[发明专利]用于底层的芳香族树脂

说明书

芳香族树脂聚合物和含有其的组合物在半导体制造方法中适用作底层。

本发明大体上涉及制造电子装置的领域，并且更具体地说涉及用于半导体制造的材料的领域。

在光刻工艺中熟知的是，如果抗蚀剂图案太高(高纵横比)，那么抗蚀剂图案可以因为来自所用的显影剂的表面张力而塌陷。已经设计多层抗蚀剂工艺(如三层和四层工艺)，其可以在需要高纵横比时解决这一图案塌陷问题。这类多层工艺使用抗蚀剂顶层、一个或多个中间层以及底部层(bottom layer)(或底层(underlayer))。在这类多层抗蚀剂工艺中，使顶部光致抗蚀剂层成像并且以典型的方式显影以提供抗蚀剂图案。接着典型地通过蚀刻将所述图案转移到一个或多个中间层。选择每个中间层，使得使用不同的蚀刻工艺，如不同的等离子蚀刻。最后，典型地通过蚀刻将所述图案转移到底层。这类中间层可以由各种材料构成，而底层材料典型地由高碳含量材料构成。选择底层材料以提供所期望的抗反射特性、平坦化特性以及蚀刻选择性。

用于底层的上覆技术包括化学气相沉积(CVD)碳和经过溶液处理的高碳含量聚合物。CVD材料具有几个显著限制，包括所有权的成本高、不能在衬底上的表面形态上形成平坦化层以及在633nm处用于图案对准的高吸光度。出于这些原因，业界已经移动到经过溶液处理的高碳含量材料作为底层。理想底层需要满足以下特性：能够通过旋涂工艺被浇铸到衬底上；在加热时热定形，具有低脱气和升华；可溶于良好设备相容性的常用处理溶剂中；具有适当的n/k比率以与目前所用的硅硬掩模和底部抗反射(BARC)层协同工作以赋予为光致抗蚀剂成像所必需的低反射率；以及热稳定高达400℃以便在后续氮氧化硅(SiON)CVD工艺期间不受损坏。

熟知的是相对低分子量的材料具有相对低的粘度，流入衬底中的特征中，如通孔和沟槽，从而获得平坦化层。底层材料必须能够平坦化，具有相对低的脱气高达400℃。对于用作高碳含量底层，必不可少的是使任何组合物在加热时热定形。国际专利申请WO 2013/080929公开具有下式的材料的热定形底层组合物：

其中Ar¹、Ar²、Ar³以及Ar⁴各自表示二价芳香族基团，R¹表示单键或C_1-20二价烃；Y表示羰基或磺酰基；m是0或1；并且n是0或1。在这些组合物中使用相对低分子量的交联添加剂以便提供所期望的底层特性。然而，这类相对低分子量交联添加剂易于在固化过程期间发生不希望的脱气或升华。

聚亚芳基聚合物作为电介质材料为众所周知的并且具有许多所期望的特性。举例来说，国际专利申请第WO 97/10193号公开由某些被乙炔基取代的芳香族化合物和双环戊二烯酮单体制备的某些聚亚芳基寡聚物。聚亚芳基寡聚物是在相对高温度下在具有相对高沸点(典型地≥150℃)的有机溶剂中制备。然而，这类反应溶剂在电子行业中作为浇铸溶剂是不良的选择，而聚亚芳基寡聚物必须从反应溶剂沉淀并且溶解于适于浇铸这些聚合物的膜的具有低得多的沸点的不同有机溶剂中。这类聚亚芳基寡聚物在电子行业通常所用的有机溶剂中的溶解度有限，限制这些聚合物的使用。2016年2月29日提交的美国专利申请第15/056,352号(Gilmore等人)公开用作电介质材料的具有改良溶解度的某些聚亚芳基寡聚物。

半导体工业仍然在寻找适合于形成满足工业要求的底层并且在后续加热步骤期间不具有脱气或升华组分的组合物。

本发明提供一种形成图案化层的方法，所述方法包含：(a)将组合物的层涂布在衬底上，所述组合物包含(i)聚亚芳基树脂，其包含以下作为聚合单元：一种或多种式(1)的第一单体