專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)自我組裝的嵌段共聚物形成二維陣列的具有亞光刻直徑的孔洞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及通過(guò)使用自我組裝嵌段共聚物薄膜來(lái)制造納米結(jié)構(gòu)的方法 及由這些方法產(chǎn)生的裝置。
背景技術(shù)：
隨著納米級(jí)機(jī)械、電力、化學(xué)及生物裝置和系統(tǒng)的加速發(fā)展，人們需要用以制造 納米級(jí)裝置和組件的新穎方法和材料。光刻加工方法不能夠適應(yīng)在納米級(jí)別上制造結(jié) 構(gòu)和特征。自我組裝二嵌段共聚物的使用為在納米尺寸上進(jìn)行圖案化提供另一途徑。 二嵌段共聚物膜可通過(guò)聚合物構(gòu)成嵌段在退火后(例如，通過(guò)在高于所述聚合物的玻 璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度時(shí)實(shí)施熱退火或通過(guò)溶劑退火)進(jìn)行微相分離自發(fā)地組裝成周期性結(jié)構(gòu)， 從而在納米級(jí)尺寸上形成有序結(jié)構(gòu)域。在自我組裝之后，可選擇性地移除一種共聚物 嵌段且剩余圖案化薄膜用作蝕刻遮罩以在下伏基板中圖案化納米級(jí)特征。由于此方法 中所涉及的結(jié)構(gòu)域大小和周期(L。)取決于嵌段共聚物的鏈長(zhǎng)度(MW)，因此清晰度可 優(yōu)于諸如習(xí)用光刻術(shù)等其它技術(shù)，同時(shí)所述技術(shù)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于具有相當(dāng)清晰度的電 子束(E-beam)光刻術(shù)或EUV光刻術(shù)的成本。
可通過(guò)二嵌段共聚物AB嵌段的分子量和體積分率來(lái)控制膜形態(tài)(包括微相分離 結(jié)構(gòu)域的大小和形狀)以主要產(chǎn)生片層狀、圓柱體或球形形態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于二嵌 段聚合物兩個(gè)嵌段(AB)的比例大于約80:20的體積分率來(lái)說(shuō)，嵌段共聚物膜可微相分 離并自我組裝成周期性球形結(jié)構(gòu)域，其中聚合物A的基體包圍聚合物B的球體。對(duì)于 兩嵌段的比例介于約60:40與80:20之間的情形來(lái)說(shuō)，所述二嵌段共聚物組裝成周期性 六方形密堆積或蜂窩狀陣列的聚合物B在聚合物A基體內(nèi)的圓柱體。對(duì)于介于約50:50 與60:40之間的比例來(lái)說(shuō)，可形成所述嵌段的片層狀結(jié)構(gòu)域或交替條紋圖案。結(jié)構(gòu)域 大小通常介于5-50 nm之間。
周期性圓柱體結(jié)構(gòu)在平行及垂直于基板的方向上生長(zhǎng)。通過(guò)熱退火產(chǎn)生垂直圓柱 體是主要要求是基板底面必須對(duì)共聚物嵌段呈中性潤(rùn)濕狀態(tài)。周期性六方密堆積圓柱 體可用作蝕刻遮罩以在下伏基板中制造結(jié)構(gòu)以供用于諸如磁儲(chǔ)存裝置等應(yīng)用場(chǎng)合。然 而，此布局不可用于制造需要矩形或方形陣列布局的結(jié)構(gòu)，例如，DRAM電容器。
使用基板表面形貌的制圖外延技術(shù)己試圖用于影響微相分離結(jié)構(gòu)域的取向、排序 和對(duì)齊。盡管已在溝道中形成若干-維陣列，但尚未致力于解決結(jié)構(gòu)域在大面積內(nèi)的 排序或在兩個(gè)維度上控制有序結(jié)構(gòu)域的定位和取向的問(wèn)題。盡管有關(guān)于形成可形成有序球體的嵌段共聚物膜的單一報(bào)導(dǎo)，陳(Cheng)等人(納 米前沿刊物(A^mo丄eft) , 6 (9), 2099-2103 (2006))，但這些報(bào)導(dǎo)僅限于一維有序陣列， 且相鄰陣列未對(duì)準(zhǔn)，圓柱體在鄰近溝道中沿y-軸偏置。
提供可解決這些問(wèn)題的制造兩維陣列有序納米結(jié)構(gòu)薄膜的方法可為有用的。

發(fā)明內(nèi)容
下文中參照下列附圖闡述本發(fā)明的實(shí)施例，所述圖僅出于說(shuō)明目的。貫穿下列視 圖，在圖中使用了若干參考數(shù)字且各視圖及說(shuō)明書(shū)中使用相同參考數(shù)字指示相同或類(lèi) 似部件。


圖1A-4A繪示在依照本發(fā)明實(shí)施例于聚合物基體中制造由二維矩形陣列的垂直 取向圓柱體構(gòu)成的膜的各階段期間一部分基板的圖示性俯視平面圖。圖1B/1C-4B/4C 是在圖1A-4A中所描繪基板片段分別沿線1B/1C-1B/1C與線4B/4C-4B/4C的正視剖 面圖。
圖5A-11C繪示依照本揭示內(nèi)容另一實(shí)施例于聚合物基體中制造由二維方形陣列 的垂直取向圓柱體構(gòu)成的膜的各階段。圖5A-5C繪示在產(chǎn)生材料層的各階段期間一部 分基板的正視剖斷圖。圖6是圖5C中所描繪基板在后續(xù)步驟中的剖面圖，其中在溝 道內(nèi)具有A我組裝嵌段共聚物材料。圖7A-11A是圖6的一部分基板在聚合物基體中 制造由二維方形陣列的圓柱體構(gòu)成的膜的后續(xù)階段期間的圖示性俯視平面圖。圖 7B-11B是在圖7A-11A屮所描繪基板分別沿線7B-7B與線11B-11B的正視剖面圖。圖 11C是圖10A的基板在后續(xù)處理步驟中的剖面圖，顯示在另一實(shí)施例中選擇性移除經(jīng) 退火膜的基體。
圖12A-18A繪小在依照本揭示內(nèi)容另一實(shí)施例于聚合物基體中制造由二維矩形 陣列的垂直取向和平行取向圓柱體構(gòu)成的膜的各階段期間一部分基板的圖示性俯視平 面圖。圖12B、 13B及15B-18B是分別沿在圖12A、 13A及15A-18A中所繪示基板的 線B-B的正視剖而圖。圖14是圖13A的基板在后續(xù)處理步驟中的正視剖面圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，下列說(shuō)明提供本發(fā)明實(shí)施例的裝置和方法的說(shuō)明性實(shí)例。此說(shuō)明僅出 于闡明本發(fā)明的R的而非出于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制的目的。
在本申請(qǐng)案的上下文中，術(shù)語(yǔ)"半導(dǎo)體基板"或"半導(dǎo)電性基板"或"半導(dǎo)電性 晶片片段"或"晶片片段"或"晶片"應(yīng)理解為意指包含半導(dǎo)體材料(包括但不限于 體型半導(dǎo)電性材料)的任一構(gòu)造，例如，半導(dǎo)體晶片(單獨(dú)或其上包含其它材料的組合件)及半導(dǎo)電性材料層(單獨(dú)或包含其它材料的組合件)。術(shù)語(yǔ)"基板"是指任一 支承結(jié)構(gòu)，包括但不限于上述半導(dǎo)電性基板、晶片片段或晶片。
"L。"是若干結(jié)構(gòu)的固有節(jié)距(區(qū)段周期或重復(fù)單元)，所述結(jié)構(gòu)在退火時(shí)由自 我組裝(SA)嵌段共聚物或嵌段共聚物與一種或多種其構(gòu)成均聚物的摻合物自我組裝。
在本發(fā)明的各實(shí)施例中，使用如下加工條件引發(fā)自我組裝圓柱狀二嵌段共聚物 薄膜微相分離以通過(guò)限制一維(通過(guò)制圖外延法)及第二維(通過(guò)制圖外延法或通過(guò) 以化學(xué)方式劃分溝道底面)來(lái)產(chǎn)生2-D矩形及方形陣列的納米級(jí)圓柱體。
圖1A-4C繪示依照本發(fā)明實(shí)施例制造垂直于基板的由圓柱狀自我組裝(SA)嵌段 共聚物薄膜所形成二維(2-D)矩形陣列圓柱體的方法的各步驟。所述實(shí)施例是一種僅使 用制圖外延法的技術(shù)，其利用溝道的表面形貌特征、側(cè)壁和末端作為限制以在一維(平 行于溝道側(cè)壁的單行)及第二維(在兩相鄰溝道間對(duì)齊的圓柱體)上定向及對(duì)齊垂直 取向圓柱形共聚物結(jié)構(gòu)域從而在聚合物基體內(nèi)形成呈圓柱體形式的2-D矩形陣列的納 米級(jí)微結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D1A-1B，提供具有覆蓋材料層12的基板10，在所繪示實(shí)例中為硅層10和 氧化硅(SiOx)層12。
為了依照本發(fā)明方法的第一實(shí)施例制備2-D矩形陣列的圓柱體，對(duì)材料層12實(shí) 施圖案化以形成相鄰對(duì)準(zhǔn)溝道14ai_3、 14bK3、 14d.3的陣列。每個(gè)溝道具有如下結(jié)構(gòu) 側(cè)壁16、底UlJ成底面18，寬度(—和長(zhǎng)度(/)。基板10作為溝道的底面18暴露，且部 分材料層12在溝道間形成隔離間隔區(qū)12a。溝道的寬度(w)約等于聚合物的固有節(jié)距 值(L。)，通常介于約10-100 nm之間。溝道的長(zhǎng)度(/)約等于"L。 ( ""*L。")，通常介于 約浐10-""00nm之間(其中"是特征或結(jié)構(gòu)(即，圓柱體)的數(shù)量)。對(duì)準(zhǔn)各相鄰溝道 (例如，溝道14a, - 14b, - 14c,)的第一邊緣(末端或尖端)20a和第二邊緣20b，如在圖 1A中所示。因此，每個(gè)相鄰溝道實(shí)質(zhì)上具有相同長(zhǎng)度(/)。在某些實(shí)施例中，溝道尺寸 為約55-80 nm寬(w)且長(zhǎng)度(/)為1600-2400 nm。溝道的深度(D)可介于約50-500 nm之 間。相鄰溝道間的間隔距離或節(jié)距距離(p,)可有所不同但至少為2L。。
