KR20170029389A - 트렌치 보조 케모에피탁시(trac) dsa 흐름 - Google Patents

트렌치 보조 케모에피탁시(trac) dsa 흐름 Download PDF

Info

Publication number
KR20170029389A
KR20170029389A KR1020160113958A KR20160113958A KR20170029389A KR 20170029389 A KR20170029389 A KR 20170029389A KR 1020160113958 A KR1020160113958 A KR 1020160113958A KR 20160113958 A KR20160113958 A KR 20160113958A KR 20170029389 A KR20170029389 A KR 20170029389A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pinning layer
component
layer
self
neutral
Prior art date
Application number
KR1020160113958A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102651697B1 (ko
Inventor
하리 파탄기 스리라만
Original Assignee
아이엠이씨 브이제트더블유
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아이엠이씨 브이제트더블유 filed Critical 아이엠이씨 브이제트더블유
Publication of KR20170029389A publication Critical patent/KR20170029389A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102651697B1 publication Critical patent/KR102651697B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274Photolithographic processes
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/40Treatment after imagewise removal, e.g. baking
    • G03F7/405Treatment with inorganic or organometallic reagents after imagewise removal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/31058After-treatment of organic layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06Polymers
    • H01L2924/0645Block copolymer

Abstract

물질의 자가-조립체를 디렉팅하는 사전-패터닝된 구조체(1)를 형성하는 방법으로서,
a.
i. 기판(3),
ii. 기판(3) 상부에 있는 물질의 피닝층(4), 및
iii. 피닝층(4)의 상면(7)의 노출된 잔존 부분(7p) 및 레지스트 라인(6)을 포함하는, 레지스트 패턴(5),
을 포함하는 조립체(2)를 제공하는 단계;
b. 물질의 피닝층(4)을 에칭되지 않은 채로 유지하면서 레지스트 라인(6)을 트리밍하는 단계;
c. 피닝층(4)의 상면(7)의 노출된 잔존 부분(7p)의 화학 성질을 변형하는 단계;
d. 물질의 피닝층(4)의 상면(7)의 변형되지 않은 부분(7u)을 개방하기 위해 트리밍 된 레지스트 패턴(5t)을 제거하는 단계; 및
e. 중성층 패턴(10)을 형성하고 사전-패터닝된 구조체(1)을 제공하기 위해 중성층(9)을 부착하는 단계;
를 포함하는 방법.

