利用嵌段共聚物形成图案及制品制造技术

提供了一种用于使分层结构图案化的方法，该方法包括：执行光刻以在下层衬底的水平表面上提供显影的预图案层；改变预图案层以形成间隔开的无机材料引导物；对自组装嵌段共聚物层进行铸造和退火以形成横向间隔开的柱状特征物；通过选择性去除自组装嵌段共聚物的一种嵌段的至少一部分来形成图案；以及将图案转印到下层衬底。该方法适用于制造低于50nm的图案化分层结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请涉及并且要求2012年5月15日提交的名称为“Method of Forming Patterns Using Block Copolymers and Articles Thereof”的共同未决的美国专利申请系列第13/472,442号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。
本公开内容涉及用于在分层制品中形成图案的方法，以及由该方法形成的分层制品；并且更具体地，涉及利用嵌段共聚物的柱状微结构域限定线状特征物。
技术介绍
在制造半导体器件的成本和性能方面保持竞争性的需要，已经引起了集成电路的器件密度的不断增加。为了在半导体集成电路中实现更高的集成度和微型化，还必须实现形成在半导体晶片上的电路图案的微型化。设计规则限定器件之间或互连线之间的间隔公差以确保器件或线不以任何不希望的方式相互作用。有助于确定半导体器件的整体尺寸和密度的一个重要的布局设计规则为临界尺寸(CD)。电路的临界尺寸被定义为线的最小宽度或两条线之间的最小间隔。另一关键的设计规则为最小节距，最小节距被定义为已知特征物的最小宽度加上与相邻特征物边缘的距离。光刻为用于通过将在掩模上的几何图形和图案转印到半导体晶片的表面来制造半导体晶片的标准技术。基本的光刻工艺包括将图案化的光源投射到辐射敏感材料层例如光刻胶层上，然后接着是显影步骤。为了制造具有小的临界尺寸和节距的细致详尽的图案，需要投射清晰成像的光图案。但是将小特征物的清晰图像投射到半导体晶片上的能力以及缩影镜系统从被照射的掩模获得足够衍射级的能力受限于所使用的光的波长。目前工艺水平的光刻工具使用具有248nm或193nm波长的深紫外(DUV)光，这使得最小特征物尺寸能够降至约50nm。投射系统可以印刷的最小特征物尺寸由下式近似地给出：CD＝k1·λ/NA其中，从半导体晶片可以看出，CD为最小特征物尺寸或临界尺寸；k1为囊括工艺相关因素的系数，并且对于生产通常等于0.4；λ为所使用的光的波长；以及NA为透镜的数值孔径。根据这个公式可以通过减小波长和/或通过增加数值孔径来降低最小特征物尺寸以获得较紧密聚焦光束和较小光斑尺寸。光刻工艺利用曝光工具通过掩模来照射晶片上的辐射敏感材料层以将掩模上的图案转印到晶片。因为图案布局的临界尺寸接近光蚀刻设备的精度极限，所以光学邻近效应(OPE)开始影响将掩模上的特征物转印到辐射敏感材料层的方式，使得掩模和实际布局图案变得不同。熟知的是在投射系统中光学邻近效应导致光学衍射。衍射引起相邻特征物以如下这样的方式相互作用：产生依赖于图案的变化；特征物越相互靠近，邻近效应越明显。因而，定位相互靠近的线状图案的能力超出了光学参数限制。因此，需要用于使半导体器件图案化的新的改进的方法，以实现使形成在半导体晶片上的电路图案继续微型化。
技术实现思路
本专利技术的实施方案提供了用于使分层结构图案化的方法。根据一个实施方案，一种使分层结构图案化的方法包括：在下层衬底的水平表面上形成可光成像层；对可光成像层进行成像以在可光成像层中形成成像图案；对成像图案进行显影以去除可光成像层的部分以形成包括可光成像层的未去除部分的预图案层；改变预图案层以提供复数个间隔开的无机材料引导物；在间隔开的无机引导物之间铸造嵌段共聚物层，所述嵌段共聚物具有等于或大于约10.5的χN参数，并且包括第一聚合物嵌段和第二聚合物嵌段，其中第一聚合物嵌段和第二聚合物嵌段在第一组蚀刻条件下具有大于2的蚀刻选择性；对嵌段共聚物层进行退火以形成大体上平行于衬底表面的复数个柱状系统；通过在第一组蚀刻条件下选择性地去除嵌段共聚物的第一聚合物嵌段来形成图案，以提供包括嵌段共聚物的第二聚合物嵌段和复数个间隔开的无机材料引导物的横向间隔开的特征物；以及将所述图案转印到下层衬底。根据本专利技术的另一实施方案提供了一种用于使分层结构图案化的方法，该方法包括：在下层衬底的水平表面上形成可光成像层；对可光成像层进行成像以在可光成像层中形成成像图案；对成像图案进行显影以去除可光成像层的部分以形成包括可光成像层的未去除部分的预图案层；在可光成像层的未去除部分上沉积具有第一厚度的无机层；对无机层进行蚀刻以露出可光成像层的未去除部分；去除可光成像层的未去除部分以提供复数个间隔开的无机材料引导物；在间隔开的无机引导物之间铸造嵌段共聚物层，该嵌段共聚物具有等于或大于约10.5的χN参数，并且包括第一聚合物嵌段和第二聚合物嵌段，其中第一聚合物嵌段和第二聚合物嵌段在第一组蚀刻条件下具有大于2的蚀刻选择性；对嵌段共聚物层进行退火以形成大体上平行于下层衬底的所述表面的复数个柱状系统；通过在第一组蚀刻条件下选择性地去除嵌段共聚物的第一聚合物嵌段来形成图案，以提供包括嵌段共聚物的第二聚合物嵌段和复数个间隔开的无机材料引导物的横向间隔开的特征物；以及将所述图案转印到下层衬底。附图说明附图示出了本专利技术的实施方案，并且与上面给出的本专利技术的一般描述和下面给出的详细描述一起用于描述本专利技术，附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。