[發明專利]用于定向自組裝的中性層聚合物組合物及其方法

有效

• 申請號: 201380029698.3
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN104334588A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 吳恒鵬;O·波利修克;曹毅;洪圣恩;殷建;林觀陽;M·珀烏內斯庫;M·奈塞爾
• 申請（專利權）人: AZ電子材料盧森堡有限公司
• 主分類號: C08F4/04
• 分類號: C08F4/04;C08F8/14;G03F7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 宓霞

技術領域

本專利申請屬于通過定向自組裝進行光刻構圖的領域并且更具體地說屬于支持光刻構圖特征的形成的中性底層領域。

背景技術

近年來，定向自組裝已經作為將由溶液沉積的自組裝納米結構組織以產生光刻特征并用于多種的其它應用的有用手段出現。例如，參見Thurn-Albrecht等人，“Ultrahigh?Nanowire?Arrays?Grown?in?Self-Assembled.Diblock?Copolymer?Templates”，Science，290，2126，(2000)；Black等人，“Integration?of?Self-Assembled?Diblock?Copolymers?for?Semiconductor?Capacitor?Fabrication,”Applied?Physics?Letters，79，409，(2001)和Akasawa等人,“Nanopatterning?with?Microdomains?of?Block?Copolymers?for?Semiconductor?Capacitor?Fabrication,”Jpn.J.Appl.Phys.，41，6112，(2002)。

在許多定向自組裝應用中，分子間相互作用驅使自組裝材料的各個部分相分離成微區；其中自組裝材料的不混溶的極性和非極性區域變得集中。定向自組裝應用中特別感興趣的是具有預定尺寸的極性和非極性嵌段的嵌段共聚物的薄膜。具有所選尺寸的這些嵌段提供具有與它們相應的分子量和組成相關聯的長度的所選微區。此外，通過調節嵌段共聚物內各個嵌段的摩爾質量，可以產生具有所選尺寸的各種形態，例如具有特定寬度、特定節距和特定對稱圖案例如六方密堆積陣列或平行線的片晶或圓柱體。

用能量中性聚合物(下文中稱作中性層)制成的膜層有時用作自組裝聚合物的底層，原因在于它們具有均勻的表面能。不均勻表面能可能通過所述嵌段聚合物干擾組裝過程，因為所述嵌段之一可能與另一嵌段相比顯示對膜層的優先吸引。因此，中性層不趨向于優先地加強或引導自組裝嵌段共聚物的特定微區在特定位置的形成。中性層可以是官能化聚合物刷形共聚物，可交聯聚合物，具有與正使用的嵌段共聚物中使用的那些相似的重復單元的無規共聚物，或均聚物的共混物，它們各自分別具有與正使用的嵌段共聚物中的那些相似的單體。

在用來引導嵌段共聚物的薄膜中的自組裝的方法中有制圖外延法和化學外延法。在制圖外延法中，自組裝由預形成的表面形貌結構例如溝道引導。例如，具有中性下層表面并具有與一種類型的嵌段共聚物微區(例如，A-B二嵌段共聚物組裝體的A微區)優先吸引的側壁的表面形貌圖案化基材可以用來經由表面形貌約束在溝道內部定向自組裝。采用寬度L的溝道和具有P_BCP的周期性的嵌段共聚物(BCP)，可以對于剩余微區達到L/P?_BCP的系數的頻率倍增。

中性層可以由無規刷形共聚物形成，該無規刷形共聚物末端被能夠與特定基材的表面附著的反應性官能團取代。為了提供最大程度的能量中性，希望的是無規共聚物上的反應性官能團被提供在聚合物鏈的至少一端或接近該至少一端以致無規共聚物的能量中性部分可以被給予到正被應用于其的所需嵌段共聚物。

已經作出了各種嘗試以將官能團結合在上文所述無規共聚物鏈的末端附近。例如，Colburn等人在US?8,017,194中公開了通過氮氧調控的自由基聚合制備的具有反應性芐醇端基的無規苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物的合成，其中氮氧化物被官能化。然而，官能化氮氧化物引發劑難以按比例增加且昂貴，導致所述共聚物顯著更高的成本。此外，氮氧調控聚合在高溫下進行，導致單體相當多的自聚合，從而導致不希望濃度的不含所需端基的聚合物鏈。

因此，仍需要通過可靠地并以降低的成本結合入所需反應性端基的方法在低溫下合成的聚合物。

發明內容

發明概述

本發明涉及包含聚合物的新型聚合物組合物，該聚合物包含a)兩種或更多種重復單元和b)具有結構1)的端部

其中R₁代表C₁-C₂₀取代或未取代的烷基，w是1-8的數，X是O或N，R_d是至少一個選自表1的i)-viii)的基團。本發明還涉及使用所述新型聚合物組合物形成圖案的方法。本發明進一步涉及所述新型聚合物的制備方法。

詳細描述