分子抗蝕劑組合物、使用該成分形成襯底圖案的方法以及由其製備的產品的製作方法
2023-09-22 23:47:35
專利名稱：分子抗蝕劑組合物、使用該成分形成襯底圖案的方法以及由其製備的產品的製作方法
技術領域：
本發明針對分子抗蝕劑組合物、使用該分子抗蝕劑組合物對襯底進行圖案化的方 法以及通過加工形成的產品。
背景技術：
圖案化表面的方法是已知的並且包括光刻技術，以及最近發展的軟接觸列印技 術，例如微接觸列印(參見，例如美國專利No. 5，512，131)。在微接觸列印中，使用彈性模具 將一個自組裝單層(「SAM」)沉積在襯底上。製備具有橫向尺寸小至40nm的SAM。SAM能 被用作為一種抗蝕劑以在襯底上形成一個特徵，例如，通過蝕刻未被SAM覆蓋的襯底的一 部分。但是，SAMs並不特別穩定，並已知具有針孔和緣於非完整單層覆蓋的其他缺陷。甚 至當產生密集的單層時，大多數SAMs不能對廣泛用於商業製作過程中的各種各樣的蝕刻 劑提供足夠的抗蝕性。光刻過程使用一種聚合抗蝕劑，此抗蝕劑可使用光圖案化。儘管光刻抗蝕劑更穩 定並相對於SAMs對各種各樣的蝕刻劑提供更好的抗蝕性，光刻要求專門的設備和化學物 並通常局限於平的襯底。所需要的是一個低成本的方法用於使用抗蝕劑對襯底進行圖案化，所述抗蝕性圖 案可獲得低於500 μ m的橫向尺寸，並應用於各種各樣的襯底、蝕刻劑和幾何形狀。
發明內容
本發明涉及使用分子抗蝕劑對襯底進行圖案化以在襯底上形成特徵(features) 的方法。由本發明的方法形成的特徵具有小於500 μ m的橫向尺寸，並允許所有類型的表面 以划算的、有效的和可複製的方式圖案化。在一些實施方式中，本發明涉及一種對襯底圖案化的方法，該方法包括在襯底上沉積包括有機胺的分子抗蝕劑組合物，其中有機胺通過非共價鍵相互作 用粘附在襯底上而圖案化，所述圖案具有至少一個大約500 μ m或更少的橫向尺寸；並且與 未被圖案覆蓋部分的襯底反應以在其上形成特徵，其中特徵具有由圖案限定的橫向尺寸。在一些實施方式中，該方法進一步包括在沉積之前，在襯底區域上形成基本圖案， 其中所述基本圖案限定了圖案的至少一個橫向尺寸。在一些實施方式中，基本圖案包括一個SAM-形成的種類。在一些實施方式中，所述形成包括以模具接觸所述襯底，所述模具具有包括至少 一個壓痕的表面，以及其中所述接觸將SAM-形成種類自模具表面傳送至襯底以在其上形 成基本圖案，該基本圖案具有由至少一個壓痕限定的橫向尺寸。在一些實施方式中，所述反應包括蝕刻。本發明還涉及一種用於對襯底圖案化的方法，該方法包括將襯底與一模具接觸，所述模具具有包括至少一個壓痕的表面，從而在所述襯底上提供由所述至少一個壓痕確定的第一圖案；在所述襯底上沉積一種包括有機胺的分子抗蝕劑組合物，其中所述有機胺通過非 共價鍵相互作用粘附在所述襯底的一個未被所述第一圖案覆蓋的區域；以及對由所述第一圖案覆蓋的襯底區域進行蝕刻以在其上形成特徵。本發明還涉及以上面過程加工的產品。在一些實施方式中，圖案具有約5nm至約5 μ m的高度。在一些實施方式中，所述分子抗蝕劑組合物進一步包括溶劑。在一些實施方式中，所述溶劑包括具有低於100°C沸點的第一溶劑，以及至少一種 具有100°c或更高沸點的第二溶劑。在一些實施方式中，襯底包括金屬表面。在一些實施方式中，襯底為複合襯底，包 括位於一種材料之上的金屬表面層，該材料選擇自玻璃、塑料、陶瓷、聚合物、第二金屬及 其組合。