专利名称：分子抗蚀剂组合物、使用该成分形成衬底图案的方法以及由其制备的产品的制作方法
技术领域：
本发明针对分子抗蚀剂组合物、使用该分子抗蚀剂组合物对衬底进行图案化的方 法以及通过加工形成的产品。
背景技术：
图案化表面的方法是已知的并且包括光刻技术，以及最近发展的软接触打印技 术，例如微接触打印(参见，例如美国专利No. 5，512，131)。在微接触打印中，使用弹性模具 将一个自组装单层(“SAM”)沉积在衬底上。制备具有横向尺寸小至40nm的SAM。SAM能 被用作为一种抗蚀剂以在衬底上形成一个特征，例如，通过蚀刻未被SAM覆盖的衬底的一 部分。但是，SAMs并不特别稳定，并已知具有针孔和缘于非完整单层覆盖的其他缺陷。甚 至当产生密集的单层时，大多数SAMs不能对广泛用于商业制作过程中的各种各样的蚀刻 剂提供足够的抗蚀性。光刻过程使用一种聚合抗蚀剂，此抗蚀剂可使用光图案化。尽管光刻抗蚀剂更稳 定并相对于SAMs对各种各样的蚀刻剂提供更好的抗蚀性，光刻要求专门的设备和化学物 并通常局限于平的衬底。所需要的是一个低成本的方法用于使用抗蚀剂对衬底进行图案化，所述抗蚀性图 案可获得低于500 μ m的横向尺寸，并应用于各种各样的衬底、蚀刻剂和几何形状。
发明内容
本发明涉及使用分子抗蚀剂对衬底进行图案化以在衬底上形成特征(features) 的方法。由本发明的方法形成的特征具有小于500 μ m的横向尺寸，并允许所有类型的表面 以划算的、有效的和可复制的方式图案化。在一些实施方式中，本发明涉及一种对衬底图案化的方法，该方法包括在衬底上沉积包括有机胺的分子抗蚀剂组合物，其中有机胺通过非共价键相互作 用粘附在衬底上而图案化，所述图案具有至少一个大约500 μ m或更少的横向尺寸；并且与 未被图案覆盖部分的衬底反应以在其上形成特征，其中特征具有由图案限定的横向尺寸。在一些实施方式中，该方法进一步包括在沉积之前，在衬底区域上形成基本图案， 其中所述基本图案限定了图案的至少一个横向尺寸。在一些实施方式中，基本图案包括一个SAM-形成的种类。在一些实施方式中，所述形成包括以模具接触所述衬底，所述模具具有包括至少 一个压痕的表面，以及其中所述接触将SAM-形成种类自模具表面传送至衬底以在其上形 成基本图案，该基本图案具有由至少一个压痕限定的横向尺寸。在一些实施方式中，所述反应包括蚀刻。本发明还涉及一种用于对衬底图案化的方法，该方法包括将衬底与一模具接触，所述模具具有包括至少一个压痕的表面，从而在所述衬底上提供由所述至少一个压痕确定的第一图案；在所述衬底上沉积一种包括有机胺的分子抗蚀剂组合物，其中所述有机胺通过非 共价键相互作用粘附在所述衬底的一个未被所述第一图案覆盖的区域；以及对由所述第一图案覆盖的衬底区域进行蚀刻以在其上形成特征。本发明还涉及以上面过程加工的产品。在一些实施方式中，图案具有约5nm至约5 μ m的高度。在一些实施方式中，所述分子抗蚀剂组合物进一步包括溶剂。在一些实施方式中，所述溶剂包括具有低于100°C沸点的第一溶剂，以及至少一种 具有100°c或更高沸点的第二溶剂。在一些实施方式中，衬底包括金属表面。在一些实施方式中，衬底为复合衬底，包 括位于一种材料之上的金属表面层，该材料选择自玻璃、塑料、陶瓷、聚合物、第二金属及 其组合。尽管本发明的图案化方法通常适用于任何包括有机胺的分子抗蚀剂组合物，在一 些实施方式中本发明也涉及主要包括以下成分的分子抗蚀剂组合物重量浓度大约为0. 01%至大约5%的有机胺；重量浓度大约为80%或更高的具有低于100°C沸点的第一溶剂；重量浓度大约为15%或更少的具有100°C或更高沸点的至少一种第二溶剂；以及一种任选的表面活性剂或稳定剂。本发明还涉及一种组合物，包括具有表面的衬底，并且在该表面上(a)包括有机胺的图案，其中图案具有至少一个大约500μπι或更小的横向尺寸； 以及(b)包括一个SAM形成种类的薄膜，其邻近该图案，并且覆盖未被图案覆盖的表面 区域。本发明还涉及一种组合物，其包括具有表面的一个衬底，表面中包括至少一个蚀 刻压痕，该蚀刻压痕在所述表面中形成具有至少一个大约500 μ m或更少的横向尺寸的图 案，并在图案的提升区域上具有薄膜，该薄膜包括通过非共价键相互作用粘附在所述衬底 上的有机胺，其中蚀刻压痕不含有机胺。在一些实施方式中，包括有机胺的图案或薄膜具有大约为5nm至大约5μπι的厚 度。在一些实施方案中，包括有机胺的图案或薄膜没有穿透或渗透进入衬底。在一些实施方式中，有机胺对于在大约300nm至大约900nm的范围内的至少一个 波长具有大约5，OOOM-1CnT1或更高的摩尔吸收率。在一些实施方式中，分子抗蚀剂组合物不含有任何具有大约为2，OOODa或更高分 子量的成分。在一些实施例中，有机胺具有式I的结构A-(B)m-CI或其盐；其中A和C独立地选自任选取代的环烷基，任选取代的芳基，以及任选取代的杂环，或 A和C任选结合以形成大环；A和C各自包括至少一个双键；
