TWI511866B - 晶圓範圍內定向自組裝之控制方法 - Google Patents

晶圓範圍內定向自組裝之控制方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI511866B
TWI511866B TW103111815A TW103111815A TWI511866B TW I511866 B TWI511866 B TW I511866B TW 103111815 A TW103111815 A TW 103111815A TW 103111815 A TW103111815 A TW 103111815A TW I511866 B TWI511866 B TW I511866B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
block copolymer
solvent
layer
process variable
block
Prior art date
Application number
TW103111815A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201505819A (zh
Inventor
Mark H Somervell
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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 Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of TW201505819A publication Critical patent/TW201505819A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI511866B publication Critical patent/TWI511866B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/08—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by flame treatment ; using hot gases
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
    • G03F7/168—Finishing the coated layer, e.g. drying, baking, soaking

Description

晶圓範圍內定向自組裝之控制方法
本揭露內容關於用以改善定向自組裝整合應用中之不均勻度的方法；且更具體而言，有關利用系統性之製程改變以補償導致晶圓範圍內之不均勻度的非理想效應。
可自組裝之嵌段共聚物可經歷有序－無序轉換，該有序－無序轉換導致不同化學本質之共聚物嵌段相分離而形成有序、化學有別、具有數十奈米或甚至小於10 nm的尺寸之區域(domain)。區域之尺寸及形狀可藉由操縱不同嵌段類型之共聚物的分子量及組成加以控制。由於可自組裝之嵌段共聚物擁有以低廉價格產生高解析度微影結構之能力，嵌段共聚物之定向自組裝(DSA)被視為形成微影結構之有用工具。
有許多不同的DSA整合(例如化學磊晶(chemi-epitaxy)、圖形磊晶(grapho-epitaxy)、孔洞收縮(hole shrink)…等)，但是在所有情況中，DSA技術仰賴嵌段共聚物從隨機、無序的狀態組裝成對於微影有用之有序、化學有別的區域(例如線條/間隔或圓柱狀形態)。然而，為了使該技術具有價值，區域應在晶圓(或其它相似的基板)範圍內均勻地產生。晶圓範圍內之不均勻度可能源自不同來源。舉例來說，旋轉澆鑄誘發膜應力、嵌段共聚物之膜厚變化，且底下之圖形磊晶或化學磊晶預圖案中的不均勻度可能在所致之自組裝嵌段共聚物層中產生不均勻度。
嵌段共聚物通常係以類似於光阻的方式、由溶液形式被旋轉澆鑄。由於角動量為自旋轉軸起之徑向距離的函數，因此在旋轉澆鑄製程期間，形成中的嵌段共聚物層在晶圓邊緣比起在晶圓中央範圍經歷更高之向心力。因此，所澆鑄之嵌段共聚物層中的應力在晶圓中心相對於邊緣可能非常不同。應力之差異經常造成嵌段共聚物之重新排列能力的差異，因而於所致之自組裝嵌段共聚物層中產生不均勻度。
在使用圖形磊晶而組裝用以製作接觸孔(contact hole)之鉛直圓柱方面(亦已知為孔洞收縮DSA應用)，圖形孔洞內之嵌段共聚物的填料厚度為可影響給定之孔洞收縮特徵部是否被達成之結果的因素。舉例來說，假如將圖形孔洞以嵌段共聚物填充至等同於約該圖形孔洞之深度的位準，則所致DSA製程(在溼式顯影處理後)導致最小數量之缺遺孔洞。然而，在旋塗嵌段共聚物之孔洞陣列薄層的情況中經常具有系統性之中心到邊緣的變化，其起因於嵌段共聚物層所感受到之向心力的差異。因此，可能使在晶圓中心之孔洞為「恰好填滿」，而在晶圓邊緣之該等者為半填滿。同樣地，在用於線條/間隔圖案化之圖形磊晶應用中，溝槽模板(亦已知為堰)係用以引導多層狀線條/間隔圖案或水平圓柱狀圖案兩者之一的組裝。再一次地，嵌段共聚物填充溝槽之程度為可影響自組裝嵌段共聚物之品質的因素，且從中心到邊緣的填充特性將驅動晶圓範圍內之自組裝嵌段共聚物的均勻度。
再者，在圖形磊晶應用(線條/間隔及接觸孔兩者)中，組裝係藉由晶圓上之實體結構加以引導。此等結構係透過典型的微影方法所產生，該等結構可能具有其本身之不均勻度。舉例來說，假如圖形磊晶特徵部之分佈(profile)在晶圓範圍內具有變化，則在嵌段共聚物之組裝方面可明顯具有中心到邊緣的差異。同樣地，在化學磊晶應用中，經常需要蝕刻製程以在基板中產生不同化學活性之區域。此等蝕刻製程亦可具有中心到邊緣之均勻度的問題，其可能在晶圓中心相對於晶圓邊緣造成不同化學模板，且此化學模板之差異直接衝擊嵌段共聚物的組裝。
有鑑於上述可能存在於包含嵌段共聚物層之晶圓中的中心到邊緣之不均勻度，對於對抗DSA整合中的此系統性課題之處理晶圓的方法存在著需求。
本發明之實施例提供包含嵌段共聚物層之層疊基板的處理方法。該方法對於減少包含自組裝嵌段共聚物層之層疊基板中的不均勻度具有用處。根據一實施例，提供包含嵌段共聚物層之層疊基板的處理方法。該方法包含辨識嵌段共聚物層中之不均勻度；控制相關於嵌段共聚物層中之不均勻度的製程變數；及在受製程變數影響的製程條件下將嵌段共聚物層退火，俾以補償嵌段共聚物層中之不均勻度的至少一部份，而形成包含具有改善之均勻度的複數區域之圖案。