可使用具有能夠在L。級(jí)(10-100 nm)上進(jìn)行圖案化的暴露系統(tǒng)的光刻工具形成溝 道。這些暴露系統(tǒng)包括(例如)如業(yè)內(nèi)已知及使用的極短紫外光(EUV)光刻術(shù)、近接X(jué) 射線和電子?xùn)c光刻術(shù)。習(xí)用光刻術(shù)可獲得 58nm的特征。
溝道側(cè)壁16和邊緣20a、 20b可影響溝道內(nèi)圓柱體陣列的構(gòu)造。溝道側(cè)壁16的 邊界條件在x-方向(x-軸)上建立順序且末端20在y-方向(y-軸)上建立順序以建立其中 每個(gè)溝道含有《個(gè)特征(即，圓柱體)的結(jié)構(gòu)。形成在中心內(nèi)及每個(gè)溝道長(zhǎng)度方向上 對(duì)準(zhǔn)的單一 l-D圓柱體陣列的影響因素包括溝道的寬度、用以達(dá)成期望節(jié)距(L。)的嵌
段共聚物的調(diào)配、及共聚物膜的厚度(O。為了在每個(gè)溝道內(nèi)獲得單一陣列(行)的圓 柱體，構(gòu)造寬度(w)為約聚合物L(fēng)。值及長(zhǎng)度(/)為"L。的溝道。固有節(jié)距值為L(zhǎng)。的嵌段 共聚物材料的應(yīng)用及退火可在溝道長(zhǎng)度(/)方向上于聚合物基體中間產(chǎn)生單一陣列的 "m"個(gè)圓柱體，各圓柱體相距L。值。舉例來(lái)說(shuō)，沉積于75-nm寬溝道內(nèi)具有35-nm節(jié)距(L。值)的嵌段共聚物在退火后 可產(chǎn)生偏離溝道長(zhǎng)度方向一半距離的35-nm直徑圓柱體的鋸齒形圖案，而非沿溝道中 心產(chǎn)生呈單一直線型排列的圓柱體。當(dāng)通過(guò)(例如)添加兩種構(gòu)成均聚物形成三元摻 合物來(lái)增加所述共聚物的L。值時(shí)，在溝道中心內(nèi)圓柱體由兩行變?yōu)橐恍小?br> 以光刻方式界定的溝道邊緣20a、 20b的對(duì)準(zhǔn)可建立第二維排序以使各一維(1-D) 陣列的圓柱體(即，在溝道14^內(nèi))與相鄰l-D陣列圓柱體(即，在溝道14a,及14Cl內(nèi)) 呈直線排列?？赏ㄟ^(guò)圓形度在x-或y-軸方向上的橢圓形變量來(lái)消除由溝道長(zhǎng)度及/或?qū)?度與嵌段共聚物的固有節(jié)距不匹配產(chǎn)生的應(yīng)力，如(例如)陳(Cheng)等人，(納米 前言期刊丄成)，6 (9), 2099-2103 (2006))所述。
如在圖1A-1B中所示，在材料層12 (例如，氧化物)中蝕刻3個(gè)相鄰溝道14a-c的 陣列或串列。所述溝道應(yīng)以如下方式構(gòu)造側(cè)壁16及邊緣20a、 20b的表面會(huì)受到共 聚物次要嵌段優(yōu)先潤(rùn)濕且溝道底面18會(huì)受到中性潤(rùn)濕(對(duì)所述共聚物的兩種嵌段具有 等同親和性)以便于所述共聚物材料的兩種嵌段可潤(rùn)濕所述溝道的底面。熵力促使中 性潤(rùn)濕表面受到兩種嵌段潤(rùn)濕，產(chǎn)生垂直取向的自我組裝形態(tài)。
可通過(guò)(例如)在形成溝道底面18的基板10表面上施用中性潤(rùn)濕聚合物以形成 中性潤(rùn)濕膜22來(lái)提供中性潤(rùn)濕表面，如在圖1A-1B中所示。在使用由PS-b-PMMA 構(gòu)成的SA 二嵌段共聚物中，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布于溝道底面18 (g卩，基板10的表面)上來(lái) 施用對(duì)PS及PMMA呈現(xiàn)非優(yōu)先或中性潤(rùn)濕的無(wú)規(guī)PS:PMMA共聚物刷涂層 (P(S-r-MMA))。可通過(guò)接枝(在氧化物基板上)或通過(guò)使用UV輻射交聯(lián)(任一表面) 來(lái)固定所述刷涂層。在圖1C所示實(shí)施例中，可在沉積材料層12'之前將無(wú)規(guī)共聚物溶 液施用于基板10'上作為毯覆膜22'。舉例來(lái)說(shuō)，可將由PS及PMMA (58% PS)構(gòu)成的 無(wú)規(guī)共聚物溶液以約5-10 nm厚的層施用于基板10表面上并通過(guò)在約16(TC下加熱約 48小時(shí)來(lái)對(duì)其進(jìn)行末端接枝。經(jīng)由材料層12'蝕刻以形成溝道14'，隨后暴露作為溝道 底面18'的下伏無(wú)規(guī)共聚物膜層22'。
還可通過(guò)在基板10表面上于溝道內(nèi)旋轉(zhuǎn)涂布諸如苯乙烯與甲基丙烯酸甲酯的苯 并環(huán)丁烯-或疊氮基甲基苯乙烯-官能化無(wú)規(guī)共聚物(例如，聚(苯乙烯-r-苯并環(huán)丁烯-r-甲基丙烯酸甲酯(P(S-r-PMMA-r-BCB))等光或熱可交聯(lián)的無(wú)規(guī)共聚物并熱交聯(lián)所述聚 合物(例如，1卯。C， 4小時(shí))以形成交聯(lián)聚合物墊層來(lái)制備PS-b-PMMA的中性潤(rùn)濕 表面。毛細(xì)管力可將所述無(wú)規(guī)共聚物拉到深溝道的底部。接下來(lái)可移除未經(jīng)交聯(lián)的聚 合物材料。在另一實(shí)施例中，所述可交聯(lián)聚合物可在沉積材料層12'之前施用于基板 10'上作為毯覆膜22'，且在蝕刻溝道14'后暴露，如圖1C中所描繪。PS-b-PMMA的 另一中性潤(rùn)濕表面可通過(guò)氫封端硅來(lái)提供，所述氫封端硅可通過(guò)習(xí)用方法來(lái)制備，例 如，通過(guò)氟離子蝕刻硅(存在天然氧化物，約12-15 A)(例如，作為基板IO)，例如， 通過(guò)浸于氟化氫(HF)和緩沖HF或氟化銨(NH4F)的水溶液中、HF蒸氣處理等、通過(guò)暴 露于熱H2蒸氣或通過(guò)氫等離子體處理(例如，原子氫)。
溝道的側(cè)壁16和邊緣20a、 20b的表面會(huì)受到嵌段共聚物的一種成份的優(yōu)先潤(rùn)濕以在所述嵌段自我組裝時(shí)沿每個(gè)溝道中間形成圓柱體。舉例來(lái)說(shuō)，氧化硅(SiOJ對(duì) PMMA嵌段呈現(xiàn)優(yōu)先潤(rùn)濕以在各溝道側(cè)壁上產(chǎn)生PMMA薄介面層組合件以及在每個(gè) 溝道內(nèi)于PS基體中心產(chǎn)生若干PMMA圓柱體。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)氮化硅、氧碳化硅 及接枝至諸如氧化硅等側(cè)壁材料的PMMA聚合物及諸如基于甲基丙烯酸酯的光阻劑 等光阻材料來(lái)提供PMMA的其它優(yōu)先潤(rùn)濕表面。在退火后，PS-b-PMMA共聚物層的 PMMA嵌段會(huì)隔離溝道的側(cè)壁與邊緣以形成潤(rùn)濕層(圖3A-3C中的33)。材料層12 自身可為優(yōu)先潤(rùn)濕材料(例如，SiOx)，但可將優(yōu)先潤(rùn)濕材料層施用于溝道表面上。舉例 來(lái)說(shuō)，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布施用經(jīng)含有一個(gè)或多個(gè)羥基(-OH)基團(tuán)的部分(例如，甲基丙烯 酸羥乙基酯)修飾的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)且隨后加熱(例如，至約17(TC)以使 末端OH基團(tuán)與溝道的氧化物側(cè)壁16和邊緣20a、 20b末端接枝?？赏ㄟ^(guò)用適當(dāng)溶劑
(例如，甲苯)沖洗來(lái)自中性潤(rùn)濕層22移除未經(jīng)接枝的材料。參見(jiàn)，例如，曼斯基
(Mansky)等人，科學(xué)275:1458-1460 (1997)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2A-2B，隨后在溝道的底面18上沉積(通常通過(guò)旋轉(zhuǎn)澆注(旋轉(zhuǎn)涂 布))固有節(jié)距為L(zhǎng)。或約為L(zhǎng)。的圓柱形相SA嵌段共聚物材料24 (或經(jīng)摻合以具有 L?；蚣sL。節(jié)距的嵌段共聚物與均聚物的三元摻合物)?？赏ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)澆注在圖案化表面 上自共聚物存于諸如二氯乙烷(CH2Cl2)或甲苯等有機(jī)溶劑中的稀溶液(例如，約0.25-2 wt。/。溶液)沉積嵌段共聚物材料。
將共聚物材料層24沉積于溝道內(nèi)至小于或約等于共聚物材料L。值至高達(dá)約3L。 的厚度(Z)以使所述共聚物膜層在退火時(shí)自我組裝以在每個(gè)溝道內(nèi)的聚合物基體中間形 成具冇約L。(例如，25-35 nm)直徑的單行垂直圓柱形結(jié)構(gòu)域?？赏ㄟ^(guò)(例如)橢偏測(cè) 量術(shù)量測(cè)膜厚度。
