用于嵌段共聚物自组装的组合物和方法技术

本发明专利技术涉及含有可交联和可接枝部分的新型共聚物，包含这些新型共聚物和溶剂的新型组合物，以及使用这些新型组合物在基底上形成交联和接枝的中性层膜的方法，该新型组合物用于在该中性层涂覆的基底上配向嵌段共聚物(BCP)的微结构域的方法中，例如自组装和定向自组装。该新型组合物包含至少一种含有至少一个结构(1)的单元、至少一个结构(2)的单元、至少一个结构(3)的单元，一个

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于嵌段共聚物自组装的组合物和方法专利
本专利技术涉及新型聚合物、新型组合物和使用该新型组合物来使定向自组装嵌段共聚物(BCP)的微结构域配向的新型方法。该组合物和方法可用于制造电子器件。专利技术描述嵌段共聚物的定向自组装是一种可用于生成用于制造微电子器件的越来越小的图案化特征的方法，其中可以达到纳米级的特征的临界尺寸(CD)。定向自组装方法对于扩展微光刻技术的解析度能力是期望的。在常规光刻手段中，可以使用紫外(UV)辐射通过掩模曝光在涂覆在基底或分层基底的光致抗蚀剂层上。正性或负性光致抗蚀剂是有用的，并且这些还可以包含难熔元素例如硅，以实现使用常规集成电路(IC)等离子体处理进行干法显影。在正性光致抗蚀剂中，透过掩模的UV辐射引起光致抗蚀剂中的光化学反应，使得曝光区域用显影剂溶液或通过常规IC等离子体处理去除。反之，在负性光致抗蚀剂中，透过掩模的UV辐射使暴露于辐射的区域变得不易用显影剂溶液或通过常规的IC等离子体处理去除。然后将集成电路特征如门栅、通孔或互连结构蚀刻到基底或分层基底中，并且去除剩余的光致抗蚀剂。当使用常规的光刻曝光方法时，集成电路特征的特征尺寸是有限的。由于与像差、聚焦、邻近效应、最小可实现的曝光波长和最大可实现的数值孔径有关的限制，使用辐射曝光难以实现图案尺寸的进一步降低。大规模集成的需求已经导致器件中的电路尺寸和特征不断缩小。过去，特征的最终解析度已经取决于用于曝光光致抗蚀剂的光的波长，这具有其自身的限制。定向组装技术，例如使用嵌段共聚物成像的图形外延法和化学外延法，是用于在减少CD变化的同时提高解析度的非常理想的技术。这些技术可用于增强常规UV光刻技术，或者在采用EUV，电子束，深UV或浸没式光刻法的手段中用于实现甚至更高的解析度和CD控制。定向自组装嵌段共聚物包含抗蚀刻共聚物单元嵌段和高度可蚀刻共聚物单元嵌段，其当在基底上涂覆、配向和蚀刻时产生非常高密度图案的区域。在图形外延法定向自组装方法中，嵌段共聚物围绕用常规光刻法(紫外线，深UV，电子束，极UV(EUV)曝光源)预先图案化的基板自组织，以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定向自组装阵列的实例中，嵌段共聚物可以形成自配向的层状区域，其可以在预先图案化的线之间的沟槽中形成具有不同间距的线/空间图案，由此通过将在形貌线之间的沟槽中的空间细分成更精细的图案来提高图案解析度。例如，能够微相分离且包含耐等离子蚀刻的富含碳(例如苯乙烯或含有一些其他元素如Si，Ge，Ti)的嵌段和高度等离子可蚀刻或可去除的嵌段的二嵌段共聚物，可以提供高解析度图案限定。高度可蚀刻的嵌段的实例可以包括富含氧且不含有难熔元素并且能够形成高度可蚀刻的嵌段的单体，例如甲基丙烯酸甲酯。在限定自组装图案的蚀刻方法中使用的等离子体蚀刻气通常是用于制造集成电路(IC)的方法中使用的那些。以这种方式，可以在通常的IC基底上产生与通过常规光刻技术可限定的图案相比非常精细的图案，从而实现图案倍增。类似地，通过使用图形外延法可以使诸如接触孔之类的特征更致密，其中合适的嵌段共聚物通过定向自组装围绕由常规光刻限定的接触孔或柱使自身排列，从而形成更致密的可蚀刻和抗蚀刻结构域的区域的阵列，其当蚀刻时产生更致密的接触孔阵列。