圖案化介質及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了圖案化介質及其制造方法。該方法包括：提供在光刻圖案化表面層下具有外部層的襯底，光刻圖案化表面層包括第一區(qū)域中的第一圖案和第二區(qū)域中的第二圖案；在第一區(qū)域上涂敷第一掩模材料；轉移第二圖案至第二區(qū)域中的外部層內；在光刻圖案化表面層上形成自組裝嵌段共聚物結構，自組裝嵌段共聚物結構與第一區(qū)域中的第一圖案對齊；在第二區(qū)域上涂敷第二掩模材料；轉移聚合物鏈段圖案至第一區(qū)域中的外部層內；按照轉移至第二區(qū)域中的外部層的第二圖案和轉移至第一區(qū)域中的外部層的聚合物鏈段圖案蝕刻襯底。
【專利說明】圖案化介質及其制造方法
【技術領域】
[0001]本公開的主題涉及用于制造圖案化介質的技術，更具體地涉及制造具有特征密度不同的區(qū)域的圖案化介質和集成電路。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)磁存儲裝置被用于存儲數(shù)據(jù)和信息已有多年。磁存儲裝置一般包括磁性材料單元(“位”)，該磁性材料能被極化成不同的磁態(tài)，諸如正態(tài)和負態(tài)。每個位能存儲取決于該位的磁極化狀態(tài)的信息(一般為呈I或O的形式的二進制信息)。因而，磁存儲裝置一般包括:“讀”元件，其在磁性材料上方經(jīng)過并感知每一位的磁極化狀態(tài)；以及“寫”元件，其在磁性材料上方經(jīng)過并改變每一位的磁極化狀態(tài)，從而記錄信息的單個單元。因此，磁存儲裝置上能存儲的信息的量與磁存儲裝置上的磁位的數(shù)量成正比。
[0003]存在多種類型的磁存儲裝置，每個類型有不同的制造過程。例如，傳統(tǒng)的顆粒磁記錄裝置是具有磁層位的盤，每個位上有多個磁顆粒。在顆粒磁裝置中，所有位都是共面的，且盤的表面是光滑且連續(xù)的。為了增加顆粒磁盤上能存儲的信息的量，位尺寸能被減小，同時保持顆粒尺寸不變。然而，對于更小的位，每個位上有更少的顆粒，這降低了信噪比(更少的信號，更大的噪聲)。為了保持更好的信噪比，已經(jīng)發(fā)展出了減小位尺寸和顆粒尺寸兩者的方法，從而保持每個位上的相同數(shù)量的顆粒。但是，當顆粒變得過小時，熱漲落會使顆粒自發(fā)地反轉極性，從而導致不穩(wěn)定的存儲和信息的丟失。
[0004]位圖案化介質裝置是磁存儲裝置的另一示例。在位圖案化介質中，利用傳統(tǒng)光刻和蝕刻技術，位被物理地蝕刻至表面中。與顆粒磁記錄裝置不同，位圖案化介質裝置被形貌化地構圖有交叉的溝槽和抬高的位島。在一些實例中，溝槽被直接蝕刻至磁性材料內；在另一些實例中，物理圖案被蝕刻至襯底內，然后磁性材料被被覆在圖案化的襯底上。由于抬高的位島和溝槽之間的物理分隔，為了增加裝置的面位密度，每個獨立位島的寬度能被減小，同時仍保持高的信噪比和高的熱穩(wěn)定性。
[0005]事實上，傳統(tǒng)位圖案化介質的面位密度僅受傳統(tǒng)光刻技術的分辨率極限限制，不受如顆粒磁記錄裝置中那樣的穩(wěn)定性問題限制。例如，在大于每平方英寸一萬億比特(Tbit/in2)的位密度的情況下，位圖案化磁記錄介質可以是熱和磁穩(wěn)定的。然而，傳統(tǒng)光刻僅能形成最高約0.5Tbit/in2的位圖案密度和相關的伺服特征。
[0006]光刻包括在待圖案化介質上被覆抗蝕劑材料，和按特定的圖案橫過抗蝕劑材料發(fā)射射線(例如光或電子束)，從而顯影抗蝕劑材料的特定部分。此射線制備了抗蝕劑材料的將被選擇性去除的部分?？刮g劑材料的被去除的部分暴露了介質的用于進一步處理的圖案部分。雖然傳統(tǒng)光刻工藝能夠構圖約30納米小的特征，但是對位圖案化介質中更小的特征和更高密度的圖案的需求已將傳統(tǒng)光刻技術推至其分辨率極限。
[0007]因此，已經(jīng)發(fā)展和正在發(fā)展其他技術以增加位圖案化介質的圖案密度。例如，嵌段共聚物的定向自組裝已經(jīng)被實施，以獲得大于lTbit/in2的位密度。如美國專利第8059350號和美國專利第8119017號(兩者的受讓人與本申請的受讓人相同)中進一步明確說明的那樣，嵌段共聚物的定向自組裝能用來增加面位密度和/或精制傳統(tǒng)光刻位圖案。由于嵌段共聚物的自組裝與本公開的主題有關，所以與嵌段共聚物的自組裝有關的附加細節(jié)和描述以下被包括在詳細說明中。
[0008]然而，使用密度增加技術例如嵌段共聚物的定向自組裝來生產(chǎn)圖案化介質，會使圖案化介質限制于單一特征密度。換句話說，若某應用需要既具有高特征密度區(qū)又具有低特征密度區(qū)的圖案化介質，傳統(tǒng)的密度增加技術不可使用。例如，傳統(tǒng)位圖案化磁記錄硬盤驅動器一般包括數(shù)據(jù)區(qū)和伺服區(qū)。數(shù)據(jù)區(qū)一般包括重復的位島以用于讀/寫信息，而伺服區(qū)部分地用于位置誤差信令(PES)。為了提高位圖案化磁硬盤驅動器的存儲容量和性能，有益的是，增大數(shù)據(jù)位島密度而超出傳統(tǒng)光刻的分辨率極限，同時仍將伺服特征密度保持在傳統(tǒng)光刻的分辨率極限內。由于傳統(tǒng)密度增加技術會影響圖案化介質的整個表面，所以這些技術不可用。
[0009]在另一示例中，集成電路常常包括多種不一致且非重復的特征。傳統(tǒng)密度增加技術——例如嵌段共聚物的自組裝——在制造集成電路時是無用的，因為集成電路表面上的不同區(qū)域各自可能需要不同的特征密度。

【發(fā)明內容】

[0010]由前述討論顯見，存在對以下方法的需求，該方法分別地處理圖案化介質的多個區(qū)域，以在每個區(qū)域中獲得不同的特征密度。響應于本【技術領域】的當前狀態(tài)，更具體地，響應于當前可用的微制造方法和納米制造方法仍未完全解決的本【技術領域】中的問題和需要，本申請的主題得以開發(fā)。因而，本公開被開發(fā)來提供一種克服本【技術領域】中的以上討論的缺點中的諸多或全部缺點的，用于分別地處理圖案化介質的多個區(qū)域的方法。
[0011]根據(jù)一實施方式，用于制造圖案化介質的方法包括步驟:提供在光刻圖案化表面層下具有外部層的襯底，該光刻圖案化表面層包括第一區(qū)域中的第一圖案和第二區(qū)域中的第二圖案；在第一區(qū)域上涂敷第一掩模材料；在第二區(qū)域中轉移第二圖案至外部層內；去除第一掩模材料；在光刻圖案化表面層上形成自組裝嵌段共聚物結構，自組裝嵌段共聚物結構與第一區(qū)域中的第一圖案對齊且包括聚合物鏈段圖案；在第二區(qū)域上涂敷第二掩模材料；在第一區(qū)域中轉移聚合物鏈段圖案至外部層內；去除第二掩模材料和自組裝嵌段共聚物結構；以及按照轉移至第二區(qū)域中的外部層的第二圖案和轉移至第一區(qū)域中的外部層的聚合物鏈段圖案蝕刻襯底。
