使用嵌段共聚物自组装进行亚光刻图案化的方法

专利名称：使用嵌段共聚物自组装进行亚光刻图案化的方法
使用嵌段共聚物自组装进行亚光刻图案化的方法相关申请案交叉参者此申请案主张优先于2007年2月8日提出申请的美国专利申请案第11/703,911 号的权利，其整体以引用的方式并入本文中。
背景技术：
存储器装置通常提供作为电脑或其它电子装置中的内部半导体集成电路。存在许 多不同类型的存储器，其包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态随机 存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)和快闪存储器。快闪存储器 装置已发展成为用于广泛的电子应用的非易失性存储器的普遍来源。快闪存储器装置 通常使用允许高存储器密度、高可靠性和低功率消耗的单晶体管存储器单元。快闪存 储器的一般用途包括个人电脑、个人数字助理(PDA)、数码相机和蜂窝式电话。诸如 基本输入/输出系统(BIOS)等的程序代码和系统数据通常存储在快闪存储器装置中以 供在个人电脑系统中使用。为了提高电脑系统的性能，需要提高记忆体装置的性能及密度。为了实现密度和 性能提高，已经使晶体管尺寸减小，此获得增加的速度和降低的功率需求。然而，尺 寸的进一步缩小通常受可使用光刻方法达成的尺度下限的限制。例如，诸如具有(例 如，线宽)57.5纳米(nm)或更小的特征的导线等结构很难通过标准光刻方法产生，且 在本文中称为"亚光刻"特征。已经试图通过此项技术中知道的其它方法制备亚光刻特征。例如，已经使用电子 束(e束)光刻和远紫外(EUV)光刻来试图制备所述亚光刻特征。尽管所述方法能够制 备亚光刻特征，但所述方法的推广使用受到各种困难的阻碍，其包括(例如)高成本 和/或与高产量制作方法不相容。鉴于上述原因和那些所属领域的技术人员在阅读和理解本说明书后可明了的下 述其它原因，此项技术中需要用于制备亚光刻特征的新颖方法。


图1到7是装置或装置组件的实例的侧视图，其绘示使用包括本文所述嵌段共聚 物自组装的方法的实施例制备装置或装置组件。图8是绘示图7中所展示图案化表面的装置或装置组件的实例的俯视图。嵌段共聚物的自组装已用于制备衬底上的若干特征。参见(例如)美国专利第 7,045,851 B2号(布兰克(Black)等人)、美国专利申请公开案第2004/0124092 Al号(布 兰克(Black)等人)、第2004/0142578 Al号(威斯纳(Wiesner)等人)、第2006/0134556 Al号(尼里(Nealey)等人)、第2006/0163646 Al号(布兰克(Black)等人)、和第 2006/0249784 Al号(布兰克(Black)等人)；布兰克(Black)，美国电气电子工程师学会 纟内米技术专干U(rrama"/ora on iVa"o&c/z"o/ogy)， 3:412-415(2004);布兰克 (Black)，应用物理快报(^^/Zed 丄e"era)， 87: 163116， 1-3 (2005);和阳光池(Yamaguchi)等人，光聚合物科学技术期刊(Jow77a/ o/尸/7oto/w(ymer 5Wewce朋d 7^/mo/ogy)， 19:385-388 (2006)。例如，已使用光刻得到的沟槽作为嵌段共聚物自组装 的导槽以提供亚光刻特征。然而，每一光刻得到的沟槽的最大宽度通常限于嵌段共聚 物的固有周期(L。)的倍数(例如，在某些实施例中整数倍)，且通常限于最多3 L。到 15 L。。因此，此对于每一沟槽的最大宽度实际上限制可通过所述已知方法利用嵌段共 聚物的自组装图案化的衬底区域。与迄今为止已知图案化方法相比，在本发明某些实 施例中所阐述的方法可利用嵌段共聚物的自组装用于衬底较大区域的亚光刻图案化。本发明的某些实施例提供亚光刻图案化衬底的方法。在一个实施例中，所述方法 包括提供具有固有周期L。的嵌段共聚物；提供包括多个(例如，两个或更多个)自 组装共聚物界定的沟槽的衬底，其中所述多个沟槽中的每一沟槽具有宽度nL。，其中n 可为1到15;将所述嵌段共聚物沉积于所述衬底表面上；和使所述嵌段共聚物退火(例 如，热退火和/或溶剂退火)以使所述嵌段共聚物自组装。在某些实施例中，退火使得 嵌段共聚物自组装并在每一沟槽内形成一组薄层，所述薄层可基本上垂直于衬底表面 且基本上与每一沟槽侧壁对齐。对于所述实施例，所述组薄层的第一部分可任选地交 联(例如，通过暴露于紫外辐射)，其中经交联薄层包括自组装嵌段共聚物的第一嵌 段。此外，可任选地选择性去除所述组薄层的第二部分，其中所去除薄层包括自组装 嵌段共聚物的第二嵌段。所得结构可用作(例如)蚀刻掩模和/或沉积掩模。例如，在 一个实施例中，可使用交联薄层作为蚀刻掩模来蚀刻衬底表面，可任选地去除任何残 余聚合物材料且导电材料(例如，含金属的材料、导电聚合物、和/或含金属的聚合物 复合材料)可沉积于亚光刻沟槽内以形成亚光刻导线。在另一实施例中，可使用交联 薄层作为蚀刻掩模来蚀刻衬底表面，可任选地去除任何残余聚合物材料，且绝缘材料 (例如，具有或高或低介电常数且在某些实施例中具有低介电常数以最小化电容耦合 的非导电材料)可沉积于亚光刻沟槽内以(例如)将有源区彼此隔离。本文所用高介 电常数(高-k)材料视为具有大于二氧化硅的介电常数UPk=3.9)的介电常数，且低 介电常数(低-k)材料视为具有小于或等于二氧化硅的介电常数(即k-3.9)的介电常 数。或者，对于其中交联薄层为含金属薄层的实施例来说，所得结构可包括若干导线。 可任选地提供一个或更多个额外层以形成其中导线为(例如)晶体管栅极的装置。本发明的某些实施例提供图案化衬底的方法。在一个实施例中，所述方法包括提 供具有包括多个高度为Y的间隔(或在下文中称为"堰")的表面的衬底以形成包含堰 和沟槽的表面形貌；提供具有固有周期L。的第一嵌段共聚物；和提供具有固有周期 L'。的第二嵌段共聚物。具有所述表面形貌的衬底可使用(例如)光刻方法来制备。在某些实施例中，具 有所述表面形貌的衬底可通过包括(例如)将抗蚀剂(例如，电子束抗蚀剂和/或光致 抗蚀剂)沉积于衬底表面以形成厚度为Y的层的方法来制备，其中衬底具有相对于第 一嵌段共聚物的每一嵌段而言为中性润湿(即，在润湿方面无实质差别)的表面(例 如，氢封端硅、交联聚合物垫层、和/或接枝聚合物)；暴露抗蚀剂以形成线图案；和 选择性去除抗蚀剂的暴露或未暴露部分以形成多个宽度为nL。