[發明專利]用于通過嵌段共聚物的自組裝在襯底上設置光刻特征的方法

有效

• 申請號: 201480015196.X
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN105051863B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: S·伍伊斯特爾;E·皮特斯
• 申請（專利權）人: ASML荷蘭有限公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;B81C1/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 張啟程

相關申請的交叉引用

本申請要求于2013年3月15日遞交的美國臨時申請61/792,538的權益，其在此通過引用全文并入。

技術領域

本發明涉及一種利用設置在襯底上的凹陷中的嵌段共聚物的自組裝而在襯底上形成光刻特征的方法。

背景技術

在器件制造的光刻技術中，正在期望減小光刻圖案中的特征的尺寸以便提高在給定襯底區域上特征的密度。具有納米級臨界尺寸(CD)的較小特征的圖案允許更大的器件或電路結構的集中度，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。在投影光刻技術中，對更小特征的推動導致例如浸沒光刻和極紫外(EUV)光刻術等技術的發展。

作為替代方案，所謂的壓印光刻術通常涉及使用“壓印器”(通常稱為壓印模板)以將圖案轉移至襯底上。壓印光刻術的優點在于，特征的分辨率不受到例如輻射源的發射波長或投影系統的數值孔徑的限制。替代地，分辨率主要受限于壓印模板上圖案的密度。

對于投影光刻和壓印光刻術，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。已經考慮使用嵌段共聚物(BCP)的自組裝作為用于將特征分辨率提高至比通過現有技術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方案。

可自組裝嵌段共聚物是在納米制造技術中有用的化合物，因為它們在冷卻至特定溫度(有序-無序轉變溫度To/d)以下時會經受有序-無序轉變，導致不同化學性質的共聚物嵌段的相分離，以便形成有序的、化學區分的尺寸為幾十納米或甚至小于10nm的區域或域。區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。區域或域之間的界面可以具有1-5nm量級的寬度，并且可以通過改變共聚物的嵌段的化學成分來操縱。

Chaikin和Register等人在Science 276,1401(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尺寸的點和孔的密集陣列從聚(苯乙烯-嵌段-橡膠基質)的薄膜轉移至氮化硅襯底。

嵌段共聚物包括不同的嵌段，每個嵌段通常包括一個或多個相同的單體，并且沿聚合物鏈并排布置。每個嵌段可以包括其相應類型的多個單體。因而，例如，A-B嵌段共聚物可以具有在(或每個)A嵌段中的多個A型單體和在(或每個)B嵌段中的多個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)的共價鍵鏈接的多個嵌段的聚合物。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(諸如A-B-C嵌段共聚物)可以是有用的，因為可以是交替的或周期性的嵌段共聚物(例如[-A-B-A-B-A-B-]_n或[-A-B-C-A-B-C]_m，其中n和m是整數)。這些嵌段彼此通過共價鍵以線性或分支(例如星形或分支配置)的方式連接。

依賴于多個嵌段的體積分數、每個嵌段類型內的聚合度(即，每個相應嵌段內每個相應類型的單體的數量)、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可以形成多種不同的相。當在薄膜中應用時，幾何限制可能引起附加的邊界條件，這可能限制所述形成的相。通常，在自組裝嵌段共聚物的薄膜中實際觀察到球形(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、六邊形或層狀間隔填充對稱的自組裝相)。

觀察到的相類型可以依賴于不同聚合物嵌段的相對分子體積分數。例如，80：20的分子體積比將提供布置在高體積嵌段的連續區域或域中的低體積嵌段的不連續球形區域或域的立方體相。當體積比減小到70：30時，將形成圓柱形相，不連續區域或域是低體積嵌段的圓柱。在50：50的比例下，形成層狀相。在30：70的比例下，可能形成相反的圓柱形相，而在20：80的比例下，可能形成相反的立方體相。

用作可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-環氧乙烯)、聚(環氧乙烯-b-橡膠基質)。符號“b”表示“嵌段”。雖然這些是雙嵌段共聚物的示例，但是應該清楚，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。