一种高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法技术

本发明专利技术公开了一种高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法，包括以下步骤：S1：提供基底模板；S2：在所述基底模板上形成薄膜修饰层；S3：将高χ值嵌段共聚物溶液旋涂于所述薄膜修饰层上；S4：退火，使所述高χ值嵌段共聚物在所述薄膜修饰层上进行相分离，最终形成长程有序的垂直层状结构排列。本发明专利技术技术方案的高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法对基底模板进行修饰，将高χ值嵌段共聚物旋涂于修饰层上使原本平行于基底模板排列的层状相结构垂直于基底模板排列，解决了高χ值嵌段共聚物的图形取向问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法。
技术介绍
过去的50年内，半导体产业一直沿着摩尔定律前行，光刻材料的分辨率也不断提高，然而，现有的193nm浸没式光刻技术已基本到达了其分辨率的极限。对于sub-10nm的光刻，工业上普遍认可的有两种技术，即极紫外光刻(EUVL)技术以及导向自组装(DSA)技术，其中DSA技术以其过程简单、成本低廉而备受关注。DSA技术利用嵌段高分子的微相分离特性，从而实现高分辨率的有序纳米级图案。传统的作法是将具有自组装特性的嵌段高分子旋涂在一定的模板内(通常通过193nm曝光制成)，通过侧壁或者基底的导向作用，得到更高分辨率的周期性图案结构。本专利技术的研发前期已研发出用于DSA技术的嵌段共聚物，其公开号为CN107245133A和CN107245133A，虽然这两篇专利公开的聚合物能够在短时间内实现快速自组装且高度有序，并提供了一种得到极高分辨率的光刻手段，但是，这类高χ值(Flory-Huggins常数)的材料与现有的嵌段共聚物相比，其两嵌段的物理性质和化学性质往往有较大差异，从而导致其层状相结构平行于基片排列，难以形成所需的垂直层状结构。综上所述，本领域急需开发一种能够使CN107245133A和CN107245133A所公开的嵌段聚合物在基片上进行垂直层状排列的方法。
技术实现思路
本专利技术技术方案所要解决的技术问题是通过对基底模板进行修饰，从而影响高χ值嵌段共聚物的取向，进而实现高χ值嵌段聚合物在基底模板上进行垂直层状排列。需要说明的是，本专利技术中出现的高χ值嵌段聚合物指的是包含嵌段A和嵌段B的嵌段共聚物，且嵌段A由选自下组的单体聚合得到：烯基和R3取代的C6-C10的芳基化合物、烯基和R3取代的含0-4个选自N、O、S和P的杂原子的C6-C10的杂芳基化合物，其中R3选自下组：无、卤素、取代或未取代的C1-C6的烷基、取代或未取代的C1-C6的烷氧基；嵌段B由如下单体聚合得到：其中，R1选自如下组：H、卤素、取代或未取代的C1-C6的烷基、取代或未取代的C1-C6的烷氧基、取代或未取代的C1-C10的芳基，R2选自下组：取代或未取代的C1-C30的烷基，取代或未取代的C3-C30的环烷基；所述取代指被选自下组的一个或多个取代基取代：卤素。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供了一种高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法，包括以下步骤：S1：提供基底模板；S2：在所述基底模板上形成薄膜修饰层；S3：将高χ值嵌段共聚物溶液旋涂于所述薄膜修饰层上；S4：退火，使所述高χ值嵌段共聚物在所述薄膜修饰层上进行相分离，最终形成长程有序的垂直层状结构排列。在另一优选例中，所述基底模板的材质选自硅或硅的化合物、云母、弹性树脂中的一种。优选地，选自硅、二氧化硅、氮化硅、石英、玻璃、云母片、聚二甲基硅氧烷。在另一优选例中，所述基底模板的结构呈弯曲状或平面状，本专利技术技术方案对基底模板的表面形貌无特殊要求，即便基体表面凹凸不平，也不会影响最终高χ值嵌段共聚物的取向。在另一优选例中，所述薄膜修饰层为下列一种或多种材料制成：氧化物、氮化物、碳化物或金属单质。优选地，为三氧化二铝、氧化锌、氮化钛、氮化铝、石墨烯、铱。在另一优选例中，所述薄膜修饰层通过化学气相沉积法或原子层沉积法沉积形成。具体地，若采用化学气相沉积法时，其过程如下：首先，将反应物扩散至反应舱内，随后吸附在基底模板的表面，反应物发生化学反应后在基底模板表面成核，之后生长成膜，生成物随气流排出。在另一优选例中，采用化学气相沉积法在所述基底模板上沉积三氧化二铝薄膜，具体如下：将异丙醇铝加热至400℃～500℃后吹出，异丙醇铝受热分解形成三氧化二铝沉积在基底模板表面，反应所产生的水蒸气和丙炔气体由气流带出反应舱，依据所需沉积的厚度调节气流吹入的时间。在另一优选例中，采用化学气相沉积法在所述基底模板上沉积石墨烯，具体如下：采用甲烷、乙烯或乙炔等烃类化合物作为碳源，在600℃～900℃下于所述基底模板表面分解，生长出一定厚度的石墨烯。