本申請(qǐng)要求2014年9月16日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2014-0123032的韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此，如同全文闡述。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)的各種實(shí)施例涉及制造半導(dǎo)體器件的方法，更具體而言，涉及形成精細(xì)圖案的方法。

背景技術(shù)：

在制造半導(dǎo)體器件時(shí)，大量的努力集中于將更多的圖案集成在有限的面積內(nèi)。即，試圖增加半導(dǎo)體器件的集成密度通常已經(jīng)導(dǎo)致越來(lái)越精細(xì)的圖案形成。已經(jīng)提出了各種技術(shù)用于在幾納米至幾十納米的范圍內(nèi)形成更精細(xì)的圖案，諸如具有納米尺度臨界尺寸(CD)的小接觸孔。

當(dāng)僅使用光刻來(lái)形成精細(xì)圖案時(shí)，由于在光刻工藝中使用的設(shè)備的圖像分辨率極限而存在限制。使用聚合物分子的自組裝來(lái)形成精細(xì)圖案可以是用于克服由于在光刻工藝中使用的光學(xué)系統(tǒng)的本質(zhì)(諸如從光刻工藝中使用的光學(xué)系統(tǒng)的光源中產(chǎn)生的光的波長(zhǎng))而導(dǎo)致的圖像分辨率極限的候選方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

各種實(shí)施例涉及使用自組裝聚合物分子來(lái)形成圖案的方法。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種形成圖案的方法包括：在設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的底部層上形成可顯影抗反射層；在可顯影抗反射層上形成光致抗蝕劑層；將光致抗蝕劑層的部分和可顯影抗反射層的部分選擇性地暴露至光；選擇性地去除光致抗蝕劑層的未曝光區(qū)，以形成暴露出可顯影抗反射層的未曝光區(qū)的光致抗蝕劑圖案；選擇性地去除可顯影抗反射層的曝光區(qū)，以形成引導(dǎo)圖案；形成填充引導(dǎo)圖案之間的空間的中間層；在引導(dǎo)圖案和中性層上形成自組裝嵌段共聚物BCP層；將自組裝BCP層退火以形成被交替地且重復(fù)地排列的第一聚合物嵌段域和第二聚合物嵌段域；以及選擇性地去除第一聚合物嵌段域。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，一種形成圖案的方法包括：在設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的底部層上形成可顯影抗反射層；在可顯影抗反射層上形成光致抗蝕劑層；將光致抗蝕劑層的部分和可顯影抗反射層的部分選擇性地暴露至光，以限定光致抗蝕劑層和可顯影抗反射層的 線形狀的未曝光區(qū)；選擇性地去除光致抗蝕劑層的未曝光區(qū)，以形成提供暴露出可顯影抗反射層的未曝光區(qū)的溝槽的光致抗蝕劑圖案；選擇性地去除可顯影抗反射層的曝光區(qū)，以形成具有小于線形狀的引導(dǎo)圖案之間的距離的寬度的線形狀的引導(dǎo)圖案；形成填充引導(dǎo)圖案之間的空間的中性層；在引導(dǎo)圖案和中性層上形成自組裝嵌段共聚物BCP層；將自組裝BCP層退火，以形成被交替地且重復(fù)地排列的線形狀的第一聚合物嵌段域和線形狀的第二聚合物嵌段域；以及選擇性地去除第一聚合物嵌段域。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，一種形成圖案的方法包括：在設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的底部層上形成可顯影抗反射層；在可顯影抗反射層上形成光致抗蝕劑層；將光致抗蝕劑層的部分和可顯影抗反射層的部分選擇性地暴露至光，以限定光致抗蝕劑層和可顯影抗反射層的島形狀的未曝光區(qū)；選擇性地去除光致抗蝕劑層的未曝光區(qū)，以形成暴露出可顯影抗反射層的未曝光區(qū)的光致抗蝕劑圖案；選擇性地去除可顯影抗反射層的曝光區(qū)，以形成具有小于線形狀的引導(dǎo)圖案之間的距離的寬度的島形狀的引導(dǎo)圖案；形成填充引導(dǎo)圖案之間的空間的中性層；在引導(dǎo)圖案和中性層上形成自組裝嵌段共聚物BCP層；將自組裝BCP層退火，以形成第一聚合物嵌段域和包圍第一聚合物嵌段域的側(cè)壁的第二聚合物嵌段域；以及選擇性地去除第一聚合物嵌段域以形成孔。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，一種形成圖案的方法包括：在設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的底部層上形成中性層；在中性層上形成可顯影可反射層；在可顯影抗反射層上形成光致抗蝕劑層；將光致抗蝕劑層的部分和可顯影抗反射層的部分選擇性地暴露至光；選擇性地去除光致抗蝕劑層的未曝光部分，以形成暴露出可顯影抗反射層的未曝光區(qū)的光致抗蝕劑圖案；選擇性地去除可顯影抗反射層的曝光區(qū)，以形成暴露出中性層的部分的引導(dǎo)圖案；在引導(dǎo)圖案和暴露出的中性層之間形成自組裝嵌段共聚物BCP層；將自組裝BCP層退火，以形成被交替地且重復(fù)地排列的第一聚合物嵌段域和第二聚合物嵌段域；以及選擇性地去除第一聚合物嵌段域。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，一種形成圖案的方法包括在設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的底部層上形成引導(dǎo)圖案。引導(dǎo)圖案由可顯影抗發(fā)射材料形成。引導(dǎo)圖案彼此間隔開(kāi)，使得引導(dǎo)圖案中的每個(gè)的寬度小于引導(dǎo)圖案之間的距離。自組裝嵌段共聚物BCP層形成在引導(dǎo)圖案和底部層上。自組裝BCP層包括第一聚合物嵌段成分和第二聚合物嵌段成分。自組裝BCP層被退火以形成被交替地且重復(fù)地排列的第一聚合物嵌段域和第二聚合物嵌段域。第一聚合物嵌段域被選擇性地去除。第一聚合物嵌段域由第一聚合物嵌段成分形成，以及第二聚合物嵌段域由第二聚合物嵌段成分形成。第一聚合物嵌段域中的第一域形成在引導(dǎo)圖案上。第二聚合物嵌段域和第一聚合物嵌段域中的第二域被交替地且重復(fù)排列在引導(dǎo)圖案之間。

附圖說(shuō)明

考慮附圖和伴隨的詳細(xì)描述，本公開(kāi)的各種實(shí)施例將變得更加顯而易見(jiàn)，其中：

圖1至圖13是圖示根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的形成精細(xì)圖案的方法的截面圖；

圖14和圖15圖示了在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中使用的可顯影抗反射層的化學(xué)式和分子結(jié)構(gòu)；

圖16、圖17和圖18是圖示在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中使用的嵌段共聚物(BCP)層的相分離的示意圖；

圖19至圖26是圖示根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的形成線和空間陣列圖案的方法的立體圖；

圖27至圖38是圖示根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的形成孔陣列圖案的方法的平面圖和截面圖；以及

圖39至圖45是圖示根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例的形成精細(xì)圖案的方法的截面圖。

具體實(shí)施方式

將理解的是，盡管可以在本文中使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等來(lái)描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)當(dāng)限制于這些術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分一個(gè)元件與另一個(gè)元件。因而，在不脫離本公開(kāi)的教導(dǎo)的情況下，在一些實(shí)施例中的第一元件可以被稱作為在其他實(shí)施例中的第二元件。

還將理解的是，當(dāng)一個(gè)元件被稱作為位于另一個(gè)元件“之下”、“下方”、“以下”、“下部”、“上”、“之上”、“以上”、“上部”、“側(cè)面”、“旁邊”時(shí)，其可以與其他元件直接接觸，或者可以在它們之間存在至少一個(gè)中間元件。因此，諸如在本文中使用的“之下”、“下方”、“以下”、“下部”、“上”、“之上”、“以上”、“上部”、“側(cè)面”、“旁邊”等的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施例的目的，并非意圖限制本公開(kāi)的范圍。用于描述元件或?qū)又g的關(guān)系的其他詞應(yīng)當(dāng)采用相似的方式來(lái)解釋，例如，“在…之間”與“直接在…之間”或者“與…相鄰”與“直接與…相鄰”。

本公開(kāi)的一些實(shí)施例可以提供使用嵌段共聚物(BCP)層的相分離來(lái)形成線和空間圖案的方法。另外，本公開(kāi)的一些實(shí)施例可以提供使用BCP層的相分離來(lái)形成孔陣列圖案的方法。以下實(shí)施例可以利用使用BCP層的相分離的直接自組裝(DSA)工藝。因而，根據(jù)實(shí)施例，可以形成具有小于典型光刻工藝的分辨率極限的尺寸的精細(xì)圖案或精細(xì)空 間。例如，BCP層中的特定聚合物嵌段可以被排序和相分離，以在受控制的條件下形成域部分，并且相分離的域部分可以被選擇性地去除，以形成具有納米尺度特征尺寸的空間或圖案。這里，納米尺度特征的尺寸意旨從幾納米至幾十納米。

BCP層的自組裝結(jié)構(gòu)可以根據(jù)組成BCP層的兩個(gè)或更多個(gè)不同的聚合物嵌段的體積比、BCP層的相分離的退火溫度、組成BCP層的聚合物嵌段的分子尺寸、以及組成BCP層的聚合物嵌段的分子量，形成為具有圓柱形形狀或薄片形狀。即，被相分離的聚合物嵌段的域部分可以形成為具有圓柱形形狀或薄片形狀。如果BCP層的自組裝結(jié)構(gòu)具有圓柱形形狀，則BCP層可以被用于形成孔陣列圖案。如果BCP層的自組裝結(jié)構(gòu)具有薄片形狀，則BCP層可以被用于形成線和空間圖案。

本公開(kāi)的各種實(shí)施例可以被應(yīng)用于高集成半導(dǎo)體器件的制造，例如，包括在單元區(qū)中具有精細(xì)特征尺寸的儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)的陣列和與儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)連接的互連線的陣列的相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)(PcRAM)器件或者阻變隨機(jī)存取存儲(chǔ)(ReRAM)器件。此外，以下實(shí)施例可以應(yīng)用于規(guī)則或不規(guī)則排列的導(dǎo)電通孔和導(dǎo)電線的形成。另外，以下實(shí)施例可以被應(yīng)用于存儲(chǔ)器件的制造，諸如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)(SRAM)器件、快閃存儲(chǔ)器件、磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)(MRAM)器件和鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)(FeRAM)器件，或者被應(yīng)用于邏輯器件的制造，諸如控制器件、中央處理單元(CPU)以及算術(shù)邏輯單元(ALU)。

圖1至圖13是圖示根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的形成精細(xì)圖案的方法的截面圖。

