半导体器件的精细构图方法

专利名称：半导体器件的精细构图方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。

发明内容
因此，本发明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。
在本发明的一个实施例中，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。
在本发明的另一实施例中，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。
在本发明的另一实施例中，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。
在本发明的另一实施例中，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。
在本发明的另一实施例中，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。
在本发明的一个实施例中，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。
在本发明的另一实施例中，嵌段共聚物包括至少一种均聚物。
在本发明的一个实施例中，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。
在本发明的另一实施例中，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。
在根据本发明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。
在本发明的一个实施例中，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。
在本发明的另一实施例中，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。本发明的这些及其他特点和优点，通过考虑下面结合附图对本发明 的详细描述，将会有更好的了解。


图l、 2、 3、 4、 5和6示出根据本发明的一个实施例，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示出根据本发明的一个实施例，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示出根据本发明的另一实施例，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示出根据本发明的另一实施例，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示出根据本发明的另外的实施例，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示出根据本发明的一个实施例，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。在本发明的替代实施例中，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。在本发明的另一实施例中，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，实施本发明可以不要抗反射下层106。根据本发明的一个实施例，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。
在本发明的一个实施例中，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，则 在目标层104上进行这种表面处理，以使Si-OH (硅氢氧化物)暴露在 目标层104上。
如果抗反射下层106被省略并且目标层104由金属组成，则本发明 的另一实施例中可以省略这一表面处理。如果本发明实施时使用目标层 104而省略抗反射下层106对基底102构图，则在基底102上进行表面 处理，使Si-OH (硅氢氧化物)暴露在基底102的表面上。
进一步参考图1，图像层108在抗反射下层106上形成。图像层108 的组成是具有有机取代基的硅烷、具有有机取代基的硅氮垸、具有氯 硅烷端基的聚合物、具有COBr (—氧化碳溴化物)官能团的有机化合 物、具有硫醇基的有机化合物或者具有二硫(-S-S)键的有机化合物。 例如图像层108可包括(R!)-SiCl3 、 (R2)3-SiCl 、 (R3)rSiH 、 (R4)Si(OCH2CH3)3、 (R5)Si(OCH3)3、 (R6)-SH，或者(R )-S-S(R8)，其中， R,、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7和Rs每一个都独立地是被Q至C2o取代 或未取代的脂族或芳香族烃基。
