专利名称：利用嵌段共聚物来形成图案的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用共聚物来形成图案的方法。
背景技术：
存在期望形成具有小间距(举例来说，小于约50纳米的间距)的重复图案的各种应用。例如，集成电路制作可涉及形成重复图案的存储器存储单位(即，NAND单位单元、动态随机存取存储器[DRAM]单位单元、交叉点 存储器单位单元等)。已开发出用于形成适合于在集成电路组件的制作期间图案化下伏材料的经图案化掩模的各种方法。集成电路制作的持续目标是增加集成电路密度，且因此减小个别集成电路组件的大小。因此，存在形成具有增加的个别特征密度的经图案化掩模的不持续目标。在经图案化掩模包括重复特征图案时，存在将重复图案形成为较高密度或换句话说以减小间距的持续目标。一种展示用于将重复图案形成为高密度的某种期望的方法涉及利用共聚物来形成重复图案。遗憾地，在借助共聚物形成的重复图案中通常存在大量缺陷。将期望开发借助共聚物来形成图案的新方法，所述新方法使得能够将重复图案形成为高密度且比当前借助常规方法形成的重复图案具有更少缺陷
发明内容
图I是借助二嵌段共聚物的自组装形成的图案的示意性表示。图2是图I中展示的图案的另一示意性表示。图3示意性地图解说明用以诱导共聚物内的自组装的共聚物的热处理，且展示所要图案在共聚物内的形成。图4示意性地图解说明用以诱导共聚物内的自组装的共聚物的热处理，且展示非所要图案在共聚物内的形成。图5示意性地图解说明用以诱导共聚物内的自组装的共聚物的热处理，且展示另一非所要图案在共聚物内的形成。图6及图7分别是包括通过共聚物的自组装形成的图案的构造的示意性截面俯视图及截面侧视图。图7的截面是沿图6的线7-7，且图6的截面是沿图7的线6-6。图8是包括其中具有非所要图案的共聚物的构造的示意性截面俯视图，且图解说明可从非所要图案出现的两个热处理路径。一个热处理路径导致共聚物内的所要图案，而另一热处理路径导致共聚物内的非所要图案。图9是包括共聚物的另一构造的示意性截面俯视图，且展示共聚物内的另一非所要图案。图10及图11分别是在实例性实施例方法的处理阶段处的构造的示意性俯视图及截面侧视图。图11的截面是沿图10的线11-11。图12及图13分别是在图10及图11的处理阶段之后的处理阶段处展示的图10及图11的构造的示意性俯视图及截面侧视图。图13的截面是沿图12的线13-13。图14到图16是在图12及图13的处理阶段之后的处理阶段处展示的图10及图11的构造的示意性俯视图及一对截面侧视图。图15的截面是沿图14及图16的线15-15 ；且图16的截面是沿图14及图15的线16-16。图17是在图14到图16的处理阶段之后的处理阶段处展示的图10及图11的构造的示意性截面侧视图。图18是包括其中具有非所要图案的共聚物的构 造的示意性俯视图，且图解说明导致共聚物内的所要图案的热处理路径。图19及图20分别是在实例性实施例方法的处理阶段处的构造的示意性俯视图及截面侧视图。图20的截面是沿图19的线20-20。图21及图22分别是在图19及图20的处理阶段之后的处理阶段处展示的图19及图20的构造的示意性俯视图及截面侧视图。图22的截面是沿图21的线22-22。图23及图24分别是在图21及图22的处理阶段之后的处理阶段处展示的图19及图20的构造的示意性俯视图及截面侧视图。图24的截面是沿图23的线24-24。图25及图26是在实例性实施例方法的处理阶段处的构造的示意性俯视图。图26的处理阶段在图25的处理阶段之后。图27是沿图26的线27_27的示意性截面视图。图28是在图26的处理阶段之后的处理阶段处展示的图25的构造的示意性俯视图。图29到图31是在实例性实施例方法的各种顺序处理阶段处的构造的示意性俯视图。图32及图33是在实例性实施例方法的处理阶段处的构造的示意性俯视图。图33的处理阶段是在图32的处理阶段之后。图34是沿图33的线34_34的示意性截面视图。图35是在图33的处理阶段之后的处理阶段处展示的图32的构造的示意性俯视图。图36是在图35的处理阶段之后的处理阶段处展示的图32的构造的示意性俯视图。图37是沿图36的线37_37的示意性截面视图。
具体实施例方式共聚物为从两个或两个以上单体物质衍生的聚合物，且含有通过共价键链接的两个或两个以上均聚物子单元。均聚物子单元的联合可利用中间链接(称为结嵌段)。本文中所描述的实施例可利用嵌段共聚物及/或接枝共聚物。嵌段共聚物具有相对于彼此线性延伸的单独均聚物子单元，以形成各种均聚物子单元的单个“链”。接枝共聚物类似于嵌段共聚物，但具有所述均聚物子单元中的一者或一者以上作为主链，同时具有一个或一个以上其它均聚物子单元作为连接到所述主链的侧链。