[0012]在一實施方式中，制造模板的方法可用來制造其他圖案化介質。而且，第一區(qū)域可以是數(shù)據(jù)區(qū)域，第二區(qū)域可以是伺服區(qū)域。在另一實施方式中，第一區(qū)域是第一密度數(shù)據(jù)區(qū)域，第二區(qū)域是第二密度數(shù)據(jù)區(qū)域。在又一實施方式中，第一區(qū)域是第一密度伺服區(qū)域，第二區(qū)域是第二密度伺服區(qū)域。本方法也包括使用光致抗蝕劑材料或電子束抗蝕劑材料，例如ZEP520或聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)。
[0013]根據(jù)另一實施方式，用于制造圖案化介質的方法包括步驟:提供襯底，襯底在光刻圖案化表面層下具有外部層，該光刻圖案化表面層包括第一區(qū)域中的第一圖案和第二區(qū)域中的第二圖案；在光刻圖案化表面層之上涂敷保護層；在第一區(qū)域上涂敷第一掩模材料；通過按照第二圖案剝離第二區(qū)域中光刻圖案化表面層的部分在第二區(qū)域中形成保護層圖案；在第二區(qū)域中轉移保護層圖案至外部層內；去除第一掩模材料和保護層；在光刻圖案化表面層上形成自組裝嵌段共聚物結構，自組裝嵌段共聚物結構與第一區(qū)域中的第一圖案對齊，且包括聚合物鏈段圖案；在第二區(qū)域之上涂敷第二掩模材料；在第一區(qū)域中轉移聚合物鏈段圖案至外部層內；去除第二掩模材料和自組裝嵌段共聚物結構；以及按照轉移至第二區(qū)域中的外部層的保護層圖案和轉移至第一區(qū)域中的外部層的聚合物鏈段圖案蝕刻襯底。
[0014]在一實施方式中，制造模板的方法可用來制造其他圖案化介質。而且，第一區(qū)域可以是數(shù)據(jù)區(qū)域，第二區(qū)域可以是伺服區(qū)域。在另一實施方式中，第一區(qū)域是第一密度數(shù)據(jù)區(qū)域，第二區(qū)域是第二密度數(shù)據(jù)區(qū)域。在又一實施方式中，第一區(qū)域是第一密度伺服區(qū)域，第二區(qū)域是第二密度伺服區(qū)域。本方法也包括使用光致抗蝕劑材料或電子束抗蝕劑材料，例如ZEP或聚甲基丙烯酸甲酯。本方法可以進一步包括使用金屬保護層。
[0015]本公開的主題也涉及一種圖案化介質，其包括:襯底；涂敷于襯底上的外部層；涂敷于外部層上的光刻圖案化表面層，該光刻圖案化表面層包括第一區(qū)域中的第一圖案和第二區(qū)域中的第二圖案，其中第二區(qū)域中的第二圖案被轉移至外部層；以及與第一區(qū)域中的第一圖案對齊的自組裝嵌段共聚物結構。該圖案化介質的第一區(qū)域可以是數(shù)據(jù)區(qū)域，第二區(qū)域可以是伺服區(qū)域。在另一實施方式中，第一區(qū)域是第一密度數(shù)據(jù)區(qū)域，第二區(qū)域是第二密度數(shù)據(jù)區(qū)域。在又一實施方式中，第一區(qū)域是第一密度伺服區(qū)域，第二區(qū)域是第二密度伺服區(qū)域。
[0016]此說明書全文中對特征、優(yōu)點的提及或類似語言不表明可用本公開實現(xiàn)的所有特征和優(yōu)點應當在或就在本發(fā)明的任何單個實施方式中。相反，提及特征和優(yōu)點的語言被理解為意味著，結合一實施方式描述的具體特征、優(yōu)點或特性被包括在本文公開的主題的至少一個實施方式中。因此，本說明書全文中對特征和優(yōu)點的討論和類似語言可以指同一實施方式，但是不是必定指同一實施方式。
[0017]進一步，本公開的所描述的特征、優(yōu)點和特性可以以任何合適的方式組合在一個或更多個實施方式中。本領域技術人員將意識到，本申請的主題在沒有【具體實施方式】的特定特征或優(yōu)點中的一個或多個的情況下可被實施。在其他情形下，附加特征和優(yōu)點可在某些實施方式中實現(xiàn)，其可以不出現(xiàn)在本公開的全部實施方式中。
[0018]本公開的這些特征和優(yōu)點將因以下說明和所附權利要求而變得更充分明顯，或可通過如以下闡述的本公開的實施而被了解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了本公開的優(yōu)點被容易地理解，將通過參照附圖中示出的特定實施方式，給出對以上簡要描述的本公開的更具體的說明。在這些附圖僅繪示本公開的典型實施方式且因此將不被當作本公開的范圍的限制的條件下，將通過附圖的使用，以更多的特征和細節(jié)來描述和說明本申請的主題，附圖中:
[0020]圖1是位圖案化磁存儲驅動器的一實施方式的透視圖，其具有圖案化表面的放大圖；
[0021]圖2A是圖案化介質的一種實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，該視圖示出涂敷于襯底上的外部層；
[0022]圖2B是圖2A的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出涂敷于外部層之上的表面層；
[0023]圖2C是圖2B的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出覆蓋表面層的抗蝕劑層；
[0024]圖2D是圖2C的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出經(jīng)歷了光刻構圖工藝后的抗蝕劑層中的圖案；
[0025]圖2E是圖2D的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D,但該視圖不出表面層和抗蝕劑層中的圖案；
[0026]圖2F是圖2E的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出抗蝕劑層已經(jīng)被去除后的表面層中的圖案；
[0027]圖3是簡單蝕刻的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，其中外部層和襯底具有與原始光刻圖案相應的蝕刻圖案；
[0028]圖4A是圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，該視圖示出被選擇性地涂敷到襯底的第一區(qū)域上的新掩模材料；
[0029]圖4B是圖4A的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出第二區(qū)域中按照表面層的原始光刻圖案蝕刻出的外部層；
[0030]圖4C是圖4B的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D,但該視圖不出表面層從第二區(qū)域中的襯底去除和該新掩模材料從第一區(qū)域去除；
[0031]圖4D是圖4C的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出涂敷在第一區(qū)域中的光刻圖案化表面層上和第二區(qū)域中的光刻圖案化外部層上的嵌段共聚物；
[0032]圖4E是圖4D的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出已經(jīng)被退火后的嵌段共聚物；
[0033]圖4F是圖4E的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出被選擇性地涂敷在襯底的第二區(qū)域上的另一掩模材料；
