用于定向自组装应用的含硅嵌段共聚物制造技术

本发明专利技术涉及包含重复单元(1)和重复单元(2)的新型二嵌段共聚物，其中R1为氢或C1‑C4烷基，R2选自氢、C1‑C4烷基、C1‑C4烷氧基和卤素，R3选自氢、C1‑C4烷基和C1‑C4氟代烷基，并且R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12独立地选自C1‑C4烷基并且n＝1‑6。本发明专利技术还涉及包含所述新型聚合物和溶剂的新型组合物。本发明专利技术还涉及使用所述新型组合物实现嵌段共聚物的定向自组装的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于定向自组装应用的含硅嵌段共聚物本专利技术涉及用于产生线和空间的组合物和方法，所述线和空间通过含硅嵌段的嵌段共聚物(BCP)的定向自组装形成。所述方法可用于制造电子设备。嵌段共聚物的定向自组装是用于产生越来越小的图案化特征从而制造微电子设备的方法，其中可以实现约纳米级的特征的临界尺寸(CD)。定向自组装方法对于扩展显微光刻技术的分辨率能力是可取的。在常规的光刻法中，紫外线(UV)辐射可以用于通过掩膜曝光于涂布在基材或层状基材上的光致抗蚀剂层。可以使用正光致抗蚀剂或负光致抗蚀剂，和这些还可以包含耐火元素(例如硅)从而能够使用常规的集成电路(IC)等离子体加工进行干式显影。在正光致抗蚀剂中，传输通过掩膜的UV辐射引起光致抗蚀剂中的光化学反应，从而使用显影剂溶液或者通过常规IC等离子体加工除去曝光区域。相反地，在负光致抗蚀剂中，传输通过掩膜的UV辐射引起曝光于辐射的区域变得不太容易被显影剂溶液除去或者不太容易通过常规IC等离子体加工除去。然后将集成电路特征(例如门、通孔或互连件)蚀刻至基材或层状基材，并且除去剩余的光致抗蚀剂。当使用常规光刻曝光过程时，集成电路特征的特征尺寸受到限制。由于与像差、焦点、邻近效应、最小可实现曝光波长和最大可实现数值孔径相关的限制，使用辐射曝光难以实现图案尺寸的进一步减小。大规模集成的需求导致设备中的电路尺寸和特征的不断缩小。过去，特征的最终分辨率取决于用于曝光光致抗蚀剂的光的波长，其具有自身限制。定向组装技术(例如使用嵌段共聚物成像的制图外延和化学外延)是用于提高分辨率同时减少CD变化的高度可取的技术。在使用EUV、电子束、深UV或浸渍光刻的方法中，这些技术可以用于提高常规UV光刻技术或者实现甚至更高的分辨率和CD控制。定向自组装嵌段共聚物包括抗蚀刻性共聚单元的嵌段和高度蚀刻性共聚单元的嵌段，所述嵌段在基材上涂布、对齐和蚀刻时，产生极高密度图案的区域。在制图外延定向自组装方法中，嵌段共聚物围绕使用常规光刻法(紫外线、深UV、电子束、远UV(EUV)曝光源)预图案化的基材自组织从而形成重复的形貌特征，例如线/空间(L/S)或接触孔(CH)图案。在L/S定向自组装阵列的示例中，嵌段共聚物可以形成自对齐的片层状区域，所述片层状区域可以在预图案化的线之间的沟槽中形成不同间距的平行的线-空间图案，因此通过将形貌线之间的沟槽中的空间分成更精细的图案从而提高图案分辨率。例如，能够微相分离并且包括抵抗等离子体蚀刻的富碳嵌段(例如苯乙烯或包含一些其它元素例如Si、Ge、Ti)和高度等离子体蚀刻性或高度除去性嵌段的二嵌段共聚物可以提供高分辨率图案限定。高度蚀刻性嵌段的示例可以包括富氧并且不包含耐火元素的单体，并且能够形成高度蚀刻性嵌段，例如甲基丙烯酸甲酯。限定自组装图案的蚀刻方法中使用的等离子体蚀刻气体通常是在制造集成电路(IC)的方法中使用的那些。通过这种方式，相比于常规光刻技术，可以在典型的IC基材上产生非常精细的图案，因此实现图案增幅(multiplication)。相似地，通过使用制图外延可以使得特征(例如接触孔)更密集，其中合适的嵌段共聚物本身通过围绕由常规光刻法限定的接触孔阵列或柱阵列定向自组装而排列，因此形成蚀刻性域和抗蚀刻性域的区域的更密集的阵列，所述域在被蚀刻时引起接触孔的更密集的阵列。因此，制图外延具有提供图案校正和图案增幅的潜力。在化学外延或钉扎化学外延中，围绕表面形成嵌段共聚物的自组装，所述表面具有不同化学亲和性的区域但是不具有形貌或具有极微弱形貌从而引导自组装过程。例如，可以使用常规光刻(UV、深UV、电子束EUV)对基材的表面进行预图案化从而以线和空间(L/S)图案的方式形成具有不同化学亲和性的表面，其中通过辐射改变表面化学的曝光区域与不具有化学改变的未曝光区域交替。这些区域不存在形貌区别，但是存在表面化学区别或钉状物从而实现嵌段共聚物片段的定向自组装。特别地，嵌段片段包含抗蚀刻性单元(例如苯乙烯重复单元)和迅速蚀刻性重复单元(例如甲基丙烯酸甲酯重复单元)的嵌段共聚物的定向自组装允许抗蚀刻性嵌段片段和高度蚀刻性嵌段片段在图案上的精确设置。该技术允许这些嵌段共聚物的精确设置，并且随后在等离子体蚀刻加工或湿式蚀刻加工之后将图案的图案转移至基材中。化学外延的优点是可以通过改变化学区别进行微调从而帮助改进线边缘粗糙度和CD控制，因此允许图案校正。其它类型的图案(例如重复接触孔(CH)阵列)也可以是使用化学外延校正的图案。中性层是基材或经处理基材的表面上的层，其对定向自组装中使用的嵌段共聚物的任何嵌段片段都不具有亲和性。在嵌段共聚物的定向自组装的制图外延方法中，中性层是有用的，因为其允许定向自组装的嵌段聚合物片段的合适设置或定向，这导致抗蚀刻性嵌段聚合物片段和高度蚀刻性嵌段聚合物片段相对于基材的合适设置。例如，在包括由常规辐射光刻法限定的线和空间特征的表面中，中性层允许嵌段片段定向使得嵌段片段垂直于基材的表面定向，所述定向对于图案校正和图案增幅来说都是理想的，其取决于如与由常规光刻法限定的线之间的长度相关的嵌段共聚物中的嵌段片段的长度。