[發明專利]高溫熱退火方法

有效

• 申請號: 201310435005.2
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103571253A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 顧歆宇;張詩瑋;P·赫斯塔德;J·溫霍爾德;P·特雷福納斯
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限公司;陶氏環球技術有限公司
• 主分類號: C09D7/00
• 分類號: C09D7/00;H01L21/033;B81C1/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒

技術領域

發明涉及自組裝嵌段共聚物領域。特別地，本發明針對用于沉積在基材表面上的聚(苯乙烯)-b-聚(二甲基硅氧烷)嵌段共聚物薄膜組合物的特殊的熱退火工藝。

背景技術

某些嵌段共聚物，其由兩個或更多不同的均聚物末端相連接而組成，是已知的自組裝成具有10納米至50納米(nm)特征尺寸的周期性微域。使用這種微域來在表面形成圖案的可能性引起越來越多的興趣，這是由于使用光刻法在納米級尺寸(尤其是低于45nm)形成圖案的昂貴和困難。

然而，在基材上控制嵌段共聚物微域的橫向分布仍然是一個挑戰。這個問題之前使用光刻預定義地形圖和/或基材的化學印刷來解決。先前的研究顯示了以薄片形式的自組裝嵌段聚合物微域(micro?domain)能夠隨著基材的化學圖案取向，在靠近化學預圖案的地方產生周期性。其他研究顯示，通過控制地形圖預圖案的底部和側壁上的嵌段共聚物的表面潤濕性能，該薄片(lamellae)能夠隨著地形圖預圖案(pre-pattern)取向。該薄片形成比基材預圖案更小尺寸的線/空比圖案，把地形圖預圖案細分成更高頻率的線型圖案；即，具有更小節距的線型圖案。對于地形圖和/或化學引導預圖案，嵌段共聚物圖案化的一個限制是在預圖形表面的任意處形成圖案的傾向。

目前，在給定的基材(例如，場效應晶體管中的門)上各種特征的尺寸縮小的能力受制于用于曝光光刻膠的光的波長(即，193nm)。這些限制在具有＜50nm的關鍵尺寸(CD)的特征的生產中產生了重要的挑戰。在自組裝過程中，傳統嵌段共聚物的使用在取向控制和長范圍有序方面存在困難。此外，這種嵌段共聚物在接下來的工藝步驟中經常具有不足的抗蝕能力。

使用直接自組裝技術，聚(苯乙烯)和聚(二甲基硅氧烷)的二嵌段共聚物可以應用在納米級尺寸(尤其是，低于45nm)的圖案化中。然而，本領域的傳統知識是使用聚(苯乙烯)-b-聚(二甲基硅氧烷)嵌段共聚物在這種操作中不能有效的熱退火。因此，本領域技術人員對于聚(苯乙烯)-b-聚(二甲基硅氧烷)嵌段共聚物的加工，發展出了各種代替的技術。

例如，在美國專利公開號2011/0272381；Millward等中，公開了用于加工諸如聚(苯乙烯)-b-聚(二甲基硅氧烷)的二嵌段共聚物的溶劑退火方法。

然而，還存在加工用于直接自組裝應用的聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)二嵌段共聚物組合物的替代方法的需要。

發明內容

本發明提供一種用于加工基材的方法，包含：提供具有表面的基材；提供共聚物組合物，包含：聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物組分，其中聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物組分的數均分子量是5到1,000kg/mol；和，抗氧化劑；施加上述共聚物組合物的薄膜到基材表面；任選地，烘焙上述薄膜；通過在275到350℃和氣體氣氛下加熱薄膜1秒鐘到4小時來退火上述薄膜；和，處理上述退火薄膜以從退火薄膜除去聚(苯乙烯)嵌段和將退火薄膜中的聚(硅氧烷)嵌段轉換成SiO_X。

本發明提供一種用于加工基材的方法，包含：提供具有表面的基材；提供共聚物組合物，包含：聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物組分，其中聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物組分的數均分子量是5到1,000kg/mol；和，抗氧化劑，其中抗氧化劑選自下列組成的組：包含至少一個2，6-二-叔-丁基苯酚殘基的抗氧化劑；包含至少一個根據下列結構式所示的殘基的抗氧化劑

包含至少一個根據下列結構式所示的殘基的抗氧化劑

包含至少一個根據下列結構式所示的殘基的抗氧化劑

和，

其混合物；施加上述共聚物組合物的薄膜到基材表面；任選地，烘焙上述薄膜；通過在275到350℃和氣體氣氛下加熱薄膜1秒鐘到4小時來退火上述薄膜；和，處理上述退火薄膜以從退火薄膜除去聚(苯乙烯)嵌段和將退火薄膜中的聚(硅氧烷)嵌段轉換成SiO_X。

本發明提供一種用于處理基材的方法，包含：提供具有表面的基材；提供共聚物組合物，包含：聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物組分，其中聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物組分的數均分子量是5到1,000kg/mol；和，抗氧化劑，其中抗氧化劑組分選自由下列組成的組；