半导体器件的精细构图方法技术

本申请公开了一种半导体器件的精细构图方法。为了在集成电路制造期间进行构图，激活图像层而在两个最靠近的激活区域上各形成各自的第一种聚合物链段。在图像层上形成嵌段共聚物层，并且在两个最靠近的激活区域的外边缘之间的图像层的区域上，由嵌段共聚物形成多个第一种聚合物链段以及多个第二和第三种聚合物链段。去除第一、第二和第三种聚合物链段中的至少一种聚合物链段，以形成各种各样的掩模结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及集成电路制造，特别是涉及半导体器件的精细构图 方法。
技术介绍
在现有技术的集成电路制造中，利用光刻法的从顶部向下构图 (patterning)技术已被广泛使用。在该从顶部向下构图的方法中，先使 光致抗蚀剂构成图案，再利用它对下面的目标层构图。但是随着集成电 路尺度减小到纳米量级，从顶部向下构图的光刻法由于光致抗蚀剂材料 特性而受到限制。例如，线分辨率和线边缘粗糙度受到光致抗蚀剂材料的聚合物分子 的大尺寸的限制。此外，细高形的的光致抗蚀剂结构也易使图案毁损。因此，如Nealey等人在美国专利No. US2006/0134556中所揭示的 那样，已经开发了利用共聚物材料的从底部向上构图技术。但是，即使就从底部向上构图来说，仍希望有一种用于获得各种构 图尺度的技术。此外还希望有一种用于获得比常规光刻法所能达到的更 小尺度的技术。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个方面是在集成电路制造期间的构图方法，图像 层被激活，从而在两个最靠近的激活区域各形成各自的第一种聚合物链6段(polymer block)。此外，在图像层上形成嵌段共聚物层，并且在图像 层的区域上两个最靠近的激活区域的外边缘之间，由嵌段共聚物形成多 个第一种聚合物链段、多个第二种聚合物链段和多个第三种聚合物链段。 第一种聚合物链段、第二种聚合物链段和第三种聚合物链段是互不相同 的种类，例如包含不同的材料。在本专利技术的一个实施例中，在图像层的区域上两个最靠近的激活区 域的外边缘之间，形成三个第一种聚合物链段、四个第二种聚合物链段 和两个第三种聚合物链段。在本专利技术的另一实施例中，第二种聚合物链段与第一以及第三种聚 合物链段交错形成。在本专利技术的另一实施例中，每一激活区域具有宽度X，两个最靠近 的激活区域之间的间距PX表示如下-PX- (4n) *X， n为正整数。在本专利技术的另一实施例中，第一、第二和第三种聚合物链段中的每 一链段有相同的宽度X。在本专利技术的另一实施例中，在两个最靠近的激活区域的外边缘之间 顺序相邻地形成以下序列第一种聚合物链段、第二种聚合物链段、第 三种聚合物链段、另一第二种聚合物链段、另一第一种聚合物链段、另 一第二种聚合物链段、另一第三种聚合物链段、另一第二种聚合物链段 以及另一第一种聚合物链段。在本专利技术的一个实施例中，嵌段共聚物是PMMA (聚甲基丙烯酸甲 酯)/PS (聚苯乙烯)/PAMS (聚丙烯酰胺)共聚物。如果这样的话，第 一种聚合物链段是PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)链段，第二种聚合物链 段是PS (聚苯乙烯)链段，第三种聚合物链段是PAMS (聚丙烯酰胺) 链段。此外，激活区域比图像层的其他区域更具有亲水性。在本专利技术的另一实施例中，嵌段共聚物包括至少一种均聚物。在本专利技术的一个实施例中，去除第一、第二和第三种聚合物链段中 的至少一种聚合物链段，然后按照保留在图像层上的第一、第二和第三 种聚合物链段中的至少一种聚合物链段，对目标层构图。例如去除第二 种聚合物链段，然后按照保留在图像层上的第一和第三种聚合物链段对7目标层构图。替代地，去除第二种聚合物链段以及第一种聚合物链段和 第三种聚合物链段中的一种聚合物链段，然后按照保留在图像层上的第 一种聚合物链段和第三种聚合物链段中的一种聚合物链段，对目标层构 图。