Description

트렌치 보조 케모에피탁시(TRAC) DSA 흐름{TRENCH ASSISTED CHEMOEPITAXY (TRAC) DSA FLOW}
본 발명은 직접적인 자가-조립체를 사용하는 패턴 형성 및 이로부터 형성된 구조체에 관한 것이다.
리소그래피에 대한 끊임없는 도전은, 감소한 치수 및 피치를 갖는 구조체를 쉽고 효율적이고 빠르게 패터닝할 수 있는 툴, 물질, 및 공정을 고안하는 것이다.
직접적인 자가-조립체(DSA) 리소그래피는 특정한 중합 물질의 상 분리에 의존하는 리소그래피에 대한 물질 기반 접근 방법이다. 기본 DSA 공정은 이전에 형성된 가이드(템플레이트) 구조체 상부에 기판 상에 중합 자가-조립 물질을 코팅하는 단계로 이루어진다. 중합 자가-조립 물질은 화학적 성질이 상이한 2개(이상)의 성분을 포함한다. 이러한 성분은, 예를 들면, 블록 코폴리머로 함께 접합된 블록일 수 있다. 코팅 직후, 블록은, 비교적 불규칙적이지만, 이러한 블록은, 뚜렷한 상으로 분리되고, 블록 코폴리머의 화학적 조성물에 의해서 한정된 특징적 피치를 갖는 특성을 형성하도록 유도될 수 있다. 잘 한정된 가이드 구조체를 갖는 기판 상에 이러한 블록 코폴리머 필름을 코팅함으로써, 블록 코폴리머의 조립체를 기하학적인 구조 및/또는 화학적 성질의 점에서 조절할 수 있다. 직접적인 자가-조립 블록 코폴리머에서 얻을 수 있는 패턴 밀도는, 일반적으로 가이드 구조체의 패턴 밀도의 배수이다. "밀도 배수화(multiplication)"로 알려진, 특성 밀도의 증가에 의해, 고유의 리소그래피 한정된 화학적 패턴보다 큰 해상도를 갖는 조립 패턴을 생성한다.
Chi-Chun Liu et al.(macromolecules 2011, 44, 1876-1885) 및 Delgadillo et al.,(Proc. Of SPIE Vol. 8680 86800L-1, 2013)에는, 전용 물질 및 리소그래피 패터닝 기술을 이용하여 화학적 성질 및 기하학적 구조를 정확히 조절함으로써 화학적 패턴을 제조하는 방법이 개시된다. 이 공정은, 기판 상의 가교된 폴리머 매트(가교된 폴리스티렌, X-PS)의 형성, 및 X-PS 상의 레지스트 라인 패턴의 형성에 의해 시작된다. 레지스트 라인 패턴은 이후 산소 플라즈마에 의해 트리밍되고 동시에 라인 사이의 X-PS가 에칭되었다. 이는 소망의 위치에서 기판을 노출시키고, XPS 가이드 라인을 형성하고, 레지스트 패턴 라인의 폭을 감소시켰다. 하이드록실-말단 폴리머 브러시가 코팅되고 노출된 기판에 그래프팅(grafting)되어 X-PS 라인 사이의 트렌치를 충진한다. 그러나, 본 발명자는, 얻어진 사전-패터닝된 구조체가 원하지 않는 특성을 갖는 것을 관찰했다: XPS 가이드 라인의 측벽은 경사진 프로파일을 갖고, 구조체의 가이드 강도는 최적이 아닐 수 있고, 레지스트 라인 후의 박리는 공격적인 박리 약품을 필요로 하는 데, 이는 환경적 부담 이외에, 건강 및 안전성 제약이, 또한 XPS 가이드 라인의 상부(이는 DSA 중에 블록 코폴리머 도메인 중 하나의 피닝 표면으로서 작용함)에 영향을 미친다. 따라서, 직접적인 자가-조립체의 패턴을 형성하는 우수한 방법이 여전히 요구된다.
본 발명의 목적은 직접적인 자가-조립체의 사전-패턴을 형성하기 위한 우수한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시형태는, 방법이 간단하고 적은 수의 공정 단계를 필요로 하는 이점이 있다.
본 발명의 실시형태는, 레지스트 패턴 라인의 플라즈마 트리밍을 필요로 하지 않고, 레지스트 패턴 라인의 화학적 성질의 변형을 막고, 물질의 피닝층(예를 들면, X-PS 층 또는 X-PMMA 층)의 변형을 막는 이점이 있다. 따라서, 상기 방법 중에 얻어진 트리밍 된 레지스트 라인은, 이들을 제거하기 위한 공격적인 박리 약품을 필요로 하지 않는다.
본 발명의 실시형태는, 레지스트 라인의 대상 폭의 조절이 우수한 이점이 있다.
본 발명의 실시형태는, 동시에 케모에피탁시(chemoepitaxy) 및 그래포에피탁시(graphoepitaxy)에 의해서 직접적인 자가-조립을 안내하기 위해 적합한 사전-패터닝된 구조체가 제공되는 또 다른 이점이 있다. 사전-패터닝된 구조체에서 케모탁시 및 그래포에피탁시를 조합하면, 자가-조립체 공정의 산업 친화성 어닐링 조건(최첨단 기술보다 짧은 어닐링 기간)을 사용해서 낮은 결함의 DSA 흐름으로 이어질 수 있다.
본 발명의 실시형태는, 우수한 가이드 강도를 갖는 사전-패터닝된 구조체를 제공하는 이점이 있다. 특히, 본 발명의 실시형태는, 화학적 패턴의 기하학적 구조가 우수하고, 따라서 DSA 가이드 강도가 우수한 이점이 있다.
본 발명의 실시형태는, 얻어진 사전-패터닝된 구조체 및 패터닝된 구조체의 결함이 낮을 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시형태는, DSA 라인 폭의 한 방식의 분포(monomodal distribution)가 얻어질 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시형태는 사전-패터닝된 구조체가, DSA 라인 에칭에 수반되는 에칭 공정, 즉 사전-패턴에 의해서 자가-조립체를 안내하는 블록 코폴리머의 블록 중 하나의 제거를 간섭하지 않는 이점이 있다.
본 발명의 실시형태는, DSA 라인으로부터 하부 기판층으로 우수한 패턴 전달이 달성될 수 있는 이점이 있다.
상기 목적은 본 발명에 따른 방법 및 장치에 의해서 달성된다.
제1형태에서, 본 발명은 상이한 화학적 성질의 제1성분 및 제2성분을 포함하는 자가-조립 물질의 자가-조립체를 가이드하는 사전-패터닝된 구조체를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은,
a.
i. 기판,
ii. 상기 기판 상부에 있고, 상기 성분 중 하나의 성분이 다른 하나의 성분보다 큰 친화성을 갖는 상면을 갖는 물질의 피닝층, 및
iii. 상기 물질의 피닝층 상부에 있고, 상기 피닝층의 상면의 노출된 잔존 부분 및 폭을 갖는 레지스트 라인을 포함하는, 레지스트 패턴,
을 포함하는 조립체를 제공하는 단계,
b. (트리밍 된 레지스트 라인을 포함하는 트리밍 된 레지스트 패턴을 제공하기 위해), 상기 물질의 피닝층을 에칭되지 않은 채로 유지하면서 상기 레지스트 라인의 폭을 선택적으로 감소시키는 단계,
c. 중성층에 부착하기 위해 적합한 화학 기를 제공하기 위해서 상기 피닝층의 상면의 노출된 부분의 화학 성질을 변형하는 단계 - 상기 중성층은 상기 자가-조립 물질의 제1성분 및 제2성분과 실질적으로 동일한 친화성을 갖는 것임 -;
d. 상기 물질의 피닝층의 상면의 변형되지 않은 부분을 개방하기 위해 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및
e. 중성층 패턴을 형성하고 상기 사전-패턴 구조체를 제공하기 위해 (상기 중성층을 화학 기와 반응시킴으로써) 상기 변형된 피닝층에 상기 중성층을 부착하는 단계,
를 포함한다.
또 다른 형태에서, 본 발명은 상이한 화학적 성질의 제1성분 및 제2성분을 포함하는 자가-조립 물질의 자가-조립체를 디렉팅하는 사전-패터닝된 구조체로서, 상기 사전-패터닝된 구조체는,
i. 기판,
ii. 상기 기판 상부에 있고, 상기 성분 중 하나의 성분이 다른 하나의 성분보다 큰 친화성을 갖는 상면을 갖는 물질의 피닝층, 및
iii. 상기 물질의 피닝층 상부에 있고, 상기 자가-조립 물질의 제1성분 및 제2성분과 실질적으로 동일한 친화성을 갖는 중성 물질의 패턴 - 상기 중성 물질의 패턴은 두께가 3 내지 15 nm임 -;
을 포함한다.
제3형태에서, 본 발명은 제2형태의 임의의 실시형태에 따른 사전-패터닝된 구조체 및 자가-조립 물질을 포함하는 부분의 키트에 관한 것이다.
