[0048] 首先执行步骤一，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。
[0049] 提供的衬底如图7所示，衬底201是指任一支承结构，包括但不限于半导电性基 板、晶片片段和晶片。本实施例中，提供一晶片（wafer)作为基板，所述晶片可W是为娃衬 底、娃错衬底、娃碳衬底、III-V族化合物半导体衬底等。本实施例中，所述晶片为娃衬底。
[0050] 在优选的实施例中，沉积所述嵌段共聚物层之前，需要在所述衬底201表面沉积 一层底部抗反射层度ARC) 202,如图8所示。所述底部抗反射层202可W由氮氧化娃或者其 他可应用的材料形成。可W采用任何合适的方法将底部抗反射层202沉积在所述衬底201 上，比如，旋涂沉积技术、喷涂、挤压涂敷或化学气相沉积等。形成的底部抗反射层202可W 减少嵌段共聚物底部光波的反射率，提高分辨率，使后续分离的嵌段共聚物的线条更加笔 直美观，满足工艺要求。
[0051] 如图9所示，采用旋涂的方式在所述衬底201表面形成嵌段共聚物206。优选的实 施例中，衬底201表面有底部抗反射层202,则在所述底部抗反射层度ARC) 202表面形成嵌 段共聚物206。
[0052] 所述嵌段共聚物206可W是苯己帰-嵌段-甲基丙帰酸甲醋（PS-b-PMMA)、聚氧化 己帰-聚异戊二帰、聚氧化己帰-聚了二帰、聚氧化己帰-聚苯己帰、聚氧化己帰-聚甲基 丙帰酸甲醋、聚苯己帰-聚己帰基化咯巧、聚苯己帰-聚异戊二帰（PS-b-PI)、聚苯己帰-聚 了二帰、聚了二帰-聚己帰基化咯巧或者聚异戊二帰-聚甲基丙帰酸甲醋。本实施例中，所 述嵌段共聚物206优选为苯己帰-嵌段-甲基丙帰酸甲醋（PS-b-PMMA)。
[0053] 接着执行步骤二，如图10所示，通过光罩301将激光照射在所述嵌段共聚物206 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206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。
[0054] 两种嵌段分离后形成的自组装图案如图11所示。W嵌段共聚物PS-b-PMMA为例， 分离之后嵌段PS207与嵌段PMMA208进行周期性间隔排列。
[00巧]本发明中采用窄带激光作为光源，所述窄带激光的频率可W认为是单一频率，单 一频率的激光穿过一光罩301照射在所述嵌段共聚物206的表面。进一步地，所述光罩301 和衬底201之间还设置有用于聚焦的棱镜302,镜头的焦深要合适，可W使激光清晰且W符 合要求的强度照射在嵌段共聚物206的表面。另外，激光在嵌段共聚物206表面形成驻波， W干涉条纹的形状分布在嵌段共聚物206的表面。
[0056] 需要说明的是，激光的频率相对于正常光刻工艺中光刻胶曝光的强度要高。因为 光刻胶曝光利用的是光刻胶感光后发生的化学反应，该过程需要的驱动能较低，而本发明 的嵌段共聚物在激光的照射下发生的是物理迁移，其所需的驱动能较高。
[0057] 在激光的照射下，所述嵌段共聚物206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，同时，该种嵌段分子会吸收共振激光的一部分能量，产生偶极力，偶极力 使嵌段分子由极性转变为极性。
[0058] 偶极力
'其中，R为散射率，Isat为饱和 吸收强度，I为激光强度，A为失谐量，α为系数，V为分子移动速度。
[0059] 而与激光频率不发生共振的另一种嵌段分子相对于激光而言是完全透明的，不会 沿着势能的方向迁移，也不会产生偶极力，整个过程保持自身的非极性状态。当发生共振的 嵌段分子进行有序排列后，不发生共振的嵌段分子则自动排列在其旁侧。
[0060] 所述嵌段共聚物中的嵌段分子是否与激光产生共振，与失谐量有关。所谓失谐量， 是激光频率与嵌段分子频率的差值。失谐量越小，激光与嵌段分子越容易发生共振，势能最 低点对嵌段分子的吸附力越强，嵌段分子沿着势能梯度的方向迁移至势能的最低点；失谐 量越大，激光与嵌段分子越难发生共振，势能最低点对嵌段分子的吸附力越弱，嵌段分子远 离势能的最低点。
[0061] 激光照射在嵌段共聚物层206的表面后，整个系统的温度控制在300~400Κ范围 内。现有技术中，需要进行高温退火来使嵌段共聚物中的两种嵌段分子进行分离，高温退火 会引起晶圆膨胀等一系列的负面效应，对整个芯片制造工艺造成不良影响。而本发明中两 种嵌段分子的分离属于纯物理过程，不需要较高的温度，可W避免高温带来的不良影响。
[0062] 当嵌段共聚物206中的两种嵌段分子分离后，两种嵌段分子分别W极性分子和非 极性分子的形式存在，利用分离后两种嵌段高的蚀刻选择比，可W选择性的蚀刻掉其中一 种嵌段，另一种嵌段则作为后续蚀刻的掩膜层。
[0063] 综上所述，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，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。
[0064] 所W，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0065] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人±皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所掲示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法，其特征在于，所述方法至少包括： 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。2. 根据权利要求1所述的使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法，其特征在于：所述 激光为窄带激光光束。3. 根据权利要求2所述的使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法，其特征在于：所述 激光强度大于正常光刻胶曝光的强度。4. 根据权利要求1所述的使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法，其特征在于：激光 照射在嵌段共聚物层的表面后，整个系统的温度控制在300~400K范围内。5. 根据权利要求1所述的使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法，其特征在于：与激 光频率产生共振的嵌段分子中会产生偶极力，使该嵌段分子由非极性转变为极性。6. 根据权利要求1所述的使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法，其特征在于：所述 嵌段分子是否与激光产生共振，与失谐量有关；失谐量越小，激光与嵌段分子越容易发生共 振，势能对嵌段分子的吸附力越强；失谐量越大，激光与嵌段分子越难发生共振，势能对嵌 段分子的吸附力越弱。7. 根据权利要求1所述的使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法，其特征在于：在所 述衬底上沉积所述嵌段共聚物层之前，还包括在所述衬底表面沉积底部抗反射层的步骤。8. 根据权利要求1所述的使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法，其特征在于：所述 衬底为硅衬底。9. 根据权利要求1所述的使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法，其特征在于：所述 嵌段共聚物为PS-b-PMMA。10. 根据权利要求1所述的使用激光定向自组装嵌段共聚物的方法，其特征在于：所述 光罩和衬底之间还设置有用于聚焦的棱镜。
【专利摘要】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。
【IPC分类】G03F7/00, G03F7/20, C08L53/00
【公开号】CN105446074
【申请号】CN201410417661
【发明人】刘洋, 刘畅
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年8月22日