方面而且在制造常用于此类成像的掩模方面影响微观结构的制造。 
光刻方法的分辨能力通常与成像辐射的波长、曝光工具中透镜的数值孔径和所使用的各种分辨提高技术有关。更薄的抗蚀剂还提供更大的焦点宽容度和更高的分辨率。使常规单层抗蚀剂变薄以改进分辨率通常导致抗蚀剂耐蚀刻性的损害，需要用所述抗蚀剂来将所需图像转移到基础材料层上。为了获得更薄的成像用层的分辨率增强利益，已经开发出多层光刻方法(例如，双层方法)。 
在多层光刻方法中，在成像用抗蚀剂层(通常是含硅抗蚀剂)和基础材料层之间使用平面化垫层，所述基础材料层将通过从图案化抗蚀剂的转移进行构图。所述垫层接收来自图案化抗蚀剂层的图案，然后所述图案化垫层充当需要用来将所述图案转移到基础材料上的蚀刻方法的掩模。示例性的多层光刻方法在美国专利号5,985,524、6,444,408、6,653,048和美国再颁专利号RE38,282中进行了描述。这些专利提到使用聚丙烯酸酯作为垫层。美国专利号6,054,248还公开了用作垫层的各种聚合物。 
虽然平面化垫层材料在本领域中存在，但是仍存在对改进的组合物，尤其是在使用波长小于200nm(例如193nm)的成像辐射的光刻方法中有用的组合物的不断的需要。已知的用于I线和248nmDUV多层光刻应用的垫层通常基于酚醛清漆或多羟基苯乙烯聚合物。例如，美国专利号6,340,734公开了使用重氮萘醌(DNQ)/酚醛清漆或酚醛清漆树脂作为垫层材料。这些材料非常强烈地吸收193nm辐射，因此不适合于193nm光刻应用。 
所述平面化垫层组合物应该是足够可蚀刻的且具有对覆盖性光致抗蚀剂的选择性(以在经蚀刻的垫层中产生好的轮廓)，同时对需要用来使基础材料层图案化的蚀刻方法有耐性。此外，平面化垫层组合物应该具有所需的光学特性(例如，折射指数、光学密度)从而避免对任何附加的抗反射层的需要。垫层的好的折射指数的实例是将为基材提供大约1％或更少的反射率的那些。平面化垫层组合物应该还具有与成像用抗蚀剂层的物理和化学相容性以避免可能引起底脚和/或浮渣的不希望的相互作用。 
还希望减少平面化垫层组合物中独立的成分的数目以提高多层光刻方法的经济可行性。 
美国专利号6,818,381描述了适合于形成用于多层光刻方法的平面化垫层的组合物，其特征在于：当组合物不需要独立的交联剂时，存在(A)包含(i)环状醚结构部分、(ii)饱和的多环结构部分和(iii)芳族结构部分的聚合物，或者当组合物需要独立的交联剂时，存在(B)包含(i)饱和的多环结构部分和(ii)芳族结构部分的聚合物。该组合物提供优异的光学、机械和蚀刻选择性性能，并且在使用波长小于200nm的辐射以使基础材料层成形的光刻方法中是尤其有用的。该教导使用高度吸收性芳族结构部分，而该结构部分仅能以少量引入聚合物组合物中。较低比例的芳族结构部分的一个缺陷是当使垫层下的材料层图案化时所得的聚合物将具有较低的耐蚀刻性。其它的缺陷是将非常难以在该合成方法中得到合适的光学性能，如当引入太多芳族结构部分时使 得聚合物吸收性太高，或当引入的芳族结构部分不足时使得聚合物吸收性太低。 
美国专利申请公开号2003/0073040 A1描述了含聚合物的垫层薄膜，所述聚合物具有80wt％或更高的碳含量。所述聚合物是苊烯聚合物或其共聚物，其提供非常刚性的组合物。非常难以用这一刚性组合物调节n和k值。 
对于垫层来说，需要简单的含芳族单元且耐蚀刻性高、光学性能好的乙烯基和丙烯酸酯聚合物。对于三层抗蚀剂结构来说，还需要具有良好的垫层组成。 
发明内容
本发明的目的是提供显示高的耐蚀刻性和改进的光学性能的新型垫层组合物。 