[0034]圖4G是圖4F的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出第一區(qū)域中的密度增加圖案；
[0035]圖4H是圖4G的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出被蝕刻至第一區(qū)域中的表面層和外部層內的密度增加圖案；
[0036]圖4J是圖4H的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出第一區(qū)域中的外部層的密度增加圖案和第二區(qū)域中的外部層的原始光刻圖案；
[0037]圖4K是圖4J的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出用第一區(qū)域中的密度增加圖案和第二區(qū)域中的原始光刻圖案蝕刻出的襯底；
[0038]圖4L是圖4K的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出所有加工層被剝離且第一區(qū)域具有蝕刻出的密度增加圖案和第二區(qū)域具有蝕刻出的原始光刻圖案的襯底；
[0039]圖5A是圖2E的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出涂敷在抗蝕劑層和外部層上的保護層；
[0040]圖5B是圖5A的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D,但該視圖不出抗蝕劑層自圖案化介質剝離，并示出掩模材料在第一區(qū)域上的后續(xù)涂敷；[0041]圖5C是圖5B的圖案化介質的根據(jù)一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出按照第二區(qū)域中的保護層圖案蝕刻出的外部層；
[0042]圖5D是圖5C的圖案化介質的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出掩模材料被去除；以及
[0043]圖6是描述用于制造圖案化介質的方法的一實施方式的示意性流程圖。
【具體實施方式】
[0044]本公開的主題總體上涉及物理地構圖介質。遍及本公開，術語“圖案化介質”指包括物理圖案化特征的任何設備或裝置。例如，在一實施方式中，圖案化介質指具有物理圖案化數(shù)據(jù)位和伺服特征的磁存儲硬盤驅動器。在另一實施方式中，圖案化介質指能用來制造圖案化盤的模板、鑄?；驔_模，該圖案化盤能安裝到硬盤驅動器內。在又一實施方式中，圖案化介質指包括各種物理圖案化特征的集成電路。
[0045]而且，在整個公開中，術語“襯底”指位圖案化介質的一部件，尤其是最終獲得物理圖案化特征的部件。例如，在一實施方式中，術語“襯底”指硅晶片，該硅晶片蝕刻有上百萬個物理圖案化特征并形成基底，為了制造磁存儲硬盤驅動器(一種圖案化介質)，磁材料涂層可涂敷于該基底上。在另一實施方式中，術語“襯底”指磁層本身，因為磁層是實際獲得物理圖案化特征的材料。在另一實施方式中，術語“襯底”指為制造集成電路(一種圖案化介質)作準備而被構圖的半導體材料。
[0046]如圖1所示，根據(jù)一實施方式，硬盤驅動器100包括多個圖案化襯底或硬盤102。硬盤驅動器100的襯底102以及其他圖案化介質裝置的襯底包括至少上百萬個獨立的物理圖案化特征152。特征152沿著襯底102布置，以形成物理圖案。與集成電路上的特征類似，特征152的物理圖案能以多種方式制造。本公開的主題總體上涉及將特征的這樣的圖案制造在圖案化介質的襯底中。所形成的圖案化襯底能用作模板。然后，該模板用于在其他盤上壓印壓印抗蝕劑圖案。那些其他的盤可包含磁層。圖案化的壓印層用作掩模，該掩模用于利用諸如蝕刻或離子注入的多種構圖方法中的一種來構圖那些磁盤。
[0047]如圖1所示，圖案化介質通常包括襯底102，該襯底具有被蝕刻至襯底102的表面內的至少上百萬個柱152和/或特征152。一些實施方式中，為了產(chǎn)生基本上平滑的表面，惰性的填充材料(未示出)可添加在襯底102的特征152之間(在溝槽中)，使得特征152的頂部與填充材料的表面共面。遍及本公開，術語“特征”用來表示被蝕刻至圖案化介質的襯底內的獨立的柱。于是，在例如圖1所示的磁硬盤驅動器的圖案化介質上，“特征”被定義為基本一致的和重復的數(shù)據(jù)島和/或伺服特征。在模板、鑄模和沖模上，“特征”被定義為溝槽和島，該溝槽和島將被用于將一圖案蓋印或壓印至另一襯底。在集成電路上，“特征”被定義為表面元件，諸如柵、觸點、或用于后續(xù)蝕刻/摻雜的標記。
[0048]在一實施方式中，襯底102是一種半導體,例如娃。在另一實施方式中，襯底102可包括石英、二氧化硅、SiO2、玻璃、鋁合金、鎳合金、硅合金、以及類似物。根據(jù)給定應用的特性，特征152能在寬度、高度、大小和密度方面變化。例如，特征152可以如所示那樣是基本上圓柱形的，或者位可以是基本上矩形的、圓錐形的、橢圓形的、或類金字塔狀的。在光刻構圖中，特征152之間的距離(通常所說的位節(jié)距(bit pitch))可以為5-10納米小。諸如嵌段共聚物的自組裝的密度增加技術可用于減小位節(jié)距，并因而增大面位/特征密度。圖1中還包括觀察點154,其示出沿襯底102的表面的視圖。[0049]圖2A-2F描繪根據(jù)一實施方式的用于制造圖案化介質的方法的各階段。圖2A是圖案化介質的一個實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，該視圖示出涂敷于襯底102上的外部層104。如以上簡要描述的那樣，一實施方式中的襯底102可以是任何合適的半導體那樣的材料，且可根據(jù)給定應用的特性選擇。一般地，襯底102的材料是具有平滑表面的固體。通常硅被用作襯底，因此，本公開的所有頁面中，術語“襯底”、“硅”和“晶片”將被可互換地使用，且全都指基底半導體材料，在一實施方式中，該基底半導體材料最終被蝕刻有圖案化特征。在另一實施方式中，襯底102可以是磁性材料，該磁性材料被構圖以制造磁記錄硬盤驅動器。
[0050]外部層104可以是任何掩模材料，其充分地保護襯底102免受過早的蝕刻，并保持襯底102的表面沒有缺陷。在一實施方式中，外部層104包括單層掩模材料。在另一實施方式中，外部層104包括多層掩模材料。例如,鉻可被選作第一掩模材料,且可被涂敷于襯底102表面上。在涂敷鉻之后，一層二氧化硅可被涂敷于鉻之上，于是形成雙涂層外部層104。在一實施方式中，外部層104與襯底102基本相同，因為外部層104是襯底102的構件。在另一實施方式中，夕卜部層104可實質上不同于襯底102。在一實施方式中，取代鉻,招被使用。
[0051]二氧化硅和鉻是“硬”掩模材料的示例，當圖案化介質在后續(xù)處理步驟中以反應氣體或化學溶劑處理時，所述“硬”掩模材料是非常耐腐蝕的，不會被損傷或破壞。這些“硬”掩模材料通常用于在外面的層經(jīng)歷化學洗滌和蝕刻的同時保護襯底。這些“硬”外部層104為制造者提供了在構圖和處理襯底方面的更大的控制，因為“硬”外部層104允許制造者控制何時某蝕刻或洗滌工藝會穿透外部層104，并因而控制何時襯底102的實際蝕刻會發(fā)生。
