用于制造纳米光刻掩模的方法_3

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mol-1之间的分子量。此外,苯己締嵌段的 质量分数包括在25%和90%之间,且它优选包括在40%和80%之间。
[0057] 由苯己締标准品在THF(四氨快喃)中通过SEC(空间排阻色谱法)测量分子量。 通过咱NMR(质子核磁共振图像)测定质量分数。
[005引对于本文进行的研究而言,对其测试溶剂W进行分组的PS-b-PMMA嵌段共聚物 膜是申请人于在先用统计PS-r-PMMA共聚物中和的天然(native)Si/Si02基底上合成W 获得垂直形态的膜。用于该膜的圆柱状PS-b-PMMA具有等于82, 400g.m0ri的总分子量 mw。PS的分子量Mrips等于58,400g.mol-i;和PS质量分数占共聚物的71%。圆柱间距离 为约36nm。在照射和用显影溶剂处理之前的聚合物膜的总厚度为48nm。
[0化9] 然后通过在193皿的波长下的紫外扣V)福射W500mJ.cnT2的剂量至少部分地照 射PS-b-PMMA共聚物膜样品。然后用约20°C的在室温下的各溶剂处理包括照射区和未照 射区的样品5分钟的持续时间。然后将样品用去离子水冲洗并且在氮气流下干燥。
[0060] 用扫描电子显微镜检查处理的样品,鉴别具有不同行为的不同溶剂组。
[0061] 图2显示用属于五个不同的组的溶剂处理的五个样品的照片。各照片的左部对应 于没有经UV照射的样品的部分,和各照片的右部对应于经UV照射的样品的部分。
[0062] 第一张照片I表示用属于W下标明为组G1的组的溶剂处理的样品的表面。该照 片显示与在左部上的相比在经照射的右部上的稍稍更高的对比。黑点表明在照射的部分中 PMMA圆柱的全部除去(具有强烈的对比)和未暴露于UV福射的在左部中的PMMA的部分溶 解。属于组G1的该样的溶剂因此除去在先照射的PMMA并且部分地溶解未照射的PMMA。
[0063]表I:
[0064]
[00化]
[0066] 第二张照片II表示用属于W下标明为组G2的组的溶剂处理的第二样品的表面。 在照片中,在左边,在未照射部分中,黑点是突出的,代表存在于PS基体中的未照射的PMMA 圆柱,其还保持完好。照片的右部,对应于照射区,具有非常高的对比,表明暴露于UV福射 的PMMA圆柱的选择性除去。属于组G2的该样的溶剂因此允许除去仅在先照射的PMMA圆 柱。
[0067] 第S张照片III代表用属于W下标明为组G3的组的溶剂处理的第S样品的表面。 在照片的左部中,对应于该膜的未照射区,观察到互锁结构,表示膜的部分溶解(即未照射 PMMA和PS嵌段的部分溶解)的特征。照片的右部,反过来,对应于照射区,具有非常高的 对比,表明暴露的PMMA圆柱的选择性除去。属于组G3的该样的溶剂因此除去在先照射的 PMMA圆柱并且部分地溶解未照射的膜的其余部分。
[0068] 第四张照片IV代表用属于W下标明为组G4的组的溶剂处理的第四样品的表面。 在照片的左部中出现的光滑表面表明未照射的膜的全部除去,即未暴露于UV福射的PS和 PMMA嵌段的全部除去。照片的右部,反过来,对应于照射区,具有非常高的对比,表明暴露的 PMMA圆柱的选择性除去。属于组G4的该样的溶剂因此允许一方面选择性地除去在先照射 的PMMA、W及未照射的膜的其余部分,W仅留下在先照射的PS。
[0069] 第五张照片V代表用属于W下标明为组G5的组的溶剂处理的第五样品的表面。 该张照片显示在样品的两个区域(照射区和未照射区)中的光滑样品表面。该样的光滑表 面表示膜(即,PS和PMMA嵌段,无论该些嵌段是否经照射)的全部除去的特征。属于组G5 的该样的溶剂因此除去全部的共聚物膜,无论它是否经照射。
[0070] 然后将所鉴别的不同的溶剂或溶剂混合物组与表I中的不同的汉森溶解度参数 相关联。
[007U通过绘制所鉴别的且与在图3的二维图(Sp=f(5H))上或在图4的Teas图上 的汉森溶解度参数相关联的各种溶剂或溶剂混合物组,发现该些组各自(标明为图3和4 中的G1-G5)占据各图的特定区域。
[0072] 例如,注意,在图3和4的图上为浅灰色的组G5的溶剂是具有低的5p和5H值二 者的那些,该意味着它们是非极性的和疏质子的。同样地,在图3和4的图上为点区域的组 G2的溶剂显示具有中等Sp值的中等极性特性和具有高5H值的强质子特性。在图3和4 的图中W阴影线区域显示的组G1溶剂相反地显示具有高Sp值的强极性特性和为具有中 等Sg值的中等质子性的。该S组构成给定溶剂对聚合物膜的行为的"极端"情况。在图3 和4的图上分别W白色和黑色显示的组G3和G4的溶剂占据在图上的中屯、位置,因为它们 具有中等的极性和中等的质子特性。因此,它们位于先前的G1、G2和G5组的汇合处。
