[發(fā)明專利]中性層聚合物、其制備方法以及包含該聚合物的制品

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710264644.5
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN107459726B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設計）人: R·夏爾馬;P·D·胡斯塔德;P·特雷福納斯三世;D·王;李明琦;J·J·張
• 申請（專利權）人: 陶氏環(huán)球技術有限公司;羅門哈斯電子材料有限公司
• 主分類號: C08L25/08
• 分類號: C08L25/08;C08L53/00;C08F293/00;C08F220/22;C08F212/08;C08F226/06;C09D125/08;C09D153/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 江磊

本發(fā)明公開了一種嵌段共聚物，該嵌段共聚物包含第一段和第二段，所述第一段和第二段互相共價結合，而且在化學上互不相同；其中所述第一段具有第一表面自由能，所述第二段具有第二表面自由能；以及附加共聚物；所述附加共聚物包含表面自由能降低的部分，所述表面自由能降低的部分的表面自由能小于第一段和第二段的表面自由能；所述附加共聚物還包含一種或多種與嵌段共聚物有親合性的部分；所述表面自由能降低的部分在化學上不同于所述第一段和第二段；所述附加共聚物不能與水混溶；所述附加共聚物未與所述嵌段共聚物共價結合。

相關申請的交叉引用

本申請是2013年6月24日提交的美國申請第13/924,891的部分的后續(xù)，該申請全部內(nèi)容參考結合入本文中。

技術領域

本發(fā)明涉及用于自組裝結構的中性層聚合物，其制備方法以及包含該聚合物的制品。具體地，本發(fā)明涉及在嵌段共聚物上制備的嵌入的中性層，該中性層促進垂直于基材的區(qū)域(domain)的制備。

嵌段共聚物形成自組裝的納米結構以減少系統(tǒng)的自由能。納米結構是具有小于100納米的平均最大寬度或厚度的那些結構。該自組裝產(chǎn)生周期性結構作為自由能減少的結果。這種周期性結構可以是微型區(qū)域的形式，例如薄片或圓柱體。由于這些結構，嵌段共聚物的薄膜提供了納米級的空間化學對比度，因此它們已經(jīng)被用作用于產(chǎn)生周期性納米級結構的替代性低成本納米圖案化材料。雖然這些嵌段共聚物膜可以提供納米級的對比度，然而通常很難制備在小于20納米的尺度下展現(xiàn)出周期性的共聚物膜。不過，現(xiàn)代電子裝置通常采用具有小于20納米的周期性的結構，并且因此希望制備可以易于展現(xiàn)出具有小于20納米的平均最大寬度或厚度的結構，同時展現(xiàn)出小于20納米的周期性的共聚物。

已經(jīng)做了許多嘗試來開發(fā)具有小于20納米的平均最大寬度或厚度，同時展現(xiàn)出小于20納米的周期性的共聚物。下面的討論詳述了一些已經(jīng)做出的以實現(xiàn)這個目標的嘗試。

圖1(A)和1(B)顯示了設置在基材上的薄片形成嵌段共聚物的示例。該嵌段共聚物包括互相反應性結合并且彼此不互溶的嵌段A和嵌段B。該薄片可以對齊它們的微型區(qū)域以平行于基材表面(圖1(A))或垂直于基材表面(圖1(B))，所述薄片設置在所述基材表面上。嵌段A和/或嵌段B對于基材表面的親和性決定了基材表面上的形態(tài)。同樣，嵌段A和/或嵌段B對于空氣的親和性決定了空氣-嵌段共聚物界面處的形態(tài)。將空氣-嵌段共聚物的界面稱作自由表面。該薄片也可將它們的微型區(qū)域對齊，從而與所述基材既平行又垂直(圖1(C))。在圖1(C)中，嵌段A的薄片與平行于基材表面的平面相互垂直，同時該薄片在接觸空氣的上部表面與基材平行。

垂直取向的薄片提供納米級線條圖案，而平行取向的薄片沒有產(chǎn)生納米級表面圖案。在薄片形成與基材平面平行的情況下，一個薄片相在基材的表面上形成第一層(在基材的x-y平面上)，并且另一個薄片相在第一層上形成覆蓋的平行層，使得當沿著垂直(z)軸觀察膜時，沒有形成微型區(qū)域的橫向圖案和橫向的化學對比度。當薄片垂直于表面形成時，垂直取向的薄片提供了納米級的線條圖案。因此，為了形成有用的圖案，需要在嵌段共聚物薄膜中控制自組裝微型區(qū)域的取向。

參考圖1(C)，為了將垂直薄片暴露于空氣界面，將最上面的層(被鑒定為B嵌段的一層)蝕刻，以將A和B微型區(qū)域暴露于自由表面。在自由表面處同時存在的A嵌段和B嵌段的微型區(qū)域(均垂直于基材)提供了可用于納米圖案化(即用于半導體開發(fā)的模板和抗蝕劑(例如光致抗蝕劑)的開發(fā))的納米級線條圖案。簡而言之，當自由表面的相互作用不平衡時，形成具有最低表面能的嵌段的表層。