因此，在一个方面中，本发明涉及适合在多层光刻方法中用作平面化垫层的组合物，该组合物包含乙烯基或丙烯酸酯聚合物，所述聚合物包含至少一个取代或未取代的萘或萘酚结构部分。 
在另一个方面中，本发明涉及在基材上形成图案化材料特征的方法。该方法包括：在基材上提供材料层；在该材料层上形成垫层，该垫层包含乙烯基或丙烯酸酯聚合物，该聚合物包含至少一个取代或未取代的萘或萘酚结构部分；在该垫层上形成辐射敏感性成像用层；在辐射下将该成像用层构图曝光，从而在该成像用层中产生辐射曝光区域的图案；选择性地将该成像用层和垫层的部分除去以暴露出该材料层的部分；和将该材料层的暴露出的部分蚀刻，从而形成该图案化材料特征。 
在又一个方面中，本发明涉及在基材上形成图案化材料特征的方法。该方法包括：在基材上提供材料层；在该材料层上形成垫层，该垫层包含乙烯基或丙烯酸酯聚合物，该聚合物包含至少一个取代或未取代的萘或萘酚结构部分；在该垫层上形成中间层，该中间层包含含硅聚合物；在该中间层上形成辐射敏感性成像用层；在辐射下将该成像用层构图曝光，从而在该成像用层中产生辐射曝光区域的图案；选择性地将该成像用层、中间层和垫层的部分除去以暴露出该材料层的部分；和将该 材料层的暴露出的部分蚀刻，从而形成该图案化材料特征。 
具体实施方式
本发明涉及在多层光刻方法中有用的的垫层组合物。在包含由本发明组合物获得的垫层的光刻结构中，本发明组合物提供优异的光学性能。在另一个方面，本发明包括制造此类光刻结构的方法和使用此类光刻结构在基材上将基础材料层构图的方法。 
在一个方面中，本发明涉及包含乙烯基或丙烯酸酯聚合物，如甲基丙烯酸酯聚合物的垫层组合物。该聚合物包含至少一个取代或未取代的萘或萘酚结构部分(包括它们的混合物)。这一实施方案的一些实例在下面示出： 
Figure S05843180020070619D000041
其中每个R1独立地选自有机结构部分或卤素；每个A独立地是单键或有机结构部分；R2是氢或甲基；每个X、Y和Z是0-7的整数，并且Y+Z是7或更少。上述有机结构部分可以是选自线性或支化烷基、卤化线性或支化烷基、芳基、卤化芳基、环状烷基、和卤化环状烷基的取代或未取代的烃、和它们的任何组合。R1也可以在有机结构部分中包含-OH基团和其它除-OH基团之外的活性部位如氨基、亚氨基、羧酸和其混合物。为了微调垫层的折射指数(n)和消光系数(k)，垫层组合物的聚合物可以进一步包含具有饱和碳键的共聚单体。此类具有饱和碳键的共聚单体将降低聚合物的k值。适合的共聚单体包括乙烯基化合物、丙烯酸酯(包括甲基丙烯酸酯)、马来酸酐、环状烯烃、乙烯基醚和它们的混合物。具有饱和碳键的共聚单体还可以包含选自醇、氨基、亚氨基、羧酸和其混合物的活性部位。 
为了提高k值，垫层组合物的聚合物可以进一步包含芳族共聚单体或具有双或三键的共聚单体。这些芳族共聚单体的实例是含取代和未取代的苯基、羟苯基、蒽和羟基蒽基团的乙烯基和丙烯酸酯单体(包括甲基丙烯酸酯单体)。具有双或三键的共聚单体的实例包括含烯烃、炔、氰基和/或腈基团的乙烯基和丙烯酸酯单体。 
垫层组合物优选具有大约0.08-0.8，更优选大约0.12-0.5的k值，和大约1.3-2.0，更优选大约1.45-1.8的n值。 
如果垫层将要用于使用157nm成像辐射的多层光刻方法，则聚合物优选包含氟组分。所述氟可以作为五氟芳基(例如，作为全氟代苯乙烯)、三氟甲基(例如，三氟甲基丙烯酸酯)存在或以与所述平面化层组合物的其它成分和用来形成所述聚合物的合成技术相容的另一种形成存在。 
本发明的垫层组合物优选基本上不含硅，尤其是当所述成像用层是含硅抗蚀剂时更是如此。 
在任何交联反应之前，本发明聚合物优选具有至少大约1000的，更优选大约5000-50000的重均分子量。 
