底层组合物和成像底层组合物的方法技术

一种形成图案的方法，包括照射包括酸敏共聚物和光酸产生剂的底层的一部分，该酸敏共聚物包括酸可分解基团、连接基团和官能团，该连接基团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，又交联形成共聚物交联，其中该酸可分解基团与由底层的被照射区域中的光酸产生剂所产生的酸发生反应，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和尺寸，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对齐该极性区域的第一微区，并且该第二嵌段形成了邻近对齐该第一微区的第二微区，和移除该第一或第二微区以暴露出该底层的下层部分。

【技术实现步骤摘要】
底层组合物和成像底层组合物的方法相关申请的交叉引用本申请是2010年10月4日提交的美国临时申请号No.61/389,527的非临时申请，该临时申请的内容以引文的形式完整包含在本申请中。
技术介绍
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。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。该无规共聚物底层的组成被调整，以提供期望的中性表面。对于具有自组装能力的嵌段共聚物，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，或不是刷状共聚物组成时)，在该刷状聚合物中已经实施了末端基团的官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，“Controllingpolymersurfaceinteractionwithrandomcopolymerbrushes(控制聚合物表面与无规共聚物刷的相互作用)”，Science，275，1458，(1997))。对刷状共聚物的组成性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。
技术实现思路
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，所述方法包括照射包括酸敏共聚物和光酸产生剂的底层的一部分，该酸敏共聚物包括酸可分解基团、连接基团和官能团，该连接基团被共价键合到基材的亲水性表面，交联形成共聚物交联，或者既被共价键合到基材表面，又被交联形成共聚物交联，其中酸可分解基团与由底层的被照射部分中的光酸产生剂产生的酸反应，以在底层表面上形成极性区域，该极性区域具有图案的形状和尺寸，在底层表面上形成自组装层，该自组装层包括嵌段共聚物，该嵌段共聚物包括对极性区域具有亲和性的第一嵌段和对该极性区域亲和性比第一嵌段小的第二嵌段，其中该第一嵌段形成了和该极性区域对齐的第一微区(domain)，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。在另一个实施例中，底层包括酸敏共聚物和光酸产生剂，该酸敏共聚物包括酸可分解基团、连接基团和官能团，其中该连接基团通过醇盐键(alkoxidelinkage)被共价地键合到基材的亲水性表面，交联形成共聚物交联，或者既被共价键合到基材的亲水性表面，又被交联形成共聚物交联，并且其中该酸分解基团为酯基、缩醛基、缩酮基、焦碳酸酯基团，或者包括至少一种上述酸可分解基团的组合。在另一个实施例中，一种自组装多层膜包括底层，该底层包括酸敏共聚物和光酸产生剂，所述酸敏共聚物含有酸可分解基团、连接基团和官能团，其中该底层配置在基材的亲水性表面上并被共价键合到基材的亲水表面，交联形成共聚物交联，或者既共价键合到基材所述表面，又通过连接基团交联形成共聚物交联，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了与该第一微区对齐并邻近的第二微区。附图的简要说明根据下面的详细说明，结合所提交的附图，明晰了本专利技术的上述的以及其它的目标、特征以及优点，其中：图1A-1I示出了在一个实施例中在底层上形成图案的示例性方法，其中酸是在含有光酸产生剂的光敏性底层中所产生的。图2示出了在图案化以具有柱状微区的不具有PAG的刷状层和包括PAG的可成像的衬垫层二者上的示例性的图案化自组装嵌段共聚物层的原子力显微镜(AFM)图像。详细说明本专利技术所公开的是一种新的用于嵌段共聚物的定向自组装的刷状共聚物底层，本文有时简称为底层。该底层包括无规共聚物和光酸产生剂，所述无规共聚物含有酸可分解基团、连接基团和官能团。这些单体的比例是可调的以使表面能量适中，从而匹配在底层表面上形成的自组装嵌段共聚物的表面能。该底层共聚物可被键合到基材的亲水表面以形成该底层，可与交联共聚物交联形成衬垫层，或者可同时形成表面键合和交联以提供交联的、表面键合的衬垫层，该基材包括半导体基材，例如具有天然氧化物或热生氧化物的硅，二氧化钛层等。通过在底层中包含光酸产生剂并直接照射该底层，以在该底层的被照射的区域中产生酸，该酸与该底层的酸敏共聚物反应而在底层中形成图案。