圖1和圖2圖示了形成可顯影抗反射層301和交聯(lián)的可顯影抗反射層300的步驟。

參見(jiàn)圖1，在襯底100上可以形成刻蝕目標(biāo)層210。襯底100可以是形成有組成集成電路的電路元件的半導(dǎo)體襯底?？涛g目標(biāo)層210可以是在后續(xù)工藝中被圖案化用于形成電路互連線的導(dǎo)電層?？商孢x地，刻蝕目標(biāo)層210可以在后續(xù)的工藝中被圖案化，以形成在底部層(未示出)被刻蝕時(shí)用作刻蝕掩模的刻蝕目標(biāo)圖案。因而，刻蝕目標(biāo)層210可以通過(guò)沉積或者涂覆電介質(zhì)材料或者導(dǎo)電材料來(lái)形成。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，刻蝕目標(biāo)層210可以由金屬層、金屬合金層或者金屬氮化物層形成。金屬可以包括鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)或者鈦(Ti)。可替選地，刻蝕目標(biāo)層210可以由諸如層間絕緣層或者模板層的電介質(zhì)層形成。例如，刻蝕目標(biāo)層210可以由氧化硅(SiO₂)層形成。

硬掩模層230可以形成在刻蝕目標(biāo)層210上。硬掩模層230可以在后續(xù)的工藝中被圖案化，并且圖案化的硬掩模層可以在刻蝕目標(biāo)層210被刻蝕時(shí)用作刻蝕掩模。因此，硬掩模層230可以由相對(duì)于刻蝕目標(biāo)層210具有刻蝕選擇性的材料層形成。例如，硬掩模層230可以形成為包括氮化硅(Si₃N₄)層或者氮氧化硅(SiON)層。

可顯影抗反射層301可以形成在包括刻蝕目標(biāo)層210和硬掩模層230的底部結(jié)構(gòu)上?？娠@影抗反射層301可以通過(guò)如下來(lái)形成：將有機(jī)聚合物材料(R’-OH)和交聯(lián)劑溶解在溶劑中以形成溶液材料(參見(jiàn)圖14)，并且利用旋涂工藝將溶液材料涂覆在硬掩模層230上?？娠@影抗反射層301可以包括諸如光子酸產(chǎn)生劑(PAG)或者熱酸產(chǎn)生劑(TAG)的酸產(chǎn)生劑。當(dāng)溶液材料被涂覆在硬掩模層230上時(shí)，在涂覆在硬掩模層230上的可顯影抗反射層301中的聚合物可以不交聯(lián)，并且可以溶解在溶劑中。然而，隨后，可顯影抗反射層301可以在室溫之上的高溫中被退火或烘焙，以在其中的聚合物之間引起交聯(lián)反應(yīng)。因此，可以形成交聯(lián)的可顯影抗反射層301，以及可顯影抗反射層301中的交聯(lián)聚合物可以在溶劑中不溶解。如果交聯(lián)的可顯影抗反射層300中的部分通過(guò)光刻工藝中的曝光步驟而暴露出，則交聯(lián)的可顯影抗反射層300中的曝光區(qū)可以使用顯影劑選擇性地去除。因而，可顯影抗反射層301可以使用已知作為可顯影底部抗反射涂覆(D-BARC)材料的一種材料來(lái)形成。即，可顯影抗反射層301不使用不可顯影的典型的底部抗反射涂覆(BARC)材料來(lái)形成。

圖3圖示了形成光致抗蝕劑層400的步驟。

參見(jiàn)圖3，具有負(fù)性顯影特征的抗蝕劑材料可以涂覆在交聯(lián)的可顯影抗反射層300上，以形成光致抗蝕劑層400。隨后，光致抗蝕劑層400可以被軟烘焙，以減少包含在光致抗蝕劑層400中的溶劑量。軟烘焙工藝可以在大約90℃至大于150℃的溫度執(zhí)行大約30秒至大約90秒。

圖4圖示了對(duì)光致抗蝕劑層400曝光的步驟。

參見(jiàn)圖4，包括光致抗蝕劑層400的襯底可以加載在曝光裝置中，在光掩模500之下。具有“hυ”能量的光可以被輻照在光掩模500上，以選擇性地將光致抗蝕劑層400的部分曝光，其中，“h”表示普朗克(Planck)常數(shù)，以及“υ”表示光的頻率。因而，光致抗蝕劑層400可以包括曝光區(qū)410和未曝光區(qū)430。在曝光步驟期間，光還可以穿過(guò)光致抗蝕劑層400以到達(dá)交聯(lián)的可顯影抗反射層300。因而，交聯(lián)的可顯影抗反射層300還可以包括曝光區(qū)310和未曝光區(qū)330?？梢酝ㄟ^(guò)使用ArF受激準(zhǔn)分子激光器作為光源進(jìn)行曝光步驟，并且光致抗蝕劑層400可以由被暴露至ArF受激準(zhǔn)分子激光器的材料形成?？商孢x地，曝光步驟可以使用超紫外(EUV)射線作為光源來(lái)執(zhí)行，并且光致抗蝕劑層400可以由被暴露至EUV射線的EUV抗蝕劑材料形成。

在曝光步驟期間，為光致抗蝕劑層400中的部件之一的光子酸產(chǎn)生劑可以與穿過(guò)光致抗蝕劑層400的光反應(yīng)，以在光致抗蝕劑層400的曝光區(qū)410中產(chǎn)生酸(H+)或者酸離子。在曝光區(qū)410中產(chǎn)生的酸(H+)或者酸離子可以將曝光區(qū)410從對(duì)于顯影劑的可 溶解狀態(tài)改變成不可溶解的狀態(tài)。因而，曝光區(qū)410在顯影劑中處于可溶解的狀態(tài)。

在交聯(lián)的可顯影抗反射層300的曝光區(qū)310中的酸產(chǎn)生劑還可以與穿過(guò)交聯(lián)的可顯影抗反射層300的光反應(yīng)，以在交聯(lián)的可顯影抗反射層300的曝光區(qū)310中產(chǎn)生酸(H+)或者酸離子。在曝光區(qū)310中的酸(H+)或者酸離子可以起作用，使得在曝光區(qū)310中的交聯(lián)的聚合物之間的接合可以被破壞。因而，曝光區(qū)310可以在顯影劑(例如，正性顯影劑)中被改變成可溶解的狀態(tài)。如果暴露出的光致抗蝕劑層400暴露至顯影劑，則光致抗蝕劑層400中的曝光區(qū)410可以呈現(xiàn)與光致抗蝕劑層400中的未曝光區(qū)430的溶解性不同的溶解性。因而，未曝光區(qū)430可以在顯影劑中選擇性地溶解，并且在后續(xù)的顯影步驟中去除。在執(zhí)行顯影步驟之前，暴露出的光致抗蝕劑層400可以經(jīng)受后曝光烘焙(PEB)步驟。在后曝光烘焙(PEB)步驟中，在曝光區(qū)410中產(chǎn)生的酸(H+)或者酸離子可以擴(kuò)散至交聯(lián)的可顯影抗反射層300的曝光區(qū)310。因而，在交聯(lián)的可顯影抗反射層300的曝光區(qū)310中產(chǎn)生的酸(H+)或者酸離子的濃度可以增加。

PEB步驟條件可以根據(jù)光致抗蝕劑層400的厚度和成分而不同。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，PEB步驟可以在大約80℃至大約150℃的溫度執(zhí)行大約30秒至大約90秒。

圖5圖示了形成光致抗蝕劑圖案410的步驟。

參見(jiàn)圖4和圖5，暴露的光致抗蝕劑層400中的未曝光區(qū)430可以使用負(fù)性顯影劑(NTD)來(lái)選擇性地去除。NTD可以是有機(jī)顯影劑。例如，有機(jī)顯影劑可以包括選自酮類、酯類、醚類、酰胺類、烴類或者它們的組合中的任意一種溶劑。酮類溶劑可以包括：丙酮、2-己酮、5-甲基-2-己酮、2-庚酮、4-庚酮、1-辛酮、2-辛酮、1-壬酮、2-壬酮、二異丁基酮(DIBK)環(huán)己酮、甲基環(huán)己酮、苯丙酮、甲基乙基酮、或甲基異丁基酮。酯類溶劑可以包括：乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸戊酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯，乙基-3-乙氧基丙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、甲酸丙酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、或者乳酸丙酯。醚類溶劑可以包括二噁烷(dioxane，或二惡烷)、四氫呋喃、或者乙二醇醚。乙二醇醚可以包括：乙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、丙二醇單乙基醚、二乙二醇單甲基醚、三乙二醇單乙醚、或甲氧基甲基丁醇。酰胺類溶劑可以包括：N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、或者N,N-二甲基甲酰胺。烴類溶劑可以包括芳烴，例如甲苯或二甲苯。在一些實(shí)施例中，用作NTD的有機(jī)顯影劑可以包括選自酮類溶劑，酯類溶劑，醚類溶劑，酰胺類和烴類溶劑中的至少一種。

NTD可以使用旋涂技術(shù)或者攪拌涂覆技術(shù)而應(yīng)用于暴露出的光致抗蝕劑層400，以 及沖洗步驟可以應(yīng)用于所顯影的光致抗蝕劑層400以選擇性地去除未曝光區(qū)430。即，曝光區(qū)410可以保留下來(lái)以組成暴露出可顯影抗反射層300的未曝光區(qū)330的光致抗蝕劑圖案410。可顯影抗反射層300中的未曝光區(qū)330仍可以保持交聯(lián)狀態(tài)。因而，可顯影抗反射層300中的未曝光區(qū)330即使在光致抗蝕劑層400中的未曝光區(qū)430通過(guò)NTD被去除之后也可以保留下來(lái)。

圖6圖示了形成引導(dǎo)圖案330的步驟。

參見(jiàn)圖4和圖6，可以選擇性地去除可顯影抗反射層300的曝光區(qū)310。在曝光步驟期間，光可以在可顯影抗反射層300的曝光區(qū)310中產(chǎn)生酸，并且酸可以破壞曝光區(qū)310(參見(jiàn)圖15)中的交聯(lián)聚合物之間的鍵聯(lián)。此外，在曝光區(qū)310中產(chǎn)生的酸可以通過(guò)在PEB步驟期間提供的熱能激活，以破壞曝光區(qū)310中的交聯(lián)聚合物之間的鍵聯(lián)。因此，曝光區(qū)310可以容易地溶解在溶劑中。相反地，由于在曝光步驟期間光未輻照在未曝光區(qū)330上，未曝光區(qū)330仍可以保持交聯(lián)狀態(tài)。因而，曝光區(qū)310的溶解度可以與顯影劑中的未曝光區(qū)330的溶解度不同。

可以使用負(fù)性顯影劑(PTD)選擇性地去除可顯影抗反射層300中的曝光區(qū)310。PTD可以是堿性顯影劑。堿性顯影劑可以是包含堿性成分的水溶液。例如，堿性顯影劑可以是四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液。TMAH溶液可以包括大約2wt％至大約5wt％的TMAH材料。

