纳米尺度图案与聚合物Langmuir-Blodgett薄膜的制造

微电子器件中较高电路密度的继续趋势具有高分辨率光刻技术的各种研究工作，包括电子束（EB），X射线和深紫外辐射。已经提出了使用超薄薄膜和新材料作为改善光刻分辨率的方法。欧洲杯足球竞彩Langmuir-Blodgett（LB）技术是非常有效的方法，用于制备具有受控厚度和分子水平的厚度和取向的明确定义的超薄膜。因此，预期LB薄膜将实现超高分辨率光刻[1-4]。

在以往的研究中，[5-7]我们发现N-十八烷基丙烯酰胺通过光聚合形成均匀且结构高度有序的LB膜，并产生良好的负向模式。此外，我们还成功地制备了具有交联基团的预制聚合物LB膜[8]。通过与深UV和电子束照射的交联反应，我们获得了由二维网络组成的细负面图案。所有这些聚合物LB膜导致负色调PhotoPatterns。另一方面，我们也使用Poly获得正型PhotoPatterns（N- 甲基甲基丙烯酰胺）（P（TDMA））LB薄膜没有任何发育过程（自我开发）[9,10]。研究发现，将烷基侧链改为短支型[11]可以获得更高的灵敏度。此外，脱保护反应T.-丁氧基羰基也被用于聚合物LB膜的正模式[12-14]。结合这些有趣的特性，不仅可以提高灵敏度，而且可以提高成像质量。在本研究中，我们制备了光降解共聚物N- 用丁二烯甲基丙烯酰胺（TDMA）T.- 4-乙烯基苯基碳酸酯T.BVPC）（图1）旨在制造新型的积极抗蚀剂，该抗蚀剂均由主要链群和极性变化T.- 丁氧基羰基氧基脱保护。

图1。p(tdma - tvpc)的化学结构。

实验

共聚物(p (TDMA)T.采用自由基共聚法制备了BVPCN- 甲基甲基丙烯酰胺（TDMA）与T.丁基碳酸4-vinylphenyl（T.BVPC)在60˚C甲苯。测量表面压力（π） - 区域 （一个)等温线和单分子膜沉积在15℃下，采用Langmuir槽系统(FSD-50和51,USI)，压缩速度为14 cm²/分钟。在上下行程中，沉积速率设定为10mm / min。将去离子纯水（Milli-QII，Millipore）用作亚相。将共聚物以浓度溶于氯仿中ca．1 mM，将溶液分散在水面上。首先用UV-O3清洗机(NL-UV253, Nippon Laser Electronic)清洗LB膜沉积的玻璃、石英和硅载片;然后用正辛基三氯硅烷使它们疏水。用Hitachi U-3000 uV-Vis分光光度计记录UV吸收测量。摩尔比T.共聚物中的BCPV¹p的h nmr（tdma-T.BVPC）。使用聚苯乙烯标准用TOYO SODA凝胶渗透色谱法（GPC）测定分子量。用Jasco-IR 230光谱仪测量IR光谱。深紫外照射采用深紫外灯(UXM-501MA, USHIO)通过IR-cut滤光片进行。使用Sloan Dektak 3st，用表面轮廓测定共聚物LB膜的厚度。金薄膜通过真空蒸发器(V-KS200，大阪真空有限公司)沉积在玻璃基底上。

结果与讨论

形成共聚物LB薄膜

p(TDMA-T.BVPC）总结在表1中。共聚物(p (TDMA)T.)在氯仿溶液(ca．1mM)来测量表面压力(π）- 区域（一个)等温线(图2)。共聚物p (TDMA -T.BVPC）单体具有坍塌压力。他们的曲线很明显。我们可以得出结论，它们可以在水亚相上形成缩合单体。p（tdma-T.BVPC）单层可以以几乎单位的传递比转移到固体基质上。p(TDMA-T.在石英上测量了BVPC56) LB膜的层数(图3)。193nm处的吸光度显然随着沉积的层数线性增加，表明共聚物单层的正则沉积在固体基质上。

表1。TDMA的各种共聚物T.BVPC。

p的光刻性能（TDMA-T.BVPC）LB电影

p（tdma-T.将60层BVPC56 LB膜直接暴露在深紫外灯(86mW/cm)下²)，用不带单色滤镜的掩模在空气中冲洗60分钟，然后用1%四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液冲洗。如图4所示，我们获得了分辨率为0.75的清晰正色调模式μ.M，这是本工作中使用的掩模的分辨率限制。在LB膜（20,40,60和80层）的光图中，具有60层的LB膜在本条件下给出了最优质的分辨率。因此，用60层LB膜进行敏感性的后续实验。

