使用定向自组装的光刻工艺制造技术

一种方法包括形成图案化的硬掩模层，其中，沟槽形成在图案化的硬掩模层中。块状共聚物(BCP)涂层分配在沟槽中，其中，BCP涂层包括聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。对BCP涂层实施退火以形成以交替布局定位的多条PS带和多条PMMA带。选择性地蚀刻PMMA带，其中，PS带保留在沟槽中。本发明专利技术还提供了使用定向自组装的光刻工艺。

Lithography using directional self-assembly

【技术实现步骤摘要】
使用定向自组装的光刻工艺本申请是于2013年01月28日提交的申请号为201310032512.1的名称为“使用定向自组装的光刻工艺”的中国专利技术专利申请的分案申请。
技术介绍
本专利技术一般地涉及半导体
，更具体地来说，涉及半导体器件的制造方法。
技术介绍
目前正在发展用于光刻工艺的定向自组装(DSA)工艺。在传统DSA工艺中，光刻胶被形成并进行图案化，然后分配块状共聚物(BCP)涂层。BCP涂层包括聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。然后，实施退火步骤以导致BCP中的相位分离，使得PS和PMMA被分离成与光刻胶的边缘平行的平行带。然后蚀刻PMMA带，并且PS带保留。PS带用作蚀刻掩模以蚀刻下面的层。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种方法，包括：形成图案化的硬掩模层，其中沟槽形成在所述图案化的硬掩模层中；将块状共聚物(BCP)涂层分配在所述沟槽中，所述BCP涂层包括聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；对BCP涂层实施退火以形成以交替布局定位的多条PS带和多条PMMA带；以及选择性地蚀刻所述PMMA带，而使所述PS带保留在所述沟槽中。该方法进一步包括：将所述PS带和所述硬掩模层组合用作蚀刻掩模以蚀刻所述PS带和所述图案化的硬掩模层下面的层。在该方法中，形成所述图案化的硬掩模层的步骤包括形成无机层。在该方法中，形成所述硬掩模层的步骤包括形成氮化物层。该方法进一步包括：在分配所述BCP涂层的步骤之前形成中性层，所述BCP涂层被分配在所述中性层上方。在该方法中，所述中性层包括：位于所述沟槽的底部处的第一部分以及位于所述硬掩模层的侧壁和顶面上的第二部分，并且所述方法进一步包括：在分配所述BCP涂层的步骤之前，去除所述中性层的第二部分。在该方法中，形成所述图案化的硬掩模层的步骤包括：形成硬掩模层；在所述硬掩模层上方形成图案化的光刻胶；蚀刻所述硬掩模层以形成所述图案化的硬掩模层，其中所述图案化的光刻胶被用作蚀刻掩模；以及在分配和退火之前，去除所述图案化的光刻胶。该方法进一步包括：在形成所述图案化的光刻胶的步骤之前，在所述硬掩模层上方形成底部抗反射涂层(BARC)，所述图案化的光刻胶位于所述BARC上方；以及在分配和退火之前，去除所述BARC。根据本专利技术的另一方面，提供了一种方法，包括：形成硬掩模层；在所述硬掩模层上方形成光刻胶并且图案化所述光刻胶；将所述光刻胶用作蚀刻掩模来图案化所述硬掩模层，以在所述硬掩模层中形成沟槽；去除所述光刻胶；在所述沟槽中分配块状共聚物(BCP)涂层，所述BCP涂层包括聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；对所述BCP涂层实施退火以由所述BCP涂层形成多条PS带和多条PMMA带，交替定位所述多条PS带和所述多条PMMA带；选择性地蚀刻所述PMMA带，而使所述PS带保留在所述沟槽中；以及将所述PS带和所述硬掩模层用作蚀刻掩模来蚀刻所述PS带和所述硬掩模层下面的层。该方法进一步包括：在蚀刻所述PS带和所述硬掩模层下面的层之后，去除所述PS带和所述硬掩模层。在该方法中，形成所述硬掩模层的步骤包括形成无机材料。在该方法中，形成所述硬掩模层的步骤包括形成氮化物层。该方法进一步包括：在分配步骤之前，形成中性层，BCP涂层位于所述中性层上方并与所述中性层接触。