发明名称 在基板上形成奈米结构聚合物材料与蚀刻基板之方法及聚合物材料
摘要 本发明提供利用自我组装嵌段共聚物制造呈成行阵列之次微影奈米级微结构的方法,以及自此等方法形成的膜及装置。
申请公布号 TWI375659 申请公布日期 2012.11.01
申请号 TW098114513 申请日期 2009.04.30
申请人 美光科技公司 发明人 米尔瓦德 丹B;威斯特莫兰 唐诺
分类号 B81C1/00 主分类号 B81C1/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 一种在基板上形成奈米结构聚合物材料之方法,其包含:于该基板上之材料层中在沟槽内形成一自我组装嵌段共聚物材料,该沟槽具有一长度、中性润湿底面、以及优先润湿该嵌段共聚物之次要嵌段之相对侧壁及端部;将优先润湿次要嵌段的材料施加在该沟槽内之该嵌段共聚物材料上方并与该嵌段共聚物材料接触;及对该嵌段共聚物材料实施退火以便于该嵌段共聚物材料自我组装成该嵌段共聚物之次要嵌段在该嵌段共聚物之主要嵌段基体内之半圆柱体结构域,该等半圆柱体聚合物结构域平行于该沟槽底面定向且沿该沟槽之长度延伸,该等半圆柱体结构域具有一朝向该中性润湿沟槽底面定向之面并润湿该中性润湿沟槽底面。如请求项1之方法,其中该嵌段共聚物之次要嵌段包含金属。如请求项2之方法,其中该金属系选自由矽、铬、钛、铝、钼、金、铂、钌、锆、钨、钒、铅及锌组成之群。如请求项2之方法,其中该嵌段共聚物之次要嵌段系选自由聚(乙烯基吡啶)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙交酯)、聚(丙烯酸第三丁基酯)、聚(乙烯-共-丁烯)、聚(氧化乙烯)、聚(丁二烯)、及聚苯乙烯组成之群。如请求项2之方法,其中该嵌段共聚物之次要嵌段系选自由聚二甲基矽氧烷、聚(乙烯基甲基矽氧烷)及聚(二茂铁基甲基乙基矽烷)组成之群。如请求项1之方法,其中该嵌段共聚物之主要嵌段系选自由聚(苯乙烯)、聚(异戊二烯)、聚(丁二烯)、及聚(乙烯-交替-丙烯)及聚(甲基丙烯酸甲酯)组成之群。如请求项1之方法,其中施加该优先润湿材料包含使该沟槽内的该嵌段共聚物材料与弹性体材料接触。如请求项7之方法,其中该优先润湿材料包含聚(二甲基矽氧烷)或聚(胺基甲酸酯)。如请求项8之方法,其中该优先润湿材料包含具有亲水性表面之聚(二甲基矽氧烷)。如请求项9之方法,其中该优先润湿材料包含在表面上包含矽烷醇基团之聚(二甲基矽氧烷)。如请求项1之方法,其中施加该优先润湿材料包含沈积无机材料以在该沟槽内的该嵌段共聚物材料上形成一层。如请求项11之方法,其中该优先润湿材料包含旋涂介电材料。如请求项1之方法,其进一步包含移除该优先润湿材料以暴露该沟槽内的该经退火嵌段共聚物材料。如请求项13之方法,其中移除该优先润湿材料包含自该经退火嵌段共聚物材料分离该优先润湿材料。如请求项14之方法,其进一步包含对该优先润湿材料施加溶剂以促进移除。如请求项13之方法,其中该优先润湿材料包含氧化物材料,且移除该优先润湿材料层包含施加一基于氟化物之蚀刻剂。如请求项1之方法,其进一步包含选择性地移除该主要聚合物嵌段以暴露该等半圆柱体结构域及与该等半圆柱体结构域毗邻之基板。如请求项1之方法,其进一步包含选择性地移除聚合物材料以暴露该基板,并使该次要嵌段之金属组份形成一无机金属材料从而在该基板上形成一行该无机金属材料。一种在基板上形成奈米结构聚合物材料之方法,其包含:于上覆该基板之材料层中之沟槽内形成嵌段共聚物材料,该沟槽具有一宽度、长度、深度、中性润湿底面、以及优先润湿该嵌段共聚物之次要嵌段之相对侧壁及端部;将优先润湿次要嵌段的材料施加在该沟槽内之该嵌段共聚物材料上方并与该嵌段共聚物材料接触;及使该嵌段共聚物材料内发生微相分离以形成一在该嵌段共聚物之主要嵌段基体内包含该嵌段共聚物之次要嵌段的半圆柱体结构域,该半圆柱体聚合物结构域平行于该沟槽底面定向且与该等沿该沟槽长度延伸之成行侧壁对齐,该半圆柱体聚合物结构域具有一位于该中性润湿沟槽底面上之面。如请求项19之方法,其中该沟槽之宽度为该嵌段共聚物之i>L/i>值的约1.5-2倍,且在该沟槽内形成宽度为约0.5*i>L/i>之单一半圆柱体结构域。