[发明专利]嵌段共聚物和与其相关的方法

说明书

技术领域

本发明涉及本发明涉及自组装嵌段共聚物领域。特别地，本发明针对包含具有(甲基丙烯酸甲酯)嵌段和聚(甲基丙烯酸(三甲基甲硅烷基)甲酯)嵌段的嵌段共聚物的特殊共聚物组合物。

背景技术

某些嵌段共聚物，其由两个或更多不同的均聚物末端相连接而组成，是已知的自组装成具有10纳米至50纳米(nm)特征尺寸的周期性微域。使用这种微域来在表面形成图案的可能性引起越来越多的兴趣，这是由于使用光刻法在纳米级尺寸(尤其是低于45nm)形成图案的昂贵和困难。

然而，在基材上控制嵌段共聚物微域的横向分布仍然是一个挑战。这个问题之前使用光刻预定义地形图和/或基材的化学印刷来解决。先前的研究显示了以薄片形式的自组装嵌段聚合物微域(micro domain)能够随着基材的化学图案取向，在靠近化学预图案的地方产生周期性。其他研究显示，通过控制地形图预图案的底部和侧壁上的嵌段共聚物的表面润湿性能，该薄片(lamellae)能够随着地形图预图案(pre-pattern)取向。该薄片形成比基材预图案更小尺寸的线/空比图案，把地形图预图案细分成更高频率的线型图案；即，具有更小节距的线型图案。对于地形图和/或化学引导预图案，嵌段共聚物图案化的一个限制是在预图形表面的任意处形成图案的倾向。

目前，在给定的基材(例如，场效应晶体管中的门)上各种特征的尺寸缩小的能力受制于用于曝光光刻胶的光的波长(即，193nm)。这些限制在具有＜50nm的关键尺寸(CD)的特征的生产中产生了重要的挑战。在自组装过程中，传统嵌段共聚物的使用在取向控制和长范围有序方面存在困难。此外，这种嵌段共聚物在接下来的工艺步骤中经常具有不足的抗蚀能力。

Takenaka等¹研究了二嵌段共聚物在直接自组装方面的应用。特别是，¹Takenaka等，从嵌段共聚物直接引导自组装的具有亚-10nm半节距的长范围带图案的形成(Formation of long-range stripe patterns with sub-10-nm half-pitch from directed self-assembly ofblock copolymer)，《物理科学学报(JOURNAL OF POLYMER SCIENCE)》：第B部分，聚合物物理(Polymer Physics)，第48卷，第2297-2301页(2010)Takenaka等演示了使用具有15.8kg/mol分子量的聚(苯乙烯)-b-聚(二甲基硅氧烷)二嵌段共聚物的低于10nm半间距的直接自组装；不均匀性指数1.03；和，聚(苯乙烯)片段量0.74聚(苯乙烯)；其中二嵌段共聚物薄膜在真空中在170℃下退火24小时。

尽管如此，在图案化基材方面仍然有使用新共聚物组合物的需求。特别地，对能够在中间长度尺寸(例如，20-40nm)上图案化的新共聚物组合物仍然有需求，该新共聚物组合物优选在低缺陷形成的条件下表现出快速退火外形。

发明内容

本发明提供一种嵌段共聚物组合物，其包含：具有(甲基丙烯酸甲酯)嵌段和聚(甲基丙烯酸(三甲基甲硅烷基)甲酯)嵌段的嵌段共聚物；其中该嵌段共聚物表现出1-1000kg/mol的数均分子量，M_N；和，其中该嵌段共聚物表现出1-2的多分散性，PD。

本发明提供一种方法，其包括：提供基材；提供本发明的共聚物组合物；应用该共聚物组合物至基材上形成薄膜；任选地，烘烤薄膜；退火该薄膜；处理该退火了的薄膜以从该退火了的薄膜上除去聚(甲基丙烯酸甲酯)和将该退火了的薄膜上的甲基丙烯酸(三甲基甲硅烷基)甲酯转换成SiO_x。

附图说明

图1显示了依据比较例F1制备的薄膜产品的上下扫描电镜图片(“SEM”)。

图2显示了依据实施例5制备的薄膜产品的上下扫描电镜图片(“SEM”)。

图3显示了依据实施例6制备的薄膜产品的上下扫描电镜图片(“SEM”)。

图4显示了依据实施例7制备的薄膜产品的上下扫描电镜图片(“SEM”)。

图5显示了依据实施例8制备的薄膜产品的上下扫描电镜图片(“SEM”)。

图6显示了依据实施例9制备的薄膜产品的上下扫描电镜图片(“SEM”)。

图7显示了依据实施例10制备的薄膜产品的上下扫描电镜图片(“SEM”)。

具体实施方式