視溝道的深度(D)而定，所澆注嵌段共聚物材料24可填充所述溝道，如在圖2B 中所示，其中溝道深度約等于L。(D L。)；或在溝道底面18'上或視需要在溝道側(cè)壁16' 和邊緣20a'、 20b'上形成薄膜24'，如在圖2C中所示，其中溝道深度大于L。 (D>L0)， 例如，凹凸透鏡。所組裝圓柱體的高度(A)(圖3B-3C)近似地對(duì)應(yīng)于在溝道內(nèi)所沉積共 聚物材料24、 24'的厚度(/)。盡管未顯示，但可在氧化物層12的表面上沉積共聚物材 料薄膜24;此材料不會(huì)自我組裝，這是因?yàn)槠浜穸炔蛔阋孕纬山Y(jié)構(gòu)。
盡管在說(shuō)明性實(shí)施例中使用二嵌段共聚物，但也可使用其它類(lèi)型的嵌段共聚物 (即，三嵌段或三嵌段或多嵌段共聚物)。二嵌段共聚物的實(shí)例主要包括聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸甲酯)(PS-b-PMMA)、聚氧化乙烯-聚異戊二烯、聚氧化乙烯-聚丁二烯、 聚氧化乙烯-聚苯乙烯、聚氧化乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯-聚乙烯基吡咯啶、 聚苯乙烯-聚異戊二烯(PS-b-PI)、聚苯乙烯-聚丁二烯、聚丁二烯-聚乙烯基吡咯啶及聚 異戊二烯-聚甲基丙烯酸甲酯。三嵌段共聚物的實(shí)例包括聚(苯乙烯-嵌段甲基丙烯酸甲 酯-嵌段-氧化乙烯)。PS-b-PMMA共聚物材料(Lf 35 nm)的實(shí)例是由約70% PS及30% PMMA構(gòu)成(總分子量(MJ為67 kg/mol)以在PS基體中形成 20 nm直徑圓柱形PMMA 結(jié)構(gòu)域。嵌段共聚物材料也可調(diào)配為二元或三元摻合物(其包含SA嵌段共聚物及作為嵌 段共聚物的聚合物嵌段的同類(lèi)型聚合物的一種或多種均聚物)以產(chǎn)生可增大聚合物結(jié) 構(gòu)域的尺寸及增加聚合物L(fēng)。值的摻合物。均聚物的體積分率可介于0%至約40%之間。 三元二嵌段共聚物摻合物的實(shí)例是PS-b-PMMA/PS/PMMA摻合物，例如，含有40% 20K聚苯乙烯及20K聚(甲基丙烯酸甲酯)的46K/21KPS-b-PMMA。還可通過(guò)調(diào)節(jié)嵌段 共聚物的分子量來(lái)改良所述聚合物的L。值。
視需要，可通過(guò)在溝道及間隔寬度與嵌段共聚物或三元摻合物的固有節(jié)距(L。)之 間產(chǎn)，輕微失配:，結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生橢圓度("凸起".)，如(例如)陳(Cheng)等人在"自
米前言期刊(iV朋o丄e".) , 6 (9), 2099-2103 (2006))中所述，此隨后可減少由這些失配
產(chǎn)生的應(yīng)力。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3A-3B，隨后對(duì)嵌段共聚物膜24實(shí)施退火，如通過(guò)在高于共聚物材 料組份嵌段的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度下進(jìn)行熱退火以使各聚合物嵌段分離并依照可濕性圖案 在溝道的下伏表面上自我組裝以形成自我組裝嵌段共聚物結(jié)構(gòu)28。舉例來(lái)說(shuō)，可在約 180-195t:溫度下于真空烘箱中對(duì)PS-b-PMMA共聚物膜實(shí)施退火約l-24小時(shí)以達(dá)成自 我組裝形態(tài)。也可對(duì)所述膜實(shí)施溶劑退火，舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)用溶劑緩慢地溶脹所述膜 的兩種嵌段，隨后緩慢地蒸發(fā)所述溶劑。
退火共聚物膜在第二嵌段的基體32內(nèi)包括矩形陣列的所述共聚物第一嵌段的垂 直取向圓柱柱形結(jié)構(gòu)域30，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域在一維中的節(jié)距距離為約L。且與第二 維中的圓柱形結(jié)構(gòu)域以約2*L。節(jié)距距離對(duì)準(zhǔn)。退火共聚物膜可包含于相鄰間隔溝道 內(nèi)，溝道的末端(邊緣)20a、 20b對(duì)準(zhǔn)，且每個(gè)溝道內(nèi)的圓柱形結(jié)構(gòu)域呈單一陣列且節(jié) 距距離為約L。并與相鄰溝道內(nèi)的圓柱形結(jié)構(gòu)域以約2+L。節(jié)距距離對(duì)準(zhǔn)。
由溝道寬度(w)所提供的限制及與中性潤(rùn)濕溝道底面18及優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁18和邊緣 20a、 20b結(jié)合的共聚物組合物的特性在退火后在每個(gè)溝道14a-c內(nèi)的PS基體32中產(chǎn) 生一維(1-D)陣歹l」(單行)的垂直取向PMMA圓柱形結(jié)構(gòu)域30 (沿溝道長(zhǎng)度方向有^個(gè) 結(jié)構(gòu))及潤(rùn)濕側(cè)壁18的PMMA薄層33。
溝道邊緣20a、 20b的額外對(duì)準(zhǔn)特征與實(shí)質(zhì)上等于2L。的相鄰溝道節(jié)距距離(A)組 合可獲得圓柱形結(jié)構(gòu)域30的二維(2-D)矩形陣列28a-28c，其中在單一溝道(例如，14a3) 內(nèi)圓柱體30的圖案周期或節(jié)距距離(;O實(shí)質(zhì)上等于L。且兩個(gè)相鄰溝道(例如，1"3及 14b3)的圓柱體30之間的節(jié)距距離(^2)實(shí)質(zhì)上等于2*L。 (2L。)，如圖3A中所描繪。
可使用(例如)原子力顯微鏡(AFM)、穿透式電子顯微鏡(TEM)及掃描式電子顯 微鏡(SEM)檢查所得嵌段共聚物形態(tài)(即，垂直取向的圓柱體)。
在退火且共聚物材料排序后，可自膜選擇性移除一種嵌段組份，留下圓柱形結(jié)構(gòu) 域30 (圖4B)或基體32 (圖4C)，產(chǎn)生開(kāi)孔或覆蓋物(結(jié)構(gòu))的矩形陣列28a-:28c。在 選擇性移除一種聚合物結(jié)構(gòu)域后，可使用所得薄膜作為(例如)光刻模板或遮罩以在 半導(dǎo)體加工屮圖案化下伏基板10來(lái)界定在納米尺寸范圍(即，約10-100 nm)內(nèi)的規(guī)則圖案。
舉例來(lái)說(shuō)，參照?qǐng)D4A-4B，選擇性移除PMMA相圓柱體30可在溝道14a-c內(nèi)的 聚苯乙烯(PS)薄膜32內(nèi)產(chǎn)生2-D矩形陣列的開(kāi)孔34，其中氧化物層12a在各溝道間 留下隔離物?？赏ㄟ^(guò)(例如)施用氧(02)等離子體或通過(guò)化學(xué)溶解過(guò)程(例如，醋酸 超聲波處理，通過(guò)首先輻照試樣(紫外線(UV)輻射，1 J/cm" 254 nm光)，隨后在冰醋 酸中對(duì)膜進(jìn)行超聲波處理，在去離子水中進(jìn)行超聲波處理并將所述膜在去離子水中沖 洗以移除降解PMMA)實(shí)施PMMA相圓柱體30的移除。
在圖4C所示另一實(shí)施例中，選擇性移除PMMA相基體32可提供2-D矩形陣列 的PS相圓柱體30和開(kāi)孔34'。此實(shí)施例可能需要主要PMMA嵌段共聚物且側(cè)壁由 PMMA選擇性潤(rùn)濕材料(例如，氧化物)構(gòu)成。
所得多孔PS膜可用作蝕刻遮罩來(lái)圖案化(箭頭U)下伏基板10 (例如，通過(guò)非選 擇性RIE蝕刻過(guò)程)以在用于制造諸如電容器等裝置的基板10 (如圖4A-4B的虛線部 分所示)中形成矩形陣列的開(kāi)孔35。隨后，可按照需要實(shí)施進(jìn)一步處理。
參照?qǐng)D5A-11C說(shuō)明僅使用制圖外延法技術(shù)的本發(fā)明另一實(shí)施例的方法，其用于 在聚合物基體中形成二維(2-D)方形陣列的垂直取向圓柱體。
在形成2-D方形陣列的實(shí)施例中，可通過(guò)(例如)施用中性潤(rùn)濕材料層22"和覆 蓋材料層12"(其中形成溝道14a,.3"-14c,.3"以暴露作為溝道底面18"的中性潤(rùn)濕材料 層22")提供如參照?qǐng)D1A-1C所述的構(gòu)造，所述構(gòu)造包括具有中性潤(rùn)濕表面的基板10'。 在-個(gè)實(shí)施例中，舉例來(lái)說(shuō)，可在基板IO"上形成諸如末端接枝中性潤(rùn)濕無(wú)規(guī) (PS:PMMA)共聚物刷涂層等中性潤(rùn)濕材料層22"且隨后沉積層12"，如參照?qǐng)D1C所述。 也可提供作為H-封端硅的中性潤(rùn)濕溝道底面18"，所述H-封端硅可通過(guò)如下方法來(lái)制 備(例如)氟離子蝕刻硅基板10"(存在天然氧化物，約12-15 A)，例如，通過(guò)浸 于氟化氫(HF)及緩沖HF或氟化銨(NH4F)的水溶液中、HF蒸氣處理等、或通過(guò)暴露于 熱H2蒸氣或通過(guò)氫等離子體處理(例如，原子氫)。如在圖1A-1C中，可通過(guò)寬度(w,) 為約L。的材料層12"的隔離間隔區(qū)12a"分離各溝道。