如请求项19之方法,其中该沟槽之宽度大于该嵌段共聚物之i>L/i>值的约2倍,且在该沟槽内形成两个或更多个中心对中心距离约为该嵌段共聚物之i>L/i>值之半圆柱体结构域。如请求项21之方法,其中该沟槽之宽度为该嵌段共聚物之i>L/i>值的约3倍或更多倍。如请求项19之方法,其中该中性润湿底面包含接枝均聚物之掺合物。一种在基板上形成奈米结构聚合物材料之方法,其包含:于该基板上之材料层中在沟槽内形成一自我组装嵌段共聚物材料,该沟槽具有一长度、中性润湿底面、以及优先润湿该嵌段共聚物之次要嵌段之相对侧壁及端部;将优先润湿次要嵌段的氛围施加在该沟槽内之该嵌段共聚物材料上方并与该嵌段共聚物材料接触;及对该嵌段共聚物材料实施退火以便于该嵌段共聚物材料自我组装成该嵌段共聚物之次要嵌段在该嵌段共聚物之主要嵌段基体内之半圆柱体结构域,该等半圆柱体聚合物结构域平行于该沟槽底面定向且沿该沟槽之长度延伸,该等半圆柱体结构域具有朝向该中性润湿沟槽底面定向之面且润湿该中性润湿沟槽底面,且该次要嵌段在该嵌段共聚物材料上形成一层。如请求项24之方法,其中该优先润湿氛围系选自由洁净乾燥空气、潮湿空气及近饱和溶剂氛围组成之群。一种蚀刻基板之方法,其包含:于该基板上之材料层中的沟槽内形成一自我组装嵌段共聚物材料,该沟槽具有一长度、中性润湿底面、以及优先润湿该嵌段共聚物之次要嵌段之相对侧壁及端部;将优先润湿次要嵌段的材料施加在该沟槽内之该嵌段共聚物材料上方并与该嵌段共聚物材料接触;对该嵌段共聚物材料实施退火以便于该嵌段共聚物材料自我组装成该嵌段共聚物之次要嵌段在该嵌段共聚物之主要嵌段基体内的半圆柱体结构域,该等半圆柱体聚合物结构域平行于该沟槽底面定向且沿该沟槽之长度延伸,该等半圆柱体结构域具有朝向该中性润湿沟槽底面定向之面且润湿该中性润湿沟槽底面;进一步包含移除该优先润湿材料以暴露该沟槽内之该经退火嵌段共聚物材料;选择性地移除该主要聚合物嵌段以暴露该基板,其中至少一部分该等半圆柱体结构域系以连续行形式保留在该基板上;及蚀刻该基板之暴露部分以在其中形成沟槽。如请求项26之方法,其中该次要嵌段包含金属,且移除该主要嵌段进一步包含移除该次要聚合物嵌段并使该金属在该基板上以行形式形成无机金属材料。如请求项26之方法,其进一步包含用填充材料填充该沟槽。如请求项28之方法,其中该填充材料包含金属或金属合金。如请求项28之方法,其中该填充材料包含绝缘体材料。一种蚀刻基板之方法,其包含:于该基板上之材料层中的沟槽内形成一自我组装嵌段共聚物材料,该沟槽具有一长度、中性润湿底面、以及优先润湿该嵌段共聚物之次要嵌段之相对侧壁及端部;将优先润湿次要嵌段的氛围施加在该沟槽内之该嵌段共聚物材料上方并与该嵌段共聚物材料接触;及对该嵌段共聚物材料实施退火以便于该嵌段共聚物材料自我组装成该嵌段共聚物之次要嵌段在该嵌段共聚物之主要嵌段基体内的半圆柱体结构域,该等半圆柱体聚合物结构域平行于该沟槽底面定向且沿该沟槽之长度延伸,该等半圆柱体结构域具有一朝向该中性润湿沟槽底面定向之面且润湿该中性润湿沟槽底面,且该次要嵌段形成一上覆该嵌段共聚物材料之层;包含移除该次要嵌段之该上覆层以暴露该沟槽内的该经退火嵌段共聚物材料;选择性地移除该主要聚合物嵌段以暴露该基板,其中至少一部分该等半圆柱体结构域以连续行形式保留在该基板上;及蚀刻该基板之暴露部分以在其中形成沟槽。一种聚合物材料,其位于上覆基板之材料层中之沟槽内,该沟槽具有侧壁、端部、底面、一宽度及一长度,该聚合物材料包含一自我组装嵌段共聚物材料,该自我组装嵌段共聚物材料包含次要聚合物嵌段在主要聚合物嵌段基体中之半圆柱体聚合物结构域,该等半圆柱体聚合物结构域平行于该沟槽底面定向并沿该沟槽之长度延伸,该等半圆柱体结构域具有位于该沟槽底面上之面。如请求项32之聚合物材料,其中该沟槽底面包含中性润湿材料,且该等侧壁及端部包含优先润湿该次要聚合物嵌段之材料。如请求项32之聚合物材料,其进一步包含上覆该聚合物材料之优先润湿次要嵌段的材料。如请求项32之聚合物材料,其中该次要嵌段选择性地包含金属。
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