底层组合物和成像底层组合物的方法
【专利说明】底层组合物和成像底层组合物的方法
[0001] 本发明专利申请是申请日为2011年9月30日、申请号为201110462291. 2、发明名 称为"底层组合物和成像底层组合物的方法"的发明专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 本申请是2010年10月4日提交的美国临时申请号No. 61/389,559的非临时申请， 该临时申请的内容以引文的形式完整地包含在本申请中。
【背景技术】
[0004] 嵌段共聚物可用于定向自组装工艺，以无需光刻工艺而形成图案。该嵌段共聚物 可通过在具有中性和极性区域的中性或图案化表面上组装而形成图案。这一中性或图案化 表面可通过使用聚合物刷状底层而提供。
[0005] 刷状聚合物是被附着到由例如一种半导体材料形成的基材的表面上的聚合链。使 用具有所期望组成的刷状聚合物前体，将表面反应性地改性到期望的厚度和表面能量。该 无规共聚物刷状层的组成被调整以提供期望的中性表面。除非合成每个嵌段重复单元的 无规聚合物是不可行的（例如可能需要不同聚合机理时，或无刷状聚合物组成时），对于 具有自组装能力的嵌段共聚物，在该刷状聚合物中已经实施了末端基团的功能化或引入 包含反应性基团的单体（参见，例如 P. Mansky，Y. Liu，E. Huang，T. P. Russell，C. Hawker， "Controlling polymer surface interaction with random copolymer brushes"（控制 聚合物表面与无规共聚物刷的相互作用），Science，275,1458,（1997))。
[0006] 对刷状共聚物的组成修饰被设计为提供用于接枝的官能位置。然而，在调整刷状 聚合物组成的技术中没有公开光刻地改变表面极性，并且由此形成了其上可形成自组装层 的图案化表面。
【发明内容】
[0007] 在一个实施例中，通过提供一种形成图案的方法，克服了已有技术的缺点并且提 供了额外的优点，所述方法包括通过照射光敏层的一个部分，将在包括光酸产生剂的光敏 层中产生的酸扩散进入底层的一个邻近部分中，该底层包括含有酸可分解基团、连接基团 和官能团的酸敏共聚物，该连接基团被共价键合到基材的亲水表面，交联形成共聚物交联， 或者既被共价键合到基材的表面，又被交联以形成共聚物交联，其中该光敏层被配置在底 层的表面上，扩散包括加热该底层和光敏层，底层中的酸敏共聚物的酸敏基团与所扩散的 酸反应，在底层的表面上形成极性区域，该极性区域具有图案的形状；去除光敏层；在该底 层的表面上形成自组装层，该自组装层包括嵌段共聚物，该嵌段聚合物包括对该极性区域 具有亲和性的第一嵌段和对该极性区域具有比第一嵌段小的亲和性的第二嵌段，其中该第 一嵌段形成了与该极性区域对齐的第一微区，并且该第二嵌段形成了邻近该第一微区对齐 的第二微区，和移除该第一或第二微区以暴露出该底层的下层部分。
[0008] 在另一个实施例中，底层包括具有如下通式的酸敏共聚物：
[0009]
【主权项】
1. 一种形成图案的方法，包括： 通过照射光敏层的一部分，使得在包括光酸产生剂的光敏层中产生的酸扩散进入底层 的邻近部分中，该底层包括含有酸可分解基团、连接基团和官能团的酸敏共聚物，该连接基 团被共价键合到基材的亲水表面，交联形成共聚物交联，或者既被共价键合到基材的所述 表面，又交联形成共聚物交联， 其中该光敏层配置在底层的表面上，扩散包括加热该底层和光敏层，底层中的酸敏共 聚物的酸敏基团与所扩散的酸反应，在底层的表面上形成极性区域，该极性区域具有图案 的形状； 去除光敏层； 在该底层的表面上形成自组装层，该自组装层包括嵌段共聚物，该嵌段聚合物包括对 该极性区域具有亲和性的第一嵌段和对该极性区域具有比第一嵌段小的亲和性的第二嵌 段，其中该第一嵌段形成对齐该极性区域的第一微区，并且该第二嵌段形成了邻近该第一 微区对齐的第二微区，其中所述第一微区和第二微区的最短平均尺寸为l-l〇〇nm，和 移除该第一或第二微区以暴露出该底层的下层部分。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该光敏层为正性光刻胶。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述底层包括： 通过旋涂、浸涂、辊涂、喷涂或刮涂使酸敏共聚物的溶液与基材的表面接触， 加热以去除溶剂并在酸敏共聚物的连接基团和亲水表面之间形成共价键，以及 用溶剂清洗底层的表面以去除任何未被键合的刷状共聚物。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，形成自组装层包括： 通过旋涂、浸涂、辊涂、喷涂或刮涂使嵌段共聚物的溶液与底层的表面接触，和 退火以去除溶剂和形成第一和第二微区。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过用光化辐射经由中间掩模暴露该光敏 层或以e-束辐射在光敏层上直接写入图案来完成选择性照射。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，底层的被照射区域形成了具有比第一和第 二微区的间隔空间大的间隔的稀疏状图案。