본 발명의 특정한 및 바람직한 형태는 수반하는 독립항 및 종속항에 제시된다. 종속항으로부터의 특성은, 단지 청구항에 명백하게 제시되지 않더라도, 필요에 따라 다른 종속항의 특성 및 독립항의 특성을 조합할 수 있다.
이 분야에서의 장치가 끊임없이 개선, 변경 및 발달하고 있지만, 본 발명의 개념은 실질적으로 새로운 개선을 나타내는 것으로 여겨지고, 이는 종래 실행으로부터 벗어나 고유 장치의 더 효율적인, 안정한 및 신뢰성 장치를 제공한다.
본 발명의 상기 및 기타 특징, 특성 및 이점은 수반하는 도면과 함께, 하기의 상세한 설명으로부터 명백하게 되고, 이는 일례로 본 발명의 원리를 설명한다. 이 설명은, 본 발명의 범위를 제한하지 않고 단지 예시로 제공된다. 하기 인용된 참조 도면은 첨부된 도면이다.
도 1은 종래 기술에 따른 방법의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 방법의 개략도이다.
도 3은 단계 c에서 산소 플라즈마 플래시가 사용된 본 발명의 실시형태에 따른 사전-패턴 구조체 상에 PS-b-PMMA 의 직접적인 자가-조립체 다음에 PMMA 제거 후의 SEM 이미지이다.
도 4는 단계 c에서 UV 노출이 사용된 본 발명의 실시형태에 따른 사전-패턴 구조체 상에 PS-b-PMMA의 직접적인 자가-조립체 다음에 PMMA 제거 후의 SEM 이미지이다. 상이한 도면에서, 동일한 참조 부호는 동일한 또는 유사한 엘리먼트를 지칭한다.
본 발명은 구체적인 실시형태에 대해서 특정한 도면을 참조하여 기재되어 있지만, 본 발명은 이들로 제한되지 않고 청구범위에 의해서만 제한된다. 기재된 도면은 단지 개략적인 것으로 비-제한적이다. 도면에서, 일부 엘리먼트의 크기는 설명 목적으로 과장되고 정확한 스케일로 도시되지 않을 수 있다. 이러한 치수 및 상대적인 치수는 본 발명을 실시하기 위해서 실제 축소에 상응하는 것은 아니다.
또한, 상세한 설명 및 청구범위에서 "제1, 제2, 제3" 등은 유사한 엘리먼트를 구별하기 위해서 사용되는 것이며, 반드시 시간적 순서, 연대기적 순서를 설명하는 것은 아니다. 이와 같이 사용된 용어가 적당한 환경하에서 상호 교환될 수 있고, 본 개시내용의 실시형태가 본원에 기재되거나 설명된 순서 외에 다른 순서로 작동할 수 있다.
또한, 상세한 설명 및 청구범위에서 "상부", "하부", "위", "아래" 등은 설명 목적으로 사용된 것이며, 반드시 상대적인 위치를 설명하는 것은 아니다. 이와 같이 사용된 용어는 적당한 환경 하에서 상호 교환될 수 있고, 본원에 기재된 본 발명의 실시형태는 본원에 기재되거나 설명되는 방향 외에 다른 방향에서 작동 가능한 것으로 이해되어야 한다.
청구범위에서 사용된 "포함하는"은, 그 다음에 열거되는 수단으로 제한하는 것으로 해석되지 않고, 그 외의 엘리먼트 또는 단계들을 배제하지 않는 것을 유의한다. 상기 용어는 관련된 특징, 정수, 단계, 또는 성분의 존재를 명기하는 것으로 해석되지만, 그 외의 하나 이상의 특징, 정수, 단계, 또는 성분, 또는 그룹의 존재 또는 첨가를 제외하는 것은 아니다. 따라서, "수단 A 및 B를 포함하는 장치"의 범위는 성분 A 및 B만으로 이루어진 장치로 제한되지 않아야 한다. 본 발명에 대해서, 장치의 관련 부품은 A 및 B인 것을 의미한다.
"일 실시형태" 또는 "하나의 실시형태" 에 대한 본 명세서 대한 레퍼런스는, 이 실시형태에 대해 기재된 구체적인 특성, 구조 또는 특징이 본 발명의 적어도 하나의 실시형태에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서의 다수의 부분에서 어구 "하나의 실시형태에서" 또는 "일 실시형태에서"의 표현이, 반드시 동일한 실시형태를 지칭하는 것은 아니지만, 동일한 실시형태를 지칭할 수도 있다. 또한, 구체적인 특성, 구조 또는 특징은, 개시 내용으로부터 당업자에 명백할 것이기 때문에, 하나 이상의 실시형태에서 임의의 적합한 방법으로 조합될 수 있다.
마찬가지로, 본 발명의 예시의 실시형태의 설명에서, 본 발명의 다양한 특징은 하나 이상의 다수의 본 발명의 형태의 이해를 돕고, 본 개시 내용을 간략화하기 위해서, 단일의 실시형태, 그 도면 또는 상세한 설명에서 함께 그룹화하는 경우가 있다. 그러나, 본 개시 내용의 이러한 방법은, 청구된 발명이 각각의 청구항에서 명백히 인용된 특성보다 많은 특성이 필요하다는 발명을 반영하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 다음 청구범위에서 반영된 것으로서, 발명의 형태는 상기 개시된 단일 실시형태의 모든 특성보다 적게 존재한다. 따라서, 상세한 설명 다음의 청구범위가 명백히 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구항은 본 발명의 별개의 실시형태로서 기재되어 있다.
또한, 본원에 기재된 일부 실시형태는 일부 특성을 포함하고, 그 외의 실시형태에 포함된 그 외의 특성은 포함되지 않지만, 상이한 실시형태의 특성들의 조합은 본 발명의 범위 내에 있으며, 당업자에 의해서 이해되는 바와 같이 상이한 실시형태를 형성한다. 예를 들면, 다음의 청구범위에서, 임의의 청구된 실시형태는 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
본원에 제공된 설명에서, 수많은 특정한 설명이 기재되어 있다. 하지만, 본 발명의 실시형태는 이러한 특정한 설명 없이 수행될 수 있다. 기타 예에서, 공지된 방법, 구조, 및 기술은, 이 설명의 이해를 모호하게 하지 않기 위해서 상세하게 표시되어 있지 않다.
다음의 용어는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된다.
본원에 사용되고 달리 제공되지 않으면, 용어 "사전-패턴 구조체"는 DSA 폴리머의 자가-조립체를 디렉팅하기 위한 가이드 구조체로 역할을 하는 패터닝된 구조체, 즉 DSA 폴리머 물질의 증착 직전에 얻어진 패터닝된 구조체이다.
본원에 사용되고, 달리 제공되지 않으면, 용어 "피닝 물질"은 DSA 블록 코폴리머의 성분 중 하나의 성분이 다른 하나의 성분보다 큰 친화성을 갖는 상면을 갖는 물질을 의미한다. 일반적으로 하나의 성분의 친화성이 높다는 것은, 피닝 물질의 상면이, DSA 블록 코폴리머의 다른 성분의 극성에 비해 하나의 성분의 극성과 유사한 극성을 갖는 것을 함축한다. 이 층의 극성은 물에 대한 접촉각을 측정하여 친수성을 측정하는 것에 의해서 평가될 수 있다. 바람직하게, 피닝 물질에 대해 측정된 접촉각은, 피닝 물질이 더 큰 친화성을 갖는 한 성분에 대해 측정된 접촉각의 10°이내, 바람직하게 5°이내이다. 바람직하게, 피닝 물질에 대해 측정된 접촉각은, 피닝 물질이 더 작은 친화성을 갖는 다른 성분의 접촉각으로부터 적어도 10 °, 바람직하게 적어도 12°벗어난다. 예를 들면, XPS 피닝 물질은 접촉각이 87° 이고, PS-b-PMMA 블록 코폴리머는, 대응하는 PS 호모폴리머의 접촉각이 87°이고 대응하는 PMMA 호모폴리머의 접촉각이 71°인 것을 고려하면, 피닝 물질의 접촉각은 PS 성분의 10°이내(실제 0°)이고, 피닝 물질의 접촉각은 PMMA 성분의 접촉각으로부터 적어도 10°(실제 16°) 벗어난다. 특히 접촉각은 동일한 조건(예를 들면, 상대 습도 및 온도의 동일한 조건)에서 측정되어야 한다.