TMAH顯影劑可以使用旋涂方法施加至光致抗蝕劑圖案410和可顯影抗反射層300的未曝光區(qū)330。因此，曝光區(qū)310可以被選擇性地去除，以僅將未曝光區(qū)330保留在硬掩模層230上。曝光區(qū)310可以在TMAH顯影劑中顯影，并且光致抗蝕劑圖案410可以被剝離并且去除。保留在硬掩模層230上的未曝光區(qū)330可以被形成為引導(dǎo)圖案。即使光致抗蝕劑圖案410覆蓋可顯影抗反射層300的曝光區(qū)310，PTD的TMAH顯影劑也可以經(jīng)由光致抗蝕劑圖案410的邊沿部分滲透至曝光區(qū)310，并且可以溶解可顯影抗反射層300的曝光區(qū)310。因而，可以使用PTD同時(shí)去除光致抗蝕劑圖案410和曝光區(qū)310，或者可以在曝光區(qū)310通過(guò)PTD溶解之后將光致抗蝕劑圖案410剝離。為了加速利用PTD的顯影步驟，在執(zhí)行顯影步驟之前，光致抗蝕劑圖案410可以通過(guò)使用包括稀釋劑的有機(jī)溶液來(lái)處理。光致抗蝕劑圖案410的側(cè)表面部分可以被剝?nèi)?，以暴露出可顯影抗反射層300的暴露區(qū)310的邊沿部分。因此，可以加速TMAH顯影劑的滲透或者TMAH顯影劑可以直接接觸曝光區(qū)310的暴露部分。因而，可以加速曝光區(qū)310的去除。

再次參見(jiàn)圖4、圖5和圖6，在使用PTD執(zhí)行顯影步驟時(shí)光致抗蝕劑圖案410可以防止引導(dǎo)圖案330倒塌。這是由于光致抗蝕劑圖案410覆蓋曝光區(qū)310以防止曝光區(qū)310 在顯影步驟期間被諸如TMAH顯影劑的PTD過(guò)度地顯影。如果引導(dǎo)圖案330(即，未曝光區(qū))的寬度小于曝光區(qū)310的寬度，并且曝光區(qū)310被直接暴露至TMAH顯影劑，而沒(méi)有光致抗蝕劑圖案410，則引導(dǎo)圖案330可以在顯影步驟期間被破壞或者可以從TMAH顯影劑處倒塌。然而，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，由于光致抗蝕劑圖案410與曝光區(qū)310重疊，所以可以防止在顯影步驟期間引導(dǎo)圖案330的破壞或倒塌。

光致抗蝕劑圖案410可以將酸或者酸離子供應(yīng)至可顯影抗反射層300的曝光區(qū)310。盡管在曝光步驟期間在可顯影抗反射層300中產(chǎn)生的酸的濃度低，但是在光致抗蝕劑層400中的曝光區(qū)410(即，光致抗蝕劑圖案)產(chǎn)生的酸或者酸離子可以擴(kuò)散至曝光區(qū)310中，以增加曝光區(qū)310的酸濃度。通過(guò)在PEB步驟期間產(chǎn)生的熱可以導(dǎo)致酸或者酸離子的這種擴(kuò)散。如果曝光區(qū)310的酸濃度增加，則在顯影步驟期間曝光區(qū)310可以清潔地去除，而不留下曝光區(qū)310的殘留物或者痕跡。

利用NTD的顯影步驟之后可以接著利用PTD的顯影步驟。由于在使用NTD的顯影步驟與使用PTD的顯影步驟之間不執(zhí)行工藝，所以使用NTD的顯影步驟和使用PTD的顯影步驟可以在同一裝置上使用原位工藝來(lái)連續(xù)執(zhí)行。因而，制造所需的工藝步驟的數(shù)量或者工藝時(shí)間可以減少?？梢栽谑褂肞TD的顯影步驟之后執(zhí)行沖洗步驟。

圖7和圖8圖示了形成中性層600的步驟。

參見(jiàn)圖7，中性層600可以形成在引導(dǎo)圖案330之間的空間中。引導(dǎo)圖案330可以具有小于引導(dǎo)圖案330之間的距離的寬度W1，并且可以暴露出底部硬掩模層230的部分。因而，中性層600可以形成為覆蓋硬掩模層230的暴露出的部分，并且暴露出引導(dǎo)圖案330的頂表面。中性層600可以引起構(gòu)成在后續(xù)工藝中形成的BCP層的聚合物嵌段，以相分離成嵌段域(block domain)，該嵌段域可交替地且重復(fù)地排序以形成圓柱形形狀或者薄片形狀。即，中性層600中的每個(gè)可以用作定向控制層，其控制BCP層中的聚合物嵌段的方向以便當(dāng)BCP層被相分離時(shí)交替地且重復(fù)地排列嵌段域。

中性層600可以由對(duì)BCP層的全部聚合物嵌段呈現(xiàn)出相似親和力的材料層形成。例如，中性層600可以形成為包括包含無(wú)規(guī)共聚的聚合物嵌段“A”和聚合物嵌段“B”的共聚物材料。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，如果BCP層由聚苯乙烯-聚(甲基丙烯酸甲酯)嵌段共聚物(PS-b-PMMA)材料形成，則中性層600可以被形成為包括包含PS嵌段和PMMA嵌段的共聚物材料，即PS-r-PMMA材料。

為了形成中性層600，各種無(wú)規(guī)共聚物材料中的一個(gè)或更多個(gè)，諸如PS-r-PMMA材料可以用作具有末端羥基(-OH基)的聚合物材料，并且無(wú)規(guī)共聚物材料可以被溶解在溶劑中以形成中性溶液。然后，中性溶液可以被涂覆在引導(dǎo)圖案330的頂表面上和硬 掩模層230的暴露出的部分上，以形成涂覆層601。隨后，涂覆層601可以被退火以將涂覆層601中的羥基(-OH基)與硬掩模層230鍵合/接合。在引導(dǎo)圖案330的頂表面上的涂覆層601不與硬掩模層230接合。因而，引導(dǎo)圖案330的頂表面上的涂覆層601可以使用溶劑來(lái)去除，由此形成僅覆蓋硬掩模層230的中性層600。硬掩模層230可以由提供能夠與涂覆層601中的羥基(-OH基)鍵合的表面鍵聯(lián)的材料形成。例如，硬掩模層230可以由包含硅的材料形成。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，硬掩模層230可以由氮氧化硅層形成。如上所述，可以使用聚合物刷擦工藝將中性層600形成在引導(dǎo)圖案330之間的空間中。由于引導(dǎo)圖案330，即交聯(lián)的可顯影抗反射層300，具有有機(jī)聚合物結(jié)構(gòu)，所以可以抑制引導(dǎo)圖案330與涂覆層601中的羥基(-OH基)之間的化學(xué)鍵合。因而，如上所述，在引導(dǎo)圖案330的頂表面上的涂覆層601可以通過(guò)聚合物刷擦工藝來(lái)去除。作為聚合物刷擦工藝的結(jié)果，中性層600中的每個(gè)可以形成為具有與引導(dǎo)圖案330的頂表面基本共面的頂表面。因此，在BCP層通過(guò)退火工藝來(lái)相分離時(shí)，由于存在中性層600，所以可以防止構(gòu)成BCP層的聚合物嵌段的自對(duì)準(zhǔn)故障，其在后續(xù)工藝中形成在中性層600和引導(dǎo)圖案330上。

參見(jiàn)圖8，引導(dǎo)圖案330中的每個(gè)可以形成為具有小于中性層600中的每個(gè)的寬度W2的寬度W1。當(dāng)BCP層被相分離時(shí)，引導(dǎo)圖案330可以引起在構(gòu)成BCP層的兩個(gè)或更多個(gè)不同的聚合物嵌段之中的任何一種聚合物嵌段形成在引導(dǎo)圖案330上。因而，當(dāng)BCP層在后續(xù)的工藝中被相分離時(shí)，在BCP層中的兩個(gè)或更多個(gè)不同的聚合物嵌段可以被交替地且重復(fù)地排列在引導(dǎo)圖案330之間的中性層600上。

圖9圖示了形成BCP層700的步驟。

參見(jiàn)圖9，自組裝BCP材料可以涂覆在引導(dǎo)圖案330和中性層600上，以形成覆蓋引導(dǎo)圖案330和中性層600的BCP層700。BCP層700可以由PS-b-PMMA材料或者聚苯乙烯-聚(二甲基硅氧烷)(PS-PDMS)嵌段共聚物材料形成。當(dāng)BCP層700由包含PS嵌段和PMMA嵌段的PS-b-PMMA材料形成時(shí)，PS嵌段與PMMA嵌段的體積比可以被控制成大約7:3至大約5:5。PS嵌段與PMMA嵌段的體積比或者PS嵌段和PMMA嵌段的分子量可以根據(jù)工藝方案適當(dāng)?shù)乜刂啤＠?，PS-b-PMMA材料可以具有大約50vol.％至大約80vol.％的PS嵌段含量和大約20vol.％至大約50vol.％的PMMA嵌段含量。

BCP層700可以包括具有聚合物嵌段的功能性聚合物材料，其中聚合物嵌段具有被共價(jià)鍵合(共價(jià)鍵聯(lián)接)的兩個(gè)或更多個(gè)不同的結(jié)構(gòu)，以組成單個(gè)嵌段共聚物，如圖16中所示。如圖16中進(jìn)一步所示，BCP層700的單個(gè)嵌段共聚物可以具有聚合物嵌段A和聚合物嵌段B經(jīng)由連接點(diǎn)通過(guò)共價(jià)鍵彼此連接的鏈形狀。BCP層700可以被涂覆成均 相，如圖17中所示。

因?yàn)锽CP層700中的聚合物嵌段由于其不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)而具有不同的可溶混性和不同的溶解度，所以BCP層700中的聚合物嵌段可以形成不同的結(jié)構(gòu)。即，具有不同結(jié)構(gòu)的聚合物嵌段在某些溫度中彼此是不可溶混的。因而，BCP層700可以使用退火工藝被相分離，以提供自對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，如圖18中所示。即，具有均相的BCP層700可以通過(guò)退火工藝被相分離成布置有聚合物嵌段“A”的域“A”和布置有聚合物嵌段“B”的域“B”。照此，BCP層700中的聚合物嵌段可以被相分離，或者選擇性地溶解成液態(tài)或者固態(tài)，以形成自組裝結(jié)構(gòu)。

經(jīng)由BCP層700的自組裝來(lái)形成具有特定形狀的納米尺度的結(jié)構(gòu)可以受到BCP層700的聚合物嵌段的物理屬性和/或化學(xué)屬性的影響。當(dāng)由兩種不同的聚合物嵌段構(gòu)成的BCP層被自組裝在襯底上時(shí)，根據(jù)構(gòu)成BCP層的聚合物嵌段的體積比、BCP層的相分離的退火溫度、以及構(gòu)成BCP層的聚合物嵌段的分子尺寸，BCP層的自組裝結(jié)構(gòu)可以被形成為三維立方體形狀、三維雙螺旋形狀、二維六邊填充柱形狀或者二維薄片形狀。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，BCP層700可以由如下形成：聚丁二烯-聚甲基丙烯酸丁酯嵌段共聚物、聚丁二烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物、聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、聚丁二烯聚乙烯基吡啶嵌段共聚物、聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、聚丙烯酸丁酯-聚乙烯基吡啶嵌段共聚物、聚異戊二烯-聚乙烯基吡啶嵌段共聚物、聚異戊二烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、聚丙烯酸己酯聚乙烯基吡啶嵌段共聚物、聚異丁烯-聚甲基丙烯酸丁酯嵌段共聚物、聚異丁烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、聚異丁烯-聚甲基丙烯酸丁酯嵌段共聚物、聚異丁烯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物、聚甲基丙烯酸丁酯聚丙烯酸丁酯嵌段共聚物、聚乙基乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸丁酯嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚丁二烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚異戊二烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶嵌段共聚物、聚乙基乙烯-聚乙烯基吡啶嵌段共聚物、聚乙烯-聚乙烯基吡啶嵌段共聚物、聚乙烯基吡啶聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、聚環(huán)氧乙烷-聚異戊二烯嵌段共聚物、聚環(huán)氧乙烷-聚丁二烯嵌段共聚物、聚環(huán)氧乙烷-聚苯乙烯嵌段共聚物、聚環(huán)氧乙烷聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、聚環(huán)氧乙烷-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物、或聚苯乙烯-聚環(huán)氧乙烷嵌段共聚物。