嵌段共聚物可以是呈二嵌段共聚物、三嵌段共聚物等的形式。实例性二嵌段共聚物包含聚苯乙烯-b_聚(2-乙烯基吡啶)(PS-b-P2VP)、聚苯乙烯-b-聚(环氧乙烷)(PS-b-PEO)、聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸甲酯)(PS-b-PMMA)及聚苯乙烯-b-聚(二甲基-硅氧烷)(PS-b-PDMS)。上述化学式中的每一者中所利用的“b”指示嵌段链接。二嵌段共聚物通常可表示为A-B，其中“A”表示均聚物子单元中的一者，“B”表示均聚物子单元中的另一者，且连字符表示共价键。本文中所描述的实施例利用共聚物在下伏衬底上方产生图案。在一些实施例中，所述共聚物可用于含有仅一种形式的共聚物的组合物中，且在其它实施例中所述共聚物可用于含有两种或两种以上不同共聚物的掺合物的组合物中。实例性掺合物可包括具有共用均聚物子单元(例如，A-B及B-C)的两种或两种以上不同二嵌段共聚物、不具有共用均聚物子单元的两种或两种以上不同二嵌段共聚物、可具有或可不具有共用均聚物子单元的两种或两种以上不同三嵌段共聚物、混合有三嵌段共聚物的二嵌段共聚物、混合有嵌段共聚物的接枝共聚物、两种或两种以上不同接枝共聚物等。 在一些实施例中，可形成具有混合有均聚物的共聚物的掺合物(其中均聚物对应于共聚物的一个或一个以上子单元)。各种共聚物彼此的混合及/或共聚物与均聚物的混合可使得能够调整含有共聚物的组合物，以便在诱导组合物内的自组装期间可形成所要图案。一些嵌段共聚物及接枝共聚物的有用性质在于共聚物的均聚物子单元优先地与相似子单元相互作用，且避免与不相似子单元的相互作用。例如，在一些二嵌段共聚物(A-B)中，子单元A优先地与其它A相互作用，子单元B优先地与其它B相互作用，且子单元A及B优先地避免彼此相互作用，此取决于各种因素，例如嵌段的长度、每一嵌段的总体积分数、弗洛里-哈金斯(Flory-Huggins)相互作用等。因此，共聚物可自组装成重复图案。例如,一些共聚物可自组装成具有可表示为A-B B-A A-B B-A =A-B的重复图案的圆柱体。在此图案中，连字符表示共价键且冒号表示非共价相互作用。共聚物的自组装可用于在衬底上方形成图案。图I展示包括上方延伸有二嵌段共聚物图案的衬底12的构造10。衬底12可包括(举例来说)单独地或以具有其它材料的组合件形式的单晶半导体晶片(举例来说，单晶硅晶片)。如本文使用的术语“半导电衬底”及“半导体衬底”意指任何包括半导电材料的构造，包含但不限于体块半导电材料，例如，半导电晶片(单独地或以上面包括其它材料的组合件形式)，及半导电材料层(单独地或以包括其它材料的组合件形式)。如本文使用的术语“衬底”指代任何支撑结构，包含但不限于半导电衬底。衬底12具有上部表面15，其中二嵌段共聚物的子单元A比共聚物的子单元B对上部表面15更具亲和性(例如，子单元A比子单元B可更能使表面15湿润)。在表面15上方提供呈溶液形式(或其它适当混合物)的二嵌段共聚物，以使得在后续退火期间二嵌段共聚物可以优选定向装配。因此，二嵌段共聚物的定向使得子单元A被朝向表面15引导。沿表面15的第一层A-B共聚物可称为刷子层17。在所述刷子层上方形成额外层级的A-B共聚物，且可通过共聚物的热退火或溶剂退火来诱导共聚物的自组装。在一些实施例中，溶剂退火可对应于借助溶剂蒸气诱导的退火。所述自组装已形成一图案，所述图案包括由B子单元的区域16环绕的A子单元(由图I中的虚线19划界)的圆柱体14。所述圆柱体可相对于图I的截面视图向页面内及从页面向外延伸。尽管所述环绕区域展示为B子单元且所述圆柱体展示为A子单元，但在其它实施例中，可反转所述图案以使得所述环绕区域含有A子单元且所述圆柱体含有B子单元。在其它实施例中，子单元“A”或“B”可分别在环绕区域“B”或“A”内形成球状微胞而非圆柱体。图I的图案可以图2中展示的简化图式来示意性地表示。以图2中的虚线21表示刷子层17与B子单元区域16之间的边界。图2的简化图式类型将用于描述本文中呈现的实例性实施例中的许多实施例，以使得此些实施例的描述能够比在利用图I的较复杂图式类型的情况下原本要出现的更简单易懂。如上文提及，借助共聚物(例如，嵌段共聚物及/或接枝共聚物)形成图案的工艺可涉及两个特定步骤。首先，可跨越衬底扩散共聚物 ，且第二，可处理共聚物以诱导共聚物内的图案的自组装(所述处理可利用适合于诱导共聚物内的自组装的任何工艺，且可利用(举例来说)热退火、溶剂退火及/或尚待开发的工艺)。在图3中图解说明借助共聚物形成图案的两个步骤。图3的左侧中展示初始步骤，其中在衬底12上方提供到厚度22的共聚物20。