[發明專利]一種嵌段共聚物制劑及其相關方法

有效

• 申請號: 201410043564.3
• 申請日: 2014-01-29
• 公開（公告）號: CN103984206B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: P·赫斯塔德;P·特雷福納斯;顧歆宇;張詩瑋;V·靳茲伯格;E·沃格爾;D·默里
• 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: G03F7/004
• 分類號: G03F7/004
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝

本發明涉及一種嵌段共聚物制劑及其相關方法，提供了包含嵌段共聚物共混物的嵌段共聚物制劑，所述嵌段共聚物共混物包括第一聚（丙烯酸酯）?嵌段?聚（丙烯酸甲硅烷基酯）嵌段共聚物、和第二聚（丙烯酸酯）?嵌段?聚（丙烯酸甲硅烷基酯）嵌段共聚物。還提供了用所述嵌段共聚物制劑處理的基材。

技術領域

本發明涉及自組裝嵌段共聚物領域。具體來說，本發明涉及包含嵌段共聚物共混物的嵌段共聚物制劑，所述嵌段共聚物共混物包括第一聚（丙烯酸酯）-嵌段-聚（丙烯酸甲硅烷基酯）嵌段共聚物和第二聚（丙烯酸酯）-嵌段-聚（丙烯酸甲硅烷基酯）二嵌段共聚物。

背景技術

已知由首尾相連的兩種或更多種不同的均聚物組成的一些嵌段共聚物能自組裝（self-assemble）成典型尺寸為10納米至50納米的周期性微結構域(micro domain)。由于采用光刻技術以納米尺度尺寸(尤其是小于45納米)圖案化的費用高、難度大，使用這種微結構域在表面形成圖案的可能性正越來越受到關注。

但是，控制基材上嵌段共聚物微結構域的橫向設置一直是個挑戰。過去采用光刻形成的預定形貌的基材和/或對基材化學圖案化來解決該問題。過去的研究證明，可引導薄層形式的自組裝嵌段共聚物微結構域來遵循(follow)基材的化學圖案化，產生與化學預定圖案接近的周期性結構。其它研究證明通過控制形貌預定圖案底部和側壁上嵌段共聚物的表面潤濕性，可引導所述薄層來遵循所述形貌預定圖案。所述薄層形成與基材預設定圖案相比尺寸更小的線條/間距圖案，將形貌預定圖案細分為更高頻率的線條圖案，即，具有較小間距的線條圖案。對于形貌導向預定圖案和/或化學導向預定圖案而言，嵌段共聚物圖案化的限制在于該嵌段共聚物傾向于在該預定圖案表面的所有地方形成圖案。

目前，縮小指定基材上各種特征(例如，場效應晶體管中的柵)尺寸的能力受到用來對光刻膠進行曝光的光波長(即193納米)的限制。這些限制對制造臨界尺寸(CD)小于50納米的特征產生巨大的挑戰。使用常規嵌段共聚物時，在自組裝過程中，難以實現取向控制和長程有序。此外，這種嵌段共聚物通常不能為后續加工步驟提供足夠的耐刻蝕性。

竹中（Takenaka）等研究了將二嵌段共聚物用于導向自組裝（參見《聚合物科學：B部分，聚合物物理，（JOURNAL OF POLYMER SCIENCE:PART B,Polymer Physics）》2010年第48卷、第2297-2301頁的《通過嵌段共聚物導向自組裝來形成半間距小于10納米的長程條紋圖案（Formation of long-range stripe patterns with sub-10-nm half-pitch fromdirected self-assembly of block copolymer）》）。具體來說，竹中（Takenaka）等證明了使用聚（苯乙烯）-嵌段-聚（二甲基硅氧烷）二嵌段共聚物來導向自組裝成小于10納米的半間距，該二嵌段共聚物的分子量是15.8千克/摩爾；多分散性指數是1.03；以及，聚（苯乙烯）體積分數是0.74聚（苯乙烯）；其中，該二嵌段共聚物膜在170℃下真空退火24小時。

然而，仍需要在圖案化基材中使用的新的共聚物組合物。具體來說，仍需要新共聚物組合物，該共聚物組合物使得能夠在中等長度尺度（如，20-40納米）圖案化，并優選的具有快速退火分布和低缺陷形成。

發明內容