根據另一實施例，提供減少層疊基板中之不均勻度的方法，該層疊基板包含預圖案化基材上的嵌段共聚物層。該方法包含辨識層疊基板中之不均勻度；控制相關於層疊基板中之不均勻度的製程變數；及在受製程變數影響的製程條件下將嵌段共聚物層退火，俾以補償層疊基板中之不均勻度的至少一部分，而形成包含其中具有改善之均勻度的複數區域之一圖案。
用以處理包含嵌段共聚物層之層疊基板以減少該層疊基板中之不均勻度的方法係揭露於不同實施例。然而，相關領域中具有通常知識者將察知該等不同實施例可在沒有特定細節之一或更多者或在具有其它替代及/或額外的方法、材料、或構件的情況下執行。在其它範例中，廣為人知的結構、材料或操作係未詳細顯示或描述，以免混淆本發明之不同實施例的實施態樣。
同樣地，為了說明之目的，提出特定數量、材料、及配置以提供本發明之完整了解。儘管如此，本發明可在無特定細節之情況下執行。再者，吾人理解圖式中所示之不同實施例為說明性表示且未必依比例繪製。在參照圖式時，相似的數字符號始終代表相似的部件。
在本說明書通篇提及「一實施例」或「實施例」或其變化意指相關於該實施例而描述之特定技術特徵、結構、材料、或特性係包含在本發明之至少一實施例中，但並不表示其存在於每一實施例中。因此，在本說明書通篇各處出現像是「在一實施例中」或「在實施例中」之用語未必代表本發明之相同實施例。再者，特定技術特徵、結構、材料、或特性可在一或更多實施例中以任何合適之方式加以結合。在其它實施例中可包含不同額外的層及/或結構、且/或省略所述之技術特徵。
此外，應理解除非另外明確聲明，否則「一」可意指「一或更多」。
不同操作將以最有助於理解本發明的方式依序描述成複數個別操作。然而，不應將描述的順序解讀成暗示此等操作必為順序相依。具體而言，此等操作未必以呈現之順序執行。所述操作可以不同於所述實施例之順序執行。在額外的實施例中可執行不同額外的操作且/或可省略所述之操作。
參照圖1，提供在層疊基板10之嵌段共聚物層中的徑向不均勻度之圖形表示。圖1中的層疊基板10係呈現成範例性之圓形晶圓，該晶圓具有為邊緣範圍20所圍繞之中央範圍15。在旋塗晶圓之製程中，晶圓係繞著由圖1中x、y座標(0,0)所代表之旋轉軸旋轉。如陰影所顯示，在旋轉澆鑄之嵌段共聚物層中經常遭遇的一系統性不均勻度為膜應力之中心到邊緣的變化。
參照圖2且根據本發明之實施例，提供方法100以處理包含嵌段共聚物層之層疊基板。方法100包含在步驟120中辨識嵌段共聚物層內之不均勻度，其中該不均勻度包含該嵌段共聚物層中之中心到邊緣的變化；在步驟140中控制相關於該嵌段共聚物層中之該不均勻度的製程變數；在步驟160中於受該製程變數影響之製程條件下將該嵌段共聚物層退火，俾以補償該嵌段共聚物層內之該不均勻度的至少一部分者而形成包含複數區域之區域圖案，在該複數區域中具有減少之不均勻度。因此，該方法對於減少包含自組裝嵌段共聚物層之層疊基板中的不均勻度具有用處。
在此所用之用語「聚合物嵌段」意指並包含成為具有一定長度之連續聚合物鏈的單一類型(亦即，均聚物嵌段)或複數類型(亦即，共聚物嵌段)構成單元之複數單體群集，該連續聚合物鏈形成長度再更長之更大聚合物的一部分並與其它不同單體類型的聚合物嵌段展現出足以讓相分離發生之cN值。c為Flory-Huggins交互作用參數，而N為嵌段共聚物之總聚合度。根據本發明之實施例，較大聚合物中的一聚合物嵌段與至少一其它聚合物嵌段的cN值可能等於或大於約10.5。
在此所用之用語「嵌段共聚物」意指並包含由複數鏈所構成之聚合物，其中每一鏈包含二或更多如以上所定義之聚合物嵌段，且該等嵌段之至少二者具有足以讓該等嵌段相分離之隔離強度(例如cN＞10.5)。在此設想到許多不同的嵌段聚合物，包含雙嵌段共聚物(亦即包含二聚合物嵌段之聚合物(AB))、三嵌段共聚物(亦即包含三聚合物嵌段之聚合物(ABA或ABC))、包含星狀或雜臂嵌段共聚物之多嵌段共聚物(亦即包含多於三聚合物嵌段之聚合物(ABCD…等))、及以上各者之組合。
在此所用之用語「基板」意指並包含材料係形成於其上之基底材料或結構。吾人將察知基板可包含單一材料、複數層不同材料、其中具有不同材料或不同結構之範圍的一層或複數層…等。此等材料可包含半導體、絕緣體、導體、或以上各者之組合。舉例來說，基板可為半導體基板、支撐結構上的基底半導體層、具有形成於其上之一或更多層、結構或範圍的金屬電極或半導體基板。基板可為習知之矽基板或包含半導電性材料層之其它主體基板。在此所用之用語「主體基板」不僅意指且包含矽晶圓，還有矽覆絕緣體(silicon-on-insulator，SOI)基板(像是矽覆藍寶石(silicon-on-sapphire，SOS)基板及矽覆玻璃(silicon-on-glass，SOG)基板)、基底半導體基部上之矽磊晶層、及其它半導體或光電材料(像是矽－鍺、鍺、砷化鎵、氮化鎵、及磷化銦)。基板可經摻雜或未摻雜。
在此所用之用語「微相隔離」及「微相分離」意指並包含嵌段共聚物之均質嵌段藉以互相聚集、而異質嵌段藉以分離成有別區域的性質。在主體中，嵌段共聚物可自組裝成具有球狀、圓柱狀、多層狀或雙連續螺旋二十四面體之微區域的有序形態，其中嵌段共聚物之分子量決定所形成微區域的尺寸。自組裝之嵌段共聚物形態的區域尺寸或間距週期(L 0 )可用做設計圖案化結構之關鍵尺寸的基礎。同樣地，結構週期(L s )可用做設計圖案化結構之關鍵尺寸的基礎，結構週期(L s )為在選擇性地將嵌段共聚物的聚合物嵌段之一者蝕去後所保留特徵部的尺寸。
對於由嵌段共聚物之聚合物嵌段所形成區域的尺寸而言，組成該等嵌段共聚物之每一聚合物嵌段的長度可為本質上的限制。舉例來說，每一聚合物嵌段可經選擇成具有促進自組裝成期望之區域圖案的長度，且更短及/或更長的共聚物可能無法如所期望地自組裝。
在此所用之用語「退火」意指並包含嵌段共聚物之處理，俾於該嵌段共聚物之二或更多不同聚合性嵌段成份間實現足夠的微相隔離而形成由該等聚合物嵌段形成之重複結構性單元加以定義之有序圖案。本發明中的嵌段共聚物之退火可藉由該領域中已知的不同方法所達成，該等方法包含但不限於(在真空或在像是氮或氬之惰性氣氛中的)熱退火、(在室溫或室溫之上的)溶劑蒸氣輔助退火、或超臨界流體輔助退火。亦可利用其它未在此描述之習知退火方法。再者，亦可利用一或更多退火技術的組合。做為退火製程之組合的特定範例，首先可藉由將嵌段共聚物曝露到在該嵌段共聚物之有序－無序溫度(ODT)之上、但在分解溫度(Td )之下的升高溫度而執行嵌段共聚物之熱退火，然後其後接溶劑蒸氣輔助退火製程。
在此所用之用語「偏好性濡濕」意指並包含接觸表面為嵌段共聚物所濡濕，其中該嵌段共聚物之一聚合物嵌段會以低於其它(複數)嵌段的自由能在界面處濡濕接觸表面。舉例來說，偏好性濡濕可藉著利用吸引嵌段共聚物之第一聚合物嵌段且/或排斥嵌段共聚物之第二聚合物嵌段的材料處理接觸表面加以達成或增強。