본원에 사용되고, 달리 제공되지 않으면, 용어 "중성층"은, 자가-조립 물질의 제1성분 및 제2성분과 실질적으로 동일한 친화성을 갖는 물질의 층을 의미한다. 실질적으로 동일한 친화성이란, 일반적으로 중성층과 하나의 성분 사이의 극성 차이가 다른 성분과 중성층 사이의 극성 차이와 실질적으로 동일한 것을 의미한다. 실제, 이는, 물에 대한 접촉각을 측정하여 중성층의 친수성을 측정하는 것에 의해 이 친수성을, 한편 하나의 성분의 친수성과 비교하고, 이 친수성을, 다른 한편 다른 성분의 친수성과 비교하여 평가될 수 있다. 중성층에 대해 측정된 접촉각이 2개의 성분의 접촉각 사이에 존재하고, 다른 성분에 대해 측정된 접촉각 및 한 성분에 대해 측정된 접촉각 사이의 평균의 10°이내에 존재하고, 바람직하게 5°, 더욱 더 바람직하게 2°이내이면, 중성층과 하나의 성분 사이의 극성의 차이는 중성층과 다른 성분 사이의 극성 차이와 실질적으로 동일한 것으로 고려될 수 있다. 한 성분의 접촉각은, 예를 들면, 한 성분에서 중합된 모노머의 호모중합에 의해서 얻어진 폴리머에 대한 접촉각을 측정하여 평가될 수 있다. 본 발명자는, 예를 들면, 중성층으로서 PS-r-PMMA의 접촉각이 79°이고, DSA PS-b-PMMA 블록 코폴리머는 대응하는 PS 호모폴리머의 접촉각이 87°이고 대응하는 PMMA 호모폴리머의 접촉각이 71°인 랜덤 코폴리머를 고려하면, 중성층의 접촉각은 하나의 성분에 대해 측정된 접촉각과 다른 성분에 대해 측정된 접촉각 사이의 평균의 10° 이내이다[(87° + 71°) / 2 = 79° 이는 중성층에 대해 측정된 값이고 이 값의 10° 이내이고, 심지어 1°이내이다]
본 발명은 본 발명의 다수의 실시형태의 상세한 설명에 의해 기재된다. 본 발명의 다른 실시형태는 본 발명의 기술적인 교시로부터 벗어나지 않고 당업자의 지식에 따라 구성될 수 있고, 본 발명은 수반하는 청구범위에 의해서만 제한된다.
도 1은 종래기술에 따른 방법을 도시한다(Delgadillo et al., Proc. Of SPIE Vol. 8680 86800L-1, 2013). 도 1의 좌측 상부에, Si/SiN 기판(3)에 물질의 피닝층(가교된 PS, X-PS)(4)을 덮은 후, 피닝 물질(4)의 상면(7)을 레지스트층(11)으로 덮어서 형성된 조립체를 도시한다. 다음 단계(a')에서, 조립체(2)는 레지스트층(11)을 패터닝함으로써 제공된다. 패터닝은 마스크를 통한 노출 단계 및 현상 단계를 포함한다. 이어서, 단계 b'에서, O2+Cl2 플라즈마 에칭을 사용하여 대상 CD에 대해 레지스트 라인(6)을 트리밍하고 플라즈마에 노출된 X-PS(4)을 제거한다. 단계 c'에서, 잔존 레지스트(6t)는 실온에서 Orgasolv STR 301 로 박리하고, P(S-r-MMA)-OH 브러시를 스피닝하고, N2 분위에서 250℃ 에서 5분간 어닐링한다. 비-반응성 물질은 RER600로 세척한다. PS-b-PMMA 블록 코폴리머는 화학적 패턴 상에 코팅되고 N2 분위기에서 250℃ 에서 5분간 어닐링한다(미도시).
제1형태의 실시형태에 따른 방법은 도 2에 도시된다.
도 2의 좌측 상부에, 기판(3)에 물질의 피닝층(4)을 덮은 후, 피닝 물질의 상면(7)을 레지스트층(11)으로 덮어서 형성된 조립체를 도시한다.
기판(3)은 모노리식일 수 있거나 층상 구조체일 수 있다. 기판(3)은 특별히 중요하지 않다. 기판(3)은, 예를 들면, 반도체 기판(3)이거나, 반도체 베이스 상의 층상 구조체일 수 있다. 예를 들면, 기판(3)은 항반사 상부층 및 (예를 들면, 반도체)베이스를 포함할 수 있다. 반도체는 예를 들면, Si 또는 Ge일 수 있다. 반도체 기판(3)은 Si 웨이퍼(3)와 같은 Si 기판(3)일 수 있다. 기판(3)은, 예를 들면, Si 웨이퍼 베이스 및 SiNx 항반사 상부층을 가질 수 있다.
실시형태에서, 피닝층(4)은, 가교된 폴리스티렌(X-PS)일 수 있다.
그 외의 실시형태에서, 피닝층(4)은 가교된 폴리(메틸 메타크릴레이트)(X-PMMA)일 수 있다. X-PMMA는 단계 c에서 더 쉽게 변형되는 X-PS에 대한 이점을 갖는다. 특히, 피닝층(4)을 변형하기 위해 적합한 웨트 기술 또는 UV 광 노출은, 일반적으로 X-PS보다 X-PMMA에 대해 더 효율적이다.
단계 a에서, 조립체(2)는 레지스트층(11)을 패터닝함으로써 제공될 수 있다. 패터닝은 일반적으로 마스크를 통한 노출 단계 및 현상 단계를 포함할 수 있다. 레지스트 패턴(5)은 바람직하게 평행 라인(6) 및 스페이스(12)의 패턴이다. 라인의 두께(즉, 높이)는 중요하지 않다. 라인(6)의 하나의 에지로부터 다음의 라인(6)의 상응하는 에지로의 피치는, 수십 나노미터 내지 수백 나노미터일 수 있다. 예를 들면, 20 nm 내지 800 nm일 수 있다. 레지스트 라인은, 20 내지 100 nm의 범위의 폭(w)을 가질 수 있다. 레지스트 라인의 폭은, 바람직하게, 선택적 단계 b 후에 단계 f에서 사용되는 자가-조립 물질의 피치(즉, 벌크 적층 기간)의 30 % 이내, 바람직하게 20% 이내, 더 바람직하게 10% 이내이고, 더 바람직하게는 동일하도록 선택된다. 레지스트 라인(6)은 피닝층(4)의 상면(7)의 노출된 부분(7p)을 남긴다.
단계 b에서, 레지스트 라인(6)의 폭(w)이 감소하고, 물질의 피닝층(4)이 에칭되지 않은 채로 유지되어, 트리밍 된 레지스트 라인(6t)을 포함하는 트리밍 된 레지스트 패턴(5t)을 제공한다. 트리밍 된 레지스트 라인의 폭은, 예를 들면, 5 내지 50 nm의 범위 내에 있을 수 있다. 피닝 물질(4)이 에칭되지 않은 채로 존재하는 것은, 이후에 중성층(9)이 평행 중성 라인의 패턴을 형성하기 위해서 증착된 평평한 표면(7p)을 제공하도록 하는 데에 중요하다. 또한, 다수 단점을 갖는 플라즈마 트리밍 공정을 사용하지 않는 이점이 있다. 이러한 하나의 단점은, 포토레지스트를 제조하는 물질이 플라즈마 트리밍 중에 변형되는 것이다. 이것은, 플라즈마와 포토레지스트 물질 사이의 상호작용 때문이다. 따라서, 포토레지스트 물질이 경화되고, 이후의 박리를 훨씬 더 어렵게 한다. 따라서, 박리에는 공격적인 약품이 필요하고, 이는 안전성 및 환경적 이유로 이상적이지 않다. 트리밍에 대해 플라즈마 에칭을 사용하는 또 다른 단점은, 피닝 물질(4)의 에칭을 막을 수 없다는 것이다. 이는, 에칭 속도가 레지스트 라인(6) 및 피닝 물질(4)과 동일하면, 큰 문제가 되는 것은 아니다. 그러나, 그렇지 않으면, 피닝(가이드) 라인(4)의 경사진 측벽 프로파일을 일으킨다. 경사진 측벽은, 열화된 화학적 패턴 기하학적 구조를 형성하고, 따라서 수직 측벽보다 낮은 DSA 가이드 힘을 갖는다. 경사진 측벽은 DSA 공정 후 더 높은 결함 수준을 일으킬 수 있다. 최종적으로, 경사가 존재하면, DSA 라인의 에칭에 수반되는 에칭 공정을 방해한다. 추가의 해결책 단계는, 반드시 측벽이 제거되어야 하고, 추가의 단계에 의해 라인 및 스페이스의 폭의 두 가지 방식의 분포(bimodal distribution)가 관찰된다. 연속 침입 합성(sequential infiltration synthesis, SIS)과 같은 공정이 사용되는 경우, 플라즈마 트리밍 대신에 화학적 트리밍을 사용하면, 우수한 패턴 전달 결과로 이어지는 것으로 기대된다. SIS는 패터닝 공정 후 패터닝 물질의 에칭 저항을 개선시킨다. SIS에서, 휘발성 금속 전구체는 나노구조 유기 폴리머 매트릭스로 확산된다. 다음의 산화 단계에서, 금속 산화물이 형성되고, 공정은, 폴리머 필름 내의 금속 함량에 의해 에칭 저항이 원하는 수준까지 증가할 때까지 수회 반복할 수 있다. 직접적인 자가-조립체에 사용하기 위한 블록 코폴리머의 경우, 이러한 공정은 선택적으로 기능화하는 블록 중 하나에 대해 선택적이도록 조정될 수 있다. 침입되지(infiltrated) 않은 블록의 에칭에 의해, 잔류하는 에칭되지 않는 라인에서 SIS 부재에서보다 작은 거칠기를 형성한다.