儘管本發明的圖案化方法通常適用於任何包括有機胺的分子抗蝕劑組合物，在一 些實施方式中本發明也涉及主要包括以下成分的分子抗蝕劑組合物重量濃度大約為0. 01%至大約5%的有機胺；重量濃度大約為80%或更高的具有低於100°C沸點的第一溶劑；重量濃度大約為15%或更少的具有100°C或更高沸點的至少一種第二溶劑；以及一種任選的表面活性劑或穩定劑。本發明還涉及一種組合物，包括具有表面的襯底，並且在該表面上(a)包括有機胺的圖案，其中圖案具有至少一個大約500μπι或更小的橫向尺寸； 以及(b)包括一個SAM形成種類的薄膜，其鄰近該圖案，並且覆蓋未被圖案覆蓋的表面 區域。本發明還涉及一種組合物，其包括具有表面的一個襯底，表面中包括至少一個蝕 刻壓痕，該蝕刻壓痕在所述表面中形成具有至少一個大約500 μ m或更少的橫向尺寸的圖 案，並在圖案的提升區域上具有薄膜，該薄膜包括通過非共價鍵相互作用粘附在所述襯底 上的有機胺，其中蝕刻壓痕不含有機胺。在一些實施方式中，包括有機胺的圖案或薄膜具有大約為5nm至大約5μπι的厚 度。在一些實施方案中，包括有機胺的圖案或薄膜沒有穿透或滲透進入襯底。在一些實施方式中，有機胺對於在大約300nm至大約900nm的範圍內的至少一個 波長具有大約5，OOOM-1CnT1或更高的摩爾吸收率。在一些實施方式中，分子抗蝕劑組合物不含有任何具有大約為2，OOODa或更高分 子量的成分。在一些實施例中，有機胺具有式I的結構A-(B)m-CI或其鹽；其中A和C獨立地選自任選取代的環烷基，任選取代的芳基，以及任選取代的雜環，或 A和C任選結合以形成大環；A和C各自包括至少一個雙鍵；
B為任選取代的橋連基或一個化學鍵；m為1至3的整數，並且式I的有機胺包括至少一個附著在A、B或C中至少一個上，或附著在其任選的取 代基上的胺基。在一些實施方式中，有機胺具有式II的結構
權利要求
1.一種用於對襯底圖案化的方法，方法包括在襯底上沉積包括有機胺的分子抗蝕劑組合物，其中有機胺通過非共價鍵相互作用粘 附在襯底上而形成圖案，所述圖案具有至少一個大約500 μ m或更少的橫向尺寸；並且與未 被圖案覆蓋的一部分襯底反應以在其上形成特徵，其中特徵具有由圖案限定的橫向尺寸。
2.權利要求1的方法，進一步包括在沉積之前，在襯底的一區域上形成基本圖案，其中 基本圖案定義了所述圖案的至少一個橫向尺寸。
3.權利要求1-2中任一項的方法，其中所述基本圖案包括自排列的單層形成種類。
4.權利要求1-3中任一項的方法，其中所述形成包括以模具接觸襯底，所述模具具有 至少一個壓痕的表面，以及其中所述接觸將自排列的單層形成種類自模具表面傳送至襯底 以在其上形成基本圖案，該基本圖案具有由至少一個壓痕定義的橫向尺寸。
5.權利要求1-4中任一項的方法，其中所述反應包括蝕刻。
6.權利要求1-5中任一項的方法，其中所述圖案具有大約5nm至大約5μ m的高度。
7.權利要求1-6中任一項的方法，其中所述分子抗蝕劑組合物進一步包括溶劑。
8.權利要求7的方法，其中所述溶劑包括具有低於100°C沸點的第一溶劑，以及至少一 種具有100°C或更高沸點的第二溶劑。
9.權利要求1-9中任一項的方法，其中所述襯底包括金屬表面。
10.權利要求9的方法，其中所述襯底為複合襯底，其包括位於一種材料上的金屬表面 層，所述材料選自玻璃、塑料、陶瓷、聚合物、第二金屬及其組合。