在另一优选例中，采用原子层沉积法在所述基底模板上沉积三氧化二铝薄膜，具体过程如下：以三甲基铝为金属铝源，水蒸气为氧源，其中三甲基铝进入反应舱内并发生化学反应，吸附至所述基底模板表面，随后使用惰性气体将未反应的物质以及生成的甲烷带出反应舱，随后添加水蒸气脉冲，使其与基底进一步发生化学反应，再用惰性气体冲洗，所述三氧化二铝薄膜的厚度可通过重复上述步骤的次数进行调节。在另一优选例中，采用原子层沉积法在所述基底模板上沉积氧化锌薄膜，具体过程如下：采用三甲基铝作为前驱体源，二乙基锌和水分别作为两种脉冲源，两种脉冲之间采用氮气进行冲洗，50～200个循环后沉积完成。在另一优选例中，采用原子层沉积法在所述基底模板上沉积氮化钛薄膜，具体过程如下：采用四氯化钛和氨气分别作为两个脉冲的前驱体，四氯化钛脉冲在反应室内与基底表面发生化学吸附反应，氮气吹扫后，氨气脉冲进入并进一步与四氯化钛反应生成氮化钛，最后继续用氮气吹扫。在另一优选例中，采用原子层沉积法在所述基底模板上沉积氮化铝薄膜，具体过程如下：采用三甲基铝和氮气/氢气的混合气体作为两种脉冲源，在两种气体之间采用氮气吹扫，共循环20～50次后沉积而成。在另一优选例中，采用原子层沉积法在所述基底模板上沉积铱，具体过程如下：以乙酰丙酮铱和氧气作为前驱体，首先由氮气将乙酰丙酮铱带入反应舱并吸附在基底模板上，且氮气带走未反应吸附的物质，随后氧进入舱内与乙酰丙酮铱进行化学反应使得乙酰丙酮铱中的铱-氧间的化学键断裂，在所述基底模板上形成金属铱薄膜。在另一优选例中，所述修饰层为一层或多层复合结构。在另一优选例中，所述高χ值嵌段共聚物包含嵌段A和嵌段B，所述嵌段A由选自下组的单体聚合得到：烯基和R3取代的C6-C10的芳基化合物、烯基和R3取代的含0-4个选自N、O、S和P的杂原子的C6-C10的杂芳基化合物，其中R3选自下组：无、卤素、取代或未取代的C1-C6的烷基、取代或未取代的C1-C6的烷氧基；所述嵌段B由如下单体聚合得到：其中，R1选自如下组：H、卤素、取代或未取代的C1-C6的烷基、取代或未取代的C1-C6的烷氧基、取代或未取代的C1-C10的芳基，R2选自下组：取代或未取代的C1-C30的烷基，取代或未取代的C3-C30的环烷基；所述取代指被选自下组的一个或多个取代基取代：卤素。在另一优选例中，所述高χ值嵌段共聚物为含氟嵌段共聚物，进一步地，所述含氟嵌段共聚物选自如下结构：或其组合，其中，m为3～800的整数；n为3～800的整数。在另一优选例中，步骤S3中，所述高χ值嵌段共聚物溶液的溶质质量分数为0.5％～3％，旋涂转速为2000rpm～5000rpm，旋涂时间为30s～60s。在另一优选例中，步骤S4中，采用热退火或溶剂退火的方式。在另一优选例中，采用热退火，退火温度为50℃～250℃，退火时间不超过24h。在另一优选例中，采用溶剂退火，退火温度为20℃～80℃，退火时间不超过24h，所用溶剂为丙酮、四氢呋喃、氯仿、甲苯、乙醚、丙二醇甲醚醋酸酯、三氟甲苯中的至少一种。与现有技术相比，本专利技术技术方案的高χ值嵌段共聚物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：提供基底模板；S2：在所述基底模板上形成薄膜修饰层；S3：将高χ值嵌段共聚物溶液旋涂于所述薄膜修饰层上；S4：退火，使所述高χ值嵌段共聚物在所述薄膜修饰层上进行相分离，最终形成长程有序的垂直层状结构排列。

【技术特征摘要】
1.一种高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：提供基底模板；S2：在所述基底模板上形成薄膜修饰层；S3：将高χ值嵌段共聚物溶液旋涂于所述薄膜修饰层上；S4：退火，使所述高χ值嵌段共聚物在所述薄膜修饰层上进行相分离，最终形成长程有序的垂直层状结构排列。2.如权利要求1所述的高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法，其特征在于，所述基底模板的材质选自硅或硅的化合物、云母、弹性树脂中的一种。3.如权利要求1所述的高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法，其特征在于，所述薄膜修饰层由下列一种或多种材料制成：氧化物、氮化物、碳化物或金属单质。4.如权利要求3所述的高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法，其特征在于，所述薄膜修饰层通过化学气相沉积法或原子层沉积法沉积形成。5.如权利要求1至4任一项所述的高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法，其特征在于，所述薄膜修饰层为一层或多层复合结构。6.如权利要求1所述的高χ值嵌段共聚物的导向自组装方法，其特征在于，所述高χ值嵌段共聚物包含嵌段A和嵌段B，所述嵌段A由选自下组的单体聚合得到：烯基和R3取代的C6-C10的芳基化合物、烯基和R3取代的含0-4个选自N、O、S...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓海，李雪苗，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31