플라즈마 에칭의 또 다른 단점은, 플라즈마가 이러한 측벽에 영향을 미치고, 이어서 이러한 측벽의 가이드 강도에 영향을 미치는 것이다. 본 발명은 피닝 물질 내에 트렌치를 갖지 않음으로써 이 문제를 해결한다. 레지스트 라인(6)의 폭(w)을 트리밍하기 위해 플라즈마 에칭 공정을 사용하는 것의 또 다른 문제는, 대상 폭(즉, 대상 임계 치수, CD)의 조절은, 어렵고, 특히 중심 가중치(center weightedness)와 같은 에칭 공정에서 변화하는 경향이 있다.
실시형태에서, 단계 b는,
-가열 시(미도시) 패턴 라인(6)의 폭을 감소시키기 위해 적합한 화학적 트림 조성물로 레지스트 패턴을 코팅하는 단계, 및
- 상기 조성물을 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
실시형태에서, 레지스트 패턴 라인(5)은 측벽에 비-분해된 보호기를 가질 수 있고, 화학적 트림 조성물은, 가열시 비-분해된 보호기를 분해하기 위해 적합한 염기를 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 레지스트는 자연적으로 열 수축성 레지스트인 경우, 단계 b는 상기 열 수축성 레지스트를 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
단계 b는, 종래 기술의 단계 b'에 비해 유리하고 훨씬 개선되지만, 선택적이다. 즉, Delgadillo et al. 에 개시된 종래 기술의 방법은 28 nm의 피치(L0)를 갖는 자가-조립 물질 및 17 nm의 폭을 갖는 가이드 X-PS 라인을 사용하는 반면, 본 발명의 방법은, 가이드 박리로서 작용하는 노출되지 않은 부분(7u)이 자가-조립 물질 피치와 유사한 폭을 갖는 경우 최상으로 작용한다. 따라서, 자가-조립 물질 내의 피치가 충분히 큰 경우, 단계 b는 생략될 수 있다. 종래의 액침 광리소그래피 기술로는 20 nm 폭까지 감소한 특성이 얻어질 수 있으므로, 단계 f에 사용되는 자가-조립 물질 내의 피치가 20 nm 이상이면, 트리밍 단계 b가 면제될 수 있다. 종래 기술에서는, 피치가 20 nm 미만이면, 바람직하게 단계 b가 사용된다. 단계 b는, 리소그래피 기술의 종래의 또는 장래의 상태에 관계없이, 특성 폭을 추가로 감소하고, 따라서, 종래 기술에서 관찰되는 해로운 부작용 없이 낮은 피치의 자가-조립 물질을 사용할 수 있는 이점이 있다.
단계 b를 수행하지 않으면, 종래 기술과 동일한 이점을 동시에 유지하면서 한 단계가 적은 단계가 요구되고, 즉 레지스트 패턴 라인의 플라즈마 트리밍이 요구되지 않고, 따라서 레지스트 패턴의 화학적 성질의 변형을 막고, 물질의 피닝층(예를 들면, X-PS층 또는 X-PMMA층)의 변형을 막는 이점이 있다. 따라서, 방법 중에 얻어진 레지스트 라인은 이러한 제거를 위해 공격적 박리 약품을 요구하지 않는다. 추가의 이점으로는, 패턴 라인의 폭 및 물질의 피닝층(4)의 상면(7)의 변형되지 않은 부분(7u)의 폭이 정확하게 동일하고, 이는 높은 조절 및 예상을 가능하게 하는 것이다.
단계 c에서, 피닝층(4)의 상면(7)의 노출된 부분(7p)의 화학적 성질이 변형되어, 중성층(9)에 부착하기 위해 적합한 화학 기(8)를 제공하고, 상기 중성층(9)은 자가-조립 물질의 제1성분 및 제2성분과 실질적으로 동일한 친화성을 갖는다.
실시형태에서, 중성층(9) 은 두께가 3 내지 15 nm일 수 있다.
실시형태에서, 단계 c는 피닝층(4)의 상면(7)의 노출된 부분(7p)을 하이드록실기(8)로 기능화하는 단계를 포함할 수 있다. 하이드록실기는 다수의 중성층과 화학적 커플링할 수 있는 다용도의 기이다. 특히, 폴리스티렌 및 메틸 메타크릴레이트의 하이드록실 말단 랜덤 코폴리머로 구성된 중성층은, 중성층 상에 존재하는 하이드록실기와 결합한다.
실시형태에서, 피닝층(4)의 상면(7)의 노출된 부분(7p)을 하이드록실기(8)로 기능화하는 단계는, 노출된 부분(7p)를 반응성 산소 종과 접촉하는 단계를 포함할 수 있다.
실시형태에서, 노출된 부분(7p)을 반응성 산소 종과 접촉하는 단계는,
- 노출된 부분(7p)을 공기로부터 (오존과 같은)반응성 산소 종을 생성하기 위해 적합한 UV 광에 노출하는 단계, 또는
- 물질의 피닝층(4)을 에칭하지 않고, 노출된 부분(7p)을 하이드록실기(8)로 기능화하기 위해 적합한 조건 하에서 노출된 부분(7p)을 산소 플라즈마와 접촉하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태는, 단계 c는, 방법의 모든 단계 또한 DSA 공정의 모든 선행 및 다음의 단계가 리소그래피 클로스터(스캐너 및 트랙)만을 사용하는 단일 공정 흐름에서 수행될 수 있는 UV 처리를 수반하는 이점이 있다.
단계 c는 UV 처리를 수반하고, UV 노출 용량은 50 내지 200 mJ cm-2, 예를 들면, 60 내지 180 mJ cm-2, 바람직하게 70 내지 110 mJ cm-2, 예를 들면, 70 내지 90 mJ cm-2일 수 있다.
노출 용량과 달리, 노출 시간은 램프 출력에 의존하고 크게 관련되지 않는다. 단지 실시예를 제공하기 위해, 노출 용량은 2 s 내지 60 s, 바람직하게 5s 내지 15 s의 노출 시간에 대해 제공될 수 있다. 설명하기 위해, UV 노출 용량은, 70 내지 90 mJ cm- 2 이고, 노출시간은 5 내지 15 s일 수 있다.
실시형태에서, 단계 c는 UV 처리를 수반하는 경우, 바람직하게 진공 UV(VUV) 처리, 즉, 100 내지 200 nm의 처리일 수 있다. 이는, 공기 중 산소로부터 오존을 생성할 수 있기 때문에 바람직하다. 예를 들면, UV 소스의 적합한 범위는 160-170 nm이다.
실시형태에서, 단계 c 는 산소 플라즈마 처리를 수반하는 경우, 사용되는 희석 가스는 예를 들면, He, Ar, 또는 N2로부터 선택될 수 있다.
실시형태에서, 단계 c가 산소 플라즈마 처리를 수반하는 경우, 바이어스 출력은 40V 내지 100V일 수 있다.
실시형태에서, 단계 c가 산소 플라즈마 처리를 수반하는 경우, 척의 온도는 바람직하게 20℃ 내지 100℃일 수 있다.
실시형태에서, 단계 c가 산소 플라즈마 처리를 수반하는 경우, 처리 시간은 1 s 내지 15 s이고, 바람직하게 2 내지 15 s일 수 있다.
실시형태에서, 단계 c가 산소 플라즈마 처리를 수반하는 경우, 산소 가스에 사용되는 유속은 10 -500 sccm의 범위 내에 있고, 희석 가스(예를 들면, N2, He 또는 Ar)에 사용되는 유속은 10- 500 sccm의 범위 내일 수 있다.
단계 d에서, 트리밍 된 레지스트 패턴(5t)이 제거되고, 물질의 피닝층(4)의 상면(7)의 변형되지 않은 부분(7u)을 개방한다.
단계 e에서, 중성층(9)은, 중성층(9)을 화학 기(8)와 반응시킴으로써, 변형된 피닝층(4)에 부착하고, 중성층 패턴(10)을 형성하고, 사전-패터닝된 구조체(1)를 제공한다.
실시형태에서, 중성층 패턴(10)은 피닝 물질(7)의 평행 라인(7u)을 노출하고 사이의 트렌치를 한정하는 중성 물질의 평행 라인(9)을 포함할 수 있다.
제1형태의 방법에 의해 얻어지는 사전-패터닝된 구조체는, 상이한 화학적 성질의 제1성분 및 제2성분을 포함하는 자가-조립 물질의 자가-조립체를 디렉팅하기 위해 적합한 것으로, 상기 패터닝된 구조체(1)는,
- 기판(3),
- 상기 기판 상부에 있고, 상기 성분 중 하나의 성분이 다른 하나의 성분보다 큰 친화성을 갖는 상면(7)을 갖는 물질의 피닝층(4), 및
- 상기 물질의 피닝층 상부에 있고, 상기 자가-조립 물질의 제1성분 및 제2성분과 실질적으로 동일한 친화성을 갖는 중성 물질로 구성된 패턴(10) - 상기 중성 물질의 패턴(10)은 두께가 3 내지 15 nm임 -,
을 포함할 수 있다.