11.權利要求1-10中任一項的方法，其中有機胺對於在約300nm至約900nm的範圍內 的至少一個波長具有大約5，OOOM-1CnT1或更高的摩爾吸收率。
12.權利要求1-11中任一項的方法，其中分子抗蝕劑組合物不含任何具有大約 2，OOODa或更高分子量的任何成分。
13.權利要求1-12中任一項的方法，其中有機胺具有式I中的結構 A-(B)m-CI或其鹽；其中A和C單獨選自任選取代的環烷基，任選取代的芳基，以及任選取代的雜環，或A和C 為任選結合以形成大環；A和C各自包括至少一個雙鍵；B為任選取代的橋連基或一個化學鍵；m為1至3的整數，並且式I的有機胺包括至少一個附著在A、B或C中至少一個上，或附著在其任選取代基上 的胺基。
14.權利要求1-12中任一項的方法，其中有機胺具有式II中的結構
15.權利要求1-12中任一項的方法，其中有機胺具有式V中的結構
16.權利要求1-12中任一項的方法，其中有機胺具有式VI中的結構
17.權利要求1中的方法，其中有機胺分子抗蝕劑組合物具有式VII中的結構
18.權利要求1-12中任一項的方法，其中有機胺為選自如下的化合物酸性藍25、酸 性藍29、酸性藍40、酸性藍45、酸性藍80、酸性藍92、酸性藍119、酸性藍120、酸性藍129、 酸性黑對、酸性黑48、酸性品紅、鹼性品紅、新品紅、酸性綠25、酸性綠27、酸性橙8、酸性橙 51、酸性橙63、酸性橙74、酸性紅1、酸性紅4、酸性紅8、酸性紅v37、酸性紅88、酸性紅97、酸 性紅114、酸性紅151、酸性紅183、甲基紫、甲基紫B、甲基紫2Β、乙基紫、酸性紫、酸性紫1、 酸性紫5、酸性紫6、酸性紫7、酸性紫9、酸性紫17、酸性紫20、酸性紫30、酸性紫34、酸性 茜素紫N、酸黃14、酸黃17、酸黃25、酸黃42、酸黃76、酸黃99、鹼性紫1、鹼性紫3、苄基紫 4Β、Coomassie 紫R200、結晶紫、隱色結晶紫、間苯二酚結晶紫、結晶紫內酯、直接紫17、直 接紫38、直接紫51、快速紫B、龍膽紫、副玫瑰苯胺鹼、甲酚酞絡合劑、甲酚紫醋酸鹽、甲酚紫 高氯酸鹽、碘硝基四唑紫甲臢、亞甲基紫3RAX、派奧克坦寧藍、鄰苯二酚紫、remazol明亮紫 5R、羅丹明B、四唑紫、紫胺R、快紅紫IB鹼、碘硝基四唑氯化物、無色專利藍紫、硫堇醋酸、 calcomine紫N、分散紫13、分散紫17、分散紫觀、苯酚紫、滂鉻紫SW、反應紫5、還原紫1、羊 毛紫、依來鉻紫5B、Omega chrome深紫D、無色孔雀石綠，以及鹽和其中的離子和其組合。
19.由權利要求1-18中任一項的處理製備的產品。
20.一種用於對襯底圖案化的方法，方法包括將襯底與一模具接觸，所述模具具有至少一個壓痕的表面，從而在所述襯底上提供由 所述至少一個壓痕確定的第一圖案；在所述襯底上沉積一種包括有機胺的分子抗蝕劑組合物，其中所述有機胺通過非共價 鍵相互作用粘附在所述襯底的一個未被所述第一圖案覆蓋的區域；以及 對由所述第一圖案覆蓋的襯底區域進行蝕刻以在其上形成特徵。
21.一種分子抗蝕劑組合物，主要包括重量濃度大約為0. 01%至大約5%的有機胺； 重量濃度大約為80%或更高的具有低於100°C沸點的第一溶劑； 重量濃度大約為15%或更低的具有100°C或更高沸點的至少一個第二溶劑；以及 一種任選的表面活性劑或穩定劑。