在本专利技术的另一实施例中，去除第一种聚合物链段和第三种聚合物 链段中的一种聚合物链段，然后按照保留在图像层上的第二种聚合物链 段以及第一种聚合物链段和第三种聚合物链段中的一种聚合物链段，对 目标层构图。在根据本专利技术的另一实施例的集成电路制造期间的构图方法中，在 图像层上由嵌段共聚物形成多个第一种聚合物链段、多个第二种聚合物 链段和多个第三种聚合物链段。第一种聚合物链段、第二种聚合物链段 和第三种聚合物链段是互不相同的种类。在这种构图方法中，去除从图像层的第一区域上所形成的第一、第 二和第三种聚合物链段中选择的第一组至少一种链段。此外，去除从图 像层的第二区域上所形成的第一、第二和第三种聚合物链段中选择的至 少一种链段的第二组。第二组不同于第一组，因而可由嵌段共聚物构成 不同尺度的图案。在本专利技术的一个实施例中，在暴露第一区域以便激活待去除的第一 组聚合物链段的分解期间，第一掩模被放置在第二区域的上方。此外， 在暴露第二区域以便激活待去除的第二组聚合物链段的分解期间，第二 掩模被放置在第一区域的上方。在本专利技术的另一实施例中，保留在第一区域上的第一、第二和第三 种聚合物链段中的至少一种链段的第一保留组，具有第一间距，其不同 于保留在第二区域上的第一、第二和第三种聚合物链段中的至少一种链 段的第二保留组。这样，在激活区域之间形成上述至少三种不同的聚合物链段的多个 反复图案。当这些激活区域由光刻形成时，利用这样的聚合物链段作掩 模结构，可以采用比光刻所能达到的尺度更小的尺度进行构图。此外， 通过采用种类繁多的聚合链段，可以由嵌段共聚物层构成不同尺度的图 案。本专利技术的这些及其他特点和优点，通过考虑下面结合附图对本专利技术 的详细描述，将会有更好的了解。附图说明图l、 2、 3、 4、 5和6示出根据本专利技术的一个实施例，在相邻激活 区域之间制造不同种类聚合物链段的过程剖视图7、 8和9示出根据本专利技术的一个实施例，在去除图6中的一种聚 合物链段以后对目标层构图的剖视图10、 ll和12示出根据本专利技术的另一实施例，在去除图6中的两种聚合物链段以后对目标层构图的剖视图13、 14和15示出根据本专利技术的另一实施例，在去除图6中的另外两种聚合物链段以后对目标层构图的剖视图16、 17、 18、 19、 20和21示出根据本专利技术的另外的实施例，在 图6以后以不同方法对目标层区域构图的剖视图。这里绘出的参考图是为了图例说明的清楚，不必要绘出比例尺度。 在图1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 19、 20和21中，具有相同参考号码的单元表示具有类似结构和/或 功能的单元。具体实施例方式图l、 2、 3、 4、 5和6示出根据本专利技术的一个实施例，制造相邻激 活区域之间不同种类聚合物链段期间的剖视图。参考图1，目标层104 将被在基底102例如硅衬底上构成图案。在本专利技术的替代实施例中，目 标层104可省略而代之以直接对基底102构图。目标层104可以是由例如氧化物、氮化物或氧氮化合物组成的绝缘 层。目标层104可替换为例如由金(Au)、铂(Pt)、铜(Cu)、铝(Al)、 鸨(W)或银(Ag)组成的金属层。在本专利技术的另一实施例中，目标层 104是金属硅化物例如硅化钨(WSix)、硅化钴(CoSix)或硅化镍(NiSi》。进一步参考图1，抗反射下层106在待构图的目标层104上形成。 当目标层104由类似抗反射材料的材料组成时，实施本专利技术可以不要抗反射下层106。根据本专利技术的一个实施例，抗反射下层106可由硅原子 比率最大为43%的含硅材料组成，例如Si03/2。在本专利技术的一个实施例中，图1使用化学方法例如碱性溶液或HF (氟化氢)在抗反射下层106上进行表面处理，以使Si-OH (硅氢氧化 物)暴露在抗反射下层106的表面上。如果抗反射下层106被省略，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路制造期间的构图方法，所述方法包括：　激活图像层，从而在两个最靠近的激活区域各形成各自的第一种聚合物链段；　在图像层上形成嵌段共聚物层；以及　在两个最靠近的激活区域的外边缘之间的图像层的区域上，由嵌段共聚物形成多 个第一种聚合物链段、多个第二种聚合物链段和多个第三种聚合物链段，　其中，第一种聚合物链段、第二种聚合物链段和第三种聚合物链段是互不相同的种类。