실시형태에서, 상기 중성 물질의 패턴(10)은, 피닝 물질의 노출된 평행 라인(7u)에 의해 분리된 중성 물질의 평행 라인(9)을 포함할 수 있다. 즉, 중성 물질의 평행 라인(9)의 상면이 물질의 피닝층의 상면보다 높기 때문에, 중성 물질의 패턴(10)은 피닝 물질의 평행 라인(7u)을 노출하고 트렌치를 한정하는 중성 물질의 평행 라인(9)을 포함할 수 있다. 중성 라인 및 피닝 라인의 교대의 화학적 성질은 자가-조립 물질(예를 들면, 블록 코폴리머)의 직접적인 자가-조립체의 케모에피탁시 추진제(impetus)를 제공한다. 중성 라인(두께가 3 내지 15 nm임)과 피닝 라인(중성 라인보다 3 내지 15 nm 낮음) 사이의 양각의 차이는 자가-조립 물질의 직접적인 자가-조립체의 그래포에피탁시 추진제를 제공한다.
방법은, 사전-패터닝된 구조체(1)에 자가-조립 물질을 덮는 단계 f(미도시)를 더 포함할 수 있다. 방법은, 패터닝된 구조체(미도시)를 형성하는 방법에 관한 것이다.
자가-조립 물질은, 바람직하게 피치 L0의 층상 구조체로 자가-조립되도록 선택된다.
실시형태에서, 자가-조립 물질은 블록 코폴리머이고, 제1 및 제2 성분은 블록 코폴리머의 블록이다.
실시형태에서, 블록 코폴리머는 폴리(스티렌-b-메틸 메타크릴레이트)일 수 있다.
실시형태에서, 제1성분 제2성분은 각각 제1중합 모노머 및 제2중합 모노머로 구성된 블록일 수 있고, 중성층(9)은 제1중합 모노머 및 제2중합 모노머의 랜덤 또는 교대 코폴리머일 수 있다.
단계 f의 종료 후, 패터닝된 구조체는 그 위에 코팅된 자가-조립 물질을 더 포함한다. 실시형태에서, 자가-조립 물질의 2개 성분 중 선택적으로 하나를 제거하는 추가 단계(g)(미도시)가 수행될 수 있다. 자가-조립 물질이 블록 코폴리머인 경우, 단계(g)에서 제거된 성분은 블록 중 하나일 수 있다. 예를 들면, 블록 코폴리머는 폴리(스티렌-b-메틸 메타크릴레이트)인 경우, 단계(g)는 PMMA 블록을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이는, 예를 들면, O2 플라즈마로 행해질 수 있다.
본 발명의 추가의 형태에서, 사전-패터닝된 구조체 및 자가-조립 물질은 부분의 키트로서 제공될 수 있다.
실시예 :
도 2를 참조하면, 제1형태에 따른 방법의 구체적인 실시예가 기재된다.
물질:
가교 폴리(스티렌)(X-PS, AZEMBLY™ NLD128), 가교 폴리(메틸 메타크릴레이트)(X-PMMA, AZEMBLY™ NLD 234) 하이드록실 말단 폴리(스티렌-랜덤-메틸 메타크릴레이트)(P(S-r-MMA)-OH) 브러시(AZEMBLY™ NLD127), 및 Lo = 28nm인 폴리(스티렌-블록-메틸 메타크릴레이트)(PS-b-PMMA, AZEMBLY™ PME312) 은, Merck Performance Materials 에 의해서 합성되고 수용되는 것으로 사용되었다
TARF-PI6-144 ME 레지스트(120 nm), ASF-Tr113LT-K, 및 ASF-Tr159LT-S(트리밍 조성물), NMD-3(현상 용액) 은 Tokyo Ohka Kogyo co., LTD.로부터 얻어지고, 유기 용매 RER600는 Fujifilm으로부터 구입되었다.
실시예 1:
모든 공정은, TEL CLEAN TRACK ACT™12 및 TEL CLEAN TRACK LITHIUS™ ProZ 시스템에서 수행되었다. 13 nm의 SiN의 무기 항반사 코팅(ARC) 필름은 300 mm Si 웨이퍼 상의 화학 증착법(CVD)을 통해 증착되었다. 이 조립체 Si base/SiN층은 도 2 내의 기판(3)으로서 사용되었다. 두께가 7-8 nm인 X-PS 필름(4)을, 기판(3) 상에 스피닝하고, N2 분위기 하에서 5분 동안 고온에서 어닐링했다. 벤더 추천 셋팅(NA로 노출: 1.35, sigma in/out 0.72/0.87; OPD-262(GP-Nozzle)로 현상)을 사용하는 레지스트 코팅, 노출 및 현상 후, 84nm 피치 및 35 nm의 라인 폭(w, CD)의 일련의 평행 레지스트 라인(6) 및 스페이스(12)가 얻어졌다(단계 a). 레지스트 패턴(5)은 물-기반 화학 트림 조성물 ASF-Tr113LT-K로 코팅했다. 얻어진 코팅 두께는 100 nm였다. 코팅은 라인(6)의 폭을 약 15 nm 정도 감소시킨다(단계 b). 라인(6t)은 100s 동안 탈이온수로 세정했다. 노출된 부분(7p)은, 공기 존재하에서 TEL Lithius Protm 의 진공 UV 광에 노출하고(160-170 nm 범위의 소스 파장)(110 mJ cm-2, 10 s), 반응 산소 종을 생성하고, 기판(3)을 산화하고 하이드록실기를 형성한다. 남은 레지스트는, 종래 기술에서 필요한 orgasolvtm STR 301 대신에 표준 용매 RERtm600로 실온에서 박리하였다(단계 d). P(S-r-MMA)-OH 브러시를, 트리밍 된 레지스트 라인을 포함하는 조립체 상에 스피닝하고, N2 분위기에서 250℃에서 5분간 어닐링했다(단계 e). 반응되지 않은 물질을 RER600로 세정했다. PS-b-PMMA BCP를 화학적 패턴에 코팅하고 N2 분위기에서 250℃에서 5분간 어닐링했다(단계 f, 미도시). PMMA는 O2 플라즈마로 제거하고 도 4에 SEM 이미지로 캡처된 패턴을 제공한다. 관찰된 바와 같이, 샘플의 대부분은 성공적으로 배향되고 원리의 증거를 제공한다. 초기 결과는 70 내지 90 mJ cm-2 범위의 적은 UV 용량에서 개선된다.
실시예 2:
단계 c가(UV+공기를 사용하는 것 대신에) 70V 바이어스 파워의 O2/N2 플라즈마 플래시(2s) 및 O2의 20 sccm 및 N2의 100 sccm의 유속을 사용하여 수행되는 것을 제외하고, 실시예 1을 반복했다. PMMA 제거 후 얻어진 패턴은 도 3에 SEM 이미지로 보여질 수 있다. 관찰된 바와 같이, 우수한 직접적인 자가-조립체는 큰 영역에 걸쳐 얻어졌다.
실시예 3 및 4:
단계 b에서 ASF-Tr113LT-K 대신에 ASF-Tr159LT-S가 사용되고, 라인(6t)가 100s 동안 탈이온수로 세정하는 것을 제외하고 실시예 1 및 2 가 반복된다.
실시예 5a, 5b, 및 5c:
이하를 제외하고 실시예1을 반복했다.
- 단계 a는, X-PS 필름(4)을 기판(3)에 스피닝하는 것 대신에, 두께 7 nm 의 X-PMMA 필름을 스피닝함으로써 변형하고,
- 단계 a는 84nm 피치 및 28 nm의 라인 폭(w, CD)의 일련의 평행 레지스트 라인(6) 및 스페이스(12)를 얻도록 수행되고,
- 단계 b 가 생략되고,
- 단계 c는 125(실시예 5a), 150(실시예 5b) 또는 175 mJ cm-2(실시예 5c)의 용량으로 수행되는 것을 포함하고, 이러한 높은 용량은, 트리밍 단계를 필요로 하지 않고 28 nm 폭을 달성하는 것을 돕고
- 단계 e는 250℃에서 5분 대신에 230℃에서 10 분 동안 어닐링을 수행함으로써 변형되는 것을 포함한다.
수직 블록 코폴리머 조립체는, P(S-r-MMA)-OH 브러시 그래프팅에 대해 피닝층을 성공적으로 변형하기 위해 UV 처리가 적합한 것을 나타내는, 실시예 5a, 5b 및 5c의 각각에 대해 관찰되었다.
바람직한 실시형태, 특정한 구조 및 구성 또한 물질은 본 발명에 따른 장치에 대해 기재되지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 또는 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 제공된 임의의 표현은 단지 사용될 수 있는 절차를 대표하는 것이다. 기능은 블록도로부터 첨가되거나 삭제될 수 있고, 조작은 기능 블록 중에서 서로 교체될 수 있다. 단계는 본 발명의 범위 내에서 기재된 방법에 첨가되거나 삭제될 수 있다.