图像层108由具有三氯硅烷端基的均聚物(例如聚苯乙烯、多羟基 苯乙烯、或者聚甲基丙烯酸甲酯)或者无规聚合物(例如多羟基苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯)组成。在本发明的另一实施例中，图像层108包括 自组装单分子层。
例如，图像层108包括氮硅垸，其与暴露在包含硅的下层106上的 OH官能团起反应而形成Si-O-Si键，因此，在下层106上形成自组装单 分子层作为图像层108。替代地，例如，图像层108包括具有结合团的 有机化合物，例如硫醇基团(thiol group)或硅烷基团或二硫(-S-S-)键， 它们自组装在金属图像层108上。
进一步参考图1，光致抗蚀剂层110被沉积在图像层108上。再参 考图1和2，光致抗蚀剂层110被以光刻工艺构图，其中形成开口 112。一般或专门的光致抗蚀剂层构图所用的光刻法，是集成电路制造方面的 技术人员所熟知的。在本发明的一个实施例中，每一开口112具有宽度 X，在那种情况下，则相邻开口 112的间距为PX: (4*n) *X， n为正整 数。
参考图2和3，外部激励(图3中用箭头表示)施加到图像层108 的暴露部分108A上。图像层108的暴露部分108A表面被外部激励激活。 布置在光致抗蚀剂材料110下面的图像层108的被覆盖部分108B不被 激活，因为光致抗蚀剂材料110阻止外部激励。
在本发明的一个实施例中，图3的外部激励是DUV (深紫外线)光 辐射、软X射线辐射、电子束或氧等离子体等。因此，图像层108的暴 露部分108A被氧化，以致每一暴露部分108A的暴露表面比没有暴露的 部分108B的表面变成更有亲水性。
因此，图像层108每一暴露部分108A的暴露表面的表面或界面能 量被外部激励所改变，形成图像层108的激活区域108A。例如，当外部 激励是氧等离子体处理时，图像层108暴露部分108A的暴露表面的表 面能量被改变，借助于将要沉积在其上的嵌段共聚物中的极性基团，得 以提高这一暴露表面的亲水性和湿润性。
随后参考图4，光致抗蚀剂层110被去除，并且嵌段共聚物114层 被沉积到图像层108上。在本发明的一个实施例中，嵌段共聚物114是 第一、第二和第三种聚合物链段组成的三嵌段共聚物。在本发明的一个 实施例中，所述第一、第二和第三种聚合物链段互不相同，并且互不混 溶(即不溶解在另一种中)。在本发明的一个实施例中，嵌段共聚物114 具有从约3000至约2000000克/摩尔的分子量。
在本发明的一个实施例中，嵌段共聚物114由下列之一组成，它们
是
聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯/聚a-甲基苯乙烯共聚物，
聚丁二烯/聚甲基丙烯酸丁酯/聚ot-甲基苯乙烯共聚物，
聚丁二烯/聚二甲基硅氧垸/聚a-甲基苯乙烯共聚物，
聚丁二烯/聚甲基丙烯酸甲酯傻a-甲基苯乙烯共聚物，
聚丁二烯/聚乙烯吡啶/聚a-甲基苯乙烯共聚物，聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯/聚cc-甲基苯乙烯共聚物， 聚丙烯酸丁酯/聚乙烯吡啶/聚a-甲基苯乙烯共聚物， 聚异戊二烯/聚乙烯吡啶/聚oc-甲基苯乙烯共聚物， 聚异戊二烯/聚甲基丙烯酸甲酯/聚oc-甲基苯乙烯共聚物， 聚丙烯酸己酯(polyhexylacrylate) /聚乙烯吡啶/聚a-甲基苯乙烯共聚
物，
聚异丁烯/聚甲基丙烯酸丁酯/聚a-甲基苯乙烯共聚物， 聚异丁烯/聚甲基丙烯酸丁酯/聚a-甲基苯乙烯共聚物， 聚异丁烯/聚二甲基硅氧烷/聚a-甲基苯乙烯共聚物， 聚甲基丙烯酸丁酯/聚丙烯酸丁酯/聚ot-甲基苯乙烯共聚物， 饱和聚乙烯(polyethylethylene) /聚甲基丙烯酸甲酉旨/聚a-甲基苯乙烯 共聚物，
聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸丁酯/聚a-甲基苯乙烯共聚物，
聚苯乙烯/聚丁二烯/聚a-甲基苯乙烯共聚物，
聚苯乙烯/聚异戊二烯/聚a-甲基苯乙烯共聚物，
聚苯乙烯/聚二甲基硅氧烷/聚a-甲基苯乙烯共聚物，
聚苯乙烯/聚乙烯吡啶/聚a-甲基苯乙烯共聚物，
饱和聚乙烯/聚乙烯吡啶/聚01-甲基苯乙烯共聚物，
聚乙烯/聚乙烯吡咬/聚01-甲基苯乙烯共聚物，
聚乙烯吡啶凍甲基丙烯酸甲酯凍a-甲基苯乙烯共聚物，
聚氧化乙烯/聚异戊二烯/聚a-甲基苯乙烯共聚物，
聚氧化乙烯/聚丁二烯/聚a-甲基苯乙烯共聚物，
聚氧化乙烯/聚苯乙烯/聚01-甲基苯乙烯共聚物，
聚氧化乙烯凍甲基丙烯酸甲酯凍a-甲基苯乙烯共聚物，
聚氧化乙烯/聚二甲基硅氧烷/聚a-甲基苯乙烯共聚物，或
聚苯乙烯/聚氧化乙烯/聚01-甲基苯乙烯共聚物。
但是，本发明也可采用与上述这些例子不同的共聚物链段材料来实现。
在本发明的一个实施例中，嵌段共聚物114层可由上面所列举的三 嵌段共聚物之一组成。替代地，嵌段共聚物U4层除共聚物以外也可包
12括均聚物。这种均聚物具有重复单体单元，它的化学结构与包括三嵌段共聚物的三个聚合物链段中的一个链段的重复单体单元的化学结构相同。