接着向构造10施加热量(借助符号“A”示意性地图解说明)，且此热处理提供充足分子迁移性以使得共聚物的微相分离及自组装能够形成刷子层17、圆柱体14及环绕区域16。圆柱体14及区域16在刷子层上方形成到厚度24。尽管特定实施例展示施加热处理以诱导自组装，但在此实施例中及本文中描述的所有其它实施例中，可施加任何适合能量以诱导自组装。因此，可使用任何适合退火来诱导自组装，包含(举例来说)热退火、溶剂退火或尚待开发的技术。图3展示理想化工艺，其中在衬底12上方提供到适当均匀厚度22的共聚物20以使得共聚物的自组装跨越衬底12的整体以均匀厚度形成区域16。理想化厚度22可称为单层的经组装特征14的相称厚度。实际上，可以不同于图3的理想化厚度22的厚度提供共聚物20。例如，图4图解说明其中将共聚物20提供到小于理想化厚度22的厚度的情形，且图5图解说明其中将共聚物20提供到大于理想化厚度22的厚度的情形。参考图4，构造10的热处理诱导共聚物内的自组装以形成刷子层17、圆柱体14及环绕区域16，如参考图3所论述。在共聚物内的图案的自诱导之后可存在的两个热力学有利状态是刷子层厚度及所述刷子层上方的厚度24。因此，在一些应用中，在共聚物内的图案的自组装之后共聚物膜中存在的两个厚度为刷子层厚度及所述刷子层上方的厚度24。由于不存在可用于跨越衬底12的整体形成厚度24的足够材料20，因此在从共聚物自组装图案期间所述共聚物形成两个不同类型的区域26及28，其中区域26在刷子层上方具有厚度24，且其中区域28仅具有刷子层的厚度。换句话说，不同于针对n个圆柱体层的整数的相称量的厚度是禁止的。以不同于相称厚度的厚度存在的膜将分叉成n及n-1个圆柱体层的区域(在材料20的初始量小于针对n的相称量的情况下)_如图4中展示。另一选择是，所述膜可分叉成n及n+1个圆柱体层的区域(在材料20的初始量大于针对n的相称量的情况下)_如图5中展示。参考图5，提供多于理想化厚度22的共聚物20。在共聚物内的图案的自诱导之后可存在的在热力学上有利的状态为对应于n及n+1个彼此叠加圆柱体层的厚度。在所示实施例中，在共聚物内自组装图案之后共聚物中存在的两个厚度为刷子层上方的厚度24及刷子层上方的厚度30 (其中厚度30具有两个圆柱体层)。由于不存在可用于跨越刷子层在衬底12的整体上方形成厚度30的足够材料20，因此在从共聚物自组装图案期间所述共聚物形成两个不同区域32及34，其中区域32在刷子层上方具有针对n = I个圆柱体层相称的厚度24，且其中区域34在刷子层上方具有针对n = 2个圆柱体层相称的厚度30。在一些应用中，期望形成于共聚物内的图案跨越下伏衬底完全均匀。例如，可期望利用形成于共聚物内的图案作为用于图案化所述下伏衬底的模板。因此，期望避免图4及图5中展示的自组装图案的不均匀性。在一些应用中，期望单层的圆柱体。图3到图5的处理图解说明共聚物内的自组装，且展示可在此自组装期间出现的问题中的一些问题。参考图3到图5论述的困难是关于因可用于跨越衬底形成均匀厚度的自组装材料层的共聚物过多或过少而引入的问题。即使形 成了均匀厚度层，但在尝试在共聚物的自组装期间在此层内形成均匀圆柱体图案时也可出现其它问题。图6及图7分别展示具有在共聚物中自组装图案期间形成的理想化图案的半导体构造10的俯视图及截面侧视图。所述理想化图案与上文参考图3所论述的图案相同，且将使用与上文用来描述图3的相同编号来描述图6及图7。图6及图7的构造具有在衬底12上方的共聚物，其中此共聚物已自组装成含有延伸穿过环绕区域16的圆柱体14的图案。在所展示的实施例中，圆柱体14均彼此相同，彼此平行延伸，且平行于衬底12的上部表面延伸。其中所述圆柱体均彼此平行延伸的所展示配置可相对于其中圆柱体中的一些圆柱体与其它圆柱体不平行的其它配置在热力学上是有利。然而，尽管所述有利的热力学配置可对应于针对对应于构造10的系统的全局量最小，但可存在对应于其中圆柱体中的一者或一者以上不平行于其它圆柱体的配置的其它定域能量阱。可通过向系统提供能量而使构造10的配置在对应于定域能量阱的配置与对应于全局能量最小的配置之间转变。然而，所述配置中的一些配置可具有与其它圆柱体不同的圆柱体长度，且因此在存在用以将圆柱体形成嵌段材料传送到及传送出系统的各种区域的一途径的情况下各种配置仅可彼此互换。例如，图8展示对应于构造的开始配置的构造IOa,展示将通过施加能量(例如，由符号“A”指示的热能量)而使构造IOa理想地与之互换的配置10b，且展示对应于在缺乏充足材料输送以填充间隙58时可实现的亚稳中间物的配置10c。构造IOa在环绕域16内具有多个结构40、42、44、46及48。此些结构可以是类似于上文参考图6及图7论述的圆柱体14的圆柱体。