[发明专利]用于定向自组装的共聚物配制品、其制造方法和包括其的物品

说明书

背景技术

本发明涉及用于定向自组装的共聚物配制品、其制造方法和包括其的物品。

嵌段共聚物的定向自组装DSA已被标识为候选技术来延伸目前光学光刻的状态。在DSA中，小间距大小通过将自组装嵌段共聚物纳米域定向到光刻图案化衬底上来达到。当今一种用于DSA的前沿方法涉及对准诸如聚苯乙烯-嵌段-聚(甲基丙烯酸甲酯)或PS-b-PMMA的嵌段共聚物的片状形态的化学图案。展示于图1中的优选工艺方案通过使通常由交联聚苯乙烯垫制成的稀疏导引条纹阵列图案化开始。在将条纹蚀刻(还称为“蚀刻修整”)到适当尺寸后，毛刷涂布在条纹上方，烘烤以诱导化学接枝，并且接着通过冲洗除去多余毛刷以留下具有化学对比度的相对平坦衬底。接着用嵌段共聚物处理衬底，在退火后嵌段共聚物与衬底对准以使初始图案的密度倍增。在涉及首先施用毛刷随后施用嵌段共聚物(BCP)的这两步法中，为了达到良好DSA结果，毛刷组合物必须控制在极其紧的范围内。

因此需要使用域之间的对准可易于达到并且聚合物范围不因此受严格控制的组合物。

发明内容

本文中公开一种组合物，其包括嵌段共聚物；其中嵌段共聚物包括第一聚合物和第二聚合物；其中嵌段共聚物的第一聚合物和第二聚合物彼此不同并且嵌段共聚物形成相分离结构；及添加剂聚合物；其中添加剂聚合物包括与其上安置所述添加剂聚合物的衬底反应的反应性部分；并且其中添加剂聚合物包括化学上和结构上与嵌段共聚物中的一种聚合物相同的均聚物，或其中添加剂聚合物包括与嵌段共聚物的一个嵌段具有优先相互作用的无规共聚物。

本文中公开一种方法，其包括将组合物安置于衬底上，所述组合物包括嵌段共聚物；其中嵌段共聚物包括第一聚合物和第二聚合物；其中嵌段共聚物的第一聚合物和第二聚合物彼此不同并且嵌段共聚物形成相分离结构；添加剂聚合物；其中添加剂聚合物包括可有效与其上安置所述添加剂聚合物的衬底反应的反应性部分；并且其中添加剂聚合物包括化学上和结构上与嵌段共聚物的一种聚合物相同的均聚物，或其中添加剂聚合物包括与嵌段共聚物的一个嵌段具有优先相互作用的无规共聚物；和溶剂；和使组合物退火以促进添加剂聚合物键合或络合或配位到衬底上并且促进嵌段共聚物的第一聚合物与第二聚合物之间的域分离以形成由第一聚合物和第二聚合物形成的周期域的形态；其中周期域的纵向轴线与衬底平行。

本文中也公开由前述组合物制成的物品。

附图说明

图1是现有技术方法的示意图，通过首先施用毛刷随后施用嵌段共聚物来使衬底图案化，当嵌段共聚物具有圆柱体形态时其形成线图案，并且当嵌段共聚物具有球体形态时其形成点或孔洞图案；

图2是使用本文中所公开的组合物使衬底图案化的示例性方法的示意图；

图3是通过将毛刷和嵌段共聚物的组合施用到沟槽的图案化衬底上涉及域对准的使用本文中所公开的组合物使衬底图案化的示例性方法的示意图，所述毛刷和嵌段共聚物的组合对准其在沟槽内的圆柱体形态以形成线图案；

图4描绘了在施用首先施用PS-OH毛刷，接着施用具有圆柱体形态的PS-b-PDMS嵌段共聚物的现有技术方法后通过氧化PDMS形成的指纹图案的扫描电子显微镜图像。

图5描绘了在施用本发明方法和与PS-b-PDMS嵌段共聚物混合的PS-OH毛刷的组合物后通过氧化PDMS形成的指纹图案的扫描电子显微镜图像，其中关于两步法所述图案不降解；和

图6也描绘了在施用本发明方法和与PS-b-PDMS嵌段共聚物混合的PS-OH毛刷的组合物后通过氧化PDMS形成的指纹图案的扫描电子显微镜图像，其中关于两步法所述图案不降解。

具体实施方式

如本文中所使用，“相分离”指的是嵌段共聚物的嵌段倾向于形成离散微相分离域，也称为“微域”或“纳米域”并且也简单地称为“域”相同单体的嵌段集合以形成周期域，并且域的间距和形态取决于嵌段共聚物中的不同嵌段之间的相互作用、大小和体积分率。嵌段共聚物的域可在施用期间形成，诸如在旋转铸造步骤期间，在加热步骤期间，或可通过退火步骤调整。“加热”，在本文中也称作“烘烤”，是衬底和其上涂布层的温度升高到高于环境温度的一般过程。“退火”可包含热退火、热梯度退火、溶剂蒸气退火或其它退火方法。热退火，有时称作“热固化”，可以是特定的烘烤过程，用于固定图案并且去除嵌段共聚物组装的层中的缺陷，并且通常涉及在成膜过程结束时或几乎结束时在高温(例如150℃到400℃)下加热，持续长期时间段(例如若干分钟到若干天数)。当进行时，退火用以减少或去除微相分离域的层(在下文中称作“膜”)中的缺陷。