在此實(shí)施例中，材料層12"的側(cè)壁16"對(duì)SA嵌段共聚物的主要嵌段優(yōu)先潤(rùn)濕，在 說(shuō)明性實(shí)例中所述主要嵌段是PS?？赏ㄟ^(guò)(例如)諸如金等金屬或含有光酸產(chǎn)生劑的 PS基光阻劑提供PS的優(yōu)先潤(rùn)濕表面。舉例來(lái)說(shuō)，材料層12"自身可由金屬(例如， 金)構(gòu)成，或材料層12"的側(cè)壁16"可涂覆有金屬薄膜，例如，通過(guò)蒸發(fā)、濺鍍或旋 涂技術(shù)實(shí)施所述涂覆，并自溝道底面18"移除所述金屬(例如，通過(guò)蝕刻)。舉例來(lái) 說(shuō)，可通過(guò)在氧化物材料層12"內(nèi)所形成溝道的表面上實(shí)施熱蒸發(fā)來(lái)施用約2-10 nm 的金屬(例如，金)層，所述表面可預(yù)先涂覆有作為黏接介面的種晶層(例如，鉻)。
在參照?qǐng)D5A所述的實(shí)施例中，在基板10"上形成中性潤(rùn)濕層22"(例如，無(wú)規(guī)共 聚物、H-封端硅等)。隨后，如圖所示，在中性潤(rùn)濕層22"上施用光阻劑層36"、烘焙、 圖案化并顯影以形成一系列凹槽37"。舉例來(lái)說(shuō)，可在硅基板上接枝PS (58體積％)及 PMMA的無(wú)規(guī)共聚物刷涂層以提供中性潤(rùn)濕層22"且施用(例如，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布)PMMA光阻劑36"、供焙(約13(TC)以移除殘留溶劑、圖案化(例如，通過(guò)電子束 光刻術(shù))且通過(guò)浸于溶劑中顯影。如圖5B中所示，隨后可沉積金屬層以形成材料層 12"。隨后可移除殘留光阻劑36"及覆蓋金屬。此剝離方法產(chǎn)生如圖5C中所示結(jié)構(gòu)(及 如圖1A的俯視平面圖中所示)。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)蒸發(fā)相繼沉積鉻層及金層且移除 PMMA光阻劑及所沉積覆蓋金屬以產(chǎn)生在各特征之間具有凹槽的金特征。如圖中所 示， 一系列金屬特征(例如，金)形成材料層12"與側(cè)壁16"及位于相鄰溝道之間(例 如，位于14a3"、 14bs"與14c3"之間)的隔離間隔區(qū)12a"及凹槽或溝道1431.3"-14^.3"， 并以所暴露中性潤(rùn)濕層22"作為溝道底面18"。在退火溝道內(nèi)嵌段共聚物膜(例如， PS-b-PMMA膜)時(shí)，主要嵌段(例如，PS嵌段)將潤(rùn)濕溝道側(cè)壁的表面(如在圖7A-7B中 所示)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6，隨后在溝道內(nèi)沉積圓柱形相SA嵌段共聚物材料24"(如參照?qǐng)D 2A-2B所述)且對(duì)其進(jìn)行退火。如圖7A-7B中所示的所得自我組裝嵌段共聚物結(jié)構(gòu)28" 是由主要嵌段(例如，PS)基體32"內(nèi)的次要嵌段(例如，PMMA)的圓柱體30"的2-D矩 形陣列28a"-28c"構(gòu)成，所述主要嵌段也會(huì)潤(rùn)濕溝道的側(cè)壁16"。
在共聚物材料24"退火及排序后，對(duì)聚合物膜28"加以交聯(lián)以固定并增強(qiáng)自我組 裝聚合物嵌段的強(qiáng)度?？蓪⒕酆衔飿?gòu)造為內(nèi)在交聯(lián)(例如，在UV暴露后)或者可調(diào) 配共聚物材料之--種或兩種聚合物嵌段以含有交聯(lián)劑，所述交聯(lián)劑可與在溝道底面 18"上形成屮性潤(rùn)濕膜22"的交聯(lián)劑(如果使用)相同(如在圖1A-1C的步驟中)。
現(xiàn)在參照閣8A-8B，在膜28"交聯(lián)后，隨后通過(guò)(例如)用王水選擇性濕蝕刻移 除位于相鄰溝道問(wèn)(例如，在1"3"、 14bs"與14q"之間)的材料層12"(例如，金) 的隔離間隔區(qū)12a"以產(chǎn)生含有寬度(w,)為L(zhǎng)?；蚣sL。的新溝道15aw"-15b,.3"的中間結(jié) 構(gòu)。如閣中所示，所述移除可暴露由主要嵌段(例如，PS)構(gòu)成的基體32以形成溝道15" 的側(cè)壁40"，并暴露作為溝道底面42"的中性潤(rùn)濕層22"。
在其中材料層12"是由諸如氧化硅(SiCg等材料構(gòu)成的實(shí)施例中，可移除隔離間隔 區(qū)12a"，例如，通過(guò)氟離子濕蝕刻移除。在其中材料層12"是由諸如甲基丙烯酸酯基 光阻劑等負(fù)型光阻劑構(gòu)成的實(shí)施例中，可選擇性地顯影溝道14a-c"之間的隔離間隔區(qū) 12a"且隨后通過(guò)施用適當(dāng)溶劑進(jìn)行濕處理移除所述隔離間隔區(qū)12a"以形成新溝道 15a"-15b"。
如圖中所示，移除間隔材料12a"以界定溝道末端或邊緣38a"、 38b"并暴露第--自我組裝嵌段共聚物膜28"的基體32"(例如，由PS構(gòu)成)以界定優(yōu)先潤(rùn)濕的溝道 15a"-15b"的側(cè)壁40"。以不會(huì)損壞或破壞第一自我組裝嵌段共聚物結(jié)構(gòu)28"完整性的 方式實(shí)施間隔材料12a"移除。殘余量的間隔材料12a"(例如，金材料)可保留(未示出) 在基體32"的表面(B卩，側(cè)壁40")上。溝道邊緣38a"、 38b"與溝道14a"-14c"的邊緣 20a"、 20b"對(duì)準(zhǔn)。因此，溝道14"、 15"的長(zhǎng)度(/)為"L。。
接下來(lái)，如在圖9A-9B中所示，第二SA嵌段共聚物材料作為膜46"沉積(例如， 通過(guò)旋轉(zhuǎn)澆注)于新形成的溝道15a,.2"-15bL2"內(nèi)。第二嵌段共聚物材料46"具有L。周期且對(duì)溝道底面42"呈現(xiàn)中性潤(rùn)濕，且第二共聚物材料的主要嵌段(例如，PS)對(duì)側(cè)壁 40"和溝道邊緣38"、 38b"呈現(xiàn)優(yōu)先潤(rùn)濕。所述第二共聚物材料46"與所述第一共聚物
材料24"可為相同的或不同的組合物。澆注膜46"的厚度(0小于或約等于第二嵌段共聚 物材料的L。值。
形成溝道15a"-15b"側(cè)壁40"的第一自我組裝主要嵌段(基體32"，視需要其上具 有殘余量的間隔體12a"(例如，金))沿x-軸(H)提供用于對(duì)齊自我組裝第二共聚物膜 46"的模板或邊界條件。另外，邊緣38a、 38b沿y-軸(I)提供邊界條件。溝道底面42" 為中性潤(rùn)濕的且第一組裝膜的基體32"對(duì)第二共聚物的主要嵌段呈現(xiàn)優(yōu)先潤(rùn)濕，此容 許在溝道15a"-15b"內(nèi)使用制圖外延及形成垂直取向的圓柱形結(jié)構(gòu)域。視需要，可通 過(guò)在溝道寬度與嵌段共聚物或三元摻合物的固有節(jié)距距離(L。)之間產(chǎn)生輕微失配來(lái)使 所述結(jié)構(gòu)具有橢圓度，如上文所述。
隨后對(duì)第二共聚物膜46"實(shí)施退火以形成在圖10A-10B中所描繪的自我組裝嵌段 共聚物結(jié)構(gòu)48"。早先實(shí)施的交聯(lián)步驟可在第二嵌段共聚物膜澆注及退火期間產(chǎn)生結(jié) 構(gòu)完整的第一自我組裝膜28"。退火共聚物膜包括在第二嵌段基體內(nèi)的共聚物第一嵌 段的方形陣列的垂賞取向的圓柱形結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域在一維中以約L。的節(jié)距 距離呈單行且與第二維中的圓柱形結(jié)構(gòu)域以約L。節(jié)距距離對(duì)準(zhǔn)。
在退火時(shí)，第二嵌段共聚物膜在聚合物基體52"(例如，由PS構(gòu)成)內(nèi)自我組裝成 l-D陣列的垂直取向的(PMMA)圓柱形結(jié)構(gòu)域50"(例如，由PMMA構(gòu)成)，所述圓柱 形結(jié)構(gòu)域50"與溝道15a,.2"-15bw"的側(cè)壁40"(基體32")對(duì)齊，主要聚合物嵌段(基體 52"，例如，1:11 PS構(gòu)成)潤(rùn)濕側(cè)壁40"。每個(gè)圓柱體50"在各溝道15a"-15b"內(nèi)以L。的 節(jié)距距離(A〃)分離。圓柱體50"還與溝道14a-c"內(nèi)的圓柱體30"對(duì)齊及對(duì)準(zhǔn)。
對(duì)準(zhǔn)溝道邊緣38a"、 38b"與第一組溝道14a"-14c"的邊緣20a"、 20b"并采用約 L。的相鄰溝道(例如，14a3"、 15a3"、 141>3"等)之間的溝道寬度—)和溝道節(jié)距距離(A) 產(chǎn)生含有二維(2-D)方形陣列48a"-48c"的圓柱體30"、 50"的自我組裝膜48"， 一陣列 內(nèi)的每個(gè)圓柱體以L。的節(jié)距距離(/^)分開(kāi)。
現(xiàn)在參照?qǐng)DUA-11C，隨后可實(shí)施一種聚合物結(jié)構(gòu)域(即，基體或圓柱體)的選擇 性移除以產(chǎn)生用于圖案化基板10"的模板。舉例來(lái)說(shuō)，選擇性移除圓柱形結(jié)構(gòu)域30"、 50"(例如，由PMMA構(gòu)成)可產(chǎn)生包含于聚合物基體32"、 52"(例如，由PS構(gòu)成)內(nèi) 的2-D方形陣列的開(kāi)孔54"，如在圖11A-11B中所示。選擇性移除膜的基體相32"、 52"可提供2-E;方形陣列的圓柱體30"、 50"及開(kāi)孔54"，如在圖11C中所示。所得膜 隨后可用于圖案化(箭頭U)基板IO"以在基板10"內(nèi)形成開(kāi)孔35"(以虛線示出)。隨后， 可按照需要繼續(xù)處理。