Claims (17)

  1. 상이한 화학적 성질의 제1성분 및 제2성분을 포함하는 자가-조립 물질의 자가-조립체를 디렉팅하는 사전-패터닝된 구조체(1)를 형성하는 방법으로서,
    a.
    i. 기판(3),
    ii. 상기 기판(3) 상부에 있고, 상기 성분 중 하나의 성분이 다른 하나의 성분보다 큰 친화성을 갖는 상면(7)을 갖는 물질의 피닝층(4), 및
    iii. 상기 물질의 피닝층(4) 상부에 있고, 상기 피닝층(4)의 상면(7)의 노출된 잔존 부분(7p) 및 폭(w)을 갖는 레지스트 라인(6)을 포함하는, 레지스트 패턴(5),
    을 포함하는 조립체(2)를 제공하는 단계;

    b. 트리밍 된 레지스트 라인(6t)을 포함하는 트리밍 된 레지스트 패턴(5t)를 제공하기 위해, 상기 물질의 피닝층(4)을 에칭되지 않은 채로 유지하면서 상기 레지스트 라인(6)의 폭(w)을 선택적으로 감소시키는 단계;

    c. 중성층(9)에 부착하기 위해 적합한 화학 기(8)를 제공하기 위해서 상기 피닝층(4)의 상면(7)의 노출된 잔존 부분(7p)의 화학 성질을 변형하는 단계 - 상기 중성층(9)은 상기 자가-조립 물질의 제1성분 및 제2성분과 동일한 친화성을 갖는 것임 -;

    d. 상기 물질의 피닝층(4)의 상면(7)의 변형되지 않은 부분(7u)을 개방하기 위해 상기 레지스트 패턴(5,5t)을 제거하는 단계; 및

    e. 중성층 패턴(10)을 형성하고 상기 사전-패터닝된 구조체(1)을 제공하기 위해 상기 중성층(9)을 화학 기(8)와 반응시킴으로써 상기 변형된 피닝층(4)에 상기 중성층(9)을 부착하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    패터닝된 구조체를 형성하기 위해서, 상기 방법은 상기 사전-패터닝된 구조체(1)에 상기 자가-조립 물질을 덮는 단계 f를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자가-조립 물질은 블록 코폴리머이고, 상기 제1성분 및 제2성분은 상기 블록 코폴리머의 블록인, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 블록 코폴리머는 폴리(스티렌-b- 메틸 메타크릴레이트)인, 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피닝층(4)은 가교된 폴리스티렌 또는 가교된 폴리(메틸 메타크릴레이트)인, 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    단계 b는,
    i. 상기 레지스트 패턴을, 가열 시 상기 패턴의 라인(6)의 폭을 줄이기 위해서 적합한 화학 트림 조성물로 코팅하는 단계, 및
    ii. 상기 조성물을 가열하는 단계,
    를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴(5)은 그 측벽 상에 비-분해된 보호기를 갖고, 상기 화학 트림 조성물은 가열시 비-분해된 보호기를 분해하기 위해 적합한 염기를 포함하는, 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    단계 c는 상기 피닝층(4)의 상면(7)의 노출된 잔존 부분(7p)를 하이드록실기(8)로 기능화하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 피닝층(4)의 상면(7)의 노출된 잔존 부분(7p)를 하이드록실기(8)로 기능화하는 단계는 상기 노출된 잔존 부분(7p)을 반응 산소종과 접촉하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 노출된 잔존 부분(7p)를 반응 산소 종과 접촉하는 단계는,
    - 상기 노출된 잔존 부분(7p)를 공기로부터 상기 반응 산소종을 생성하기 위해서 적합한 UV 광에 노출하는 단계, 또는
    - 상기 물질의 피닝층(4)을 에칭하지 않고 상기 노출된 잔존 부분(7p)를 하이드록실기(8)로 기능화하기 위해서 적합한 조건 하에서, 상기 노출된 잔존 부분(7p)를 산소 플라즈마와 접촉하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1성분 및 제2성분은 제1중합 모노머 및 제2중합 모노머로 구성된 블록이고, 상기 중성층(9)은 상기 제1중합 모노머 및 상기 제2중합 모노머의 랜덤 또는 교대 코폴리머인, 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중성층(9)은 두께가 3 내지 15 nm인, 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중성층 패턴(10)은, 상기 물질의 피닝층(4)의 상면(7)의 평행 라인(7u)을 노출하고, 사이에 트렌치를 한정하는 중성 물질의 평행 라인(9)을 포함하는, 방법.
  14. 상이한 화학적 성질의 제1성분 및 제2성분을 포함하는 자가-조립 물질의 자가-조립체를 가이딩하는 사전-패터닝된 구조체(1)로서, 상기 사전-패터닝된 구조체(1)는,
    i. 기판(3),
    ii. 상기 기판 상부에 있고, 상기 성분 중 하나의 성분이 다른 하나의 성분보다 큰 친화성을 갖는 상면(7)을 갖는 물질의 피닝층(4), 및
    iii. 상기 물질의 피닝층 상부에 있고, 상기 자가-조립 물질의 제1성분 및 제2성분과 동일한 친화성을 갖는 중성층의 패턴(10) - 상기 중성층의 패턴(10)은 두께가 3 내지 15 nm임 -,
    을 포함하는, 사전-패터닝된 구조체(1).
  15. 제14항에 있어서,
    상기 중성층의 패턴(10)은, 상기 물질의 피닝층(4)의 상면(7)의 평행 라인(7u)을 노출하고, 사이에 트렌치를 한정하는 중성 물질의 평행 라인(9)을 포함하는, 사전-패터닝된 구조체(1).
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 자가-조립 물질이 상기 구조체 위에 코팅되는 것을 더 포함하는, 사전-패터닝된 구조체.
  17. 제14항 또는 제15항에 따른 사전-패터닝된 구조체(1) 및 상기 자가-조립 물질을 포함하는 부분의 키트.
KR1020160113958A 2015-09-07 2016-09-05 트렌치 보조 케모에피탁시(trac) dsa 흐름 KR102651697B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15184021.2 2015-09-07
EP15184021 2015-09-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170029389A true KR20170029389A (ko) 2017-03-15
KR102651697B1 KR102651697B1 (ko) 2024-03-27