为了防止垫层和在其上的抗蚀剂层之间相互混合，所述垫层组合物可以进一步包含用于引起本发明聚合物交联的酸产生剂。所述酸产生剂优选是当热处理时释放酸的酸产生剂化合物。可以适合地采用各种已知的热酸产生剂，如2，4，4，6-四溴代环己二烯酮、苯偶姻甲苯磺酸酯、2-硝基苄基甲苯磺酸酯和有机磺酸的其它的烷基酯。在激活后产生磺酸的化合物通常是适合的。其它适合的热活化酸产生剂在美国专利号5,886,102和5,939,236中进行了描述。 
如果需要的话，辐射敏感性酸产生剂可以用作热活化酸产生剂的替换物或与热活化酸产生剂结合起来使用。适合的辐射敏感性酸产生剂的实例在美国专利号5,886,102和5,939,236中进行了描述。优选的辐射敏感性酸产生剂(PAG)包括：(三氟甲基-磺酰氧基)-二环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺(“MDT”)、盐、芳族重氮盐、锍盐，二芳基碘盐和N-羟基酰胺或酰亚胺的磺酸酯，如美国专利号4,731,605中公开那样。此外，可以使用产生较弱酸的PAG如N-羟基-萘二甲酰亚胺的 十二烷磺酸盐(“DDSN”)。辐射敏感性酸产生剂应该与所述平面化垫层组合物的其它组分相容。当使用辐射敏感性酸产生剂时，组合物的固化(交联)温度可以通过应用适当的辐射以引起反过来又会将交联反应催化的酸产生来降低。即使使用辐射敏感性酸产生剂，仍优选将所述组合物热处理以加速交联过程(例如，生产线中的晶片的交联过程)。 
交联组分优选是交联剂，它能按被产生的酸催化和/或被加热催化的方式与本发明聚合物起反应。通常地，在垫层组合物中所使用的交联组分可以是任何适合的另外与所述组合物的其它组分相容的交联剂。交联剂优选在产生的酸的存在下用来使聚合物组分交联。适合的有机交联剂包括，但不限于：含胺化合物、含环氧基化合物、含至少两个乙烯基醚基团的化合物、烯丙基取代的芳族化合物、含至少两个或更多个重氮萘醌磺酸酯基的化合物、和它们的组合物。优选的交联剂是甘脲化合物如可从American Cyanamid Company以POWDERLINK商标获得的四甲氧基甲基甘脲、甲基丙基四甲氧基甲基甘脲和甲基苯基四甲氧基甲基甘脲。其它的优选交联剂包括2，6-双(羟甲基)-对甲酚和具有以下结构的化合物： 
包括它们的类似物和衍生物，如在日本特许公开专利申请(Kokai)号1-293339中找到的那些，以及醚化氨基树脂，例如甲基化或丁基化蜜胺树脂(分别是N-甲氧基甲基或N-丁氧基甲基蜜胺)或甲基化/丁基化甘脲，例如可以在加拿大专利号1,204,547中找到的那些。也可以使用其它的交联剂如双环氧化合物类或双酚(例如双酚-A)。可以使用交联剂的组合物。 
交联组分可以是本发明聚合物结构的一部分。因此，所述垫层组合物的聚合物可以进一步包含含交联结构部分的共聚单体。适合的交联结构部分包括：含胺化合物、含环氧基材料、含乙烯基醚基团的化合物、烯丙基取代的芳族化合物、含重氮萘醌磺酸酯基的化合物、和它们的组合物。含环氧基型交联剂的共聚单体的实例是环状醚结构部分，并且优选存在于此种基团中，该基团悬吊在构成所述聚合物的骨架的至少一部分的单体上。优选地，所述环状醚结构部分悬吊在作为酯基一部分的丙烯酸酯单体(例如，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯)上。如果需要的话，其它组分也可以存在于所述酯基中。环状醚结构部分的实例包括三烷、 四氢呋喃、氧杂环丁烷、氧杂环庚烷、三噻烷、四噻烷和环氧基结构部分。 
本发明的垫层组合物优选包含(基于固体)(i)大约50-98wt％所述聚合物，更优选大约70-96wt％，(ii)大约1-50wt％交联组分，更优选大约3-25wt％，非常优选大约5-25wt％，和(iii)大约1-20wt％酸产生剂，更优选大约1-15wt％。 
