150°C下軟烘烤1分鐘并且在氮?dú)庀略?50°C下熱退火5分鐘來(lái)處理具有原生氧化物的娃襯 底。隨后用PGMEA攬涂襯底持續(xù)1分鐘，并且W3000巧m旋轉(zhuǎn)干燥1分鐘。將PS-b-PDMS組 合物4-6溶解于1，3-二氧雜環(huán)戊燒中W形成0.6wt%溶液。隨后W2,00化pm將溶液旋涂 到上文所描述的磨毛襯底上。將經(jīng)涂布的膜在11(TC下烘烤1分鐘，并且在氮?dú)庀略?4(TC 下退火15分鐘。在熱退火之后，使用等離子體熱公司790iRIE對(duì)膜進(jìn)行兩個(gè)反應(yīng)性離子 蝕刻步驟（8秒CF4反應(yīng)性離子蝕刻巧Osccm，100瓦），接著為25秒氧氣反應(yīng)性離子蝕刻 (25sccm，180瓦））W去除PS并且使PDMS嵌段氧化。隨后通過(guò)掃描電子顯微鏡檢查（AMRAY 1910場(chǎng)發(fā)射）在50K放大率下使樣品成像W表征形態(tài)（分別參見(jiàn)圖6Q)-化)）。Ξ種組合 物的不定向自組裝數(shù)據(jù)表明
[0156] 10)當(dāng)次要PS-b-PDMS組分的重量分率從28%減少到18%時(shí)，觀測(cè)到平行取向。 (參見(jiàn)圖6Q)。）
[0157] 11)當(dāng)PDMS均聚物組分的重量分率從19%減少到10%時(shí)，觀測(cè)到圓柱形形態(tài)而非 片層。（參見(jiàn)圖6化）。）
[015引 12)當(dāng)PS均聚物組分的重量分率從8%減少到0%時(shí)，觀測(cè)到部分平行的取向W及 不良品質(zhì)的紋路。（參見(jiàn)圖6化）。）
[0159] 表 3
[0160]
[0161] 在表3中，各別嵌段的數(shù)目平均分子量W千克/摩爾為單位，同時(shí)百分比是重量百 分比。
[0162] 實(shí)例9.所配制的PS-b-PDMS的不定向自組裝
[0163] 此實(shí)例描繪制造和使用組合物3 (表3)來(lái)理解膜的形態(tài)。
[0164] 通過(guò)旋涂徑基封端的聚（甲基丙締酸甲醋-ran-甲基丙締酸Ξ氣乙醋）于丙二醇 單甲基酸乙酸醋（PGMEA)中的溶液，接著在150°C下軟烘烤1分鐘并且在氮?dú)庀略?50°C下 熱退火5分鐘來(lái)處理具有原生氧化物的娃襯底。隨后用PGMEA攬涂襯底持續(xù)1分鐘，并且 W3000巧m旋轉(zhuǎn)干燥1分鐘。將組合物3溶解于1，3-二氧雜環(huán)戊燒中W形成0.6wt%溶 液。隨后W1，00化pm將溶液旋涂到上文所描述的磨毛襯底上W獲得40nm的膜厚度。
[0165] 將經(jīng)涂布的膜在11(TC下烘烤1分鐘，并且在氮?dú)庀略?40°C下退火5分鐘。在熱 退火之后，使用等離子體熱公司790iRIE對(duì)膜進(jìn)行六種不同的反應(yīng)性離子蝕刻工作程序 (recipe)(表4)。在50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米（seem)，100瓦下進(jìn)行CHFs反應(yīng)性離子蝕刻W去除 Si。在25sccm，180瓦下進(jìn)行化反應(yīng)性離子蝕刻W去除聚合物中的其余有機(jī)組分。CHF3和 〇2分別對(duì)PDMS和PS的蝕刻速率通過(guò)單獨(dú)蝕刻PDMS或PS的毯式膜來(lái)測(cè)定，其展示于表5 中。隨后通過(guò)掃描電子顯微鏡檢查（AMRAY1910場(chǎng)發(fā)射）在50K放大率下使樣品成像W表 征膜的形態(tài)，即膜上方平行片層的厚度。形態(tài)展示在圖7的顯微照片中。在工作程序1、2、 3化及6中，〇2蝕刻的持續(xù)時(shí)間固定為25秒，而CHF3的持續(xù)時(shí)間在0到12秒內(nèi)變化W測(cè)定 膜上方PDMS的厚度。當(dāng)不進(jìn)行CHF3蝕刻時(shí)，觀測(cè)到紋路但其不透明，運(yùn)歸因于來(lái)自于PDMS 潤(rùn)濕層的殘余娃覆蓋在所述紋路上（圖7A)。在4秒和8秒CHF3蝕刻之后，仍觀測(cè)到殘余 Si(展示于圖7B和7C中），而在12秒CHFs蝕刻之后，紋路完全透明，表明PDMS被完全去除 (展示于圖7F中）。估計(jì)在10秒CHFs蝕刻之后完全去除PDMS層，表明PDMS層為約6. 4皿 厚。在工作程序4和5中，CHFs蝕刻的持續(xù)時(shí)間固定為12秒，而〇2蝕刻的持續(xù)時(shí)間變化W 測(cè)定處于垂直片層上方并且在其正上方的緊鄰PDMS的PS層的厚度。在10秒〇2蝕刻之后， 紋路開(kāi)始顯現(xiàn)（圖7D)，而在16秒〇2蝕刻之后，明確觀測(cè)到紋路（圖7E)。估計(jì)去除全部 潤(rùn)濕層所需的時(shí)間是12秒。因?yàn)樾枰?秒來(lái)去除6. 4nmPDMS層中的有機(jī)組分，并且另外 需要4秒來(lái)去除PS，所述PS層約7. 0皿厚。估計(jì)全部潤(rùn)濕層（標(biāo)示為T(mén)。) 13. 4皿厚，其接 近于此配制品間距的〇.5k(17nm)。隨后估計(jì)處于膜底部的垂直片層的膜厚度（標(biāo)示為T(mén)b) 為26.6nm，其由圖7F中插圖中的橫截面SEM測(cè)量值證實(shí)。根據(jù)方程式1中的關(guān)系：
[0166] Ta=Tc-化。 （1)
[0167] Ta= 26.6nm，Tb= 13. 4nm，并且Tc= 40nm，所WK= 0. 41.