【技术特征摘要】
KR 2007-12-14 10-2007-0131049;US 2008-9-12 12/283,1. 一种集成电路制造期间的构图方法，所述方法包括激活图像层，从而在两个最靠近的激活区域各形成各自的第一种聚合物链段；在图像层上形成嵌段共聚物层；以及在两个最靠近的激活区域的外边缘之间的图像层的区域上，由嵌段共聚物形成多个第一种聚合物链段、多个第二种聚合物链段和多个第三种聚合物链段，其中，第一种聚合物链段、第二种聚合物链段和第三种聚合物链段是互不相同的种类。2. 权利要求1中所述的方法，进一步包括在图像层的所述区域上形成三个第一种聚合物链段、四个第二种聚 合物链段和两个第三种聚合物链段。3. 权利要求2中所述的方法，进一步包括第二种聚合物链段与第一以及第三种聚合物链段交错形成。4. 权利要求3中所述的方法，其中每一激活区域具有宽度X,并且，两个最靠近的激活区域之间的间距PX表示如下PX= (4n) *X， n为正整数。5. 权利要求4中所述的方法，其中第一、第二和第三种聚合物链段中的每一链段具有相同的宽度X。6. 权利要求2中所述的方法，进一步包括在两个最靠近的激活区域的外边缘之间顺序相邻地形成以下序列-第一种聚合物链段、第二种聚合物链段、第三种聚合物链段、另一第二 种聚合物链段、另一第一种聚合物链段、另一第二种聚合物链段、另一 第三种聚合物链段、另一第二种聚合物链段以及另一第一种聚合物链段。7. 权利要求6中所述的方法，其中嵌段共聚物是PMMA (聚甲 基丙烯酸甲酯)/PS (聚苯乙烯)/PAMS (聚丙烯酰胺)共聚物。8. 权利要求7中所述的方法，其中第一种聚合物链段是PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)链段，第二种聚合物链段是PS (聚苯乙烯)链段， 第三种聚合物链段是PAMS (聚丙烯酰胺)链段。9. 权利要求8中所述的方法，其中激活区域比图像层的其他区域 更具有亲水性。10. 权利要求l中所述的方法，其中激活区域比图像层的其他区域更具有亲水性。11. 权利要求l中所述的方法，其中嵌段共聚物包括至少一种均 聚物。12. 权利要求1中所述的方法，进一步包括 第二种聚合物链段与第一以及第三种聚合物链段交错形成。13. 权利要求12中所述的方法，进一步包括去除第二种聚合物链段，然后按照保留在图像层上的第一和第三种 聚合物链段，对目标层构图。14. 权利要求12中所述的方法，进一步包括去除第二种聚合物链段、以及第一种聚合物链段和第三种聚合物链 段中的一种聚合物链段，然后按照保留在图像层上的第一种聚合物链段 和第三种聚合物链段中的一种聚合物链段，对目标层构图。15. 权利要求12中所述的方法，进一步包括去除第一种聚合物链段和第三种聚合物链段中的一种聚合物链段， 然后按照保留在图像层上的第二种聚合物链段、以及第一种聚合物链段 和第三种聚合物链段中的一种聚合物链段，对目标层构图。16. 权利要求12中所述的方法，进一步包括-去除从图像层的第一区域上所形成的第一、第二和第三种聚合物链段中选择的第一组至少一种链段；以及去除从图像层的第二区域上所形成的第一、第二和第三种聚合物链 段中选择的第二组至...

【专利技术属性】
技术研发人员：李时镛，金京泽，金贤友，尹东基，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]