[发明专利]高温热退火方法

说明书

技术领域

发明涉及自组装嵌段共聚物领域。特别地，本发明针对用于沉积在基材表面上的聚(苯乙烯)-b-聚(二甲基硅氧烷)嵌段共聚物薄膜组合物的特殊的热退火工艺。

背景技术

某些嵌段共聚物，其由两个或更多不同的均聚物末端相连接而组成，是已知的自组装成具有10纳米至50纳米(nm)特征尺寸的周期性微域。使用这种微域来在表面形成图案的可能性引起越来越多的兴趣，这是由于使用光刻法在纳米级尺寸(尤其是低于45nm)形成图案的昂贵和困难。

然而，在基材上控制嵌段共聚物微域的横向分布仍然是一个挑战。这个问题之前使用光刻预定义地形图和/或基材的化学印刷来解决。先前的研究显示了以薄片形式的自组装嵌段聚合物微域(micro domain)能够随着基材的化学图案取向，在靠近化学预图案的地方产生周期性。其他研究显示，通过控制地形图预图案的底部和侧壁上的嵌段共聚物的表面润湿性能，该薄片(lamellae)能够随着地形图预图案(pre-pattern)取向。该薄片形成比基材预图案更小尺寸的线/空比图案，把地形图预图案细分成更高频率的线型图案；即，具有更小节距的线型图案。对于地形图和/或化学引导预图案，嵌段共聚物图案化的一个限制是在预图形表面的任意处形成图案的倾向。

目前，在给定的基材(例如，场效应晶体管中的门)上各种特征的尺寸缩小的能力受制于用于曝光光刻胶的光的波长(即，193nm)。这些限制在具有＜50nm的关键尺寸(CD)的特征的生产中产生了重要的挑战。在自组装过程中，传统嵌段共聚物的使用在取向控制和长范围有序方面存在困难。此外，这种嵌段共聚物在接下来的工艺步骤中经常具有不足的抗蚀能力。

使用直接自组装技术，聚(苯乙烯)和聚(二甲基硅氧烷)的二嵌段共聚物可以应用在纳米级尺寸(尤其是，低于45nm)的图案化中。然而，本领域的传统知识是使用聚(苯乙烯)-b-聚(二甲基硅氧烷)嵌段共聚物在这种操作中不能有效的热退火。因此，本领域技术人员对于聚(苯乙烯)-b-聚(二甲基硅氧烷)嵌段共聚物的加工，发展出了各种代替的技术。

例如，在美国专利公开号2011/0272381；Millward等中，公开了用于加工诸如聚(苯乙烯)-b-聚(二甲基硅氧烷)的二嵌段共聚物的溶剂退火方法。

然而，还存在加工用于直接自组装应用的聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)二嵌段共聚物组合物的替代方法的需要。

发明内容

本发明提供一种用于加工基材的方法，包含：提供具有表面的基材；提供共聚物组合物，包含：聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物组分，其中聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物组分的数均分子量是5到1,000kg/mol；和，抗氧化剂；施加上述共聚物组合物的薄膜到基材表面；任选地，烘焙上述薄膜；通过在275到350℃和气体气氛下加热薄膜1秒钟到4小时来退火上述薄膜；和，处理上述退火薄膜以从退火薄膜除去聚(苯乙烯)嵌段和将退火薄膜中的聚(硅氧烷)嵌段转换成SiO_X。

本发明提供一种用于加工基材的方法，包含：提供具有表面的基材；提供共聚物组合物，包含：聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物组分，其中聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物组分的数均分子量是5到1,000kg/mol；和，抗氧化剂，其中抗氧化剂选自下列组成的组：包含至少一个2，6-二-叔-丁基苯酚残基的抗氧化剂；包含至少一个根据下列结构式所示的残基的抗氧化剂

包含至少一个根据下列结构式所示的残基的抗氧化剂

包含至少一个根据下列结构式所示的残基的抗氧化剂

和，

其混合物；施加上述共聚物组合物的薄膜到基材表面；任选地，烘焙上述薄膜；通过在275到350℃和气体气氛下加热薄膜1秒钟到4小时来退火上述薄膜；和，处理上述退火薄膜以从退火薄膜除去聚(苯乙烯)嵌段和将退火薄膜中的聚(硅氧烷)嵌段转换成SiO_X。

本发明提供一种用于处理基材的方法，包含：提供具有表面的基材；提供共聚物组合物，包含：聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物组分，其中聚(苯乙烯)-b-聚(硅氧烷)嵌段共聚物组分的数均分子量是5到1,000kg/mol；和，抗氧化剂，其中抗氧化剂组分选自由下列组成的组；