嵌段共聚物自我組織的能力可用以形成遮罩圖案。嵌段共聚物係由二或更多化學有別之嵌段所形成。舉例來說，每一嵌段可由不同單體所形成。該等嵌段係不互溶或熱力學上不相容，例如一嵌段可為極性而其它者可為非極性。起因於熱力學效應，共聚物在溶液中會自我組織以使系統整體的能量最小化；一般來說，此造成共聚物相對於彼此而移動，使得例如相似之嵌段聚集在一起，從而形成包含各嵌段類型或物種之交替範圍。舉例來說，假如共聚物係由極性(例如含有機金屬之聚合物)及非極性嵌段(例如碳氫聚合物)所形成，則該等嵌段會隔離成使非極性嵌段與其它非極性嵌段聚集而極性嵌段與其它極性嵌段聚集。吾人將察知由於嵌段可在無主動施加用以引導特定個別分子移動之外力的情況下移動而形成圖案，因此可將嵌段共聚物描述成自組裝材料，然而可施加熱以增加分子群體整體之移動速率。
除了聚合物嵌段物種之間的交互作用以外，嵌段共聚物之自組裝可受表面形貌特徵(像是從嵌段共聚物所沉積其上之水平表面垂直延伸的階梯、導件或柱)所影響。舉例來說，雙嵌段共聚物(由二不同聚合物嵌段物種所形成之共聚物)可形成交替之區域或範圍，其係各自由實質上不同的聚合物嵌段物種所形成。當聚合物嵌段物種之自組裝發生在階梯或導件之垂直壁之間的範圍內時，該等階梯或導件可與該等聚合物嵌段交互作用，使得例如由該等嵌段所形成之交替範圍的每一者被迫形成具有定向成大致平行於壁及水平表面之特徵部的規律分隔圖案。
如此自組裝可在於半導體製造程序期間形成用以將特徵部圖案化之遮罩方面具有用處。舉例來說，可將交替區域之一者移除，藉此留下形成其它範圍的材料而作用成遮罩。遮罩可用以將像是下方半導體基板中的電子元件之特徵部圖案化。用以形成共聚物遮罩之方法係揭露於美國專利第7,579,278號、及美國專利第7,723,009號，其各者之完整揭露內容係在此併入做為參考。
根據本發明之實施例，定向自組裝嵌段共聚物為包含第一聚合物嵌段及第二聚合物嵌段之嵌段共聚物，其中該第一聚合物嵌段在第一組蝕刻條件下本質上具有相對於第二嵌段聚合物之大於2的蝕刻選擇性。根據一實施例，第一聚合物嵌段包含第一有機聚合物，而第二聚合物嵌段包含第二有機聚合物。在另一實施例中，第一聚合物嵌段為有機聚合物，而第二聚合物嵌段為含有機金屬之聚合物。在此所用的含有機金屬之聚合物包括含有無機材料之聚合物。舉例來說，無機材料包含但不限於像是矽之類金屬、及/或像是鐵之過渡金屬。
吾人將察知可選擇每一嵌段共聚物的總尺寸、及組成嵌段與單體比率以促進自我組織且形成具有期望尺寸及週期性之有組織的嵌段區域。舉例來說，吾人將察知嵌段共聚物具有支配嵌段區域尺寸之固有的聚合物長度尺寸－膜內共聚物之包含任何捲曲或扭曲的平均端點到端點(end-to-end)長度。具有較長共聚物之共聚物溶液可用以形成較大的區域，而具有較短共聚物之共聚物溶液可用以形成較小的區域。
再者，由嵌段共聚物所形成之自組裝微區域的類型係容易藉第一嵌段成份相對於第二嵌段成份之體積分率加以判定。
根據一實施例，當第一嵌段成份相對於第二嵌段成份之體積比大於約80:20時，嵌段共聚物會在由第一聚合性嵌段成份所組成的基質中形成由第二聚合性嵌段成份組成的有序球陣列。相反地，當第一嵌段成份相對於第二嵌段成份之體積比小於約20:80時，嵌段共聚物會在由第二聚合性嵌段成份所組成的基質中形成由第一聚合性嵌段成份組成的有序球陣列。
當第一嵌段成份相對於第二嵌段成份之體積比小於約80:20、但大於約65:35時，嵌段共聚物會在由第一聚合性嵌段成份組成的基質中形成由第二聚合性嵌段成份組成的有序圓柱陣列。相反地，當第一嵌段成份相對於第二嵌段成份之體積比小於約35:65、但大於約20:80時，嵌段共聚物會在由第二聚合性嵌段成份組成的基質中形成由第一聚合性嵌段成份組成的有序圓柱陣列。
當第一嵌段成份相對於第二嵌段成份之體積比小於約65:35、但大於約35:65時，嵌段共聚物會形成由第一及第二聚合性嵌段成份組成之交替多層。
因此，第一嵌段成份相對於第二嵌段成份之體積比可在嵌段共聚物中輕易加以調整，俾以形成期望之自組裝週期性圖案。根據本發明之實施例，第一嵌段成份相對於第二嵌段成份之體積比係小於約80:20、但大於約約65:35，俾以在由第一聚合性嵌段成份組成的基質中獲得由第二聚合性嵌段成份組成的有序圓柱陣列。
範例性之有機聚合物包含但不限於聚(9,9-雙(6'-N,N,N-三甲基銨)-己基)芴亞苯(poly(9,9-bis(6'-N,N,N-trimethylammonium)-hexyl)-fluorene phenylene，PFP)、聚(4-乙烯吡啶)(poly(4-vinylpyridine)，4PVP)、羥丙基甲基纖維素(hydroxypropyl methylcellulose，HPMC)、聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)、聚環氧乙烷-co-聚環氧丙烷(poly(ethylene oxide)-co-poly(propylene oxide))雙或多嵌段共聚物、聚乙烯醇(poly(vinyl alcohol)，PVA)、聚(乙烯-co-乙烯醇)(poly(ethylene-co-vinyl alcohol)，PEVA)、聚丙烯酸(poly(acrylic acid)，PAA)、聚乳酸(polylactic acid，PLA)、聚乙基噁唑啉(poly(ethyloxazoline))、聚烷基丙烯酸酯(poly(alkylacrylate))、聚丙烯醯胺(polyacrylamide)、聚(N-烷基丙烯醯胺)(poly(N-alkylacrylamide))、聚(N,N-二烷基丙烯醯胺)(poly(N,N-dialkylacrylamide))、聚丙二醇(poly(propylene glycol)，PPG)、聚環氧丙烷(poly(propylene oxide)，PPO)、部份或完全水解之聚乙烯醇，右旋糖酐(dextran)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚異戊二烯(polyisoprene，PI)、聚氯丁二烯(polychloroprene，CR)、聚乙烯醚(polyvinyl ether，PVE)、聚乙酸乙烯酯(poly(vinyl acetate)，PVAc)、聚氯乙烯(poly(vinyl chloride)，PVC)、聚氨酯(polyurethane，PU)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate)、寡醣、或多醣。