的沟槽，其中n可为1 到15。留在衬底表面上的抗蚀剂可由第一嵌段共聚物的一个嵌段选择性润湿(即，由 一个嵌段润湿且基本上不被其它嵌段润湿)。因此，在此一实施例中，每一沟槽具有 相对于第一嵌段共聚物的每一嵌段而言为中性润湿的底板和两个由第一嵌段共聚物的 一个嵌段选择性润湿的侧壁。在另一实施例中，具有所述表面形貌的衬底可由包括(例如)以下的方法来制备提供具有表面的衬底(例如，半导体衬底或衬底组合件)； 将厚度为Y的层(例如，含硅层)沉积于衬底表面上；和选择性蚀刻所述层以形成堰 和宽度为nL。的沟槽的形貌，其中n可为l到15。任选地，所述方法可进一步包括在 将厚度为Y的层沉积于衬底表面上之前或之后(且在某些实施例中在此之前)将中性 润湿聚合物垫层沉积于衬底表面并使聚合物垫层交联。任选地，所述方法可进一步包 括在将厚度为Y的层沉积于衬底表面上之前将中性润湿聚合物接枝到衬底表面，和/ 或在某些实施例中，在将厚度为Y的层沉积于所述衬底表面上之后将中性润湿聚合物 选择性接枝到衬底表面(例如，将中性润湿聚合物选择性接枝到沟槽的底板)。所述具有固有周期L。的第一嵌段共聚物和具有固有周期L'。的第二嵌段共聚物各 自可独立为二嵌段共聚物、三嵌段共聚物、多嵌段共聚物、或其组合，在某些实施例 中均可自组装成片层形态。固有周期L。和L'。可相同或不同。在某些实施例中，L。和 L'。可独立为IO纳米到100纳米。第一和第二嵌段共聚物可相同或不同。对于一些实 施例第一和第二嵌段共聚物中的至少一个且在某些实施例中二者均可为基本上对称的 二嵌段共聚物。图案化衬底的方法进一步包括将第一嵌段共聚物沉积于衬底表面上以形成厚度小于或等于Y的层；使第一嵌段共聚物层退火以允许第一嵌段共聚物自组装并在每一沟槽内形成第一组薄层，所述薄层基本上垂直于衬底表面且基本上与每一沟槽侧壁对齐；使包括自组装第一嵌段共聚物的第一嵌段的第一组薄层的一部分交联；和去除至 少一部分形成堰的材料以形成至少一个深度为Y'的开口。所述至少一个开口具有相对 于第二嵌段共聚物的每一嵌段而言为中性润湿的底板；两个由第二嵌段共聚物的一个 嵌段选择性润湿的侧壁；和宽度mL'。，其中m可为l到15。所述方法进一步包括将 第二嵌段共聚物沉积于衬底表面以形成厚度小于或等于Y'的层；和使第二嵌段共聚物12层退火以使第二嵌段共聚物自组装并在所述至少一个开口内形成第二组薄层，所述薄 层基本上垂直于衬底表面且基本上与每一开口侧壁对齐。在某些实施例中，方法可进 一步包括使第二组薄层的第一部分交联，其中经交联薄层包括自组装第二嵌段共聚物 的第一嵌段。此外，第一和/或第二组薄层的第二部分且在某些实施例中二者的第二部 分可任选地选择性去除，其中所去除薄层包括自组装的第一和/或第二嵌段共聚物的第 二嵌段。所得结构可用作(例如)蚀刻掩模和/或沉积掩模。或者，对于其中至少一些 交联薄层为含金属薄层的实施例来说，所得结构可包括若干导线。在某些实施例中，本文所揭示方法可用于衬底的亚光刻图案化而无需使用诸如干 涉测量法、电子束光刻术或EUV光刻术等对高产量制作方法而言昂贵和/或不实际的 技术。例如，参见美国专利第6,746,825 B2号(尼里(Nealey)等人)和第6,926,953 B2 号(尼里(Nealey)等人)。此外，对于某些实施例来说，与迄今为止已知图案化方法相 比，本文所揭示的方法可利用嵌段共聚物的自组装用于衬底较大区域的亚光刻图案化。本文所用"含金属"用于指一种材料，通常为可完全由金属组成或除金属外还可包 括其它元素的化合物或层。典型含金属化合物包括(但不限于)金属、金属-配体络合 物、金属盐、有机金属化合物、和其组合。典型含金属层包括(但不限于)金属、金 属氧化物、金属硅酸盐、和其组合。本文所用术语"(甲基)丙烯酸酯"是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、或其组合的简写形式。本文所用"亚光刻"用于指具有一个或更多个小于最小光刻术特征尺寸的尺寸或尺 度的结构。例如，本文所用"亚光刻线"用于指宽度为57.5nm或更小的线。本文所用"一个"("a"、 "an")、所述("the")和"至少一个"("at least one")可互换使 用且意指一个或一个以上。除非明确指明使用背景，否则本文所用词语"或"通常以包括"和/或"的含义使用。而且在本文中，由端点列举的数值范围包括归属于所述范围内的所有数值(例如， 1至)J5包括1、 1.5、 2、 2.75、 3、 3.80、 4、 5等)。本文所用词语"包含(comprising)，，与"包括(including)，，或"含有(containing)" 同义且具包罗性、无限定性，且并不排除其它未列举的元件或方法步骤。本文所揭示方法各实施例的上述简要说明并非意欲阐述所述方法的每一实施例 或每个实行方案。而且，通过参照下文说明和权利要求书结合附图，将更清楚且更完 整地理解本文所述方法。另外，应理解，可使用其它实施例并可进行结构改变而不背离本揭示内容的范围。本文所述方法包括嵌段共聚物，所述嵌段共聚物是包括相同单体单元的一个或更 多个长序列(即，"嵌段")的聚合物，所述长序列共价键结至不同类型(例如，包括 不同单体单元)的一个或更多个长序列(即，"嵌段")。嵌段共聚物通常使用词语"-嵌段-"("-6/od")或"-6-"来命名以隔开每一单体单元，而无规共聚物通常使用词语"-无 规-"("-m"Am-")或"-r-"来命名以隔开每一单体单元。本文所述方法中可使用各种嵌段13共聚物。例如，本文所用嵌段共聚物可包括二嵌段共聚物(即，具有两个嵌段的共聚 物)、三嵌段共聚物(即，具有三个嵌段的共聚物)、多嵌段共聚物(即，具有三个 以上嵌段的共聚物)、和其组合。对于包括第一和第二嵌段共聚物的方法来说，第一 嵌段共聚物与第二嵌段共聚物可相同或不同。二嵌段共聚物可用于本文所述方法的某些实施例中。二嵌段共聚物可基本上对称 (即，第一嵌段的体积分数基本上与第二嵌段的体积分数相同)或不对称(即，第一 嵌段的体积分数基本上不同于第二嵌段的体积分数)。如本文所用，基本上对称的二 嵌段共聚物的每一嵌段具有0.4到0.6的体积分数。如本文所用，不对称的二嵌段共聚 物的每一嵌段具有小于0.4或大于0.6的体积分数。