[发明专利]使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法

说明书

本发明提供一种使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法，包括步骤：提供一表面沉积有嵌段共聚物层的衬底，其中，所述嵌段共聚物包括两种不同的嵌段分子；通过光罩将激光照射在所述嵌段共聚物的表面，形成光强分布，光强最强处为势能的最低点，所述嵌段共聚物中与激光频率产生共振的嵌段分子则被势能的最低点俘获，从而引导两种不同的嵌段分子进行周期性有序排列，形成定向的自组装图案。本发明提供的使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法属于物理方法，利用激光照射对其中一种嵌段分子产生的极为强烈的束缚作用，从而使嵌段共聚物中两种嵌段分子定向有序的间隔排列，实现自组装图案的边缘线条清晰，无毛刺，无弯折，无缺陷。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，涉及一种半导体制造方法，特别是涉及一种使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，现有的光刻技术以及不能够适应在纳米尺寸上的结构制造。具有自组装(self-assembly，SA)特性的自组装膜按其成膜机理分为自组装单层膜(self-assembly monolayer，SAM)和逐层自组装膜(Layerby layer self assembledmembrane)，目前对高聚物大分子自组装领域的研究主要针对液晶高分子、嵌段共聚物、能形成键或氢键的聚合物及带相反电荷体系的组合，其中嵌段共聚物的SAM，因其自组装特性为纳米尺寸上的图案化提供了另一途径。以二嵌段共聚物为例，在基板表面旋涂二嵌段共聚物后，可通过组成二嵌段共聚物的聚合物在退火后(例如，通过在高于所述聚合物的玻璃态转变温度时实施热退火或通过溶剂退火)的微相分离自发地组装成具有周期性结构的两种聚合物嵌段组合。但是，这种聚合物嵌段组合的周期性结构并不是一种有序结构域，

因此，为了在纳米级尺寸上形成有序结构域(well-organized structures)提出了定向自组装(Directed self-assembly，DSA)嵌段共聚物技术，从而为在纳米尺寸上进行光刻的图案化提供另一途径。在自组装过程中，原子、分子、颗粒以及其它建构体，由系统能量驱动，把它们自己组装成特殊功能结构。实现自组装的驱动力包括范德华力、氢键、静电力、表面张力、毛细管力等。这种驱动能还可以是外场，比如电场、磁场、流场等。

DSA按照其原理可以分为形貌引导DSA和化学引导DSA。其中，

结合图1～图6说明现有技术中化学引导DSA嵌段共聚物方法流程图，其具体步骤如下：

步骤一，如图1所示，先提供一衬底101；

步骤二，如图2所示，在所述衬底101上沉积苯乙基三氯硅烷(phenylethyltrichlorosilane，PETS)层102。

步骤三，如图3所示，在PETS层102上涂覆光刻胶103；

步骤四，如图4所示，光刻后所述光刻胶103图案化形成光刻图案，以形成光刻图案的光刻胶103为掩膜对PETS层102进行照射，在PETS层102表面形成化学图案(chemicalpattern)。

本步骤中，照射是在氧气氛围下用业内已知的超紫外光(EUV)、X射线或者电子(E-bearn)曝光系统对PETS层102进行照射。对于没有被光刻图案遮蔽的部分PETS层102，在上述光束或电子束照射下和氧气发生化学反应，使其由非极性转变为极性的化学改性(Chemically modified)区域104；而被光刻图案遮蔽的另一部分PETS 102则没有和氧气发生化学反应，仍然保持非极性的状态，称为非化学改性(Non-Chemically modified)区域105。

步骤五，如图5所示，剥离光刻图案。在具有化学图案的PETS层102表面旋涂嵌段共聚物106作为SAM。

步骤六，如图6所示，对嵌段共聚物106进行退火，其自组装形成两种聚合物嵌段组合，两种聚合物嵌段组合是具有周期性结构的有序结构域。