範例性之含有機金屬的聚合物包含但不限於含矽聚合物，像是聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)、多面寡聚半矽氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane，POSS)、或聚三甲基矽基苯乙烯(poly(trimethylsilylstyrene)，PTMSS)；或含矽及鐵之聚合物，像是聚二茂鐵基二甲基矽烷(poly(ferrocenyldimethylsilane)，PFS)。
範例性之嵌段共聚物包含但不限於雙嵌段共聚物，像是聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯(polystyrene-b-poly(methyl methacrylate)，PS-PMMA)、聚苯乙烯-b-聚二甲基矽氧烷(PS-PDMS)、聚(2-乙烯吡啶)-b-聚二甲基矽氧烷(poly(2-vinylpyridine)-b-polydimethylsiloxane，P2VP-PDMS)、聚苯乙烯-b-聚二茂鐵基二甲基矽烷(PS-PFS)、或聚苯乙烯-b-聚(DL-乳酸)(polystyrene-b-poly-DL-lactic acid，PS-PLA)；或三嵌段共聚物，像是聚苯乙烯-b-聚二茂鐵基二甲基矽烷-b-聚(2-乙烯吡啶)(PS-PFS-P2VP)、聚異戊二烯-b-聚苯乙烯-b-聚二茂鐵基二甲基矽烷(PI-PS-PFS)、或聚苯乙烯-b-聚三甲基矽基苯乙烯-b-聚苯乙烯(PS-PTMSS-PS)。在一實施例中，PS-PTMSS-PS嵌段共聚物包含聚三甲基矽基苯乙烯之聚合物嵌段，其係由藉包含四苯乙烯單元之連結部(linker)所連接之二PTMSS鏈所形成。亦設想到嵌段共聚物之改質，像是於美國公開專利申請案第2012/0046415號中所揭露者，其整體揭露內容係在此併入做為參考。
在一特定實施例中，用以形成自組裝週期性圖案的嵌段共聚物為PS-PDMS嵌段共聚物。在如此PS-PDMS嵌段共聚物中的聚苯乙烯(PS)及聚二甲基矽氧烷(PDMS)嵌段可各自具有在從約10 kg/mol到約100 kg/mol之範圍的數量平均分子量，以從約20 kg/mol到約50 kg/mol的數量平均分子量較為平常。此外，PDMS之體積分率(f PDMS )可在從約20%到約35%之範圍內。在一實施例中，具有16 kg/mol之分子量、具有33 vol%的PS-PDMS嵌段共聚物提供具有8 nm之結構週期(L s )的圓柱狀特徵部。在另一實施例中，具有32 kg/mol之分子量、具有33%的PS-PDMS嵌段共聚物提供具有16 nm之結構週期(L s )的圓柱狀特徵部。
本發明之實施例亦可容許小於單獨由嵌段聚合物或單獨由光微影可形成者之特徵部的形成。在本發明之實施例中，容許由不同化學物種所形成之自組裝材料組織形成由相似化學物種組成之區域。該等區域之部份者係選擇性地被移除而形成暫時性的佔位(placeholder)及/或遮罩特徵部。然後可使用由自組裝材料形成之暫時性佔位及/或遮罩特徵部執行間距倍增製程。具有比暫時性佔位之間距更小之間距的特徵部可由該等暫時性佔位而得到。
在一些實施例中，無機導件或間隔部係形成於暫時性佔位之側壁上，然後可將該等暫時性佔位選擇性地移除。無機導件或得自該等導件之其它遮罩特徵部係在例如積體電路製造期間被用做遮罩的一部分以將底下之材料圖案化。
本發明之實施例可在不使用較新、相對複雜且昂貴之微影技術的情況下形成遮罩特徵部，並可減輕在光阻堅固性方面的負擔。舉例來說，取代在遮罩中使用相對軟且結構上脆弱的光阻，可使用無機導件或得自該等導件之遮罩特徵部做為遮罩。無機導件的使用容許為該等導件選擇不同材料，且該等材料可針對堅固性及與製程流程中所用之底下材料的相容性而選擇。
再者，由於亦使用嵌段共聚物材料做為用以圖案化底下層之遮罩，所以共聚物材料係不僅就其自組裝行為、亦基於其聚合物嵌段之間的蝕刻選擇性而選擇。因此，嵌段共聚物之自組裝行為容許非常小特徵部的可靠形成，從而促進具有非常小特徵部尺寸之遮罩的形成。舉例來說，可形成具有約1 nm到約100 nm、約3 nm到約50 nm、或約5 nm到約30 nm之臨界尺寸的特徵部。
根據實施例，存在於層疊基板中的不均勻度包含中心到邊緣之變化。如以上所討論，可存在於在製造程序期間可被引入之層疊基板中之一範例系統性不均勻度係起因於旋轉澆鑄嵌段共聚物層。本質上存在於旋轉晶圓中之角動量的相對變化可造成中心到邊緣的變化，像是膜應力及孔洞與堰中之填充位準的不均勻度。在典型的退火製程中，製程條件(例如溫度、壓力、及/或氣體或溶劑蒸氣濃度)在處理腔室各處通常為均勻，藉此提供晶圓範圍內之單一組退火條件，以供誘發嵌段共聚物之聚合物嵌段的微相隔離而形成由自該等聚合物嵌段所形成之重複結構性單元(亦即區域)加以定義的有序圖案。
在此等系統中所觀察到之微相分離為一聚合物嵌段在另一聚合物嵌段內擴散之微相分離。已知擴散速率取決於進行擴散之分子的尺寸，所以發生在嵌段共聚物中的聚合物嵌段擴散係與小分子穿過薄聚合物膜的擴散非常不同。具體而言，與聚合物嵌段擴散相關之鏈糾纏(entanglement)產生在一聚合物嵌段可於另一者內部移動之前必須克服的額外活化障壁。因此，嵌段共聚物層中的不均勻度可造成不均勻之擴散速率，該不均勻之擴散速率後續在使層疊基板經受單一組退火條件後造成自組裝嵌段共聚物層中的不均勻度。
對於補償此等不均勻度而言，在退火處理之前辨識存在於嵌段共聚物層中具不均勻度的(複數)區域具有好處。如此不均勻度(或缺陷)自身可顯現為線條/間隔圖案中的差排或向錯、或接觸陣列中的遺缺孔洞結構。根據一實施例，像是光學反射量測術之光學光譜學技術可用以在將特定層疊基板退火之前辨識膜厚之變化，然後使一或更多退火製程變數與不均勻度相關聯。或者是，在系統性不均勻度的情況中，不均勻度可藉由以下方式憑實務經驗確定：使第一層疊基板經受單一組退火條件，並進一步加以處理及分析以辨識自組裝嵌段共聚物層中隨之造成的不均勻度。該資訊可用以使一或更多退火製程變數相關聯，以修改退火製程條件來抵銷系統性之不均勻度，且可因此用做控制參數而在製程控制迴圈中抵銷系統性不均勻度特徵。舉例來說，可使用定位於製程腔室中的光學量測學工具在製程腔室中辨識系統性不均勻度特徵，然後將其回饋到退火系統以與退火同步地調整一或更多退火製程變數而修改退火製程條件，或前饋至可能進一步處理晶圓之第二件設備以補償該系統性不均勻度特徵。
根據本發明之實施例並參照圖3，在方法100中可於步驟140受控制且被相關聯之製程變數包含但不限於在步驟142之退火溫度、在步驟144之沖洗氣體溫度、在步驟146之沖洗氣體濃度、在步驟148之溶劑蒸氣輔助退火氣體中之溶劑的選擇、在步驟150之溶劑輔助退火氣體中之溶劑蒸氣的濃度、或以上各者之組合。