然而，尽管图6及图7的构造具有彼此平行延伸的4个圆柱体，但图8的构造IOa具有一对所要圆柱体40及48以及已合并的另一对圆柱体。所述对圆柱体的彼此合并已留下悬垂端42及46，且已留下加长的结构44。结构44具有延伸跨越圆柱体已合并的区域的段50。段50具有长度52。将期望构造IOa可与具有所要4个平行圆柱体的构造IOb热互变。换句话说，将期望结构42、44及46重新布置以形成一对平行结构54及56。然而，结构54及56具有长度53 ;且结构42、44及46在其之间不具有足够材料以形成长度53的两个结构。因此，构造IOa的热处理导致在一对结构46与60之间具有间隙58的构造10c。最后，必须向间隙58输送材料以便使结构46与60彼此桥接且借此形成构造IOb的所要结构56。构造IOa图解说明可出现的许多配置中的其中并非所有通过共聚物的自组装形成的圆柱体均彼此平行的一种配置。另一实例性配置展示于图9中作为构造IOd的部分。具体来说，图9图解说明在共聚物的自组装期间形成于域16内的多个结构62、64、66、68及70。结构62、64、66、68及70类似于图6及图7的结构14，但并非沿彼此平行延伸的多个相同结构的所要定向。在一些实施例中，提出可在共聚物的热处理及自组装期间提供额外共聚物材料的方法，以便可避免及/或改正类似于图4、图5、图8及图9的那些问题的问题。参考图10到图17描述实例性实施例。适当地，将使用与用于描述图6及图7的编号类似的编号来描述图10到图17。图10及图11展示包括衬底12的构造80。衬底12可以是半导体衬底。最后，将在衬底12上方提供共聚物且使其经受适当处理(例如，热 退火或溶剂退火)以诱导此共聚物内的自组装。在衬底12中形成沟槽82。所述沟槽可利用常规处理形成，例如(举例来说)利用经图案化光致抗蚀剂掩模来界定沟槽的位置、将沟槽蚀刻到衬底中、且接着移除掩模以留下图10及图11中展示的构造。衬底12的邻近构造的区域具有平面上部表面83。此区域可视为衬底的与借助共聚物进行的处理有关主要区域。因此，沟槽82可视为形成于在此主要区域外围的区域中。在一些实施例中，借助共聚物在区域83上方形成的图案将用作用于将存储器结构蚀刻到区域83中的掩模。沟槽82将处于邻近此些存储器结构的区域中，且将形成于相对于集成电路(最终形成为由衬底12支撑)为牺牲性的材料中(例如，沟槽可形成于硬掩模中)。因此，沟槽82可在已在共聚物图案化工艺中加以利用之后被移除。参考图12及图13，在衬底12上方及沟槽82内提供共聚物84。所述共聚物可包括任何适合组合物，且可(举例来说)包括先前论述的嵌段及接枝共聚物中的一者或一者以上。沟槽82在图12的俯视图中处于共聚物84下方，且因此在此图中以透视图形式示意性图解说明。共聚物84在主要区域83上方形成到厚度85。此厚度可约为针对n个经组装特征层(例如，上文参考图3论述的所要水平22)的相称厚度。然而，如下文论述，沟槽82提供可使主要区域83上方的共聚物的量稳定的储器(其可替代地称为“阱”)。过量共聚物可流入到储器中，或需要的共聚物可从储器流出。因此，储器可能够在厚度85过薄(以避免上文参考图4论述的类型的问题)或过厚(以补偿上文参考图5论述的类型的问题)的情况进行补偿。在一些实施例中，直接在主要区域83上方的共聚物84可称为共聚物膜的主体，且沟槽82内的共聚物可称为与主体流动连通的一定体积的共聚物。参考图14到图16，共聚物84(图12及图13)经受处理以导致此共聚物内的自组装。因此，所述共聚物转变成结构86及环绕域88。在所示实施例中，圆柱体平行于衬底12的上部表面延伸，且在沟槽82上方延伸。共聚物可在热处理期间在圆柱体与沟槽82内的共聚物的储器之间行进。行进到储器及从储器行进的共聚物可补偿上文参考图4及图5描述的类型的问题及/或可提供使得非平行圆柱体能够转换成平行圆柱体的额外材料(例如，其使得图8中展示为IOa的类型的构造能够转换成图8的构造IOb)。尽管在图10到图16的处理中利用单个储器，但在其它实施例中可利用一个以上储器。例如，所示沟槽82可形成于衬底的主要区域83的一侧上，且另一沟槽可形成于主要区域的相对侧上。在主要区域的两个侧上使用储器(即，成对的储器)而不是使用单个储器可以是有利的，因为在利用成对储器的情况下材料将不需要从个别储器流出那么远。可调整储器(或在一些实施例中，若干储器)的宽度及深度以调节储器中的共聚物体积。图17展示在图14到图16的处理阶段之后的处理阶段处的构造80，且具体来说展示掩蔽材料91 (例如，光致抗蚀剂)经图案化以保护构造80的区域89同时使主要表面83上方的区域暴露。在后续处理(未展示)中，结构86可在蚀刻到主要区域83的下伏衬底12中期间用作经图案化特征。