[发明专利]图案形成方法和聚合物合金基材

说明书

技术领域

本发明实施方案涉及图案形成方法和聚合物合金基材。

背景技术

在半导体器件生产方法如生产LSI的方法中，迄今使用采用光刻法(lithography)的微制造技术。由于确定需要更多微观加工，光刻法中光源波长的降低和抗蚀剂性能的增强正在进行中。然而，用这些措施改善分辨率变得越来越困难。

同时，使用嵌段共聚物的相分离结构的微制造技术引起注意。在微制造技术中，嵌段共聚物的相分离结构的规则排列是需要的。已提出以下方法获得嵌段共聚物的相分离结构的规则排列。

例如，已知一种形成嵌段共聚物的微相分离图案的方法，其包括：在基质上形成自组装单层(SAM)；通过光刻法将光致抗蚀剂涂覆于基质上以形成线-和-空间抗蚀剂图案；通过使用抗蚀剂图案作为掩模在氧气气氛下用X射线进行选择性照射以实现SAM的一部分的化学改性；除去抗蚀剂图案；和将SAM用嵌段共聚物涂覆，其后退火。

另外，已知一种形成嵌段共聚物的微相分离图案的方法，其包括：在基质上形成SAM；通过干涉曝光使SAM的一部分选择性曝光以形成化学改性点图案；和将SAM用嵌段共聚物涂覆，其后退火。

然而，由于这些使用SAM的方法对SAM涂覆速率的波动敏感，且由于形成SAM的分子的化学势有限，方法的问题是SAM的差表面自由能可控性和嵌段共聚物的微相分离图案的取向的不稳定排列。

另外，已知一种形成嵌段共聚物的微相分离图案的方法，其包括：通过加热长时间在基质上形成由聚合物化合物形成并称为聚合物刷的单层；通过光刻法将光致抗蚀剂涂覆于基质上以形成线-和-空间抗蚀剂图案；通过使用抗蚀剂图案作为掩模在氧气气氛下用X射线进行选择性照射以除去一部分聚合物刷；除去抗蚀剂图案；和将聚合物刷用嵌段共聚物涂覆，其后退火。

另外，已知一种形成嵌段共聚物的微相分离图案的方法，其包括：在基质上形成聚合物刷；通过光刻法将电子束抗蚀剂涂覆于基质上以形成点图案；通过使用电子束抗蚀剂的点图案作为掩模进行氧等离子体照射以形成一部分聚合物刷；除去抗蚀剂图案；和将SAM用嵌段共聚物涂覆，其后退火。该方法公开了嵌段共聚物的点图案的点距比电子束抗蚀剂上形成的点图案的点距更窄。

在这些使用聚合物刷的方法中，由于聚合物铺展于表面上以形成单层，可稳定地进行表面自由能的控制，由于SAM由硅烷偶联剂形成。然而，需要使聚合物末端的羟基与Si基质表面之间的化学反应在聚合物刷的形成期间充分进行并应用热能，所述热能充分超过化学反应所需的活化能且能使Si附近的羟基在不发生聚合物的热分解的温度下充分扩散。因此，方法作为半导体器件等的微制造技术是不实际的，因为它们需要长时间热处理。

另外，报告了这种现象：当具有二苯甲酮结构的硅烷偶联剂的SAM在基质上形成时，在将聚合物用该聚合物容易溶于其中的有机溶剂冲洗以后保留聚合物的界面部分；将聚合物涂覆于基质上；并进行光照射以导致与SAM接触的界面部分上的聚合物层与二苯甲酮之间的交联反应。然而，不预期材料能进行嵌段共聚物的微相分离图案的定向排列且没有证明该材料是有效的。

引文列表

专利文献

[专利文献1]美国专利No.6,746,825

[专利文献2]美国专利No.7,521,090

非专利文献

[非专利文献1]S.O.Kim等人，Nature，第424卷，第411-414页(2003)

[非专利文献2]E.W.Edwards等人，Adv.Mater，第16卷，第1315-1319页(2004)

[非专利文献3]R.Ruiz等人，Science，第321卷，第936-939页(2008)

[非专利文献4]O.Prucker等人，J.Am.Chem.Soc.，第121卷，第8766-8770页(1999)

[非专利文献5]A.M.Welander等人，Macromolecules，41，第2759-2761页(2008)

[非专利文献6]K.Asakawa等人，APS March Meeting(2000)

发明公开内容

待通过本发明解决的问题

本发明的目的是提供图案形成方法和能在短时间内在聚合物合金上形成具有优异取向相分离结构的图案的聚合物合金基材。

解决问题的方法