專利名稱：一種通過定向自組裝嵌段共聚物的光刻方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體制造方法，特別涉及一種通過定向自組裝嵌段共聚物的光刻方法。
背景技術：
隨著半導體技術的發展，現有的光刻技術以及不能夠適應在納米尺寸上的結構制造。具有自組裝(self-assembly, SA)特性的自組裝膜按其成膜機理分為自組裝單層膜(self-assembly monolayer, SAM)和逐層自組裝膜(Layerby layer self assembledmembrane)，目前對高聚物大分子自組裝領域的研究主要針對液晶高分子、嵌段共聚物、能形成鍵或氫鍵的聚合物及帶相反電荷體系的組合，其中嵌段共聚物的SAM，因其自組裝特性為納米尺寸上的圖案化提供了另一途徑。以二嵌段共聚物為例，在基板表面旋涂二嵌段共聚物后，可通過組成二嵌段共聚物的聚合物在退火后(例如，通過在高于所述聚合物的玻璃態轉變溫度時實施熱退火或通過溶劑退火)的微相分離自發地組裝成具有周期性結構的兩種聚合物嵌段組合。但是，這種聚合物嵌段組合的周期性結構并不是一種有序結構域，如圖1所示。因此為了在納米級尺寸上形成有序結構域(well-organized structures)提出了定向自組裝(Directedself-assembly, DSA)嵌段共聚物技術,從而為在納米尺寸上進行光刻的圖案化提供另一途徑。DSA按照其原理可以分為形貌引導DSA和化學引導DSA。其中，化學引導DSA相比形貌引導DSA的優勢在于，能夠提供更長的有序結構域，并實現更精確的排列。結合圖3 9說明如圖2所示的現有技術中化學引導DSA嵌段共聚物的光刻工藝流程圖，其具體步驟如下:步驟201，圖3為現有技術中化學引導DSA嵌段共聚物的光刻步驟201的剖面結構示意圖，如圖3所示，晶片上沉積苯乙基三氯娃燒(phenylethyltrichlorosilane,PETS)層 302。在本申請案的上下文中，術語"半導體基板"或"半導電性基板"或"半導電性晶片片段"或"晶片片段"或"晶片"應理解為意指包含半導體材料(包括但不限于體型半導電性材料)的任一構造，例如，半導體晶片(單獨或其上包含其它材料的合件)及半導電性材料層(單獨或包含其它材料的組合件)。術語"基板"是指任一支承結構，包括但不限于上述半導電性基板、晶片片段和晶片。本步驟中的基板以晶片為例進行說明，所述晶片具有娃襯底300 (substrate),在硅襯底300的晶片器件面上沉積二氧化硅層301，在所述二氧化硅層301的表面沉積PETS層302。沉積PETS層302的步驟為現有技術，不再贅述。步驟202，圖4為現有技術中化學引導DSA嵌段共聚物的光刻步驟202的剖面結構示意圖，如圖4所示，PETS層302上涂覆光刻膠，光刻后所述光刻膠圖案化形成光刻圖案403。本步驟中，光刻是指曝光和顯影形成光刻圖案403的步驟，該步驟為現有技術，不再贅述。需要注意的是，光刻圖案403定義了平行排列溝道的陣列，每個溝道具有如下結構:側壁和底面，其中，溝道的長度數倍于其底面的寬度，部分PETS層作為溝道的底面暴露，且部分光刻膠在溝道間形成隔離間隔區，可見，隔離間隔區的側壁也就是溝道的側壁。溝道底面的寬度和隔離間隔區的寬度之和定義了化學引導DSA周期(Ls)，Ls受到光刻技術的精度限制。步驟203，圖5為現有技術中化學引導DSA嵌段共聚物的光刻步驟203的剖面結構示意圖，如圖5所示，以光刻圖案403為掩膜對PETS層302進行照射，在PETS層302表面形成化學圖案(chemical pattern)。本步驟中，照射是在氧氣氛圍下用業內已知的超紫外光(EUV)、X射線或者電子束(E-bearn)曝光系統對PETS層302進行照射。對于沒有被光刻圖案403遮蔽的部分PETS層302，在上述光束或電子束照射下和氧氣發生化學反應，使其由非極性轉變為極性的化學改性(Chemically modified)區域501，其寬度為w ;而被光刻圖案403遮蔽的另一部分PETS層302則沒有和氧氣發生化學反應，仍然保持非極性的狀態，稱為非化學改性(Non-Chemically modified)區域 502。步驟204，圖6為現有技術中化學引導DSA嵌段共聚物的光刻步驟204的剖面結構示意圖，如圖6所示,剝離光刻圖案403。本步驟中，剝離光刻圖案403可以用干法刻蝕或者濕法刻蝕。步驟205，圖7為現有技術中化學引導DSA嵌段共聚物的光刻步驟205的剖面結構示意圖，如圖7所示，在具有化學圖案的PETS層302表面旋涂二嵌段共聚物作為SAM。本實施例以二嵌段共聚物聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸甲酯)(PS-b_PMMA)701為例進行說明。現有技術中可通過調整嵌段共聚物中不同聚合物嵌段的分子量和體積分率來控制圖案化薄膜的膜形態(包括微相分離結構域的大小和形狀)以產生片層狀、圓柱體或球形等形態。舉例來說，對于二嵌段聚合物的兩個嵌段(聚合物A和聚合物B)的比例大于約80: 20的體積分率來說，嵌段共聚物可微相分離并自組裝成周期性球形結構域，其中聚合物A的基體包圍聚合物B的基體。對于兩嵌段的比例介于約60: 40與80: 20之間的情形來說，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基體內的圓柱體。對于介于約50: 50與60: 40之間的比例來說，可形成所述嵌段的片層狀結構域或交替條紋圖案。步驟206，圖8為現有技術中化學引導DSA嵌段共聚物的光刻步驟206的剖面結構示意圖，如圖8所示，對二嵌段共聚物進行退火，其自組裝形成兩種聚合物嵌段組合，兩種聚合物嵌段組合是具有周期性結構的有序結構域。本步驟中，聚合物嵌段組合的結構域周期(Ltl)滿足條件Ltl = Ls時，由于化學引導DSA的極性選擇，兩種聚合物嵌段組合能夠形成具有周期性結構的有序結構域。其中，所述極性的化學改性區域501將會引導PMMA優先潤濕，在其上方形成長條形的PMMA嵌段(PMMAblock) 801，在呈現中性潤濕狀態的非極性的非化學改性區域502，根據二嵌段共聚物的特性，PS將會以PMMA基體為中心在其兩側的非化學改性區域502上形成長條形的PS嵌段(PSblock)802。步驟207，圖9為現有技術中化學引導DSA嵌段共聚物的光刻步驟207的剖面結構示意圖，如圖9所示，選擇性去除一種聚合物嵌段，形成圖案化薄膜901。在DSA之后，可選擇性地移除一種聚合物嵌段例如PMMA嵌段801，以形成的圖案化薄膜901作為刻蝕掩膜。由于該方法中所涉及的聚合物嵌段組合的結構域周期(Ltl)是由嵌段共聚物的分子鏈長度(MW)決定的，因此形成的圖案化薄膜901的清晰度優于諸如用光刻術等其它技術，同時所述DSA嵌段共聚物光刻技術的成本遠遠低于具有相當清晰度的電子束光刻技術或EUV光刻技術的成本。由上述步驟可見，現有技術的化學引導DSA形成具有周期性結構的有序結構域的聚合物嵌段組合，以及后續去除某種聚合物嵌段所形成的圖案化薄膜受到光刻精度的限制，所以也局限了圖案化薄膜的特征尺寸。
發明內容
有鑒于此，本發明解決的技術問題是:化學引導的定向自組裝嵌段共聚物的光刻方法中，聚合物嵌段形成的具有周期性結構的有序結構域以及后續去除某種聚合物嵌段后形成的圖案化薄膜，受到光刻圖案的光刻精度限制。為解決上述問題，本發明的技術方案具體是這樣實現的:一種通過定向自組裝嵌段共聚物的光刻方法，提供一基板，所述基板上沉積PETS層，所述PETS層上涂覆光刻膠，光刻后所述光刻膠圖案化形成光刻圖案，所述光刻圖案包括隔離間隔區和第一溝道，該方法包括:所述光刻圖案表面沉積覆蓋層；干法刻蝕所述覆蓋層在所述光刻圖案的隔離間隔區側壁形成側墻；以所述光刻圖案和側墻為掩膜照射所述PETS層，在所述PETS層表面形成化學圖案，所述化學圖案中化學改性區域的寬度小于所述第一溝道的寬度；剝離所述光刻圖案和側墻；在所述具有化學圖案的PETS層表面旋涂嵌段共聚物作為自組裝層；所述基板退火后，嵌段共聚物自組裝形成聚合物嵌段組合，所述聚合物嵌段組合是具有周期性結構的有序結構域；去除某種聚合物嵌段形成圖案化薄膜。所述覆蓋層是二氧化硅、氮化硅、氮摻雜金剛砂，或者無定形碳。所述剝離光刻圖案和側墻可以用干法刻蝕或者濕法刻蝕。所述嵌段共聚物是二嵌段共聚物、三嵌段共聚物或者多嵌段共聚物。所述二嵌段共聚物是聚(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-聚乙烯基卩比咯唳、聚苯乙烯-聚異戍二烯(PS-b-PI)、聚苯乙烯-聚丁二烯、聚丁二烯-聚乙烯基吡咯啶或者聚異戊二烯-聚甲基丙烯酸甲酯；所述三嵌段共聚物是聚(苯乙烯-嵌段甲基丙烯酸甲酯-嵌段-氧化乙烯)。所述退火在二硫化碳氣氛中進行。所述退火的溫度范圍是100到300攝氏度，所述退火的時間范圍是8到12小時。所述第一溝道的底面和所述隔離間隔區的寬度之和Ls與所述聚合物嵌段組合的結構域周期Ltl的關系滿足IiLtl = Ls, η為大于等于2小于等于10的整數。
所述化學改性區域的寬度范圍是小于等于60納米。由上述的技術方案可見，本發明提供了一種通過定向自組裝嵌段共聚物的光刻方法，該方法在光刻圖案的側壁表面形成側墻，以光刻圖案和側墻作為掩膜第照射PETS層表面形成化學圖案，從而減小所述化學圖案中的化學改性區域的寬度，然后在具有化學圖案的PETS層表面旋涂共聚物并退火；在退火過程中，首先基于化學引導DSA在基板表面形成特定形貌，然后基于形貌引導DSA在未化學改性區域中自發地組裝成具有周期性結構的聚合物嵌段組合；后續由具有周期性結構的聚合物嵌段組合得到圖案化薄膜，該方法克服了光刻圖案的光刻精度限制，增加了通過定向自組裝嵌段共聚物的光刻形成的圖案化薄膜的圖案密度和精度。
圖1為現有技術中非有序結構域的聚合物嵌段組合的周期性結構示意圖；圖2為現有技術中化學引導DSA嵌段共聚物的光刻工藝流程圖；圖3 9為現有技術中化學引導DSA嵌段共聚物的光刻的剖面結構示意圖；圖10為本發明具體實施例一 DSA嵌段共聚物的光刻工藝流程圖；圖11 19為本發明具體實施例一 DSA嵌段共聚物的光刻的剖面結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、 技術方案、及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明進一步詳細說明。本發明提出了一種通過定向自組裝嵌段共聚物的光刻方法，該方法在在光刻圖案的側壁表面形成側墻，以光刻圖案和側墻作為掩膜照射PETS層表面形成化學圖案，從而減小所述化學圖案中的化學改性區域的寬度，然后在具有化學圖案的PETS層表面旋涂共聚物并退火，從而首先基于化學引導DSA在基板表面形成特定形貌后，再基于形貌弓I導DSA在未化學改性區域中自發地組裝成具有周期性結構的聚合物嵌段組合，最后去除其中某種聚合物嵌段形成圖案化薄膜。具體實施例一結合圖11 19說明如圖10所示的本發明DSA嵌段共聚物的光刻工藝流程圖，其具體步驟如下:步驟1001，圖11為本發明DSA嵌段共聚物的光刻步驟1001的剖面結構示意圖，如圖11所示，晶片上沉積苯乙基三氯硅烷層(PETS)302。在本申請案的上下文中，術語"半導體基板"或"半導電性基板"或"半導電性晶片片段"或"晶片片段"或"晶片"應理解為意指包含半導體材料(包括但不限于體型半導電性材料)的任一構造，例如，半導體晶片(單獨或其上包含其它材料的合件)及半導電性材料層(單獨或包含其它材料的組合件)。術語"基板"是指任一支承結構，包括但不限于上述半導電性基板、晶片片段和晶片。本實施例中，提供一晶片(wafer)作為基板，所述晶片具有娃襯底(substrate) 300,在娃襯底300的晶片器件面上具有_■氧化娃層301,在所述二氧化硅層301的表面沉積PETS層302。沉積PETS層302的步驟為現有技術，不再贅述。需要注意的是，在硅襯底300上還可以沉積其他半導體材料代替二氧化硅層301，也就是說本發明是在包括但不限于二氧化硅層301的材料表面沉積PETS層302。步驟1002，圖12為本發明DSA嵌段共聚物的光刻步驟1002的剖面結構示意圖，如圖12所示，在PETS層302上涂覆光刻膠，光刻后光刻膠圖案化形成光刻圖案403。本步驟中，光刻是指曝光和顯影形成光刻圖案403的步驟，該步驟為現有技術，不再贅述。需要注意的是，光刻圖案403定義了平行排列第一溝道的陣列，每個第一溝道具有如下結構:側壁和底面，部分PET層作為第一溝道的底面暴露，且部分光刻膠在第一溝道間形成隔離間隔區，可見，隔離間隔區的側壁也就是溝道的側壁。第一溝道底面的寬度和隔離間隔區的寬度之和定義了化學引導DSA的周期(Ls)，Ls由光刻精度決定，所以在不改變現有的光刻技術的前提下，Ls的極限值是無法改變的，具體的光刻圖案403形成方法和步驟以及Ls的長度和現有技術相同，不再贅述。步驟1003，圖13為本發明DSA嵌段共聚物的光刻步驟1003的剖面結構示意圖，如圖13所示，光刻圖案403表面沉積覆蓋層1301 ；本步驟中，所述覆蓋層1301可以是二氧化硅、氮化硅、氮摻雜金剛砂(NDC，Nitrogen Doped silicon Carbide)諸如氮化硼(BN)和碳氮化娃(SiCN),或者無定形碳，根據覆蓋層1301的材料不同，其對應的沉積方法為現有技術，不再贅述步驟1004，圖14為本發明DSA嵌段共聚物的光刻步驟1004的剖面結構示意圖，如圖14所示，干法刻蝕所述覆蓋層1301在光刻圖案403的隔離間隔區側壁形成側墻1401。本步驟中，因為干法刻蝕為各向異性，所以在去除沉積在光刻圖案403的隔離間隔區頂部和溝道底部的部分覆蓋層1301的同時會保留附著在隔離間隔區側壁上的部分覆蓋層從而形成側墻1401。因為側墻1401的存在增加了隔離間隔區的寬度(原本光刻圖案403形成的隔離區域和側墻1401同時作為隔離區域)，也就相應地減小第一溝道寬度，例如通過調節沉積覆蓋層1301的厚度，將縮小后的第一溝道的寬度控制在60納米(nm)以下。眾所周知，現有光刻技術的限制已經達到了第一溝道寬度的極限，本發明提出的方法利用形成的側墻1401進一步減小第一溝道寬度，能夠克服了光刻圖案403的光刻精度的限制對后續嵌段共聚物的Ltl限制。本步驟中的干法刻蝕可以是等離子刻蝕，干法刻蝕的相關參數和干法刻蝕的停止控制方法均為現有技術，例如，根據覆蓋層1301的厚度和干法刻蝕速率，控制干法刻蝕時間；或者采用終點檢測法控制干法刻蝕的停止。步驟1005，圖15為本發明DSA嵌段共聚物的光刻步驟1005的剖面結構示意圖，如圖15所示，以光刻圖案403和側墻1401為掩膜照射PETS層，在PETS層表面形成化學圖案。本步驟中，照射是在氧氣氛圍下用業內已知的超紫外光(EUV)、X射線或者電子束(E-bearn)曝光系統對PETS層進行照射。對于沒有被光刻圖案403和側墻1401遮蔽的部分PETS層，在上述光束或電子束照射下和氧氣發生化學反應，使其由非極性轉變為極性的化學改性區域1501 ;而被光刻圖案403和側墻1401遮蔽的另一部分PETS層則沒有和氧氣發生化學反應，仍然保持非極性的狀態，稱為非極性的未化學改性區域1502。由于步驟1103和步驟1104中形成的第一溝道寬度減小，相應地本步驟照射形成化學改性區域1501的寬度w相比現有技術中的化學改性區域的寬度也會減小。具體地，本發明的化學改性區域1501的寬度w小于光刻后形成的第一溝道的寬度，本發明的化學改性區域的寬度w范圍小于等于60納米(nm)。
步驟1006，圖16為本發明DSA嵌段共聚物的光刻步驟1006的剖面結構示意圖，如圖16所示，剝離光刻圖案403和側墻1401。本步驟中，剝離光刻圖案403和側墻1401可以用干法刻蝕或者濕法刻蝕，具體的，可以用干法刻蝕或濕法刻蝕同時剝離光刻圖案403和側墻1401，還可以采用先干法或濕法刻蝕剝離側墻1401，再干法或濕法刻蝕剝離光刻圖案403的方法。步驟1007，圖17為本發明DSA嵌段共聚物的光刻步驟1007的剖面結構示意圖，如圖17所示，在具有化學圖案的PETS層表面旋涂二嵌段共聚物本實施例以二嵌段共聚物聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸甲酯)(PS-b_PMMA)1701為例進行說明，但在PETS層表面也可以旋涂其他類型的嵌段共聚物(即三嵌段共聚物或多嵌段共聚物)。二嵌段共聚物的實例主要包括聚(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-聚乙烯基吡咯啶或者聚異戊二烯-聚甲基丙烯酸甲酯。三嵌段共聚物的實例包括聚(苯乙烯-嵌段甲基丙烯酸甲酯-嵌段-氧化乙烯)。本步驟中，根據化學改性區域的寬度選擇對應的嵌段聚合物的化學官能團(例如PMMA的化學官能團)，也就要求該化學官能團的長度與化學改性區域的寬度一致或相符，具體的選擇方法為現有技術，不再贅述。可見，因為本發明化學改性區域的寬度變小，導致了選擇的嵌段聚合物的化學官能團長度的減小，對具有該嵌段共聚物的嵌段共聚物來說，聚合物嵌段組合的結構域周期Ltl也會相應減小。對本實施選擇的PS-b-PMMA 1701的聚合物嵌段組合的結構域周期Ltl必然小于現有技術中PS-b-PMMA的聚合物嵌段組合的結構域周期。當PS-b-PMMA中兩個嵌段聚合物(聚合物A:PS和聚合物B =PMMA)的比例介于約50: 50與60: 40之間體積分率時，PS-b-PMMA 1701在后續退火步驟中可形成的嵌段共聚物組合為片層狀結構域或交替條紋圖案。步驟1008，圖18 19為本發明DSA嵌段共聚物的光刻步驟1008的剖面結構示意圖，如圖18 19所示，晶片退火，二嵌段共聚物自組裝形成兩種聚合物嵌段組合，兩種聚合物嵌段組合是具有周期性結構的有序結構域。本步驟中，將晶片放入二硫化碳氣氛中(CS2)進行退火，退火的溫度范圍是100到300攝氏度(°C )，例如100°C、200°C或300°C，退火的時間范圍是8到12小時，例如8小時、10小時或者12小時。具體的退火溫度和時間可以有多種組合，例如:在180°C下進行10小時退火，或者先在150°C下進行5小時的第一次退火，然后在200°C下進行5小時第二次退火。在退火過程中，以PS-b-PMMA 1701為例的二嵌段共聚物的自組裝分為如下兩個階段:第一階段的剖面示意圖如圖18所示，首先PETS層表面的化學改性區域所呈現的極性狀態對PMMA的親和性更大，所以化學改性區域將優先被PMMA潤濕，形成長條形的PMMA嵌段(PMMA block) 1801，同時非極性的未化學改性區域1502呈現中性潤濕狀態，由于該中性潤濕狀態對二嵌段共聚物的兩種聚合物(PS/PMMA)具有等同親和性，且根據二嵌段共聚物的特性聚合物PS將會以PMMA基體(PMMA block)為中心在其兩側形成長條形的PS嵌段(PS block)1802。第二階段的剖面示意圖如圖19所示，在呈現中性潤濕狀態的未化學改性區域1502內，第一階段形成的PMMA block 1801和PS block 1802作為間隔區在未化學改性區域1502的表面形成第二溝道。該第二溝道具有如下結構:側壁和底面。第二溝道相當于形成基板表面形貌，根據形貌引導DSA的原理，第二溝道能夠影響共聚物的微相分離結構域的取向、排序和對齊。本實施例中，第二溝道的底面是未化學改性區域1502的部分，熵力促使未化學改性區域1502的中性潤濕表面受到二嵌段共聚物的兩種聚合物嵌段的潤濕，產生垂直取向的自組裝形態；而第二溝道的側壁表面會受到嵌段共聚物中的某一種成份的聚合物(PS或者PMMA)的優先潤濕，從而該成份聚合物自組裝時會沿第二溝道的側壁形成長條狀的聚合物嵌段。當nU = Ls時，在化學引導DSA極性選擇和形貌引導DSA下，最終由PS和PMMA兩種聚合物嵌段組合形成具有周期性結構的有序結構域。其中，Ls為溝道底面和隔離間隔區的寬度之和，Ltl為聚合物嵌段組合的結構域周期，η為大于等于2小于等于10的整數。如圖18所示，本實施例中二嵌段共聚物自組裝形成兩種聚合物嵌段組合是交替條紋圖案的周期性結構域。步驟1009，圖19為本發明DSA嵌段共聚物的光刻步驟1009的剖面結構示意圖，如圖19所示，選擇性去除一種聚合物嵌段，形成圖案化薄膜1901。本步驟中，去除特定的一種聚合物嵌段具體方法為現有技術，不再贅述，本實施例中選擇性地移除PMMA嵌段1801形成的圖案化薄膜1901可用作刻蝕掩膜，以該刻蝕掩膜為遮蔽在下方的基板中制造結構，應用于諸如柵極和金屬層的金屬線等制作。具體實施例二具體實施例二和具體實施例一的步驟相同，但是在具有化學圖案的PETS層表面旋涂二嵌段共聚物的步驟中，通過調整組成嵌段共聚物的嵌段聚合物之間的體積分率比例控制晶片退火過程中嵌段共聚物自組裝形成的具有周期性結構的有序結構域以及后續圖案化薄膜的膜形態。例如當PS-b-PMMA中兩個嵌段聚合物(聚合物A:PS和聚合物B =PMMA)的比例介于約60: 40與80: 20之間的情形來說，PS-b-PMMA將DSA成周期性六方形密堆積或蜂窩狀陣列的嵌段共聚物組合，其中聚合物B為在聚合物A基體內的圓柱體。周期性圓柱體結構在平行及垂直于基板的方向上生長。通過熱退火產生垂直圓柱體要求基板底部一般對嵌段共聚物呈中性潤濕狀態。但是通過基板表面化學改性并將化學改性區域的尺寸縮小后，在其表面形成稀疏的化學改性區域的圖案。后續地，對嵌段共聚物加熱退火后，在基板表面的特定位置，包括化學改性區域和未化學改性的區域，形成具有周期性的圓柱體的圖案化薄膜。這種圖案化的薄膜可用作刻蝕掩膜，以該刻蝕掩膜為遮蔽在下方的基板中制造結構，應用于諸如磁儲存裝置、金屬層的通孔等制作。上述具體實施例一和具體實施例二可見，本發明提出一種通過定向自組裝嵌段共聚物的光刻方法，該方法在光刻圖案的隔離間隔區的側壁表面形成側墻來縮小溝道尺寸，以光刻圖案和側墻作為掩膜照射PETS層表面形成化學圖案，從而減小所述化學圖案中的化學改性區域的寬度，然后在具有化學圖案的PETS層表面旋涂嵌段共聚物作為自組裝層并退火，基于化學引導DSA在基板表面形成聚合物嵌段組合的特定形貌后，未化學改性區域中的嵌段共聚物基于形貌引導DSA自發地組裝成周期性結構域，最后去除其中某種聚合物嵌段形成圖案化薄膜。該方法克服了光刻圖案的光刻精度限制，增加了通過定向自組裝嵌段共聚物的光刻形成的圖案化薄膜的圖案密度和精度。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的范圍之內。
權利要求
1.一種通過定向自組裝嵌段共聚物的光刻方法，提供一基板，所述基板上沉積苯乙基三氯硅烷PETS層，所述PETS層上涂覆光刻膠，光刻后所述光刻膠圖案化形成光刻圖案，所述光刻圖案包括隔離間隔區和第一溝道，其特征在于，該方法還包括: 所述光刻圖案表面沉積覆蓋層； 干法刻蝕所述覆蓋層在所述光刻圖案的隔離間隔區側壁形成側墻； 以所述光刻圖案和側墻為掩膜照射所述PETS層，在所述PETS層表面形成化學圖案，所述化學圖案中化學改性區域的寬度小于所述第一溝道的寬度； 剝離所述光刻圖案和側墻； 在所述具有化學圖案的PETS層表面旋涂嵌段共聚物作為自組裝層； 所述基板退火后，嵌段共聚物自組裝形成聚合物嵌段組合，所述聚合物嵌段組合是具有周期性結構的有序結構域； 去除某種聚合物嵌段形成圖案化薄膜。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆蓋層是二氧化硅、氮化硅、氮摻雜金剛砂，或者無定形碳。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述剝離光刻圖案和側墻可以用干法刻蝕或者濕法刻蝕。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述嵌段共聚物是二嵌段共聚物、三嵌段共聚物或者多嵌段共聚物。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述二嵌段共聚物是聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸甲酯)、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、聚苯乙烯-聚丁二烯、聚丁二烯-聚乙烯基吡咯啶或者聚異戊二烯-聚甲基丙烯酸甲酯；所述三嵌段共聚物是聚(苯乙烯-嵌段甲基丙烯酸甲酯-嵌段-氧化乙烯)。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火在二硫化碳氣氛中進行。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火的溫度范圍是100到300攝氏度，所述退火的時間范圍是8到12小時。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一溝道底面和所述隔離間隔區的寬度之和Ls與所述聚合物嵌段組合的結構域周期Ltl滿足IiLtl = Ls，η為大于等于2小于等于10的整數。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述化學改性區域的寬度范圍小于等于60內米。
全文摘要
本發明提供了一種通過定向自組裝嵌段共聚物的光刻方法，該方法在在光刻圖案的隔離間隔區的側壁表面形成側墻，以光刻圖案和側墻作為掩膜照射PETS層表面形成化學圖案，從而減小所述化學圖案中的化學改性區域的寬度，然后在具有化學圖案的PETS層表面旋涂嵌段共聚物作為自組裝層并退火，結合化學引導DSA和形貌引導DSA形成周期性結構域。
文檔編號H01L21/027GK103187245SQ20111045634
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者王冬江, 周俊卿, 張海洋 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司