本发明的垫层组合物可以与任何在光刻结构的形成中所需的抗蚀剂材料结合起来使用。优选地，抗蚀剂可在紫外辐射(例如，波长＜400nm)下或在电子束辐射下成像。适合的抗蚀剂材料的实例在美国专利号5,861,231、5,962,184和6,037,097中进行了描述。为使用193nm辐射的双层应用优选的抗蚀剂在美国专利号6,444,408中进行了公开，该文献的公开内容在此引入作为参考。 
本发明的垫层组合物在它们涂覆到所需基材上之前可以包含溶剂。所述溶剂可以是任何通常与抗蚀剂一起使用的溶剂，其另外不会对所述垫层组合物的性能具有任何过分不利的影响。优选的溶剂是丙二醇单甲醚乙酸酯或环己酮。为了涂覆到基材上，所述组合物中溶剂的量优选足以达到大约5-20wt％的固体含量。更高固体含量的制剂通常将产生更厚的涂层。本发明组合物可以进一步包含少量助剂组分(例如，表面活性剂、染料)。 
本发明的垫层组合物可以通过使用常规方法将所述聚合物、酸产生剂和任何其它所需的成分结合来制备。本发明的组合物有利地可以通过旋涂接着烘烤以实现交联和溶剂的除去的方式在基材上形成垫层。烘烤优选在大约250℃或更低，更优选大约150-230℃下进行。烘烤时间可以取决于层厚度和烘烤温度变化。在215℃下，大约两分钟的烘烤时间是优选的。 
本发明垫层组合物的厚度可以取决于底层外形和想要的蚀刻规程(蚀刻待构图的材料层的规程)变化。厚度优选是大约0.15-5.0μm。 
本发明的组合物对用于在半导体基材上制造集成电路的光刻方法是尤其有用的。所述组合物对使用193nm或更短波长的UV成像辐射的光 刻方法是尤其有用的。 
半导体光刻应用通常包括将图案转移到半导体基材上的材料层上。半导体基材的材料层可以是金属导体层、陶瓷绝缘层、半导体层或其它材料，这取决于制造工艺的阶段和为最终产品设定的所需材料。本发明的组合物优选直接涂覆在待构图的材料层上，优选通过旋涂进行涂覆。然后烘烤所述组合物以除去溶剂和使该组合物固化(交联)。然后可以将辐射敏感性抗蚀剂层涂覆(直接或间接地)在本发明的已固化的垫层组合物上。所述抗蚀剂优选是可在所需辐射波长下成像的含硅抗蚀剂。 
通常，使用旋涂或其它技术将含溶剂的抗蚀剂组合物涂覆。然后优选加热(预曝光烘烤)具有所述抗蚀剂涂层的基材以除去溶剂和改进抗蚀剂层的内聚。所涂覆的层的厚度优选尽可能地薄，只要该厚度基本上均匀并且所述抗蚀剂层可以经得起将光刻图案转移到垫层上(如通过反应性离子蚀刻)的后续加工。所述预曝光烘烤步骤优选进行大约10秒-15分钟，更优选大约15秒-1分钟。预曝光烘烤温度可以根据抗蚀剂的玻璃化转变温度变化。 
在除去溶剂之后，然后在所需的辐射(例如，193nm紫外辐射)下将抗蚀剂层构图曝光。当使用扫描粒子束如电子束时，构图曝光可以通过让所述束流扫描越过基材并按所需图案选择性地施加所述束流完成。当使用波形辐射形式如193nm紫外线(UV)辐射时，通过放置在抗蚀剂层上方的掩模进行构图曝光。对于193nm UV辐射来说，总曝光能量优选为大约100毫焦耳/平方厘米或更少，更优选大约50毫焦耳/平方厘米或更少(例如，15-30毫焦耳/平方厘米)。 
在所需的构图曝光之后，通常烘烤抗蚀剂层以进一步完成酸催化反应和提高曝光图案的对比度。后曝光烘烤优选在大约60-175℃，更优选大约90-160℃下进行。后曝光烘烤优选进行大约30秒-5分钟。 
在后曝光烘烤之后，通过让抗蚀剂层与碱性溶液接触获得具有所需图案的抗蚀剂结构(显影)，所述碱性溶液选择性地溶解暴露于辐射下的抗蚀剂的区域。优选的碱性溶液(显影剂)是氢氧化四甲基铵的水 溶液。然后通常将所得的在基材上的光刻结构干燥以除去任何残存的显影剂溶剂。 
