[發明專利]自-組裝結構、其制造方法和包含其的制品

在審

• 申請號: 201310757151.7
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN104049461A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: J·W·撒克里;P·特雷福納斯三世;孫祥浩;G.孫;K·L·伍利
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限公司;得克薩斯A&M大學系統
• 主分類號: G03F7/038
• 分類號: G03F7/038;G03F7/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 胡嘉倩

背景技術

本發明涉及自-組裝結構、其制造方法和包含其的制品。

嵌段共聚物形成自-組裝納米結構以降低體系的自由能。納米結構是具有小于100納米(nm)的平均最大寬度或厚度的那些結構。該自-組裝由于自由能的降低產生了周期性結構。周期性結構可以是區域、薄片或圓柱的形式。由于這些結構，嵌段共聚物的薄膜提供在納米尺寸上的空間化學差異(contrast)，并且，因此，它們用作用于生成納米尺寸結構的可替代的、低廉的納米-圖案化材料。雖然這些嵌段共聚物薄膜可以提供在納米尺寸上的差異，但是其經常難以生產那些可以呈現出小于60nm的周期性的共聚物薄膜。然而現代的電子器件經常利用小于60nm的周期性的結構并且因此需要生產可以輕易地呈現出具有小于60納米的平均最大寬度或厚度的結構和同時顯示出小于60nm的周期性的共聚物。

已經做過許多嘗試來開發具有小于60nm的平均最大寬度或厚度和同時呈現出小于60nm的周期性的共聚物。聚合物鏈組裝成規則排列(特別是周期性)的排列有時稱為“自下而上光刻(bottom?up?lithography)”。用光刻將源自嵌段共聚物的電子器件形成周期性結構的工藝被稱為“定向自-組裝”。然而，在設法由周期性排列構建可使用的電子器件中不得不面對的四個挑戰和甚至最大的困難是：第一、需要以顯著的精度和精密度將那些周期性排列配準或定位到電路圖形的下層元件，第二、需要在圖形中形成非周期性的形狀作為電子電路設計的一部分，和第三、形成尖銳的彎曲和拐角的圖形和線路端作為部分電路設計的圖形布局的必要條件的能力，和第四、在大量的周期性中形成圖案的能力。對使用由嵌段共聚物形成的周期性圖形的自下而上光刻的這些限制導致為了對齊、形成圖形和降低缺陷需要設計復雜的化學外延法(chemoepitaxy)或制圖外延法(graphorpitaxy)方案。

傳統的“自上而下”光刻，通過光或高能粒子通過掩模投影和聚焦在基材上的薄的光致抗蝕劑層上，或就電子束光刻而言可以包含電子以圖案化方式通過電磁場投影在基材上的薄的光致抗蝕劑層上來產生圖形，其具有以下優點：相對于形成圖案與電路圖形的下層元件對齊的慣用方法更加合適，能夠在圖案中形成非周期性的形狀作為電路設計的一部分，能夠直接形成線路端和尖銳的彎曲，和能夠在大量的周期性中形成圖案。然而，自上而下光刻，就光學光刻而言，受到其可以形成的最小圖形的限制，這是因為光通過尺寸相近于或小于波長的掩模開孔衍射，導致在掩模和無屏蔽區域之間的光強度調制的損失。其他限制分辨率的重要因素是眩光(light?flare)、來自各種膜的交界面的反射流出(reflection?issues)、透鏡元件在光學性能方面的缺陷、聚焦深度變化、光子和光酸的散粒噪聲和線路邊緣粗糙度。就電子束光刻而言，可以形成的最小的有用圖案的大小受到以下因素的限制：聚束光點的大小、有效精確地縫合(stitch)或合并寫入圖案的能力、在光致抗蝕劑和下層基材中的電子散射和背散射、電子和光酸的散粒噪聲和線路邊緣粗糙度。電子束光刻也受到處理能力的高度限制，這是因為圖像是以像素乘以像素的圖案化方式形成的，因為較小的圖形大小需要較小的像素尺寸，單位面積的圖像像素的數量隨著像素單位尺寸的平方增加。

發明概述

本發明還公開了一種共聚物，其包含主鏈聚合物和包含表面能降低的部分的第一接枝聚合物；第一接枝聚合物接枝在聚合物主鏈上；其中上述表面能降低的部分包含氟原子、硅原子、或氟原子和硅原子的組合。

本發明還公開了制造接枝共聚物的方法，所述方法包括將主鏈聚合物前體與第一鏈轉移劑反應形成第一主鏈聚合物前體-鏈轉移劑部分；將第一主鏈聚合物前體-鏈轉移劑部分與第一接枝聚合物前體反應形成第一接枝聚合物；其中第一接枝聚合物包含表面能降低的部分；將上述主鏈聚合物前體聚合形成主鏈聚合物；和將上述主鏈聚合物與第一主鏈聚合物前體-鏈轉移劑部分反應形成第一嵌段聚合物。

附圖說明

圖1是置于基材上的示例性刷狀聚合物的示意圖；

圖2A和2B是當具有表面能降低的部分的刷狀聚合物置于基材上時發生的示例性排序的示意圖；

圖3是顯示原子力顯微鏡(AFM)結果的顯微照片，其中上面的圖像顯示輕敲模式AFM和下面的圖像是(A)對照刷組合物、(B)刷I和(C)刷II的相位圖像；和