[0073] 溶剂对共聚物膜的观察到的不同效果可解释如下。聚合物的聚苯己締片段PS由 于存在芳族环并且不存在杂原子而不是非常极性的或质子性的。因此,它仅在不是非常极 性或质子性的一类溶剂(即,属于组G5和G4的溶剂)中是可溶的。PMMA片段由于幾基/ 醋基的存在而略为更极性但略为更低的质子性。对PS的UV福射暴露的作用趋向于使PS 交联,因此使得它更少地可溶于初始被认为是良好的PS溶剂的溶剂中。对PMMA的UV福射 暴露的作用趋向于使它W单体/低聚物的形式断裂,并且因此使得它甚至更多地可溶于组 G1和G2的极性和质子性溶剂中。
[0074] 因为PS是聚合物中的多数(过半数)片段,因此对膜使用良好的PS溶剂将除去 它的全部,即使该膜是在先经照射的。该是在组G5的溶剂中观察到的效果。
[0075] 如果使用的溶剂初始不是非常良好的PS溶剂,例如属于组G4的中等质子性和中 等极性的溶剂,当该PS在照射之后交联时它将变成甚至更差的PS溶剂。在该种情况下,该 溶剂可除去不暴露于福射的PS,而暴露于福射的PS保持完好。此外,因为PMMA(无论是否 断裂)比PS更多地可溶于该类溶剂中,所WPMMA圆柱(无论是否在先前照射)的除去还 将通过使用该类溶剂而被提高。该是在组G4的溶剂中观察到的效果。
[0076] 差的PS溶剂(即极性和/或质子性溶剂)的使用还将让它保留完好,无论它是否 经照射。反过来,该些溶剂将对PMMA具有更大的影响。因此,极性的且不是非常质子性的 溶剂的使用将容许排它地除去在先照射的PMMA并且重建(重新形成,reconstructing)表 面。该是在组G1的溶剂中观察到的效果。中等极性和质子性溶剂的使用反过来也排它地 除去断裂的(即,在先照射的)PMMA,但不导致表面重建。该是在组G2的溶剂中观察到的效 果。
[0077] 组G3溶剂的情况可视为组G4的溶剂的效果与组G1和G2的那些之间的中间情况 (intermediate)。组G3溶剂不是像组G4溶剂一样良好的对未暴露于福射的PS起作用的 溶剂,并且在未暴露于福射的部分上留下部分膜。但是该类溶剂是对于未暴露于福射的PS 太好的溶剂而不能像组G1和G2的溶剂所做的那样使膜保留完好。该是为何组G3溶剂实 际上构成组G4的溶剂与组G1和G2的溶剂之间的边界。该通过在图3和4的图形表示中 的溶剂混合物55号的位置完美地说明。相较于其它组G3溶剂,该混合物在图上看上去是 孤立的,而实际上它位于组G4溶剂和组G1溶剂之间。
[007引溶剂混合物证实不同溶剂组的程度、存在和位置。该些溶剂混合物还提供如下的 可能性;例如,出于毒性原因,提出替代纯溶剂的可能的替代物。多种混合物(在表I和图 3和4中编号40、42和50)证实组G1的两个区域之一的存在,其仅通过在图3和4的图中 的己酸(溶剂1号)的位置暗示。组G3的位置还通过溶剂混合物44号证实。最后,若干 溶剂混合物(编号37、38、39、41、45)成功地作为组G4的纯溶剂的替代物被提出,并且略微 更精确地限定该组与组G3的边界。
[0079] 总体而言,在图3和4的两个图形表示中,观察到具有相当的溶剂化性质的溶剂按 组聚集在相同的区域中。然而,存在一些例外,如苯甲醇(编号23,属于组G4)。在图3和 4的图上,关于对应于G4组溶剂的区域,其偏离中屯、的位置可W多种方式解释,例如,不正 确的计算的溶解度参数,或甚至低估的苯己締片段的芳族环和苄基的芳族环之间的另外的 n-n相互作用,从而人为地改变溶剂的溶解度参数。
[0080] 在组G4中鉴别的溶剂因此构成非常感兴趣的溶剂,因为如果福射剂量足W获得 构成PS - b - PMMA嵌段共聚物膜的不同的照射或未照射PS和PMMA材料之间的显著的化 学对比,则它们留下多孔的交联的PS膜,其可用于通过蚀刻基底或在下面的层而转移其图 案。
[oow] 然而,溶剂的行为可取决于操作条件而变化,且对在先用500mJ.cnT2的剂量下的 UV照射的样品当其于20°C使用时被鉴别为属于一个组的溶剂可通过改变操作条件的至少 一个而改变其行为并且属于另一个组。
[0082] 因此,对于25°C的温度计算的汉森溶解度参数随温度而变化。此外,使PS交联和 /或使PMMA断裂的过程不必相同,取决于使用的照射技术。因此,属于不同组的溶剂或溶剂 混合物可具有与通过选择性地除去在先照射的PMMA和未照射的PS和PMMA而被鉴别
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