可自组装的聚合物和用于平版印刷术的方法技术

公开了一种可自组装的聚合物，所述可自组装的聚合物具有第一和第二分子构型，其中对于可自组装的聚合物，第一分子构型与第二分子构型相比具有更高的Flory?Huggins参数，并且通过施加刺激因素，所述可自组装的聚合物可从第一分子构型形成为第二分子构型，可从第二分子构型形成为第一分子构型，或者，可从第一分子构型形成为第二分子构型且可从第二分子构型形成为第一分子构型。该聚合物用于通过将处于其第二分子构型的聚合物有序化和退火并当它处于第一分子构型时固定该聚合物，从而在基板上提供聚合物的有序、周期性地图案化的层的方法。第二分子构型提供更好的有序化动力学并且允许缺陷在其有序/无序转变温度附近的退火，同时具有更高的有序/无序转变温度的第一分子构型为固定形成的图案提供低线边缘/宽度粗糙度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】领域本专利技术涉及一种用于通过平版印刷术制造器件的方法。尤其是，本发明涉及一种用于减少抗蚀剂层，尤其是自组装嵌段共聚物的抗蚀剂层中的缺陷的方法。背景在用于器件制造的平版印刷术中，对于减小平版印刷图案中的特征尺寸以便增加给定基板区域上的特征的密度正存在需要。具有纳米尺度的临界尺寸(CD)的更小的特征的图案允许更大的器件或电路结构集中度，带来在电子和其他器件的尺寸减少和制造成本上潜在的改进。在光刻中，争取更小的特征带来了技术的发展，如浸渍平版印刷术和远紫外(EUV)平版印刷术。通常所说的压印平版印刷术通常包括使用“印模”(通常称为压印模板)以将图案转印至基板上。压印平版印刷术的益处是特征的分辨率不受限于，例如，辐射源的发射波长或发射系统的数值孔径。相反，分辨率主要受限于压印模板上的图案密度。对于光刻和压印平版印刷术两者，适宜的是提供如压印模板或其他基板的表面的高分辨率图案化，并且可以使用化学抗蚀剂以实现这点。嵌段共聚物(BCP)的自组装的使用被认为是将分辨率提高至比通过现有技术平版印刷方法可获得的值更好的值的潜在方法，或者作为用于压印模板的制备的电子束平版印刷术的备选。可自组装嵌段共聚物是可以在纳米制造中使用的化合物，因为它们在低于特定温度(有序-无序转变温度To/d)冷却的时候可以经历有序-无序转变，导致不同的化学性质的共聚物嵌段的相分离，以形成具有数十纳米或者甚至小于10nm的尺寸的有序、化学分离区域。区域的尺寸和形状可以通过操纵共聚物的不同嵌段类型的分子量和组成控制。区域之间的界面可以具有1-5nm的数量级的宽度，并且可以通过改变共聚物嵌段的化学组成操纵。使用嵌段共聚物的薄膜作为自组装模板的可行性已由Chaikin和Register等，Science 276，1401(1997)证实。具有20nm的尺寸的点和孔的密集阵列从聚(苯乙烯-嵌-异戊二烯)的薄膜转印至氮化硅基板。概述嵌段共聚物包括不同的嵌段，每个嵌段包括沿聚合物链并排排列的同样的单体。每个嵌段可以含有其各自类型的很多单体。所以，例如，A-B嵌段共聚物可以在所述(或每个)A嵌段中具有多个类型A单体，和在所述(或每个)B嵌段中具有多个类型B单体。合适的嵌段共聚物的实例是，例如，具有共价连接的聚苯乙烯单体的嵌段(疏水嵌段)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)单体的嵌段(亲水嵌段)的聚合物。可以使用具有不同的疏液性/亲液性的嵌段的其他嵌段共聚物。例如可以使用三嵌段共聚物(A-B-C)，如可以是交替的或周期的嵌段共聚物(例如[-A-B-A-B-A-B-]n或[-A-B-C-A-B-C]m，其中n和m是整数)。嵌段通过共价键以直链或支链方式(例如星形或支链构型)彼此连接。