从光致抗蚀剂11的 周围区域接收嵌段共聚物材料，形成耗尽区域15。然而，伪凹陷13的相对小的宽度基本上 阻止嵌段共聚物材料内的自组装和相的分离。在接触孔抗蚀剂凹陷12中可以看到，嵌段共 聚物材料自组装而形成A嵌段区域或域16 (没有阴影线）和B嵌段区域或域17 (有阴影 线）。A嵌段区域或域16和B嵌段区域或域17形成在每个接触孔抗蚀剂凹陷12内。A嵌 段区域或域16处于圆柱形布置，每个A嵌段区域或域16是被连续的B嵌段区域或域17围 绕的圆柱。圆柱形A嵌段区域或域16被取向为大致垂直于衬底10。
[0103]与嵌段共聚物的被引导的自组装一起使用的抗蚀剂凹陷的尺寸依赖于所选的特 定嵌段共聚物而变化。例如，嵌段共聚物的聚合物链的长度影响相分离和自组装发生所处 的凹陷尺寸。长度较短的聚合物链可能导致较小尺寸的凹陷，这样的小尺寸适于引导该聚 合物链的自组装。
[0104] 例如，嵌段共聚物可以包括聚苯乙烯（PS)的嵌段和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)的 嵌段，其中聚苯乙烯的总的分子量是68kDa，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)的总的分子量是 33kDa。使用这样的嵌段共聚物（PS-PMMA:68kDa-33kDa)可以产生对于圆形接触孔抗蚀剂 凹陷内的自组装的大约70nm的阈值尺寸。例如，直径小于大约70nm(例如，65nm)的伪凹陷 不能允许自组装，而直径大于70nm(例如，75nm)的接触孔凹陷可以允许自组装。
[0105] 具有较低聚合程度（低的N值）并且结果具有较小分子量嵌段（例如，PS-PMMA: 26. 8kDa-12. 2kDa)的嵌段共聚物系统可以具有小的自组装阈值尺寸。
[0106] 可替换地，或者附加地，使用具有高的x值的嵌段共聚物材料可以允许自组装阈 值尺寸被进一步减小。根据弗洛里-哈金斯（Flory-Huggins)理论，期望对于层状相，如果 N*x值大于大约10. 5,则聚合物将能够自组装。对于圆柱形相，估计N*x应该大于大约15 才能够自组装。对于N*x值低于这些阈值的情况，嵌段共聚物将优先混合，而不是相分离。 因此，增大x值允许自组装阈值尺寸被减小。
[0107] 增大嵌段共聚物材料的x值允许对于给定的自组装阈值尺寸使用更低的N值和 更小（低分子量）嵌段共聚物。
[0108] 更一般性而言，嵌段共聚物的自组装通过相分离进行管理。在嵌段共聚物中的相 分离的周期性已经被报告在大约l〇nm至大约150nm的范围内。对于结合形成在通常光致光 刻抗蚀剂中的抗蚀剂凹陷使用的被引导的自组装，光刻凹陷的尺寸通常是大约1. 2至2. 1 倍于特定PS-PMMA嵌段共聚物的相分离的周期性。因此，一个或多个伪凹陷应该具有低于 该范围的尺寸，以便避免伪凹陷中的自组装。在这样的凹陷中（即，尺寸低于该范围的凹 陷），PS-PMMA嵌段共聚物将混合，而不是相分离。然而，可以理解，对于其他嵌段共聚物或 者其他抗蚀剂，该比率可能是不同的。
[0109] 可自组装A-B嵌段共聚物可以具有亲水A嵌段（没有阴影线）和疏水B嵌段（有 阴影线）。疏水B嵌段具有对于凹陷的侧壁的高的亲和性，而亲水A嵌段具有对于其他A嵌 段的高的亲和性。因此，在退火过程中，嵌段共聚物的有序层形成有亲水A嵌段的圆柱形区 域或域，所述亲水A嵌段的圆柱形区域或域被B嵌段区域或域围绕，所述B嵌段区域或域与 凹陷侧壁接触。