基本上对称的二嵌段共聚物可用于 其中二嵌段共聚物自组装以形成薄层(即， 一种材料与另一种材料相互交叉的薄板) 的实施例，不对称的二嵌段共聚物可用于其中二嵌段共聚物自组装以形成其它结构(包 括例如球体、圆柱体、螺旋体、或其组合)的实施例。对于包括第一和第二嵌段共聚 物的方法来说，第一和第二嵌段共聚物二者均可为基本上对称的二嵌段共聚物。嵌段共聚物的每一嵌段可在自组装期间组装成一个域。例如，基本上对称的二嵌 段共聚物可自组装成薄层状结构，其中每一交替薄层代表一包括二嵌段共聚物的一个 嵌段的一个域。此外，第一薄层中间与相同类型的下一薄层中间的距离(假如两个薄 层均不在一系列薄层的边缘)为固有周期("L。")，其可视每一嵌段的聚合物链的长度和 /或分子量而定。因此，固有周期可通过增加二嵌段共聚物一个或两个嵌段的聚合物链 长度和/或分子量来增加，条件是对于片层形态来说每一嵌段的体积分数保持0.4到 0.6。同样地，可通过减少二嵌段共聚物一个或两个嵌段的聚合物链的长度和/或分子量 来减小固有周期。本文所述方法中所用的二嵌段共聚物通常具有IO纳米到100纳米的 固有周期(L。)。对于包括第一和第二嵌段共聚物的方法来说，第一嵌段共聚物的固有 周可与第二嵌段共聚物的固有周期相同或不同，条件是对于片层形态来说每一嵌段的 体积分数保持0.4到0.6。对于某些实施例来说，本文所述方法中所用嵌段共聚物的每一嵌段可能不同于共 聚物中的其它嵌段，不仅在形成嵌段的单体单元的结构方面不同而且在其它性质方面 也不同，所述性质包括(例如)物理性质(例如，机械强度、表面张力、可湿性、和/ 或溶解性)和化学性质(例如，溶解性、化学反应性、对移除技术的敏感性、和/或对 交联反应的敏感性)。对于一些实施例来说，嵌段可包括一小部分(例如，5摩尔％ 或更少)由可交联单体所形成的单元。在某些实施例中，不可交联与可交联单元可具 有类似物理和化学性质。实例二嵌段共聚物包括聚苯乙烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、聚氧化乙烯-6-聚异戊二烯嵌段共聚物、聚氧化乙烯-6-聚丁二烯嵌段共聚物、聚氧化乙烯-6-聚苯乙烯 嵌段共聚物、聚氧化乙烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、聚苯乙烯-6-聚乙烯基吡啶 嵌段共聚物、聚苯乙烯-6-聚异戊二烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-6-聚丁二烯嵌段共聚物、 聚丁二烯-6-聚乙烯基吡啶嵌段共聚物、聚异戊二烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、和其组合。对于本文所述方法的一些实施例来说，聚苯乙烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯二嵌 段共聚物可用作所述方法中所用的一些或所有嵌段共聚物。实例三嵌段和/或多嵌段共聚物包括具有三个或更多个选自由下列组成的群组的 嵌段的嵌段共聚物聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸烷基酯(例如，聚甲基丙烯酸甲酯)、 聚氧化烯(例如，聚氧化乙烯)、聚烯烃(例如，聚异戊二烯和聚丁二烯)、聚乙烯 基吡啶、和其组合。嵌段共聚物可通过所属领域的技术人员熟知的方法沉积于表面(例如，衬底表面) 上。本文所用"沉积于"表面上意欲在广义上加以解释以包括可将嵌段共聚物施加到表 面的任何适宜方法，其包括(例如)沉积方法、涂布方法、转移方法、和/或其它可用 施加方法。实例沉积方法包括(但不限于)旋涂、浸涂、喷涂、和其组合。在所述方 法中，嵌段共聚物通常可溶解、分散、或悬浮于媒剂(例如，溶剂)中；所述溶液、 分散液、或悬浮液可沉积于表面上，且媒剂可任选地在沉积期间或之后去除(例如， 在环境温度或高温下且在环境压力或减压下通过蒸发去除)。一旦嵌段共聚物已沉积于表面上，可使嵌段共聚物退火以破坏任何现有域进而使 嵌段共聚物自组装。有用的退火方法包括热退火、溶剂退火、和其组合。退火可包括 将嵌段共聚物暴露在0'C到250'C的温度下长达24小时或更长时间且在某些实施例中 在真空和/或无氧的气氛下进行。热退火通常包括将嵌段共聚物暴露在高温下(例如， 在玻璃化温度下或在其上)并降低温度以使自组装嵌段共聚物变硬。溶剂退火可包括将嵌段共聚物暴露于可使嵌段共聚物的每一嵌段形成溶剂化物的溶剂的蒸气中；使嵌段共聚物溶胀(且在某些实施例中被塑化)；且然后(例如)通过蒸发去除至少一部 分溶剂(且在某些实施例中，使增塑剂随着嵌段相分离而分离且去除至少一部分分离 的增塑剂)。提供下列实例以进一步阐述本揭示内容的各种特定实施例和技术。然而，应了解， 所属领域的技术人员可实施多种改变与修改而同时仍保持在本揭示内容的范围内。因 此，本揭示内容的范围并不受限于下列实例。在本文所阐 述某些实施例中，嵌段共聚物可沉积于具有一个或更多个沟槽或开口之表面上以在所述一个或更多个沟槽或开口内形成嵌段共聚物。例示性装置5绘示于 图1中。装置包括衬底、10、堰30和沟槽40以形成包含堰和沟槽的外形。一个或更多个沟槽或开口可用作导槽用于共聚物在所述一个或更多个沟槽或开 口内嵌段自组装。每一沟槽或开口可(例如)以光刻方式界定或自组装共聚物界定， 二者均在下文中进一步详细阐述。对于其中一个或两个侧壁不垂直于表面的沟槽或开 口来说，在本文中提及的沟槽或开口的宽度可视为沟槽或开口底部的宽度(即，底板 宽度)与沟槽或开口顶部的宽度的平均值。在一些实施例中，沟槽或开口的宽度可为 嵌段共聚物固有周期(L。)的n倍(或接近n倍)，其中n可为l到15，且在某些实施 例中为1到15的整数。当沟槽宽度明显偏离L。的一定倍数时，通常观察到在片层形 态中缺陷增加。在某些实施例中，每一沟槽或开口 40的底板50相对于嵌段共聚物的每一嵌段而 言可中性润湿(即，在润湿方面无实质差别)。在某些实施例中，每一沟槽或开口40 的两个侧壁60可由嵌段共聚物的一个嵌段选择性润湿。选择性润湿使得侧壁表面与嵌 段共聚物的每一嵌段之间的界面能有差别。此界面能的差别可能是由于每一材料的化 学组成(例如，有利于氢键结的结构)的缘故。参照图1和2，在某些实施例中，具有固有周期L。