[发明专利]用于自组装的模板和制造自组装图案的方法

说明书

本文中公开和要求保护的是用于定向嵌段共聚物膜中的图案的模板和制造该图案的方法。

发明领域

本专利申请涉及使用嵌段共聚物的定向自组装的领域，更具体涉及使用新型模板的定向自组装与图案倍增(pattern multiplication)的领域。

发明背景

嵌段共聚物的定向自组装(DSA)是可用于生成图案化特征以便制造微电子器件的一种方法，其中该特征具有2-50nm(纳米)量级的临界尺寸(CD)。模板化DSA法已经用于扩大分辨率，超出了采用常规光刻法所获得的分辨率。在常规光刻法中，紫外(UV)或其它辐射可用于将图像曝光到基底上涂覆的光致抗蚀剂层上(使用透射或反射掩模)。该方法受限于诸如衍射与散粒噪声的物理现象的因素。另一方面，DSA技术，如制图外延法和化学外延法，在与常规光刻法结合使用时可以在减少CD变化的同时提高分辨率。

DSA中使用的嵌段共聚物可以包含具有给定的重复单元的可去除聚合物嵌段，和在去除该第一嵌段后仍然保留的一个或多个附加嵌段，其各自分别具有另一重复单元。在任何情况下，该嵌段共聚物涂覆在基底上，并在退火过程中发生相分离或对齐(align)。经退火的聚合物表现出固有的间距或重复距离，而个别分离的嵌段各自表现出固有的宽度，通常由其各自的摩尔质量来决定。虽然有可能在非定向退火步骤后探知该嵌段共聚物的固有间距和单个嵌段的固有宽度，通常在定向自组装之后完成更准确和精确的测量。

如上文所述，尤其可以通过制图外延法或化学外延法来实现DSA。在制图外延法中，嵌段共聚物按照可以用常规光刻法(例如紫外、深紫外、电子束、EUV或离子束)图案化以形成重复的形貌特征(如线和间隔(L/S)、延长或分段的沟槽、延长或分段的轨道(rails)、接触孔(CH)或可用于半导体制造的其它图案)的基底自组织。在L/S定向自组装阵列的一个实例中，所选的嵌段共聚物(其具有相对于印刷的光刻轨道之间的间距大致整数倍的嵌段共聚物固有间距)可以在轨道/轨道距离的整数倍的轨道之间形成自对齐的图案。此类整数关系可以称为对应(commensurate)或倍增对应(multiply commensurate)。此外，支柱与线形和成型分段的轨道可用于将嵌段共聚物的自组装定向为更复杂的光刻图案。例如，Yang等人在美国专利号8,309,278中公开了用于此目的的模板，其包含第一支柱与设置在第一支柱之一附近的第二支柱的二维阵列，其中第一支柱在第一方向上通过第一间隔Lx并在第二方向上通过第二间隔Ly彼此分隔，并且其中第二支柱通过第三间隔与该第一支柱之一分隔，其中该第三间隔不同于该第一间隔Lx和该第二间隔Ly；以及在该模板上自组装的聚合物图案，其中该第一间隔Lx和/或该第二间隔Ly与该聚合物图案的嵌段共聚物的平衡周期La(也称为Lo)相称，并且其中该第二支柱设置在该聚合物图案中弯曲的位置处。