根據實施例，可利用熱退火系統來對層疊基板提供加熱，其中在特定區帶中的加熱係關聯到嵌段共聚物層中之不均勻度。舉例來說，可對晶圓施加系統性之中心到邊緣的溫度變化，該溫度變化會抵銷從中心到邊緣在組裝方面之差異。如此變化可利用配置有區帶加熱能力之標準熱板(像是同心環狀加熱元件或加熱元件格柵陣列)加以產生。此外，亦可使用同樣配置成以區帶曝露的方式來輸送熱能之不同其它熱源硬體(像是光學烘烤器、雷射烘烤器、微波烘烤器)做為合適之熱源。
在不受限於任何特定理論的情況下，據信於本發明實施例中運作之一原理為藉由改變相關於不均勻度之溫度，在功效上，不均勻區域之相對擴散速率變得與其周圍區域一樣均勻。嵌段共聚物之自組裝透過擴散製程發生。在熱退火的情況中，嵌段共聚物之擴散可透過更高的溫度或更長的處理時間加以控制，且兩者皆可用以提供更強的自組裝動力。在擴散的情況下，時間及溫度係透過擴散長度而相關。通常來說，此係定義成： 方程式(1)其中D為擴散係數(單位為長度2 /時間)且為t為退火處理時間。儘管在此方程式中未加以明定，然而D為溫度相依並依循Arrehnius行為： 方程式(2)其中為D0 為指數前項，ED 為擴散之活化能，R為氣體常數，而T為溫度。結合以上之(1)及(2)產生通用表示式： 方程式(3)
在本發明之實施例中，方法100係在處理以下的範例情況：晶圓中心及邊緣係使得期望之自組裝位準在退火處理時間(t)期間、於晶圓之一區域(例如中央區域)中實現，但是相同或實質上相似的自組裝位準並未於其它區域(例如邊緣區域)中實現。儘管在一些情況中，可藉由增加退火處理時間及/或退火溫度來驅動不均勻範圍之整體性，然而增加之處理時間及/或溫度造成較低的產量，且亦可能誘發嵌段共聚物之氧化性分解。再者，於標準之熱板設備中難以對晶圓之不同區域應用不同時間。
因此根據本發明之實施態樣，用以使特徵為具有較低擴散速率之不均勻範圍達成期望之自組裝位準的退火處理時間(t)可憑實務經驗加以判定。數學上而言，擴散係數之差異可歸因於指數前因子D0 、或活化能ED 的差異。然而，製程係藉由溫度所活化，因此可推測擴散係數之差異係肇因於活化能之差異，且可假設指數前常數在二區域中為實質上相等。因此，以下顯示之方程式4及5代表二不均勻區域1及2之擴散長度： 方程式 (4)方程式 (5)
舉例來說，假如憑實務經驗所判定之用於不均勻區域的退火處理時間(t)為用於周圍均勻區域者的兩倍，(根據前述之假設)擴散長度LD,1 、LD,2 會變得相等，則t2 為t1 的兩倍。因此，可將方程式(4)及(5)設定成彼此相等並將t2 置換如下： 方程式 (6)
藉著消項、移除根號、並對兩邊取自然對數之簡單的數學處理提供經簡化之方程式(7)及(8)： 方程式 (7)方程式 (8)
因此在如此用於不均勻區域之退火處理時間(t)為用於周圍均勻區域者的兩倍之範例性情況中，方程式8提供二活化能之數學關係。假如用於不均勻區域之退火處理時間(t)為用於周圍均勻區域者的五倍，則方程式8的右邊會由RTln(5)取代。
有鑑於先前所述者，為了透過變化或區帶之退火溫度而達成均等表現，可將以上方程式4及5重寫如下： 方程式 (9)方程式 (10)
在此實施例中，退火處理時間(t)為常數，而T1 及T2 代表用以達成期望之自組裝位準、對應到均勻區域(1)及不均勻區域(2)之二不同退火溫度。如先前般，使聚合物擴散長度相等而獲得 方程式 (11)而藉由消項、移除根號、並對兩邊取自然對數之簡單數學處理提供方程式12或13： 方程式 (12)方程式 (13)
假如憑實務經驗所得到之用於不均勻範圍(2)的退火處理時間(t)為用於周圍均勻區域(1)者的兩倍，則方程式8中之活化能之間的關有效，且吾人可將其置換到方程式13中而產生經簡化之方程式(14)及(15)： 方程式 (14)方程式 (15)
因此，根據本發明之實施例，前述數學關係及憑實務經驗所得到之退火處理時間及/或溫度可容許在區帶熱退火系統中設計複數加熱區來補償包含嵌段共聚物層之層疊基板中之不均勻度的至少一部分，以形成包含其中具有改善之均勻度的複數區域之圖案。
舉例來說，對於特徵為聚苯乙烯(PS)及聚異戊二烯(PI)嵌段分別具有1.0x104 及1.3x104 g/mol之數量平均分子量(Mn )、且PS具有0.40之體積分率(針對PS及PI分別使用1.05及0.91 g/mL之密度而計算)的PS：PI嵌段共聚物而言，第一區域(例如具有實質上均勻性質之區域)中的退火溫度可為約150°C，而第二區域(例如相對於該第一範圍為不均勻之區域)中的退火溫度可為約187°C(見Lodge et al., "Self-Diffusion of a Polystyrene – Polyisoprene Block Copolymer,"Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics , Vol. 34, 2899-2909 (1996)中的方程式)。
前述之區帶熱退火系統可用以將形成多層狀、水平圓柱、鉛直圓柱、或球狀區域之嵌段共聚物加以退火。合適的嵌段共聚物可具有在從約0.03到約0.30之範圍內的c值。此等嵌段共聚物可受到例如線條/間隔化學基板、由圓點所組成之化學基板、圖形線條/間隔模板、或圓柱狀之圖形模板所引導。
根據另一實施例，使用氮(或其它惰性氣體)沖洗氣體以預防氧化之熱退火系統可用以提供關聯到不均勻度之區帶熱傳。舉例來說，可藉由配有第二溫控方法、或藉著經由改變沖洗氣體本身之濃度影響該沖洗氣體之熱傳能力而修改腔室內部之氣體輸送來增強組裝。因此，穿過製程腔室之沖洗氣體流與基板加熱(例如利用熱板)結合將熱對流地自系統移除。前述受沖洗氣體促進之區帶熱傳退火系統可用以將形成多層狀、水平圓柱、鉛直圓柱、或球狀區域之嵌段共聚物加以退火。合適的嵌段共聚物可具有在從約0.03到約0.30之範圍內的c值。此等嵌段共聚物可受到線條/間隔化學基板、由圓點所組成之化學基板、圖形線條/間隔模板、或圓柱狀之圖形模板所引導。
根據另一實施例，在溶劑蒸氣輔助退火系統中，溶劑蒸氣輔助退火氣體環境可透過進入製程腔室之退火氣體流而控制。取決於注射點及腔室之幾何，溶劑蒸氣輔助退火氣體中之溶劑蒸氣的濃度可相關於晶圓範圍內之嵌段共聚物層中的複數區域之不均勻度。溶劑蒸氣輔助退火氣體中之更高的溶劑蒸氣分壓將為曝露到該溶劑之區域中的溶劑吸收提供更高的驅動力，並且將為更高的擴散速率提供額外的能力。
在如此溶劑蒸氣輔助退火氣體系統中，用以將嵌段共聚物退火之溶劑通常隨該等嵌段共聚物而調整。(複數)溶劑相對於對象嵌段共聚物之化學本質為選擇性或非選擇性(或中性)溶劑兩者之一。選擇性溶劑為偏好嵌段共聚物之一嵌段勝過其它(複數)者之一溶劑。在三嵌段或更高階嵌段共聚物的情況中，選擇性溶劑可能偏好二或更多嵌段勝過另一嵌段。中性溶劑為嵌段共聚物之所有嵌段在其中皆具有良好溶解度之溶劑。
