用于<=11nm超细微结构制备的聚苯乙烯-聚(alpha-羟基羧酸)嵌段共聚物的引导组装

基本信息
批准号:51373166
项目类别:面上项目
资助金额:85.00
负责人:季生象
学科分类:
依托单位:中国科学院长春应用化学研究所
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘亚栋,李晓,张潇飒,靳潇洒,王松,杨晗
关键词:
化学图案光刻法引导组装嵌段共聚物图案转移蚀刻
结项摘要

Directed assembly of block copolymers on chemical patterns holds promise to overcome the physical limitation of photolithography and is one of the most ideal alternative technologies for the fabrication of next generation integrated circuits and other devices. Currently,poly(styrene-b-methyl methacrylate)(PS-b-PMMA) and poly(styrene-b-dimethylsiloxane)(PS-b-PDMS) block copolymers are the most widely studied block copolymers for directed assembly, but both copolymers have limitations: the small interaction parameter (Chi) of PS-b-PMMA limits its smallest period (Lo) to be ~30 nm, while the large surface energy (Gamma) difference between PS and PDMS blocks makes it difficult to orient domains perpendicular to the substrate. Therefore, neither of them meets the technical requirement listed in the International Technology Roadmap for Semiconductors for the fabrication of sub-11 nm half-pitch node. In this proposal, we will design and synthesize poly(styrene-b-alpha-hydroxycarboxylic acid) with large Chi value and nearly equal Gamma value, and direct the assembly of the copolymer on chemical patterns to fabricate nanostructures with a half-pitch of sub-11 nm and desired pattern geometries for the fabrication of integrated circuits and other electronic devices. Poly(styrene-b-alpha-hydroxycarboxylic acid) combines the advantages of PS-b-PMMA and PS-b-PDMS and has large Chi and nearly equal Gamma value.More importantly, the Gamma value of the poly(alpha-hydroxycarboxylic acid) block can be finely tuned by adjusting the number of methyl groups, and the change of the number of methyl groups has little effect on the Chi value of the copolymer. Directed assembly of these blok copolymers on chemical patterns will allow to assemble perpendicularly oriented domains with a half-pitch of sub-11 nm into the derised pattern geometries for the design of integrated ciruits, which will further promote the industrilization process of the directed assembly technology.

嵌段共聚物引导组装有望突破光刻法的物理极限这一瓶颈,是制造下一代芯片的理想候选技术之一。目前,PS-PMMA和PS-PDMS等被广泛用于引导组装研究,但均有一定的局限性:PS-PMMA的相互作用参数(Chi)较小,而PS和PDMS的表面自由能(Gamma)相差较大。因此,它们均不满足半导体行业制备<=11nm半节距节点的技术要求。本项目将设计和合成具有大Chi和相近Gamma的聚苯乙烯-聚(alpha-羟基羧酸)嵌段共聚物,实现其在化学图案上的引导组装制备芯片设计所需的图案。聚苯乙烯-聚(alpha-羟基羧酸)结合了PS-PDMS和PS-PMMA的优点,有较大的Chi值和相近的Gamma值;尤为重要的是可通过改变聚酯嵌段的甲基数来调节它的Gamma值,而对共聚物的Chi值影响较小。引导组装该嵌段共聚物将可获得半节距<=11nm、垂直于基材的用于芯片设计的图案,从而推动引导组装的产业化进程。

项目摘要

通过电子束刻蚀、极远紫外光刻蚀或193 nm液浸曝光制备特征尺寸小于10 nm的结构存在产率低、成本高、工艺复杂的缺点。嵌段共聚物的引导自组装是制备小于10 nm结构的热点技术之一。这项技术的应用要求嵌段共聚物的两个嵌段的表面自由能(Gamma)相近,这样嵌段共聚物薄膜才能形成垂直贯穿的相畴。而且,嵌段共聚物需要具有较高的相互作用参数(Chi),才能够相分离形成周期≤20 nm的结构。.本项目选取与PS具有相近值的聚(alpha-羟基羧酸)系列聚合物进行嵌段共聚物的引导组装研究,从分子设计角度出发,通过选取不同结构或构型的单体,合成了聚苯乙烯-聚丙交酯(PS-b-PLA)、聚苯乙烯-聚乙丙交酯(PS-b-PLGA)及聚苯乙烯-聚丙交/乙丙交共聚酯[PS-b-P(LA-co-LGA)]等嵌段共聚物,并对他们的引导组装行为进行了研究。结果表明,PLA的Gamma值与立体构型或手性存在一定关系,而且对温度较为敏感,不同的PLA嵌段结构需要采用不同的退火温度。相对于PS-b-PMMA,PS-b-PLA具有更大的Chi值,可以实现更小的相分离尺寸。在此基础上,我们首次合成了PS-b-PLGA,解决了PLGA嵌段难以可控聚合以及分子量受限的难题,并测试了PS-b-PLGA的Chi值,证明了PS-b-PLGA的Chi值大约是PS-b-PLA的2倍,可以得到小于10 nm的相分离结构。另外,我们还选取乙丙交酯与丙交酯进行共聚,开环聚合合成PS-b-P(LA-co-LGA),通过调节LGA与LA在聚酯链段中的比例,可以有效地调节其Gamma值,使其与PS更相近,而不显著改变其Chi值,并在加热退火条件下获得了垂直于基材的相分离结构。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
3

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

DOI:
发表时间:2015
4

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.04.015
发表时间:2019
5

肉苁蓉种子质量评价及药材初加工研究

肉苁蓉种子质量评价及药材初加工研究

DOI:10.11842/wst.2017.02.019
发表时间:2017

季生象的其他基金

批准号:51173181
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

分子光开关用于嵌段共聚物自组装纳米结构的超分辨荧光成像

批准号:21474034
批准年份:2014
负责人:朱明强
学科分类:B0507
资助金额:87.00
项目类别:面上项目
2

三嵌段共聚物薄膜在化学图案上的引导组装

批准号:51173181
批准年份:2011
负责人:季生象
学科分类:E0310
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
3

应用于光伏元件的刚性-柔性聚烷基噻吩嵌段共聚物的化学结构及其自组装形态控制

批准号:51273016
批准年份:2012
负责人:吉静
学科分类:E0310
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
4

聚偏氟乙烯嵌段共聚物的溶液结晶驱动自组装研究

批准号:21504045
批准年份:2015
负责人:钱杰书
学科分类:B0309
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目