[0052]也可以預期，外部層104可以包括“軟”掩模材料，例如聚合物膜、抗蝕劑層等。這些“軟”掩模材料更易受沖洗和蝕刻以及其他去除處理的影響，因此可能不能提供“硬”外部層104能提供的保護級別。涉及“軟”掩模材料、沖洗和蝕刻的額外細節(jié)，將在下面參考圖2B、2C和2E更詳細地描述。其他材料可用來形成外部層104，且這樣的其他材料將被本領域普通技術人員所認識到。
[0053]圖2B是圖2A的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出涂敷于外部層104之上的表面層106。表面層106可以是聚合物膜，該聚合物膜經(jīng)歷多個構圖和處理步驟，直到獲得最終期望的圖案。表面層106可作為制造者在其上作業(yè)直到獲得最終圖案的工作表面或地圖。一旦表面層106已繪制有最終圖案，該最終圖案然后可被轉移穿過外部層104 (通過蝕刻外部層)并進入襯底102內。然而，在一些實施方式中，表面層106、外部層104和襯底102可在同一處理步驟中且基本上同時被蝕刻。在另一些實施方式中，根據(jù)特定制造工藝的要求，表面層106和外部層104可被結合成單個保護或遮蔽層。
[0054]在一實施方式中，表面層106可以是刷聚合物(brush polymer)材料。刷聚合物一般是某長度的聚合物鏈，其能附著于表面上。通常，刷聚合物包括“頭，，部和“尾”部兩者，其中頭部附著于表面，而尾部懸空且與其他附近的組元相互作用。例如，聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)可用作表面層106，且可被涂敷在外部層104上。
[0055]除了刷聚合物外，MAT聚合物或其他聚合物膜可用來覆蓋外部層104的表面。MAT材料是交聯(lián)聚合物，所述交聯(lián)聚合物具有允許后續(xù)的嵌段共聚物層自組裝成周期交替圖案的化學表面特征。合適的表面層106的選擇可與后續(xù)使用的構圖和密度增加技術有關。例如，利用電子束光刻的構圖(下面參照圖2C和2D說明)可要求某種光刻抗蝕劑材料，該光刻抗蝕劑材料可附著或可不附著在某些表面層106成分上。
[0056]圖2C是圖2B的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出覆蓋表面層106的抗蝕劑層108。如上面簡要描述，抗蝕劑層108可類似于外部層104( S卩“硬”掩模層)，或者其可以是不同類型的聚合物膜。另外，抗蝕劑層108可包括抗蝕劑材料，諸如光刻或電子束光刻中使用的那些。在一實施方式中，抗蝕劑層108的目的可以是獲得初始圖案。例如，PMMA可以用作抗蝕劑層108，且其可用作一種電子束抗蝕劑。當電子按某圖案在PMMA掩模材料上方經(jīng)過時，PMMA的被輻射/被影響部分被認為已經(jīng)“顯影”，且已顯影的部分可用選擇性化學洗滌或其他選擇性清洗或分解工藝去除。在其他抗蝕劑材料中，顯影過的部分可保持，未顯影的部分可被選擇性地去除。其他抗蝕劑材料108可被使用，且不同的材料與下面的層102、104、106可以發(fā)生不同的反應，或者可用不同的方式選擇性地去除。ZEP-520是可與電子束光刻一起被使用的適當抗蝕劑材料108的另一示例。其他類型的抗蝕劑材料108可被使用，諸如馬薩諸塞州莫爾伯勒的希普勒公司(Shipley company)制造的Microposit SJR5440光致抗蝕劑。
[0057]圖2D是圖2C的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出經(jīng)歷光刻構圖工藝后抗蝕劑層108中的圖案114、116。如以上簡要說明那樣，光刻是在顯影劑膜上選擇性發(fā)射射線以選擇性地去除部分顯影劑膜的工藝。如圖2D所示，抗蝕劑層108包括若干間隙，抗蝕劑層108的在間隙處的部分已被選擇性地去除。在一實施方式中，抗蝕劑層108的被去除的部分可形成橫跨抗蝕劑層108的溝或槽?？刮g劑層108的剩余部分(即仍未被去除的部分)形成島的光刻圖案，所述島的光刻圖案將用作后續(xù)蝕刻工序的構圖地圖。
[0058]上述實施方式中，光刻構圖形成了第一區(qū)域110中的第一圖案114和第二區(qū)域112中的第二圖案116。其他實施方式中，光刻構圖可形成橫過整個抗蝕劑層108延伸的單一圖案，或光刻構圖可形成橫過抗蝕劑層108的多個區(qū)域延伸的多個圖案。
[0059]在一實施方式中，第一區(qū)域110可代表諸如硬盤驅動器的磁盤或硬盤驅動器模板工具的圖案化介質的數(shù)據(jù)區(qū)域，第二區(qū)域112可代表圖案化介質上的伺服區(qū)域。在另一實施方式中，第一區(qū)域110可代表笫一密度數(shù)據(jù)區(qū)域，第二區(qū)域112可代表第二密度數(shù)據(jù)區(qū)域。在又一實施方式中，第一區(qū)域110可代表第一密度伺服區(qū)域，第二區(qū)域112可代表第二密度伺服區(qū)域。第一區(qū)域和第二區(qū)域也可代表諸如磁RAM(MRAM)或相變可擦除(PCE)或其他種類的集成電路的存儲器件上的不同區(qū)域。在所述實施方式中，數(shù)據(jù)圖案114包括重復且基本一致的數(shù)據(jù)島，伺服圖案116包括任意的、不重復的和/或實質上不一致的伺服特征。
[0060]圖2E是圖2D的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出轉移至表面層106的第一圖案114和第二圖案116。一旦抗蝕劑層108已被光刻構圖，貝U表面層106可被蝕刻或洗滌，以將光刻圖案從抗蝕劑層108轉移至表面層106。通過部分抗蝕劑層108的選擇性去除形成于抗蝕劑層108中的溝或槽暴露表面層106的某些部分。因此，表面層106的暴露部分易受化學洗滌或蝕刻工藝影響，所述工藝去除部分表面層106。
[0061]多種蝕刻工藝(例如濕蝕刻或干蝕刻)可用來將抗蝕劑層108的光刻圖案轉移至其他層(例如表面層106、外部層104和/或襯底102)。本文公開的涉及蝕刻工藝的細節(jié)僅是納米制造中涉及的諸多技術和方法的例證。因此，可以預期，下文沒有描述的其他蝕刻工藝或技術也落入本公開的范圍內。進一步地，下文描述的蝕刻技術不僅用于表面層的蝕亥|J，通常也用于蝕刻其它層，諸如外部層104的“硬”或“軟”掩模材料的蝕刻和襯底102的蝕刻。
[0062]濕蝕刻(即化學洗滌)可用于構圖層或某材料。濕蝕刻通常包括液相溶液(即蝕刻劑)。待蝕刻的襯底或材料可被浸入蝕刻劑，材料的未掩蔽區(qū)域被溶解、被解體、被損壞、被化學改性或受到其他影響從而被去除。一些蝕刻劑特別適合蝕刻某些材料。例如，緩沖鹽酸可用于蝕刻二氧化硅，氫氧化鉀可用于蝕刻硅晶片?？捎玫钠渌g刻劑包括但不限于鹽酸、檸檬酸、硫酸和過氧化氫的混合物(即食人魚蝕刻劑)、氟化銨和氫氟酸。
[0063]干蝕刻(即反應離子蝕刻)也可用于構圖特定的材料。干蝕刻通常包括將高能自由基或離子發(fā)射至待蝕刻表面或材料上。發(fā)射的粒子與材料反應，導致材料散開或者分解以用于后續(xù)的去除。在被發(fā)射之前，可以通過使氣體穿過導致顆粒形成等離子體的電場，向顆粒賦能或者加速之。例如，氧或氫等離子體可用于蝕刻聚合物膜，諸如抗蝕劑層108中或表面層106中使用的那些聚合物膜。在一實施方式中，含氟蝕刻劑諸如四氟化碳可用于蝕刻娃或二氧化娃。如以上參考圖2A所述那樣,若外部層104包括一層二氧化娃和另一層鉻，則二氧化硅可用氟等離子體蝕刻，鉻可用濕蝕刻劑或氯RIE (反應離子蝕刻)蝕刻工藝來蝕刻。