图4。P（TDMA-TBVPC56）光学显微照片（TDMA-TBVPC56）LV薄膜，具有60层，在空气中进行60分钟，随后用1％TMAH水溶液进行20多次

为了估计LB膜的光刻性能的灵敏度，以暴露时间的函数测量暴露部分中的LB膜的残留厚度（图5）。应注意的是p(TDMA-T.BVPC56）LB膜比均聚物[P（TDMA）] LB膜更敏感（图5）[11]。此外，p(TDMA-)的厚度明显下降有两步T.BVPC56) LB膜,而所有发生主链断裂的聚烷基甲基丙烯酰胺LB膜的灵敏度曲线均呈单调下降趋势。由于193nm处的光强(λ_最大限度从深紫外灯的共聚物非常弱并且无法精确地估计，无法确定LB膜的敏感性的定量分析。从p(TDMA-T.然而，BVPC56）LB膜，光电二聚体过程中有两个步骤是显而易见的;去的去脱离T.- 丁氧基羰基氧基在初始区域中主要是主要的，因此由于TDMA碎片引起的主要链群发生。归一化膜厚度随曝光时间的延长而减小，即LB膜中的共聚物经深紫外光照射有效分解，经碱性溶液显影完全去除。

图5。P（TDMA-TBVPC56）和P（TDMA）LB膜的敏感性曲线。

耐腐蚀

蚀刻p（TDMA-T.对BVPC56) LB膜的湿蚀刻性能进行了如下研究:p(TDMA-T.在金基体上沉积了20层BVPC56) LB膜;然后，通过深紫外光灯(86 nW/cm)的掩膜照射²）;最后，用碱性溶液进行开发。接下来，将正色调图案的基材浸入碘化铵、碘化物、乙醇和水(蚀刻剂)的混合溶液中。最后用氯仿去除金膜上的LB膜。图6显示了蚀刻后金膜的图案。分辨率为1.0μ.获得用于金膜的m。这表明共聚物P（TDMA-T.至少有20层的BVPC56) LB膜对蚀刻剂具有较高的耐蚀性。

共聚物LB膜的光解

研究了共聚物LB膜中的PhotoPattern形成，用于光致沉淀机制。获得实验数据的显着变化，p（TDMA-T.BVPC56）具有40层的LB膜用于UV和IR光谱，P（TDMA-T.BVPC56)铸膜用于GPC的测量。第一，p(TDMA-)的吸收光谱变化T.在深紫外光照射下测量了60层BVPC56) LB膜(图7)。193nm的吸收带分配给酰胺组和组T.- 丁氧基羰基氧基。在193nm处吸光度下降，说明主链断裂，芳环光解或T.在紫外光照射下产生-丁氧基羰基氧基，形成挥发性低分子量化合物如二氧化碳、异丁烯[16]，或由于在波长超过230 nm处存在一个宽的吸收尾而形成共轭结构。

此外，PC的GPC测量P（TDMA-T.BVPC56）进行铸造膜以确认在深紫色辐照期间的分子量变化。如图8所示，用辐射时间下降的分子量减小，并且曲线变得更宽，表明分子分布大于初始状态的曲线。这些发现表明，主链断裂也发生了。

吸光度在3350厘米处^－１在LB膜的红外光谱中，被认为是羟基的伸缩振动，在照射后增加了(图9)，这是紫外线照射产生羟基的证据[11,17]。波段在1750厘米处^－１，被定位为羰基，在深紫外光照射下衰减。这也意味着t -将丁氧基羰基氧基从侧链中除去，得到苯酚，其可以溶解在碱性溶液中[15]。此外，2910 cm处的吸光度^－１在30分钟照射后，分配给烷基急剧下降。这说明由于分子量的变化，LB膜在碱性溶液中的溶解性更强。虽然难度仍然仍然在区分主链和侧链缩写之间的差异，但这些发现支持上述P的敏感性曲线（TDMA-T.BVPC56) LB膜。

结论

共聚物[P（TDMA-T.采用自由基共聚法制备了BVPC)。共聚物具有主链断裂和侧链断裂分解的结构。该聚合物在水亚相上形成稳定的单层，并且该单层可以转移到固体底物上。用深紫外光照射在LB膜上，用碱性水溶液显影后可得到正色调图案。我们还调查了楼层金的蚀刻性。p（tdma-T.BVPC56）具有20层的LB薄膜具有高蚀刻电阻，分辨率为1.0μ.m。从结果我们期望新的共聚物[p（tdma-T.BVPC56）将来可用于光刻过程中。

致谢

我们要感谢T. Miyazaki教授，以及A博士，东北大学应用物理学，研究生院校工程研究生院，用于使用表面轮廓测量。从日本促进科学协会的“未来”计划（JSPS-RFTF97P00302）的“对未来”计划（JSPS-RFTF97P00302）的授予，部分支持这项工作。欧洲杯线上买球

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本文还以“材料和材料处理技术进步”的印刷形式公布，7 [2]（2005）209-214。欧洲杯足球竞彩