圖10圖示了形成聚合嵌段的第一域710和聚合嵌段的第二域720的步驟。

參見(jiàn)圖10，BCP層(圖9中的700)可以使用退火工藝而相分離，以形成被交替地且重復(fù)地排列的聚合嵌段的第一域710和聚合嵌段的第二域720。即，具有圖17中所示 的均相的BCP層700可以通過(guò)退火工藝被相分離成與圖18中的域“A”相對(duì)應(yīng)的第一聚合物嵌段域710、和與圖18中的域“B”相對(duì)應(yīng)的第二聚合物嵌段域720。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，第一聚合物嵌段域710或者第二聚合物嵌段域720可以形成為具有圓形柱體形狀?？商孢x地，第一聚合物嵌段域710和第二聚合物嵌段域720可以形成為具有薄片形狀。用于BCP層700的相分離的退火工藝可以是在大約100℃至大約190℃的溫度執(zhí)行小于1小時(shí)至大約一百小時(shí)的熱退火工藝?？商孢x地，熱退火工藝可以執(zhí)行幾分鐘。作為退火工藝的結(jié)果，第一聚合物嵌段域710和第二聚合物嵌段域720可以被重新布置且以分離相存在，如圖18中所示。

如果BCP層700由PS-b-PMMA材料形成，則用于形成引導(dǎo)圖案330的可顯影抗反射層或者可顯影抗反射材料不同于中性層600，可以由對(duì)于PS嵌段成分或者PMMA嵌段成分具有更大親和力的材料形成。例如，用于形成引導(dǎo)圖案330的可顯影抗反射層或者可顯影抗反射材料可以由對(duì)于PMMA嵌段成分比對(duì)于PS嵌段成分具有更大親和力的材料形成。因而，引導(dǎo)圖案330可以與第一聚合物嵌段域710(例如，PMMA嵌段)接合或者對(duì)準(zhǔn)，并且排斥或者僅僅不吸引第二聚合物嵌段域720。即，在退火工藝期間，僅BCP層700中的PMMA嵌段可以與引導(dǎo)圖案330對(duì)準(zhǔn)或接合，以形成構(gòu)成第一聚合物嵌段域710的第一域711。如上所述，在引導(dǎo)圖案330之間的中性層600中的每個(gè)可以對(duì)構(gòu)成BCP層700的全部聚合物嵌段(即，PS嵌段和PMMA嵌段)具有基本相同的親和力。PS嵌段成分或者PMMA嵌段成分都不具有更大趨勢(shì)與中性層600對(duì)準(zhǔn)或接合。因而，第一聚合物嵌段域710和第二聚合物嵌段域720可以被交替地且重復(fù)地排列在每個(gè)中性層600上。由于第一嵌段域710中的第一域711形成在引導(dǎo)圖案330上，所以第二聚合物嵌段域720可以位于中性層600的頂表面上，并且與引導(dǎo)圖案330上的第一域711接觸。如果每個(gè)中性層600的寬度(圖8中的“W2”)被設(shè)定成每個(gè)引導(dǎo)圖案330的寬度(圖8中的“W1”)的奇數(shù)倍，諸如等于或大于“3”，則每個(gè)第一聚合物嵌段域710的寬度可以等于每個(gè)第二聚合物嵌段域720的寬度。即，如果每個(gè)中性層600的寬度(圖8中的“W2”)被設(shè)定成“W1×(2N-1)”，其中，“N”表示等于或大于2的自然數(shù)，則每個(gè)第一聚合物嵌段域710的寬度可以等于每個(gè)第二聚合物嵌段域720的寬度。

圖11圖示了去除第一聚合物嵌段域710的步驟。

參見(jiàn)圖11，可以選擇性地去除第一聚合物嵌段域710。具體地，可以使用利用適用于將第一聚合物嵌段域710的PMMA嵌段成分選擇性地溶解的溶劑作為刻蝕劑的濕法刻蝕工藝來(lái)選擇性地去除第一聚合物嵌段域710。可替選地，第一聚合物嵌段域710可以使用干法刻蝕工藝被選擇性地去除。如果第一聚合物嵌段域710被選擇性地去除，則具有圓柱形形狀或溝槽形狀的腔可以被提供在第二聚合物嵌段域720之間。

圖12圖示了形成硬掩模圖案235的步驟。

參見(jiàn)圖12，使用第二聚合物嵌段域720作為刻蝕掩模，可以順序地刻蝕中性層600和硬掩模層230，以在第二聚合物嵌段域720之下形成中性圖案610，并且在中性圖案610之下形成硬掩模圖案235。因此，第二聚合物嵌段域720的圖案形狀可以被轉(zhuǎn)移至硬掩模層230上，并且硬掩模圖案235可以形成為具有與第二聚合物嵌段域720基本相同的圖案形狀。硬掩模圖案235可以在后續(xù)的刻蝕工藝中用作刻蝕掩模。

圖13圖示了形成刻蝕目標(biāo)圖案215的步驟。

參見(jiàn)圖13，可以刻蝕被硬掩模圖案235暴露出的刻蝕目標(biāo)層210的部分(圖12中所示)以形成刻蝕目標(biāo)圖案215的陣列。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，可以在將刻蝕目標(biāo)層210的暴露出的部分刻蝕之前去除第二聚合物嵌段域720和中性圖案610。

根據(jù)上述實(shí)施例，引導(dǎo)圖案330可以形成為包括對(duì)BCP層700的PMMA嵌段成分比對(duì)BCP層700的PS嵌段成分具有更大的親和力的可顯影抗反射材料。因而，精細(xì)圖案可以使用BCP層700的相分離來(lái)形成。

圖19至圖26是圖示根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的形成線和空間陣列圖案的方法的立體圖。

圖19圖示了形成交聯(lián)的可顯影抗反射層2300和光致抗蝕劑層2400的層疊結(jié)構(gòu)的步驟。

參見(jiàn)圖19，可以在襯底2100上形成刻蝕目標(biāo)層2210。襯底2100可以是形成有組成集成電路的電路元件的半導(dǎo)體襯底?？涛g目標(biāo)層2210可以是在后續(xù)工藝中被圖案化以形成電路互連線的導(dǎo)電層?？商孢x地，刻蝕目標(biāo)層2210可以在后續(xù)工藝中被圖案化，以便形成在下面的層(未示出)被刻蝕時(shí)用作刻蝕掩模的刻蝕目標(biāo)圖案。因而，刻蝕目標(biāo)層2210可以通過(guò)將電介質(zhì)材料或?qū)щ姴牧铣练e或涂覆來(lái)形成。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，刻蝕目標(biāo)層2210可以由用作模板層的電介質(zhì)層來(lái)形成。例如，刻蝕目標(biāo)層2210可以被形成為包括氧化硅(SiO₂)層。

硬掩模層2230可以形成在刻蝕目標(biāo)層2210上。硬掩模層2230可以由相對(duì)于刻蝕目標(biāo)層2210具有刻蝕選擇性的材料形成。例如，硬掩模層2230可以被形成為包括氮化硅(Si₃N₄)層或者氮氧化硅(SiON)層。即，硬掩模層2230可以由與刻蝕目標(biāo)層2210不同的材料形成，以獲得相對(duì)于刻蝕目標(biāo)層2210的刻蝕選擇性。

交聯(lián)的可顯影抗反射層2300可以形成在包括刻蝕目標(biāo)層2210和硬掩模層2230的 下層結(jié)構(gòu)上?？梢酝ㄟ^(guò)將有機(jī)聚合物材料(R’-OH)和交聯(lián)劑溶解在溶劑中以形成諸如可顯影抗反射材料(參見(jiàn)圖14)的溶液材料來(lái)形成交聯(lián)的可顯影抗反射層2300。然后，可以利用旋涂工藝將溶液材料涂覆在硬掩模層2230上，然后可以在涂覆的溶液材料中引起交聯(lián)反應(yīng)。交聯(lián)的可顯影抗反射層2300可對(duì)于例如PTD的顯影劑不溶解。交聯(lián)的可顯影抗反射層2300可以由可顯影的底部抗反射涂覆(D-BARC)材料形成。即，交聯(lián)的可顯影抗反射層2300可以不使用對(duì)于PTD不可顯影的典型的底部抗反射涂覆(BARC)材料形成。然后，可以通過(guò)將用于負(fù)性顯影的光致抗蝕劑材料涂覆在交聯(lián)的可顯影抗反射層2300上來(lái)形成光致抗蝕劑層2400。

圖20圖示了將光致抗蝕劑層2400曝光的步驟。

參見(jiàn)圖20，包括光致抗蝕劑層2400的襯底可以加載在曝光裝置中，光掩模(未示出)之下。具有“hυ”能量的光可以被輻照在光掩模上，以選擇性地暴露出光致抗蝕劑層2400的部分，其中，“h”表示普朗克(Planck)常數(shù)，以及“υ”表示光的頻率。因而，光致抗蝕劑層2400可以包括曝光區(qū)2410和未曝光區(qū)2430。曝光區(qū)2410可以形成為產(chǎn)生彼此平行的線。在曝光步驟期間，光還可以穿過(guò)光致抗蝕劑層2400以到達(dá)交聯(lián)的可顯影抗反射層2300。因而，交聯(lián)的可顯影抗反射層2300還可以包括曝光區(qū)2310和未曝光區(qū)2330。

在曝光步驟期間，在光致抗蝕劑層2400的曝光區(qū)2410中的酸產(chǎn)生劑可以與穿過(guò)光致抗蝕劑層2400的光反應(yīng)，以產(chǎn)生酸(H+)或者酸離子。另外，在交聯(lián)的可顯影抗反射層2300的曝光區(qū)2310中的酸產(chǎn)生劑還可以與穿過(guò)交聯(lián)的可顯影抗反射層2300的光反應(yīng)，以產(chǎn)生酸(H+)或者酸離子。因此，光致抗蝕劑層2400的曝光區(qū)2410可以具有與光致抗蝕劑層2400的未曝光區(qū)2430不同的溶解度。因此，光致抗蝕劑層2400的未曝光區(qū)2430對(duì)于顯影劑可處于可溶解的狀態(tài)，并且曝光區(qū)2410可以在后續(xù)顯影步驟中被改變成對(duì)于顯影劑處于不可溶解的狀態(tài)。在執(zhí)行顯影步驟之前，暴露出的光致抗蝕劑層2400可以經(jīng)受后曝光烘焙(PEB)步驟。PEB步驟條件可以基于光致抗蝕劑層2400的厚度和成分而不同。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，PEB步驟可以在大約80℃至大約150℃的溫度執(zhí)行大約30秒至大約90秒。