图1为根据本专利技术的实施方案的示出用于使分层结构图案化的方法的流程图；图2为根据本专利技术的实施方案的在去除可光成像层的部分之后的衬底和层叠显影的可光成像层的示意性截面侧视图；图3为根据本专利技术的实施方案的图2的结构在在可光成像层的未去除部分上方沉积无机材料层之后的示意性截面侧视图；图4为根据本专利技术的实施方案的图3的结构在对无机材料层进行蚀刻以提供复数个间隔开的无机材料引导物之后的示意性截面侧视图；图5为根据本专利技术的实施方案的图4的结构在利用吸引嵌段共聚物的第一聚合物嵌段和/或排斥嵌段共聚物的第二聚合物嵌段的材料对间隔开的无机材料引导物进行处理之后的示意性截面侧视图；图6为根据本专利技术的实施方案的图5的结构在间隔开的无机材料引导物之间铸造嵌段共聚物层之后的示意性截面侧视图；图7为根据本专利技术的实施方案的图6的结构在对嵌段共聚物层进行退火以提供大体上平行于衬底的水平表面的柱状系统之后的示意性截面侧视图；图8为根据本专利技术的实施方案的图7的结构在选择性地去除第一聚合物嵌段的部分以提供包括第二聚合物嵌段和复数个间隔开的无机材料引导物的横向间隔开的特征物之后的示意性截面侧视图；图9为根据本专利技术的实施方案的图8的结构在将通过横向间隔开的特征物形成的图案转印到下层衬底之后的示意性截面侧视图；图10为根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使分层结构图案化的方法，包括：在下层衬底的水平表面上形成可光成像层；对所述可光成像层进行成像以在所述可光成像层中形成成像图案；对所述成像图案进行显影以去除所述可光成像层的部分以形成包括所述可光成像层的未去除部分的预图案层；改变所述预图案层以提供复数个间隔开的无机材料引导物；在所述间隔开的无机引导物之间铸造嵌段共聚物层，所述嵌段共聚物具有等于或大于约10.5的χN参数，并且包括第一聚合物嵌段和第二聚合物嵌段，其中所述第一聚合物嵌段和所述第二聚合物嵌段在第一组蚀刻条件下具有大于2的蚀刻选择性；对所述嵌段共聚物层进行退火以形成大体上平行于所述衬底的所述水平表面的复数个柱状系统；通过在所述第一组蚀刻条件下选择性地去除所述嵌段共聚物的所述第一聚合物嵌段的至少一部分来形成图案，以提供包括所述嵌段共聚物的所述第二聚合物嵌段和所述复数个间隔开的无机引导物的横向间隔开的特征物；以及将所述图案转印到所述下层衬底。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.15 US 13/472,4421.一种用于使分层结构图案化的方法，包括：
在下层衬底的水平表面上形成可光成像层；
对所述可光成像层进行成像以在所述可光成像层中形成成像图案；
对所述成像图案进行显影以去除所述可光成像层的部分以形成包括
所述可光成像层的未去除部分的预图案层；
改变所述预图案层以提供复数个间隔开的无机材料引导物；
在所述间隔开的无机引导物之间铸造嵌段共聚物层，所述嵌段共聚物
具有等于或大于约10.5的χN参数，并且包括第一聚合物嵌段和第二聚合
物嵌段，其中所述第一聚合物嵌段和所述第二聚合物嵌段在第一组蚀刻条
件下具有大于2的蚀刻选择性；
对所述嵌段共聚物层进行退火以形成大体上平行于所述衬底的所述
水平表面的复数个柱状系统；
通过在所述第一组蚀刻条件下选择性地去除所述嵌段共聚物的所述
第一聚合物嵌段的至少一部分来形成图案，以提供包括所述嵌段共聚物的
所述第二聚合物嵌段和所述复数个间隔开的无机引导物的横向间隔开的
特征物；以及
将所述图案转印到所述下层衬底。
2.根据权利要求1所述的方法，其中改变所述预图案层包括：
在所述可光成像层的所述未去除部分上沉积无机材料层；
对所述无机材料层进行蚀刻以露出所述可光成像层的所述未去除部
分；以及
去除所述可光成像层的所述未去除部分以提供所述复数个间隔开的
无机材料引导物。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括使用吸引所述嵌段共聚物的
所述第一聚合物嵌段或排斥所述嵌段共聚物的所述第二聚合物嵌段的表
面改性材料来对所述间隔开的无机材料引导物进行处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述表面改性材料为具有与所
述嵌段共聚物的所述第一聚合物嵌段基本上相似的抗蚀刻特性的有机聚

\t合物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一聚合物嵌段包括聚苯
乙烯，并且其中所述有机聚合物为羟基封端的聚苯乙烯。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一聚合物嵌段包括有机
聚合物，以及所述第二聚合物嵌段包括含有机金属的聚合物。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二聚合物嵌段包括硅和/
或铁。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二聚合物嵌段包括聚二
甲基硅氧烷。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述嵌段共聚物包括聚苯乙烯-
聚二甲基硅氧烷共聚物。
10.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：本雅门·M·拉特扎克，马克·H·萨默维尔，米纳克士孙达拉姆·甘迪，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP