提供用于可自組裝聚合物的圖案化取向模板的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種圖形外延模板，用以對準(zhǔn)自組裝嵌段聚合物，所述嵌段聚合物適于自組裝為具有平行于第一軸線延伸、沿正交的第二軸線相互間隔開并且通過連續(xù)第二區(qū)域或域分開的不連續(xù)第一區(qū)域或域的平行行的二維陣列。所述圖形外延模板具有基本上平行的第一和第二側(cè)壁，所述第一和第二側(cè)壁平行于第一軸線延伸并且限定第一軸線并且沿第二軸線相互間隔開以提供間隔區(qū)，該間隔區(qū)適于保持處于襯底上側(cè)壁之間并且平行于側(cè)壁的至少一行不連續(xù)第一區(qū)域或域，并且通過連續(xù)第二區(qū)域或域與其分開。所述間隔區(qū)具有圖形外延成核特征，所述圖形外延成核特征被布置用于將至少一個(gè)不連續(xù)第一區(qū)域或域定位在間隔區(qū)內(nèi)的特定位置處。本發(fā)明還公開用于形成圖形外延模板的方法及其用于器件光刻的應(yīng)用。
【專利說明】提供用于可自組裝聚合物的圖案化取向模板的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2011年11月3日遞交的美國臨時(shí)申請第61 / 542，498號(hào)、于2011年12月21日遞交的美國臨時(shí)申請第61 / 578,637號(hào)和于2012年2月21日遞交的美國臨時(shí)申請第61 / 601,439號(hào)的權(quán)益，這些臨時(shí)申請?jiān)诖送ㄟ^參考全文并于本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及襯底上的用以對準(zhǔn)襯底表面上的自組裝嵌段聚合物的圖形外延模板，以及涉及形成這種圖形外延模板的方法。本發(fā)明還涉及在這種襯底上形成自組裝聚合物層和使用諸如淀積和組裝在這種設(shè)置有圖形外延模板的襯底上的嵌段共聚物等自組裝聚合物的抗蝕劑層的器件光刻方法。
【背景技術(shù)】
[0004]在器件制造的光刻技術(shù)中，要求減小光刻圖案中的特征的尺寸以便提高在給定襯底區(qū)域上特征的密度。具有納米級(jí)臨界尺寸(CD)的較小特征的圖案允許更大的器件或電路結(jié)構(gòu)的集中度，得到在電子和其他器件的尺寸減小和制造成本方面的潛在的改進(jìn)。在光刻技術(shù)中，對更小特征的推動(dòng)導(dǎo)致例如浸沒光刻和極紫外(EUV)光刻術(shù)等技術(shù)的發(fā)展。
[0005]所謂的壓印光刻通常涉及使用“壓印器”(通常稱為壓印模板)以將圖案轉(zhuǎn)移至襯底上。壓印光刻術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，特征的分辨率不受到例如輻射源的發(fā)射波長或投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的限制。替代地，分辨率主要受限于壓印模板上圖案的密度。
[0006]對于光刻和壓印光刻術(shù)，期望提供表面的高分辨圖案化，例如壓印模板或其他襯底的表面的高分辨圖案化，并且可以使用化學(xué)抗蝕劑實(shí)現(xiàn)這些。
[0007]已經(jīng)考慮使用自組裝嵌段共聚物(BCP)作為用于將分辨率提高至比通過現(xiàn)有技術(shù)的光刻方法能夠獲得的分辨率更好的值的潛在方法或作為用于制備壓印模板的電子束光刻的備選。
[0008]可自組裝嵌段共聚物是在納米制造技術(shù)中有用的化合物，因?yàn)樗鼈冊诶鋮s至特定溫度(有序-無序轉(zhuǎn)變溫度TtlD)以下時(shí)會(huì)經(jīng)受有序-無序轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致不同化學(xué)性質(zhì)的共聚物嵌段的相分離，以便形成有序的、化學(xué)區(qū)分的尺寸為幾十納米或甚至小于IOnm的區(qū)域或域。區(qū)域或域的尺寸和形狀可以通過操縱不同嵌段類型的共聚物的分子量和成分來控制。區(qū)域或域之間的界面可以具有I一5nm量級(jí)的寬度，并且可以通過改變共聚物的嵌段的化學(xué)成分來操縱。
[0009]Chaikin 和 Register 等人在 Science276,1401 (1997)中的文章闡明 了 使用嵌段共聚物的薄膜作為自組裝模板的可行性。具有20nm尺寸的點(diǎn)和孔的密集陣列從聚(苯乙烯-嵌段-橡膠基質(zhì))的薄膜轉(zhuǎn)移至氮化硅襯底。
[0010]嵌段共聚物包括不同的嵌段，每個(gè)嵌段包括一個(gè)或多個(gè)相同的單體，并且沿聚合物鏈并排布置。每個(gè)嵌段可以包括其相應(yīng)類型的多個(gè)單體。因而，例如，A-B嵌段共聚物可以具有在(或每個(gè))A嵌段中的多個(gè)A型單體和在(或每個(gè))B嵌段中的多個(gè)B型單體。合適的嵌段共聚物的示例是例如具有聚苯乙烯(PS)單體(疏水嵌段)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)單體(親水嵌段)的共價(jià)鍵鏈接的多個(gè)嵌段的聚合物。具有不同疏水性/親水性的嵌段的其他嵌段共聚物可以是有用的。例如，三嵌段共聚物(A-B-C)可以是有用的，因?yàn)榭梢允墙惶娴幕蛑芷谛缘那抖喂簿畚?例如[-A-B-A-B-A-B-]n或[-A-B-C-A-B_C]m，其中η和m是整數(shù))。這些嵌段彼此通過共價(jià)鍵以線性或分支(例如星形或分支配置)的方式連接。
[0011]依賴于多個(gè)嵌段的體積分?jǐn)?shù)、每個(gè)嵌段類型內(nèi)的聚合度(即，每個(gè)相應(yīng)嵌段內(nèi)每個(gè)相應(yīng)類型的單體的數(shù)量)、溶劑的可選使用以及表面相互作用，嵌段共聚物在自組裝時(shí)可以形成多種不同的相。當(dāng)在薄膜中應(yīng)用時(shí)，幾何限制可能引起附加的邊界條件，這可能限制相的數(shù)量。通常，在自組裝嵌段共聚物的薄膜中實(shí)際觀察到球形(例如立方體)、圓柱形(例如四角形或六邊形)以及層狀相(即，具有立方體、六邊形或?qū)訝铋g隔填充對稱的自組裝相)，并且觀察到的相類型可以依賴于不同聚合物嵌段的相對體積分?jǐn)?shù)。
[0012]用作自組裝聚合物的合適的嵌段共聚物包括但不限于聚(苯乙烯-b_甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-b-2-乙烯基吡啶)、聚(苯乙烯-b-丁二烯)、聚(苯乙烯-b-二茂鐵二甲基硅烷)、聚(苯乙烯_b-環(huán)氧乙烯)、聚(環(huán)氧乙烯-b-橡膠基質(zhì))。符號(hào)“b”表示“嵌段”。雖然這些是雙嵌段共聚物的示例，但是應(yīng)該清楚，自組裝也可以采用三嵌段共聚物、四嵌段共聚物或其他多嵌段共聚物。
[0013]自組裝聚合物相可以以平行或垂直于襯底的對稱軸線確定方向，層狀和圓柱形相對于光刻應(yīng)用是熱門的，因?yàn)樗鼈兛梢苑謩e形成線和間隔物圖案和孔陣列，并且可以在一種區(qū)域或域隨后被蝕刻時(shí)提供好的對比度。
[0014]用于引導(dǎo)或定向諸如嵌段共聚物等聚合物自組裝到表面上的兩種方法是圖形外延和化學(xué)預(yù)圖案化，也稱為化學(xué)外延。在圖形外延方法中，通過襯底的形貌預(yù)圖案化引導(dǎo)嵌段共聚物的自組織。自對準(zhǔn)嵌段共聚物可以形成具有在通過圖案化的襯底限定的溝道內(nèi)的不同聚合物嵌段區(qū)域或域的相鄰的線的平行線性圖案。例如，如果嵌段共聚物是具有在聚合物鏈中的A和B嵌段的雙嵌段共聚物，其中在特性上A是親水的、而B是疏水的，則如果側(cè)壁在特性上也是親水的，A嵌段可以組裝為鄰近溝道的側(cè)壁形成的區(qū)域或域。通過嵌段共聚物圖案細(xì)分襯底上的預(yù)圖案的間隔，可以整體提高圖案化襯底的分辨率。
[0015]在化學(xué)預(yù)圖案化方法(此處稱為化學(xué)外延)中，通過襯底上的化學(xué)圖案(即化學(xué)模板)引導(dǎo)嵌段共聚物區(qū)域或域的自組裝?；瘜W(xué)圖案和聚合物鏈中的至少一種類型的共聚物嵌段之間的化學(xué)親和力可能導(dǎo)致區(qū)域或域類型中的一種精確地布置(此處也稱為“嵌塞”)到襯底上的化學(xué)圖案的相應(yīng)區(qū)域上。例如，如果嵌段共聚物是具有A和B嵌段的雙嵌段共聚物，其中在特性上A是親水的，而B是疏水的，并且化學(xué)圖案包括親水表面上的疏水區(qū)域，則B區(qū)域或域可以優(yōu)選地組裝到疏水區(qū)域上。在使用對準(zhǔn)的圖形外延方法時(shí)，通過嵌段共聚物圖案細(xì)分襯底上的預(yù)圖案化特征的間隔(所謂的密度倍增)，可以整體提高圖案化襯底的分辨率。化學(xué)預(yù)圖案化不限于線性預(yù)圖案；例如，預(yù)圖案可以是適于作為與圓柱形相形成嵌段共聚物一起使用的圖案的點(diǎn)的二維陣列形式。圖形外延和化學(xué)預(yù)圖案化可以用以例如引導(dǎo)層狀或圓柱形相的自組織，其中不同區(qū)域或域類型并排布置在襯底表面上。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0016]在納米制造過程中應(yīng)用嵌段共聚物自組裝的過程中，襯底可以被修改以具有中性取向控制層，作為化學(xué)預(yù)圖案或圖形外延模板的一部分，以便引入相對于襯底的自組裝圖案的優(yōu)選取向。對于在可自組裝聚合物層中使用的某些嵌段聚合物，在多個(gè)嵌段之一和襯底表面之間可以存在導(dǎo)致取向的優(yōu)先的相互作用。例如，對于聚苯乙烯(PS)-b—PMMA嵌段共聚物，PMMA嵌段將優(yōu)先浸潤氧化物表面(即，與氧化物表面具有高化學(xué)親和力)，并且這可以用以引入自組裝圖案以平行于表面的平面取向放置。可以引入垂直取向，例如通過將中性取向?qū)拥矸e到表面上，導(dǎo)致襯底表面對兩個(gè)嵌段都是中性的，換句話說，中性取向?qū)泳哂袑γ總€(gè)嵌段相同或類似的化學(xué)親和力，使得兩個(gè)嵌段以相似的方式在表面處浸潤中性取向?qū)?。通過“垂直取向”，意味著每個(gè)嵌段的區(qū)域或域?qū)⒈徊⑴哦ㄎ辉谝r底表面，其中不同嵌段的區(qū)域或域之間的界面區(qū)域基本上垂直于表面的平面布置。
[0017]中性表面在化學(xué)外延和圖形外延中是有用的。其可以用在外延模板的特定取向區(qū)域之間的表面上。例如，在用于對準(zhǔn)具有A和B (其中在特性上A是親水的、而B是疏水的)嵌段的雙嵌段共聚物的化學(xué)外延模板中，化學(xué)圖案可以包括疏水的嵌塞區(qū)域，其中中性取向區(qū)域在疏水區(qū)域之間。B區(qū)域或域可以優(yōu)先組裝到疏水嵌塞區(qū)域，其中若干個(gè)A和B嵌段的交替區(qū)域或域在化學(xué)預(yù)圖案的特定(嵌塞)取向區(qū)域之間的中性區(qū)域上被對準(zhǔn)。
[0018]例如，在用于對準(zhǔn)這種雙嵌段共聚物的圖形外延模板中，圖案可以包括具有在疏水抗蝕劑特征之間的中性取向區(qū)域的疏水抗蝕劑特征。B區(qū)域或域可以優(yōu)先沿疏水抗蝕劑特征的旁邊組裝，其中若干個(gè)交A和B嵌段的交替區(qū)域或域在圖形外延模板的特定(嵌塞)取向抗蝕劑特征之間的中性取向區(qū)域上被對準(zhǔn)。
[0019]可以例如通過使用通過羥基端基或某些其他反應(yīng)端基與襯底表面處的氧化物的反應(yīng)共價(jià)地鏈接到襯底的的隨機(jī)的共聚物刷(brush)產(chǎn)生中性取向?qū)?。在用于形成中性取向?qū)拥钠渌贾弥?，可交?lián)隨機(jī)共聚物或適當(dāng)?shù)墓柰?即，具有替換的反應(yīng)硅烷的分子，諸如(3)氯代硅烷端基或(3)甲氧基硅烷端基，也稱為甲硅烷基端基)通過用作襯底表面和可自組裝聚合物的層之間的中間層，可以用以導(dǎo)致表面中性。這樣的硅烷基中性取向?qū)訉⑼ǔＷ鳛閱螌?，而可交?lián)聚合物通常不作為單層給出并且可以具有通常小于或等于40nm的層厚度。中性取向?qū)涌梢岳缭谄鋬?nèi)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)間隙，以允許可自組裝層的嵌段類型之一與中性取向?qū)酉旅娴囊r底直接接觸。在襯底表面用作特定取向特征的情況下，這對于錨固、嵌塞或?qū)?zhǔn)可自組裝聚合物層的特定嵌段類型的區(qū)域或域至襯底是有益的。
[0020]可自組裝聚合物的薄層可以如上所述那樣被淀積在襯底上、圖形外延上或化學(xué)外延模板上。用于可自組裝聚合物淀積的合適的方法是旋涂，因?yàn)樵撨^程能夠提供良好地限定的、均勻一致的可自組裝聚合物薄層。淀積的可自組裝聚合物膜的合適的層厚度是大約10至lOOnm。在淀積嵌段共聚物膜之后，該膜仍然可以是無序的或僅部分有序，并且可能需要一個(gè)或多個(gè)附加步驟以促進(jìn)和/或完成自組裝。例如，可自組裝聚合物可以作為溶液被淀積在溶劑中，在自組裝之前例如通過蒸發(fā)隨溶劑去除。
[0021]嵌段共聚物的自組裝是多種小成分(嵌段共聚物)的組裝導(dǎo)致形成較大的更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)(自組裝圖案中納米級(jí)尺寸特征，在本說明書中稱為區(qū)域或域)的過程。由于物理控制聚合物的自組裝自然產(chǎn)生缺陷。通過A-B嵌段共聚物的A / A、B / B和A /B(或B / A)嵌段對之間的相互作用(即，相互的化學(xué)親和力的差)驅(qū)動(dòng)自組裝，其中考慮Flory-Huggins (弗洛里-哈金斯)理論描述的用于相分離的驅(qū)動(dòng)力。使用化學(xué)外延或圖形外延可以極大地減少缺陷形成。
[0022]對于經(jīng)歷自組裝的聚合物，可自組裝聚合物將顯示，可以通過任何合適的用于評估聚合物的有序/無序狀態(tài)的技術(shù)，例如差分掃描量熱法(DSC)，測量有序-無序溫度T0D-T0Do如果在該溫度之下發(fā)生層的形成，則分子將被驅(qū)動(dòng)以自組裝。在溫度TtlD之上，將形成無序?qū)樱渲衼碜詿o序A / B區(qū)域或域的熵貢獻(xiàn)超過層內(nèi)的相鄰A-A和B-B嵌段對之間的有利的相互作用產(chǎn)生的熵貢獻(xiàn)?？勺越M裝聚合物還可以顯示玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg，在該溫度之下聚合物有效地固化，高于該溫度則共聚物分子將仍然相對于相鄰共聚物分子在層內(nèi)改變?nèi)∠?。玻璃轉(zhuǎn)變溫度適于通過差分掃描量熱法(DSC)測量。
[0023]在如上所述的有序化期間形成的缺陷可以通過退火部分地去除。諸如旋轉(zhuǎn)位移(該缺陷為違反旋轉(zhuǎn)對稱的線缺陷，例如在導(dǎo)向器的取向上存在缺陷)等缺陷可以通過配對另一缺陷或相反符號(hào)的旋轉(zhuǎn)位移來消除?？勺越M裝聚合物的鏈活動(dòng)性可以是用于確定缺陷遷移和消除的因素，并且因此可以在鏈活動(dòng)性高且自組裝有序圖案不損失的溫度條件下執(zhí)行退火。這表示達(dá)到聚合物的有序/無序溫度TtlD之上或之下幾度的溫度。
[0024]有序化和缺陷消除可以結(jié)合在單個(gè)退火過程中，或可以使用多個(gè)過程以便提供自組裝聚合物(諸如嵌段共聚物)的層，具有用作光刻的抗蝕劑層的(不同嵌段類型的區(qū)域或域的)不同化學(xué)類型的區(qū)域或域的有序圖案。
[0025]為了將諸如器件架構(gòu)或形貌等圖案從自組裝聚合物層轉(zhuǎn)移到淀積有自組裝聚合物的襯底中，通常，將通過所謂的貫通蝕刻(breakthrough etching)去除第一區(qū)域或域類型，以在襯底表面上提供第二區(qū)域或域類型的圖案，其中在第二區(qū)域或域類型的圖案特征之間襯底裸露。
[0026]在貫通蝕刻之后，可以通過使用被第二區(qū)域或域類型對抗并因此在表面已經(jīng)裸露的襯底表面中形成凹陷的蝕刻裝置的所謂的轉(zhuǎn)移蝕刻來轉(zhuǎn)移圖案。現(xiàn)有技術(shù)中已知的轉(zhuǎn)移圖案的其他方法可以應(yīng)用于通過嵌段共聚物的自組裝形成的圖案。
[0027]PCT專利申請出版物第W02008 / 091714號(hào)公開了一種用于通過使用自組裝嵌段共聚物制作二維方形和矩形陣列形式的亞光刻納米尺度微結(jié)構(gòu)的方法。公開的圖形外延特征包括形成在基本上平行的側(cè)壁之間的多個(gè)末端開放的溝道，其中溝道的端部對齊。溝道的側(cè)壁和端部優(yōu)先浸潤聚合物區(qū)域或域中的一個(gè)，其中底板用作中性浸潤表面。
[0028]在自組裝嵌段共聚物系統(tǒng)中，由于多種原因容易出現(xiàn)缺陷。如果由嵌段共聚物形成自組裝陣列的區(qū)域或域的有序化由襯底表面上的不同成核位置開始，則會(huì)導(dǎo)致最終組裝結(jié)構(gòu)中的失配。缺陷的典型示例包括組裝圖案中的不連續(xù)和/或贗晶布置中的錯(cuò)位或缺少單元(例如，六邊形相圖案中缺少的圓柱)。除了缺陷之外，尤其是在使用諸如圓柱形相或立方體相或四邊形相等有序相提供特征的二維陣列的情形(例如用于提供在襯底上的接觸)中，由偏離高度重復(fù)特征的完美柵格引起的位置誤差是妨礙使用自組裝嵌段共聚物的障礙。
[0029]對于自組裝嵌段共聚物在襯底上提供二維(2-D)陣列，通常存在通過連續(xù)的第二區(qū)域或域彼此分開、平行于笛卡爾y軸延伸的不連續(xù)的第一區(qū)域或域的平行行。通常，在襯底表面的法向上沒有周期性(即，沿笛卡爾z軸線)。可以在襯底上在限定笛卡爾y軸線的圖形外延側(cè)壁之間形成的溝道的側(cè)壁之間實(shí)現(xiàn)平行行的取向。然而，不連續(xù)區(qū)域或域沿y軸線的布置可能沒有良好地被控制。對于圓柱形自組裝相，不連續(xù)第一區(qū)域或域?qū)⑹菆A柱，并且平行于I軸線的相鄰行將相對于彼此具有圓柱偏移，使得圓柱的平行行將與平行于I軸線對準(zhǔn)的圓柱的行成60度。
[0030]對于許多應(yīng)用，例如集成電路(IC)和硬盤驅(qū)動(dòng)的納米制造，這種不連續(xù)區(qū)域或域的布置或位置誤差應(yīng)該小(比如3nm或更小)?？梢酝ㄟ^確定實(shí)際的不連續(xù)區(qū)域或域相對于假定的完美自組裝二維陣列的相應(yīng)的完美柵格點(diǎn)的偏離來量化布置或位置誤差。
[0031]因此，期望提供一種可以精確地控制自組裝嵌段共聚物的不連續(xù)第一區(qū)域或域的布置的方法。還期望提供僅導(dǎo)致在沿y軸線方向上的節(jié)距的小的變化的方法，換句話說，幫助確保不連續(xù)第一區(qū)域或域被精確地、均勻地沿y軸線方向間隔開。
[0032]例如，期望提供一種襯底表面上的圖形外延模板，用于引導(dǎo)嵌段共聚物的自組裝層，其布置以在襯底表面上自組裝為二維陣列，以用作適于在器件光刻中使用的抗蝕劑層，這種圖形外延模板解決或克服現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)問題。尤其地，期望例如提供圖形外延模板，其允許相對于襯底精確布置這種二維陣列。
[0033]只要合適，還可以采用術(shù)語“包括”或“包含”，以包含“本質(zhì)上或大體上構(gòu)成”或“本質(zhì)上或大體上組成”的意義，并且還包括“構(gòu)成”或“組成”的意義。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種襯底上的圖形外延模板，以對準(zhǔn)襯底表面上的自組裝嵌段聚合物，其中嵌段共聚物適于自組裝為包括通過連續(xù)第二區(qū)域或域分開、沿正交的笛卡爾X軸線相互間隔開、平行于笛卡爾I軸線延伸的不連續(xù)第一區(qū)域或域的平行行的二維陣列，所述圖形外延模板包括:
[0035]基本上平行的第一和第二側(cè)壁，所述第一和第二側(cè)壁平行于I軸線延伸并且限定y軸線，并且沿X軸線相互間隔開以提供間隔區(qū)，該間隔區(qū)適于保持襯底上側(cè)壁之間并平行于側(cè)壁的至少一行不連續(xù)第一區(qū)域或域，并通過連續(xù)第二區(qū)域或域分開，
[0036]其中所述間隔區(qū)包括圖形外延成核特征，所述圖形外延成核特征布置成將不連續(xù)第一區(qū)域或域的至少一個(gè)定位在間隔區(qū)內(nèi)的特定位置處。
[0037]這一方面涉及襯底上的圖像外延模板。該模板是用于對準(zhǔn)襯底表面上的自組裝嵌段聚合物，其中所述嵌段共聚物適于自組裝成包括沿正交的笛卡爾X軸線相互間隔開、平行于笛卡爾y軸延伸并且通過連續(xù)的第二區(qū)域或域分開的平行的行的二維陣列。不連續(xù)第一區(qū)域或域?qū)抖喂簿畚锏木酆衔锴抖沃械囊粋€(gè)，其中第二連續(xù)區(qū)域或域包含其他嵌段中的一個(gè)。
[0038]圖形外延模板包括基本上平行的第一和第二側(cè)壁，所述第一和第二側(cè)壁平行于y軸線延伸并且限定y軸線并且沿X軸線相互間隔開，形成為正交(即與y軸線成90度)以提供間隔區(qū)，該間隔區(qū)適于保持襯底上側(cè)壁之間并平行于側(cè)壁的至少一行不連續(xù)第一區(qū)域或域，并通過連續(xù)第二區(qū)域或域分開。
[0039]例如，如果嵌段共聚物適于在襯底表面上自組裝薄層時(shí)形成圓柱形相，其中圓柱以其長軸線垂直于襯底表面來布置，則圓柱將是不連續(xù)第一區(qū)域或域，第二連續(xù)區(qū)域或域位于它們之間。圓柱將被布置以形成平行于側(cè)壁的行或多個(gè)行。
[0040]通常，布置自組裝陣列，使得不連續(xù)第一區(qū)域或域的行間隔分開，從而具有沿X軸線測得的節(jié)距Lx，在每個(gè)行內(nèi)間隔分開的不連續(xù)區(qū)域或域具有沿y軸線測得的節(jié)距Ly。平行的側(cè)壁可以適當(dāng)?shù)亻g隔分開，使得不連續(xù)第一區(qū)域或域的至少一行平行于y軸線布置，比如I至20行，例如2至10行。通過可以例如通過電子顯微鏡方法測量的不連續(xù)第一區(qū)域或域之間的間隔的節(jié)距的信息將可以確定可應(yīng)用的間隔。然而，平行的側(cè)壁之間的間隔可以大致是n.Lx，其中η是整數(shù)，比如I至20，這精確地依賴于嵌段共聚物如何布置在側(cè)壁處。例如，所需間隔可以是(n.Lx+2.d)，其中d表示平行側(cè)壁處的過渡區(qū)域的厚度。通過繪制測量的節(jié)距作為平行的側(cè)壁之間的間隔的函數(shù)，可以對應(yīng)側(cè)壁和嵌段共聚物的任何特定布置測量d的值，因?yàn)槠叫袀?cè)壁之間的間隔是系統(tǒng)地變化的。例如，對于某些嵌段共聚物，d的值可以是大約5nm。這種過渡區(qū)域還可以稱為使用術(shù)語“死區(qū)”。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例設(shè)計(jì)圖形外延模板的尺寸時(shí)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)乜紤]一個(gè)或多個(gè)這種過渡區(qū)域或“死區(qū)”。
[0041]通過平行側(cè)壁限定的間隔區(qū)包括圖形外延成核特征，所述圖形外延成核特征被布置以將至少一個(gè)不連續(xù)第一區(qū)域或域定位在間隔區(qū)內(nèi)的特定位置處。換句話說，除了作為布置成平行于側(cè)壁的不連續(xù)區(qū)域或域的行的一部分，至少一個(gè)不連續(xù)第一區(qū)域或域的位置沿y軸線布置在通過圖形外延成核特征確定的位置。
[0042]“基本上平行”表示側(cè)壁沿它們的長度是平行的，除了微小的偏離之外，例如可以是由于間隔區(qū)內(nèi)存在圖形外延成核特征引起的微小偏離。
[0043]通常，圖形外延模板的側(cè)壁將使得它們對于組裝的嵌段共聚物的不連續(xù)第一區(qū)域或域具有高的化學(xué)親和力，并且對于組裝的嵌段共聚物的連續(xù)第二區(qū)域或域具有低的化學(xué)親和力。然而，情況也可以相反，其中側(cè)壁對于不連續(xù)第一區(qū)域或域具有低的化學(xué)親和力，并且對于第二連續(xù)區(qū)域或域具有高的化學(xué)親和力。側(cè)壁之間的間隔將使得自組裝嵌段共聚物可以在沒有應(yīng)力的情況下在壁內(nèi)保持其平衡態(tài)。因此，如果不連續(xù)第一區(qū)域或域是PMMA，則側(cè)壁的材料可以選擇為對PMMA具有高的化學(xué)親和力的材料，例如該材料可以被例如氫硅倍半氧烷等PMMA浸潤。
[0044]為了促進(jìn)不連續(xù)第一區(qū)域或域以它們的長軸線對準(zhǔn)襯底表面的法向，襯底表面可以朝向不連續(xù)第一區(qū)域或域和第二連續(xù)區(qū)域或域適當(dāng)?shù)鼐哂兄行曰瘜W(xué)親和力。
[0045]在合適的布置中，圖形外延成核特征可以是第一側(cè)壁和/或第二側(cè)壁內(nèi)的凹處。該凹處的形狀可以形成為在其內(nèi)保持至少一個(gè)不連續(xù)第一區(qū)域或域。
[0046]在另一合適的布置中，圖形外延成核特征可以是從第一側(cè)壁延伸到間隔區(qū)的扶壁。該扶壁可以具有與扶壁延伸到間隔區(qū)的側(cè)壁相近的厚度，并且可以與側(cè)壁連續(xù)地形成。扶壁可以朝向第二側(cè)壁延伸以提供跨經(jīng)間隔區(qū)的分隔壁。
[0047]例如，多個(gè)這樣的分隔壁可以設(shè)置在平行的側(cè)壁之間，以便在側(cè)壁之間提供多個(gè)子間隔區(qū)。這些可以是閉合的子間隔區(qū)的形式。例如，可以在平行側(cè)壁的每一端處是分隔壁，以用作閉合間隔區(qū)的每一端的端壁。
[0048]扶壁或多個(gè)扶壁可以延伸跨過間隔區(qū)朝向第二側(cè)壁，以提供延伸跨經(jīng)間隔區(qū)的分隔壁，只是在扶壁和第二側(cè)壁之間存在間隙。替換地，扶壁可以具有設(shè)置在其中的間隙。這可以導(dǎo)致扶壁提供幾乎閉合的間隔區(qū)，除了小的間隙。這種小間隙的寬度可以是不連續(xù)第一區(qū)域或域之間的間隔的量級(jí)或更小。例如，在其中相鄰不連續(xù)第一區(qū)域或域之間的間隔是比如20至60nm的二維陣列的情形中，間隙尺寸可以是比如5至50nm,例如大約10nm。
[0049]合適地，扶壁的形狀可以形成為與二維陣列接合，其中扶壁替換(即占據(jù)其位置)二維陣列的一個(gè)或多個(gè)不連續(xù)第一區(qū)域或域。
[0050]扶壁可以是壁的直的部分或片段，例如與側(cè)壁具有相近的寬度，與壁平行布置或與壁成一角度。扶壁可以形成為凹的V形肩章形狀。[0051]扶壁可以包括直的壁部分，在該壁部分處其結(jié)合第一側(cè)壁，使得在直的扶壁部分和第一側(cè)壁之間形成大約60度、120度或90度角。該角可以被選擇成匹配二維陣列的不平行于笛卡爾V軸線的不連續(xù)第一區(qū)域或域的行的對準(zhǔn)。
[0052]扶壁可以包括一個(gè)或多個(gè)另一圖形外延成核特征，如這里所述的，因此例如可以包括凹處、間隙和/或另一扶壁，或可以具有兩個(gè)或更多個(gè)部分或片段，它們被布置以形成成角度的扶壁。
[0053]在合適的布置中，第一側(cè)壁可以包括第一和第二平行側(cè)壁部分，它們沿X軸線相對于彼此偏離，圖形外延成核特征在第一和第二部分之間是不連續(xù)的。偏離距離可以小于側(cè)壁的寬度，使得側(cè)壁可以保持為連續(xù)側(cè)壁。
[0054]適當(dāng)?shù)?，第一和第二平行?cè)壁部分可以偏離沿X軸線測量的N.Lx，其中N是整數(shù)并且Lx是沿X軸線測量的二維陣列的平行行的節(jié)距(即中心軸線之間的間隔)。通常N將是1、2、3、4或5。應(yīng)該注意的是，在布置平行側(cè)壁之間的相互間隔過程中將考慮上面提到的任何過渡區(qū)域或“死區(qū)”，因此在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的該布置中考慮偏離時(shí)不必再次它們。
[0055]第二側(cè)壁可以附加或替換地包括第一和第二側(cè)壁部分，它們相對彼此偏離，與第一側(cè)壁的情形相同。
[0056]在合適的布置中，圖形外延成核特征可以是間隔區(qū)內(nèi)的柱狀物，從襯底表面向上延伸并且與側(cè)壁間隔開。該柱狀物厚度與側(cè)壁相近或相同并且可以是相同材料。
[0057]適當(dāng)?shù)?，柱狀物的形狀和位置布置成與自組裝聚合物的二維陣列接合，使得扶壁代替二維陣列的一個(gè)或多個(gè)不連續(xù)第一區(qū)域或域。
[0058]柱狀物可以進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)另一圖形外延成核特征，因此例如可以包括一個(gè)或多個(gè)間隙、凹處和/或另一扶壁。
[0059]圖形外延模板適于由抗蝕劑層形成，其中抗蝕劑層的多個(gè)部分已經(jīng)被蝕刻掉，留下剩余特征形成圖形外延模板。圖形外延模板可以適當(dāng)?shù)厥菤涔璞栋胙跬?。任何扶壁?或柱狀物可以是與模板的側(cè)壁相同的材料，適當(dāng)?shù)赜深愃频姆绞叫纬伞?br> [0060]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種制備用于在其上淀積自組裝嵌段共聚物的襯底表面的方法，所述方法包括在襯底表面上形成此處所述的圖形外延模板。
[0061]這一方面提供一種制備用于在其上淀積可自組裝嵌段共聚物的襯底表面的方法。所述方法包括在襯底表面上形成此處所述的圖形外延模板。圖形外延模板可以包括多個(gè)側(cè)壁，限定相鄰多對平行側(cè)壁之間的間隔區(qū)，其中由此形成的間隔區(qū)包括如此處所述的一個(gè)或多個(gè)圖形外延成核特征。
[0062]圖形外延模板的側(cè)壁和任何扶壁和/或柱狀物可以通過下列步驟適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在襯底上:
[0063]將抗蝕劑層涂覆到表面，
[0064]選擇性地將抗蝕劑層曝光于光化輻射以提供抗蝕劑層的曝光和未曝光區(qū)域；以及
[0065]使用顯影劑去除被曝光抗蝕劑區(qū)域或未曝光抗蝕劑區(qū)域，以提供在其上具有剩余抗蝕劑區(qū)域的抗蝕劑特征的表面，
[0066]其中抗蝕劑特征形成圖形外延模板的側(cè)壁和扶壁和/或柱狀物中任一種。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的一方面，可以通過下列步驟在襯底上設(shè)置圖形外延模板的側(cè)壁和任何扶壁:[0068]將抗蝕劑層涂覆到表面上，
[0069]進(jìn)行置于光化輻射中的抗蝕劑層的第一選擇曝光，以提供抗蝕劑層的第一被曝光區(qū)域，
[0070]進(jìn)行置于光化輻射中的抗蝕劑層的第二選擇曝光，以提供抗蝕劑層的第二被曝光區(qū)域，其中第二被曝光區(qū)域與第一被曝光區(qū)域部分重疊，并且其中抗蝕劑層的多個(gè)區(qū)域在第一和第二選擇曝光中保持未曝光，和
[0071]使用顯影劑去除未曝光抗蝕劑區(qū)域，以提供其上具有剩余曝光過的抗蝕劑區(qū)域的抗蝕劑特征的表面，其中抗蝕劑特征形成圖形外延模板的側(cè)壁和/或任何扶壁。
[0072]通過抗蝕劑層的僅在第一和第二選擇曝光中的一個(gè)曝光中被曝光的曝光區(qū)域形成扶壁。
[0073]根據(jù)本發(fā)明一方面，提供一種對準(zhǔn)襯底表面上的自組裝嵌段聚合物的方法，其中嵌段共聚物適于自組裝為二維陣列，二維陣列包括沿正交的笛卡爾X軸線相互間隔開、平行于笛卡爾y軸延伸并且通過連續(xù)第二區(qū)域或域分開的不連續(xù)第一區(qū)域或域的平行的行，所述方法包括:
[0074]在襯底表面上提供如此處所述的圖形外延模板；
[0075]將可自組裝嵌段聚合物合成物淀積到圖形外延模板的間隔區(qū)，和
[0076]處理可自組裝聚合物合成物以提供形成在間隔區(qū)內(nèi)的自組裝嵌段共聚物的二維陣列的自組裝。
[0077]該方面提供一種對準(zhǔn)襯底表面上的自組裝嵌段聚合物的方法。嵌段共聚物適于自組裝為二維陣列，二維陣列包括沿正交的笛卡爾X軸線相互間隔開、平行于笛卡爾y軸延伸并且通過連續(xù)第二區(qū)域或域分開的不連續(xù)第一區(qū)域或域的平行的行。例如，嵌段共聚物可以適于自組裝為圓柱形二維陣列。所述方法包括:
[0078]在襯底表面上提供如此處所述的圖形外延模板，
[0079]將可自組裝嵌段聚合物合成物淀積到圖形外延模板的間隔區(qū)中，和
[0080]處理可自組裝聚合物合成物，以提供形成在間隔區(qū)內(nèi)的自組裝嵌段共聚物的二維陣列的自組裝。
[0081]用于提供嵌段共聚物的自組裝的所述處理以可以包括退火、冷卻、通過蒸發(fā)的溶劑損失等。通?？勺越M裝聚合物將以無序狀態(tài)被淀積到間隔區(qū)，作為融化物或溶液。這可以通過例如旋涂等過程實(shí)現(xiàn)。
[0082]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種通過抗蝕劑蝕刻圖案化襯底表面的光刻方法，其中所述方法包括通過這里所述的方法在表面處提供自組裝嵌段共聚物層，其中自組裝嵌段共聚物層被用作抗蝕劑層。
[0083]本發(fā)明的該方面提供一種通過抗蝕劑蝕刻圖案化襯底表面的光刻方法。該方法包括通過此處描述的方法在表面處提供自組裝嵌段共聚物層，其中自組裝嵌段共聚物層被用作抗蝕劑層，例如可以使用蝕刻去除二維陣列的第一或第二區(qū)域或域中的一個(gè)。通常，不連續(xù)區(qū)域或域可以用以通過它們的去除以及隨后在襯底表面上由淀積導(dǎo)體進(jìn)行的替換來提供導(dǎo)電接觸。
[0084]根據(jù)本發(fā)明一方面，提供一種在襯底表面處形成器件形貌的方法，所述方法包括使用通過此處描述的方法形成的自組裝聚合物層作為抗蝕劑層，同時(shí)修改襯底以提供器件形貌。
[0085]該方面提供在襯底表面處形成器件形貌的方法。通過此處描述的方法形成的自組裝聚合物層被用作抗蝕劑層，同時(shí)修改襯底以提供器件形貌。襯底的修改例如包括通過使用自組裝聚合物層作為掩模，在去除第一或第二區(qū)域或域中的一個(gè)的情況下蝕刻襯底或?qū)⒉牧系矸e到襯底上。
[0086]下面的特征在合適的情況下可以應(yīng)用于本發(fā)明的全部不同的方面。在適當(dāng)?shù)那闆r下，下面的特征的組合可以用作文中的方法、設(shè)備以及合成物的一部分，例如如權(quán)利要求中限定的。文中的方法和圖形外延模板適于用在器件光刻中。例如，文中的方法和圖形外延模板可以用于處理或形成在直接圖案化器件襯底時(shí)使用的或圖案化在壓印光刻中使用的壓印模板時(shí)使用的自組裝聚合物的抗蝕劑層。
[0087]可自組裝聚合物可以是前面提出的嵌段共聚物，包括至少兩種不同嵌段類型，它們可以被自組裝為具有聯(lián)合為第一和第二區(qū)域或域類型的不同嵌段類型的有序聚合物層。嵌段共聚物可以是雙嵌段共聚物或三嵌段或多嵌段共聚物。交替的或周期性的嵌段共聚物可以用作可自組裝聚合物。雖然在下面的方面和示例中的一部分中僅提到兩個(gè)區(qū)域或域類型，但是本發(fā)明的實(shí)施例也可以應(yīng)用于具有三個(gè)或更多不同區(qū)域或域類型的可自組裝聚合物。
[0088]在一個(gè)實(shí)施例中，可自組裝聚合物是嵌段共聚物，包括第一單體的一個(gè)或多個(gè)第一嵌段和第二單體的一個(gè)或多個(gè)第二嵌段。一種有用的聚合物是PS(聚苯乙烯)/PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)雙嵌段共聚物，通過選擇PS / PMMA的嵌段的相對體積比而適于在襯底表面上自組裝時(shí)自組裝成二維圓柱形陣列。
[0089]在本說明書中，通過化學(xué)親和力意味著兩個(gè)不同的化學(xué)物種傾向于聯(lián)合在一起。例如，親水性質(zhì)的化學(xué)物種對水具有高的化學(xué)親和力，而疏水化合物對水具有低的化學(xué)親和力、但是對烷烴具有高的化學(xué)親和力。性質(zhì)是極性的化學(xué)物種對其他極性化合物和對水具有高的化學(xué)親和力，而非極性的或無極性的或疏水化合物對水和極性物種具有低的化學(xué)親和力，但是可以顯示對于例如烷烴等其他非極性種類具有高的化學(xué)親和力?；瘜W(xué)親和力涉及與兩種化學(xué)物種之間的界面相關(guān)的自由能:如果界面自由能高，則兩種物種彼此具有低的化學(xué)親和力，而如果界面自由能低，則兩種物種彼此具有高的化學(xué)親和力?；瘜W(xué)親和力也可以用術(shù)語“浸潤”表示，其中如果液體和表面相對于彼此具有高的化學(xué)親和力則液體將浸潤固體表面，相反如果具有低的化學(xué)親和力液體將不浸潤表面。
[0090]在本說明書中，當(dāng)提到特征的厚度時(shí)，厚度適于通過合適的裝置沿襯底表面法向上的且通過特征的質(zhì)心的軸線測量。厚度可以適于通過例如干涉測量法等技術(shù)來測量或通過蝕刻比率的信息來估計(jì)。
[0091 ] 在本說明書中任何情況下提到“層”，在存在層的地方所說的層是基本上具有均勻厚度的層。通過“基本上均勻的厚度”表示跨經(jīng)層的厚度變化不會(huì)超過其平均值的10%，或不超過5%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0092]參照附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，在附圖中:
[0093]圖1A至IC示意地示出通過圖形外延直接自組裝A-B嵌段共聚物到襯底上并通過選擇地蝕刻一個(gè)區(qū)域或域形成浮雕圖案；
[0094]圖2A至2C示意地示出通過化學(xué)預(yù)圖案化直接自組裝A-B嵌段共聚物到襯底上并通過選擇地蝕刻一個(gè)區(qū)域或域形成浮雕圖案；
[0095]圖3A至3E示意地示出聚苯乙烯和PMMA嵌段的相對體積分?jǐn)?shù)相對于彼此變化時(shí)通過聚(苯乙烯_b-甲基丙烯酸甲酯)聚合物形成的不同的相；
[0096]圖4A至4E示意地示出嵌段共聚物形成圓柱形相作為圖形外延模板的側(cè)壁之間的二維陣列；
[0097]圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖形外延模板的一個(gè)實(shí)施例的多個(gè)間隔區(qū)的平面視圖，其中間隔區(qū)形成在相鄰平行側(cè)壁之間；
[0098]圖6A和6B每一個(gè)示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖形外延模板的相鄰平行側(cè)壁之間形成的間隔區(qū)；和
[0099]圖7、8、9、10、11、12、13和14每一個(gè)示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖形外延模板的
平面圖；
[0100]圖15在㈧、⑶以及(C)欄中示出通過(在(a)至(C)行中)使用雙曝光光刻技術(shù)形成根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖形外延模板的多個(gè)階段，其中在(d)行中示意地示出自組裝形成最終的模板。
[0101]在圖5和圖7至13中，沒有示出二維陣列，僅示出圖形外延模板。在圖6、圖14和圖15的(d)行中，通過示出間隔區(qū)內(nèi)不連續(xù)第一區(qū)域或域的對準(zhǔn)的多個(gè)行中的至少一部分示出二維陣列。
【具體實(shí)施方式】
[0102]圖1A示出其中形成溝道2的襯底1，溝道通過側(cè)壁3和底表面4限定。在圖1B中，具有親液的(例如親水的)A嵌段和疏液的(例如疏水的)B嵌段的可自組裝A-B嵌段共聚物已經(jīng)淀積到溝道中，形成具有A和B區(qū)域或域的交替條帶的層5，A和B區(qū)域或域的交替條帶在嵌段共聚物的淀積期間淀積作為分離成離散的微觀分離的周期性區(qū)域或域的層狀相。這被稱為圖形外延。A型區(qū)域或域鄰近側(cè)壁3成核，其也是親液的(例如親水的)。在圖1C中，A型區(qū)域或域已經(jīng)通過選擇性化學(xué)蝕刻去除，留下B型區(qū)域或域以在溝道內(nèi)形成浮雕圖案，在溝道內(nèi)它們可以用作用于隨后底表面4的例如通過進(jìn)一步化學(xué)蝕刻的圖案化的模板。例如通過共聚物的嵌段之間的鍵合介質(zhì)的選擇性光降解或光分裂以及隨后的多個(gè)嵌段之一的增溶作用可以實(shí)現(xiàn)選擇性去除。自組裝聚合物結(jié)構(gòu)5的節(jié)距或波長以及溝道4的寬度布置成使得區(qū)域或域的交替條帶的數(shù)量可以在A型區(qū)域或域倚靠每個(gè)側(cè)壁的情況下配合進(jìn)入溝道。
[0103]圖2A示出襯底10，具有嵌塞條帶11形式的化學(xué)圖案，這些嵌塞條帶以化學(xué)方式形成在表面13上以提供對A型聚合物嵌段具有較高親和力的區(qū)域。在圖2B中，具有親液的(例如親水的)A嵌段和疏液的(例如疏水的)B嵌段的可自組裝A-B嵌段共聚物被淀積到襯底10的表面13上，以形成具有A和B區(qū)域或域的交替條帶的層狀相層12，A和B區(qū)域或域的交替條帶具有在嵌段共聚物的淀積期間分離為離散的微觀分離的周期性區(qū)域或域的相。這稱為化學(xué)預(yù)圖案化。A型區(qū)域或域在嵌塞條帶11的頂部成核，其也是親液的(例如親水的)。在圖1C中，A型區(qū)域或域已經(jīng)通過選擇性化學(xué)蝕刻去除，留下B型區(qū)域或域以在表面13上形成浮雕圖案，在表面上它們用作用于隨后的表面13的圖案化的模板，例如通過進(jìn)一步化學(xué)蝕刻。自組裝聚合物結(jié)構(gòu)12的節(jié)距或波長和嵌塞條帶11的間隔布置成使得區(qū)域或域的多個(gè)交替條帶可以配合在具有位于每個(gè)嵌塞條帶11頂部的A型區(qū)域或域的嵌塞條帶11之間。
[0104]在下文中，用作可自組裝聚合物的雙嵌段共聚物是聚(苯乙烯-b_甲基丙烯酸甲酯)嵌段共聚物。
[0105]在圖3中，圖3A至3B示出通過在表面上的薄膜內(nèi)自組裝聚(苯乙烯_b_甲基丙烯酸甲酯)嵌段共聚物形成的不同相的過程。在圖3A中，示出立方相，其中不連續(xù)區(qū)域或域是在PS的連續(xù)區(qū)域或域31內(nèi)的PMMA的球30，其中PSPMMA的比值為80: 20。
[0106]當(dāng)比值PSPMMA減小為70: 30，形成圓柱形相，其中不連續(xù)區(qū)域或域是PMMA的圓柱32，連續(xù)的區(qū)域或域31是PS。在50: 50比值的條件下，形成層狀相，如圖3C所示，具有一個(gè)或多個(gè)PMMA的薄層34和一個(gè)或多個(gè)PS薄層35。在30: 70的PSPMMA比值情況下，形成相反的圓柱形相，如圖3D所示，其中不連續(xù)區(qū)域或域是PS圓柱37，連續(xù)區(qū)域或域36是PMMA。在20: 80比值的條件下，如圖3E所示，形成相反的立方相，其中不連續(xù)區(qū)域或域是位于連續(xù)的PMMA區(qū)域或域38內(nèi)的PS的球39。
[0107]圖4A示出具有70: 30的PSPMMA體積分?jǐn)?shù)比的聚(苯乙烯-b-甲基丙烯酸甲酯)嵌段共聚物。聚合物部分46表不聚苯乙烯,聚合物部分45表不PMMA。在圖4B,該聚合物被圖示為自組裝成襯底41上的圖形外延模板的側(cè)壁42、43之間的二維陣列，其中PMMA45形成不連續(xù)圓柱形區(qū)域或域，聚苯乙烯46形成圍繞圓柱的連續(xù)區(qū)域或域。在這種情況下，圖形外延模板的側(cè)壁具有對PMMA45的高化學(xué)親和力，這導(dǎo)致這種PMMA圓柱45形成通過聚苯乙烯46的第二連續(xù)相的多個(gè)區(qū)域與側(cè)壁間隔分開的多行的布置。
[0108]下面的圖中，用于表現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的嵌段共聚物是適于自組裝為二維六邊形圓柱形陣列的70: 30的PS: PMMA聚合物，其中不連續(xù)第一區(qū)域或域以平行于y軸線成行并且形成與I軸線成60度(和120度)對準(zhǔn)的相互平行的行布置。雖然將這種特定布置用于表現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明可以容易地適于與其他二維陣列一起使用。
[0109]圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖形外延模板，其中多個(gè)平行側(cè)壁50形成側(cè)壁之間的間隔區(qū)55。在每對側(cè)壁之間，由端壁54，所述端壁54被設(shè)置成與每對側(cè)壁的每個(gè)第一側(cè)壁成60度的角a。例如抗蝕劑的另一線53提供每對側(cè)壁之間的分隔壁。線53也設(shè)置成與第一側(cè)壁成60度的角α，并且可以看到在圖形外延模板內(nèi)提供一組封閉的間隔區(qū)51和一組開放端間隔區(qū)52，其中這些壁位置適于二維六邊形陣列的對準(zhǔn)。
[0110]對于每種類型的間隔區(qū)，形成在側(cè)壁和端壁之間或側(cè)壁和分隔壁之間的間隔區(qū)的角部用作圖形外延成核特征，由此提供位置點(diǎn)以定位自組裝嵌段共聚物的二維陣列的不連續(xù)第一區(qū)域或域。側(cè)壁之間以及端部和分隔壁之間的間隔布置成允許自組裝嵌段共聚物的二維有序陣列配合或安裝在間隔區(qū)內(nèi)，而沒有應(yīng)力。在不希望被理論限制的情況下，可以想至|J，開放端間隔區(qū)52可以允許應(yīng)力弛豫，同時(shí)在間隔區(qū)的閉合端處的角部仍然可以實(shí)現(xiàn)成核，并且這有利于快速退火。
[0111]在圖6Α中，示出四個(gè)平行側(cè)壁601、602、603、604，由此形成3個(gè)間隔區(qū)，每對相鄰
側(cè)壁之間一個(gè)間隔區(qū)。自組裝二維聚合物在圖中示出為每個(gè)間隔區(qū)內(nèi)，在每個(gè)間隔區(qū)內(nèi)具有3個(gè)平行的不連續(xù)區(qū)域或域的行，它們通過平行于側(cè)壁對準(zhǔn)且平行于y軸線的第二連續(xù)區(qū)域或域612分開。扶壁(605至610)設(shè)置在每個(gè)間隔區(qū)的端部處，幾乎閉合端部，只是在扶壁和每個(gè)相應(yīng)的側(cè)壁之間有小的間隙。例如，對于側(cè)壁601和602之間的間隔區(qū)，扶壁605幾乎閉合間隔區(qū)的一個(gè)端部，扶壁608幾乎閉合相同的間隔區(qū)的另一端部。扶壁605、608被設(shè)置成與第一側(cè)壁成60度角，以便與通過自組裝聚合物的六邊形陣列在間隔區(qū)內(nèi)形成的二維陣列的對準(zhǔn)匹配。尤其地，在扶壁605、608和第一側(cè)壁601之間是銳角的情形中，例如60度角，扶壁和每個(gè)相應(yīng)的側(cè)壁之間具有小的間隙的優(yōu)點(diǎn)之一在于其減小對于偏離想要的角度的角度偏離的敏感性。
[0112]在圖6B中，示出類似的布置，其中四個(gè)相互平行的側(cè)壁613、614、615、616也布置成提供三個(gè)間隔區(qū)。在圖6B的實(shí)施例中，扶壁617、618、619、620、621、622是V形肩章的形式，尺寸形成為匹配在相應(yīng)的間隔區(qū)內(nèi)有序地自組裝聚合物內(nèi)的不連續(xù)相區(qū)域或域的對準(zhǔn)。再一次地，在扶壁和相應(yīng)的側(cè)壁之間設(shè)置間隙，這允許應(yīng)力釋放。扶壁和側(cè)壁之間設(shè)置的間隙可以是所說的IOnm的量級(jí)。在間隔區(qū)的角部處具有多個(gè)間隙的優(yōu)點(diǎn)在于，減少在將無序自組裝聚合物淀積到間隔區(qū)內(nèi)的過程中渣或廢物的形成。在閉合的間隔區(qū)的情況下，渣或廢物容易聚集到角部，而在開放的角部的情況下，可以減小或消除在成核位置處渣或廢物的收集。
[0113]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例(未示出)類似圖6B中示出的布置，但是其中扶壁620、621,622是V形肩章的形式使得V形肩章的尖端不指向負(fù)y方向，而是y方向。再次，V形肩章形式的扶壁617、618、619、620、621、622的尺寸形成為與在相應(yīng)的間隔區(qū)內(nèi)有序地自組裝的聚合物內(nèi)的不連續(xù)相區(qū)域或域的對準(zhǔn)匹配。在一個(gè)實(shí)施例中，在扶壁和相應(yīng)的側(cè)壁之間不設(shè)置間隙。
[0114]圖7示出圖形外延模板布置，示出圖形外延成核特征的多種不同布置。在間隔區(qū)(a)內(nèi)，扶壁從第一側(cè)壁70延伸至第二側(cè)壁71的短距離內(nèi)。在間隔區(qū)(b)內(nèi)，扶壁從每個(gè)側(cè)壁71、72向內(nèi)延伸，以有效地形成具有中間間隙的一組分隔壁。部分(c)示出具有多個(gè)子間隔區(qū)的間隔區(qū)布置，每個(gè)子間隔區(qū)在側(cè)壁73、74或端壁中設(shè)置有間隙。
[0115]圖8示出另一變化的配置結(jié)構(gòu)，其中側(cè)壁80、81之間具有直的分隔壁84、85，或側(cè)壁81、82之間具有V形肩章分隔壁86、87，以及側(cè)壁82、83之間具有分隔壁88，分隔壁88設(shè)置有鋸齒形式的一個(gè)或多個(gè)凹處89，凹處與自組裝嵌段共聚物的有序的二維陣列的不連續(xù)區(qū)域或域?qū)?zhǔn)。
[0116]圖9 示出引自相應(yīng)的側(cè)壁900、902、905、908、911、915、918 的短扶壁901、903、904、906、907、909、910、912、913、914、916、917用作圖形外延成核特征。扶壁是直的扶壁，布置成
當(dāng)其在相應(yīng)的側(cè)壁之間成核時(shí)替換二維六邊形陣列的單個(gè)不連續(xù)區(qū)域或域，并因此位置位于二維陣列。