的基本上对称的二嵌段共聚物 100可沉积于沟槽或开口40内(例如，共聚物层小于或等于沟槽或开口的深度)，其 中沟槽或幵口 40的底板50相对于嵌段共聚物100的每一嵌段为中性润湿，且沟槽或 幵口 40的两个侧壁60由嵌段共聚物100的一个嵌段选择性润湿。参照图3，然后所沉积共聚物100可进行退火以使二嵌段共聚物自组装并在每一 沟槽内形成一组交替薄层110和120，所述薄层基本上垂直于表面且基本上与每一沟 槽侧壁对齐。如本文所用，"基本上垂直"薄层是指平均垂直于表面的一组薄层。如本 文所用，"基本上与沟槽侧壁对齐"的薄层是指在至少IO微米的沟槽长度上平行于侧壁 (即，位于距侧壁恒定距离处)的薄层。图1到3绘示其中11 = 4的实施例(g卩，每一 沟槽40的宽度为4L。)，且因此展示4个薄层周期。然而，如上文所讨论，n可为1 到15，且因此在这些实施例中可具有1到15个薄层周期。在某些实施例中，包括自组装嵌段共聚物的第一嵌段的薄层110可任选地通过(例 如)暴露于辐射(例如，紫外线(UV)辐射)来交联。在一些实施例中，所交联嵌段共 聚物的嵌段可在不添加交联剂的情况下对交联敏感。例如，若嵌段共聚物为聚苯乙烯 各聚甲基丙烯酸甲酯二嵌段共聚物，则聚苯乙烯嵌段可通过暴露于UV輻射来交联。 对于其它实例来说，嵌段共聚物的一个嵌段可通过纳入少量(例如，0.1到5摩尔％) 可热交联的单体(例如，含苯并环丁垸的单体)来进行热交联和/或通过在共聚物嵌段 中纳入少量(例如，0.1到5摩尔％)可光化学交联的单体(例如，二乙烯基苯)来进 行光化学交联。在某些其它实施例中，嵌段共聚物的一个嵌段可通过纳入少量(例如， 0.1到5摩尔％)可热交联和/或可光化学交联的单体(例如，对叠氮甲基苯乙烯)来 进行热和/或光化学交联。或者或另外，在一些实施例中，可将交联剂添加至欲交联的 薄层中。多种交联剂已为此项技术所知且包括(例如)交联剂(例如，1，3,5-三甲基 -2,4，6-(三乙酰氧基甲基)苯)与热酸产生剂(例如，环己基甲基(2-氧代环己基)三氟甲 烷磺酸锍)的组合。交联薄层可具有(例如)改进的机械性质和较低去除敏感性。任选地，在某些实施例中可在交联之后选择性去除残余未交联薄层120 (在图3 中未绘示)而在表面上留下经交联薄层110，但在某些实施例中在此阶段去除未交联 薄层可使得当随后沉积第二嵌段共聚物时导致所述新形成沟槽充满第二嵌段共聚物。 用于去除未交联薄层的多种方法已为此技术所知，其包括(例如)辐照(例如，UV 或电子束)、臭氧处理、诸如浸入溶剂中等湿化学处理方法、和/或诸如反应性离子蚀 刻和离子束蚀刻等蚀刻方法。例如，当嵌段共聚物为聚苯乙烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯二 嵌段共聚物且包括聚苯乙烯嵌段的薄层交联时，包括未交联聚甲基丙烯酸甲酯嵌段的16残余薄层可通过(例如)乙酸显影来选择性去除且在某些实施例中是在全面曝光 (blanketexposure)于紫外线(UV)辐射之后。在本文所述方法的某些实施例中，衬底可包括多个光刻得到的沟槽，其每一个可 作为导槽用于嵌段共聚物在每一沟槽内的自组装。包括光刻得到的沟槽的衬底(例如， 半导体衬底或衬底组合件)可通过此项技术中熟知的方法获得，其包括(例如)抗蚀 剂技术和蚀刻技术。本文所用"半导体衬底"或"衬底组合件"是指诸如基底半导体 层等半导体衬底或其上己形成一个或更多个层、结构、或区域的半导体衬底。基底半导体层通常可为晶片上的最底层硅材料或沉积于另一材料上的硅层(例如，蓝宝石上 的硅)。当提及衬底组合件时，先前已使用各种工艺步骤来形成或界定区域、结、各 种结构或特征、和开口，例如，晶体管、有源区、扩散部、植入区域、通孔、接触开 口、高纵横比开口、电容器极板、电容器挡板等。参照图1，在某些实施例中，衬底表面可通过将聚合物垫层或刷20沉积于衬底表 面上并使聚合物垫层交联来修饰。聚合物垫层可使用与用于交联嵌段共聚物的至少一 个嵌段所用相同的方法或不同方法来交联。在某些实施例中，可使用相同方法来交联 聚合物垫层和嵌段共聚物的至少一个嵌段。在某些实施例中，聚合物垫层可在将厚度 为Y的层沉积于衬底表面上之前沉积于衬底表面上，如下文所阐述。交联聚合物垫层 可用于(例如)使将变成沟槽或开口的底板的衬底表面相对于将在衬底表面上自组装 的嵌段共聚物的每一嵌段而言为中性润湿。例如，若嵌段共聚物为聚苯乙烯-6-聚甲基 丙烯酸甲酯二嵌段共聚物，则可使用可交联的聚苯乙烯-r-聚甲基丙烯酸甲酯无规共聚 物作为聚合物垫层。在某些实施例中，聚合物垫层20可通过(例如)暴露于辐射(例如紫外线(UV) 辐射)来交联。在一些实施例中，所交联的聚合物垫层可在不添加交联剂的情况下对 交联敏感。例如，如果聚合物垫层是聚苯乙烯-r-聚甲基丙烯酸甲酯无规共聚物，则无 规共聚物中的聚苯乙烯可为暴露于UV辐射时的交联位点。对于其它实例来说，聚合 物垫层可通过在聚合物垫层中纳入少量(例如，0.1到5摩尔％)可热交联的单体(例 如，含苯并环丁烷的单体)或可光化学交联的单体(例如，二乙烯基苯和/或对叠氮甲 基苯乙烯)来进行交联。在某些其它实施例中，聚合物垫层可通过纳入少量(例如， 0.1到5摩尔％)可热交联和/或可光化学交联的单体(例如，对叠氮甲基苯乙烯)来 进行热和/或光化学交联。或者或另外，在一些实施例中，可将交联剂添加到聚合物垫 层中。多种交联剂已为此项技术所知且包括(例如)交联剂(例如，l，3,5-三甲基-2,4,6-(三 乙酰氧基甲基)苯)与热酸产生剂(例如，环己基甲基(2-氧代环己基)三氟甲烷磺酸锍) 的组合。在某些实施例中，经交联聚合物垫层可具有足够耐性来经受嵌段共聚物自组 装过程期间所遇到的其它处理步骤。或者，在某些实施例中，衬底表面可通过制备氢封端的硅表面来修饰。例如，其 上具有厚度为Y的氧化物层的硅衬底可经蚀刻(例如，利用等离子蚀刻)以形成厚度 为Y'(小于Y)的沟槽。可将硅衬底上厚度为Y减去Y'的剩余氧化物去除(例如，利用氟化物离子蚀刻，其也将硅衬底上的天然氧化物去除)，留下氢封端的硅表面。 氢封端的硅表面可用于(例如)使得将变得沟槽或开口的底板的衬底表面相对于将在 衬底表面上自组装的嵌段共聚物的每一嵌段中性润湿。例如，如果嵌段共聚物是聚苯 乙烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯二嵌段共聚物，则氢封端的硅表面可相对于嵌段共聚物的两 个嵌段中性润湿。在另一实施例中，中性润湿无规共聚物可从氢封端的硅表面(例如，衬底表面) 原位生长并接枝。