[发明专利]可自组装的聚合物和用于平版印刷术的方法

说明书

领域

本发明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。