[016引 表4
[0169]
[0170] 表 5
[0171]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種物品，其包含： 襯底；在所述襯底上安置有一種組合物，所述組合物包含： 第一嵌段共聚物，所述第一嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段；其中所述第一嵌段 的表面能比所述第二嵌段高； 第二嵌段共聚物，所述第二嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段；其中所述第一嵌段 共聚物的所述第一嵌段與所述第二嵌段共聚物的所述第一嵌段在化學(xué)上相同或類似，并且 所述第一嵌段共聚物的所述第二嵌段與所述第二嵌段共聚物的所述第二嵌段在化學(xué)上相 同或類似；其中以總固體計(jì)，所述第二嵌段共聚物的所述第一嵌段的重量百分比大于所述 第一嵌段共聚物的所述第一嵌段的重量百分比；其中所述第一嵌段共聚物和所述第二嵌段 共聚物的X參數(shù)在200°C的溫度下大于0. 04 ; 其中所述第一嵌段共聚物在單獨(dú)安置于襯底上時(shí)相分離為圓柱形或片層狀結(jié)構(gòu)域的 第一形態(tài)；其中所述第二嵌段共聚物在單獨(dú)安置于襯底上時(shí)相分離為圓柱形、片層狀或球 形結(jié)構(gòu)域的第二形態(tài)；并且其中所述第一形態(tài)和所述第二形態(tài)不同；以及 第一聚合物，所述第一聚合物與所述第一嵌段共聚物的所述第一嵌段和所述第二嵌段 共聚物的所述第一嵌段在化學(xué)上相同或類似。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物品，其中所述第一聚合物是均聚物或無(wú)規(guī)共聚物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1到2中任一權(quán)利要求所述的物品，其進(jìn)一步包含第二聚合物；其中 所述第二聚合物與所述第一嵌段共聚物的所述第二嵌段和所述第二嵌段共聚物的所述第 二嵌段在化學(xué)上相同或類似；其中所述第二聚合物不同于所述第一聚合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的物品，其中所述第一嵌段共聚物的所述 第一嵌段包含聚苯乙烯、聚（甲基）丙烯酸酯、聚烯烴、聚丙烯酸、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、 聚酰胺酰亞胺、聚乙烯醚、聚乙烯硫醚、聚乙烯醇、聚脲、聚（乙烯基吡啶）、聚（乙烯基咪 唑）、聚（乙烯基吡唑）等等、或其組合。5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的物品，其中所述第一嵌段共聚物的所述 第一嵌段包含聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯，并且其中所述第一嵌段共聚物的所述第二嵌 段包含聚二甲基硅氧烷。6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的物品，其中所述第一嵌段共聚物的所述 第二嵌段包含由式（1)表不的結(jié)構(gòu)其中每一個(gè)R獨(dú)立地是Ci-Ci。烷基、C 3 Ci。環(huán)烷基、C 6-ci4芳基、C 7-ci3烷基芳基或C 7-ci3芳基烷基，并且其中式（1)中的聚合度η是10到5, 000。7. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求所述的物品，其中所述組合物包含圓柱形和/ 或片層狀結(jié)構(gòu)域，并且在澆筑于襯底上并且在高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度并低于無(wú)序-有序轉(zhuǎn)變 溫度和分解溫度的溫度下退火之后，域間間距小于或等于約25納米。8. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的物品，其中所述物品包含： 厚度為1的第一區(qū)，所述第一區(qū)包含垂直于所述襯底表面安置并且接觸所述襯底的交 替結(jié)構(gòu)域；和 厚度為T(mén)b的第二區(qū)，所述第二區(qū)包含有包含兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的單層；其中所述單層實(shí)質(zhì)上 平行于所述襯底表面取向，以使得所述第一區(qū)和所述第二區(qū)的總厚度為T(mén)。;并且其中所述 第二區(qū)的至少一層接觸空氣，同時(shí)所述第二區(qū)的所述結(jié)構(gòu)域中的至少一者直接接觸所述第 一區(qū)；其中所述第一區(qū)與所述第二區(qū)的厚度之間的關(guān)系由方程式（1)表示： Ta=Tc-KL〇 (1) 其中k是所述第一區(qū)中連續(xù)結(jié)構(gòu)域之間的間距，并且其中K是值為0. 