例如，可将含单体(例如，比例分别为58到42到<5的苯乙烯、甲 基丙烯酸甲酯和二乙烯基苯)和自由基引发剂(例如，过氧化苯甲酰)的溶液放置于 氢封端的硅表面上并加热以引发自由基聚合，此使得中性润湿聚合物接枝到硅表面上。在某些实施例中，包括多个光刻得到的沟槽的衬底可使用抗蚀剂技术制备。例如， 参照图l，具有包括多个堰30和沟槽40的表面的衬底可通过以下方法制备。抗蚀剂 (例如，正或负抗蚀剂)可沉积于衬底表面上以形成厚度为Y的层并暴露以形成线图 案。可选择性去除抗蚀剂的暴露或未暴露部分以形成堰30和沟槽40的形貌。在某些 实施例中，衬底具有相对于嵌段共聚物的每一嵌段中性润湿的表面50。在某些实施例 中，留在衬底表面上的抗蚀剂(即，堰30)由所述嵌段共聚物的一个嵌段选择性润湿。 抗蚀剂可为(例如)光致抗蚀剂或电子束(e-beam)抗蚀剂。可使用各种光致抗蚀剂，其包括(例如)基于聚苯乙烯的抗蚀剂、基于聚(甲基) 丙烯酸酯的抗蚀剂、和其组合。例如，如果将在沟槽中自组装嵌段共聚物的是聚苯乙 烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯二嵌段共聚物，则可使用基于聚苯乙烯的抗蚀剂来产生具有侧 壁的沟槽，所述侧壁由嵌段共聚物的聚苯乙烯嵌段选择性润湿；或可使用基于聚(甲基) 丙烯酸酯的抗蚀剂来产生具有侧壁的沟槽，所述侧壁由嵌段共聚物的聚甲基丙烯酸甲 酯嵌段选择性润湿。此项技术中己知的电子束抗蚀剂包括(例如)基于氢倍半硅氧垸的抗蚀剂、基于 聚甲基丙烯酸甲酯的抗蚀剂、基于聚苯乙烯的抗蚀剂(例如，包括衍生的基于聚苯乙 烯的抗蚀剂)、和其组合。在某些实施例中，抗蚀剂可形成含金属层(例如，氮化铝层)。在某些其它实施 例中，抗蚀剂可形成含硅层，且沟槽将包括具有含硅表面的侧壁。含硅层或表面可为 氧化硅(Si02)层、氮化硅(Si3N4)层、氧碳化硅(Si04C)层、或其组合。任选地，嵌段共 聚物的一个嵌段的均聚物可接枝到两个侧壁的含硅表面以提供具有由嵌段共聚物的嵌 段选择性润湿的侧壁的沟槽，所述嵌段共聚物与侧壁上所接枝的均聚物相同或类似。 例如，如果将在沟槽中自组装的嵌段共聚物是聚苯乙烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯二嵌段共 聚物，则聚苯乙烯均聚物可接枝到两个侧壁的含硅表面以提供具有由嵌段共聚物的聚 苯乙烯嵌段选择性润湿的侧壁的沟槽；或者聚甲基丙烯酸甲酯均聚物可接枝到两个侧 壁的含硅表面以提供具有由嵌段共聚物的聚甲基丙烯酸甲酯嵌段选择性润湿的侧壁的 沟槽。均聚物可通过此项技术中己知的各种方法来接枝，其包括(例如)制备具有端 基(例如，羟基)的均聚物和/或在均聚物中包括少量(例如，0.1到5摩尔％)的羟基官能团单体(例如，甲基丙烯酸2-羟乙基酯和/或对-羟基苯乙烯)以便羟基可与含 硅表面相互作用(例如，通过形成氢键和/或共价键)。在某些实施例中，包括多个光刻得到的沟槽的衬底可使用蚀刻技术制备。例如， 具有包括多个堰的表面的衬底可通过以下方法制备。可将厚度为Y的层沉积于衬底表 面，且然后可使用光刻技术选择性蚀刻所述层以形成包含堰和沟槽的形貌。参照图1，衬底10具有多个高度为Y的堰30，形成堰30和宽度为nL。的沟槽40 的表面形貌，其中n可为1到15。所述多个沟槽40 (例如，光刻得到的沟槽)可用作 嵌段共聚物自组装的导槽，如本文所述。参照图2，可沉积具有固有周期L。的嵌段共 聚物100以在多个沟槽40内形成厚度小于或等于Y的层。参照图3，然后可使嵌段共 聚物100退火以使嵌段共聚物自组装并在每一沟槽内形成一组交替薄层110和120， 所述薄层基本上垂直于衬底表面且基本上与每一沟槽侧壁60对齐。包括自组装嵌段共 聚物的第一嵌段的薄层IIO可经交联。参照图3和4，可将形成堰30的至少一部分材 料去除(例如，使用湿和/或干蚀刻方法)以形成至少一个具有深度Y'的开口 240。所 述开口 240在本文中称为"自组装共聚物"界定的开口或沟槽。然后自组装共聚物界定的开口或沟槽240可用作嵌段共聚物自组装的导槽，如本 文所述。所述自组装共聚物界定的开口 240的侧壁260可由包括用于界定开口的嵌段 共聚物100的交联嵌段的薄层IIO形成。参照图4和5，然后可沉积可与用于界定开 口的嵌段共聚物100相同或不同的第二嵌段共聚物300并退火，如本文所述。在某些 实施例中，自组装共聚物界定的开口可具有底板250，所述底板相对于第二嵌段共聚 物300的每一嵌段中性润湿；自组装共聚物界定的开口具有两个侧壁260，其由第二 嵌段共聚物300的一个嵌段选择性润湿(例如，第二共聚物的一个嵌段与形成自组装 共聚物界定的开口 240的侧壁260的第一共聚物100的交联嵌段相同或类似)；且自 组装共聚物界定的开口 240具有宽度mL'。，其中m可为l到15，且L'。为第二嵌段共 聚物300的固有周期。参照图5和6，在所述实施例中，第二嵌段共聚物300可经退 火以使第二嵌段共聚物300自组装并在每一自组装共聚物界定的开口 240内形成第二 组交替薄层310和320，所述薄层基本上垂直于衬底表面且基本上与每一开口侧壁260 对齐。图4到6绘示其中m = 4的实施例(即，每一沟槽240的宽度为4L'。)，且因 此，展示4个薄层周期。然而，如本文以上所述，m可为l到15,且因此在这些实施 例中将获得1到15个薄层周期。任选地，包括自组装第二嵌段共聚物300的第一嵌段 的薄层310可经交联。参照图6和7，未交联薄层120 (即，来自第一组薄层)、未交联薄层320 (即， 来自第二组薄层)、或在某些实施例中二者(如图7中所示)可通过诸如本文所述的 那些方法去除。另外，任何残余聚合物材料可任选地从衬底去除，获得亚光刻沟槽340。参照图7，包括经交联薄层110和310的所得图案可用作(例如)蚀刻掩模以在 衬底中形成与亚光刻沟槽340对齐的亚光刻沟槽。导电材料可任选地沉积于亚光刻沟 槽340中以形成亚光刻导线。导电材料可为含金属材料，其可通过(例如)蒸气沉积19方法(例如，化学蒸气沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)方法)来沉积。或者，导电材料可为导电聚合物和/或含金属聚合物复合材料，其可通过(例如)旋涂、浸涂、喷涂、 或其组合来沉积。或者或另外，包括交联薄层的所得图案可用作(例如)沉积掩模用于在衬底表面上沉积材料(例如，导电或非导电材料)。