然后可以通过反应性离子蚀刻或其它本领域中已知的适合蚀刻技术将图案从抗蚀剂结构转移到本发明垫层的暴露部分上。 
在本发明的垫层暴露出之后，然后可以使用适合于材料层组合物的蚀刻剂将待构图的基础材料层蚀刻。或者，所述材料层的暴露部分可以经受电镀、金属沉积、离子注入或其它半导体加工技术处理。一旦所需的图案转移已经发生，可以使用常规剥离技术将任何残存的垫层和抗蚀剂除去。 
因此，本发明的组合物和所得的光刻结构可以用来产生图案化的材料层结构如金属线路、触点或通路的孔、绝缘部分(例如，波纹沟或浅沟隔离部分)、电容器结构的沟等，它们可以用于集成电路装置的设计中。 
在三层方法中，首先使用适合的淀积方法如旋压涂覆将本发明的垫层施加到基材的表面上。所述垫层优选具有大约80-大约8000nm的厚度。接下来，使用常规的淀积方法如旋压涂覆、蒸发、化学蒸汽淀积、等离子辅助化学蒸汽淀积或物理蒸汽沉积将含硅聚合物中间层施加到所述垫层的上表面上。所述中间层的厚度优选是大约10-大约500nm，更优选大约20-大约200nm。所述中间层可以包括聚硅氧烷、聚硅烷、甲硅烷基化酚醛清漆、硅掺杂的PMMA、硅-聚酰亚胺和/或聚乙烯基甲硅烷基砜。适合的中间层材料是在美国专利号6,420,088；6,503,692和6,730,454中描述的基于ARC/硬掩蔽材料的含硅旋涂物(spin)。 
本发明组合物可以使用的光刻方法的实例在美国专利号4,855,017；5,362,663；5,429,710；5,562,801；5,618,751；5,744,376；5,8 01,094；5,821,469和5,948,570中进行了公开。然而，应当理解，本发明不限于任何具体的光刻技术或装置结构。 
实施例1.2-乙烯萘和5-羟基-1-萘基甲基丙烯酸酯的共聚物的合成(VN/HNM(60/40)) 
将1.01g2-乙烯萘、1g5-羟基-1-萘基甲基丙烯酸酯和90mg 2，2′- 偶氮双(2-甲基丙腈)(AIBN)引发剂溶于8.4g四氢呋喃(THF)中并加入3-颈烧瓶。然后用N2吹扫该体系30分钟，然后将温度提高到70℃。在N2和70℃下进行反应一整夜。然后在1000ml去离子(DI)水中使溶液沉淀。收集聚合物并在真空烘箱中在65℃下干燥一整夜。产量是96％。 
Figure S05843180020070619D000111
实施例2.2-乙烯萘、5-羟基-1-萘基甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的三元共聚物的合成(VN/HNM/HEMA(37.5/37.5/25)) 
将0.68g 2-乙烯萘、1.01g 5-羟基-1-萘基甲基丙烯酸酯、0.38g甲基丙烯酸羟乙酯和101mg AIBN引发剂溶于10.8g四氢呋喃(THF)中并加入3-颈烧瓶。然后用N2吹扫该体系30分钟，然后将温度提高到72℃。在N2和72℃下进行反应一整夜。然后在1000ml DI水中使溶液沉淀。收集聚合物并在真空烘箱中在65℃下干燥一整夜。产率＞90％。 
实施例3.5-羟基-1-萘基甲基丙烯酸酯(HNM)的均聚物的合成 
将1.0g 5-羟基-1-萘基甲基丙烯酸酯和36mg AIBN引发剂溶于6gTHF中并加入3颈烧瓶。然后用N2吹扫该体系30分钟，然后将温度提高到72℃。在N2和72℃下进行反应一整夜。然后在2000ml DI水中使溶液沉淀。收集聚合物并在真空烘箱中在65℃下干燥一整夜。 
Figure S05843180020070619D000121