在该方法中，所述中性层包括位于所述沟槽的底部处的第一部分以及位于所述硬掩模层的侧壁和顶面上的第二部分，并且所述方法进一步包括：在分配所述BCP涂层的步骤之前，去除所述中性层的所述第二部分。该方法进一步包括：在所述硬掩模层上方形成底部抗反射涂层(BARC)，所述光刻胶形成在所述BARC上方；以及在分配所述BCP涂层的步骤之前，去除所述BARC。根据本专利技术的又一方面，提供了一种方法，包括：在下层上方形成非感光层；图案化所述非感光层以形成沟槽；将块状共聚物(BCP)涂层分配到所述沟槽内；对所述BCP涂层上实施退火以将所述BCP涂层分成第一多条带和第二多条带，所述第一多条带和所述第二种多条带具有不同的成分并且以交替布局进行定位；选择性地蚀刻所述第一多条带，而使所述第二多条带保留在所述沟槽中；将所述第二多条带和所述非感光层用作蚀刻掩模来蚀刻所述下层；以及在蚀刻所述下层之后，去除所述第二多条带和所述非感光层。在该方法中，在退火之后，所述BCP涂层被分成作为所述第一多条带的聚苯乙烯(PS)带和作为所述第二多条带的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)带。在该方法中，形成所述非感光层的步骤包括：形成覆盖非感光层；在所述覆盖非感光层上方形成图案化的光刻胶；将所述图案化的光刻胶用作蚀刻掩模来蚀刻所述覆盖非感光层，以形成所述非感光层；以及在分配和退火之前，去除所述光刻胶。在该方法中，形成所述非感光层的步骤包括形成氮化物层。该方法进一步包括：在分配步骤之前，形成中性层；以及在蚀刻所述下层之后，去除所述中性层。附图说明为更完整的理解实施例及其优点，现将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中：图1至图9是根据一些示例性实施例的定向自组装(DSA)工艺的中间阶段的截面图。具体实施方式下面，详细讨论本专利技术的实施例的制造和使用。然而，应该理解，所述实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的专利技术构思。所讨论的具体实施例仅是说明性的，而不用于限制本专利技术的范围。根据各示例性实施例提供了使用定向自组装(DSA)工艺所实施的光刻工艺。说明了光刻工艺的中间阶段。阐述了实施例的变型例。在各个示图和说明性实施例，相同的参考标号用于指定相同的元件。图1至图9示出了根据示例性实施例的光刻工艺的俯视图和截面图。图1示出了要在光刻工艺中被图案化的层20。层20可以为在集成电路制造期间被图案化的任何层。在一些实施例中，层20是集成电路器件在其上形成的半导体衬底。例如，层20可以为硅衬底、硅锗衬底、硅碳衬底、III-V族化合物半导体衬底等。在可选实施例中，层20是诸如铝铜层的金属层。在又一些可选实施例中，层20是介电层，诸如低k介电层、氧化物层、氮化物层等。在一些实施例中，可以存在位于层20下方的为示出的多个区域和器件。在一些实施例中，硬掩模层22和底部抗反射涂层(BARC)24形成在层20上方。选择硬掩模层22的材料，使得硬掩模层22能够承受块状共聚物(BCP)涂层(图5)的后续退火温度而没有变形或者被损坏。根据一些实施例，硬掩模层22是无机层、非感光等。例如，硬掩模层22可以由氮化物、氧化物、氮氧化物、它们的组合或者它们的多层形成。在一些示例性实施例中，硬掩模层22包括氮化硅层。在可选实施例中，硬掩模层22包括含有氮化钛、氮化钽、钛、钽、氮化硼、它们的组合或者它们的多层的金属硬掩模。可以使用诸如等离子体增强CVD(PECVD)的化学汽相沉积(CVD)方法、原子层沉积(ALD)、金属有机CVD(MOCVD)等来形成硬掩模层22。例如，硬掩模层22的厚度可以在大约5nm和大约100nm之间。BARC24可以由氮氧化硅或者其他可应用的材料形成。在可选实施例中，可以省略BARC24。在又一些其他实施例中，可以在掩模层22上方形成附加层(未示出)，例如，PE氧化物、非晶碳层、氮化物层等。感光层26形成在BARC24上方，然后被图案化。