參照?qǐng)D12-18所繪示的本發(fā)明實(shí)施例的另一方法利用制圖外延法(表面形貌特征) 及化學(xué)圖案轉(zhuǎn)移技術(shù)來(lái)形成由聚合物基體內(nèi)2-D矩形陣列的平行及垂直取向的圓柱體 構(gòu)成的膜。制圖外延法用于形成一維陣列且化學(xué)圖案轉(zhuǎn)移技術(shù)用于控制第二維陣列的 形成。在本實(shí)施例中，施用化學(xué)圖案轉(zhuǎn)移以在相鄰定位溝道底面上的分立區(qū)域中劃分及 產(chǎn)生呈一系列垂直于溝道側(cè)壁的條紋形式的優(yōu)先潤(rùn)濕圖案。不同潤(rùn)濕圖案在嵌段共聚 物膜上建立排序，隨后將所述嵌段共聚物膜澆注在基板上并對(duì)其進(jìn)行退火。
如在圖12A-12B中所示，在溝道底面(18"')上制備圖案化或化學(xué)活化表面的第一 步驟中，將中性潤(rùn)濕無(wú)規(guī)共聚物刷涂層22'"(例如，無(wú)規(guī)PS-r-PMMA聚合物)涂覆于 基板10"'上，所述中性潤(rùn)濕無(wú)規(guī)共聚物刷涂層可為諸如硅(及天然氧化物)、氧化物(例 如，氧化硅，SiCg或無(wú)機(jī)膜等固有優(yōu)先潤(rùn)濕材料。可在刷涂層22'"上涂覆光阻劑層 56"'，且如圖所示通過(guò)光刻術(shù)或其它適宜方法對(duì)所述光阻劑層56"'進(jìn)行圖案化。隨后 使用圖案化光阻劑層56"'作為遮罩來(lái)蝕刻所述聚合物刷涂層22"'以暴露下伏優(yōu)先潤(rùn)濕 基板10'"，并移除光阻劑層56"'。
在另一實(shí)施例中，層22'"是由如在(例如)USP 6,890,703和USP 6,992,115 (浩科 (Hawker)等人)中所述的光可交聯(lián)中性潤(rùn)濕聚合物構(gòu)成，所述聚合物可經(jīng)曝光并通過(guò) 透過(guò)光罩暴露于光在期望區(qū)域60"'中選擇性交聯(lián)。在另一實(shí)施例中，可借助圖案化光 阻劑遮罩實(shí)施中性潤(rùn)濕層22"'在界定區(qū)段60'"中的選擇性交聯(lián)。隨后可借助適當(dāng)溶劑 進(jìn)行濕處理來(lái)移除未交聯(lián)區(qū)域。
圖案化圖13A-13B中所描繪的所得結(jié)構(gòu)，所暴露優(yōu)先潤(rùn)濕基板IO"'(例如，硅及 天然氧化物)的分立區(qū)段58'"相鄰中性潤(rùn)濕聚合物層22"'的分立區(qū)段60'"。在某些實(shí) 施例中，底面圖案為一系列條紋，中性潤(rùn)濕條紋或區(qū)段60"'具有nL?；蚣snL。的寬度 (w,.)且優(yōu)先潤(rùn)濕條紋或區(qū)段58'"具有L?；蚣sL。的寬度。在另一實(shí)施例中，區(qū)段58"'、 60'"各自具冇L?；蚣sL。的寬度(w,)。
隨后按照?qǐng)D14中所繪示在基板上沉積材料層12"'(例如，由SiOx構(gòu)成)并將其圖 案化為具有一系列溝道以暴露作為溝道底面的圖案化基板10"'，如在圖15A-15B中所 示。在另一實(shí)施例中，可在基板10"'上沉積材料層12"'，于材料層中蝕刻溝道以暴露 基板，且在溝道底面上沉積中性聚合物層22"'、經(jīng)遮蓋后進(jìn)行蝕刻以暴露溝道內(nèi)基板 10"'的區(qū)段58"'。
如在圖15A中所繪示，將所述結(jié)構(gòu)圖案化為具有三組寬度(w)為L(zhǎng)?；蚣sL。且長(zhǎng)度 (/)為約"L。的相鄰溝道14a,.3'"-14c,.3'"。相鄰溝道之間(例如，14a3"'、 14b3'"、 14c3'"
等等之間)的材料層12"'的隔離間隔區(qū)12a"'的寬度(w,)為恒定的且至少為L(zhǎng)。，在本實(shí)
例中為L(zhǎng)。。因此，相鄰溝道的節(jié)距距離&)為約2n^。
溝道側(cè)壁16"'和邊緣20a'"、 20b'"(例如，由SiOx材料構(gòu)成)對(duì)共聚物的一種嵌段 (例如，PMMA)呈現(xiàn)優(yōu)先潤(rùn)濕。通過(guò)交替優(yōu)先潤(rùn)濕區(qū)段58"'(基板IO"')與中性潤(rùn)濕區(qū) 段60"'(例如，無(wú)規(guī)共聚物刷涂層22"')來(lái)界定溝道底面18"'。
現(xiàn)在參照?qǐng)D16A-16B，溝道底面以化學(xué)方式進(jìn)行圖案化，隨后可在所述溝道內(nèi)澆 注具有圓柱形形態(tài)且節(jié)距為L(zhǎng)。的嵌段共聚物24"'或經(jīng)調(diào)配以具有節(jié)距L。的嵌段共聚 物與均聚物的三元摻合物至約L。的膜厚度(/)并進(jìn)行退火。如圖17A-17B中所描繪，所 述嵌段共聚物膜隨后可在各溝道中自我組裝成l-D陣列的垂直取向的圓柱形結(jié)構(gòu)域62"'(或一串這些垂直結(jié)構(gòu)域)，延伸位于平行取向的圓柱形結(jié)構(gòu)域64'"(半圓柱體)(或 一串這些平行結(jié)構(gòu)域)之間的各中性潤(rùn)濕聚合物區(qū)段60"'的長(zhǎng)度。)，延伸各優(yōu)先潤(rùn)濕
區(qū)段58"'的長(zhǎng)度仏)。
退火共聚物膜在第二嵌段基體內(nèi)包括共聚物第一嵌段的矩形陣列的圓柱形結(jié)構(gòu) 域，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域呈一維排列且在兩平行取向的圓柱體64"'之間包含一系列(m 個(gè))呈單行且節(jié)距距離為約L。的垂直取向的圓柱體62"'，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域以約2*L。 節(jié)距距離與第二維中的圓柱形結(jié)構(gòu)域?qū)?zhǔn)。退火共聚物膜可包含于長(zhǎng)度為m*(n+l)*L。 的相鄰間隔溝道內(nèi)，各溝道的末端(邊緣)20a"'、 20b"'對(duì)準(zhǔn)且各溝道內(nèi)的圓柱形結(jié)構(gòu)域 呈單一陣列且節(jié)距距離約為L(zhǎng)。且以約2*1^節(jié)距距離與相鄰溝道中的圓柱形結(jié)構(gòu)域?qū)?準(zhǔn)，以使每個(gè)溝道內(nèi)的單一陣列包含垂直取向的圓柱體62"'或在兩平行取向的圓柱體 64'"之間包含n個(gè)圓柱體。
區(qū)段58'"、 60"'之間的邊緣66'"為平行取向與垂直取向的圓柱體之間的急劇轉(zhuǎn)變 提供邊界條件并在各溝道內(nèi)建立一維(1-D)順序。在每個(gè)溝道的長(zhǎng)度("L。)范圍內(nèi)，所得 結(jié)構(gòu)為有序1-D陣列的交替垂直取向與平行取向的圓柱體?；蛘?，所述結(jié)構(gòu)是由平行 圓柱體形態(tài)區(qū)域隔開(kāi)的重復(fù)系列"個(gè))的垂直圓柱體，例如，溝道長(zhǎng)度為w*(n+l)*L。， 其中m為優(yōu)先潤(rùn)濕化學(xué)圖案化條紋的數(shù)量且"為特征或結(jié)構(gòu)的數(shù)量(例如，其中m及 "獨(dú)立地為1-50)。
在邊界邊緣66"'處發(fā)生的自垂直圓柱體至平行圓柱體的轉(zhuǎn)換可建立第二維限制， 借此相鄰溝道(行)屮的結(jié)構(gòu)也在第二維中對(duì)準(zhǔn)。所得結(jié)構(gòu)呈交替垂直及平行取向的2-D
矩形陣列的亞光刻岡柱形結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D18A-18B，隨后可實(shí)施一種聚合物結(jié)構(gòu)域(即，基體或圓柱體)的選擇 性移除以產(chǎn)生用于圖案化基板IO'"的模板。舉例來(lái)說(shuō)，選擇性移除圓柱形結(jié)構(gòu)域62"'、 64，"(例如，由PMMA構(gòu)成)可產(chǎn)生包含于聚合物基體72'"(例如，由PS構(gòu)成)內(nèi)的2-D 矩形陣列的開(kāi)孔68"'、 70"'。所得膜隨后可用于圖案化基板10"'。依照溝道內(nèi)圓柱形 結(jié)構(gòu)域的取向，開(kāi)孔的組態(tài)可有所變化。只有開(kāi)孔68"'將延伸至溝道底面18"'，因此 所述結(jié)構(gòu)形成蝕刻遮罩以將垂直圓柱體62"'的結(jié)構(gòu)圖案選擇性轉(zhuǎn)移至下伏基板上(如 虛線開(kāi)孔74"'所示)。
本發(fā)明的實(shí)施例提供結(jié)構(gòu)域在大面積上的排序并可控制兩維有序圓柱形結(jié)構(gòu)域 的定位及定向。這些特征可以較電子束光刻術(shù)或EUV光刻術(shù)更為廉價(jià)的方式來(lái)制備。 可通過(guò)本發(fā)明產(chǎn)生及獲得不能通過(guò)習(xí)用光刻術(shù)制備的特征尺寸。
實(shí)例l