[0064]在一實施方式中，蝕刻過程可包括剝離過程。如上所述，諸多構圖技術包括蝕刻材料的未掩蔽或暴露的區(qū)域。然而，作為備選步驟，新的掩模材料可被涂敷在已經(jīng)圖案化的層上。新掩模材料將覆蓋溝槽和島兩者，且襯底可被浸入化學洗滌劑或蝕刻劑浴中。蝕刻劑將與島的垂直側面反應，且將溶解/分散組成島的材料，導致它們被剝離和去除。此備選的蝕刻過程本質上將原始圖案化的島轉變成溝槽，并將原始圖案化的溝槽轉變成島。
[0065]圖2F是圖2E的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出已經(jīng)去除抗蝕劑層108后的表面層106中的第一圖案114和第二圖案116。去除抗蝕劑層108可作為單獨且獨立的步驟來執(zhí)行，或者抗蝕劑層108的去除可以與另一處理/蝕刻/清洗步驟同時執(zhí)行。去除(例如剝離或清除)材料與蝕刻材料不同，因為去除通常包括分散或溶解某材料的全部，而不是僅未暴露的圖案化的部分。該去除可通過將襯底102浸入尤其諸如丙酮浴或N-甲基-2-吡咯烷酮(“NMP”)浴的清洗溶劑浴內來實現(xiàn)。其他化學物質和工藝可用于將材料自襯底102去除，例如酸處理、熱或高溫處理、pH處理、壓力處理等。
[0066]一旦表面層106已被蝕刻，則通常有兩種方式來繼續(xù)進行圖案化介質的制造。第一種，如圖3所示，制造者可繼續(xù)進行簡單的蝕刻，該蝕刻包括按照原始光刻圖案114、116蝕刻外部層104和襯底102。第二種，如圖4A-4L所示，制造者可繼續(xù)進行密度增加技術以增大原始光刻圖案114、116的密度。在一實施方式中，制造者可增加第一區(qū)域114或第二區(qū)域116的圖案/特征密度。在另一實施方式中，制造者可增加第一區(qū)域114和第二區(qū)域116兩者的圖案/特征密度。
[0067]諸如雙重構圖和嵌段共聚物的自組裝的若干技術可用于增加圖案密度。可包括雙重抗蝕劑技術、雙重抗蝕劑顯影技術、雙重曝光和雙重蝕刻等的雙重構圖，可用來通過多次構圖、曝光和/或蝕刻襯底來增加圖案化介質上的特征密度。盡管這樣的技術可產(chǎn)生所期望的增加特征密度的結果，但時間和材料成本以及復雜的處理步驟通常使得這些方法不太理想。嵌段共聚物的定向自組裝是用于在圖案化介質上增加特征密度的較新的技術；然而，如以上在【背景技術】部分中討論的那樣，傳統(tǒng)的定向自組裝技術在襯底的整個表面上形成統(tǒng)一的特征密度。本公開的主題涉及使得制造者能使用密度增加技術，尤其是嵌段共聚物的自組裝，還能制造多個區(qū)域具有不同特征密度的介質的方法。
[0068]使不同的區(qū)域蝕刻有不同的特征密度和形狀是增加圖案化介質的功用、效率和容量的重要方面。然而，在一些應用中，硬盤驅動器的數(shù)據(jù)區(qū)域和伺服區(qū)域相互依賴地對齊是至關重要的。若數(shù)據(jù)區(qū)域和伺服區(qū)域未相互對齊(即若數(shù)據(jù)區(qū)域和伺服區(qū)域之間的關系未知)，則伺服區(qū)域將提供不準確和/或不正確的定位反饋。需要伺服-數(shù)據(jù)關系來允許讀/寫頭保持在目標數(shù)據(jù)軌道上。因此，雖然本公開涉及分別蝕刻不同區(qū)域以具有不同特征密度，但是所述區(qū)域的初始構圖和對齊必須在單一步驟中完成，從而保持區(qū)域的相互對齊，使得數(shù)據(jù)區(qū)域和伺服區(qū)域之間的空間關系已知。
[0069]數(shù)據(jù)區(qū)域110可包括大致環(huán)形的線或大致徑向的線，其構成用于后續(xù)形成數(shù)據(jù)位的基本元素。伺服區(qū)域112可包括與數(shù)據(jù)區(qū)域110同時被曝光的傳統(tǒng)伺服圖案，以保證涂敷中所需的對準程度而不導致重疊。這時，該工藝也確保了與嵌段共聚物處理兼容的材料和工藝。
[0070]利用嵌段共聚物的密度增加和/或圖案調整在美國專利第8059350號和美國專利第8119017號中被更詳細地描述，這兩個專利都被轉讓給了與本申請相同的受讓人，并且被引用結合在本文中。嵌段共聚物通常包括兩個或更多個聚合物鏈段，所述聚合物鏈段在被退火時，分離成具有不同形態(tài)的重復圖案。盡管此分離在微觀尺度上表現(xiàn)為基本有序的，但宏觀尺度上的長程有序并不完美，且交替聚合物鏈段序列可具有不一致性或缺陷。然而，當嵌段共聚物被涂敷在光刻圖案化襯底上且隨后被退火時，襯底表面上的對比光刻圖案(contrasting lithographic pattern)方便和促進了聚合物鏈段的長程有序。在一實施方式中，在退火嵌段共聚物后，交替聚合物鏈段中的一個可被去除，于是形成與下面的光刻圖案對齊的圖案。在另一實施方式中，一旦嵌段共聚物已被退火，則聚合物鏈段可被交聯(lián)，然后交替聚合物鏈段中的一個可被去除。
[0071]例如，如果嵌段共聚物120包括A聚合物鏈段組元122和B聚合物鏈段組元124 (見圖4E)，則一旦共聚物已被退火，聚合物鏈段組元的交替排列序列是一A-B-A-B-A—。一旦退火，聚合物鏈段組元之一，例如B鏈段組元124，可被選擇性地從序列中去除(例如被分解)，于是鏈段序列會變成一A-(間隙)-A-(間隙)-A—。在另一實施方式中，來自交替聚合物鏈段序列的圖案可通過原子層沉積、薄膜沉積、化學氣相沉積等被轉移至不同層。
[0072]交替聚合物鏈段的周期和大體尺寸取決于聚合物鏈段的分子量、體積分數(shù)和聚合物相互作用。例如，嵌段共聚物通常具有平衡周期(“U”，見圖4E)，該平衡周期代表共聚物已被退火且已相分離成交替的獨立聚合物鏈段時，跨兩個交替聚合物鏈段的距離。該周期代表聚合物鏈段的具有最低能量的交替序列的尺寸。該周期取決于組成嵌段共聚物的聚合物的尺寸和分子量、以及聚合物鏈段之間的聚合物相互作用(即弗洛里赫金斯相互作用參數(shù)(Flory-Huggins interaction parameters))。
[0073]因此，如果光刻圖案化位節(jié)距(跨一個光刻圖案化位和一個光刻圖案化溝槽的距離)與嵌段共聚物的周期相同，則光刻圖案密度不會增加，僅會被調整(尺寸、位置和對準精度)。然而，如果光刻圖案化位節(jié)距是嵌段共聚物的周期的兩倍，則對線圖案而言，光刻圖案密度將會加倍，對點圖案而言，光刻圖案密度會成為四倍。[0074]可用的嵌段共聚物的具體示例包括聚(苯乙烯-b-甲基丙烯酸甲酯)(PS-b-MMA)、聚(環(huán)氧乙燒~b~異戍二烯)(PEO-b-PI)、聚(環(huán)氧乙燒-b- 丁二烯)(PEO-b-PBD)、聚(環(huán)氧乙烷-b-苯乙烯)(PEO-b-PS)、以及其他。對合適的嵌段共聚物的選擇可涉及若干因素，包括周期(Ltl)、嵌段共聚物形態(tài)、光刻分辨率、退火的容易和方法、相分離成交替聚合物鏈段序列的過程中正確序列排列的可能性、交聯(lián)的穩(wěn)定性、圖案轉移的可靠性、去除序列中聚合物單元之一的容易和方法、聚合物與周圍材料(例如圖案化抗蝕劑層、圖案化表面層、圖案化外部層等)的相互作用、以及處理完成之后去除嵌段共聚物的容易和方法。