Family

ID=54145567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160113958A KR102651697B1 (ko) 2015-09-07 2016-09-05 트렌치 보조 케모에피탁시(trac) dsa 흐름

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9991115B2 (ko)
KR (1) KR102651697B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190031188A (ko) * 2017-09-15 2019-03-25 주식회사 엘지화학 적층체
WO2019083337A1 (ko) * 2017-10-27 2019-05-02 주식회사 엘지화학 랜덤 공중합체 및 이를 포함하는 피닝 조성물
KR20190052743A (ko) * 2017-11-09 2019-05-17 주식회사 엘지화학 적층체

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3075774B1 (fr) 2017-12-21 2021-07-30 Commissariat Energie Atomique Procede de formation d’une structure de guidage chimique sur un substrat et procede de chemo-epitaxie
US11329001B2 (en) 2019-05-15 2022-05-10 International Business Machines Corporation Embedded chip identification formed by directed self-assembly

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100079948A (ko) * 2008-12-31 2010-07-08 삼성전자주식회사 블록 공중합체를 이용한 미세 패턴 형성 방법
KR20130034778A (ko) * 2011-09-29 2013-04-08 주식회사 동진쎄미켐 유도된 자가정렬 공정을 이용한 반도체 소자의 미세패턴 형성 방법
JP2014033051A (ja) * 2012-08-02 2014-02-20 Toshiba Corp パターン形成方法及び半導体装置の製造方法
KR20150014009A (ko) * 2013-07-25 2015-02-06 에스케이하이닉스 주식회사 미세 패턴 형성 방법
KR20150064263A (ko) * 2013-12-02 2015-06-11 에스케이하이닉스 주식회사 블록 코폴리머를 이용한 패턴 형성을 위한 구조, 패턴 형성 방법, 및 이를 이용한 반도체소자 제조방법
JP2015130508A (ja) * 2013-12-31 2015-07-16 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 誘導自己組織化パターン形成方法及び組成物
JP2015159233A (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 東京エレクトロン株式会社 被処理体を処理する方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8623458B2 (en) 2009-12-18 2014-01-07 International Business Machines Corporation Methods of directed self-assembly, and layered structures formed therefrom

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100079948A (ko) * 2008-12-31 2010-07-08 삼성전자주식회사 블록 공중합체를 이용한 미세 패턴 형성 방법
KR20130034778A (ko) * 2011-09-29 2013-04-08 주식회사 동진쎄미켐 유도된 자가정렬 공정을 이용한 반도체 소자의 미세패턴 형성 방법
JP2014033051A (ja) * 2012-08-02 2014-02-20 Toshiba Corp パターン形成方法及び半導体装置の製造方法
KR20150014009A (ko) * 2013-07-25 2015-02-06 에스케이하이닉스 주식회사 미세 패턴 형성 방법
KR20150064263A (ko) * 2013-12-02 2015-06-11 에스케이하이닉스 주식회사 블록 코폴리머를 이용한 패턴 형성을 위한 구조, 패턴 형성 방법, 및 이를 이용한 반도체소자 제조방법
JP2015130508A (ja) * 2013-12-31 2015-07-16 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 誘導自己組織化パターン形成方法及び組成物
JP2015159233A (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 東京エレクトロン株式会社 被処理体を処理する方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Paulina Rincon Delgadillo et. al., "Defect source analysis of directed self-assembly process (DSA of DSA)," Proc. SPIE 8680, Alternative Lithographic Technologies V, 86800L(2013.03.26.) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190031188A (ko) * 2017-09-15 2019-03-25 주식회사 엘지화학 적층체
WO2019083337A1 (ko) * 2017-10-27 2019-05-02 주식회사 엘지화학 랜덤 공중합체 및 이를 포함하는 피닝 조성물
KR20190052743A (ko) * 2017-11-09 2019-05-17 주식회사 엘지화학 적층체

Also Published As

Publication number Publication date
US9991115B2 (en) 2018-06-05
US20170069486A1 (en) 2017-03-09
KR102651697B1 (ko) 2024-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6691195B2 (ja) 誘導自己組織化用の化学テンプレートを形成するための硬化フォトレジストのuv支援剥離
KR20170029389A (ko) 트렌치 보조 케모에피탁시(trac) dsa 흐름
EP2997422B1 (en) Template for self assembly and method of making a self assembled pattern
US8455082B2 (en) Polymer materials for formation of registered arrays of cylindrical pores
US8974678B2 (en) Methods using block co-polymer self-assembly for sub-lithographic patterning
TWI405244B (zh) 製造基板之方法
US9810980B1 (en) Graphoepitaxy directed self assembly
TWI678598B (zh) 於基板表面製圖用之製圖磊晶法
KR102038653B1 (ko) 자기 조직화 가능한 블록 코폴리머를 이용하여 주기 패턴을 형성하는 방법 및 장치
TW200921786A (en) Alternating self-assembling morphologies of diblock copolymers controlled by variations in surfaces
TWI588891B (zh) 嵌段共聚物之蝕刻方法
JP6810782B2 (ja) 誘導自己集合体施与のためのケイ素含有ブロックコポリマー
KR101759817B1 (ko) 방향성 자동 조립 케모 에피택시 애플리케이션들에서 유기막을 제거하기 위한 트랙 처리
TW201428818A (zh) 應用崁段共聚物之蝕刻方法
US9458531B2 (en) Method for directed self-assembly (DSA) of block copolymers using guiding line sidewalls
US20090117360A1 (en) Self-assembled material pattern transfer contrast enhancement
US20160342089A1 (en) Method for directed self-assembly (dsa) of a block copolymer (bcp) using a topographic pattern
Pound-Lana et al. Dry-etching processes for high-aspect-ratio features with sub-10 nm resolution high-χ block copolymers
US9431219B1 (en) Method for making guiding lines with oxidized sidewalls for use in directed self-assembly (DSA) of block copolymers

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right