此蚀刻可在衬底12内形成重复线图案，且此些线可并入到集成电路结构中及/或用于集成电路结构的后续图案化。图18展示类似于图8的构造IOa的构造IOa的俯视图，但其包括上文参考图10到图16描述的类型的沟槽82。图18的构造IOa具有在环绕域16内延伸的结构40、42、44、46及48，其中此些结构及环绕域由经自组装的共聚物形成。构造IOa在图18中展示为俯视图，而非沿图8的截面，且因此结构40、42、44、46 及48以及沟槽82都在环绕域16的表面下方；且因此展示成透视图。图18展示构造IOa的热处理可将结构42、44及46转换成所要结构54及56，且借此形成构造10b。具体来说，沟槽82内的共聚物提供使得能够形成构造IOb而非图8的构造IOc的额外材料。储器内的共聚物可流入到圆柱体阵列中及从圆柱体阵列流出，以便在“主要区域”内的任何地方提供单层的圆柱体。直接在沟槽上方的膜厚度的改变可导致直接在沟槽上方的n± I个圆柱体，但此区可稍后移除。应注意，即使在共聚物已自组装之后共聚物仍保持适合于组装诱导处理(例如，热处理、或适于溶剂退火的处理)。因此，在一些实施例中，共聚物可经热处理以诱导自组装，且接着经冷却以将经自组装结构锁定成特定配置；随后，共聚物可再次经热处理，且经自组装结构可重新分布成另一配置。因此，再共聚物最初自组装成非所要配置的情况下，可通过共聚物的额外组装诱导处理来诱导共聚物以组装成所要配置。在一些实施例中，共聚物的自组装可利用多个顺序组装诱导处理(例如，举例来说，多个顺序热处理、或局部“区”退火处理)。利用共聚物的储器是一种用于减轻类似于图4、图5、图8及图9的那些缺陷的缺陷的发生的方法。另一方法是围绕共聚物的主体提供止挡壁以防止在诱导共聚物内的自组装期间共聚物远离主体而流动。参考图19到图24描述利用止挡壁的实例性方法。适当地，将使用与用于描述图6及图7的编号类似的编号来描述图19到图24。参考图19及图20,将构造90展示为包括衬底12以及形成于所述衬底上方的一对止挡壁92及94。所述止挡壁包括材料96。材料96可包括任何适合组合物或组合物的组合，且在一些实施例中可包括含硅材料、基本由其组成或由其组成；例如，举例来说所述含硅材料为多晶硅、二氧化硅等。止挡壁92及94可通过任何适合方法形成。在一些实施例中，所述止挡壁可通过以下步骤形成跨越衬底12提供材料96层；在此层上方形成经图案化光致抗蚀剂掩模；蚀刻所述层以将图案从掩模转移到所述层中；且接着移除所述掩模以留下图19及图20的构造。所展示的止挡壁具有环形形状(S卩，包围下伏衬底的区域)。止挡壁92及94的环形形状在所展示实施例中为多边形，但也可以是任何适合形状。在图19及图20的特定实施例中，所述环形形状为矩形。止挡壁92在其中界定壁内区域98 ;在所述壁内区域的相对侧上具有一对长侧93，且在所述壁内区域的另一相对侧上具有一对窄侧95。止挡壁94界定一类似的壁内区域。 接下来参考图21及图22，共聚物100形成于由壁92及94界定的壁内区域(例如，区域98)内，且还经形成而跨越衬底12的在此壁内区域外部的区域。在所展示实施例中，共聚物100填充由止挡壁92及94界定的壁内区域，且在由止挡壁形成的此些壁内区域内保持为所有相称厚度。相反，在壁内区域外部的共聚物并非保持为所要相称厚度，而是跨越下伏衬底自由散布以形成变化厚度的区域。共聚物沿壁92及94润湿，且因此沿所述壁的外部形成弯月面。 参考图23及图24，共聚物经处理以诱导共聚物内的自组装，且因此在由环形壁92及94界定的壁内区域内形成结构102、104、106及108。组装诱导处理可包括任何适合处理，包含(举例来说)热退火及/或溶剂退火。结构102 、104、106及108、壁92及94以及图23及图24中所展示构造的其它组件是示意性地图解说明的，且并未按比例绘制。结构102、104、106及108本身为环形的，且对应于通过共聚物的处理形成的第一域。结构102、104、106及108由第二域110环绕，所述第二域110也是通过共聚物的处理形成的。结构102、104、106及108可视为类似于图6及图7的圆柱体14，且环绕域110可视为类似于图6及图7的域16。结构102、104、106及108具有圆柱形截面，如图24的截面视图中所展示。止挡壁由可由共聚物的润湿衬底12的同一子单元(例如，图I的二嵌段共聚物“A-B”的子单元“A”)润湿的组合物形成。因此，所述壁与衬底12 —起界定在共聚物的自组装期间由共聚物形成的结构的定向。止挡壁92及94在共聚物的自组装期间使共聚物在壁内区域中保持为均匀厚度，如图21到图24展示。