[0075]圖4A-4L描繪了使用嵌段共聚物的自組裝來獲得第一區(qū)域110上的密度增加同時維持第二區(qū)域112上的傳統(tǒng)光刻密度的方法的一實施方式。盡管圖中未示出，但可以預期，本公開也涉及在襯底102的不同區(qū)域上使用不同的密度增加技術來獲得不同的特征密度。在另一實施方式中，本公開可被實施以調整一區(qū)域中的圖案，且可被實施以增加另一區(qū)域的圖案密度。
[0076]圖4A是圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，該視圖顯示了被選擇性地涂敷在襯底102的第一區(qū)域110上的新掩模材料118。在一實施方式中，新掩模材料118可以是光致抗蝕劑材料，其輪廓位于第一區(qū)域110和第二區(qū)域112之間。在另一實施方式中，掩模材料118可進一步包括犧牲層，該犧牲層進一步保護部分襯底免遭過早的蝕刻，且在后續(xù)處理步驟中被去除。圖4B是圖4A的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出已按第二區(qū)域112中表面層106的原始光刻圖案116蝕刻過的外部層104。在所描述的實施方式中，還沒有發(fā)生密度增加或圖案調整，且原始光刻圖案116已被蝕刻或轉移至第二區(qū)域112中的外部層104。
[0077]在一實施方式中，保護層(例如金屬)可敷于光刻圖案116的“溝槽”和“島”上。如以上參照圖2E簡述那樣，剝離工藝然后可去除/剝離光刻圖案的“島”，留下圖案化保護層，圖案化保護層可作為用于蝕刻第二區(qū)域112中的外部層104的掩模層。以下參照圖5A-5D和圖6敘述此工藝的更詳細的說明。圖4C是圖4B的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出表面層106從第二區(qū)域112中的襯底102去除，還示出新掩模材料118從第一區(qū)域110去除。第二區(qū)域112中的表面層106的去除一般發(fā)生在第一區(qū)域110中的新掩模材料118的去除之前，從而第一區(qū)域110中的表面層106原地保留。在一實施方式中(未示出)，第二區(qū)域中的表面層106在本方法的此步驟中可不被去除，而是可稍后在第一區(qū)域中的表面層106被去除時去除。
[0078]圖4D是圖4C的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出涂敷在第一區(qū)域110中的光刻圖案化表面層106上和在第二區(qū)域112的光刻圖案化外部層104上的嵌段共聚物120。圖4E是圖4D的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出嵌段共聚物已退火后的嵌段共聚物120。嵌段共聚物120的聚合物單元122、124已分離成第一聚合物122和第二聚合物124的交替序列。由于促進長程有序和對齊的下面的光刻圖案化表面層106，在第一區(qū)域110中，交替聚合物單元122、124的序列基本無缺陷。在所描述的實施方式中，第二區(qū)域112中聚合物序列122、124的有序和對齊不重要，因為第二區(qū)域112中的外部層104已經(jīng)被蝕刻且第二區(qū)域112僅等候襯底102的蝕刻。
[0079]在所描述的實施方式中，嵌段共聚物120的周期(Ltl)是位節(jié)距的一半，這意味著第一區(qū)域110中交替序列的兩個周期與位節(jié)距對齊。表面層106的島和外部層104的溝槽之間的對比化學性質促進了此有序和對齊。在另一實施方式中，嵌段共聚物的周期與位節(jié)距的比可以是另外的比率。
[0080]圖4F是圖4E的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出選擇性地涂敷在襯底102的第二區(qū)域112上的另一掩模材料128。在一實施方式中，新掩模材料128可以是輪廓位于第一區(qū)域110和第二區(qū)域112之間的光致抗蝕劑材料。在另一實施方式中，新掩模材料128可以是硬掩模材料(即二氧化硅、氧化鋁、鋁、銅、鉻等)或軟掩模材料(即聚合物膜)。在該正確的序列中，嵌段共聚物120 (第一聚合物單元122和第二聚合物單元124的交替序列)可被交聯(lián)以使聚合物融合在一起。交聯(lián)可由熱、壓力、pH、輻射或其它引發(fā)。在一實施方式中，聚合物122、124的交聯(lián)在新掩模材料128的涂敷之后發(fā)生。在另一實施方式中，聚合物122、124的交聯(lián)發(fā)生在新掩模材料128的涂敷之前。
[0081]圖4G是圖4F的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖不出第一區(qū)域110中的密度增加圖案115。密度增加圖案115由第二聚合物單元124已被選擇性去除之后的剩下的第一聚合物單元122形成?；瘜W洗滌或其他剝離工藝可去除第二聚合物單元124。再一次，在所描述的實施方式中，第二區(qū)域112中的聚合物序列的有序和對齊不重要，且可沒有對齊。而且，在一實施方式中，由于保護掩模材料128，第二聚合物單元124還沒有從第二區(qū)域112去除。
[0082]圖4H是圖4G的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出被蝕刻入第一區(qū)域Iio中的表面層106和外部層104內的密度增加圖案115。如上所述，蝕刻可以是濕蝕刻或干蝕刻。圖4J是圖4H的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出第一區(qū)域110中外部層104的密度增加圖案115和第二區(qū)域112中外部層104的原始光刻圖案116。在所描述的實施方式中，所有殘余的(如果有的話)掩模、抗蝕劑和表面層118、128、108、106已被去除，圖案化外部層104和襯底保留。圖4K是圖4J的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出蝕刻有第一區(qū)域110中的密度增加圖案115和第二區(qū)域112中的原始光刻圖案116的襯底102。圖4L是圖4K的圖案化介質的一實施方式的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出襯底102，其中所有處理層都被剝離，第一區(qū)域110具有蝕刻的密度增加圖案115，第二區(qū)域112具有蝕刻的原始光刻圖案116。
[0083]圖5A是根據(jù)一實施方式的圖2E的圖案化介質的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖通過示出涂敷于抗蝕劑層108和外部層104上的保護層130來示出用于處理第二區(qū)域112中的外部層104的備選步驟。因此，圖5A-?顯示了用于處理第二區(qū)域112中的外部層104的，與圖4A-4C中示出的實施方式不同的實施方式。在一實施方式中，保護層130可包括金屬、鋁、絡、銅等。