[0110] 在后续的处理步骤（未示出）中，A嵌段区域或域16能够通过任何技术被有选择 地去除。A嵌段区域或域16的这种选择性的去除暴露出A嵌段区域或域16之下的衬底10。 然而，由于蚀刻过程的选择性，B嵌段区域或域17将不被去除A嵌段区域或域16的工艺去 除。此外，在伪凹陷13中的嵌段共聚物材料（其没有形成离散A和B嵌段区域或域）将不 被类型A选择性蚀刻过程去除。这样，能够仅仅去除类型A聚合物的区域，衬底10的所有 其他区域被与嵌段共聚物材料混合的B嵌段区域或域17或者光致抗蚀剂11覆盖。
[0111] 剩余的B嵌段特征后续可以用作掩模，限定能够被蚀刻的开口。例如，接触孔可以 随后在衬底10中被蚀刻，如通过被去除的A嵌段区域或域所呈现的相对小的开口所限定 的。相比于通过传统的光致抗蚀剂图案形成技术实现的分辨率，这个过程允许实现更高的 分辨率，通过光刻限定的接触孔抗蚀剂凹陷12的尺寸引导嵌段共聚物的自组装，以生成A 嵌段区域或域16的更小的区域。
[0112] 由于对于蚀刻的相对易感性，实现选择性蚀刻，其中A嵌段相对易于蚀刻，而B嵌 段对蚀刻是相对耐受的。例如通过共聚物的嵌段之间的联接剂的选择性光降解或者光分解 以及后续的嵌段中的一个嵌段的溶解，可以实现选择性去除。本发明的实施例允许在衬底 上形成具有临界尺寸的特征，其中所述临界尺寸小于引导自组装的凹陷的临界尺寸，允许 通过几十纳米量级的由光刻限定的最小凹陷生成几纳米量级的特征。例如，使用直径70nm 的光刻限定的圆形凹陷可以产生直径为15_30nm量级的接触孔特征。可以形成具有5nm最 小尺寸以及llnm周期性的特征。
[0113] 在一实施例中（未示出），蚀刻（或者其他去除过程）可以蚀刻入衬底中。这之 后，类型A区域或域可以被去除，留下形成在衬底中的光刻特征的规则间隔的阵列，并且具 有小于通过被用于限定凹陷的光刻特征所能够实现的最小尺寸的临界尺寸。
[0114] 本发明的实施例可以克服在图1中示出的问题。通过与图2中的方法做对比，图 1示出几个接触孔抗蚀剂凹陷3、4、5形成在其上的衬底1。然而，如上所述，并且在图1D和 1E中可以看出，嵌段共聚物材料的厚度依赖于光刻凹陷的局部区域密度在凹陷3、4和5之 间变化。嵌段共聚物的自组装对嵌段共聚物材料的厚度很敏感。使用图1的过程，因此不 能够获得充分均匀的嵌段共聚物层厚度，以允许在每个光刻凹陷3、4和5中的聚合物区域 或域的被引导的自组装。这个问题可以在图2中所示的方法中、通过使用伪凹陷被解决。
[0115] 在具体的光刻过程中，如果嵌段共聚物层厚度随着印刷特征密度而变化，则不能 够如自组装过程所需要的那样可靠地生成特定聚合物嵌段的很好地被限定的区域或域。因 此，可以将一个或多个伪凹陷增加至掩模设计，以提供对嵌段共聚物层厚度的控制。
[0116] 优化的嵌段共聚物层厚度可以对应于所使用的每个嵌段共聚物材料而存在。显著 高于或低于该优化层厚度的任何厚度可能导致有缺陷的自组装。例如，对于在隔离的抗蚀 剂沟道中的自组装的优化嵌段共聚物层厚度可以是33nm。然而，31nm或35nm的嵌段共聚 物层厚度可能导致有缺陷的自组装。在这种情况下，嵌段共聚物材料可以述能够自组装的， 但是具有与所期望的取向相交错的取向，或者需要通过33nm的嵌段共聚物厚度来实现。在 自组装过程中的任何变化可能导致所得到的光刻特征被不正确地形成。
[0117] 使用一个或多个伪凹陷允许对衬底上的凹陷的局部密度给予某些控制，而不必调 整显示在最终器件上的特征的密度。这样，伪凹陷可以使得能够使用被引导的自组装来减 小最小特征尺寸和改善临界尺寸均匀性。