实施例4.5-羟基-1-萘基甲基丙烯酸酯的均聚物的合成(HNM) 
向配备有冷凝器、温度计、氮进口和磁性搅拌棒的250ml 3颈圆底烧瓶中添加以下物质：5-羟基-1-萘基甲基丙烯酸酯单体(22.50g，0.098摩尔)、AIBN(0.98g，单体总摩尔的6％)、n-DDT(0.39g，单体总摩尔的2％)和90g甲基乙基酮(MEK)(20％wt-wt浓度)。在室温下搅拌反应混合物并用N2流鼓泡45分钟然后把加热罩打开。在覆盖的N2流下，在67-70℃下进行反应13小时。然后将反应溶液冷却到室温，用25g MEK稀释并逐滴添加到正在搅拌的900ml己烷中(1∶8)。搅拌该浆料两小时然后过滤。在Buckner过滤器上将所得的固体风干1.5小时，再溶于MEK(15％wt-wt)中并在己烷(1∶8)中再沉淀。搅拌该浆料两小时然后过滤。收集所得的固体并风干2-3小时，然后在60℃的真空烘箱中进行最终干燥一整夜。产率是90％。 
实施例5.制剂和光学性能 
将在实施例1-3中合成的每种聚合物按100重量份的浓度溶于丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中。将交联剂四甲氧基甲基甘脲按8重量份的浓度和二(叔丁基苯基)碘鎓全氟丁基磺酸盐(DtBPI-PFBuS)按4重量份的浓度添加到所述溶液中，从而达到10wt％的总固体。将配制的溶液旋涂到硅晶片上并在215℃的热板上烘烤180秒，然后用由J.A.WoollamCo.Inc.制造的VB-250 VASE Ellipsometer测量n和k值。对于193nm辐射，所测量的薄膜的光学性能在下表中示出。 
 样品  聚合物组成 在193nm下的n 在193nm下的k
 1  VN/HNM(60/40) 1.3  0.25
 2  VN/HNM/HEMA(37.5/37.5/25) 1.41  0.21
 3  HNM 1.49  0.24
[0061] 实施例6.反射率计算和对比实施例 
用美国专利申请公开号2002/0058204A1中描述的一种聚合物的反射率数据与实施例5中描述的垫层组合物的数据进行对比。单体配比为30∶45∶25的苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸异冰片酯的三元共聚物提供1.68的n值和0.48的k值。在各自具有n和k值为1.52、0.03和1.66、0.02的两种双层抗蚀剂下，计算这一聚合物的基材反射率(400nm)。都显示接近2％的高的反射率，而实施例5的样品2和3显示≤1％的低的反射率。 
实施例7.光刻构图 
将上面所示的共聚物与PGMEA浇铸溶剂、商业热酸产生剂(TAG)和可商购的交联剂一起配制。本TAG是得自King Industries的CDX-2178，所述交联剂是得自DayChem Co.的Powderlink1174，各自相对于固体以5wt％添加。TAG和交联剂应该看作是实例；可以使用许多商业实施方案。 
在TEL ACT8光刻加工轨道上的200mm硅晶片上旋转铸塑薄膜。溶剂含量和旋转速度经调节提供200nm的薄膜厚度。在200℃下烘烤薄膜90秒以使聚合物薄膜交联。然后在所述薄膜上旋涂试验性的193nm含硅双层抗蚀剂(高活化能)以提供150nm的厚度。用193nm 0.75NA光扫描器进行光刻曝光，所述光扫描器具有常规照度和0.6的部分相干性。使用具有120nm接触孔特征的衰减相位移试验光网。改变曝光剂量以找到合适的对这些零件的固定剂量并获得了横截面SEM。 