[0084]圖5B是圖5A的圖案化介質的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出抗蝕劑層108和覆蓋抗蝕劑層108的任意保護層130的剝離。根據(jù)一實施方式，圖5B也描繪了第一區(qū)域110上掩模材料118的后續(xù)涂敷。該剝離可以通過濕蝕刻技術或其他去除工藝完成。如上所述，掩模材料118可以是抗蝕劑材料或可選擇性涂敷的聚合物膜。
[0085]圖5C是根據(jù)一實施方式的圖5B的圖案化介質的橫截面?zhèn)纫晥D,但該視圖顯不了按照第二區(qū)域112中的保護層圖案132蝕刻的外部層104。在第一區(qū)域110被掩蔽時，第二區(qū)域112中的外部層104可被蝕刻。此蝕刻過程包括蝕刻/去除圖案化保護層材料130之間中的圖案化表面層106材料。一旦第二區(qū)域112中表面層106已被去除，第二區(qū)域112中暴露的外部層104可被蝕刻。于是，如以上參照圖2E所述，剩余的圖案(保護層圖案)132本質上是通過光刻形成的原始第二圖案116的反圖案。[0086]圖是圖5C的圖案化介質的橫截面?zhèn)纫晥D，但該視圖示出掩模材料118被去除。圖基本上與圖4C相同，除了第二區(qū)域112中的保護層圖案132以外。因此，在一實施方式中，圖5A-?描繪了一備選實施方式，該實施方式用于將圖2E所示的圖案化介質轉變成第二區(qū)域中有反圖案的圖4C所示的圖案化介質。
[0087]圖6是用于制造圖案化介質的方法600的一實施方式的示意性流程圖。方法600包括602提供在光刻圖案化表面層之下有外部層的襯底。光刻圖案化表面層至少具有第一區(qū)域和第二區(qū)域。在一實施方式中，第一區(qū)域和第二區(qū)域包括基本相同的光刻圖案。在另一實施方式中，第一區(qū)域和第二區(qū)域包括非常不同的光刻圖案。
[0088]在一實施方式中，在襯底102已被提供602之后，方法600可以以用于構圖第二區(qū)域112中的外部層104的兩種方式之一來繼續(xù)進行。用于構圖第二區(qū)域112中的外部層104的第一選擇(圖4A-4C示出)包括在第一區(qū)域上涂敷604掩模材料。如以上參照圖2A討論的那樣，掩模材料118可以是任意材料,該材料能附著于表面層106的第一區(qū)域110或第二區(qū)域112，且能臨時保護第一區(qū)域或第二區(qū)域免遭某些種類的化學洗滌或蝕刻工藝。一旦掩模材料已涂敷604于第一區(qū)域110，第二圖案116被轉移606至第二區(qū)域中的外部層。該轉移可以通過濕或干蝕刻完成，也可包括密度增加技術，例如嵌段共聚物的自組裝。
[0089]方法600中用于構圖第二區(qū)域112中的外部層的第二選擇(圖5A-?示出)包括在表面層106上涂敷703保護層130。保護層130可以是氧化鋁、銅、鎳等。然后第一掩模材料118被涂敷704于第一區(qū)域110上，于是方法600包括通過按照第二圖案116剝離第二區(qū)域中表面層106的某些部分來形成705保護層圖案132。在形成保護層圖案132后，方法600包括轉移706保護層圖案132至第二區(qū)域112中的外部層104內。
[0090]在構圖第二區(qū)域112中的外部層104后，方法600包括去除608第一掩模材料118，形成610聚合物鏈段圖案115，且在第一區(qū)域110中使聚合物鏈段圖案與第一圖案114對齊。形成610聚合物鏈段圖案115包括在表面層106上形成自組裝嵌段共聚物結構，這在以上被參照圖4D-4J進行了說明。方法600包括在第二區(qū)域112上涂敷612第二掩模材料128，轉移614聚合物鏈段圖案115至第一區(qū)域110中的外部層104內，然后去除616第二掩模材料128。
[0091]在構圖第一區(qū)域110中的外部層104后，該方法最后包括蝕刻618、718襯底102。取決于構圖第二區(qū)域112中的外部層104的步驟，在一實施方式中，方法600包括按照第二區(qū)域112中的第二圖案116和第一區(qū)域110中的聚合物鏈段圖案115蝕刻618襯底，或按照第二區(qū)域110中的保護層圖案132和第一區(qū)域110中的聚合物鏈段圖案115蝕刻718襯
。
[0092]下面的示例按照如上記載的本公開的說明和細節(jié)執(zhí)行。硅晶片被覆蓋以鉻硬掩模層。在鉻層之上，添加二氧化硅制成的另一硬掩模層。然后，墊聚合物膜被添加到硬掩模層之上。墊聚合物主要包括聚苯乙烯，它被旋涂在硬掩模的表面上至7-9nm厚，然后被交聯(lián)。在墊聚合物的涂敷之后，聚(甲基丙烯酸甲酯)(“PMMA”)(一種電子束抗蝕劑材料)被涂敷在聚苯乙烯墊層上。
[0093]電子按照圖案化方式橫跨PMMA抗蝕劑材料被發(fā)射，以曝光和顯影部分抗蝕劑材料?？刮g劑材料的顯影部分被去除，直到抗蝕劑材料的剩余部分形成第一光刻圖案。第一光刻圖案包括晶片的數(shù)據(jù)區(qū)域中基本一致和重復的柱和伺服區(qū)域中不重復和基本不一致的特征。在抗蝕劑材料被構圖的情況下，氧等離子體被發(fā)射在晶片上，墊聚合物的暴露部分按照抗蝕劑材料圖案被蝕刻。一旦墊聚合物被蝕刻，抗蝕劑材料用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP溶劑)去除。NMP溶劑不影響墊聚合物。
[0094]然后，SJR5440(光致抗蝕劑材料)僅被涂敷在數(shù)據(jù)區(qū)中的光刻圖案化墊聚合物上。光致抗蝕劑材料大約0.7微米厚。此光致抗蝕劑材料描繪了數(shù)據(jù)區(qū)和伺服區(qū)之間的邊界，且本質上臨時掩蔽數(shù)據(jù)區(qū)域以免遭進一步處理。伺服區(qū)域未覆蓋有光致抗蝕劑材料，并且因為墊聚合物僅部分地覆蓋硬掩模層，所以伺服區(qū)域中的硬掩模硅層用四氟化碳等離子體(或其他含氟等離子體)蝕刻。然后，硬掩模鉻層用含氯等離子體蝕刻。此鉻蝕刻也去除伺服區(qū)域中的墊聚合物層，僅留下伺服區(qū)域中的圖案化鉻層。晶片再次用NMP清洗，以去除數(shù)據(jù)區(qū)中的光致抗蝕劑材料。
[0095]然后，橫跨晶片的整個表面涂敷聚苯乙烯PMMA嵌段共聚物。嵌段共聚物隨后被加熱/退火，使得兩聚合物相分離成獨立聚合物單元的交替序列。獨立聚合物單元的交替序列是有序的和對齊的，沒有任何主要缺陷，因為數(shù)據(jù)區(qū)中的光刻圖案化墊聚合物層有助于序列的長程有序和對齊。伺服區(qū)中的有序不重要，因為光刻伺服圖案已經(jīng)被向下轉移至鉻硬掩模層。墊聚合物柱和二氧化硅溝槽的對比化學成分使聚合物單元的序列有序和對齊。然后，嵌段共聚物被交聯(lián)，使得獨立聚合物單元被融合/連接在一起。涂敷光致抗蝕的另一涂層，這次在晶片的伺服區(qū)中。通過施加紫外線輻射，然后用乙酸洗滌晶片，PMMA聚合物單元被去除，于是僅留下間隔開的聚苯乙烯聚合物單元。此剩余的聚苯乙烯成為硬掩模層的新密度增加蝕刻地圖。
