[發明專利]使用定向自組裝的光刻工藝

在審

• 申請號: 201310032512.1
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103809370A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 張鈺聲;蔡宗容;李忠儒;包天一
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G03F7/16;G03F7/42;G03F1/80;G03F1/46;H01L21/027
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

背景技術

本發明一般地涉及半導體技術領域，更具體地來說，涉及半導體器件的制造方法。

背景技術

目前正在發展用于光刻工藝的定向自組裝(DSA)工藝。在傳統DSA工藝中，光刻膠被形成并進行圖案化，然后分配塊狀共聚物(BCP)涂層。BCP涂層包括聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。然后，實施退火步驟以導致BCP中的相位分離，使得PS和PMMA被分離成與光刻膠的邊緣平行的平行帶。然后蝕刻PMMA帶，并且PS帶保留。PS帶用作蝕刻掩模以蝕刻下面的層。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種方法，包括：形成圖案化的硬掩模層，其中溝槽形成在所述圖案化的硬掩模層中；將塊狀共聚物(BCP)涂層分配在所述溝槽中，所述BCP涂層包括聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；對BCP涂層實施退火以形成以交替布局定位的多條PS帶和多條PMMA帶；以及選擇性地蝕刻所述PMMA帶，而使所述PS帶保留在所述溝槽中。

該方法進一步包括：將所述PS帶和所述硬掩模層組合用作蝕刻掩模以蝕刻所述PS帶和所述圖案化的硬掩模層下面的層。

在該方法中，形成所述圖案化的硬掩模層的步驟包括形成無機層。

在該方法中，形成所述硬掩模層的步驟包括形成氮化物層。

該方法進一步包括：在分配所述BCP涂層的步驟之前形成中性層，所述BCP涂層被分配在所述中性層上方。

在該方法中，所述中性層包括：位于所述溝槽的底部處的第一部分以及位于所述硬掩模層的側壁和頂面上的第二部分，并且所述方法進一步包括：在分配所述BCP涂層的步驟之前，去除所述中性層的第二部分。

在該方法中，形成所述圖案化的硬掩模層的步驟包括：形成硬掩模層；在所述硬掩模層上方形成圖案化的光刻膠；蝕刻所述硬掩模層以形成所述圖案化的硬掩模層，其中所述圖案化的光刻膠被用作蝕刻掩模；以及在分配和退火之前，去除所述圖案化的光刻膠。

該方法進一步包括：在形成所述圖案化的光刻膠的步驟之前，在所述硬掩模層上方形成底部抗反射涂層(BARC)，所述圖案化的光刻膠位于所述BARC上方；以及在分配和退火之前，去除所述BARC。

根據本發明的另一方面，提供了一種方法，包括：形成硬掩模層；在所述硬掩模層上方形成光刻膠并且圖案化所述光刻膠；將所述光刻膠用作蝕刻掩模來圖案化所述硬掩模層，以在所述硬掩模層中形成溝槽；去除所述光刻膠；在所述溝槽中分配塊狀共聚物(BCP)涂層，所述BCP涂層包括聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；對所述BCP涂層實施退火以由所述BCP涂層形成多條PS帶和多條PMMA帶，交替定位所述多條PS帶和所述多條PMMA帶；選擇性地蝕刻所述PMMA帶，而使所述PS帶保留在所述溝槽中；以及將所述PS帶和所述硬掩模層用作蝕刻掩模來蝕刻所述PS帶和所述硬掩模層下面的層。

該方法進一步包括：在蝕刻所述PS帶和所述硬掩模層下面的層之后，去除所述PS帶和所述硬掩模層。

在該方法中，形成所述硬掩模層的步驟包括形成無機材料。

在該方法中，形成所述硬掩模層的步驟包括形成氮化物層。

該方法進一步包括：在分配步驟之前，形成中性層，BCP涂層位于所述中性層上方并與所述中性層接觸。

在該方法中，所述中性層包括位于所述溝槽的底部處的第一部分以及位于所述硬掩模層的側壁和頂面上的第二部分，并且所述方法進一步包括：在分配所述BCP涂層的步驟之前，去除所述中性層的所述第二部分。

該方法進一步包括：在所述硬掩模層上方形成底部抗反射涂層(BARC)，所述光刻膠形成在所述BARC上方；以及在分配所述BCP涂層的步驟之前，去除所述BARC。

根據本發明的又一方面，提供了一種方法，包括：在下層上方形成非感光層；圖案化所述非感光層以形成溝槽；將塊狀共聚物(BCP)涂層分配到所述溝槽內；對所述BCP涂層上實施退火以將所述BCP涂層分成第一多條帶和第二多條帶，所述第一多條帶和所述第二種多條帶具有不同的成分并且以交替布局進行定位；選擇性地蝕刻所述第一多條帶，而使所述第二多條帶保留在所述溝槽中；將所述第二多條帶和所述非感光層用作蝕刻掩模來蝕刻所述下層；以及在蝕刻所述下層之后，去除所述第二多條帶和所述非感光層。

在該方法中，在退火之后，所述BCP涂層被分成作為所述第一多條帶的聚苯乙烯(PS)帶和作為所述第二多條帶的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)帶。