因此，在共聚物的自组装期间形成于此些壁内区域中的结构102、104、106及108为大小均匀的、彼此平行、且平行于衬底12的上部表面。相反，在所展示实施例中，在环形壁外部的共聚物并非维持为恒定厚度，而是可流动跨越衬底以形成不同厚度的区域，此归因于(举例来说)孔形成或去润湿。结构112展示为在环形壁92及94外部形成于共聚物的并非恒定厚度的区域中。结构112对应于垂直于衬底12的上部表面且平行于止挡壁92及94的外部表面延伸的圆柱体。结构112为可除平行于衬底12的上部表面延伸的圆柱体以外额外形成或替代形成的结构的实例。结构112可形成于共聚物为薄的一些位置中。尽管图23及图24展示跨越沿壁92及94的外围均匀地形成的结构112，在其它实施例中，结构112可不均匀地形成；且因此可处于在壁92及94外部的一些位置中，但不在所述壁外部的其它位置中。在后续处理中，可借助经图案化掩蔽材料(类似于图17的材料91)来保护环形壁92及94的窄端(例如，环形壁92的端95[图19])以及环形结构102、104、106及108的端以使得结构102、104、106及108的段暴露为多个平行结构。可接着在进入到下伏衬底12中的一个或一个以上蚀刻期间将此些暴露的平行结构用作掩模。图23及图24展示在一些条件下共聚物的自组装可形成垂直于衬底12 (具体来说，结构112)的上部表面的圆柱体。在一些实施例中，此些圆柱体可以是所要的。例如，可期望形成可适合于形成紧密间隔的重复交叉点存储器结构的图案。在此些应用中，可挑选条件以形成垂直于衬底12的表面的多个圆柱体，而非平行于衬底12的表面的多个圆柱体。而且，一些条件可导致在衬底12上方形成球形结构，而非所图解说明的圆柱形结构(例如，具有约20 80(或相反的)的域A与B的体积比的条件可导致形成球形结构)。所述球形结构(如结构112)在其中期望形成多个紧密堆积的掩蔽结构的应用中可以是有利的。在一些实施例中，参考图10到图16所描述的类型的储器可在共聚物的图案化期间结合止挡壁使用。参考图25到图28描述此组合的实例。参考图25，将构造120展示为包括其上方具有第一止挡壁122的衬底12。第一止挡壁122为环形形状，且其中界定壁内区域124。沟槽132经形成以延伸到衬底12中。沟槽132处于壁内区域124内。在衬底12上方且在壁内区域124内提供多个额外止挡 壁127。此些额外止挡壁成形为垂直于沟槽132的长度延伸的堰坝。衬底12可具有平面上部表面。沟槽132仅耗用壁内区域124的一部分，且留下衬底12的上部表面的在壁127之间延伸的区域。参考图26及图27，跨越衬底12提供共聚物，且接着诱导共聚物的自组装以将共聚物转换成两个不同域。所述域中的一者为多个结构138，且所述域中的另一者为环绕此些结构的物质156。结构138平行于堰坝127对准；且因此所述堰坝可用于使结构138以所要定向对准。所述堰坝在一些实施例中可与结构138为相同间距，且在其它实施例中可相对于圆柱体的间距为不同间距。在所展示实施例中，止挡壁127具有不同于止挡壁122的组合物。具体来说，止挡壁127的组合物由共聚物的子单元中的一者相对于另一子单元而选择性地润湿，以使得止挡壁127定向结构138。相反，止挡壁122具有相对于由共聚物的各种子单元进行的润湿为中性的组合物，且因此并不定向结构138。因此，结构138的端终止于壁122处。在其它实施例中，止挡壁122可具有定向结构138的组合物，且在此些实施例中，结构138可类似于图23的结构102、104、106及108为环形的。参考图28，可借助保护性掩蔽材料157来保护构造120的区域以形成受保护区段158及160。举例来说，材料157可包括光致抗蚀剂。结构138的在受保护区域之间的段形成多个平行线。在后续处理中(未展示)，此些平行线可用作下伏衬底上方的掩模以在此衬底内形成间隔平行特征的图案。所述间隔平行特征可并入到集成电路中。例如，在其中期望形成多个紧密间隔平行线的集成电路存储器制造(例如，DRAM制造、NAND制造、交叉点存储器制造等)中存在大量应用。图29到图31图解说明另一实例性实施例，其中可在共聚物的图案化期间结合参考图18到图24描述的类型的止挡壁利用参考图10到图16描述的类型的储器。参考图29，构造170包括其上方具有一对止挡壁172及174的衬底12。所述止挡壁为环形的，且其中界定壁内区域173及175。沟槽176、178、180及182经形成以延伸到衬底12中。所述沟槽为成对的，其中的一对处于壁内区域173中(具体来说，沟槽176及178)，且另一对处于壁内区域175中(具体来说，沟槽180及182)。参考图30，跨越衬底12提供共聚物，且接着诱导共聚物的自组装以将共聚物转换成两个不同域。