提供深度為250 nm、寬度為介于75nm至600 nm之間且具有氧化硅側(cè)壁和氧碳 化硅底面的溝道。在若千晶片上，將氧化物沉積于所述側(cè)壁和溝道底面上。對(duì)兩種溝 道底面進(jìn)行處理以使之對(duì)PS及PMMA呈現(xiàn)中性潤(rùn)濕。
為了獲得垂直圓柱體，在所述特征上澆注含有交聯(lián)劑的無(wú)規(guī)PS:PMMA共聚物溶 液(約58% PS)作為厚度為約5-10 nm的膜并在約160。C下實(shí)施退火達(dá)4小時(shí)。在完全交聯(lián)之前，毛細(xì)管力將PS-r-PMMA拉至溝道底面，留下對(duì)PMMA呈現(xiàn)優(yōu)先潤(rùn)濕的氧 化物側(cè)壁。所得溝道結(jié)構(gòu)具有優(yōu)先潤(rùn)濕的側(cè)壁，并以無(wú)規(guī)共聚物層作為溝道底部的墊 層，所述墊層提供中性潤(rùn)濕表面。
隨后在經(jīng)處理基板上澆注形成圓柱體的PS-b-PMMA的0.425。/。甲苯溶液以形成厚 度為約30-40 nm的膜。調(diào)配所述PS-b-PMMA材料(46K/21K PS:PMMA; 67K MW)以 在PS基體中間以約35 nm重復(fù)周期(節(jié)距距離)形成PMMA-相圓柱體(直徑 20 nm)。 然而，相鄰溝道中的陣列沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)。
在約75nm寬的溝道內(nèi)，形成兩行彼此間輕微偏置的圓柱體，從而形成呈規(guī)則對(duì) 齊圖案的"鋸齒形"結(jié)構(gòu)，每一側(cè)距溝道側(cè)壁相等距離。
實(shí)例2
在46K/21KPS-b-PMMA的0.425%甲苯溶液中制備均聚物(20 K PS，20 KPMMA)
的三元摻合物(10-40%)。在上述基板上以30-40 nm厚度澆注這些溶液。添加均聚物可 增大兩部分的結(jié)構(gòu)域大小，導(dǎo)致聚合物的固有節(jié)距距離值(L。)增加。
當(dāng)添加10 -20%均聚物時(shí)，形成兩行鋸齒形圖案的圓柱體，如通過(guò)SEM所見(jiàn)。在 具有30%均聚物含量時(shí)，鋸齒形圖案開(kāi)始斷裂且觀測(cè)到許多錯(cuò)誤及異常形態(tài)。當(dāng)在相 同基板(即，80 nm寬溝道，(P(S-r-BCB-r-MMA))底面，氧化物側(cè)壁)上澆注46/21 PS-b-PMMA嵌段共聚物與40% 20 PS和20KPMMA均聚物的三元摻合物并實(shí)施退火 時(shí)，在80 nm寬的溝道中形成單行的表觀直徑為約35 nm的垂直圓柱體。當(dāng)添加40% 均聚物時(shí)，所述混合物產(chǎn)生約50nm的節(jié)距，形成一維(1-D)陣列(單行)的圓柱體。此 為制閣外延技術(shù)的實(shí)例，其中以光刻方式界定的實(shí)體特征用于使嵌段共聚物膜排序。 在相鄰溝道中的圓柱體陣列并未對(duì)準(zhǔn)且沿y-軸偏置。
結(jié)果顯示在-寬度等于自我組裝聚合物膜的固有節(jié)距值(L。)的溝道內(nèi)優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè) 壁及中性潤(rùn)濕底面的邊界條件可促進(jìn)單行圓柱體的形成。所述結(jié)果還表明通過(guò)增加 L。以使其與側(cè)壁更加密切配合，可使兩行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍薪Y(jié)構(gòu)。
雖然本文已說(shuō)明且闡述了具體實(shí)施例，但那些熟悉此項(xiàng)技術(shù)者將了解旨在達(dá)成相 同目的的任何布置均可替換所示具體實(shí)施例。本申請(qǐng)案意欲涵蓋可根據(jù)所闡述本發(fā)明 原則運(yùn)作的任何改動(dòng)或改變。因此，本發(fā)明僅欲由申請(qǐng)專(zhuān)利范圍及其等價(jià)內(nèi)容來(lái)限定。 本中請(qǐng)案中引用的專(zhuān)利案揭示內(nèi)容、參考文獻(xiàn)及出版物均以引用的方式并入本文中。
權(quán)利要求
1、一種用于制造納米級(jí)微結(jié)構(gòu)的方法，其包括在多個(gè)溝道內(nèi)形成包含自我組裝嵌段共聚物且厚度為約Lo的膜，每個(gè)溝道具有約Lo的寬度、約nLo的長(zhǎng)度、至少約2*Lo的相鄰溝道間的節(jié)距距離、優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁和末端、及中性潤(rùn)濕底面，所述各溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；及在每個(gè)溝道內(nèi)使所述共聚物膜形成單一陣列的垂直取向圓柱形結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域是由所述嵌段共聚物的第一聚合物嵌段在所述嵌段共聚物的第二聚合物嵌段的基體中形成，其中溝道內(nèi)的各圓柱形結(jié)構(gòu)域間的節(jié)距距離為約Lo，且相鄰溝道的圓柱形結(jié)構(gòu)域間的節(jié)距距離為約2*Lo。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述嵌段共聚物包含所述嵌段共聚物與所述 第一聚合物嵌段、所述第二聚合物嵌段、或兩者的均聚物的摻合物。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述嵌段共聚物包含聚苯乙烯和聚甲基丙烯 酸甲酯。
4、 如權(quán)利耍求l所述的方法，其中所述嵌段共聚物包含約60:40與80:20比例的所述第 一聚合物嵌段與所述第二聚合物嵌段。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述側(cè)壁和末端包含氧化物。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含對(duì)所述溝道的底面施用中性潤(rùn)濕材料。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一歩包含對(duì)所述溝道的側(cè)壁和末端施用優(yōu)先 潤(rùn)濕材料。
8、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述溝道底面包含無(wú)規(guī)共聚物層。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步包含在所述溝道底面上施用中性潤(rùn)濕無(wú) 規(guī)共聚物層。
10、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述溝道底面包含氫封端硅。
11、 如權(quán)利要求l所述的方法，其進(jìn)一步包含在退火后選擇性移除所述第一聚合 物嵌段以提供延伸通過(guò)所述膜的第二聚合物嵌段基體的矩形陣列的圓柱形開(kāi)孔。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包含透過(guò)所述膜中的開(kāi)孔蝕刻基板。
13、 如權(quán)利要求l所述的方法，其進(jìn)一步包含選擇性移除所述第二聚合物嵌段以 提供遮蓋所述基板若干部分的矩形陣列的圓柱體。
14、 如權(quán)利耍求13所述的方法，其進(jìn)一步包含蝕刻未遮蓋基板部分。
15、 一種用于制造納米級(jí)微結(jié)構(gòu)的方法，其包括在多個(gè)溝道內(nèi)形成包含約60:40與80:20比例的第一聚合物嵌段與第二聚合物嵌 段且厚度為約L。的嵌段共聚物膜，每個(gè)溝道具有約L。的寬度、約"L。的長(zhǎng)度、至少約 2+L。的相鄰溝道間的節(jié)距距離、優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁和末端、及中性潤(rùn)濕底面，所述各溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；及對(duì)所述嵌段共聚物膜實(shí)施退火以在每個(gè)溝道內(nèi)形成單一陣列的垂直取向的圓柱 形結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域是由所述嵌段共聚物的第二聚合物嵌段在所述嵌段共聚 物的第一聚合物嵌段的基體中形成，其中每個(gè)溝道包含節(jié)距距離為約L。且大體上平行 于溝道側(cè)壁的單行的m個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)域，相鄰溝道的圓柱形結(jié)構(gòu)域的節(jié)距距離為約 2*L0。
16、 一種形成納米級(jí)微結(jié)構(gòu)的方法，其包括在材料層中的多個(gè)溝道內(nèi)形成厚度為約L。的嵌段共聚物膜，其中每個(gè)溝道具有至少約L。的寬度、約nL。的長(zhǎng)度、至少約2*1^。的相鄰溝道間的節(jié)距距離、優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁 和末端、及中性潤(rùn)濕底面，所述各溝道的末端對(duì)準(zhǔn)，所述嵌段共聚物包含約60:40與 80:20比例的第一聚合物嵌段與第二聚合物嵌段且在退火后能夠在基體內(nèi)微相分離形 成圓柱形結(jié)構(gòu)域；及在所述嵌段共聚物中進(jìn)行微相分離以在每個(gè)溝道內(nèi)產(chǎn)生單一陣列的垂直取向的 圓柱形微結(jié)構(gòu)，所述圓柱形微結(jié)構(gòu)是由在所述第一聚合物嵌段的基體中的所述第二聚 合物嵌段構(gòu)成，其中在每個(gè)溝道內(nèi)相鄰圓柱形微結(jié)構(gòu)間的節(jié)距距離為約L。且相鄰溝道 的圓柱形微結(jié)構(gòu)間的節(jié)距距離為約2*L。。