在一些实施例中，包括交联 薄层的所得图案可包括形成导线的含金属薄层。图8是图7中所绘示装置5的俯视图，所述图是向下看其上任选地具有聚合物垫 层或刷20的衬底10的图案化表面。交联薄层110和310形成沟槽340的开口 。因此， 包括交联薄层的所得图案可用作(例如)沉积掩模用于在衬底表面上沉积材料(例如， 导电或非导电材料)。或者或另外，交联薄层110和310可用作(例如)蚀刻掩模用 于蚀刻与沟槽340的开口对齐的衬底10的表面，如本文所述。例如，在一个实施例中， 可使用交联薄层作为蚀刻掩模来蚀刻衬底表面，可任选地去除任何残余聚合物材料， 且导电材料(例如，含金属材料、导电聚合物、和/或含金属的聚合物复合材料)可沉 积于亚光刻沟槽内以形成亚光刻导线。在另一实施例中，可使用交联薄层作为蚀刻掩 模来蚀刻衬底表面，可任选地去除任何残余聚合物材料，且绝缘材料(例如，具有或 高或低介电常数且在某些实施例中具有低介电常数以最小化电容耦合的非导电材料) 可沉积于亚光刻沟槽内以(例如)将有源区彼此隔离。或者，对于其中交联薄层是含 金属薄层的实施例来说，所得结构可包括若干导线。可任选地提供一个或更多个额外 层以形成其中导线是(例如)晶体管栅极的装置。可沉积一个或更多个额外层以形成(例如)其中如本文所述亚光刻导线可为晶体 管栅极的装置。本文所引用专利、专利文件和出版物的全部揭示内容均以整体引用的方式并入本 文中，其并入程度如同各自均个别地并入本文中一般。彼等所属领域的技术人员将明了对本文所述实施例所作的各种修饰及改变并不背离本发明的范围和精神。应了解， 本揭示内容并不欲不适当地受限于本文所述说明性实施例和实例，且所述实例和实施 例仅以实例方式呈现，同时本揭示内容的范围仅欲受上文所述权利要求书的限制。
权利要求
1、一种亚光刻图案化衬底的方法，所述方法包括提供具有固有周期Lo的嵌段共聚物；提供包含多个自组装共聚物界定的沟槽的衬底，其中所述多个沟槽中的每一沟槽具有宽度nLo，其中n为1到15；将所述嵌段共聚物沉积于所述衬底表面上；和使所述嵌段共聚物退火以使所述嵌段共聚物自组装。
2、 如权利要求1所述的方法，其中所述多个沟槽中的每一沟槽具有两个侧壁，且其中两个侧壁由所述嵌段共聚物的一个嵌段选择性润湿。
3、 如权利要求1所述的方法，其中所述多个沟槽中的每一沟槽具有相对于所述嵌段共聚物的每一嵌段而言为中性润湿的底板。
4、 如权利要求l所述的方法，其中退火包含热退火、溶剂退火、或其组合。
5、 如权利要求4所述的方法，其中退火包含将所述嵌段共聚物暴露于0'C到250"C的温度。
6、 如权利要求4所述的方法，其中退火包含将所述嵌段共聚物暴露于可使所述嵌段共聚物的每一嵌段形成溶剂化物的溶剂 的蒸气中；使所述嵌段共聚物溶胀；和 去除至少一部分所述溶剂。
7、 如权利要求6所述的方法，其中去除至少一部分所述溶剂包含使至少一部分 所述溶剂蒸发。
8、 如权利要求1所述的方法，其中退火使所述嵌段共聚物自组装并在每一沟槽 内形成一组薄层，所述薄层基本上垂直于所述衬底表面且基本上与每一沟槽侧壁对齐。
9、 如权利要求8所述的方法，其进一步包含使所述组薄层的第一部分交联，其 中所述第一部分包含含所述自组装嵌段共聚物的第一嵌段的薄层。
10、 如权利要求9所述的方法，其进一步包含选择性去除所述组薄层的第二部分， 其中所述第二部分包含含所述自组装嵌段共聚物的第二嵌段的薄层。
11、 如权利要求10所述的方法，其进一步包含使用所述经交联薄层作为蚀刻掩 模蚀刻所述衬底表面。
12、 如权利要求10所述的方法，其进一步包含使用所述经交联薄层作为沉积掩 模将材料沉积于所述衬底表面上。
13、 如权利要求IO所述的方法，其中所述经交联薄层是含金属薄层。
14、 一种图案化衬底的方法，所述方法包含 提供具有固有周期L。的第一嵌段共聚物；提供具有固有周期L'。的第二嵌段共聚物；提供具有包含多个高度为Y的堰的表面的衬底以形成包含堰和沟槽的表面形貌， 其中每一沟槽具有相对于所述第一嵌段共聚物的每一嵌段为中性润湿的底板；每一沟槽具有两个由所述第一嵌段共聚物的一个嵌段选择性润湿的侧壁； 每一沟槽具有宽度nL。，其中n为1到15;且 所述堰宽度/沟槽宽度比=mL'。/nL。，其中m为1到15; 将所述第一嵌段共聚物沉积于所述衬底表面上以形成厚度小于或等于Y的层； 使所述第一嵌段共聚物层退火以使所述第一嵌段共聚物自组装并在每一沟槽内 形成第一组薄层，所述薄层基本上垂直于所述衬底表面且基本上与每一沟槽侧壁对齐； 使包含所述自组装第一嵌段共聚物的第一嵌段的所述第一组薄层的一部分交联； 去除至少一部分形成所述堰的材料以形成至少一个深度为Y'的开口，其中所述至少一个幵口具有相对于所述第二嵌段共聚物的每一嵌段为中性润湿的 底板；所述至少一个开口具有两个由所述第二嵌段共聚物的一个嵌段选择性润湿的 侧壁；且所述至少一个开口具有宽度mL'。，其中m为l到15; 将所述第二嵌段共聚物沉积于所述衬底表面上以形成厚度小于或等于Y'的层；和 使所述第二嵌段共聚物层退火以使所述第二嵌段共聚物自组装并在所述至少一个开口内形成第二组薄层，所述薄层基本上垂直于所述衬底表面且基本上与每一开口侧壁对齐。
15、 如权利要求14所述的方法，其进一步包含使所述第二组薄层的第一部分交联，其中所述第二组薄层的所述第--部分包含含 所述自组装第二嵌段共聚物的第一嵌段的薄层。
16、 如权利要求15所述的方法，其中使所述第二组薄层的所述第一部分交联包含将所述自组装第二嵌段共聚物的至少所述第一嵌段暴露于紫外辐射。
17、 如权利要求15所述的方法，其进一步包含选择性去除所述第一组薄层的第 二部分，其中所述第一组薄层的所述第二部分包含含所述自组装第一嵌段共聚物的第 二嵌段的薄层。
18、 如权利要求15所述的方法，其进一步包含选择性去除所述第二组薄层的第 二部分，其中所述第二组薄层的所述第二部分包含含所述自组装第二嵌段共聚物的第二嵌段的薄层。
19、 如权利要求14所述的方法，其中提供具有含多个堰的表面的衬底包含 将抗蚀剂沉积于衬底表面上以形成厚度为Y的层，其中所述衬底具有相对于所述第一嵌段共聚物的每一嵌段而言为中性润湿的表面； 暴露所述抗蚀剂以形成线图案；选择性去除所述抗蚀剂的所述经暴露或未暴露部分，其中留在所述衬底表面上的 所述抗蚀剂由所述第一嵌段共聚物的一个嵌段选择性润湿。
