[发明专利]用于除去嵌段共聚物中的金属的方法和材料

说明书

技术领域

本专利申请属于电子材料和方法领域。更具体地说，本文公开和要求保护的是从嵌段共聚物中除去污染物的方法。

背景技术

随着纳米级机械、电气、化学和生物学器件和系统的开发增加，需要新的方法和材料来制造纳米级器件和组件。当这些结构的尺度减小到纳米长度尺度时情况尤其这样，其中尺寸可以从数纳米延伸到数十纳米。特别需要能够在大面积上精确地和以高再现度和方法宽容度复制纳米级图案的材料和方法。嵌段共聚物材料可用于纳米制造，因为它们自组装成具有数纳米到数十纳米的尺寸的相异域。

然而，使用嵌段共聚物材料导向自组装的现有方法受到限制。例如，缺陷形成仍然是问题，尤其是如果聚合物嵌段的自然长度尺度和化学或制图外延法中的导向特征之间存在细微不匹配。

此外，通常希望的是嵌段共聚物内的嵌段在摩尔质量方面具有窄分布。这样的分布可以通过使用阴离子聚合(参见R.P.Quirk等人，“Thermoplastic Elastomers”，Hansen，Munich，德国，第74-78页，(1996))，或活性自由基聚合方法例如原子转移自由基聚合(ATRP)(参见例如，T.E.Patten等人，Adv.Mater.第10卷，第901页，1998)，或使用TEMPO(参见例如，N.A.Listigovers等人，Macromolecules第29卷，第8992页，1996)或类似的氮氧基引发剂的稳定的自由基聚合(SFRP)达到。然而，这些聚合方法可能倾向于产生含各种水平的金属离子污染物例如铝、钙、铬、铜、铁、镁、锰、镍、钾、钠、锌、锡、镉、钴、锗、铅、锂、银或钛的聚合物。这样的污染物在半导体制造中可能是不希望的。

此外，如同任何工业方法的情况一样，允许尽可能多的方法宽容度是希望的以致难以控制的工艺变量的影响可以最小化。

发明内容

因此，需要的是提供低缺陷形成、低金属离子污染和改进的方法宽容度的用于经由导向自组装制备图案的方法和材料。可以使用本文公开和要求保护的方法和材料获得这些特征中一个或全部。

附图说明

图1例示出了用来判断方法宽容度的“基准”。

附图的详细描述

图1示出了用来判断导向自组装方法是否制备了可接受的图像的基准。在1中，线是直线、平行线并看起来具有可接受的分辨率。在2中，线是一般上平行的，但是看起来是丧失了持续性。在3中，导向机理看起来具有很小作用或没有作用；从而产生熟悉的非导向的“指纹”图案。

发明概述

本发明涉及使用至少一种离子交换树脂纯化嵌段共聚物溶液。本发明涉及方法，其中所述方法包括：提供包含在非水性溶剂中的嵌段共聚物的溶液；用碱性离子交换树脂，和/或强酸型离子交换树脂和弱碱型离子交换树脂的混合物处理所述溶液。所述溶液中的聚合物可以呈0.1重量％-20重量％的浓度。本发明还涉及由嵌段共聚物的自导向组装形成图案的方法，其中所述嵌段共聚物使用本发明的新型纯化方法。

详细描述

本文所使用的连接词“和”意于包括在内的且连接词“或”不意于为排除性的，除非另有说明。例如，表述“或，另选”意于为排除性的。本文所使用的术语“示例性”应理解为描述不指示特别优先性的实例。本文所使用的金属离子污染物应理解为具有本领域中已知的各种氧化态。例如，元素钴可以显示作为裸物质的氧化态或在化合物中的氧化态(从-3至+4)。污染物元素在已知的范围内的氧化态应理解为金属离子污染物。

作为本发明人对通过离子交换纯化非水性嵌段共聚物溶液的研究的结果，本发明人已经发现一些预料不到的结果：(1)碱性离子交换树脂可以成功地不但除去单价阳离子，而且除去二价和三价阳离子；(2)使用强酸型离子交换树脂和/或碱型离子交换树脂处理嵌段共聚物的非水性溶液改进了导向自组装方法的方法宽容度；和(3)用强酸型离子交换树脂和碱型离子交换树脂两者一起处理非水性嵌段共聚物溶液对方法宽容度改进至少具有叠加效应。导向自组装方法的方法宽容度增加了至少2％，或至少5％，或至少10％或至少15％，或至少20％。金属离子中的至少一种减少了至少5％。特别地，锂被减少。