17、 一種用于制造納米級(jí)微結(jié)構(gòu)的方法，其包括在基板t形成中性潤(rùn)濕材料層；在所述中性潤(rùn)濕材料層上形成材料層；在所述材料層屮形成多個(gè)溝道，每個(gè)溝道具有約L。的寬度、約nL。的長(zhǎng)度、至少 約2*L。的相鄰溝道間的節(jié)距距離、優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁和末端、及由所述中性潤(rùn)濕材料層界 定的底面，所述各溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；在所述溝道內(nèi)形成包含自我組裝嵌段共聚物且厚度為約L。的膜；及在每個(gè)溝道內(nèi)使所述共聚物膜形成單一陣列的垂直取向的圓柱形結(jié)構(gòu)域，所述圓 柱形結(jié)構(gòu)域是由所述嵌段共聚物的第一聚合物嵌段在所述嵌段共聚物的第二聚合物嵌 段的基體屮形成，其中溝道內(nèi)的各圓柱形結(jié)構(gòu)域間的節(jié)距距離為約L。，且相鄰溝道的 圓柱形結(jié)構(gòu)域間的節(jié)距距離為約2*L。。
18、 一種用于制造納米級(jí)微結(jié)構(gòu)的方法，其包括在材料層中的多個(gè)第一溝道內(nèi)形成包含自我組裝嵌段共聚物且厚度為約L。的第 一膜，每個(gè)溝道具有約L。的寬度、約mL。的長(zhǎng)度、至少約2*L。的相鄰溝道間的節(jié)距距 離、優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁和末端、及中性潤(rùn)濕底面，所述各溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；在每個(gè)所述第一溝道內(nèi)使所述第一共聚物膜形成單一陣列的垂直取向的圓柱形 結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域是由所述嵌段共聚物的第一聚合物嵌段在所述嵌段共聚物 的第二聚合物嵌段的基體中形成，其中溝道內(nèi)的各圓柱形結(jié)構(gòu)域間的節(jié)距距離為約L。， 且相鄰第一溝道的圓柱形結(jié)構(gòu)域間的節(jié)距距離為約2*L。；在每個(gè)所述第一溝道內(nèi)交聯(lián)經(jīng)退火的第一嵌段共聚物膜；通過(guò)移除所述材料層來(lái)形成多個(gè)第二溝道以使每個(gè)所述第二溝道位于所述第一 溝道內(nèi)所述經(jīng)退火及交聯(lián)第一共聚物膜之間，每個(gè)所述第二溝道具有約L。的寬度、約 "L。的長(zhǎng)度、至少約L。的相鄰第一溝道與第二溝道間的節(jié)距距離、優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁和末 端、及中性潤(rùn)濕底面，所述各第二溝道的末端與所述各第一溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；在所述多個(gè)第二溝道內(nèi)形成包含自我組裝嵌段共聚物且厚度為約L。的第二膜;及 在每個(gè)所述第二溝道內(nèi)使所述第二共聚物膜形成單一陣列的垂直取向的圓柱形 結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域是由所述嵌段共聚物的第一聚合物嵌段在所述嵌段共聚物 的第二聚合物嵌段的基體中形成，其中第二溝道內(nèi)的各圓柱形結(jié)構(gòu)域間及相鄰溝道的 圓柱形結(jié)構(gòu)域間的節(jié)距距離均為約L。。
19、 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第二溝道的側(cè)壁包含所述材料層、所 述經(jīng)退火的第一共聚物膜的基體、或兩者的組合。
20、 如權(quán)利要求18所述的方法，其中形成所述多個(gè)第二溝道包含暴露所述經(jīng)退 火的第一共聚物膜的基體以界定所述第二溝道的側(cè)壁。
21、 一種形成納米級(jí)微結(jié)構(gòu)的方法，其包括在材料層中的多個(gè)第一溝道內(nèi)沉積嵌段共聚物以形成厚度為約L。的第一共聚物 膜，其中每個(gè)溝道具有至少約L。的寬度、約nL。的長(zhǎng)度、至少約2+L。的相鄰溝道間的 節(jié)距距離、優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁和末端、及中性潤(rùn)濕底面，所述各第一溝道的末端對(duì)準(zhǔn)，所 述嵌段共聚物包含約60:40與80:20比例的第-聚合物嵌段與第二聚合物嵌段且在退火 后于基體內(nèi)能夠微相分離形成圓柱形結(jié)構(gòu)域；在所述第 一嵌段共聚物膜中進(jìn)行微相分離以在每個(gè)所述第-一溝道內(nèi)產(chǎn)生單一陣 列的垂直取向的圓柱形微結(jié)構(gòu)，所述圓柱形微結(jié)構(gòu)是由在所述第一聚合物嵌段的基體 中的所述第二聚合物嵌段構(gòu)成，其中每個(gè)溝道內(nèi)的相鄰圓柱形微結(jié)構(gòu)以約L。的節(jié)距距 離分開(kāi)，且相鄰第一溝道的圓柱形微結(jié)構(gòu)以約2^L。的節(jié)距距離分開(kāi)；在每個(gè)所述第一溝道內(nèi)交聯(lián)所述第一嵌段共聚物膜；通過(guò)移除所述第一溝道內(nèi)經(jīng)交聯(lián)第一共聚物膜之間的所述材料層來(lái)形成多個(gè)第 二溝道，每個(gè)所述第二溝道具有約L。的寬度、約nL。的長(zhǎng)度、至少約L。的相鄰第一溝 道與第二溝道間的節(jié)距距離、優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁和末端、及中性潤(rùn)濕底面，所述各第二溝 道的末端與所述各第一溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；在所述多個(gè)第二溝道內(nèi)沉積所述嵌段共聚物以形成厚度為約L。的第二共聚物膜；及在所述嵌段共聚物中進(jìn)行微相分離以在所述每個(gè)第二溝道內(nèi)產(chǎn)生單一陣列的垂 直取向的圓柱形微結(jié)構(gòu)，所述圓柱形微結(jié)構(gòu)是由在所述第二聚合物嵌段的基體中的所 述第一聚合物嵌段構(gòu)成，其中每個(gè)溝道內(nèi)的相鄰圓柱形微結(jié)構(gòu)及相鄰第一溝道的圓柱 形微結(jié)構(gòu)均以約L。的節(jié)距距離分開(kāi)。
22、 一種用于制造納米級(jí)微結(jié)構(gòu)的方法，其包括 在基板上形成中性潤(rùn)濕材料層；在所述中性潤(rùn)濕材料層上形成材料層，所述材料層界定多個(gè)溝道，每個(gè)溝道具有 約L。的寬度、約nL。的長(zhǎng)度、至少約2*"的相鄰溝道間的節(jié)距距離、優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁、 及由所述中性潤(rùn)濕材料層界定的底面，所述各溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；在所述溝道內(nèi)形成包含自我組裝嵌段共聚物且厚度為約L。的第一膜；對(duì)所述第一共聚物膜實(shí)施退火以在每個(gè)溝道內(nèi)形成單一陣列的垂直取向的圓柱 形結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域是由所述嵌段共聚物的第一聚合物嵌段在所述嵌段共聚 物的第二聚合物嵌段的基體中形成，其中溝道內(nèi)的各圓柱形結(jié)構(gòu)域間的節(jié)距距離為約 L。，且相鄰溝道的圓柱形結(jié)構(gòu)域間的節(jié)距距離為約2*L。；在每個(gè)所述第一溝道內(nèi)交聯(lián)所述第一嵌段共聚物膜；通過(guò)移除所述第一溝道內(nèi)的經(jīng)交聯(lián)第一共聚物膜之間的材料層來(lái)形成多個(gè)第二 溝道，每個(gè)所述第二溝道具有約L。的寬度、約wL。的長(zhǎng)度、至少約L。的相鄰第一溝道 與第二溝道間的節(jié)距距離、優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁、及中性潤(rùn)濕底面，所述各第二溝道的末端 與所述各第一溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；在所述多個(gè)第二溝道內(nèi)形成包含自我組裝嵌段共聚物且厚度為約L。的第二共聚 物膜；及在所述第二共聚物膜中進(jìn)行微相分離以在每個(gè)所述第二溝道內(nèi)產(chǎn)生單一陣列的 垂直取向的圓柱形微結(jié)構(gòu)，所述圓柱形微結(jié)構(gòu)是由在第二聚合物嵌段的基體中的第一 聚合物嵌段構(gòu)成，其屮每個(gè)溝道內(nèi)的相鄰圓柱形微結(jié)構(gòu)及相鄰第一溝道的圓柱形微結(jié) 構(gòu)均以約L。的節(jié)距距離分開(kāi)。