圖21圖示了形成光致抗蝕劑圖案2410的步驟。

參見(jiàn)圖21，暴露出的光致抗蝕劑層2400中的未曝光區(qū)2430可以使用負(fù)性顯影劑(NTD)被選擇性地去除。NTD可以是有機(jī)顯影劑。

NTD可以使用旋涂技術(shù)或者攪拌涂覆技術(shù)應(yīng)用于暴露出的光致抗蝕劑層2400。因此，未曝光區(qū)2430可以被選擇性地去除以形成提供線性形狀的溝槽2411的光致抗蝕劑 圖案2410。在顯影步驟期間，光致抗蝕劑層2400中的曝光區(qū)2410可以保留下來(lái)以構(gòu)成光致抗蝕劑圖案2410，并且暴露出可顯影抗反射層2300的未曝光區(qū)2330?？娠@影抗反射層2300中的未曝光區(qū)2330可以保留在交聯(lián)的狀態(tài)。因而，可顯影抗反射層2300中的未曝光區(qū)2330即使在光致抗蝕劑層2400中的未曝光區(qū)2430通過(guò)NTD去除之后也可以保留下來(lái)。

圖22圖示了形成引導(dǎo)圖案2330的步驟。

參見(jiàn)圖22，可顯影抗反射層2300的曝光區(qū)(圖21中的2310)可以被選擇性地去除。在曝光步驟期間，光可以在可顯影抗反射層2300的曝光區(qū)2310中產(chǎn)生酸，并且酸可以破壞曝光區(qū)2310中的交聯(lián)聚合物之間的鍵合(參見(jiàn)圖15)。此外，在曝光區(qū)2310中產(chǎn)生的酸可以通過(guò)在PEB步驟期間提供的熱能激活，以破壞曝光區(qū)2310中的交聯(lián)聚合物之間的鍵合。因此，曝光區(qū)2310可以容易地溶解至例如PTD的顯影劑中。相反，由于在曝光步驟期間光未輻照在未曝光區(qū)2330上，所以未曝光區(qū)2330仍可以保持交聯(lián)狀態(tài)。因而，在顯影劑中，曝光區(qū)2310的溶解度可以與未曝光區(qū)330的溶解度不同。

可顯影抗反射層2300中的曝光區(qū)2310可以使用負(fù)性顯影劑(PTD)選擇性地去除。PTD可以是堿性顯影劑。堿性顯影劑可以是包含堿性成分的水溶液。例如，堿性顯影劑可以四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液。TMAH溶液可以包括大約2wt％至大約5wt％的TMAH材料。

TMAH顯影劑可以使用旋涂方法施加至可顯影抗反射層2300的曝光區(qū)2310和光致抗蝕劑圖案2410。因此，曝光區(qū)2310可以被選擇性地去除，以僅將未曝光區(qū)2330保留在硬掩模層2230上。保留在硬掩模層2230上的未曝光區(qū)2330可以用作引導(dǎo)圖案。即使光致抗蝕劑圖案2410覆蓋可顯影抗反射層2300的曝光區(qū)2310，PTD的TMAH顯影劑也可以經(jīng)由光致抗蝕劑圖案2410的邊沿部分穿過(guò)/滲透至曝光區(qū)2310，并且可以溶解可顯影抗反射層2300的曝光區(qū)2310。因而，光致抗蝕劑圖案2410和曝光區(qū)2310可以使用PTD同時(shí)去除，或者光致抗蝕劑圖案2410可以在曝光區(qū)2310通過(guò)PTD去除之后被剝離。

利用NTD的顯影步驟之后可以接著利用PTD的顯影步驟。由于在利用NTD的顯影步驟與利用PTD的顯影步驟之間不執(zhí)行工藝，所以利用NTD的顯影步驟和利用PTD的顯影步驟可以在單個(gè)制造裝置中使用原位工藝連續(xù)地執(zhí)行。因而，可以減少用于制造所需的工藝步驟的數(shù)量或工藝時(shí)間。可以在利用PTD的顯影步驟之后執(zhí)行沖洗步驟。

圖23圖示了形成中性層2600的步驟。

參見(jiàn)圖23，中性層2600可以形成在引導(dǎo)圖案2330之間的空間中。引導(dǎo)圖案2330可以具有小于引導(dǎo)圖案2330之間的距離的寬度，并且可以暴露出下面的硬掩模層2230的部分。因而，中性層2600可以形成為覆蓋硬掩模層2230的暴露出的部分，并且暴露出引導(dǎo)圖案2330的頂表面。中性層2600可以在構(gòu)成BCP層(將在后續(xù)工藝中形成)的聚合物嵌段中引起相分離。這種相分離可以導(dǎo)致交替地且重復(fù)地排序的嵌段域的形成。即，每個(gè)中性層2600可以用作控制BCP層中的聚合物嵌段的方向的定向控制層，使得當(dāng)BCP層被相分離時(shí)，BCP層中的聚合物嵌段被交替地且重復(fù)地排列。

中性層2600可以由對(duì)BCP層的全部聚合物嵌段呈現(xiàn)出相似親和力的值的材料層形成。例如，中性層2600可以包括包含被無(wú)規(guī)共聚的聚合物嵌段“A”和聚合物嵌段“B”的無(wú)規(guī)共聚物材料。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，如果BCP層由聚苯乙烯-聚(甲基丙烯酸甲酯)嵌段共聚物(PS-b-PMMA)材料形成，則中性層2600可以形成為包括包含PS嵌段和PMMA嵌段的無(wú)規(guī)共聚物材料，即PS-r-PMMA材料。

為了形成中性層2600，諸如PS-r-PMMA材料的共聚物材料可以利用用作末端基團(tuán)的羥基(-OH基)來(lái)制備，并且共聚物材料可以溶解在溶劑中以形成中性溶液。然后，可以將中性溶液涂覆在引導(dǎo)圖案2330的頂表面上和硬掩模層2230的暴露出的部分上，以形成涂覆層。隨后，可以將涂覆層退火以將涂覆層中的羥基(-OH基)與硬掩模層2230接合。在引導(dǎo)圖案2330的頂表面上的涂覆層不與硬掩模層2230接合。因而，在引導(dǎo)圖案2330的頂表面上的涂覆層可以使用溶劑去除，由此形成僅覆蓋硬掩模層2230的中性層2600。

引導(dǎo)圖案2330中的每個(gè)可以形成為具有小于中性層2600中的每個(gè)的線寬S2的線寬S1。例如，中性層2600中的每個(gè)的線寬S2可以被設(shè)定成“S1×(2N-1)”，其中，“N”表示等于或大于2的自然數(shù)。

圖24圖示了形成第一聚合物嵌段域2710和第二聚合物嵌段域2720的步驟。

參見(jiàn)圖24，自組裝BCP材料可以涂覆在引導(dǎo)圖案2330和中性層2600上。涂覆的BCP材料可以使用退火工藝被相分離，以形成交替地且重復(fù)地排列的第一聚合物嵌段域2710和第二聚合物嵌段域2720。即，如圖17中所示的具有均相的所涂覆的BCP材料可以通過(guò)退火工藝被相分離成與圖18中的域“A”相對(duì)應(yīng)的第一聚合物嵌段域2710和與圖18中的域“B”相對(duì)應(yīng)的第二聚合物嵌段域2720。第一聚合物嵌段域2710和第二聚合物嵌段域2720可以交替地且重復(fù)地排列以提供薄片形狀。用于所涂覆的BCP材料的相分離的退火工藝可以是在大約100℃至大約190℃的溫度執(zhí)行大約1小時(shí)至大約100小時(shí)的熱退火工藝。作為退火工藝的結(jié)果，第一聚合物嵌段域2710和第二聚合物嵌段域 2720可以被重新布置和相分離，如圖18中所示。

如果BCP材料由PS-b-PMMA材料形成，則用于引導(dǎo)圖案2330中的可顯影抗反射層或可顯影抗反射材料可以不同于中性層2600，對(duì)PS嵌段成分或者PMMA嵌段成分具有更大的親和力。例如，用于引導(dǎo)圖案2330中的可顯影抗反射層或者可顯影抗反射材料可以對(duì)PMMA嵌段成分比對(duì)PS嵌段成分具有更大的親和力。因而，引導(dǎo)圖案2330可以與第一聚合物嵌段域2710(例如，PMMA嵌段)對(duì)準(zhǔn)，而不是第二聚合物嵌段域2720。即，在退火工藝期間，僅BCP材料中的PMMA嵌段可以將其本身布置在引導(dǎo)圖案2330上，以形成第一聚合物嵌段域2710的第一域2711。如上所述，在引導(dǎo)圖案2330之間的每個(gè)中性層2600可以對(duì)BCP材料中的全部聚合物嵌段(即，PS嵌段和PMMA嵌段)具有基本相同的親和力。因而，PS嵌段成分或者PMMA嵌段成分都不與中性層2600接合或者對(duì)準(zhǔn)。因此，第一聚合物嵌段域2710和第二聚合物嵌段域2720可以被交替地且重復(fù)地排列在每個(gè)中性層2600上。由于第一聚合物嵌段域2710的第一域2711形成在引導(dǎo)圖案2330上，所以第二聚合物嵌段域2720可以位于中性層2600的頂表面上，并且與引導(dǎo)圖案2330上的第一域2711相鄰。第一聚合物嵌段域2710和第二聚合物嵌段域2720可以形成具有基本相同的寬度。

圖25圖示了去除第一聚合物嵌段域2710的步驟。

參見(jiàn)圖25，第一聚合物嵌段域2710(圖24中所示)可以被選擇性地去除。具體地，可以使用利用將第一聚合物嵌段域2710中的PMMA嵌段成分選擇性地溶解的溶劑的濕法刻蝕工藝來(lái)選擇性地去除第一聚合物嵌段域2710?？商孢x地，第一聚合物嵌段域2710可以使用干法刻蝕工藝選擇性地去除。如果第一聚合物嵌段域2710被選擇性地去除，則腔可以保留在第二聚合物嵌段域2720之間。

圖26圖示了形成硬掩模圖案2235和刻蝕目標(biāo)圖案2215的步驟。

參見(jiàn)圖26，使用第二聚合物嵌段域2720作為刻蝕掩模，可以順序地刻蝕中性層2600和硬掩模層2230以在第二聚合物嵌段域2720之下形成中性圖案，并且在中性圖案之下形成硬掩模圖案2235。隨后，可以刻蝕通過(guò)硬掩模圖案2235暴露出的刻蝕目標(biāo)層2210的部分，以形成刻蝕目標(biāo)圖案2215的陣列。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，可以在刻蝕目標(biāo)層2210的暴露出的部分被刻蝕之前去除第二聚合物嵌段域2720和中性圖案。

圖27至圖38是圖示根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的形成精細(xì)孔的方法的平面圖和截面圖。這個(gè)實(shí)施例可以被應(yīng)用于形成重復(fù)地排列的精細(xì)接觸孔。