7. 如权利要求6所述的方法，进一步地包括在所述底层上形成额外的第一和第二微区 以填充该稀疏状图案的间隔空间，其中该额外的第一微区与所述第二微区对齐但不与极性 区域对齐，并且该额外的第二微区与所述额外的第一微区对齐。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸敏共聚物具有通式：
其中&为包含叔烷基酯基团的C:_3(|的酸可分解基团，R3为包含羟基的C:_3(|的连接基 团，馬和R7的每一个独立地为包含芳基或酯基的C^的官能团，R2,R4, &和R8独立地为H 或的有机基团，并且摩尔分数W和X为0. 001至0. 999和摩尔分数y和Z为0到0. 9， 其中摩尔分数w，x，y和z的和为1。
9. 一种底层，包括选自下组的酸敏共聚物： 具有式（2)的结构：
其中馬为包括叔烷基酯基团的C_的酸可分解基团，R1(|为H或C^的烷基，R2, &和 &独立地为H，甲基，乙基，或苯基，摩尔分数x为0. 05到0. 65,摩尔分数y为0. 35到0. 95， 并且摩尔分数z为0到0. 9,其中摩尔分数x，y和z的和为1 ; 具有式（3)的结构：
其中摩尔分数a为0. 05到0. 65,摩尔分数b为0. 35到0. 95,摩尔分数a和b的和为 1 ; 具有式（4)的结构：
其中摩尔分数a为0. 05到0. 65,摩尔分数b为0. 15到0. 75,摩尔分数c为0. 20到 0. 80,摩尔分数a，b和c的和为1 ; 具有式（5)的结构：
其中摩尔分数a为0. 05到0. 65,摩尔分数b为0. 15到0. 75,摩尔分数c为0. 20到 0. 80,摩尔分数a，b和c的和为1 ; 具有式（6)的结构：
其中为包括叔烷基酯基团的C_的酸可分解基团，R12为C^的包含羟基的基团，R13为H，的烷基，或的烷氧基，R2, &和1?6独立地为H，甲基，乙基，或苯基，摩尔分 数x为0. 05到0. 65,摩尔分数y为0. 35到0. 95,并且摩尔分数z为0到0. 90,其中摩尔分 数x，y和z的和为1 ; 具有式（7)的结构：
其中摩尔分数a为0. 05到0. 65,摩尔分数b为0. 15到0. 75,摩尔分数c为0. 2到0. 8， 摩尔分数a，b和c的和为1 ; 具有式（8)的结构：
其中摩尔分数a为0. 05到0. 65,摩尔分数b为0. 15到0. 75,摩尔分数c为0. 2到0. 8， 摩尔分数a，b和c的和为1 ; 具有式（9)的结构：
其中摩尔分数a为0. 05到0. 65,摩尔分数b为0. 15到0. 75,摩尔分数c为0. 2到0. 8， 摩尔分数d为0. 1到0. 6,摩尔分数a，b，c和d的和为1。
10.-种自组装多层膜，包括： 底层，该底层包括含有酸可分解基团、连接基团和官能团的酸敏共聚物，该底层配置在 基材的亲水表面上并被共价键合到基材的亲水表面，交联以形成共聚物交联，或者既被共 价键合到该基材的表面，又被交联以通过该连接基团形成共聚物交联，其中底层的部分表 面具有已分解的酸可分解基团以形成底层的图案化表面，和 配置在该底层的图案化表面上的自组装层，该自组装层包括嵌段共聚物，该嵌段聚合 物包括第一嵌段和第二嵌段，所述第一嵌段对具有已分解的酸可分解基团的底层表面部分 具有亲和性，所述第二嵌段对所述具有已分解的酸可分解基团的底层表面的部分的亲和性 比第一嵌段的小， 其中该第一嵌段形成对齐该具有已分解的酸可分解基团的底层部分的第一微区，并且 该第二嵌段在底层表面上形成与该第一微区对齐并邻近的第二微区，其中所述第一微区和 第二微区的最短平均尺寸为l-l〇〇nm。
【专利摘要】一种形成图案的方法，包括通过照射光敏层的一部分，使在包括光酸产生剂的光敏层中产生的酸扩散进入底层的邻近部分中，该底层包括含有酸可分解基团、连接基团和官能团的酸敏共聚物，其中该光敏层配置在底层的表面上，扩散包括加热该底层和光敏层，底层中的酸敏共聚物的酸敏基团与所扩散的酸反应，以在底层的表面上形成极性区域，该极性区域具有图案的形状；去除光敏层；在该底层的表面上形成自组装层，该自组装层包括嵌段共聚物，该嵌段聚合物包括第一嵌段和第二嵌段，其中该第一嵌段形成对齐该极性区域的第一微区，并且该第二嵌段形成了邻近该第一微区对齐的第二微区，并移除该第一或第二微区以暴露出该底层的下层部分。
【IPC分类】B81C1-00, G03F7-00, G03F7-11, G03F7-26, G03F7-16, C08F297-02
【公开号】CN104777712
【申请号】CN201510125436
【发明人】P·特雷福纳斯, P·D·胡斯塔德, C·皮埃尔
【申请人】罗门哈斯电子材料有限公司, 陶氏环球技术有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2011年9月30日
【公告号】CN102540704A, US8822124, US20120088188, US20140335455