23、-種用于制造納米級(jí)微結(jié)構(gòu)的方法，其包括在優(yōu)先潤(rùn)濕基板上形成中性潤(rùn)濕材料層；遮蓋所述屮性潤(rùn)濕層以在溝道長(zhǎng)度方向上提供一系列w個(gè)遮蓋區(qū)段及n個(gè)未遮蓋 區(qū)段，每個(gè)區(qū)段具有約L。的寬度且垂直于側(cè)壁取向，每個(gè)未遮蓋區(qū)段具有L?；蚣sL。 的長(zhǎng)度，且每個(gè)遮蓋區(qū)段具有wL。或約《L。的長(zhǎng)度；移除每個(gè)溝道內(nèi)所述中性潤(rùn)濕層的未遮蓋區(qū)段以暴露所述優(yōu)先潤(rùn)濕基板；自所述中性潤(rùn)濕層移除遮罩；在所述基板及所述中性潤(rùn)濕層上形成材料層；在所述材料層中形成多個(gè)溝道以暴露所述基板及所述中性潤(rùn)濕層，每個(gè)溝道具有 約L。的寬度；約m，十7"L。的長(zhǎng)度，其中m及"獨(dú)立地為1-50;至少約2*L。的相鄰 溝道間的節(jié)距距離；及優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁和末端，所述各溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；在所述溝道內(nèi)形成包含約60:40至80:20比例的第一聚合物嵌段與第二聚合物嵌 段且厚度為約L。的嵌段共聚物膜；及在每個(gè)溝道內(nèi)使所述嵌段共聚物膜形成單一陣列的圓柱形結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié) 構(gòu)域是由所述嵌段共聚物的第二聚合物嵌段在所述嵌段共聚物的第一聚合物嵌段的基 體中形成，其中每個(gè)溝道含有w行節(jié)距距離為約L。的"個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)域，相鄰溝道 的圓柱形結(jié)構(gòu)域的節(jié)距距離為約2*L。，且所述中性潤(rùn)濕層的區(qū)段上的圓柱形結(jié)構(gòu)域垂直于所述基板取向，且在所述優(yōu)先潤(rùn)濕層的區(qū)段上的圓柱形結(jié)構(gòu)域平行于所述基板取 向。
24、 一種形成納米級(jí)微結(jié)構(gòu)的方法，其包括 在優(yōu)先潤(rùn)濕基板上形成中性潤(rùn)濕材料層；遮蓋所述中性潤(rùn)濕層以在溝道長(zhǎng)度方向上提供一系列m個(gè)遮蓋區(qū)段及w個(gè)未遮蓋 區(qū)段，每個(gè)區(qū)段具有約L。的寬度且垂直于側(cè)壁取向，每個(gè)未遮蓋區(qū)段具有L?；蚣sL。的長(zhǎng)度，且每個(gè)遮蓋區(qū)段具有AtL?；蚣snL。的長(zhǎng)度；移除每個(gè)溝道內(nèi)所述中性潤(rùn)濕層的未遮蓋區(qū)段以暴露所述優(yōu)先潤(rùn)濕基板；移除所述遮罩以暴露所述中性潤(rùn)濕層的區(qū)段；在所述基板及所述中性潤(rùn)濕層上形成材料層；在所述材料層中形成多個(gè)溝道以暴露所述基板及所述中性潤(rùn)濕層，每個(gè)溝道具有 約L。的寬度；約mY"+7"L。的長(zhǎng)度，其中w及"獨(dú)立地為1-50;至少約2+L。的相鄰 溝道間的節(jié)距距離；及優(yōu)先潤(rùn)濕側(cè)壁和末端，所述各溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；在所述溝道內(nèi)形成包含約60:40至80:20比例的第一聚合物嵌段與第二聚合物嵌 段且厚度為約L。的嵌段共聚物膜，在退火后所述嵌段共聚物在基體內(nèi)能夠微相分離形 成圓柱形結(jié)構(gòu)域；及在所述嵌段共聚物屮進(jìn)行微相分離以在每個(gè)所述溝道內(nèi)在聚合物基體中產(chǎn)生單 一陣列的圓柱體，其中在所述中性潤(rùn)濕層的區(qū)段上的圓柱體垂直于所述基板取向，在 所述優(yōu)先潤(rùn)濕層的區(qū)段上的圓柱體平行于所述基板取向，每個(gè)溝道含有w行圓柱體， 每行具冇"個(gè)圓柱體，且每個(gè)溝道內(nèi)的圓柱體的節(jié)距距離為約L。且相鄰溝道中的圓柱 體的節(jié)距距離為約2*1^。。
25、 一種在基板上的聚合物膜，所述膜包含在相鄰間隔溝道內(nèi)的經(jīng)退火共聚物 膜，所述各溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；所述膜包含矩形陣列的垂直取向的圓柱形結(jié)構(gòu)域，所述 圓柱形結(jié)構(gòu)域是由所述共聚物的第一嵌段在所述共聚物的第二嵌段的基體中形成，所 述圓柱形結(jié)構(gòu)域在每個(gè)溝道內(nèi)呈單 -陣列且節(jié)距距離為約L。并以約2*LQ節(jié)距距離與 相鄰溝道內(nèi)的圓柱形結(jié)構(gòu)域?qū)?zhǔn)。
26、 一種在基板上的聚合物膜，所述膜包含經(jīng)退火的共聚物膜，所述共聚物膜 包含矩形陣列的垂直取向的圓柱形結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域是由所述共聚物的第一 嵌段在所述共聚物的第二嵌段的基體內(nèi)形成，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域在一維中的節(jié)距距離 為約L。且以約2+L。節(jié)距距離與第二維中的圓柱形結(jié)構(gòu)域?qū)?zhǔn)。
27、 一種在基板上的聚合物膜，所述膜包括經(jīng)退火的共聚物膜，所述共聚物膜 包含方形陣列的垂直取向的圓柱形結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域是由所述共聚物的第一 嵌段在所述共聚物的第二嵌段的基體內(nèi)形成，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域呈單一陣列且節(jié)距距 離為約L。并以約L。節(jié)距距離與相鄰圓柱形結(jié)構(gòu)域?qū)?zhǔn)。
28、 一種在基板上的聚合物膜，所述膜包含經(jīng)退火的共聚物膜，所述共聚物膜 包含方形陣列的垂直取向的圓柱形結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域是由所述共聚物的第一嵌段在所述共聚物的第二嵌段的基體內(nèi)形成，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域在一維中呈單行且節(jié) 距距離為約L。并以約L。節(jié)距距離與在第二維中的圓柱形結(jié)構(gòu)域?qū)?zhǔn)。
29、 一種在基板上的聚合物膜，所述膜包含在相鄰間隔溝道內(nèi)的經(jīng)退火的共聚 物膜，所述各溝道的末端對(duì)準(zhǔn)；所述膜包含矩形陣列的圓柱形結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié) 構(gòu)域是由所述共聚物的第一嵌段在所述共聚物的第二嵌段的基體內(nèi)形成，所述圓柱形 結(jié)構(gòu)域在每個(gè)溝道內(nèi)呈單一陣列且節(jié)距距離為約L。并以約2+L。節(jié)距距離與相鄰溝道 內(nèi)的圓柱形結(jié)構(gòu)域?qū)?zhǔn)，其中在每個(gè)溝道內(nèi)的所述單一陣列在兩個(gè)平行取向的圓柱體 之間包含《個(gè)垂直取向的圓柱體。
30、 一種在基板上的聚合物膜，所述膜包含經(jīng)退火的共聚物膜，所述共聚物膜 包含矩形陣列的圓柱形結(jié)構(gòu)域，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域是由所述共聚物的第一嵌段在所述 共聚物的第二嵌段的基體內(nèi)形成，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域在一維中在兩個(gè)平行取向的圓柱 體之間包括n個(gè)呈單行且節(jié)距距離為約L。的垂直取向的圓柱體，所述圓柱形結(jié)構(gòu)域以 約2+L。節(jié)距距離與第二維中的圓柱形結(jié)構(gòu)域?qū)?zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明提供利用自我組裝嵌段共聚物制造二維方形和矩形陣列的亞光刻納米級(jí)微結(jié)構(gòu)的方法以及由這些方法形成的膜和裝置。
文檔編號(hào)B81C1/00GK101588988SQ200880002900
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2008年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月24日
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