除共聚物以外，当嵌段共聚物114的层包括两种均聚物(第一和第二均聚物)时，本发明也能实现。在那种情形下，第一均聚物具有与包括三嵌段共聚物的三个聚合物链段中的一个链段的重复单体单元相同的化学结构。同样，第二均聚物具有与包括三嵌段共聚物的三个聚合物链段中的另一个链段的重复单体单元相同的化学结构。
无论如何，将至少一种均聚物添加到嵌段共聚物114的层能縮短共聚物114的自组装时间。而且，将至少一种均聚物添加到嵌段共聚物114的层能加大由共聚物114形成的自组装链段的间距。
随后参考图5，嵌段共聚物114的层被以比共聚物114的玻璃化转变温度Tg高的温度进行的热退火激活。这种激活引起相分离，共聚物114的三个不同的聚合物链段重排由下层108的激活区域108A支配。在本发明的一个实施例中，共聚物114的玻璃化转变温度Tg的范围为130摄氏度左右至190摄氏度左右。共聚物114退火时间周期从大约1小时至大约24小时，依赖于共聚物114的成分和退火温度。
进一步参考图5，嵌段共聚物114的层相分离为多个第一种聚合物链段116A、多个第二种聚合物链段116B和多个第三种聚合物链段116C，从而形成相分离的聚合物链段图案116。相分离的聚合物链段图案116具有以下序列第一种聚合物链段116A，然后第二种聚合物链段116B，然后第三种聚合物链段116C，以及再后第二种聚合物链段116B。重复这种聚合物链段116A、 116B、 116C和116B的图案。就这样，第二种聚合物链段116B与第一以及第三种聚合物链段116A和116C交错形成。
随着图5中的这种相分离作用，第二种聚合物链段116B的一端通过共价键固着在第一种聚合物链段116A的一端。第二种聚合物链段116B的另一端通过共价键固着在第三种聚合物链段116C的一端。
同样参考图5，每一激活区域108A具有形成在其上的第一种聚合物链段116A。第一、第二和第三种聚合物链段116A、 116B和116C具有互不相同的单体单元，结果使第一、第二和第三种聚合物链段116A、116B和116C互不相同。就这样，第一、第二和第三种聚合物链段116A、 116B和116C由不同的材料组成。
进一步参考图5，第一种聚合物链段116A具有比第二和第三种聚合物链段116B和116C高的极性，其在下层的激活区域108A中形成。因此，两个最靠近的激活区域108A之间的间距PX,决定第一、第二和第三种聚合物链段116A、 116B和116C的图案。
同样参考图5，每一第一种聚合物链段116A具有各自的宽度LA，每一第二种聚合物链段116B具有各自的宽度LB，每一第三种聚合物链段116C具有各自的宽度LC。在本发明的一个实施例中，这些各自的宽度基本上相同，所以图3中的LA=LB=LC=X。进一步地，在那种情形下，在图5中的本发明的一个实施例中，两个最靠近的激活区域108A之间的间距PX基本上等于8*X。
各自的宽度LA、 LB和LC由图4嵌段共聚物114中三种类型的聚合物链段各自的单体单元的各自的分子量确定。三种类型的聚合物链段的这些分子量可选择为使LA=LB=LOX。
在图5的情况下，两个最靠近的第一种聚合物链段116A之间的各个间距PA基本上等于4*乂。此外，两个最靠近的第二种聚合物链段116B之间的各个间距PB基本上等于2*X。并且，两个最靠近的第三种聚合物链段116C之间的各个间距PC基本上等于々X。 一般来说，根据本发明的一个实施例，PA=PC=PX/n，而PB二PX/ (2*n)，其中n是正整数。
根据本发明的一个方面，间距倍增可从在两个最靠近的激活区域108A的外边缘之间的下层108的区域上形成的多个第一种聚合物链段116A、多个第二种聚合物链段116B和多个第三种聚合物链段116C实现。在图5的例子中，两个最靠近的激活区域108A外边缘之间的下层108的区域上已形成有三个第一种聚合物链段116A、四个第二种聚合物链段116B和两个第三种聚合物链段116C。
在本发明的一个实施例中，共聚物链段114是PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)/PS (聚苯乙烯)/PAMS (聚丙烯酰胺)链段。在那种情形下，第一种聚合物链段116A是PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)链段，第二种聚合物链段116B是PS (聚苯乙烯)链段，第三种聚合物链段116C是段。
接着参考图6，聚合物链段.116被暴露于分解激励(图6中用箭头 表示)中，该激励有选择地使聚合物链段116A、 116B和116C中的至少 一种比其他类型的聚合物链段分解更容易。分解激励例如是辐射、等离 子体例如02等离子体、DUV (深紫外线)光、软X射线或电子束。
在本发明的一个实施例中，第一、第二和第三种聚合物链段116A、 116B和116C分别为PMMA、 PS和PAMS的情况下，聚合物链段116 被暴露于辐射中，辐射能量高于使第三种聚合物链段PAMS分解的阈值 能量，但低于使第一和第二种聚合物链段PMMA和PS分解的阈值能量。
辐射能量可由施加外部激励例如辐射或等离子体的持续时间来控制。