[0117]圖1OA示出成核特征的組合，包括側(cè)壁101中的間隙102，其與在間隙處延伸到鄰近間隔區(qū)并且延伸朝向相應(yīng)的側(cè)壁100、105的扶壁103、104相伴。圖1OB示出一種布置，其中側(cè)壁101中的單獨(dú)的間隙102被用作成核特征。
[0118]圖11示出側(cè)壁的布置，其中每個(gè)側(cè)壁具有三個(gè)部分(110、112、133和115、116、117)，每個(gè)部分與其他部分相互平行，但是沿X軸線偏置。因此，對于圖11的最左邊的側(cè)壁，部分110偏離部分112，形成角114作為成核特征(在這種情況下是60度)。圖中示出右邊相鄰的側(cè)壁的類似的布置，其中部分116偏離部分117以形成角118作為成核特征(在此情形是90度)。在沿著右邊的下一個(gè)側(cè)壁中，示出了在側(cè)壁部分之間的偏離處的120度角的成核特征119。
[0119]圖12A和12B示出連接至側(cè)壁121、122、125作為成核特征的一個(gè)或多個(gè)扶壁123的另一應(yīng)用。在該實(shí)施例中，扶壁123的尺寸形成為使得它們可以替換二維六邊形陣列的多個(gè)不連續(xù)區(qū)域或域，以在不導(dǎo)致最終陣列產(chǎn)生應(yīng)力的情況下用作成核特征。在圖12C中，側(cè)壁127、128、129的一個(gè)或多個(gè)凹處126被表示為成核特征。
[0120]側(cè)壁131的凹處132用作成核特征的另一示例在圖13中示出。凹處在圖中示出為沿側(cè)壁131間隔離開距離L，其中L=N.Ly,或者對于分隔壁133，間隔被設(shè)定為與不連續(xù)區(qū)域或域的平行的行的節(jié)距Lx對應(yīng)。此外，相鄰側(cè)壁上的凹處132可以相對于彼此以例如60度角間隔。
[0121]在圖14中，設(shè)置柱狀物147，它們放置在側(cè)壁141、142、143、145、146之間的它們被定位并且尺寸形成為適配于連續(xù)區(qū)域或域149之中不連續(xù)區(qū)域或域148的二維陣列中的位置處，其中每個(gè)柱狀物147有效地替換不連續(xù)的第一區(qū)域或域148，并且因而每個(gè)柱狀物可以用作對準(zhǔn)的成核位置。即使由多個(gè)柱狀物開始成核，柱狀物的對準(zhǔn)也應(yīng)該幫助確保最終的自組裝二維陣列是對準(zhǔn)的。因?yàn)榍抖喂簿畚锟赡苄纬蛇^渡區(qū)域，或在與圖形外延特征的界面處寬度為d的“死區(qū)”(如本文前面介紹的)，柱狀物的尺寸可以按次序布置以考慮這種現(xiàn)象。
[0122]在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例中，圖形外延模板結(jié)合替換單個(gè)的二維六邊形陣列的不連續(xù)區(qū)域或域的圖形外延成核特征的使用和提供位置點(diǎn)以定位二維陣列的不連續(xù)第一區(qū)域或域的圖形外延成核特征。例如，根據(jù)本發(fā)明的圖形外延模板(未示出)結(jié)合上面參照圖 9 描述的例如 901、903、904、906、907、909、910、912、913、914、916、917 的短扶壁用作替換單個(gè)的二維六邊形陣列的不連續(xù)區(qū)域或域的圖形外延成核特征的使用和參照圖5描述的間隔區(qū)的角部用作提供位置點(diǎn)以定位二維陣列的不連續(xù)第一區(qū)域或域的圖形外延成核特征的使用。代替參照圖5描述的間隔區(qū)的角部，可以使用提供位置點(diǎn)以定位二維陣列的不連續(xù)第一區(qū)域或域的其他類型的圖形外延成核特征。例如，可以使用以上描述或示出的可應(yīng)用的圖形外延成核特征的任一種，例如圖6A或圖6B的圖形外延成核特征。此外，代替參照圖9描述的短扶壁，也可以使用替換單個(gè)的二維六邊形陣列的不連續(xù)區(qū)域或域的其他類型的圖形外延成核特征。此外，還可以使用圖形外延成核特征的其他組合，例如圖13示出的凹處132和圖6A或圖6B的圖形外延成核特征的組合(扶壁和相應(yīng)的側(cè)壁之間具有間隙或沒有間隙)。如上所述的圖形外延成核特征的組合類型的優(yōu)點(diǎn)在于，其進(jìn)一步極大地改善不連續(xù)第一區(qū)域或域沿y軸線被精確地且均勻地間隔。
[0123]對于圖5至14中示出的圖形外延模板的多個(gè)實(shí)施例，通過襯底上的抗蝕劑層的沉積和隨后蝕刻抗蝕劑層以去除部分抗蝕劑層而留下圖形外延模板的圖案作為襯底表面上的剩余抗蝕劑特征，可以在襯底上適當(dāng)?shù)靥峁┠０濉?br> [0124]在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過例如抗蝕劑層等層的電子束光刻形成模板。
[0125]在圖15中，欄(A)、(B)以及(C)的每個(gè)示出不同的圖形外延模板的形式，在每種情形中，通過雙曝光光刻術(shù)，每欄的最后一行示出在每欄的行(d)中模板內(nèi)對準(zhǔn)的嵌段共聚物的自組裝。[0126]對于圖15的多個(gè)實(shí)施例的每一個(gè)，欄(A)、⑶以及(C)，一對重疊的光刻曝光被施加到抗蝕劑上，其中第一曝光在行(a)示出，第二曝光如行(b)所示，由此，對于每個(gè)示例，一旦曝光后的抗蝕劑已經(jīng)被顯影，結(jié)合的最終曝光提供根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模板。該方法允許采用單個(gè)掩模，使用通過圖案(a)和(b)的重疊形成的圖形外延模板，得出如行(C)所示的最終圖形外延模板。最終的圖形外延模板因而可以包括扶壁形式的成核特征，扶壁的尺寸不同地將小于通過使用單個(gè)掩模和單次曝光至光化輻射的常規(guī)光刻可獲得的分辨率。每欄的行(d)示出如何使用最終的圖形外延模板用于對準(zhǔn)嵌段共聚物的自組裝。
[0127]所述和圖示的實(shí)施例是為了被看作圖示而不是限制性特性，可以理解，僅示出和/或描述了優(yōu)選的實(shí)施例，并且全部改變和修改都在本發(fā)明權(quán)利要求限定的期望被保護(hù)的范圍內(nèi)。例如，雖然這些示例涉及適于組成為六邊形二維陣列的自組裝聚合物，但是所用的聚合物可以例如改為適于自組裝為矩形、正方形或面心二維陣列的一種，其中圖形外延模板被修改為與側(cè)壁成90度而不是所說的60度或120度設(shè)置的特征端壁、柱狀物或扶壁。此外，側(cè)壁和端壁、柱狀物或扶壁之間設(shè)置的角度(例如如圖8中示出的角度)影響不連續(xù)第一區(qū)域或域精確且均勻地沿y軸線方向間隔得怎么樣。尤其地，在端壁、柱狀物或扶壁與側(cè)壁之間的角度被設(shè)置在60度至80度之間的情況下實(shí)現(xiàn)好的結(jié)果。在端壁、柱狀物或扶壁與側(cè)壁之間角度被設(shè)置在66度至75度之間，例如66度或72度的情況下實(shí)現(xiàn)更好的結(jié)果O
[0128]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及光刻方法。該方法可以用在制造例如電子器件和集成電路等器件或其他應(yīng)用的過程中，例如集成光學(xué)系統(tǒng)、磁域存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭、有機(jī)發(fā)光二極管等的制造。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還用于在制造集成電路、比特圖案化介質(zhì)和/或用于磁性存儲(chǔ)裝置(例如硬驅(qū)動(dòng))的離散的軌跡介質(zhì)中使用的表面上形成有序的納米結(jié)構(gòu)。
[0129]尤其地，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于高分辨率光刻，其中圖案化到襯底上的特征具有大約Iym或更小的寬度或臨界尺寸，通常是IOOnm或更小，或甚至是IOnm或更小。
[0130]光刻技術(shù)可以涉及將若干個(gè)圖案應(yīng)用到襯底上，該圖案一個(gè)堆疊在另一個(gè)的頂部，使得它們一起形成器件，例如集成電路。每個(gè)圖案與之前提供的圖案的對準(zhǔn)是重要考慮因素。如果圖案沒有充分精確地彼此對準(zhǔn)，則這會(huì)導(dǎo)致多個(gè)層之間的電連接沒有實(shí)現(xiàn)。這依次會(huì)導(dǎo)致器件失去功能。光刻設(shè)備因此通常包括對準(zhǔn)設(shè)備，其可以用于將每個(gè)圖案與之前提供的圖案對準(zhǔn)，和/或與襯底上提供的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。
