[发明专利]用于导向自组装的硅硬掩模层

说明书

提供了用于导向自组装图案化技术的组合物，其在工艺中无需独立的减反射涂层和刷中性层。还提供导向自组装的方法，其中可将自组装材料，例如导向自组装嵌段共聚物,直接施涂到硅硬掩模中性层，然后自组装以形成所需的图案。本文还批露了导向自组装图案化的结构。

相关申请的交叉参考

本申请要求于2012年4月16日提交的、题为“用于导向自组装的硅硬掩模层”(SILICON HARDMASK LAYER FOR DIRECTED SELF ASSEMBLY)的美国临时专利申请系列号61/624,805的优先权，该文的全部内容通过引用纳入本文。

背景

发明领域

本发明涉及在制造微电子结构中形成导向自组装图案的新方法和在所述方法中所用的硬掩模中性层。

相关技术的描述

目前，使用193纳米浸没式扫描仪时，对于致密线条和间隔而言，单一图案化光学照相平版印刷技术的真正分辨率极限是37纳米。但是，一种称为导向自组装(DSA)的新型非照相平版印刷图案化技术已经能形成<15nm的图案。DSA具有使某些分子自重排成有序的、纳米尺度结构的能力。这种自组装趋于形成高度规整和延伸的交替线条阵列或者倾斜的紧密堆积的圆圈构造。提出将包含至少两种不同组分的嵌段共聚物用作DSA材料，其可使用退火来对齐。一般地,自组装基于嵌段中的一种对下面的表面和/或空气界面的亲和性或偏爱。这通常得到平行的薄片状层。预图案化技术例如化学外延法或图形外延法可与DSA一起使用，从而对由退火嵌段共聚物层形成的交替图案进行去无规化(de-randomize)，这使得这种技术甚至对IC制造是更加有用的。在图形外延法,使用晶片表面形貌(例如光刻胶线条/凹槽)，来引导自组装过程。这样，DSA可特别用于线条/间隔频率倍增(multiplication)技术。在化学外延法,待施涂DSA材料的层的表面能的局部变化主宰了嵌段共聚物将怎样对齐。因为这种方法的灵活性，DSA迅速成为用于集成电路(IC)制造中形成<20纳米图案的前沿技术，且将来这些非照相平版印刷技术将变得越来越重要。

但是，现有的DSA工艺流程需要使用多种层，这使得这种工艺变复杂。具体来说，嵌段共聚物的DSA通常需要有机、中性“刷层，其施涂在堆叠件中且位于嵌段共聚物层下面，从而以垂直于基片表面的方式诱导图案形成。对于典型的PS-嵌段-PMMA嵌段共聚物,这种刷层通常由已固化了长时间段的苯乙烯和甲基丙烯酸酯的无规共聚物(PS-r-PMMA)组成。刷层通常到施涂堆叠件上，该堆叠件已经包含旋涂碳,硬掩模层,和底部减反射涂层(用于照相平版印刷辅助的DSA技术)。然后，将嵌段共聚物DSA施涂到刷层的顶部并涂覆到约200-400埃的厚度，并退火。退火过程导致嵌段共聚物自我重排成交替有序结构。

常规的DSA工艺见图1。如上所述,常常在堆叠件中使用底部减反射涂层来控制进行照相平版印刷预图案化时的反射。这种预图案常常由标准光刻技术形成，例如光刻胶的图案化。在工艺流程中还包括无机层来促进图案转移过程(例如，CVD硬掩模)。这些层各自增加了工艺的复杂程度，和用于层之间的化学匹配的挑战。多层工艺还增加了DSA流程的时间长度和成本。

因此，本领域仍需要改善的用于DSA图案化微电子基片的组合物和方法。

概述

本发明总体涉及使用导向自组装形成微电子结构的方法。所述方法包括提供具有表面的基片的晶片堆叠件；邻近所述基片表面上的一个或多个任选的中间层；以及硬掩模层，如果存在所述中间层，该硬掩模层邻近所述中间层，如果不存在所述中间层，该硬掩模层在所述基片表面上。将自组装组合物直接施涂到所述硬掩模层顶部,和允许自组装成直接邻近所述硬掩模层的自组装层。所述自组装层包括第一自组装的区域和不同于所述第一自组装的区域的第二自组装的区域。