溶劑的選擇可影響最大溶劑體積分率、形態、及所組裝膜之區域尺寸。嵌段共聚物/溶劑系統之相態(phase)可取決於溶劑的體積分率、還有溫度、及嵌段之相對體積分率。舉例來說，低溫下於選擇性溶劑中退火之對稱雙嵌段共聚物的形態可在溶劑分率增加時自多層狀、螺旋二十四面體、圓柱狀、球狀及微胞變化。
溶劑在本質上通常可為有機。對於溶劑蒸氣輔助退火有用的常見有機溶劑包含但不限於丙酮、氯仿、丁酮、甲苯、二丙酮醇、庚烷、四氫呋喃、二甲基甲醯胺、二硫化碳、或以上各者之組合。對於其中含矽的聚合物嵌段，含矽溶劑通常會較易被吸收至膜中。可將六甲基二矽氮烷(hexamethyl-disilizane)、二甲基矽基二甲基胺(dimethylsilyl-dimethylamine)、五甲基二矽基二甲基胺(pentamethyldisilyl-dimethyl amine)、及其它具有高蒸氣壓之如此矽基化試劑用於本發明之實施例。再者，亦可使用溶劑混合物，該溶劑混合物包含與每一共聚物相容之至少一溶劑，俾以確保適當之共聚物膨潤而增加聚合物的移動性。
為了使溶劑與嵌段共聚物對相匹配，可使用溶解度參數以找出所選溶劑及經歷自組裝之嵌段共聚物的聚合物嵌段之間的相容性。舉例來說，PS-PDMS系統通常利用甲苯加以溶劑退火(Jung et al.,Nanoletters , Vol. 7, No. 7, p 2046-2050; 2007)。甲苯的溶解度參數為8.9 cal1/2 cm-3/2 。聚苯乙烯及聚二甲基矽氧烷之溶解度參數分別為9.1及7.3。因此，根據實施例，溶劑之溶解度參數可介於嵌段共聚物中二聚合物嵌段的溶解度參數之間，俾使溶劑可與兩聚合物嵌段有效地交互作用。前述之溶劑蒸氣輔助退火氣體系統可用以將形成多層狀、水平圓柱、鉛直圓柱、或球狀區域之嵌段共聚物加以退火。合適的嵌段共聚物可具有在從約0.03到約0.30之範圍內的c值。此等嵌段共聚物可受到線條/間隔化學基板、由圓點所組成之化學基板、圖形線條/間隔模板、或圓柱狀之圖形模板所引導。
根據另一實施例，溶劑蒸氣輔助退火氣體中之溶劑蒸氣的濃度(亦即分壓)可關聯到嵌段共聚物層中的不均勻度。在此實施例中，溶劑蒸氣輔助退火氣體更包含載送氣體，像是惰性氣體。範例惰性氣體包含但不限於氮、氖、氬、或其它稀有氣體元素。藉由改變在腔室之不同部位所引入的載送氣體量，溶劑蒸氣輔助退火氣體中之溶劑蒸氣的濃度可在關聯到不均勻度的情況下受調整。與上述之熱退火系統類似，溶劑蒸氣輔助退火氣體輸送系統可配有同心環狀注射口或注射口之格柵陣列。此外，針對溶劑蒸氣輔助退火氣體而選定之溶劑可關聯到嵌段共聚物之聚合物嵌段的(複數)溶解度參數。
根據另一實施例，可將複數溶劑蒸氣用於溶劑蒸氣輔助退火氣體中。一般來說，一溶劑係為聚合物嵌段之一者所吸收而另一溶劑係為其它聚合物嵌段所吸收。在溶劑蒸氣輔助退火氣體中利用複數溶劑蒸氣實現控制晶圓範圍內之退火氣體的總壓(驅動力)、及製程腔室範圍內之成份溶劑蒸氣的相對溶劑蒸氣濃度兩者，後者實現在相關於嵌段共聚物層中之不均勻度的情況下控制各氣體相對於彼此的分壓。
此外，根據此實施例之進一步實施態樣，聚合物嵌段之溶解度參數可用以辨識溶劑蒸氣輔助退火氣體之適當的溶劑組成物。舉例來說，針對PS-PDMS嵌段共聚物可使用甲苯及正庚烷之混合溶劑系統。PS、PDMS、甲苯、及正庚烷之溶解度參數(單位為cal1/2 cm-3/2 )分別為9.1、7.3、8.9、及7.4。因此，在此範例中，溶劑蒸氣輔助退火氣體中之各溶劑的溶解度參數對於聚合物嵌段之一者係在約1 cal1/2 cm-3/2 以內。更具體而言，在此範例中，甲苯係基於PS所選擇，正庚烷則基於PDMS。應進一步察知儘管最簡單的嵌段共聚物為A-B類型，亦可使用像是A-B-A類型嵌段共聚物或A-B-C嵌段共聚物之其它類型的嵌段共聚物。因此，對於A-B-C類型嵌段共聚物，溶劑蒸氣輔助退火氣體組成中可存在著1、2、或3溶劑來將此等材料退火。前述之溶劑蒸氣輔助退火氣體系統中的複數溶劑蒸氣可用以將形成多層狀、水平圓柱、鉛直圓柱、或球狀區域之嵌段共聚物加以退火。合適的嵌段共聚物可具有在從約0.03到約0.30之範圍內的c值。此等嵌段共聚物可受到線條/間隔化學基板、由圓點所組成之化學基板、圖形線條/間隔模板、或圓柱狀之圖形模板所引導。
儘管本發明已藉其一或更多實施例的描述而說明，且儘管此等實施例已非常詳細地加以描述，然而其未意圖侷限或以任何方式將隨附請求項之範圍限制於如此細節。額外的優點及修改對於該領域中具有通常知識者而言將是顯而易見。本發明在其較寬廣的實施態樣中因而不限於所示及所述之特定細節、代表性設備及方法、及說明性範例。因此，可在不偏離大致發明概念之範圍的情況下從如此細節偏離。
10‧‧‧層疊基板
15‧‧‧中央範圍
20‧‧‧邊緣範圍
100‧‧‧方法
120‧‧‧步驟
140‧‧‧步驟
142‧‧‧步驟
144‧‧‧步驟
146‧‧‧步驟
148‧‧‧步驟
150‧‧‧步驟
160‧‧‧步驟
併入且構成本說明書之部份的隨附圖式顯示本發明之實施例，且與以上提出之本發明概述、及以下提出之詳細描述共同用以描述本發明。
圖1為在層疊基板之嵌段共聚物層中的徑向不均勻度之圖形表示；
圖2為顯示根據本發明之實施例、用以處理包含嵌段共聚物層之層疊基板的方法之流程圖；且
圖3為顯示根據圖2所示之方法、以相關於嵌段共聚物層中之不均勻度的方式受控制之可選製程變數。
100‧‧‧方法
120‧‧‧步驟
140‧‧‧步驟
160‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種層疊基板的處理方法，該層疊基板包含一層嵌段共聚物，該方法包含：a)辨識該層嵌段共聚物中之一不均勻度；b)控制相關於該層嵌段共聚物中之該不均勻度的一製程變數；及c)在受該製程變數影響之一製程條件下將該層嵌段共聚物退火，俾以補償該層嵌段共聚物中之該不均勻度的至少一部分，而形成包含其中具有改善之均勻度的複數區域之一圖案，其中，該不均勻度包含該層嵌段共聚物中之一中心到邊緣的變化，該製程變數係相關於該層嵌段共聚物中之該中心到邊緣的變化，且其中該製程變數係選自一退火溫度、一沖洗氣體之一溫度、該沖洗氣體之一濃度、在一溶劑蒸氣輔助退火氣體中之一溶劑的選擇、在該溶劑蒸氣輔助退火氣體中之一溶劑蒸氣的一濃度、或以上各者之組合，該製程變數為該退火溫度，且其中控制該製程變數包含在該層嵌段共聚物的範圍內變化該退火溫度，俾以提供相關於該層嵌段共聚物中之該中心到邊緣的變化之區帶熱傳，及變化該退火溫度包含利用一熱源加熱該層嵌段共聚物，該熱源係選自一熱板、一光學熱燈、一雷射熱燈、一微波加熱裝置、或以上各者之組合。