在定向自组装方法中使用具有高硅含量的苯乙烯和二甲基硅氧烷的二嵌段共聚物(其中高硅含量的组装使自组装图案等离子体蚀刻转移至基材中)需要使用溶剂退火(US2011/0272381)从而降低嵌段域的自组装所需的退火温度，或者需要在高温(275-350℃)下在其中氧含量等于或小于7.5ppm的低氧气态条件下加工(US2013/0209344)。因此，需要可以在低温下加工特别当在空气中进行时的包含高硅域的嵌段共聚物。当使用制图外延方法使用常规嵌段共聚物材料(例如苯乙烯和二甲基硅氧烷的嵌段共聚物)限定线和空间或接触孔或通孔的阵列时，需要使用高温或用溶剂退火。本专利技术描述了新型的包含高硅含量嵌段的嵌段共聚物，所述嵌段共聚物可以在120℃和250℃之间的低温范围内在空气中退火而无需低氧或溶剂退火从而进行所需的定向自组装，需要所述定向自组装来产生富硅域和无硅域，所述富硅域和无硅域可以用于将线和空间、接触孔、通孔或其它特征图案转移至基材中。本专利技术还涉及包含该新型聚合物和溶剂的组合物以及在基材上形成新型嵌段聚合物的涂层的方法。本专利技术还涉及通过使用包含本专利技术的新型聚合物的组合物将线和空间、接触孔、通孔或其它特征制造于基材中的定向自组装方法。附图说明图1a-1c显示了新型嵌段共聚物的自对齐方法，所述嵌段共聚物具有1.2至0.8的重复单元(1)与重复单元(2)的比例并且垂直于中性层定向。图2a-2i显示了新型嵌段共聚物的负型线增幅方法，所述嵌段共聚物具有1.2至0.8的重复单元(1)与重复单元(2)的比例并且垂直于中性层定向。图3a-3g显示了新型嵌段共聚物增幅的正型增幅方法，所述嵌段共聚物具有1.2至0.8的重复单元(1)与重复单元(2)的比例并且垂直于中性层定向。图4a-4d显示了新型嵌段共聚物增幅的接触孔方法，所述嵌段共聚物具有1.2至0.8的重复单元(1)与重复单元(2)的比例并且垂直于中性层定向。图5a-5g显示了新型嵌段共聚物增幅的圆柱体制图外延方法，所述嵌段共聚物具有5.3至8的重复单元(1)与重复单元(2)的比例并且平行于基材定向。
技术实现思路
本专利技术涉本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于定向自组装的组合物，包含：i)包含结构(1)的重复单元和结构(2)的重复单元的嵌段共聚物，其中R1为氢或C1‑C4烷基，R2选自氢、C1‑C4烷基、C1‑C4烷氧基和卤素，R3选自氢、C1‑C4烷基和C1‑C4氟代烷基，并且R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12独立地选自C1‑C4烷基并且n＝1‑6；优选地R1为氢，R2为氢或C1‑C4烷基，R3为C1‑C4烷基或C1‑C4氟代烷基，并且R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自为甲基并且n＝2‑6，和

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.30 US 14/527,9391.用于定向自组装的组合物，包含：i)包含结构(1)的重复单元和结构(2)的重复单元的嵌段共聚物，其中R1为氢或C1-C4烷基，R2选自氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素，R3选自氢、C1-C4烷基和C1-C4氟代烷基，并且R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12独立地选自C1-C4烷基并且n＝1-6；优选地R1为氢，R2为氢或C1-C4烷基，R3为C1-C4烷基或C1-C4氟代烷基，并且R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自为甲基并且n＝2-6，和ii)溶剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述嵌段共聚物具有1.2至0.8的重复单元(1)与重复单元(2)的摩尔比。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中R1为氢，R2为氢，R3为C1-C4烷基，并且R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自为甲基并且n＝2-6，优选地R1为氢，R2为氢，R3为甲基，并且R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自为甲基并且n＝3。4.根据权利要求1至3任一项所述的组合物，其中所述嵌段共聚物具有5.3至8.0，优选7.3至6.0的重复单元(1)与重复单元(2)的摩尔比。5.根据权利要求1至4任一项所述的组合物，其中所述嵌段共聚物在溶剂中的浓度为在总组合物的0.5至5重量％之间。6.根据权利要求1至5任一项所述的组合物，其中溶剂选自1,2-丙二醇C1-C4烷基醚C1-C4烷基羧酸酯、C1-C4烷基C1-C4烷基羧酸酯及其混合物。7.用于定向自组装图案化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴恒鹏，殷建，林观阳，金志勋，M·波内斯丘，
申请(专利权)人：AZ电子材料卢森堡有限公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡,LU