[0131]盡管以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以以與上述不同的方式來實(shí)現(xiàn)。例如，本發(fā)明可以采用包含用于描述一種如上面公開的方法的一個(gè)或更多個(gè)機(jī)器可讀指令序列的計(jì)算機(jī)程序的形式，或具有存儲(chǔ)其中的所述計(jì)算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)(例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤或光盤)的形式。
[0132]在本說明書中，術(shù)語“襯底”指的是包括形成襯底的一部分的或設(shè)置在襯底任何表面層，例如其他平面化層或抗反射涂層，它們可以是襯底表面或襯底表面處，或形成襯底表面。
【權(quán)利要求】
1.一種襯底上的圖形外延模板，用以對準(zhǔn)襯底表面上的自組裝嵌段聚合物，其中嵌段共聚物適于自組裝為包括平行于笛卡爾y軸線延伸、沿正交的笛卡爾X軸線相互間隔開并且通過連續(xù)的第二區(qū)域或域分開的不連續(xù)的第一區(qū)域或域的平行的行的二維陣列，所述圖形外延模板包括: 基本上平行的第一和第二側(cè)壁，所述第一和第二側(cè)壁平行于I軸線延伸并且限定I軸線并且沿X軸線相互間隔開以提供間隔區(qū)，該間隔區(qū)適于保持處于襯底上側(cè)壁之間并且平行于側(cè)壁的至少一行不連續(xù)的第一區(qū)域或域，并且通過連續(xù)的第二區(qū)域或域與其分開， 其中所述間隔區(qū)包括圖形外延成核特征，所述圖形外延成核特征被布置用于將至少一個(gè)不連續(xù)的第一區(qū)域或域定位在間隔區(qū)內(nèi)的特定位置處。
2.如權(quán)利要求1所述的圖形外延模板，其中所述圖形外延成核特征包括在第一側(cè)壁和/或第二側(cè)壁內(nèi)的凹處。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圖形外延模板，其中該凹處的形狀形成為在其中保持至少一個(gè)不連續(xù)的第一區(qū)域或域。
4.如權(quán)利要求1一3中任一項(xiàng)所述的圖形外延模板，其中所述圖形外延成核特征包括從第一側(cè)壁延伸到間隔區(qū)中的扶壁。
5.如權(quán)利要求5所述的圖形外延模板，其中所述扶壁延伸朝向第二側(cè)壁，以提供跨經(jīng)所述間隔區(qū)的分隔壁。
6.如權(quán)利要求5所述的圖形外延模板，其中所述扶壁延伸跨經(jīng)所述間隔區(qū)且朝向第二側(cè)壁，以提供延伸跨經(jīng)間隔區(qū)的分隔壁，只是在扶壁和第二側(cè)壁之間留下間隙。
7.如權(quán)利要求4一6中任一項(xiàng)所述的圖形外延模板，其中所述扶壁的形狀形成為與二維陣列接合，使得所述扶壁代 替二維陣列的一個(gè)或多個(gè)不連續(xù)的第一區(qū)域或域。
8.如權(quán)利要求4一7中任一項(xiàng)所述的圖形外延模板，其中所述扶壁包括直的部分，在直的部分處扶壁接合第一側(cè)壁，使得在扶壁的直的部分和第一側(cè)壁之間形成60度至80度之間的角。
9.如權(quán)利要求4一8中任一項(xiàng)所述的圖形外延模板，其中所述扶壁包括另一圖形外延成核特征。
10.如權(quán)利要求1一9中任一項(xiàng)所述的圖形外延模板，其中所述第一側(cè)壁包括沿X軸線相對于彼此偏離的第一和第二平行側(cè)壁部分，所述圖形外延成核特征包括第一和第二部分之間的間斷。
11.如權(quán)利要求10所述的圖形外延模板，其中所述第一和第二平行側(cè)壁部分偏離沿X軸線測量的N.Lx，其中N是整數(shù)，Lx是沿X軸線的二維陣列的平行的行的節(jié)距。
12.如權(quán)利要求1一11中任一項(xiàng)所述的圖形外延模板,其中所述圖形外延成核特征包括位于間隔區(qū)內(nèi)的柱狀物，從襯底的表面延伸出并與側(cè)壁間隔開。
13.如權(quán)利要求12所述的圖形外延模板，其中所述柱狀物的形狀形成為并且定位成與二維陣列接合，使得所述扶壁替代二維陣列的一個(gè)或多個(gè)不連續(xù)的第一區(qū)域或域。
14.如權(quán)利要求12或13所述的圖形外延模板，其中所述柱狀物包括另一圖形外延成核特征。
15.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的圖形外延模板，其中所述圖形外延模板是氫硅倍半氧烷。
16.一種制備用于在其上淀積可自組裝嵌段共聚物的襯底表面的方法，該方法包括步驟: 在襯底表面上形成根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的圖形外延模板。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中通過下列步驟在襯底上提供圖形外延模板的側(cè)壁以及任何扶壁和/或柱狀物: 將抗蝕劑層涂覆到所述表面上， 選擇性地將抗蝕劑層曝光于光化輻射，以提供抗蝕劑層的被曝光和未曝光區(qū)域，和使用顯影劑去除被曝光的抗蝕劑區(qū)域或未曝光的抗蝕劑區(qū)域，以提供在其上具有剩余抗蝕劑區(qū)域的抗蝕劑特征的表面， 其中所述抗蝕劑特征形成圖形外延模板的側(cè)壁和任何扶壁和/或柱狀物。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述圖形外延模板的側(cè)壁和/或扶壁通過下列步驟設(shè)置在襯底上: 將抗蝕劑涂覆到所述表面上， 實(shí)現(xiàn)用光化輻射曝光抗蝕劑層的第一選擇性曝光，以提供抗蝕劑層的第一被曝光區(qū)域， 實(shí)現(xiàn)用光化學(xué)輻射曝光抗蝕劑層的第二選擇性曝光，以提供抗蝕劑層的第二被曝光區(qū)`域， 其中所述第二被曝光區(qū)域與第一被曝光區(qū)域部分重疊，并且其中所述抗蝕劑層的多個(gè)區(qū)域在第一和第二選擇性曝光中保持未曝光；以及 使用顯影劑去除未曝光抗蝕劑區(qū)域，以提供其上具有剩余的被曝光蝕劑區(qū)域的抗蝕劑特征的表面，其中所述抗蝕劑特征形成所述圖形外延模板的側(cè)壁和/或扶壁。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中通過抗蝕劑層的僅在第一和第二選擇性曝光中的一個(gè)中被曝光的被曝光區(qū)域形成扶壁。
20.一種對準(zhǔn)襯底表面上的自組裝嵌段聚合物的方法，其中所述嵌段共聚物適于自組裝為二維陣列，所述二維陣列包括平行于笛卡爾y軸線延伸、沿正交的笛卡爾X軸線相互間隔開并且被連續(xù)的第二區(qū)域或域分開的不連續(xù)的第一區(qū)域或域的平行的行，所述方法包括: 在襯底表面上提供根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的圖形外延模板， 將可自組裝嵌段聚合物合成物淀積到圖形外延模板的間隔區(qū)中，和處理可自組裝聚合物合成物，以提供自組裝至在間隔區(qū)中的自組裝嵌段共聚物的二維陣列中。
21.一種通過抗蝕劑蝕刻來圖案化襯底表面的光刻方法，其中所述方法包括通過如權(quán)利要求20所述的方法在所述表面處提供自組裝嵌段共聚物層，其中所述自組裝嵌段共聚物層被用作抗蝕劑層。
22.—種在襯底表面處形成器件形貌的方法，所述方法包括使用通過權(quán)利要求20的方法形成的自組裝聚合物層作為抗蝕劑層，同時(shí)蝕刻襯底以提供器件形貌。
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK103889888SQ201280048599
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月3日
【發(fā)明者】T·恩古巖, J·范德爾斯, W·卡特拉爾斯, S·伍伊斯特爾, E·范德海伊登, H·梅森, R·科萊, E·皮特斯, C·范黑斯克, A·布里扎爾特, H·布特斯, T·朱茲海妮娜, J·德魯伊特爾 申請人:Asml荷蘭有限公司