底层的暴露图案可为紧密地(致密或半致密地)间隔的线、短划线(dash)或点特征，宽间隔的线、短划线或点的稀疏图案，或者照射特征的组合。该方法进一步地涉及用嵌段共聚物外涂(overcoat)该图案底层，退火该嵌段共聚物以使得一个嵌段相分离从而对齐含有酸可分解官能团的底层的去保护部分。嵌段聚合物的嵌段接着被使用例如热、光化学、溶剂或等离子体方法所去除，以创建图案。底层包括酸敏共聚物。该酸敏共聚物包括作为组成部分的酸可分解基团、连接基团以及官能团。在去保护之前，对于酸敏共聚物以及由此对于任何去保护之前的底层或在底层没有去保护的区域中的底层，选择组成基团的相对比例以获得包括表面能量和湿润性的这些基团特性的理想平衡。特别地，当酸敏共聚物没有被去保护时，包括该酸敏共聚物的底层对基于嵌段共聚物的自组装层具有中性表面能。正如此处所应用的，“中性”表示底层(在去保护之前，或者在没有去保护发生的区域中)的表面能与嵌段共聚物的的表面能相似。此外，选择组成基团的相对比例，使得包括去保护之前的底层的层中性和去保护之后的酸敏共聚物的区域极性的这些特性可达到理想的平衡，从而配置在图案化表面上的嵌段共聚物将通过嵌段形成与该表面对齐的相-分离(phase-separated)的微区。酸可分解基团是通过与活性足够的酸接触可被化学分解的任何基团。在一个实施例中，该酸可分解基团为C1-30的酸可分解基团，包括酯基团、缩醛基团、缩酮基团、焦碳酸酯基团，或者包括至少一种上述酸可分解基团的组合。任选地，该酸可分解基团可以为交联剂或可交联基团。在一个特殊的实施例中，该酸可分解基团为C4-30的叔烷基酯。示例性的C4-30的叔烷基基团包括2-(2-甲基)丙基(“叔丁基”)，2-(2-甲基)丁基，1-甲基环戊基，1-乙基环戊基，1-甲基环己基，1-乙基环己基，2-甲基金刚烷基，2-乙基金刚烷基，或包括至少一个上述基团的组合。在一个特殊实施例中，该酸可分解基团为叔丁基或乙基环戊基。连接基团可以为包含能与基材成键的反应性官能团的任何基团。该键可以为与基材的离子、配位(通过例如金属-配体键)或共价键。优选地，该键为共价键。该连接基团可以为羟基，硫醇基，或伯胺或仲胺取代的、直链或支链的C1-30的烷基，C3-30的环烷基，C6-30的芳基，C7-30的烷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.10.04 US 61/389,5271.一种形成图案的方法，包括：照射包括酸敏共聚物和光酸产生剂的底层的一部分，该酸敏共聚物包括酸可分解基团、连接基团和官能团，该连接基团被共价键合到基材的亲水性表面，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，其中所述官能团能调整酸敏共聚物的中性，其中该酸可分解基团与由底层的被照射部分中的光酸产生剂所产生的酸发生反应，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和尺寸，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，该嵌段共聚物具有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，和移除该第一微区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，其中形成所述底层包括：通过旋涂、浸涂、辊涂、喷涂或刮涂使酸敏共聚物和光酸产生剂的溶液接触基材的表面，加热以去除溶剂并在酸敏共聚物的连接基团和亲水性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酸敏共聚物。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，形成所述自组装层包括：通过旋涂、浸涂、辊涂、喷涂或刮涂使嵌段共聚物的溶液接触底层的表面，并退火以去除溶剂和形成所述第一微区和第二微区。4.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曝光该底层的所述部分或以e-束辐射通过将图案直接写入到该底层的被照射部分上来完成选择性照射。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，底层的被照射部分形成了具有比第一微区和第二微区的间隔空间大的间隔的稀疏状图案。6.如权利要求5所述的方法，进一步地包括形成在底层上的额外的第一微区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...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·特雷福纳斯，P·D·胡斯塔德，C·皮埃尔，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，陶氏环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：