圖27是圖示光致抗蝕劑層3400的未曝光區(qū)3430的平面圖，以及圖28是沿著圖27 的線A-A’截取的截面圖。

參見(jiàn)圖27和圖28，刻蝕目標(biāo)層3210可以形成在襯底3100上。硬掩模層3230可以形成在刻蝕目標(biāo)層3210上。可顯影抗反射層3300可以形成在包括刻蝕目標(biāo)層3210和硬掩模層3230的下面結(jié)構(gòu)上?？娠@影抗反射層3300可以由可顯影底部抗反射涂覆(D-BARC)材料形成。然后，光致抗蝕劑層3400可以通過(guò)將用于負(fù)性顯影的光致抗蝕劑材料涂覆在可顯影抗反射層3300上來(lái)形成。

包括光致抗蝕劑層3400的襯底可以加載在曝光裝置中，光掩模(未示出)之下。具有“hυ”能量的光可以被輻照在光掩模上，以選擇性地暴露出光致抗蝕劑層3400的部分，其中，“h”表示普朗克(Planck)常數(shù)，以及“υ”表示光的頻率。因而，光致抗蝕劑層3400可以包括曝光區(qū)3410和未曝光區(qū)3430。未曝光區(qū)3430可以具有被重復(fù)地且規(guī)則地排列的圓形形狀。未曝光區(qū)3430可以形成在四角形的頂點(diǎn)處。盡管在附圖中未示出，但是在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，未曝光區(qū)3430可以形成在三角形的頂點(diǎn)處。

在曝光步驟期間，光還可以穿過(guò)光致抗蝕劑層3400到達(dá)可顯影抗反射層3300。因而，可顯影抗反射層3300還可以包括曝光區(qū)3310和未曝光區(qū)3330。因此，未曝光區(qū)3330還可以以重復(fù)地且規(guī)則地排列的圓形形狀存在。如果光致抗蝕劑層3400的未曝光區(qū)3430形成在四角形的頂點(diǎn)處，則抗反射層的未曝光區(qū)3330也可以形成在四角形的頂點(diǎn)處。盡管在附圖中未示出，但是如果未曝光區(qū)3430形成在三角形的頂點(diǎn)處，則未曝光區(qū)3330頁(yè)可以形成在三角形的頂點(diǎn)處。

光致抗蝕劑層3400的曝光區(qū)3410可以具有與光致抗蝕劑層3400的未曝光區(qū)3430不同的溶解度。因此，光致抗蝕劑層3400的未曝光區(qū)3430可以在后續(xù)的顯影步驟中選擇性地去除。在執(zhí)行顯影步驟之前，暴露出的光致抗蝕劑層3400可以經(jīng)受后曝光烘焙(PEB)步驟。

圖29是圖示光致抗蝕劑圖案3410的平面圖，以及圖30是沿著圖29的線A-A’截取的截面圖。

參見(jiàn)圖29和圖30，暴露出的光致抗蝕劑層3400的未曝光區(qū)3430可以使用負(fù)性顯影劑(NTD)選擇性地去除。NTD可以是有機(jī)顯影劑。

可以使用旋涂技術(shù)或者或者攪拌涂覆技術(shù)將NTD應(yīng)用于暴露出的光致抗蝕劑層3400。結(jié)果，未曝光區(qū)3430可以被選擇性地去除以形成具有圓形形狀的開(kāi)口的光致抗蝕劑圖案3410。在顯影步驟期間，光致抗蝕劑層3400中的曝光區(qū)3410可以保留下來(lái)以組成光致抗蝕劑圖案3410，并且暴露出可顯影抗反射層3300的未曝光區(qū)3330。

圖31是圖示引導(dǎo)圖案3410的平面圖，以及圖32是沿著圖31中的線A-A’截取的截面圖。

參見(jiàn)圖31和圖32，可以選擇性地去除可顯影抗反射層3300的曝光區(qū)(圖30中的3310)。在曝光步驟期間，光可以在可顯影抗反射層3300的曝光區(qū)3310中產(chǎn)生酸，并且酸可以破壞曝光區(qū)3310(參見(jiàn)圖15)中的交聯(lián)聚合物之間的鍵/鍵合。此外，在曝光區(qū)3310中產(chǎn)生的酸可以通過(guò)在PEB步驟期間提供的熱能被激活，以破壞曝光區(qū)3310中的交聯(lián)的聚合物之間的鍵合。因此，曝光區(qū)3310可以被容易地溶解到顯影劑中。相反，由于在曝光步驟期間光未輻照在未曝光區(qū)3330上，所以未曝光區(qū)3330仍可以保持交聯(lián)的狀態(tài)。因而，在顯影劑中，曝光區(qū)3310的溶解度可以未曝光區(qū)3330的溶解度不同。

可顯影抗反射層3300中的曝光區(qū)3310可以使用負(fù)性顯影劑(PTD)選擇性地去除。PTD可以是堿性顯影劑。堿性顯影劑可以是包含堿性成分的水溶液。例如，堿性顯影劑可以是四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液。TMAH溶液可以包括大約2wt％至大約5wt％的TMAH材料。

TMAH顯影劑可以使用旋涂方法施加至光致抗蝕劑圖案3410和可顯影抗反射層3300的未曝光區(qū)3330。因此，光致抗蝕劑圖案3410和曝光區(qū)3310可以選擇性地去除，以僅將未曝光區(qū)3330保留在硬掩模層3230上。保留在硬掩模層3230上的未曝光區(qū)3330可以用作引導(dǎo)圖案。因而，引導(dǎo)圖案3330可以具有彼此隔離的圓形形狀的圖案。

利用NTD的顯影步驟之后可以接著利用PTD的顯影步驟。由于在利用NTD的顯影步驟與利用PTD的顯影步驟之間不執(zhí)行工藝，所以利用NTD的顯影步驟和利用PTD的顯影步驟可以在單個(gè)裝置使用原位工藝連續(xù)地執(zhí)行。因而，可以減少用于制造所需的工藝步驟的數(shù)量或工藝時(shí)間?？梢栽诶肞TD的顯影步驟之后執(zhí)行沖洗步驟。

圖33是圖示中性層3600的平面圖，以及圖34是沿著圖33的線A-A’截取的截面圖。

參見(jiàn)圖33和圖34，中性層3600可以形成在引導(dǎo)圖案3330之間的空間中。引導(dǎo)圖案3330可以具有小于引導(dǎo)圖案3330之間的距離的寬度，并且可以暴露出下面的硬掩模層3230的部分。因而，中性層3600可以覆蓋硬掩模層3230的暴露出的部分，并且暴露出引導(dǎo)圖案3330的頂表面。中性層3600可以引起構(gòu)成BCP層(將在后續(xù)工藝中形成)的聚合物嵌段的相分離，以分離相且形成交替地和重復(fù)地布置的嵌段域。即，當(dāng)BCP層被分離成不同的相時(shí)，中性層3600可以用作控制BCP層中的聚合物嵌段的方向的定向控制層，導(dǎo)致交替地且重復(fù)地排列的嵌段域。

中性層3600可以由對(duì)BCP層的全部聚合物嵌段呈現(xiàn)出相似親和力的材料層形成。 為了形成中性層3600，諸如PS-r-PMMA材料的各種無(wú)規(guī)共聚物材料可以利用用作末端基的羥基(-OH基)來(lái)制備，并且無(wú)規(guī)共聚物材料可以被溶解在溶劑中以形成中性溶液。然后，中性溶液可以被涂覆在引導(dǎo)圖案3330的頂表面上和硬掩模層3230的暴露出的部分上，以形成涂覆層。隨后，聚合物刷擦工藝可以應(yīng)用至涂覆層以形成與硬掩模層3230的暴露出的部分交界的中性層3600。引導(dǎo)圖案3330中的每個(gè)可以具有小于引導(dǎo)圖案3330之間的距離D2的直徑D1。距離D2可以被設(shè)定成“D1×(2N-1)”，其中，“N”表示等于或大于2的自然數(shù)。

圖35是圖示第一聚合物嵌段域3710和第二聚合物嵌段域3720的平面圖，以及圖36是沿著圖35中的線A-A’截取的截面圖。

參見(jiàn)圖35和圖36，自組裝BCP材料可以被涂覆在引導(dǎo)圖案3330和中性層3600上。涂覆的BCP材料可以使用退火工藝來(lái)相分離，以形成交替地且重復(fù)地排列的第一聚合物嵌段域3710和第二聚合物嵌段域3720，如圖36中的截面圖所示。即，如圖17中所示的以均相施加的所涂覆的BCP材料可以通過(guò)退火工藝來(lái)相分離成與圖18中的域“A”相對(duì)應(yīng)的第一聚合物嵌段域3710和與圖18中的域“B”相對(duì)應(yīng)的第二聚合物嵌段域3720。第一聚合物嵌段域3710可以具有圓形柱體結(jié)構(gòu)并且可以被重復(fù)地排列。用于所涂覆的BCP材料的相分離的退火工藝可以是在大約100℃至大約190℃的溫度執(zhí)行大約1小時(shí)至大約100小時(shí)的熱退火工藝。作為退火工藝的結(jié)果，第一聚合物嵌段域3710和第二聚合物嵌段域3720可以通過(guò)相分離而重復(fù)地且規(guī)則地排列，如圖18中所示。

如果BCP材料由PS-b-PMMA材料形成，則用于形成引導(dǎo)圖案3330中的可顯影抗反射層或可顯影抗反射材料可以不同于中性層3600，由對(duì)PS嵌段成分或者PMMA嵌段成分具有更大的親和力的材料形成。例如，用于形成引導(dǎo)圖案3330中的可顯影抗反射層或者可顯影抗反射材料可以對(duì)PMMA嵌段成分比對(duì)PS嵌段成分具有更大的親和力。因而，引導(dǎo)圖案3330可以僅與第一聚合物嵌段域3710(例如，PMMA嵌段)對(duì)準(zhǔn)，而不是第二聚合物嵌段域3720。即，在退火工藝期間，僅BCP材料中的PMMA嵌段可以將其本身布置在引導(dǎo)圖案3330上，以形成構(gòu)成第一聚合物嵌段域3710的第一域3711。如上所述，在引導(dǎo)圖案3330之間的中性層3600可以對(duì)BCP材料中的全部聚合物嵌段(即，PS嵌段和PMMA嵌段)具有基本相同的親和力。因而，PS嵌段或者PMMA嵌段成分都不對(duì)中性層3600具有更大的親和力。因此，第一聚合物嵌段域3710，即組成第一聚合物嵌段域3710的第二域3712，和第二聚合物嵌段域3720可以交替地且重復(fù)地對(duì)角排列在中性層3600上，如圖35中所示。由于第一聚合物嵌段域3710的第一域3711形成在引導(dǎo)圖案3330上，所以第二聚合物嵌段域3720可以位于與形成在引導(dǎo)圖案3330上的第一域3711相鄰。因而，如果在排列在圖35的對(duì)角方向上的引導(dǎo)圖案3330之間的距離 D2是引導(dǎo)圖案3330的直徑D1的三倍，則第一聚合物嵌段域3710的第二域3712可以形成在引導(dǎo)圖案3330之間的空間的中心部分上，如圖35中所示。如果距離D2增加，則形成在第一域3711之間的第二域3712的數(shù)量也可以增加。