  2. 如申請專利範圍第1項之層疊基板的處理方法，其中該製程變數為該沖洗氣體之該溫度，且其中控制該製程變數包含在該層嵌段共聚物的範圍內變化該沖洗氣體之該溫度，俾以提供相關於該層嵌段共聚物中之該中心到邊緣的變化之區帶熱傳。
  3. 如申請專利範圍第1項之層疊基板的處理方法，其中該製程變數為該沖洗氣體之該濃度，且其中控制該製程變數包含在該層嵌段共聚物的範圍內變化該沖洗氣體之該濃度，俾以提供相關於該層嵌段共聚物中之該中心到邊緣的變化之區帶熱傳。
  4. 如申請專利範圍第1項之層疊基板的處理方法，其中該製程變數為在該溶劑蒸氣輔助退火氣體中之該溶劑的選擇，且其中控制該製程變數包含基於該溶劑之一溶劑溶解度參數相對於該嵌段共聚物之一第一聚合物嵌段的一第一聚合物嵌段溶解度參數、或相對於該嵌段共聚物之一第二聚合物嵌段的一第二聚合物嵌段溶解度參數之相似度而選擇該溶劑。
  5. 如申請專利範圍第4項之層疊基板的處理方法，其中該溶劑之該溶劑溶解度參數係介於該嵌段共聚物之該第一聚合物嵌段溶解度參數及該第二聚合物嵌段溶解度參數之間。
  6. 如申請專利範圍第5項之層疊基板的處理方法，更包含在該溶劑蒸氣輔助退火氣體中納入一第二溶劑做為一成份。
  7. 如申請專利範圍第6項之層疊基板的處理方法，其中該第二溶劑的選擇係基於該第二溶劑之一溶解度參數相對於該嵌段共聚物之該第一聚合物嵌段的該第一聚合物嵌段溶解度參數、或相對於該嵌段共聚物之該第二聚合物嵌段的第二聚合物嵌段溶解度參數之相似度。
  8. 如申請專利範圍第1項之層疊基板的處理方法，其中該製程變數為在該溶劑蒸氣輔助退火氣體中之該溶劑蒸氣的該濃度，且其中控制該製程變數包含在該層嵌段共聚物的範圍內變化該溶劑蒸氣輔助退火氣體中之該溶劑蒸氣 的該濃度，俾以提供相關於該層嵌段共聚物中之該中心到邊緣的變化之區帶曝露。
  9. 如申請專利範圍第8項之層疊基板的處理方法，其中該溶劑蒸氣輔助退火氣體更包含一第二溶劑蒸氣，該方法更包含控制該溶劑蒸氣輔助退火氣體中之該第二溶劑的一第二濃度。
  10. 一種減少層疊基板中之不均勻度的方法，該層疊基板包含一預圖案化基材上之一層嵌段共聚物，該方法包含：a)辨識該層疊基板中之該不均勻度；b)控制相關於該層疊基板中之該不均勻度的一製程變數；及c)在受該製程變數影響的一製程條件下將該層嵌段共聚物退火，俾以補償該層疊基板中之該不均勻度的至少一部分，而形成包含其中具有改善之均勻度的複數區域之一圖案，其中，該層疊基板包含由一邊緣區域所圍繞之一中央區域，且其中該不均勻度為該層嵌段共聚物中之一中心到邊緣的變化，該製程變數係相關於該層嵌段共聚物中之該中心到邊緣的變化，且其中該製程變數係選自一退火溫度、一沖洗氣體之一溫度、該沖洗氣體之一濃度、在一溶劑蒸氣輔助退火氣體中之一溶劑的選擇、在該溶劑蒸氣輔助退火氣體中之一溶劑蒸氣的一濃度、或以上各者之組合，及該製程變數為該沖洗氣體之該溫度，且控制該製程變數包含在該層嵌段共聚物的範圍內變化該沖洗氣體之該溫度，俾以提供相關於該層嵌段共聚物中之該中心到邊緣的變化之區帶熱傳。
  11. 如申請專利範圍第10項之減少層疊基板中之不均勻度的方法，其中該製程變數為該退火溫度，且其中控制該製程變數包含在該層嵌段共聚物的範圍內變化該退火溫度，俾以提供相關於該層嵌段共聚物中之該中心到邊緣的變化之區帶熱傳。
  12. 如申請專利範圍第10項之減少層疊基板中之不均勻度的方法，其中該製程變數為該沖洗氣體之該濃度，且其中控制該製程變數包含在該層嵌段共聚物的範圍內變化該沖洗氣體之該濃度，俾以提供相關於該層嵌段共聚物中之該中心到邊緣的變化之區帶熱傳。
  13. 如申請專利範圍第10項之減少層疊基板中之不均勻度的方法，其中該製程變數為該溶劑蒸氣輔助退火氣體中之該溶劑的選擇，且其中控制該製程變數包含基於該溶劑之一溶劑溶解度參數相對於該嵌段共聚物之一第一聚合物嵌段的一第一聚合物嵌段溶解度參數、或相對於該嵌段共聚物之一第二聚合物嵌段的一第二聚合物嵌段溶解度參數之相似度而選擇該溶劑。
  14. 如申請專利範圍第10項之減少層疊基板中之不均勻度的方法，其中該製程變數為該溶劑蒸氣輔助退火氣體中之該溶劑蒸氣的該濃度，且其中控制該製程變數包含在該層嵌段共聚物的範圍內變化該溶劑蒸氣輔助退火氣體中之該溶劑蒸氣的該濃度，俾以提供相關於該層嵌段共聚物中之該中心到邊緣的變化之區帶曝露。
TW103111815A 2013-03-29 2014-03-28 晶圓範圍內定向自組裝之控制方法 TWI511866B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/854,008 US20140291878A1 (en) 2013-03-29 2013-03-29 Methods for controlling across-wafer directed self-assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201505819A TW201505819A (zh) 2015-02-16
TWI511866B true TWI511866B (zh) 2015-12-11

Family

ID=50236296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103111815A TWI511866B (zh) 2013-03-29 2014-03-28 晶圓範圍內定向自組裝之控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140291878A1 (zh)
TW (1) TWI511866B (zh)
WO (1) WO2014158441A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9564326B2 (en) * 2014-07-17 2017-02-07 International Business Machines Corporation Lithography using interface reaction
JP2017157632A (ja) 2016-02-29 2017-09-07 東芝メモリ株式会社 半導体装置の製造方法及びパターン形成方法
CN108181789A (zh) * 2017-12-27 2018-06-19 北京百奥芯科技有限公司 一种针对pdms芯片转印的光刻胶模板加工方法
EP3543789A1 (en) 2018-03-22 2019-09-25 Nokia Technologies Oy An apparatus and method for solvent vapour annealing of a block copolymer