B为任选取代的桥连基或一个化学键；m为1至3的整数，并且式I的有机胺包括至少一个附着在A、B或C中至少一个上，或附着在其任选的取 代基上的胺基。在一些实施方式中，有机胺具有式II的结构
权利要求
1.一种用于对衬底图案化的方法，方法包括在衬底上沉积包括有机胺的分子抗蚀剂组合物，其中有机胺通过非共价键相互作用粘 附在衬底上而形成图案，所述图案具有至少一个大约500 μ m或更少的横向尺寸；并且与未 被图案覆盖的一部分衬底反应以在其上形成特征，其中特征具有由图案限定的横向尺寸。
2.权利要求1的方法，进一步包括在沉积之前，在衬底的一区域上形成基本图案，其中 基本图案定义了所述图案的至少一个横向尺寸。
3.权利要求1-2中任一项的方法，其中所述基本图案包括自排列的单层形成种类。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其中所述形成包括以模具接触衬底，所述模具具有 至少一个压痕的表面，以及其中所述接触将自排列的单层形成种类自模具表面传送至衬底 以在其上形成基本图案，该基本图案具有由至少一个压痕定义的横向尺寸。
5.权利要求1-4中任一项的方法，其中所述反应包括蚀刻。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述图案具有大约5nm至大约5μ m的高度。
7.权利要求1-6中任一项的方法，其中所述分子抗蚀剂组合物进一步包括溶剂。
8.权利要求7的方法，其中所述溶剂包括具有低于100°C沸点的第一溶剂，以及至少一 种具有100°C或更高沸点的第二溶剂。
9.权利要求1-9中任一项的方法，其中所述衬底包括金属表面。
10.权利要求9的方法，其中所述衬底为复合衬底，其包括位于一种材料上的金属表面 层，所述材料选自玻璃、塑料、陶瓷、聚合物、第二金属及其组合。
11.权利要求1-10中任一项的方法，其中有机胺对于在约300nm至约900nm的范围内 的至少一个波长具有大约5，OOOM-1CnT1或更高的摩尔吸收率。
12.权利要求1-11中任一项的方法，其中分子抗蚀剂组合物不含任何具有大约 2，OOODa或更高分子量的任何成分。
13.权利要求1-12中任一项的方法，其中有机胺具有式I中的结构 A-(B)m-CI或其盐；其中A和C单独选自任选取代的环烷基，任选取代的芳基，以及任选取代的杂环，或A和C 为任选结合以形成大环；A和C各自包括至少一个双键；B为任选取代的桥连基或一个化学键；m为1至3的整数，并且式I的有机胺包括至少一个附着在A、B或C中至少一个上，或附着在其任选取代基上 的胺基。
14.权利要求1-12中任一项的方法，其中有机胺具有式II中的结构
15.权利要求1-12中任一项的方法，其中有机胺具有式V中的结构
16.权利要求1-12中任一项的方法，其中有机胺具有式VI中的结构
17.权利要求1中的方法，其中有机胺分子抗蚀剂组合物具有式VII中的结构
18.权利要求1-12中任一项的方法，其中有机胺为选自如下的化合物酸性蓝25、酸 性蓝29、酸性蓝40、酸性蓝45、酸性蓝80、酸性蓝92、酸性蓝119、酸性蓝120、酸性蓝129、 酸性黑对、酸性黑48、酸性品红、碱性品红、新品红、酸性绿25、酸性绿27、酸性橙8、酸性橙 51、酸性橙63、酸性橙74、酸性红1、酸性红4、酸性红8、酸性红v37、酸性红88、酸性红97、酸 性红114、酸性红151、酸性红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、酸黄14、酸黄17、酸黄25、酸黄42、酸黄76、酸黄99、碱性紫1、碱性紫3、苄基紫 4Β、Coomassie 紫R200、结晶紫、隐色结晶紫、间苯二酚结晶紫、结晶紫内酯、直接紫17、直 接紫38、直接紫51、快速紫B、龙胆紫、副玫瑰苯胺碱、甲酚酞络合剂、甲酚紫醋酸盐、甲酚紫 高氯酸盐、碘硝基四唑紫甲臜、亚甲基紫3RAX、派奥克坦宁蓝、邻苯二酚紫、remazol明亮紫 5R、罗丹明B、四唑紫、紫胺R、快红紫IB碱、碘硝基四唑氯化物、无色专利蓝紫、硫堇醋酸、 calcomine紫N、分散紫13、分散紫17、分散紫观、苯酚紫、滂铬紫SW、反应紫5、还原紫1、羊 毛紫、依来铬紫5B、Omega chrome深紫D、无色孔雀石绿，以及盐和其中的离子和其组合。