所述域中的一者为多个结构181到188，且所述域中的另一者为环绕此些结构的物质190。结构181到188可以是经形成以平行于衬底12的表面且在此些圆柱体的相对侧上的成对储器之间延伸的圆柱体。尽管将共聚物展示为仅在壁内区域173及175内，但共聚物还可在壁内区域外部。在一些实施例中，结构181到188可并非为相同间距的。而且，在一些实施例中，结构181到188的宽度可比所述结构之间的间隙长或短(如所展示)，而在其它实施例中，所述结构之间的间隙可以是与所述结构的宽度相同的尺寸。参考图31，可借助保护性掩蔽材料193来保护构造170的区域192及194。举例来说，材料193可以是经图案化光致抗蚀剂。结构181到188在区域192与194之间的段形成多个平行线。在后续处理中(未展示)，此些平行线可用作下伏衬底上方的掩模以在此衬底内形成间隔平行特征的图案。图32到图37图解说明又一实例性实施例，其中可在共聚物的图案化期间结合参考图18到图24描述的类型的止挡壁利用参考图10到图16描述的类型的储器。参考图32，构造200包括其上方具有一对止挡壁202及204的衬底12。所述止挡壁为环形的，且其中界定壁内区域203及205。 参考图33及图34，可在将壁内区域202及204(图32)的相对区段连同下伏衬底中的一些衬底一起移除的同时借助保护性掩模(未展示)来保护构造200的区域以形成沟槽206及208 ;且接着可移除保护性掩模以留下所展示构造。沟槽206及208可在共聚物之后续组装诱导处理期间用作储器。参考图35，在衬底12上方(图34)且在储器206及208内提供共聚物210。参考图36及图37，共聚物经处理以诱导此共聚物内的自组装。所述自组装将共聚物转换成两个不同域。所述域中的一者为多个结构211到223，且所述域中的另一者为环绕此些结构的物质228。结构211到223可以是经形成以平行于衬底12的表面且跨越成对储器206及208延伸的圆柱体，所述成对储器206及208位于此些圆柱体的相对侧上。壁202及204的剩余部分可视为在共聚物的自组装期间利用的堰坝，以沿所要方向定向结构211到223。结构211到223为多个平行线。在后续处理中(未展示)，此些平行线可用作下伏衬底上方的掩模以在此衬底内形成间隔平行特征的图案。
权利要求
1.一种形成图案的方法，其包括 跨越衬底形成共聚物主体； 诱导所述共聚物在所述主体内的自组装以跨越所述衬底形成结构图案；及 在从所述共聚物诱导所述结构的所述组装的同时，通过利用环绕所述共聚物主体的壁来阻止所述共聚物从所述主体的散布及/或通过利用与所述共聚物主体流体连通的共聚物储器而在整个所述共聚物的所述主体上维持均匀厚度。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述共聚物包括嵌段共聚物。
3.根据权利要求I所述的方法，其中所述共聚物包括接枝共聚物。
4.根据权利要求I所述的方法，其中所述共聚物处于以下各项内含有两种或两种以上不同嵌段共聚物的掺合物、含有两种或两种以上不同接枝共聚物的掺合物、含有嵌段共聚物及接枝共聚物的掺合物、含有均聚物及嵌段共聚物的掺合物、含有均聚物及接枝共聚物的掺合物，或含有嵌段共聚物及接枝共聚物的掺合物。
5.根据权利要求I所述的方法，其中借助环绕所述共聚物主体的所述壁来维持所述均匀厚度。
6.根据权利要求I所述的方法，其中借助所述共聚物储器来维持所述均匀厚度；且其中所述储器延伸到所述衬底中的凹入沟槽中。
7.根据权利要求I所述的方法，其中借助环绕所述共聚物的所述主体的所述壁且借助所述共聚物储器来维持所述均匀厚度；且其中所述共聚物储器由所述壁环绕。
8.根据权利要求I所述的方法，其中从所述共聚物组装的所述结构为平行于所述衬底的上部表面而对准的圆柱体。
9.根据权利要求I所述的方法，其中从所述共聚物组装的所述结构为垂直于所述衬底的上部表面而对准的圆柱体。
10.根据权利要求I所述的方法，其中从所述共聚物组装的所述结构为球体。
11.根据权利要求I所述的方法，其中借助热处理来诱导所述自组装。
12.根据权利要求I所述的方法，其中借助溶剂蒸气处理来诱导所述自组装。
13.根据权利要求I所述的方法，其中借助相对于彼此依序施加的多个溶剂蒸气处理来诱导所述自组装。
14.根据权利要求I所述的方法，其中借助相对于彼此依序施加的多个热处理来诱导所述自组装。
15.一种形成图案的方法，其包括 跨越衬底形成共聚物主体； 诱导所述共聚物在所述主体内的自组装以跨越所述衬底形成多个圆柱体；及 在从所述共聚物诱导所述圆柱体的所述组装的同时，通过所述共聚物主体与凹入沟槽中的至少一个共聚物储器的流体连通而获得跨越所述共聚物的所述主体的所述圆柱体的所要图案。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述所要图案应该具有跨越所述主体彼此平行地延伸且彼此在共同间距上的所述圆柱体。