20、 如权利要求19所述的方法，其中所述中性润湿的表面是氢封端的硅表面。
21、 如权利要求19所述的方法，其中所述中性润湿的表面是交联聚合物垫层。
22、 如权利要求19所述的方法，其中所述中性润湿的表面是接枝聚合物。
23、 如权利要求19所述的方法，其中所述抗蚀剂是选自由基于氢倍半硅氧烷的 抗蚀剂、基于聚甲基丙烯酸甲酯的抗蚀剂、基于聚苯乙烯的抗蚀剂、和其组合组成的 群组的电子束抗蚀剂。
24、 如权利要求19所述的方法，其中所述抗蚀剂是选自由基于聚苯乙烯的抗蚀 剂、基于聚(甲基)丙烯酸酯的抗蚀剂、和其组合组成的群组的光致抗蚀剂。
25、 如权利要求19所述的方法，其中沉积所述抗蚀剂形成含金属层。
26、 如权利要求25所述的方法，其中所述含金属层是氮化铝层。
27、 如权利要求19所述的方法，其中沉积所述抗蚀剂形成含硅层。
28、 如权利要求27所述的方法，其中所述含硅层选自由氧化硅(Si02)、氮化硅 (Si3N4)、氧碳化硅(Si04C)、和其组合组成的群组。
29、 如权利要求28所述的方法，其中所述抗蚀剂进一步包含接枝到所述含硅层 表面上的所述第一嵌段共聚物的一个嵌段的均聚物。
30、 如权利要求14所述的方法，其中提供具有含多个堰的表面的衬底包含 提供具有表面的衬底；在所述衬底表面上沉积厚度为Y的层；和选择性蚀刻所述层以形成包含堰和沟槽的形貌。
31、 如权利要求30所述的方法，其中所述层是含金属层。
32、 如权利要求31所述的方法，其中所述含金属层是氮化铝层。
33、 如权利要求30所述的方法，其中所述层是含硅层。
34、 如权利要求33所述的方法，其中所述含硅层选自由氧化硅(Si02)、氮化硅 (Si3N4)、氧碳化硅(Si04C)、和其组合组成的群组。
35、 如权利要求30所述的方法，其进一步包含在将厚度为Y的层沉积于所述衬 底表面上之前将相对于所述第一嵌段共聚物的每一嵌段而言为中性润湿的聚合物 接枝 到所述衬底表面。
36、 如权利要求30所述的方法，其进一步包含在将厚度为Y的所述层沉积于所 述衬底表面上之后将相对于所述第一嵌段共聚物的每一嵌段而言为中性润湿的聚合物 选择性接枝到所述衬底表面。
37、 如权利要求30所述的方法，其进一步包含将聚合物垫层沉积于所述衬底表 面上和使所述聚合物垫层交联。
38、 如权利要求37所述的方法，其中所述聚合物垫层是在将厚度为Y的所述层沉积于所述衬底表面上之前或之后沉积。
39、 如权利要求37所述的方法，其中所述衬底是半导体衬底或衬底组合件。
40、 如权利要求37所述的方法，其中所述衬底是硅晶片。
41、 如权利要求14所述的方法，其中将所述第一嵌段共聚物沉积于所述衬底表 面上包含选自由旋涂、浸涂、喷涂、和其组合组成的群组的方法。
42、 如权利要求14所述的方法，其中退火包含热退火、溶剂退火、或其组合。
43、 如权利要求42所述的方法，其中退火包含将所述嵌段共聚物暴露于0t:到 250。C的温度。
44、 如权利要求42所述的方法，其中退火包含将所述嵌段共聚物暴露于可使所述嵌段共聚物的每一嵌段形成溶剂化物的溶剂 的蒸气中；使所述嵌段共聚物溶胀；和 去除至少一部分所述溶剂。
45、 如权利要求14所述的方法，其中使包含所述自组装第一嵌段共聚物的所述 第一嵌段的所述第一组薄层的所述部分交联包含将所述自组装第一嵌段共聚物的至少 所述第一嵌段暴露于紫外辐射。
46、 如权利要求14所述的方法，其中去除至少一部分形成所述堰的材料包含湿 或干蚀刻法。
47、 一种图案化衬底的方法，所述方法包含 提供具有固有周期L。的第一嵌段共聚物；提供具有固有周期L'。的第二嵌段共聚物； 提供具有表面的衬底；将厚度为Y的层沉积于所述衬底表面上；和选择性蚀刻所述层以形成多个高度为Y的堰来形成包含堰和沟槽的表面形貌，其中每一沟槽具有相对于所述第一嵌段共聚物的每一嵌段而言为中性润湿的底板； 每一沟槽具有两个由所述第一嵌段共聚物的一个嵌段选择性润湿的侧壁；每一沟槽具有宽度nL。，其中n为1到15;且 所述堰宽度/沟槽宽度比-mL'。/nL。，其中m为1到15; 将所述第一嵌段共聚物沉积于所述衬底表面上以形成厚度小于或等于Y的层； 使所述第一嵌段共聚物层退火以使所述第一嵌段共聚物自组装并在每一沟槽内 形成第一组薄层，所述薄层基本上垂直于所述衬底表面且基本上与每一沟槽侧壁对齐； 使包含所述自组装第一嵌段共聚物的第一嵌段的所述第一组薄层的一部分交联； 去除至少一部分形成所述堰的材料以形成至少一个深度为Y'的开口，其中所述至少一个开口具有相对于所述第二嵌段共聚物的每一嵌段而言为中性润 湿的底板；所述至少一个开口具有两个由所述第二嵌段共聚物的一个嵌段选择性润湿的侧壁；且所述至少一个开口具有宽度mL'。，其中m为l到15;将所述第二嵌段共聚物沉积于所述衬底表面以形成厚度小于或等于Y'的层；和 使所述第二嵌段共聚物层退火以使所述第二嵌段共聚物自组装并在所述至少一个开口内形成第二组薄层，所述薄层基本上垂直于所述衬底表面且基本上与每一开口侧壁对齐。
48、 如权利要求47所述的方法，其中每一所述嵌段共聚物独立地选自由二嵌段 共聚物、三嵌段共聚物、多嵌段共聚物、和其组合组成的群组。
49、 如权利要求47所述的方法，其中L。二L'。。
50、 如权利要求49所述的方法，其中L。为10纳米到100纳米。
51、 如权利要求47所述的方法，其中所述第一嵌段共聚物与所述第二嵌段共聚 物相同。 '
52、 如权利要求51所述的方法，其中所述第一和第二嵌段共聚物是基本上对称 的二嵌段共聚物。
53、 如权利要求47所述的方法，其中所述第一和第二嵌段共聚物中的至少一个 是选自由以下组成的群组的二嵌段共聚物聚苯乙烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚 物、聚氧化乙烯-6-聚异戊二烯嵌段共聚物、聚氧化乙烯-6-聚丁二烯嵌段共聚物、聚氧 化乙烯-6-聚苯乙烯嵌段共聚物、聚氧化乙烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、聚苯乙 烯-6-聚乙烯基吡啶嵌段共聚物、聚苯乙烯-6-聚异戊二烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-6-聚丁 二烯嵌段共聚物、聚丁二烯-6-聚乙烯基吡啶嵌段共聚物、聚异戊二烯-6-聚甲基丙烯酸 甲酯嵌段共聚物、和其组合。