US20220236639A1 (en) * 2021-01-22 2022-07-28 Tokyo Electron Limited Directed self-assembly

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102667623A (zh) * 2009-12-18 2012-09-12 国际商业机器公司 定向自组装方法以及由此形成的分层结构

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7579278B2 (en) 2006-03-23 2009-08-25 Micron Technology, Inc. Topography directed patterning
US7723009B2 (en) 2006-06-02 2010-05-25 Micron Technology, Inc. Topography based patterning
US7763319B2 (en) * 2008-01-11 2010-07-27 International Business Machines Corporation Method of controlling orientation of domains in block copolymer films
US8426313B2 (en) * 2008-03-21 2013-04-23 Micron Technology, Inc. Thermal anneal of block copolymer films with top interface constrained to wet both blocks with equal preference
US8304493B2 (en) 2010-08-20 2012-11-06 Micron Technology, Inc. Methods of forming block copolymers
US8956804B2 (en) * 2011-06-23 2015-02-17 Asml Netherlands B.V. Self-assemblable polymer and methods for use in lithography
US9182673B2 (en) * 2011-07-18 2015-11-10 Asml Netherlands B.V. Method for providing a template for a self-assemblable polymer for use in device lithography

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102667623A (zh) * 2009-12-18 2012-09-12 国际商业机器公司 定向自组装方法以及由此形成的分层结构

Also Published As

Publication number Publication date
TW201505819A (zh) 2015-02-16
US20140291878A1 (en) 2014-10-02
WO2014158441A1 (en) 2014-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI511866B (zh) 晶圓範圍內定向自組裝之控制方法
JP6185139B2 (ja) 誘導自己組織化用途向け溶媒アニーリング処理
US11538684B2 (en) UV-assisted stripping of hardened photoresist to create chemical templates for directed self-assembly
JP6139011B2 (ja) 誘導自己組織化用途における中立層オーバーコートのトポグラフィの最小化
US9613801B2 (en) Integration of absorption based heating bake methods into a photolithography track system
US8455082B2 (en) Polymer materials for formation of registered arrays of cylindrical pores
JP6735544B2 (ja) 基板表面上にパターンを作製するためのグラフォエピタキシー法
US8945408B2 (en) Etch process for reducing directed self assembly pattern defectivity
JP6045746B2 (ja) 誘導自己組織化ケモエピタキシ用途において有機フィルムを除去するためのトラック処理
JP2015520510A (ja) ブロックコポリマーを用いたパターンの形成および物品
KR101175325B1 (ko) 양자점 형성방법
KR20110086834A (ko) 금속 산화물을 자기 조립된 블록 코폴리머에 선택적으로 투과시키기 위한 방법, 금속 산화물 구조체의 형성 방법, 및 이를 포함하는 반도체 구조체
KR20140087904A (ko) 블록 코폴리머 층의 패턴 형성 방법
JP6987793B2 (ja) グラフォエピタキシー方法のための機能化されたガイドパターンを形成する方法
KR101449850B1 (ko) 용매 어닐링 방법, 이를 이용한 블록 공중합체 패턴 형성 방법 및 이에 의하여 제조된 블록 공중합체 패턴
Park et al. Selective MOCVD growth of single-crystal dense GaAs quantum dot array using cylinder-forming diblock copolymers
Gu Self-assembly of Block copolymers by solvent vapor annealing, mechanism and lithographic applications
KR101554067B1 (ko) 담굼 어닐링을 이용한 블록공중합체 자기조립 제어 방법 및 이를 통하여 얻어진 나노구조물
Park et al. Graphoepitaxy of Symmetric Six‐Arm Star‐Shaped Poly (methyl methacrylate)‐block‐Polystyrene Copolymer Thin Film