19.由权利要求1-18中任一项的处理制备的产品。
20.一种用于对衬底图案化的方法，方法包括将衬底与一模具接触，所述模具具有至少一个压痕的表面，从而在所述衬底上提供由 所述至少一个压痕确定的第一图案；在所述衬底上沉积一种包括有机胺的分子抗蚀剂组合物，其中所述有机胺通过非共价 键相互作用粘附在所述衬底的一个未被所述第一图案覆盖的区域；以及 对由所述第一图案覆盖的衬底区域进行蚀刻以在其上形成特征。
21.一种分子抗蚀剂组合物，主要包括重量浓度大约为0. 01%至大约5%的有机胺； 重量浓度大约为80%或更高的具有低于100°C沸点的第一溶剂； 重量浓度大约为15%或更低的具有100°C或更高沸点的至少一个第二溶剂；以及 一种任选的表面活性剂或稳定剂。
22.权利要求21中的分子抗蚀剂组合物，其中有机胺具有式I中的结构 A-(B)m-CI或其一种盐；其中A和C单独选自任选取代的环烷基，任选取代的芳基，以及任选取代的杂环，或A和C 为任选结合以形成大环；A和C各自包括至少一个双键； B为任选取代的桥连基或一个化学键； m为1至3的整数，并且式I的结构包括至少一个附着在A、B或C中至少一个上，或附着在其任选取代基上的胺基。
23.权利要求21中的分子抗蚀剂组合物，其中有机胺具有式V中的结构
24.权利要求21中的分子抗蚀剂组合物，其中有机胺具有式VI中的结构
25.权利要求21中的分子抗蚀剂组合物，分子抗蚀剂组合物其中有机胺具有式VII的结构
26.权利要求21中的分子抗蚀剂组合物，其中有机胺为化合物，其选自酸性蓝25、酸 性蓝29、酸性蓝40、酸性蓝45、酸性蓝80、酸性蓝92、酸性蓝119、酸性蓝120、酸性蓝129、 酸性黑对、酸性黑48、酸性品红、碱性品红、新品红、酸性绿25、酸性绿27、酸性橙8、酸性橙 51、酸性橙63、酸性橙74、酸性红1、酸性红4、酸性红8、酸性红37、酸性红88、酸性红97、酸 性红114、酸性红151、酸性红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、酸黄14、酸黄17、酸黄25、酸黄42、酸黄76、酸黄99、碱性紫1、碱性紫3、苄基紫 4Β、Coomassie 紫R200、结晶紫、隐色结晶紫、间苯二酚结晶紫、结晶紫内酯、直接紫17、直 接紫38、直接紫51、快速紫B、龙胆紫、副玫瑰苯胺碱、甲酚酞络合剂、甲酚紫醋酸盐、甲酚紫 高氯酸盐、碘硝基四唑紫甲臜、亚甲基紫3RAX、派奥克坦宁蓝、邻苯二酚紫、remazol明亮紫 5R、罗丹明B、四唑紫、紫胺R、快红紫IB碱、碘硝基四唑氯化物、无色专利蓝紫、硫堇醋酸、 calcomine紫N、分散紫13、分散紫17、分散紫观、苯酚紫、滂铬紫SW、反应紫5、还原紫1、羊 毛紫、依来铬紫5B、Omega chrome深紫D、无色孔雀石绿，以及盐和其中的离子和其组合。
27.一种组合物，包括具有表面的衬底，以及在表面上(a)包括有机胺的图案，其中图案具有至少一个大约500μπι或更小的横向尺寸；以及(b)包括自排列的单层形成种类的薄膜，其邻近该图案，并且覆盖未被图案覆盖的表面 区域。
28.一种组合物，包括具有表面的一个衬底，表面中包括至少一个蚀刻压痕，该蚀刻 压痕在所述表面中形成具有至少一个大约500 μ m或更少的横向尺寸的图案，并在图案的 提升区域上具有薄膜，该薄膜包括通过非共价键相互作用粘附在所述衬底上的有机胺，其 中蚀刻压痕不含有机胺。
29.权利要求28中的组合物，其中所述包括有机胺的薄膜具有大约为5nm至大约5μ m 的厚度。
30.权利要求观-29中任一项的组合物，其中所述包括有机胺的薄膜不穿透或浸入衬底。
全文摘要
分子抗蚀剂组合物、使用该组合物形成衬底图案的方法以及由此制备的工艺产品。本发明涉及包括有机胺的分子抗蚀剂组合物、使用该分子抗蚀剂组合物在衬底上形成特征的方法及由其制备的工艺产品。
文档编号G03F7/00GK102084295SQ200980125804
公开日2011年6月1日 申请日期2009年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者B·T·迈尔斯, J·M·麦克莱伦, K·肖汉, W·萨阿迪 申请人:纳诺泰拉公司