共聚物制剂、其制造方法以及包括其的产品的制作方法
【专利说明】共聚物制剂、其制造方法以及包括其的产品
【背景技术】
[0001] 本公开涉及共聚物制剂、其制造方法以及包括其的产品。具体来说，本公开涉及通 过在以刷或垫的形式存在的聚合物层上设置嵌段共聚物而获得的自组装纳米结构。
[0002] 嵌段共聚物形成自组装纳米结构，以减少系统的自由能。纳米结构的平均最大宽 度或厚度小于100纳米。作为自由能减小的结果，该自组装产生周期性结构。周期性结构可 以以结构域、薄片或柱体的形式。因为这些结构，嵌段共聚物的薄膜提供在纳米尺寸下的空 间化学对比，因此，它们被用作产生周期性纳米尺寸结构的替代性低成本纳米图案化材料。 这个实现周期性结构的方法被称为定向自组装〇)SA)。在定向自组装中，小间距大小通过使 用自组装嵌段共聚物来光刻图案化基底来实现。
[0003]主要用在定向自组装中的共聚物为用作刷的聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段 共聚物和无规聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯共聚物，以控制其上设置有嵌段共聚物的基底 的表面能量。经常使用的定向自组装方法包括如图1所示的将交联聚苯乙烯垫104设置在 基底102上。在聚苯乙烯垫104的交联之后，使用光刻胶的传统光刻被用于在聚苯乙烯垫 104上制作线106的阵列。然后，线106经历蚀刻工艺，该蚀刻工艺将它们修剪为较小尺寸， 并且移除线106的阵列之间的聚苯乙烯垫104。然后，使用无规聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲 酯共聚物1〇8(此后称为回填物108)回填线106之间的空间以产生刷状涂层。这之后，聚 苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物110被设置在回填物108和聚苯乙烯垫条104上。 如图1所示，聚苯乙烯垫条104和刷状回填物108有助于固定聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲 酯嵌段共聚物110的结构域。从图1，可以看出聚苯乙烯垫条104与聚苯乙烯-聚甲基丙烯 酸甲酯嵌段共聚物110的聚苯乙烯结构域垂直对齐。
[0004] 如图1或2所示，在定向自组装期间，希望聚苯乙烯垫条104的大小与聚苯乙 烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物110中的聚苯乙烯结构域的大小相匹配。图2为示出光 亥IJ、蚀刻和修剪，随后的刷状回填和随后的定向自组装的步骤的图1的扩大版本。图2反映 出希望的定向自组装工艺的最终结果。具体而言，可以看出发生在定向自组装之后的蚀刻 在基底102中产生等间隔沟道112。然而，这不是在像以下在图3中详述的交联聚苯乙烯被 用作垫时发生。
[0005]具体而言，如图3中看到的，组合物组（即，聚苯乙烯垫和光刻胶）遭受限制，因为 交联聚苯乙烯垫比光刻胶耐蚀刻的多。这阻止了聚苯乙烯垫条104的大小与聚苯乙烯-聚 甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物110的聚苯乙烯（层状或圆柱状）结构域的大小相同。交联聚 苯乙烯和光刻胶之间的不同蚀刻速率产生交联聚苯乙烯垫中的非均匀结构域（即，梯形交 联聚苯乙烯结构域）。作为产生这非均匀结构域的结果，基底中最终蚀刻的沟道具有双峰分 布，这是不希望的。
[0006] 因此，希望具有有助于在定向自组装期间基底中形成均匀沟道的系统（即，垫组 合物和刷组合物）。
【发明内容】
[0007] 这里公开了一种方法，包括在半导体基底的表面上设置垫组合物；其中所述垫组 合物包括包含第一丙烯酸酯单元和第二单元的无规共聚物；其中所述共聚物不包括聚苯乙 烯或聚环氧化物；交联所述无规共聚物；将刷状回填组合物设置在所述基底上；以使所述 刷状回填组合物和所述垫组合物相互交替；在所述刷状回填组合物和所述垫组合物上设置 经历自组装的嵌段共聚物；并且蚀刻所述嵌段共聚物以在所述半导体基底中生成均匀间隔 的沟道。
[0008] 这里还公开了用于半导体制造的刷状回填组合物，包括具有可以被反应至半导体 基底的官能团的聚（丙烯酸烷基酯）；其中所述刷状回填组合物被设置在垫组合物条之间； 其中所述刷状回填共聚物和所述垫组合物被设置在所述半导体基底上；并且其中所述刷状 回填组合物的蚀刻特性基本上类似于设置在其上的嵌段共聚物的至少一种组分的蚀刻特 性。
【附图说明】
[0009] 图1为描述使用定向自组装来图案化半导体基底的示意图；
[0010] 图2为描述定向自组装如何在半导体基底中图案化均匀间隔沟道的放大示意图；
[0011] 图3描述光刻胶和交联垫之间的蚀刻速率差异如何在半导体基底中产生不希望 的非均匀间隔沟道；
[0012] 图4为示例性刷状聚合物的示意性描述。图4(A)描述了包括示例性单体A的线 性刷状聚合物；图4(B)描述了包括单体A和B的线性嵌段共聚物刷；图4(C)描述了包括单 体A和B的线性梯度共聚物刷；以及图4 (D)描述了包括单体A和B的无规嵌段共聚物刷；
[0013] 图5为膜厚度与02等离子蚀刻时间的函数图；
[0014] 图6示出由被嫁接到裸硅晶片上的PS-r-PMMA刷（A)和PEMA-OH⑶上的 PS-b-PMMA产生的指印图。
[0015] 图7为膜厚度与02等离子蚀刻时间的函数图。
【具体实施方式】
[0016] 在显影半导体的工艺中，希望垫的抗蚀刻性类似于用于图案化半导体的光刻胶的 抗蚀刻性。此外，希望回填的中性刷状材料的抗蚀刻性类似于在图案化半导体基底之前设 置在回填的中性刷状材料上的嵌段共聚物的相中的至少一个相的抗蚀刻性。对于包括聚苯 乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物的定向自组装共聚物系统，希望刷状材料（其通常包 括聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的无规共聚物）的抗蚀刻性与聚甲基丙烯酸甲酯（嵌段共 聚物的）匹配。如果聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物中的聚甲基丙烯酸甲酯的抗 蚀刻性与垫的抗蚀刻性基本类似，则在半导体中可以实现均匀图案间距。然而，刷状回填组 合物中聚苯乙烯的存在使得刷状回填组合物比嵌段共聚