JP2016125056A - 誘導自己組織化のためのコポリマー調合物、その製造方法、及びそれを含む物品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のポリマー及び第2のポリマーを含み、そのブロックコポリマーの第1のポリマー及び第2のポリマーが互いに異なり、そのブロックコポリマーが相分離構造を形成する、ブロックコポリマーと、付加ポリマーであって、それが配置された際に基材と反応する反応性部分を含み、ブロックコポリマー中のポリマーのうちの一方と化学的かつ構造的に同一のホモポリマーを含むか、または、ブロックコポリマーのブロックのうちの1つと優先的に相互作用するランダムコポリマーを含む、付加ポリマーと、溶剤とを含む組成物。
【選択図】なし
Description
は、以下の式に従って決定されたブロックコポリマーの多分散度(多分散度指数または単に「分散性」とも呼ばれる)である。
PDI=Mw/Mn。
実施形態の例では、組成物が基材上に配置されるときに、それは、マトリックス中にエッチ耐性円筒状または球状形態(すなわち、エッチ耐性円筒または球体)を生成する。円筒は、水平に配向される−すなわち、それらは、組成物が配置された際に基材の表面に対して平行である。付加ポリマーは、少なくとも1つのポリマーを含み、付加ポリマー中に含有される少なくとも1つのポリマーは、ブロックコポリマー中に含有されるポリマーと組成(化学組成及び構造)が異なる。付加ポリマーは、それが基材に共有結合されるかまたは基材に錯体化されるかまたは基材に配位されることを可能にする少なくとも1つの部分を含有する。
上述のように、付加ポリマーは、組成物中に含有され、付加ポリマーを基材に共有結合することができる反応種を含む。付加ポリマーは、それがブロックコポリマーよりも低いまたは高い表面エネルギーを有するように選択され得る。付加ポリマー及びブロックコポリマーの特定の組み合わせを選択することにより、エッチ耐性円筒間のドメイン間の間隔は、制御することができる。加えて、トレンチ内に配置された場合、トレンチ壁とエッチ耐性円筒の表面との間の間隔は、制御することができる。トレンチ壁と円筒表面との間の距離及び円筒間の距離の制御を使用して、電子装置における使用のための高品質の半導体を生成することができる。
この比較例は、ポリスチレン及びポリジメチルシロキサンのブロックコポリマー(PS−b−PDMS)の2コート誘導自己組織化を示す。34nmのドメイン間隔のPS−b−PDMS(PS−b−PDMS−34)の円筒状形態を形成する調合物を、PS−b−PDMS−1のPGMEA溶液を、1.22重量%溶液で85:15重量比のPS−b−PDMS−2と配合することにより調製した。PGMEA中のPS−OH−1(Mn=10kg/モル)の溶液を1.2重量%で調製した。PS−OH−1溶液を、自然酸化物コートを有するシリコンウェーハー上に1,500rpmでスピンコートした。コートしたフィルムを窒素下で2分間、250℃でベークし、ステンレススチールブロック上に素早く置いて、室温まで冷却した。次いで、ウェーハーを、ウェーハー上のパドルをコートし、30秒間のパドル時間後にスピン乾燥することによりPGMEAですすぎ、その後、130℃で1分間ソフトベークして、残留溶剤を除去した。次いで、PS−ブラシ付きウェーハーを、1,000rpmでスピンコートすることによりPS−b−PDMS−34の薄いフィルムでコートし、130℃で1分間ソフトベークして残留溶剤を除去し、窒素下で2分間、340℃でアニールした。次いで、反応性イオンエッチを、Plasma Therm 790+を用いて2段階エッチを用いて行い、最初にCHF3を用いて(50sccm、100W、10mTorr圧)PDMSの上部層を除去し、次に酸素エッチでPSを除去し、PDMSを酸化した(25sccm、180W、6mTorr圧)。パターンの代表的なSEM像を図4に示し、これは酸化PDMSにより形成された指紋パターンを示す。
34nmのドメイン間隔のPS−b−PDMS(PS−b−PDMS−34)の円筒状形態を形成する調合物を、PS−b−PDMS−1のPGMEA溶液を、1.22重量%溶液で85:15重量比のPS−b−PDMS−2と配合することにより調製した。PS−OH−1(0.030g)を10gのこの溶液に添加して、PS−b−PDMS−34及びPS−OH−1ブラシの両方を含有する溶液を形成した。自然酸化物コートを有するシリコンウェーハーを、1,000rpmでスピンコートすることによりこの組成物の薄いフィルムでコートし、130℃で1分間ソフトベークして残留溶剤を除去し、窒素下で2分間、340℃でアニールした。次いで、反応性イオンエッチを、Plasma Therm 790+を用いて2段階エッチを用いて行い、最初にCHF3を用いて(50sccm、100W、10mTorr圧)PDMSの上部層を除去し、次に酸素エッチでPSを除去し、PDMSを酸化した(25sccm、180W、6mTorr圧)。パターンの代表的なSEM像を図5に示し、これは酸化PDMSにより形成された指紋パターン及びパターンの劣化がないことを示す。これは、ブロックコポリマー及びブラシの組成物が、別々のステップでブラシ及びブロックコポリマーをコート及びアニールする二段階プロセスを排除し、それにより全体的な加工コストを大いに減少させるために使用され得ることを示す。