22.權利要求21中的分子抗蝕劑組合物，其中有機胺具有式I中的結構 A-(B)m-CI或其一種鹽；其中A和C單獨選自任選取代的環烷基，任選取代的芳基，以及任選取代的雜環，或A和C 為任選結合以形成大環；A和C各自包括至少一個雙鍵； B為任選取代的橋連基或一個化學鍵； m為1至3的整數，並且式I的結構包括至少一個附著在A、B或C中至少一個上，或附著在其任選取代基上的胺基。
23.權利要求21中的分子抗蝕劑組合物，其中有機胺具有式V中的結構
24.權利要求21中的分子抗蝕劑組合物，其中有機胺具有式VI中的結構
25.權利要求21中的分子抗蝕劑組合物，分子抗蝕劑組合物其中有機胺具有式VII的結構
26.權利要求21中的分子抗蝕劑組合物，其中有機胺為化合物，其選自酸性藍25、酸 性藍29、酸性藍40、酸性藍45、酸性藍80、酸性藍92、酸性藍119、酸性藍120、酸性藍129、 酸性黑對、酸性黑48、酸性品紅、鹼性品紅、新品紅、酸性綠25、酸性綠27、酸性橙8、酸性橙 51、酸性橙63、酸性橙74、酸性紅1、酸性紅4、酸性紅8、酸性紅37、酸性紅88、酸性紅97、酸 性紅114、酸性紅151、酸性紅183、甲基紫、甲基紫B、甲基紫2Β、乙基紫、酸性紫、酸性紫1、 酸性紫5、酸性紫6、酸性紫7、酸性紫9、酸性紫17、酸性紫20、酸性紫30、酸性紫34、酸性 茜素紫N、酸黃14、酸黃17、酸黃25、酸黃42、酸黃76、酸黃99、鹼性紫1、鹼性紫3、苄基紫 4Β、Coomassie 紫R200、結晶紫、隱色結晶紫、間苯二酚結晶紫、結晶紫內酯、直接紫17、直 接紫38、直接紫51、快速紫B、龍膽紫、副玫瑰苯胺鹼、甲酚酞絡合劑、甲酚紫醋酸鹽、甲酚紫 高氯酸鹽、碘硝基四唑紫甲臢、亞甲基紫3RAX、派奧克坦寧藍、鄰苯二酚紫、remazol明亮紫 5R、羅丹明B、四唑紫、紫胺R、快紅紫IB鹼、碘硝基四唑氯化物、無色專利藍紫、硫堇醋酸、 calcomine紫N、分散紫13、分散紫17、分散紫觀、苯酚紫、滂鉻紫SW、反應紫5、還原紫1、羊 毛紫、依來鉻紫5B、Omega chrome深紫D、無色孔雀石綠，以及鹽和其中的離子和其組合。
27.一種組合物，包括具有表面的襯底，以及在表面上(a)包括有機胺的圖案，其中圖案具有至少一個大約500μπι或更小的橫向尺寸；以及(b)包括自排列的單層形成種類的薄膜，其鄰近該圖案，並且覆蓋未被圖案覆蓋的表面 區域。
28.一種組合物，包括具有表面的一個襯底，表面中包括至少一個蝕刻壓痕，該蝕刻 壓痕在所述表面中形成具有至少一個大約500 μ m或更少的橫向尺寸的圖案，並在圖案的 提升區域上具有薄膜，該薄膜包括通過非共價鍵相互作用粘附在所述襯底上的有機胺，其 中蝕刻壓痕不含有機胺。
29.權利要求28中的組合物，其中所述包括有機胺的薄膜具有大約為5nm至大約5μ m 的厚度。
30.權利要求觀-29中任一項的組合物，其中所述包括有機胺的薄膜不穿透或浸入襯底。
全文摘要
分子抗蝕劑組合物、使用該組合物形成襯底圖案的方法以及由此製備的工藝產品。本發明涉及包括有機胺的分子抗蝕劑組合物、使用該分子抗蝕劑組合物在襯底上形成特徵的方法及由其製備的工藝產品。
文檔編號G03F7/00GK102084295SQ200980125804
公開日2011年6月1日 申請日期2009年5月6日 優先權日2008年5月6日
發明者B·T·邁爾斯, J·M·麥克萊倫, K·肖漢, W·薩阿迪 申請人:納諾泰拉公司