在下面参考图7，已分解的第三种聚合物链段116C被有选择地去除。 因此在图7中，第一和第二种聚合物链段116A和116B被保留而形成掩 模图案，当LA-LB:U^X时，间距为PC=LA+2*LB+LC=4*X。接着参 考图8，保留有第一和第二种聚合物链段116A和116B的掩模图案，被 用于刻蚀掉图像层108、抗反射下层106和目标层104的暴露部分。
参考图8和9，聚合物链段116A和116B、图像层108以及抗反射 下层106的保留部分被从目标层104的保留部分刻蚀掉，从而形成构图 结构118的精细图案。由目标层104的保留部分形成的构图结构118的 精细图案具有间距PC-^X。构图结构118以第一宽度WhLC相互分离， 每一构图结构118具有第二宽度W2=LA+2*LB。这个例子的情况是 LA=LB=LC=X， W1=X，以及W2=3*X。
参考在图6之后本发明的另一实施例的图10，第一和第三种聚合物 链段116A和116C两者都被有选择地去除。因此在图10中，第二种聚 合物链段116B被保留而形成掩模图案，其具有间距PB=LA+LB或者 LC+LB，当LA=LB=LC=X时，PB=2*X。继续参考图11，保留有第二 种聚合物链段116B的掩模图案，被用于刻蚀掉图像层108、抗反射下层 106和目标层104的暴露部分。
参考图11和12，聚合物链段116B、图像层108和抗反射下层106 的保留部分被从目标层104的保留部分刻蚀掉，从而形成构图结构120 的精细图案。由目标层104的保留部分形成的构图结构120的精细图案具有间距PB-LA+LB或者LC+LB，当LA=LB=LOX时，PB=2*X。构图结构120以第三宽度W3=LA=LC相互分离，并且每一构图结构120具有第四宽度W4:LB。例如在LA-LB:LC-X的情况下，W3=X，以及W4=X。
参考在图6之后本发明的替代实施例的图13，第一和第二种聚合物链段116A和116B两者被有选择地去除。因此在图13中，第三种聚合物链段116C被保留而形成具有间距PC=4*X的掩模图案。接着参考图14，保留有第三种聚合物链段116C的掩模图案，被用于刻蚀掉图像层108、抗反射下层106和目标层104的暴露部分。
参考图14和15，聚合物链段116C、图像层108和抗反射下层106的保留部分被从目标层104的保留部分刻蚀掉，从而形成构图结构122的精细图案。由目标层104的保留部分形成的构图结构122的精细图案具有间距PC=4*X。构图结构122以第二宽度W2=LA+2*LB相互分离，并且每一构图结构122具有第一宽度W1=LC。在本示例LA=LB=LC=X的情况下，W1=X，以及\\^2=3*乂。
参考在图6之后本发明的替代实施例的图16，在图像层108的第一区域101上形成的聚合物链段116A、116B和116C被暴露于分解激励(图16中用箭头表示)中，该激励有选择地使第三种聚合物链段116C分解。同时在图16中，第一掩模142被放置在图像层108的第二区域103上所形成的聚合物链段116A、 116B和116C的上面。因此，第一掩模142阻止分解激励到达第二区域103上所形成的第三种聚合物链段116C。
其后参考图17，在第一区域101上已分解的第三种聚合物链段116C被有选择地剥离。因此在图17中，第一和第二聚合物链段116A和116B被保留而在第一区域101上面形成第一掩模图案。但是在图17中，第一、第二和第三种聚合物链段116A、 116B和116C被保留在第二区域103上面。
接着参考图18，形成在图像层108的第二区域103上的聚合物链段116A、 116B和116C被暴露于分解激励(图18中用箭头表示)中，该激励有选择地使第一和第三种聚合物链段U6A和116C分解。同时在图18中，第二掩模144被放置在图像层108的第一区域101上所保留的聚合物链段116A和116B的上面。因此，第二掩模144阻止分解激励到达 第一区域101上所形成的保留聚合物链段116A和116B。
其后参考图19，在第二区域103上已分解的第一和第三种聚合物链 段116A禾卩116C被有选择地剥离。因此在图19中，第二种聚合物链段 116B被保留而在第二区域103上面形成第二掩模图案。但是在图19中， 形成第一掩模图案的第一和第二种聚合物链段116A、 116B被保留在第 一区域101上面。
接着参考图20，保留有第一和第二种聚合物链段116A和116B的 第一掩模图案，被用于刻蚀掉第一区域101中的图像层108、抗反射下 层106和目标层104的暴露部分。同样参考图20，保留有第二种聚合物 链段116B的第二掩模图案，被用于刻蚀掉第二区域103中的图像层108、 抗反射下层106和目标层104的暴露部分。
参考图20和21，在第一区域101中的聚合物链段116A和116B、 图像层108以及抗反射下层106的保留部分被从目标层104的保留部分 刻蚀掉，从而形成第一构图结构132的第一精细图案。图21中由目标层 104的保留部分形成的第一构图结构132的第一精细图案，当 LA二LB-LOX时，具有间距PC=LA+2*LB+LC=4*X。构图结构132以 第一宽度W1-LC相互分离，并且每一构图结构132具有第二宽度 W2=LA+2*LB。在图21中的示例LA-LB-LC二X的情况下，W1=X，以 及W2=3*X。