34nmのドメイン間隔のPS−b−PDMS(PS−b−PDMS−34)の円筒状形態を形成する調合物を、PS−b−PDMS−1のPGMEA溶液を、1.22重量%溶液で85:15重量比のPS−b−PDMS−2と配合することにより調製した。PS−OH−2(0.050g)を10gのこの溶液に添加して、PS−b−PDMS−34及びPS−OH−2ブラシの両方を含有する溶液を形成した。自然酸化物コートを有するシリコンウェーハーを、1,000rpmでスピンコートすることによりこの組成物の薄いフィルムでコートし、130℃で1分間ソフトベークして残留溶剤を除去し、窒素下で2分間、340℃でアニールした。次いで、反応性イオンエッチを、Plasma Therm 790+を用いて2段階エッチを用いて行い、最初にCHF3を用いて(50sccm、100W、10mTorr圧)PDMSの上部層を除去し、次に酸素エッチでPSを除去し、PDMSを酸化した(25sccm、180W、6mTorr圧)。パターンの代表的なSEM像を図6に示し、これは酸化PDMSにより形成された指紋パターン及びパターンの劣化がないことを示す。これは、ブロックコポリマー及びブラシの組成物が、別々のステップでブラシ及びブロックコポリマーをコート及びアニールする二段階プロセスを排除し、それにより全体的な加工コストを大いに減少させるために使用され得ることを示す。
Claims (10)
- ブロックコポリマーであって、第1のポリマー及び第2のポリマーを含み、前記ブロックコポリマーの前記第1のポリマー及び前記第2のポリマーが互いに異なり、前記ブロックコポリマーが相分離構造を形成する、ブロックコポリマーと、
付加ポリマーであって、それが配置された際に基材と反応するように動作可能な反応性部分を含み、前記ブロックコポリマー中の前記ポリマーのうちの一方と化学的かつ構造的に同一のホモポリマーを含むか、または前記ブロックコポリマーのブロックのうちの1つと優先的に相互作用するランダムコポリマーを含む、付加ポリマーと、
溶剤と、を含む、組成物。 - 前記付加ポリマーが、式(7A)または(7B):
- 前記付加ポリマーが、ポリスチレン、ポリシロキサン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリビニルアセテート、ポリジエン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリシロキサン、ポリオルガノゲルマン、または上記のポリマーのうちの少なくとも1つを含む組み合わせである、請求項1に記載の前記組成物。
- 前記付加ポリマーが、コポリマーであり、前記コポリマーが、ポリ(スチレン−b−ビニルピリジン)、ポリ(スチレン−b−ブタジエン)、ポリ(スチレン−b−イソプレン)、ポリ(スチレン−b−メチルメタクリレート)、ポリ(スチレン−b−アルケニル芳香族)、ポリ(イソプレン−b−エチレンオキシド)、ポリ(スチレン−b−(エチレン−プロピレン))、ポリ(エチレンオキシド−b−カプロラクトン)、ポリ(ブタジエン−b−エチレンオキシド)、ポリ(スチレン−b−t−ブチル(メタ)アクリレート)、ポリ(メチルメタクリレート−b−t−ブチルメタクリレート)、ポリ(エチレンオキシド−b−プロピレンオキシド)、ポリ(スチレン−b−テトラヒドロフラン)、ポリ(スチレン−b−イソプレン−b−エチレンオキシド)、ポリ(スチレン−b−ジメチルシロキサン)、ポリ(スチレン−b−トリメチルシリルメチルメタクリレート)、ポリ(メチルメタクリレート−b−ジメチルシロキサン)、ポリ(メチルメタクリレート−b−トリメチルシリルメチルメタクリレート)、または上記のコポリマーのうちの少なくとも1つを含む組み合わせである、請求項1に記載の前記組成物。
- 前記付加ポリマーが、ヒドロキシル末端ポリスチレン、ヒドロキシル末端ポリジメチルシロキサン、ヒドロキシル末端ポリ(メチルメタクリレート−ランダム−トリフルオロエチルメタクリレート)、ヒドロキシル末端ポリ(メチルメタクリレート−ランダム−ドデカフルオロヘプチルメタクリレート)、または上記のポリマーのうちの少なくとも1つを含む組み合わせである、請求項1に記載の前記組成物。
- 前記ブロックコポリマーの前記第1のポリマーまたは前記第2のポリマーが、ビニル芳香族モノマー、エチレン性不飽和モノマー、1−ブテン、1,3−ブタジエン、イソプレン、ビニルアセテート、ジヒドロピラン、ノルボルネン、無水マレイン酸、シロキサン、または上記のモノマーのうちの少なくとも1つを含む組み合わせのモノマーに由来するポリマーを含む、請求項1に記載の前記組成物。
- 前記ビニル芳香族モノマーが、スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン、α−メチルスチレン、o−エチルスチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、モノクロロスチレン、p−tert−ブチルスチレン、4−tert−ブチルスチレン、ヒドロキシスチレン、アセトキシスチレン、または上記のビニル芳香族モノマーのうちの少なくとも1つを含む組み合わせである、請求項6に記載の前記組成物。
- 前記エチレン性不飽和モノマーが、式(2):
- 前記ブロックコポリマーが、ポリ(スチレン)−ブロック(b)−ポリ(アルキルシロキサン)、ポリ(アルキルスチレン)−b−ポリ(アルキルシロキサン)、またはそれらの組み合わせである、請求項1に記載の前記組成物。
- 前記組成物が200〜450℃の温度にアニールされたときに、水平円筒または球体を形成する、請求項1に記載の前記組成物。
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