证实采用双层抗蚀剂和本发明的垫层获得成功的193nm光刻。即，所述垫层成功地交联并且变得与抗蚀剂上的旋涂物相容，并且不会不利地影响光致抗蚀剂轮廓。垫层的光学常数也经调节适合足够的反射率控 制。应指出，这一情况仅是实例，也可以使用许多其它的光致抗蚀剂(包括单层193nm抗蚀剂)和加工条件获得同样的成功。 
虽然已经结合特定的优选实施方案和其它的备选实施方案具体地描述了本发明，但是显然根据上文描述，许多替换物、修改和改变对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，希望所附权利要求书涵盖落入本发明真实范围和精神内的所有这些替换物、修改和改变。 

Claims (22)

1.适合在多层光刻方法中用作平面化垫层的组合物，所述组合物包含：乙烯基或丙烯酸酯聚合物，酸产生剂和交联剂，所述聚合物包含至少一个取代或未取代的萘或萘酚结构部分；
其中所述聚合物选自：
Figure FSB00000833411300011
其中每个R1独立地选自有机结构部分或卤素；
A是单键或有机结构部分；
R2是氢或甲基；
每个X、Y和Z是0-7的整数；和
Y+Z是7或更少；
其中所述有机结构部分是选自线性或支化烷基、卤化线性或支化烷基、芳基、卤化芳基、环状烷基、和卤化环状烷基的取代或未取代的烃，所述聚合物具有至少1000的重均分子量，
其中所述聚合物还包含具有饱和碳键的共聚单体，和其中所述具有饱和碳键的共聚单体包含选自醇、氨基、亚氨基、羧酸和其混合物的活性部位和其中所述具有饱和碳键的共聚单体包括乙烯基化合物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酐、环状烯烃、乙烯基醚和它们的混合物。
2.权利要求1的组合物，其中所述具有饱和碳键的共聚单体选自乙烯基化合物、丙烯酸酯、马来酸酐、环状烯烃、乙烯基醚和它们的混合物。
3.权利要求1的组合物，其中所述聚合物还包含芳族共聚单体，其中所述芳族共聚单体是包含选自以下的结构部分的乙烯基或丙烯酸酯单体：取代或未取代的苯基、取代或未取代的羟苯基、取代或未取代的蒽、和取代或未取代的羟基蒽。
4.权利要求1的组合物，其中所述聚合物还包含具有双或三键的共聚单体，其中所述具有双或三键的共聚单体是包含选自烯烃、炔、氰基和腈的结构部分的乙烯基或丙烯酸酯单体。
5.权利要求1的组合物，其中所述酸产生剂选自2，4，4，6-四溴环己二烯酮、苯偶姻甲苯磺酸酯、2-硝基苄基甲苯磺酸酯和有机磺酸的其它的烷基酯。
6.权利要求1的组合物，其中所述酸产生剂选自(三氟甲基磺酰氧基)-二环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺、鎓盐、芳族重氮盐、锍盐、和N-羟基酰胺或酰亚胺的磺酸酯。
7.权利要求1的组合物，其中所述酸产生剂为二芳基碘鎓盐。
8.权利要求1的组合物，其中所述交联剂选自含胺化合物、含环氧基化合物、含至少两个乙烯基醚基团的化合物、烯丙基取代的芳族化合物、含至少两个或更多个重氮萘醌磺酸酯基的化合物、和它们的混合物。
9.权利要求1的组合物，其中所述交联剂选自四甲氧基甲基甘脲、甲基丙基四甲氧基甲基甘脲和甲基苯基四甲氧基甲基甘脲。
10.权利要求1的组合物，其中所述交联剂选自2，6-双(羟甲基)-对甲酚和具有以下结构的化合物：
Figure FSB00000833411300031
11.权利要求1的组合物，其中所述交联剂选自醚化氨基树脂、甲基化和丁基化的甘脲、双环氧化合物和双酚、和它们的组合物。
12.权利要求1的组合物，其中所述聚合物还包含含交联用结构部分的共聚单体。
13.权利要求12的组合物，其中所述交联用结构部分选自含胺结构部分、含环氧基结构部分、含乙烯基醚基团的结构部分、烯丙基取代的芳族结构部分、含重氮萘醌磺酸酯基的结构部分、和它们的组合物。