54、 如权利要求51所述的方法，其中所述第一和第二嵌段共聚物二者均为聚苯 乙烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物。
55、 如权利要求47所述的方法，其中所述第一和第二嵌段共聚物中的至少一个 是三嵌段或多嵌段共聚物，其具有三个或更多个选自由聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、 聚氧化乙烯、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚乙烯基吡啶、和其组合组成的群组的嵌段。
56、 如权利要求47所述的方法，其进一步包含将聚合物垫层沉积于所述衬底表 面上和使所述聚合物垫层交联。
57、 如权利要求56所述的方法，其中所述聚合物垫层是在将厚度为Y的所述层 沉积于所述衬底表面上之前或之后沉积。
58、 如权利要求56所述的方法，其中所述第一和第二嵌段共聚物中的至少一个 是聚苯乙烯-6-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物。
59、 如权利要求58所述的方法，其中所述聚合物垫层是可交联的聚苯乙烯-r-聚 甲基丙烯酸甲酯无规共聚物。
60、 一种形成亚光刻导线的方法，所述方法包含 提供具有固有周期L。的嵌段共聚物；提供包含多个自组装共聚物界定的沟槽的衬底，其中所述多个沟槽中的每一沟槽 具有两个侧壁和宽度nL。，其中n为1到15; 将所述嵌段共聚物沉积于所述衬底表面上；使所述嵌段共聚物退火以使所述嵌段共聚物自组装并在每一沟槽内形成一组薄 层，所述薄层基本上垂直于所述衬底表面且基本上与每一沟槽侧壁对齐；使所述组薄层的第一部分交联，其中所述第一部分包含含所述自组装嵌段共聚物 的第一嵌段的薄层；选择性去除所述组薄层的第二部分，其中所述第二部分包含含所述自组装嵌段共 聚物的第二嵌段的薄层；使用所述经交联薄层作为蚀刻掩模蚀刻所述衬底表面以形成亚光刻沟槽； 任选地去除任何残余聚合物材料；和 将导电材料沉积到所述亚光刻沟槽中以形成亚光刻导线。
61、 如权利要求60所述的方法，其中所述导电材料是含金属材料。
62、 如权利要求60所述的方法，其中沉积所述导电材料包含通过蒸气沉积方法 沉积含金属材料。
63、 如权利要求62所述的方法，其中沉积所述导电材料包含通过化学蒸气沉积 (CVD)或原子层沉积(ALD)方法沉积含金属材料。
64、 如权利要求60所述的方法，其中所述导电材料是导电聚合物和/或含金属聚 合物复合材料。
65、 如权利要求64所述的方法，其中沉积所述导电材料包含选自由旋涂、浸涂、 喷涂、和其组合组成的群组的方法。
66、 一种形成装置的方法，所述方法包括 提供具有固有周期L。的嵌段共聚物；提供包含多个自组装共聚物界定的沟槽的衬底，其中所述多个沟槽中的每一沟槽 具有两个侧壁和宽度nL。，其中n为1到15; 将所述嵌段共聚物沉积于所述衬底表面上；使所述嵌段共聚物退火以使所述嵌段共聚物自组装并在每一沟槽内形成一组薄 层，所述薄层基本上垂直于所述衬底表面且基本上与每一沟槽侧壁对齐；使所述组薄层的第一部分交联，其中所述第一部分包含含所述自组装嵌段共聚物 的第一嵌段的薄层；选择性去除所述组薄层的第二部分，其中所述第二部分包含含所述自组装嵌段共 聚物的第二嵌段的薄层；使用所述经交联薄层作为蚀刻掩模蚀刻所述衬底表面以形成亚光刻沟槽； 任选地去除任何残余聚合物材料；和将导电材料沉积到所述亚光刻沟槽中以形成亚光刻导线；和 沉积一个或更多个额外层以形成所述装置。
67、 如权利要求66所述的方法，其中所述亚光刻导线是晶体管栅极。
68、 一种隔离有源区的方法，所述方法包含 提供具有固有周期L。的嵌段共聚物；提供包含多个自组装共聚物界定的沟槽的衬底，其中所述多个沟槽中的每一沟槽 具有两个侧壁和宽度nL。，其中n为1到15;将所述嵌段共聚物沉积于所述衬底表面上；使所述嵌段共聚物退火以使所述嵌段共聚物自组装并在每--沟槽内形成一组薄层，所述薄层基本上垂直于所述衬底表面且基本上与每一沟槽侧壁对齐；使所述组薄层的第一部分交联，其中所述第一部分包含含所述自组装嵌段共聚物 的第一嵌段的薄层；选择性去除所述组薄层的第二部分，其中所述第二部分包含含所述自组装嵌段共 聚物的第二嵌段的薄层；使用所述经交联薄层作为蚀刻掩模蚀刻所述衬底表面以形成亚光刻沟槽； 任选地去除任何残余聚合物材料；和 将绝缘材料沉积到所述亚光刻沟槽中以隔离有源区。
69、 如权利要求68所述的方法，其中沉积所述绝缘材料包含使用蒸气沉积方法 沉积。
70、 如权利要求69所述的方法，其中沉积所述绝缘材料包含使用化学蒸气沉积 (CVD)或原子层沉积(ALD)方法沉积。
71、 如权利要求68所述的方法，其中沉积所述绝缘材料包含选自由旋涂、浸涂、 喷涂、和其组合组成的群组的方法。
72、 如权利要求68所述的方法，其中所述绝缘材料具有低介电常数。
73、 一种形成装置的方法，所述方法包括 提供具有固有周期L。的嵌段共聚物；提供包含多个自组装共聚物界定的沟槽的衬底，其中所述多个沟槽中的每一沟槽 具有两个侧壁和宽度nL。，其中n为1到15; 将所述嵌段共聚物沉积于所述衬底表面上；使所述嵌段共聚物退火以使所述嵌段共聚物自组装并在每一沟槽内形成一组薄 层，所述薄层基本上垂直于所述衬底表面且基本上与每一沟槽侧壁对齐；使所述组薄层的第一部分交联，其中所述第一部分包含含所述自组装嵌段共聚物 的第一嵌段的薄层；选择性去除所述组薄层的第二部分，其中所述第二部分包含含所述自组装嵌段共 聚物的第二嵌段的薄层；使用所述经交联薄层作为蚀刻掩模蚀刻所述衬底表面以形成亚光刻沟槽； 任选地去除任何残余聚合物材料；和 将绝缘材料沉积到所述亚光刻沟槽中以隔离有源区；和沉积一个或更多个额外层以形成所述装置。
74、如权利要求73所述的方法，其中所述绝缘材料具有低介电常数。
全文摘要
嵌段共聚物可自组装并用于(例如)本文所述的亚光刻图案化方法中。所述嵌段共聚物可为二嵌段共聚物、三嵌段共聚物、多嵌段共聚物、或其组合。所述方法可用于制造包括(例如)亚光刻导线等装置。
文档编号H01L21/033GK101578232SQ200880001744
公开日2009年11月11日 申请日期2008年1月25日 优先权日2007年2月8日
发明者丹·B·米尔沃德 申请人:美光科技公司