[0096]再一次，二氧化硅層被蝕刻，且墊聚合物層和剩下的聚苯乙烯單元在鉻蝕刻期間被去除。晶片再次用NMP清洗，以從伺服區(qū)去除光致抗蝕劑層，并去除任何其他剩余的雜質等。然后使用濕蝕刻技術蝕刻襯底，然后用食人魚溶液(硫酸和過氧化氫)清洗晶片。然后，該晶片被用作用于制造獨立圖案化介質的母模板(master template)。
[0097]本說明書全文提及“一種實施方式”、“一實施方式”或類似表述，這意味著結合該實施方式說明的具體特征、結構或特性包含在本公開的至少一實施方式中。于是，本說明書全文中短語“在一種實施方式中”、“在一實施方式中，，和類似表述的出現(xiàn)可以全部指同一實施方式，但不是必然指同一實施方式。
[0098]此外，本公開的所述特征、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多個實施方式中。在下面的描述中，提供了大量具體細節(jié)。然而，本領域技術人員將理解，本申請的主題可以被實施，而不具有所述具體細節(jié)中的一個或更多個，或者具有其它方法、部件、材料等等。在其它情況下，公知的結構、材料或操作未被示出或詳細描述，以避免使本公開的各方面模糊。
[0099]這里包括的示意性流程圖作為邏輯流程圖得以概括地闡述。同樣地，所描述的順序和標示的步驟表示本方法的一實施方式。在功能、邏輯或效果上與所示方法的一個或更多個步驟或者所述步驟的部分等同的其他步驟和方法可以被想到。另外，所用的形式和符號被用來解釋本方法的邏輯步驟，且被理解為不限制本方法的范圍。盡管多種箭頭類型和線型可用在流程圖中，但它們被理解為不限制相應方法的范圍。實際上，一些箭頭或其他連接符可被使用以僅表示方法的邏輯流程。例如，箭頭可表示所描述方法的所列舉步驟之間的未指定期間的等待或監(jiān)控時期。另外，具體方法發(fā)生的順序可以嚴格地或可以不嚴格地遵從所示的相應步驟的順序。
[0100]本公開的主題可以以其他具體的形式實施，而不脫離其主旨或本質特性。所述實施方式在所有方面將僅被認為是說明性的，而非限制性的。因此，本公開的范圍由所附權利要求表示，而不是由前述描述表示。在權利要求的等同的含義和范圍內發(fā)生的所有改變將被包含在其范圍內。
【權利要求】
1.一種用于制造圖案化介質的方法，包括: 提供在光刻圖案化表面層下面具有外部層的襯底，該光刻圖案化表面層包括第一區(qū)域中的第一圖案和第二區(qū)域中的第二圖案； 在所述第一區(qū)域上涂敷第一掩模材料； 轉移所述第二圖案至所述第二區(qū)域中的所述外部層內； 去除所述第一掩模材料； 在所述光刻圖案化表面層上形成自組裝嵌段共聚物結構，所述自組裝嵌段共聚物結構與所述第一區(qū)域中的所述第一圖案對齊且包括聚合物鏈段圖案； 在所述第二區(qū)域上涂敷第二掩模材料； 轉移所述聚合物鏈段圖案至所述第一區(qū)域中的所述外部層內； 去除所述第二掩模材料和所述自組裝嵌段共聚物結構；以及 按照轉移至所述第二區(qū)域中的所述外部層的所述第二圖案和轉移至所述第一區(qū)域中的所述外部層的所述聚合物鏈段圖案蝕刻所述襯底。
2.如權利要求1的方法，其中所述圖案化介質是用于制造其他圖案化介質的模板。
3.如權利要求1的方法，其中所述第一區(qū)域是數(shù)據(jù)區(qū)域，所述第二區(qū)域是伺服區(qū)域。
4.如權利要求1的方法，其中所述第一區(qū)域是第一密度數(shù)據(jù)區(qū)域，所述第二區(qū)域是第二密度數(shù)據(jù)區(qū)域。
5.如權利要求1的方法，其中`所述第一區(qū)域是第一密度伺服區(qū)域，所述第二區(qū)域是第二密度伺服區(qū)域。
6.如權利要求1的方法，其中所述第一掩模材料和所述第二掩模材料中的至少一個包括光致抗蝕劑。
7.如權利要求1的方法，其中所述第一掩模材料和所述第二掩模材料中的至少一個包括電子束抗蝕劑。
8.如權利要求7的方法，其中所述電子束抗蝕劑包括ZEP或聚甲基丙烯酸甲酯。
9.一種用于制造圖案化介質的方法，包括: 提供在光刻圖案化表面層下具有外部層的襯底，該光刻圖案化表面層包括第一區(qū)域中的第一圖案和第二區(qū)域中的第二圖案； 在所述光刻圖案化表面層之上涂敷保護層； 在所述第一區(qū)域上涂敷第一掩模材料； 通過按照所述第二圖案剝離所述光刻圖案化表面層在所述第二區(qū)域中的部分在所述第二區(qū)域中形成保護層圖案； 轉移所述保護層圖案至所述第二區(qū)域中的所述外部層內； 去除所述第一掩模材料和所述保護層； 在所述光刻圖案化表面層上形成自組裝嵌段共聚物結構，所述自組裝嵌段共聚物結構與所述第一區(qū)域中的所述第一圖案對齊，且包括聚合物鏈段圖案； 在所述第二區(qū)域之上涂敷第二掩模材料； 轉移所述聚合物鏈段圖案至所述第一區(qū)域中的所述外部層內； 去除所述第二掩模材料和自組裝嵌段共聚物結構；以及 按照轉移至所述第二區(qū)域中的所述外部層的所述保護層圖案和轉移至所述第一區(qū)域中的所述外部層的所述聚合物鏈段圖案蝕刻所述襯底。
10.如權利要求9的方法，其中所述圖案化介質是用于制造其他圖案化介質的模板。
11.如權利要求9的方法，其中所述第一區(qū)域是數(shù)據(jù)區(qū)域，所述第二區(qū)域是伺服區(qū)域。
12.如權利要求9的方法，其中所述第一區(qū)域是第一密度數(shù)據(jù)區(qū)域，所述第二區(qū)域是第二密度數(shù)據(jù)區(qū)域。
13.如權利要求9的方法，其中所述第一區(qū)域是第一密度伺服區(qū)域，所述第二區(qū)域是第二密度伺服區(qū)域。
14.如權利要求9的方法，其中所述第一掩模材料和所述第二掩模材料中的至少一個包括光致抗蝕劑。
15.如權利要求9的方法，其中所述第一掩模材料和所述第二掩模材料中的至少一個包括電子束抗蝕劑。
16.如權利要求15的方法，其中所述電子束抗蝕劑包括ZEP或聚甲基丙烯酸甲酯。
17.如權利要求9的方法，其中所述保護層包括金屬。
18.—種圖案化介質,包括: 襯底； 涂敷于所述襯底上的外部層； 涂敷于所述外部層上的光刻`圖案化表面層，該光刻圖案化表面層包括第一區(qū)域中的第一圖案和第二區(qū)域中的第二圖案，其中所述第二區(qū)域中的所述第二圖案被轉移至所述外部層；以及 與所述第一區(qū)域中的所述第一圖案對齊的自組裝嵌段共聚物結構。
19.如權利要求18的圖案化介質，其中所述第一區(qū)域是數(shù)據(jù)區(qū)域，所述第二區(qū)域是伺服區(qū)域。
20.如權利要求18的圖案化介質，其中所述第一區(qū)域是第一密度數(shù)據(jù)區(qū)域，所述第二區(qū)域是第二密度數(shù)據(jù)區(qū)域。
21.如權利要求18的圖案化介質，其中所述第一區(qū)域是第一密度伺服區(qū)域，所述第二區(qū)域是第二密度伺服區(qū)域。
22.如權利要求18的圖案化介質，其中所述襯底包括磁層和非磁層。
23.如權利要求18的圖案化介質，其中所述第二區(qū)域包括非重復結構。
【文檔編號】G11B5/84GK103680527SQ201310563617
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權日:2012年9月13日
【發(fā)明者】K·魯賓, R·魯茲, J·利爾, L·萬 申請人:Hgst荷蘭公司