3到0. 6的常數(shù)。9. 一種形成根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的物品的方法，其包含： 在襯底上安置組合物，所述組合物包含： 第一嵌段共聚物，所述第一嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段；其中所述第一嵌段 的表面能比所述第二嵌段高； 第二嵌段共聚物，所述第二嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段；其中所述第一嵌段 共聚物的所述第一嵌段與所述第二嵌段共聚物的所述第一嵌段在化學(xué)上相同或類似，并且 所述第一嵌段共聚物的所述第二嵌段與所述第二嵌段共聚物的所述第二嵌段在化學(xué)上相 同或類似；其中以總固體計(jì)，所述第二嵌段共聚物的所述第一嵌段的重量百分比大于所述 第一嵌段共聚物的所述第一嵌段的重量百分比；其中所述第一嵌段共聚物和所述第二嵌段 共聚物的X參數(shù)在200°C的溫度下大于0. 04 ; 其中所述第一嵌段共聚物在單獨(dú)安置于襯底上時(shí)相分離為圓柱形或片層狀結(jié)構(gòu)域的 第一形態(tài)；其中所述第二嵌段共聚物在單獨(dú)安置于襯底上時(shí)相分離為圓柱形、片層狀或球 形結(jié)構(gòu)域的第二形態(tài)；并且其中所述第一形態(tài)和所述第二形態(tài)不同；以及 第一聚合物，所述第一聚合物與所述第一嵌段共聚物的所述第一嵌段和所述第二嵌段 共聚物的所述第一嵌段在化學(xué)上相同或類似；和 使所述組合物退火以形成圖案，所述圖案包含： 厚度為1的第一區(qū)，所述第一區(qū)包含垂直于所述襯底表面安置并且接觸所述襯底的交 替結(jié)構(gòu)域； 厚度為T(mén)b的第二區(qū)，所述第二區(qū)包含有包含兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的單層；其中所述單層實(shí)質(zhì)上 平行于所述襯底表面取向，以使得所述第一區(qū)和所述第二區(qū)的總厚度為T(mén)。;并且其中所述 第二區(qū)的至少一層接觸空氣，同時(shí)所述第二區(qū)的所述結(jié)構(gòu)域中的至少一者直接接觸所述第 一區(qū)；其中所述第一區(qū)與所述第二區(qū)的厚度之間的關(guān)系由式（1)表示： Ta=Tc-KL0 (1) 其中k是所述第一區(qū)中連續(xù)結(jié)構(gòu)域之間的間距，并且其中K是值為0. 3到0. 6的常數(shù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述襯底包含圖案，所述圖案引導(dǎo)所述組合物在 退火之后形成與所述襯底上的所述圖案對(duì)齊的片層狀或圓柱形結(jié)構(gòu)域。
【專利摘要】本文所揭示的是一種物品，其包含襯底；在所述襯底上安置有一種組合物，所述組合物包含：第一嵌段共聚物，所述第一嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段；其中所述第一嵌段的表面能比所述第二嵌段高；第二嵌段共聚物，所述第二嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段；其中所述第一嵌段共聚物的所述第一嵌段與所述第二嵌段共聚物的所述第一嵌段在化學(xué)上相同或類似，并且所述第一嵌段共聚物的所述第二嵌段與所述第二嵌段共聚物的所述第二嵌段在化學(xué)上相同或類似；其中以總固體計(jì)，所述第二嵌段共聚物的所述第一嵌段的重量百分比大于所述第一嵌段共聚物的所述第一嵌段的重量百分比；其中所述第一嵌段共聚物和所述第二嵌段共聚物的χ參數(shù)在200℃的溫度下大于0.04；其中所述第一嵌段共聚物在單獨(dú)安置于襯底上時(shí)相分離為圓柱形或片層狀結(jié)構(gòu)域的第一形態(tài)；其中所述第二嵌段共聚物在單獨(dú)安置于襯底上時(shí)相分離為圓柱形、片層狀或球形結(jié)構(gòu)域的第二形態(tài)；并且其中所述第一形態(tài)和所述第二形態(tài)不同；以及第一聚合物，所述第一聚合物與所述第一嵌段共聚物的所述第一嵌段和所述第二嵌段共聚物的所述第一嵌段在化學(xué)上相同或類似。
【IPC分類】G03F7/00, G03F7/004
【公開(kāi)號(hào)】CN105278240
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510359073
【發(fā)明人】J·J·張, P·D·赫士德, P·特雷福納斯三世, M·李, V·V·金茲伯格, J·D·魏因霍爾德
【申請(qǐng)人】陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司, 羅門(mén)哈斯電子材料有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日
【公告號(hào)】US20150376454