14.权利要求1的组合物，其中所述聚合物还包含含氟结构部分。
15.权利要求14的组合物，其中所述含氟结构部分选自五氟芳基和三氟甲基。
16.在基材上形成图案化材料特征的方法，所述方法包括：
在基材上提供材料层；
在所述材料层上形成垫层，所述垫层包含乙烯基或丙烯酸酯聚合物，酸产生剂和交联剂，所述聚合物包含至少一个取代或未取代的萘或萘酚结构部分；
在所述垫层上形成辐射敏感性成像用层；
在辐射下将所述成像用层构图曝光，从而在所述成像用层中产生辐射曝光区域的图案；
选择性地将所述成像用层和垫层的部分除去以暴露出所述材料层的部分；和
将所述材料层的所述暴露出的部分蚀刻，从而形成所述图案化材料特征，其中所述聚合物选自：
Figure FSB00000833411300041
其中每个R1独立地选自有机结构部分或卤素；
A是单键或有机结构部分；
R2是氢或甲基；
每个X、Y和Z是0-7的整数；和
Y+Z是7或更少；
其中所述有机结构部分是选自线性或支化烷基、卤化线性或支化烷基、芳基、卤化芳基、环状烷基、和卤化环状烷基的取代或未取代的烃，所述聚合物具有至少1000的重均分子量，
其中所述聚合物还包含具有饱和碳键的共聚单体，和其中所述具有饱和碳键的共聚单体包含选自醇、氨基、亚氨基、羧酸和其混合物的活性部位和其中所述具有饱和碳键的共聚单体包括乙烯基化合物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酐、环状烯烃、乙烯基醚和它们的混合物。
17.权利要求16的方法，还包括：从所述材料层上将所述成像层和所述垫层的剩余部分除去。
18.权利要求16的方法，其中所述辐射是波长小于200nm的紫外辐射。
19.权利要求16的方法，其中所述成像用层是含硅抗蚀剂。
20.权利要求16的方法，其中所述材料层选自介电材料、金属和半导体。
21.在基材上形成图案化材料特征的方法，所述方法包括：
在基材上提供材料层；
在所述材料层上形成垫层，所述垫层包含乙烯基或丙烯酸酯聚合物，酸产生剂和交联剂，所述聚合物包含至少一个取代或未取代的萘或萘酚结构部分；
在所述垫层上形成中间层，所述中间层包含含硅聚合物；
在所述中间层上形成辐射敏感性成像用层；
在辐射下将所述成像用层构图曝光，从而在所述成像用层中产生辐射曝光区域的图案；
选择性地将所述成像用层、中间层和垫层的部分除去以暴露出所述材料层的部分；和
将所述材料层的所述暴露出的部分蚀刻，从而形成所述图案化材料特征，其中所述聚合物选自：
Figure FSB00000833411300051
其中每个R1独立地选自有机结构部分或卤素；
A是单键或有机结构部分；
R2是氢或甲基；
每个X、Y和Z是0-7的整数；和
Y+Z是7或更少；
其中所述有机结构部分是选自线性或支化烷基、卤化线性或支化烷基、芳基、卤化芳基、环状烷基、和卤化环状烷基的取代或未取代的烃，所述聚合物具有至少1000的重均分子量，
其中所述聚合物还包含具有饱和碳键的共聚单体，和其中所述具有饱和碳键的共聚单体包含选自醇、氨基、亚氨基、羧酸和其混合物的活性部位和其中所述具有饱和碳键的共聚单体包括乙烯基化合物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酐、环状烯烃、乙烯基醚和它们的混合物。
22.权利要求21的方法，其中所述中间层包含选自聚硅氧烷、聚硅烷、甲硅烷基化酚醛清漆树脂、硅掺杂的PMMA、硅-聚酰亚胺和聚乙烯基甲硅烷基砜。
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