因此，图形外延法具有提供图案矫正和图案倍增二者的潜能。在化学外延法或钉扎(pinning)化学外延法中，嵌段共聚物的自组装在具有不同化学亲和性的区域但不具有或仅具有非常微小的形貌结构以引导自组装过程的表面周围进行。例如，可以用常规光刻法(UV，深UV，电子束EUV)对基底表面进行图案化以在线和空间(L/S)图案中产生不同化学亲和性的表面，其中表面化学已经通过辐照改变的曝光区域与未曝光且没有化学变化的区域交替。这些区域没有表现出形貌差异，但确实表现出表面化学差异或钉扎以定向嵌段共聚物链段的自组装。具体而言，嵌段链段包含抗蚀刻(例如苯乙烯重复单元)和快速蚀刻重复单元(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将允许在图案上精确布置抗蚀刻嵌段链段和高度可蚀刻嵌段链段。该技术允许这些嵌段共聚物的精确布置以及随后在等离子体或湿法蚀刻加工后图案向基底中的图案转移。化学外延法的优点是可以通过化学差异的变化对其进行微调，以帮助改进线边缘粗糙度和CD控制，从而允许进行图案矫正。其他类型的图案，如重复接触孔(CH)阵列也可以使用化学外延法进行图案矫正。中性层是处理过的基底的表面或基底上的层，其对定向自组装中使用的嵌段共聚物的嵌段链段中的任一个都没有亲和性。在嵌段共聚物的定向自组装的图形外延法中，中性层是有用的，因为它们允许嵌段聚合物链段的适当布置或取向以进行定向自组装，这导致抗蚀刻嵌段聚合物链段和高度可蚀刻嵌段聚合物链段相对于基底适当布置。例如，在包含已经通过常规辐射光刻法限定的线和空间特征的表面中，中性层允许嵌段链段取向以使得嵌段链段垂直于基底的表面取向，对于图案矫正和图案倍增二者来说都是理想的取向，其取决于嵌段共聚物中嵌段链段的长度，与由常规光刻法限定的线之间的长度有关。如果基底与嵌段链段之一相互作用过强，则会使其平铺在该表面上，以使该嵌段与基底之间的接触表面最大化；这样的表面会干扰期望的垂直配向，该垂直配向可以用于实现基于通过常规光刻法产生的特征的图案矫正或图案倍增。对选择的小区域的修饰或对基底的钉扎使得它们与嵌段共聚物的一个嵌段强烈相互作用，并且留下涂覆有中性层的表面的剩余部分可用于迫使嵌段共聚物的结构域在所需方向上配向，并且这是用于图案倍增的钉扎化学外延法或图形化学外延法的基础。需要新型共聚物，其可由包含这些新型共聚物和溶剂的新型配制剂涂覆，并且其在涂覆之后可在半导体(例如Si、GaAs等)、金属(Cu、W、Mo、Al、Zr、Ti、Hf、Au等)和金属氧化物(氧化铜、氧化铝、氧化铪、氧化锆、氧化钛等)基底上形成交联的接枝中性聚合物层，通过简单的旋涂，接着进行涂覆后烘烤以通过层的接枝和交联来影响二者与基底的化学键合。还需要可用于新型组合物的新型聚合物，其在形成层时对自组装嵌段共聚物保持中性并且还不受定向自组装技术的加工步骤的损害，并且可进一步增强定向自组装材料和方法的光刻性能，尤其是减少加工步骤的数量并提供更好的图案解析度和良好的光刻性能，并且不会经历由于中性层与其施用的基底反润湿而造成的任何缺陷形成。本专利技术涉及形成对自组装嵌段共聚物呈中性并提供具有良好光刻性能的图案的交联和接枝层的新型方法、新型共聚物和新型组合物。此外，中性层聚合物中的接枝和交联官能度二者的组合出乎意料地避免了中性层的反润湿问题，这是在中性层共聚物仅引入交联官能度时出乎意料地发现的。附图的详细描述图1a至1c显示了自配向方法。图2a至图2i显示了用于负性色调线性倍增的方法。图3a至3g显示了用于正性色调倍增的方法。图4a至4d显示了接触孔方法。图5显示了由合成实施例1的共聚物制成的配制剂纺成的膜的反润湿缺陷的SEM图像。图6显示了由由合成实施例2b的共聚物制成的配制剂纺成的膜上嵌段共聚物的自组装。专利技术概述包含至少一种具有至少一个结构(1)的单元、至少一个结构(2)的单元、至少一个结构(3)的单元，一个端基和一个具有结构(1')的端基的新型无规共聚物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
