嵌段共聚物共混导向自组装方法及系统与流程

本发明涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种通过嵌段共聚物的共混来改善导向自组装的工艺窗口的方法及系统。

背景技术：

1、基于嵌段共聚物(block copolymers，bcps)的导向自组装(directed self-assembly,dsa)技术是一种“自下而上”的新技术，已受到半导体工业界的高度关注。dsa技术基于嵌段共聚物自组装，不仅能实现稀疏线条引导模板的密度倍增，形成高分辨率、高密度的有序线条阵列结构，还可以实现接触孔(contact hole)或通孔(via)的特征尺寸的微缩与数量倍增，能克服传统技术的衍射极限，具有高通量、低成本和延续性好等显著优势，同时其工艺条件可以与传统半导体产线兼容。到目前为止，基于嵌段共聚物的dsa技术已被广泛用于制造非易失性存储器、鳍式场效应晶体管和光子纳米器件等。

2、其中，利用基于物理外延法的dsa技术，在受限模板孔中进行柱状相嵌段共聚物自组装实现圆孔尺寸微缩，对于集成电路制造而言非常需要。与此同时，dsa技术的应用能显著减少掩模数量，进一步降低ic制造成本，并能延长193nm浸没式技术技术的使用寿命。

3、另一方面，当dsa技术应用于接触孔和通孔的特征尺寸微缩与数量倍增时，其工艺良率成为最关键的技术指标。为了进一步提高工艺良率，需要所使用的bcp材料具有较大的dsa工艺窗口。现阶段，利用单一bcp材料进行dsa来实现接触孔的特征尺寸微缩与数量倍增，其工艺窗口比较窄，例如，仅在引导模板孔的特征尺寸变化范围为15～18nm时，才能够形成大面积、均匀的微缩孔结构。若引导模板孔的特征尺寸在上述工艺窗口之外，则将产生大小不一的缺陷孔，即工艺良率无法达到预期。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种嵌段共聚物共混导向自组装方法，通过嵌段共聚物的共混来改善导向自组装的工艺窗口，提高dsa工艺技术的良率，拓宽dsa工艺的适用范围。

2、解决技术问题的技术方案

3、为了解决上述问题，本发明的第一方面提供一种嵌段共聚物共混导向自组装方法，

4、使用由第一嵌段共聚物和第二嵌段共聚物组成的共混物来进行导向自组装，

5、所述第一嵌段共聚物所包含的两种或两种以上的均聚物与所述第二嵌段共聚物所包含的两种或两种以上的均聚物的分子结构相同，且所述第一嵌段共聚物的分子量大于所述第二嵌段共聚物的分子量，

6、所述共混物中，所述第一嵌段共聚物与所述第二嵌段共聚物的体积百分比为50％：50％以上。

7、进一步地，所述第一嵌段共聚物和所述第二嵌段共聚物的类型为a-b-b型。

8、进一步地，所述第一嵌段共聚物和所述第二嵌段共聚物为ps-b-pmma。

9、进一步地，所述第一嵌段共聚物与所述第二嵌段共聚物在所述共混物中的体积百分比为50％：50％。

10、进一步地，所述第一嵌段共聚物与所述第二嵌段共聚物在所述共混物中的体积百分比为80％：20％。

11、进一步地，所述嵌段共聚物共混导向自组装方法包括如下步骤：

12、(1)将所述第一嵌段共聚物和所述第二嵌段共聚物按照预先设定的比例共混，得到所述共混物；

13、(2)在引导模板上接枝与所述第一嵌段共聚物及所述第二嵌段共聚物相对应的无规共聚物；

14、(3)在所述无规共聚物上涂覆所述共混物；

15、(4)通过退火工艺使所述共混物进行微相分离，实现导向自组装以形成有序结构。

16、本发明的第二方面提供一种嵌段共聚物共混导向自组装系统，包括嵌段共聚物共混部、无规共聚物接枝部、共混物涂覆部、以及退火部，所述系统用于执行以下步骤：

17、(1)利用所述嵌段共聚物共混部，将第一嵌段共聚物和第二嵌段共聚物共混，从而得到共混物，其中，所述第一嵌段共聚物所包含的两种或两种以上的均聚物与所述第二嵌段共聚物所包含的两种或两种以上的均聚物的分子结构相同，且所述第一嵌段共聚物的分子量大于所述第二嵌段共聚物的分子量，所述共混物中，所述第一嵌段共聚物与所述第二嵌段共聚物的体积百分比为50％：50％以上。

18、(2)利用所述无规共聚物接枝部在引导模板上接枝与所述第一嵌段共聚物及所述第二嵌段共聚物相对应的无规共聚物；

19、(3)利用所述共混物涂覆部在所述无规共聚物上涂覆所述共混物；以及

20、(4)利用所述退火部使所述共混物进行微相分离，实现导向自组装以形成有序结构。

21、本发明的第三方面提供一种嵌段共聚物共混导向自组装系统的控制方法，用于控制第二方面所述的嵌段共聚物共混导向自组装系统来执行各个步骤。

22、本发明的第四方面提供一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现第三方面所述的嵌段共聚物共混导向自组装系统的控制方法。

23、本发明的第五方面提供一种计算机可读取介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第三方面所述的嵌段共聚物共混导向自组装系统的控制方法。

24、发明效果

25、本发明的嵌段共聚物共混导向自组装方法通过采用两种分子量的柱状相bcp共混，在目标柱状相bcp材料中添加一个低分子量的bcp，通过优化共混物比例，增大dsa工艺窗口，从而在模板孔特征尺寸变化较大的情况下，仍能形成大面积且均匀的缩孔结构，提高dsa工艺技术的良率，拓宽dsa工艺的适用范围。

技术特征：

1.一种嵌段共聚物共混导向自组装方法，其特征在于，

2.如权利要求1所述的嵌段共聚物共混导向自组装方法，其特征在于，

3.如权利要求2所述的嵌段共聚物共混导向自组装方法，其特征在于，

4.如权利要求1所述的嵌段共聚物共混导向自组装方法，其特征在于，

5.如权利要求1所述的嵌段共聚物共混导向自组装方法，其特征在于，

6.如权利要求1所述的嵌段共聚物共混导向自组装方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.一种嵌段共聚物共混导向自组装系统，包括嵌段共聚物共混部、无规共聚物接枝部、共混物涂覆部、以及退火部，所述系统用于执行以下步骤：

8.一种嵌段共聚物共混导向自组装系统的控制方法，用于控制权利要求7所述的嵌段共聚物共混导向自组装系统来执行各个步骤。

9.一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求8所述的嵌段共聚物共混导向自组装系统的控制方法。

10.一种计算机可读取介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求8所述的嵌段共聚物共混导向自组装系统的控制方法。

技术总结
本发明提供一种嵌段共聚物共混导向自组装方法，使用由第一嵌段共聚物和第二嵌段共聚物组成的共混物来进行导向自组装，所述第一嵌段共聚物所包含的两种或两种以上的均聚物与所述第二嵌段共聚物所包含的两种或两种以上的均聚物的分子结构相同，且所述第一嵌段共聚物的分子量大于所述第二嵌段共聚物的分子量，所述共混物中，所述第一嵌段共聚物与所述第二嵌段共聚物的体积百分比为50％：50％以上。通过嵌段共聚物的共混来改善导向自组装的工艺窗口，提高DSA工艺技术的良率，拓宽DSA工艺的适用范围。

技术研发人员：熊诗圣,吴智勇,徐兴冉,李自力,董庆树,李卫华
受保护的技术使用者：张江国家实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7