[發(fā)明專利]一種超高分辨率抗刻蝕含金屬嵌段共聚物及其制備與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010499705.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111704704A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧海;吳光亞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F293/00
• 分類號(hào): C08F293/00;C08F230/04;C08F220/24;C08F2/38;G03F7/004
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發(fā)明涉及一種超高分辨率抗刻蝕含金屬嵌段共聚物及其制備與應(yīng)用，嵌段共聚物包含第一嵌段及第二嵌段，第一嵌段以烷基鏈(C≥1)作為間隔基且有機(jī)金屬基團(tuán)作為含金屬單元的甲基丙烯酸酯或者丙烯酸酯類側(cè)鏈金屬化合物作為單體，第二嵌段以含氟甲基丙烯酸酯或者丙烯酸酯類化合物作為單體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明嵌段共聚物中第一嵌段與第二嵌段具有較大的化學(xué)組分差異性，使得本發(fā)明嵌段共聚物具有刻蝕對(duì)比度好、圖案轉(zhuǎn)移方便且組裝速度快、缺陷率低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光刻材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高度有序的超高分辨率抗刻蝕含有機(jī)金屬嵌段共聚物及其制備與應(yīng)用，其具有高分辨率(5nm線寬)，并具有高抗刻蝕性能。

背景技術(shù)

集成電路(integrated circuit，IC)是信息化時(shí)代最關(guān)鍵的技術(shù)之一，從日常生活到工業(yè)生產(chǎn)，所有涉及到電子運(yùn)算的器件均離不開(kāi)芯片，而隨著芯片的集成度不斷提高，電子器件的功能也變得越來(lái)越強(qiáng)大，移動(dòng)電話也得以一路走入3G、4G乃至5G的時(shí)代。1965年，intel的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)提出了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，即集成電路上單位面積上的晶體管數(shù)目每18到24個(gè)月將提升一倍，與此同時(shí)集成電路的性能也將提高一倍，這就是著名的摩爾定律(Moore’s Law)。在集成電路的制造工藝中，支撐摩爾定律不斷進(jìn)展的就是光刻(photolithography)技術(shù)的不斷進(jìn)步。芯片的功能能夠得到不斷的提高，離不開(kāi)光刻技術(shù)材料與工藝的發(fā)展。

一塊芯片上能夠繼承多少電路，是由芯片上線條之間的間隔，也就是分辨率所決定的。在集成電路領(lǐng)域，特征尺寸(feature sizes)是指半導(dǎo)體器件終得最小尺寸。根據(jù)摩爾定律的發(fā)展，半導(dǎo)體工業(yè)中器件的特征尺寸不斷減小，而其中的決定因素便是光刻工藝的分辨率。傳統(tǒng)的自上而下(top-down)光刻工藝為：首先將光刻膠旋涂于硅片上，經(jīng)過(guò)一系列前處理，通過(guò)光刻機(jī)曝光，將掩膜版上的圖案微縮在具有感光性的樹(shù)脂上，經(jīng)過(guò)后處理的顯影操作，曝光部分被選擇性除去，從而形成圖案，由于光刻膠具有一定的抗刻蝕能力，在經(jīng)過(guò)刻蝕后，沒(méi)有被光刻膠保護(hù)的部分進(jìn)一步刻蝕，從而實(shí)現(xiàn)了圖案向硅片的轉(zhuǎn)移。

在傳統(tǒng)光刻領(lǐng)域，受限于光學(xué)分辨率的物理限制，其分辨率R主要由波長(zhǎng)λ，數(shù)值孔徑及工藝常數(shù)k所決定，其關(guān)系為：

根據(jù)上述公式，光刻技術(shù)通過(guò)不斷地縮短波長(zhǎng)，增加數(shù)值孔徑等方法提高工藝的分辨率。根據(jù)技術(shù)的發(fā)展，光刻膠主要分為g/i線、KrF(248nm)、ArF/浸沒(méi)式ArF(193nm)、EUV(13.5nm)光刻膠。目前最先進(jìn)的為浸沒(méi)式ArF和EUV光刻膠。

目前工業(yè)界前沿主要采用ArF和EUV光刻，并通過(guò)與浸沒(méi)式曝光技術(shù)和雙(多)重曝光技術(shù)等結(jié)合，將半導(dǎo)體生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)從32nm、20nm、16nm、14nm、10nm乃至7nm以下一路推進(jìn)，目前世界上最先進(jìn)的半導(dǎo)體制造技術(shù)是TSMC的5nm節(jié)點(diǎn)，首次使用了13.5nm波長(zhǎng)的EUV光刻技術(shù)，其分辨率可以達(dá)到13nm線寬。

然而，傳統(tǒng)光刻技術(shù)已經(jīng)接近其能達(dá)到的物理極限，光刻技術(shù)工藝研發(fā)成本高昂，工藝流程復(fù)雜，光刻材料設(shè)計(jì)本身存在限制，盡管EUV光刻技術(shù)能達(dá)到較高的分辨率，但EUV光刻技術(shù)本身亦受限制于其高昂的儀器價(jià)格(EUV光刻機(jī)約1.2億美元一臺(tái))以及較低的產(chǎn)能(through-out)。因此，工業(yè)界正急需一種能兼顧精度與產(chǎn)能的方案作為下一代應(yīng)用在集成電路生產(chǎn)中的圖形轉(zhuǎn)換技術(shù)。

利用嵌段共聚物的導(dǎo)向自組裝技術(shù)(Directed Self-assembly，DSA)采用由兩種或以上化學(xué)性質(zhì)相異的單體聚合得到的嵌段共聚物，通過(guò)不同嵌段間的微相分離得到納米圖形從而形成圖形轉(zhuǎn)換模板以進(jìn)行相關(guān)半導(dǎo)體器件的制造的技術(shù)。與傳統(tǒng)光刻技術(shù)相比，利用嵌段共聚物的DSA技術(shù)不需要光源和掩膜版，能夠得到大范圍的有序圖案，具有成本低、高分辨率、產(chǎn)能高等優(yōu)勢(shì)。