同样，参考图21，在第二区域103中的聚合物链段116B、图像层 108以及抗反射下层106的保留部分被从目标层104的保留部分刻蚀掉， 从而形成第二构图结构134的第二精细图案。由目标层104的保留部分 形成的第二构图结构134的第二精细图案，具有间距PB=LA+LB或 LC+LB，当LA二LB二U^X时，PB=2*X。第二构图结构134以第三宽度 W3=LA=LC相互分离，并且每一构图结构134具有第四宽度W4=LB。 在本示例LA=LB=LC=X的情况下，W3=X，以及W4=X。
如此，具有不同间距PC和PB的构图结构132和134可在不同的区 域101和103中形成。此外，具有不同间距、尺度和分离距离的多种构 图结构118、 120和122，可以用本发明有效地形成。此外，使用从底部向上构图的嵌段共聚物形成掩模结构，可以实现比传统光刻法的极限更小的尺度。
前面所述只是作为范例而不表示限制。因此，这里图示和描述的任
何尺度或单元数量或任何材料只是作为范例。本发明仅受下面的权利要求及其等同物所限定的内容限制。
权利要求
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少一种链段，其中，第二组不同于第一组；以及其中，所述第一区域上的第一、第二和第三种聚合物链段中的至少 一种的第一保留组，具有第一间距，该第一间距不同于所述第二区域上 的第一、第二和第三种聚合物链段中的至少一种的第二保留组的第二间 距。
17. 权利要求1中所述的方法，进一步包括去除第一、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。
18. 权利要求1中所述的方法，进一步包括去除从图像层的第一区域上的第一、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的第一、第二和第三种聚合物链段中选 择的第二组至少一种链段；其中，第二组不同于第一组，从而使所述第一区域上的第一、第二 和第三种聚合物链段的第一保留组具有第一间距，该第一间距不同于所 述第二区域上的第一、第二和第三种聚合物链段的第二保留组的第二间 距。
19. 一种集成电路制造期间的构图方法，所述方法包括 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；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；去除从图像层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 中选择的第二组至少一种链段；其中，第二组不同于第一组。
20. 权利要求19中所述的方法，进一步包括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， 将第一掩模放置在第二区域的上方；以及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， 将第二掩模放置在第一区域的上方；
21. 权利要求19中所述的方法，其中，所述第一区域上的第一、第 二和第三种聚合物链段中的至少一种聚合物链段的第一保留组，具有第 一间距，该第一间距不同于所述第二区域上的第一、第二和第三种聚合物链段中的至少一种聚合物链段的第二保留组的第二间距。
22. 权利要求19中所述的方法，进一步包括激活图像层，从而在两个最靠近的激活区域各形成各自的一个第一种聚合物链段；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，形成第 一种聚合物链段、第二种聚合物链段和第三种聚合物链段。
23. 权利要求22中所述的方法，进一步包括 第二种聚合物链段与第一和第三种聚合物链段交错形成，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。
24. 权利要求23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。
25. 权利要求23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，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。
全文摘要
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。
文档编号G03F7/26GK101458461SQ20081018374
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月15日 优先权日2007年12月14日
发明者尹东基, 李时镛, 金京泽, 金贤友 申请人:三星电子株式会社