感光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的制造方法，包括：形成图案化的硬掩模层，其中沟槽形成在所述图案化的硬掩模层中；形成中性层，其中，所述中性层包括：位于所述沟槽的底部处的第一部分以及位于所述硬掩模层的侧壁和顶面上的第二部分，并且所述中性层包括聚苯乙烯PS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA；去除所述中性层的第二部分；将块状共聚物BCP涂层分配在所述沟槽中，所述BCP涂层包括聚苯乙烯PS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，并且所述BCP涂层被分配在所述中性层的第一部分上方；对BCP涂层实施退火以形成以交替布局定位的多条PS带和多条PMMA带；以及选择性地蚀刻所述PMMA带，而使所述PS带保留在所述沟槽中。

【技术特征摘要】
2012.11.13 US 13/675,7061.一种半导体器件的制造方法，包括：形成图案化的硬掩模层，其中沟槽形成在所述图案化的硬掩模层中；形成中性层，其中，所述中性层包括：位于所述沟槽的底部处的第一部分以及位于所述硬掩模层的侧壁和顶面上的第二部分，并且所述中性层包括聚苯乙烯PS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA；去除所述中性层的第二部分；将块状共聚物BCP涂层分配在所述沟槽中，所述BCP涂层包括聚苯乙烯PS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，并且所述BCP涂层被分配在所述中性层的第一部分上方；对BCP涂层实施退火以形成以交替布局定位的多条PS带和多条PMMA带；以及选择性地蚀刻所述PMMA带，而使所述PS带保留在所述沟槽中。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述PS带和所述硬掩模层组合用作蚀刻掩模以蚀刻所述PS带和所述图案化的硬掩模层下面的层。3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述图案化的硬掩模层的步骤包括形成无机层。4.根据权利要求3所述的方法，其中，形成所述硬掩模层的步骤包括形成氮化物层。5.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述图案化的硬掩模层的步骤包括：形成硬掩模层；在所述硬掩模层上方形成图案化的光刻胶；蚀刻所述硬掩模层以形成所述图案化的硬掩模层，其中所述图案化的光刻胶被用作蚀刻掩模；以及在分配和退火之前，去除所述图案化的光刻胶。6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：在形成所述图案化的光刻胶的步骤之前，在所述硬掩模层上方形成底部抗反射涂层BARC，所述图案化的光刻胶位于所述BARC上方；以及在分配和退火之前，去除所述BARC。7.一种半导体器件的制造方法，包括：形成硬掩模层；在所述硬掩模层上方形成光刻胶并且图案化所述光刻胶；将所述光刻胶用作蚀刻掩模来图案化所述硬掩模层，以在所述硬掩模层中形成沟槽；去除所述光刻胶；形成中性层，其中，所述中性层包括：位于所述沟槽的底部处的第一部分以及位于所述硬掩模层的侧壁和顶面上的第二部分，并且所述中性层包括聚苯乙烯PS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA；去除所述中性层的第二部分；在所述沟槽中分配块状共聚物BCP涂层，所述BCP涂层包括聚苯乙烯PS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，并且所述BCP涂层被分配在所述中性层的第一部分上方；对所述BCP涂层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钰声，蔡宗容，李忠儒，包天一，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71