[0118] 所述一个或多个伪凹陷的分布可以被确定以确保所述或每个光刻凹陷被一个或 多个其他凹陷（不论是伪凹陷还是别的凹陷）围绕。目的是确保对于每个光刻凹陷的局部 凹陷密度大致等于衬底上的每个其他光刻凹陷的局部凹陷密度。相比于被隔离的凹陷，被 一个或多个其他凹陷（高的凹陷密度）围绕的凹陷可以对嵌段共聚物层厚度变化更不敏 感。
[0119] 为了对自组装的正确控制，希望优化嵌段共聚物层厚度将与特定的嵌段共聚物的 相分离的周期性相关。合适的层厚度和公差可以通过常规的实验被本领域技术人员确定。 获得在可接受范围内的嵌段共聚物厚度允许在伪凹陷的定位方面的一些自由度。尤其地， 这样的公差允许被修正的局部特征密度中的一定程度的变化。
[0120] 为了确定伪凹陷可以被成功地用于何处，衬底上的局部特征密度可以被考虑。另 外，在每个凹陷周围形成的耗尽区域的尺寸可以对于嵌段共聚物层的厚度在处理过程中变 更的程度具有影响。
[0121] 嵌段共聚物材料在凹陷中的重新分布以及耗尽区域的形成与嵌段共聚物链的活 动性相关。因此，希望耗尽区域的尺寸依赖于嵌段共聚物的类型以及长度。具有小长度的 聚合物将比更长的聚合物具有更高的活动性。附加地，弗洛里-哈金斯参数x将影响嵌段 共聚物链的活动性。退火时间还将对耗尽区域的尺寸有影响。越长的退火时间将导致越大 的耗尽区域。
[0122] 相比于初始的嵌段共聚物层厚度，热退火之后的嵌段共聚物的厚度被限定为相对 层厚度。相对层厚度可能依赖于凹陷的尺寸、局部凹陷密度、耗尽区域的尺寸（其本身依赖 于上面所讨论的几个参数）并且还依赖于嵌段共聚物层和抗蚀剂层的厚度。
[0123] 例如，考虑衬底上的单个隔离的线性凹陷（或者沟道），沟道内的嵌段共聚物的相 对层厚度可以通过公式（1)来计算：
[0124] ⑴
[0125] 其中：
[0126] RLT是相对层厚度，
[0127] 是耗尽区域的宽度（包括沟道宽度）；和
[0128] w額是沟道的宽度。
[0129] 从公式（1)可以看出，对于衬底上的单个的隔离的凹陷，相对层厚度仅仅被凹陷 (沟道）的宽度和耗尽区域的宽度影响（虽然耗尽区域的宽度将依赖于几个其他参数，诸如 嵌段共聚物活动性和嵌段共聚物层厚度）。然而，在更复杂的布局中，嵌段共聚物层的相对 层厚度也将依赖于相邻凹陷之间的间隔。
[0130] 例如，在这样的更复杂的布局中，圆形孔的凹陷可以形成类似凹陷（圆形孔）的密 集六边形阵列，其中相邻孔之间的间隔（周期）小于耗尽区域。相对层厚度可以根据公式 (2)来计算：
[0131]
(2)
[0132] 其中：
[0133] P是孔的周期；和
[0134] R是每个孔的半径。
[0135] 从公式（2)可以看出，对于作为孔的密集阵列的一部分的圆形孔，耗尽区域的宽 度不影响相对层厚度。然而，在这种孔的密集阵列的周长处的孔的相对层厚度将被耗尽区 域宽度影响。
[0136] 可以理解，对于交替布局中的凹陷的相对层厚度可以根据简单的几何关系来计 算。
[0137] -个或多个伪凹陷的布置和密度应该是充分地接近所述一个或多个光刻凹陷，从 而它将对相对层厚度具有一些影响。然而，一个或多个伪凹陷的布置和密度不应该如此接 近所述一个或多个光刻凹陷使得一个或多个光刻凹陷中的相对层厚度变得太薄。一个或多 个伪凹陷应该被置于光刻凹陷周围的耗尽区域中。
[0138] 在实际应用中，在通过光刻限定的用于被引导的自组装的图案中的相对层厚度可 以在1和20之间变化。在大多数情况下，相对层厚度在1和5之间变化。可以理解，相对 层厚度的这个宽的变化可能会妨碍离散的聚合物嵌段区域或域在嵌段共聚物层中的有效 自组装。大致均匀和可预知的嵌段共聚物层厚度是期望的，以帮助确保离散的聚合物嵌段