17.根据权利要求15所述的方法，其中借助至少一个溶剂蒸气处理来诱导所述自组装。
18.根据权利要求15所述的方法，其中借助至少一个热处理来诱导所述自组装。
19.一种形成图案的方法，其包括 跨越衬底形成共聚物主体； 诱导所述共聚物在所述主体内的自组装以跨越所述衬底形成多个圆柱体；及在从所述共聚物诱导所述圆柱体的所述组装的同时，通过所述共聚物主体与凹入沟槽中的至少一个共聚物储器的流体连通而在整个所述共聚物的所述主体上维持均匀厚度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述至少一个共聚物储器为仅一个储器。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述至少一个共聚物储器为一对储器。
22.—种形成图案的方法，其包括 邻近衬底的大致平面表面形成至少一个阱； 跨越所述大致平面表面且在所述至少一个阱内提供共聚物； 诱导所述共聚物的自组装以跨越所述大致平面表面形成结构图案；及在从所述共聚物诱导所述结构的所述组装的同时，通过共聚物在所述平面表面上方的区域与所述阱内的区域之间的流体流动而跨越所述表面在整个所述共聚物上维持均匀厚度。
23.根据权利要求22所述的方法，其中从所述共聚物组装的所述结构为平行于所述衬底的上部表面而对准的圆柱体；且其中所述至少一个阱为一对阱。
24.一种形成图案的方法，其包括 在衬底上方形成壁，所述壁为环形的且界定壁内区域； 在所述壁内区域内提供共聚物； 诱导所述共聚物的自组装以在所述壁内区域内形成结构图案；所述结构中的至少一些结构为环形结构 '及 使用所述环形结构的段来图案化下伏衬底。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述环形结构为矩形形状。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述矩形形状的环形结构具有一对相对的长侧及一对相对的窄侧；且其中所述段为在所述矩形形状的环形结构的所述窄侧之间线性延伸的平行线。
27.一种形成图案的方法，其包括 在衬底的平面表面上方形成多个壁，所述壁中的每一者包围所述衬底的区域以界定所述衬底的壁内区域； 在所述壁内区域内形成阱；所述阱仅耗用所述壁内区域的一部分，且在每一壁内区域内留下包括所述平面衬底表面的区；所述壁内区域内的包括所述平面衬底表面的所述区为主体区； 在所述壁内区域内提供共聚物，所述共聚物延伸跨越所述主体区且在所述阱内； 诱导所述共聚物的自组装以跨越所述壁内区域的所述主体区形成环形结构图案； 在从所述共聚物诱导所述结构的所述自组装的同时，通过共聚物在所述主体区与所述阱之间的流体流动而跨越所述主体区在整个所述共聚物上维持均匀厚度；及使用所述环形结构的线性段来图案化下伏衬底。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述壁内区域为矩形形状。
29.一种形成图案的方法，其包括 在衬底上方形成壁，所述壁包围所述衬底的区域以界定所述衬底的壁内区域； 在所述衬底的所述壁内区域内形成沟槽，所述沟槽沿纵向方向伸长； 在所述壁内区域内形成多个堰坝，所述堰坝沿正交于所述沟槽的所述纵向方向的方向伸长； 在所述壁内区域内且在所述堰坝之间提供共聚物；及 诱导所述共聚物的自组装以在所述堰坝之间形成结构图案，所述结构与所述堰坝对准。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述沟槽为形成于所述壁内区域内的一对沟槽中的一者，且其中所述堰坝在所述对沟槽之间延伸。
全文摘要
一些实施例包含利用共聚物形成图案的方法。可跨越衬底形成共聚物主体，且可诱导所述共聚物的自组装以跨越所述衬底形成结构图案。可在所述自组装的所述诱导期间在整个所述共聚物的所述主体上维持均匀厚度。在一些实施例中，可通过利用环绕所述共聚物主体的壁来阻止所述共聚物从所述主体的散布来维持所述均匀厚度。在一些实施例中，可通过利用与所述共聚物主体流体连通的一定体积的共聚物来维持所述均匀厚度。
文档编号H01L21/8239GK102804336SQ201080027868
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月2日 优先权日2009年6月22日
发明者斯科特·西里斯, 丹·米尔沃德 申请人:美光科技公司