圖37是圖示孔3800的平面圖，以及圖38是沿著圖37的線A-A’截取的截面圖。

參見(jiàn)圖37和圖38，第一聚合物嵌段域3710可以被選擇性地去除。具體地，可以使用利用將第一聚合物嵌段域3710中的PMMA嵌段成分選擇性地溶解的溶劑作為刻蝕劑的濕法刻蝕工藝來(lái)選擇性地去除第一聚合物嵌段域3710?？商孢x地，第一聚合物嵌段域3710可以使用干法刻蝕工藝來(lái)選擇性地去除。如果第一聚合物嵌段域3710被選擇性地去除，則可以形成被第二聚合物嵌段域3720包圍的孔3800?？?800可以包括與引導(dǎo)圖案3330對(duì)準(zhǔn)的第一孔3811和被排列在第一孔3811之間的第二孔3812。

隨后，盡管在附圖中未示出，但是使用第二聚合物嵌段域3720作為刻蝕掩模，可以刻蝕中性層3600和引導(dǎo)圖案3330，以暴露出硬掩模層3230的部分。然后，硬掩模層3230中暴露出的部分可以被刻蝕以形成硬掩模圖案，并且暴露出刻蝕目標(biāo)層3210的部分?？涛g目標(biāo)層3210中暴露出的部分可以被刻蝕以形成具有接觸孔的刻蝕目標(biāo)圖案。

圖39至圖45是圖示根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例的形成精細(xì)圖案的方法的截面圖。這個(gè)實(shí)施例可以被應(yīng)用于在中性層上形成引導(dǎo)圖案。

圖39圖示了形成中性層4260、可顯影抗反射層4300和光致抗蝕劑層4400的層疊結(jié)構(gòu)的步驟。

參見(jiàn)圖39，在襯底4100上可以形成刻蝕目標(biāo)層4210。襯底4100可以是形成有組成集成電路的電路元件的半導(dǎo)體襯底。刻蝕目標(biāo)層4210可以通過(guò)刻蝕工藝被圖案化。在刻蝕目標(biāo)層4210上可以形成硬掩模層4230。

中性層4260可以形成在包括刻蝕目標(biāo)層4210和硬掩模層4230的下面結(jié)構(gòu)上。中性層4260可以用作控制BCP層中的聚合物嵌段的方向的定向控制層，使得當(dāng)BCP層在后續(xù)的工藝中被相分離時(shí)，BCP層中的聚合物嵌段被交替地且重復(fù)地排列在嵌段域中。中性層4260可以由對(duì)BCP層的全部聚合物嵌段具有相似親和力的材料形成。例如，中性層4260可以包括包含被無(wú)規(guī)共聚的聚合物嵌段“A”和聚合物嵌段“B”的共聚物材料。在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，如果BCP層由聚苯乙烯-聚(甲基丙烯酸甲酯)嵌段共聚物(PS-b-PMMA)材料形成，則中性層4260可以包括包含PS嵌段和PMMA嵌段的共聚物材料，即PS-r-PMMA材料。

為了形成中性層4260，可以使用聚合物刷擦工藝。諸如具有羥基(-OH基)末端基 的PS-r-PMMA材料的無(wú)規(guī)共聚物材料被制備，并且可以溶解在溶劑中以形成中性溶液。然后，中性溶液可以涂覆在硬掩模層4230上以形成涂覆層。隨后，涂覆層可以被退火以將涂覆層中的羥基(-OH基)與硬掩模層4230的表面接合?？梢詫⑹Ｓ嗟木酆衔锊牧蠜_洗掉。

可顯影抗反射層4300可以形成在中性層4260上。可顯影抗反射層4300可以由可顯影底部抗反射涂覆(D-BARC)材料形成。用于負(fù)性顯影的光致抗蝕劑材料可以涂覆在可顯影抗反射層4300上以形成光致抗蝕劑層4400。

圖40圖示了形成光致抗蝕劑圖案4410的步驟。

參見(jiàn)圖40，包括光致抗蝕劑層4400的襯底可以加載至曝光裝置中，在光掩模(未示出)之下。具有“hυ”能量的光可以輻照在光掩模上，以選擇性地暴露出光致抗蝕劑層4400的部分，其中，“h”表示普朗克(Planck)常數(shù)，以及“υ”表示光的頻率。因而，光致抗蝕劑層4400可以包括曝光區(qū)和未曝光區(qū)。在曝光步驟期間，光還可以穿過(guò)光致抗蝕劑層4400到達(dá)可顯影抗反射層4300。因而，可顯影抗反射層4300還可以包括曝光區(qū)4310和未曝光區(qū)4330。

在曝光步驟期間，光致抗蝕劑層4400的曝光區(qū)4410中的酸產(chǎn)生劑可以與穿過(guò)的光反應(yīng)，以產(chǎn)生酸(H+)或酸離子。另外，在可顯影抗反射層4300的曝光區(qū)4310中的酸產(chǎn)生劑還可以與穿過(guò)的光反應(yīng)以產(chǎn)生酸(H+)或酸離子。因此，光致抗蝕劑層4400的曝光區(qū)可以具有與光致抗蝕劑層4400的未曝光區(qū)不同的溶解度。因此，光致抗蝕劑層4400的未曝光區(qū)可以被選擇性地去除，以將與光致抗蝕劑圖案相對(duì)應(yīng)的曝光區(qū)4410保留下來(lái)。

光致抗蝕劑層4400的未曝光區(qū)可以使用負(fù)性顯影劑(NTD)選擇性地去除。NTD可以是有機(jī)顯影劑。NTD可以使用旋涂技術(shù)或者攪拌涂覆技術(shù)應(yīng)用于光致抗蝕劑層4400。結(jié)果，光致抗蝕劑層4400的未曝光區(qū)可以被選擇性地去除以暴露出可顯影抗反射層4300的未曝光區(qū)4330。

圖41圖示了形成引導(dǎo)圖案4330的步驟。

參見(jiàn)圖41，可顯影抗反射層4300的曝光區(qū)(圖40中的4310)可以被選擇性地去除。在曝光步驟期間，光可以在可顯影抗反射層4300的曝光區(qū)4310中產(chǎn)生酸，并且酸可以破壞曝光區(qū)4310(參見(jiàn)圖15)中的交聯(lián)聚合物之間的鍵合。此外，在曝光區(qū)4310中產(chǎn)生的酸可以通過(guò)在PEB步驟期間提供的熱能激活，以破壞曝光區(qū)4310中的交聯(lián)聚合物之間的鍵合。因此，曝光區(qū)4310可以容易地溶解在溶劑中。相反，由于在曝光步驟 期間光未輻照在未曝光區(qū)4330上，所以未曝光區(qū)4330仍可以保持交聯(lián)的狀態(tài)。因而，在顯影劑中曝光區(qū)4310的溶解度可以與未曝光區(qū)3330的溶解度不同。

可顯影抗反射層4300中的曝光區(qū)4310可以使用正性顯影劑(PTD)選擇性地去除。PTD可以是堿性顯影劑。堿性顯影劑可以是包含堿性成分的水溶液。例如，堿性顯影劑可以是四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液。TMAH顯影劑可以使用旋涂方法施加至光致抗蝕劑圖案4410和可顯影抗反射層4300的曝光區(qū)4310。因此，光致抗蝕劑圖案4410和曝光區(qū)4310可以被選擇性地去除，以僅將未曝光區(qū)4330保留在中性層4260上。保留在中性層4260上的未曝光區(qū)4330可以用作引導(dǎo)圖案。因而，光致抗蝕劑圖案4410和曝光區(qū)4310可以使用PTD同時(shí)去除，或者光致抗蝕劑圖案4410可以在曝光區(qū)4310通過(guò)PTD去除之后而被剝離。

利用NTD的顯影步驟之后可以接著利用PTD的顯影步驟。由于在利用NTD的顯影步驟與利用PTD的顯影步驟之間不執(zhí)行工藝(processes，加工)，所以利用NTD的顯影步驟和利用PTD的顯影步驟可以利用單件設(shè)備使用原位工藝連續(xù)地執(zhí)行。因而，可以減少工藝步驟的數(shù)量和/或工藝時(shí)間。可以在利用PTD的顯影步驟之后執(zhí)行沖洗步驟。

引導(dǎo)圖案4330可以彼此間隔開(kāi)，并且中性層4260的部分可以通過(guò)引導(dǎo)圖案4330之間的空間暴露出。引導(dǎo)圖案4330中的每個(gè)可以具有小于引導(dǎo)圖案4330之間的距離的寬度。即，引導(dǎo)圖案4330中的每個(gè)的寬度W3可以小于中性層4260中的所暴露出的部分的每個(gè)的寬度W4。例如，中性層4260中的每個(gè)暴露出的部分的寬度W4可以被設(shè)定成“W3×(2N-1)”，其中，“N”表示等于或大于2的自然數(shù)。

圖42圖示了形成BCP層4700的步驟。

參見(jiàn)圖42，自組裝BCP材料可以被涂覆在引導(dǎo)圖案4330和中性層4260上，以形成BCP層4700。BCP層可以由PS-b-PMMA材料或者PS-PDMS嵌段共聚物材料形成。

圖43圖示了形成第一聚合物嵌段域4710和第二聚合物嵌段域4720的步驟。

參見(jiàn)圖43，BCP層4700(圖42中所示)可以使用退火工藝來(lái)相分離，以形成交替地且重復(fù)地排列的第一聚合物嵌段域4710和第二聚合物嵌段域4720。即，BCP層4700可以被施加具有均相，如圖17中所示，并且可以使用退火工藝來(lái)分離相以形成第一聚合物嵌段域4710(例如，PMMA聚合物嵌段)和第二聚合物嵌段域4720(例如，PS聚合物嵌段)。第一聚合物嵌段域4710和第二聚合物嵌段域4720可以采用線性方式交替地且重復(fù)地排列?？商孢x地，第一聚合物嵌段域4710可以具有彼此隔離且被第二聚合物嵌段域4720包圍的圓形柱體形狀。

如果BCP層4700由PS-b-PMMA材料形成，則用于形成引導(dǎo)圖案4330的可顯影抗反射層或可顯影抗反射材料可以不同于中性層4260，由對(duì)PS嵌段成分或者PMMA嵌段成分具有更大的親和力的材料形成。例如，用于形成引導(dǎo)圖案4330的可顯影抗反射層或者可顯影抗反射材料可以對(duì)PMMA嵌段成分比對(duì)PS嵌段成分具有更大的親和力。因而，引導(dǎo)圖案4330可以與第一聚合物嵌段域4710(例如，PMMA嵌段)對(duì)準(zhǔn)，而不是第二聚合物嵌段域4720。即，在退火工藝期間，僅BCP材料中的PMMA嵌段可以與引導(dǎo)圖案4330對(duì)準(zhǔn)，以形成組成第一聚合物嵌段域4710的第一域4711。如上所述，中性層4260可以對(duì)BCP材料中的全部聚合物嵌段(即，PS嵌段和PMMA嵌段)具有基本相同的親和力。因而，PS嵌段成分或者PMMA嵌段成分都不具有對(duì)中性層4260的更好的親和力。因此，第一聚合物嵌段域4710，即組成第一聚合物線段域4710的第二域4712、和第二聚合物嵌段域4720可以交替地且重復(fù)地排列在中性層4260上。由于第一聚合物嵌段域4710的第一域4711形成在引導(dǎo)圖案4330上，所以第二聚合物嵌段域4720可以位于與第一域4711相鄰。