组合物，其包含至少一种具有至少一个结构(1)的单元、至少一个结构(2)的单元、至少一个结构(3)的单元，一个

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.16 US 14/885,3281.组合物，其包含至少一种具有至少一个结构(1)的单元、至少一个结构(2)的单元、至少一个结构(3)的单元，一个端基和一个具有结构(1’)的端基的无规共聚物；其中R1选自C1-C8烷基、C1-C8氟烷基、C1-C8部分氟代的烷基部分、C4-C8环烷基、C4-C8环氟烷基、C4-C8部分氟代的环烷基和C2-C8羟基烷基；R2、R3和R5独立地选自H、C1-C4烷基、CF3和F；R4选自H、C1-C8烷基、C1-C8部分氟代的烷基部分和C1-C8氟烷基；n的范围为1至5；R6选自H、F、C1-C8烷基和C1-C8氟烷基；m的范围为1至3；n'的范围为1至5；n”的范围为1至5；n”'的范围为1至5；R7为C1至C8烷基；X是-CN或烷氧基羰基部分R8-O-(C＝O)-，其中R8是C1-C8烷基并且表示端基与无规共聚物的连接点，其中所述组合物还包含溶剂，优选R1选自C1-C8烷基；R2，R3和R5独立地选自H和C1-C4烷基；R4选自H，C1-C8烷基且n＝1；且R6选自H，C1-C8烷基并且m＝1。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述共聚物能够形成这样的层，其是接枝、交联和相对于嵌段共聚物中性的层。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述共聚物能够形成这样的层，其是不溶于用于光致抗蚀剂的有机溶剂中的接枝、交联和中性的层。4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述共聚物能够形成这样的层，其是不溶于水性碱性显影剂的接枝、交联和中性的层。5.根据权利要求1至4所述的组合物，其中结构(3)的单元在10摩尔％至45摩尔％的范围内。6.根据权利要求2至5中任一项所述的组合物，其中嵌段共聚物为聚(苯乙烯-b-甲基丙烯酸甲酯)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物，其还包含生酸剂。8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物，其还包含热生酸剂。9.无规共聚物，其具有至少一个结构(1)的重复单元、至少一个结构(2)的重复单元、至少一个结构(3)的重复单元，一个端基和一个具有结构(1’)的端基；其中R1选自C1-C8烷基、C1-C8氟烷基、C1-C8部分氟代的烷基部分、C4-C8环烷基、C4-C8环氟烷基、C4-C8部分氟代的环烷基和C2-C8羟基烷基；R2、R3和R5独立地选自H、C1-C4烷基、CF3和F；R4选自H、C1-C8烷基、C1-C8部分氟代的烷基部分和C1-C8氟烷基，n的范围为1至5，R6选自H、F、C1-C8烷基和C1-C8氟烷基，m的范围为1至3，并且n'的范围为1至5，并且n”的范围为1至5，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金志勋，殷建，吴恒鹏，单槛会，林观阳，
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