嵌段共聚物当自组装时可以形成很多不同的相，这依赖于嵌段的体积分数、每个嵌段类型内的聚合度(即各自相应的嵌段内的各自相应的类型的单体的数目)、溶剂的任选使用和表面相互作用。当应用在薄膜中时，几何限制可以引起可能限制相的数目的另外的边界条件。通常在自组装嵌段共聚物的薄膜中实际上仅观察到球形(例如立方体)、圆柱形(例如四边形或六边形)和薄层相(即具有立方体、六边形或薄层空间填充对称性的自组装相)，并且所观察到的相类型可以依赖于不同的聚合物嵌段的相对体积分数。用于作为可自组装的聚合物使用的合适的嵌段共聚物包括，但是不限于，聚(苯乙烯-嵌-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-嵌-2-乙烯基吡啶)、聚(苯乙烯-嵌-丁二烯)、聚(苯乙烯-嵌-二茂铁基二甲基硅烷)、聚(苯乙烯-嵌-氧化乙烯)、聚(氧化乙烯-嵌-异戊二烯)。虽然这些是作为实例的二嵌段共聚物，显然的是自组装也可以采用三嵌段、四嵌段或其他多嵌段共聚物。自组装嵌段共聚物相可以以平行或垂直于基板的对称性轴取向，和薄层状的和圆柱形相对于平版印刷术应用是最引人注意的，因为它们可以分别形成线和隔体图案和空穴阵列，并且当随后蚀刻一个区域类型时可以提供好的对比度。引导嵌段共聚物至表面上的自组装所使用两种方法是制图外延和化学预图案化。在制图外延方法中，嵌段共聚物的自组装由基板的拓扑预图案化引导。自排列的嵌段共聚物可以在通过图案化基板限定的沟槽中形成具有不同的聚合物嵌段区域的相邻的线的平行线图案。例如，如果嵌段共聚物是在聚合物链内具有A和B嵌段的二嵌段共聚物，其中在性质上A是亲液的并且B是疏液的，A嵌段可以组装为相邻地形成在沟槽的侧壁的区域，条件是在性质上侧壁也是亲液的。分辨率可以通过嵌段共聚物图案相对于图案化基板的分辨率提高，所述嵌段共聚物图案细分基板上预图案的间隔。在化学预图案化方法中，嵌段共聚物区域的自组装由基板上的化学图案引导。化学图案与聚合物链内的共聚物嵌段的至少一种类型之间的化学亲和势可以导致一个区域类型至基板上化学图案的相应区域上的精确布置。例如，如果嵌段共聚物是具有A和B嵌段的二嵌段共聚物，其中在性质上A是亲液的并且B是疏液的，并且化学图案包括亲液表面上的疏液区域，B区域可能优先地组装至疏液区域上。如同排列的制图外延方法，分辨率可以通过嵌段共聚物图案相对于图案化基板的分辨率提高，所述嵌段共聚物图案细分基板上预图案化特征的间隔(通常所说的密度倍增)。化学预图案化不限于线形预图案；例如预图案可以是点的2维阵列的形式，其适合于作为用于与形成圆柱形相的嵌段共聚物一起使用的图案。制图外延和化学预图案化可以被使用，例如，以引导薄层状或圆柱形相的自组装。在实施嵌段共聚物自组装在纳米制造的使用的典型工艺中，可以将基板用取向控制层或者底涂层改性，以诱导自组装图案相对于基板的优选取向。对于在可自组装的聚合物层中使用的一些嵌段共聚物，可以存在可能导致取向的一个嵌段与基板表面之间的优先相互作用。例如，对于聚苯乙烯/PMMA嵌段共聚物，PMMA嵌段将优先地润湿氧化物表面(即与氧化物表面具有高化学亲和势)，并且这可以用于诱导自组装图案平行于表面的平面取向。垂直的取向可以，例如，通过以下方式诱导：使得基板表面表现为对于两个嵌段都是中性，换言之对于每个嵌段具有相似的化学亲和势，以使得两个嵌段都以相似的方式润湿表面。中性表面可以通过使用通过羟基端基，或一些其他反应性端基，与基板表面处的氧化物的反应共价连接至基板的无规共聚物刷建立。备选地或者附加地，可以使用可交联无规共聚物或合适的硅烷以通过充当基板表面与可自组装的聚合物的层之间的中间层使得表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.04 US 61/351,6931.一种可自组装的聚合物，所述可自组装的聚合物具有第一和第二
分子构型，其中，对于所述可自组装的聚合物，第一分子构型与第二分子
构型相比具有更高的Flory Huggins参数，并且其中通过施加刺激因素，
所述可自组装的聚合物可从第一分子构型形成为第二分子构型，可从第二
分子构型形成为第一分子构型，或者，可从第一分子构型形成为第二分子
构型且可从第二分子构型形成为第一分子构型。
2.根据权利要求1所述的可自组装的聚合物，所述可自组装的聚合
物是嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含第一单体的一个或多个第一嵌段和
第二单体的一个或多个第二嵌段，其中第一分子构型和第二分子构型分别
具有处于第一和第二分子排列中的第一单体。
3.根据权利要求2所述的可自组装的聚合物，其中第二单体在第一
和第二分子构型中具有基本上不变的分子排列。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的可自组装的聚合物，其中与
当处于第二分子排列中时的第一单体相比，当处于第一分子排列中时的第
一单体对于第二单体具有更低的化学亲和势。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的可自组装的聚合物，其中
第一单体在第一和第二分子排列中具有不同的极性。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的可自组装的聚合物，其中
第一单体在第一和第二分子排列中具有不同的物理构象。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的可自组装的聚合物，其中
第一单体在第一和第二分子排列中具有不同的水合状态。
8.根据任一在前权利要求所述的可自组装的聚合物，其中所述刺激
因素包括光化学辐射如可见光或紫外线辐射。
9.根据任一在前权利要求所述的可自组装的聚合物，其中所述刺激
因素包括温度。
10.根据权利要求9所述的可自组装的聚合物，其中当处于第二分子
构型时，所述可自组装的聚合物具有玻璃化转变温度Tg和有序/无序转变
温度To/d，并且其中处于第一分子构型的所述可自组装的聚合物在所述

\t玻璃化转变温度Tg的Flory Huggins参数为当处于第二分子构型时的可自
组装的聚合物在其有序/无序转变温度To/d的Flory Huggins参数的至少
1.2倍。
11.一种可自组装的聚合物，所述可自组装的聚合物是包含第一单体
的第一嵌段和第二单体的第二嵌段的嵌段共聚物，所述嵌段共聚物具有第
一和第二分子构型，
其中第一分子构型具有处于第一分子排列中的第一单体，并且第二分
子构型具有处于第二分子排列中的第一单体，
其中通过施加刺激因素，所述可自组装的聚合物可从第一分子构型形
成为第二分子构型，可从第二分子构型形成为第一分子构型，或者，可从
第一分子构型形成为第二分子构型且可从第二分子构型形成为第一分子
构型，并且
其中与当处于第二分子排列中时的第一单体相比，当处于第一分子排
列中时的第一单体对于第二单体具有更低的化学亲和势。
12.一种用于在基板上提供可自组装的聚合物的有序层的方法，所述
可自组装的聚合物在所述有序层中组装时具有第一分子构型，所述方法包
括：
在所述基板上提供可自组装的聚合物的层，
将所述可自组装的聚合物加热至高于其玻璃化转变温度Tg的第一温
度T1，随之将所述可自组装的...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·皮特斯，S·伍伊斯特尔，R·库尔，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：
国别省市：