圖44圖示了去除第一聚合物嵌段域4710和引導(dǎo)圖案4330的步驟。

參見(jiàn)圖44，第一聚合物嵌段域4710可以被選擇性地去除。具體地，可以使用利用將第一聚合物嵌段域4710中的PMMA嵌段成分選擇性地溶解的溶劑的濕法刻蝕工藝來(lái)選擇性地去除第一聚合物嵌段域4710。可替選地，可以使用干法刻蝕工藝選擇性地去除第一聚合物嵌段域4710。如果第一聚合物嵌段域4710被選擇性地去除，則腔或孔可以保留在第二聚合物嵌段域4720之間。隨后，可以去除引導(dǎo)圖案4330。

圖45圖示了將中性層4260和硬掩模層4230圖案化的步驟。

參見(jiàn)圖45，使用第二聚合物嵌段域4720作為刻蝕掩模，可以順序地刻蝕中性層4260和硬掩模層4230，以在第二聚合物嵌段域4720之下形成中性圖案，并且在中性圖案之下形成硬掩模圖案。隨后，盡管在附圖中未示出，但是可以刻蝕通過(guò)硬掩模圖案暴露出的刻蝕目標(biāo)層4210的部分，以形成刻蝕目標(biāo)圖案。

根據(jù)上述實(shí)施例，可以使用BCP層的相分離技術(shù)在大的襯底上制造納米尺度結(jié)構(gòu)或者納米結(jié)構(gòu)。納米尺度結(jié)構(gòu)可以用于偏光板的制造中或者反射液晶顯示器(LCD)單元中的反射透鏡的形成中。納米結(jié)構(gòu)還可以用于包括顯示面板的單獨(dú)的偏光板的制造中以及偏光部件的形成中。例如，納米結(jié)構(gòu)可以用于制造包括薄膜晶體管的陣列襯底中，或者用于在濾色器襯底上直接形成偏光部件的工藝中。另外，納米結(jié)構(gòu)可以用于制造納米線晶體管或者存儲(chǔ)器的模制工藝、制造諸如納米尺度的互連的電子/電氣部件的模制工藝、制造太陽(yáng)能電池和燃料電池的催化劑的模制工藝、制造刻蝕掩模和有機(jī)電致發(fā)光二 極管(OLED)的模制工藝、以及制造氣體傳感器的模制工藝。

根據(jù)本公開(kāi)的前述實(shí)施例的方法和由此形成的結(jié)構(gòu)可以用于集成電路(IC)芯片的制造中。IC芯片可以采用未加工晶片形式、裸片形式或者封裝體形式供應(yīng)至用戶。IC芯片還可以采用單個(gè)封裝體的形式或者多芯片封裝體的形式被供應(yīng)。IC芯片可以被集成在諸如母板或者最終產(chǎn)品的中間產(chǎn)品中，以組成信號(hào)處理器件。最終產(chǎn)品可以包括玩具、低端應(yīng)用產(chǎn)品或者諸如計(jì)算機(jī)的高端應(yīng)用產(chǎn)品。例如，最終產(chǎn)品可以包括顯示單元、鍵盤(pán)、或者中央處理單元(CPU)。

以上已經(jīng)出于說(shuō)明性的目的公開(kāi)了本公開(kāi)的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是，在不脫離所附權(quán)利要求所公開(kāi)的本公開(kāi)的范圍和精神的情況下，各種修改、添加和替換是可能的。

通過(guò)以上實(shí)施例可以看出，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘韵碌募夹g(shù)方案。

技術(shù)方案1.一種形成圖案的方法，所述方法包括：

在設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的下面層上形成可顯影抗反射層；

在所述可顯影抗反射層上形成光致抗蝕劑層；

將所述光致抗蝕劑層的部分和所述可顯影抗反射層的部分選擇性地暴露于光；

選擇性地去除所述光致抗蝕劑層的未曝光部分，以形成暴露出所述可顯影抗反射層的未曝光部分的光致抗蝕劑圖案；

選擇性地去除所述可顯影抗反射層的曝光部分，以形成引導(dǎo)圖案；

形成填充所述引導(dǎo)圖案之間的空間的中性層；

在所述引導(dǎo)圖案和所述中性層上形成自組裝嵌段共聚物BCP層；

將所述自組裝BCP層退火以形成交替地且重復(fù)地排列的第一聚合物嵌段域和第二聚合物嵌段域；以及

選擇性地去除所述第一聚合物嵌段域。

技術(shù)方案2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，選擇性地去除所述光致抗蝕劑層的未曝光部分使用負(fù)性顯影劑來(lái)執(zhí)行。

技術(shù)方案3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，選擇性地去除所述可顯影抗反射層的曝光部分使用正性顯影劑來(lái)執(zhí)行。

技術(shù)方案4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述正性顯影劑是包括四甲基氫氧化銨(TMAH)材料的堿性顯影劑。

技術(shù)方案5.如權(quán)利要求3所述的方法，

其中，當(dāng)所述光致抗蝕劑層的部分和所述可顯影抗反射層的部分被暴露于光時(shí)，在所述光致抗蝕劑層的曝光部分中產(chǎn)生酸；以及

其中，在所述光致抗蝕劑層的曝光部分中產(chǎn)生的酸被擴(kuò)散至所述可顯影抗反射層的曝光部分中，使得所述可顯影抗反射層的曝光部分通過(guò)所述正性顯影劑來(lái)溶解。

技術(shù)方案6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括將后曝光烘焙PEB步驟應(yīng)用至暴露出的光致抗蝕劑層，以加速在所述光致抗蝕劑層的曝光部分中酸的產(chǎn)生，并且加速酸擴(kuò)散至所述可顯影抗反射層的曝光部分中。

技術(shù)方案7.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，當(dāng)所述可顯影抗反射層的曝光部分使用所述正性顯影劑來(lái)選擇性去除時(shí)，所述光致抗蝕劑圖案被去除。

技術(shù)方案8.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括：利用有機(jī)溶劑來(lái)去除所述光致抗蝕劑圖案的側(cè)表面部分，以暴露出所述可顯影抗反射層的曝光部分的邊沿部分。

技術(shù)方案9.如權(quán)利要求1所述的方法，

其中，所述自組裝BCP層包括第一聚合物嵌段成分和第二聚合物嵌段成分，其適于在所述自組裝BCP層的退火期間相分離；以及

其中，所述第一聚合物嵌段域由所述第一聚合物嵌段成分形成，以及所述第二聚合物嵌段域由所述第二聚合物嵌段成分形成。

技術(shù)方案10.如權(quán)利要求9所述的方法，

其中，所述可顯影抗反射層由對(duì)所述第一聚合物嵌段成分比對(duì)所述第二聚合物嵌段成分具有更大親和力的材料形成；以及

其中，當(dāng)所述自組裝BCP層被退火時(shí)，在所述引導(dǎo)圖案上形成所述第一聚合物嵌段域。

技術(shù)方案11.如權(quán)利要求9所述的方法，

其中，所述自組裝BCP層包括聚苯乙烯-聚(甲基丙烯酸甲酯)嵌段共聚物PS-b-PMMA材料；以及

其中，所述可顯影抗反射層包括對(duì)所述PMMA聚合物嵌段成分比對(duì)所述PS聚合物嵌段成分具有更大親和力的有機(jī)材料。

技術(shù)方案12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述中性層具有對(duì)所述第一聚合物嵌段成分和所述第二聚合物嵌段成分基本相同的親和力，使得所述第一聚合物嵌段域和所述第二聚合物嵌段域交替地且重復(fù)地排列在所述中性層上。

技術(shù)方案13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，形成所述中性層包括：

制備具有用作末端基的羥基(-OH基)的聚合物材料，以與通過(guò)所述引導(dǎo)圖案暴露出的所述下面層接合；

將具有所述羥基的所述聚合物材料涂覆在所述引導(dǎo)圖案和所述下面層上；

將所述聚合物材料退火，以將所述聚合物材料的所述羥基與所述下面層接合；以及

使用聚合物刷擦工藝來(lái)選擇性地去除在所述引導(dǎo)圖案上的所述聚合物材料，

其中，所述聚合物刷擦工藝使用溶劑來(lái)執(zhí)行。

技術(shù)方案14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述中性層形成為具有與所述引導(dǎo)圖案的頂表面基本共面的頂表面。

技術(shù)方案15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述引導(dǎo)圖案彼此間隔開(kāi)，使得所述引導(dǎo)圖案之間的距離為“W×(2N-1)”；以及

其中，“N”表示等于或大于2的自然數(shù)，以及“W”表示所述引導(dǎo)圖案中的每個(gè)的寬度。

技術(shù)方案16.一種形成圖案的方法，所述方法包括：

在設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的下面層上形成可顯影抗反射層；

在所述可顯影抗反射層上形成光致抗蝕劑層；

將所述光致抗蝕劑層的部分和所述可顯影抗反射層的部分選擇性地暴露于光，以限定所述光致抗蝕劑層和所述可顯影抗反射層的線形狀的未曝光部分；

選擇性地去除所述光致抗蝕劑層的未曝光部分，以形成提供暴露出所述可顯影抗反射層的未曝光部分的溝槽的光致抗蝕劑圖案；

選擇性地去除所述可顯影抗反射層的曝光部分，以形成具有小于所述線形狀的引導(dǎo)圖案之間的距離的寬度的線形狀的引導(dǎo)圖案；

形成填充所述引導(dǎo)圖案之間的空間的中性層；

在所述引導(dǎo)圖案和所述中性層上形成自組裝嵌段共聚物BCP層；

將所述自組裝BCP層退火，以形成被交替地且重復(fù)地排列的線形狀的第一聚合物嵌段域和線形狀的第二聚合物嵌段域；以及

選擇性地去除所述第一聚合物嵌段域。

技術(shù)方案17.一種形成圖案的方法，所述方法包括

在設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的下面層上形成可顯影抗反射層；

在所述可顯影抗反射層上形成光致抗蝕劑層；

將所述光致抗蝕劑層的部分和所述可顯影抗反射層的部分選擇性地暴露于光，以限定所述光致抗蝕劑層和所述可顯影抗反射層的圓形形狀的未曝光部分；

選擇性地去除所述光致抗蝕劑層的未曝光部分，以形成暴露出所述可顯影抗反射層的未曝光部分的光致抗蝕劑圖案；

選擇性地去除所述可顯影抗反射層的曝光部分，以形成具有小于所述圓形形狀的引導(dǎo)圖案之間的距離的寬度的圓形形狀的引導(dǎo)圖案；

形成填充所述引導(dǎo)圖案之間的空間的中性層；

在所述引導(dǎo)圖案和所述中性層上形成自組裝嵌段共聚物BCP層；

將所述自組裝BCP層退火，以形成第一聚合物嵌段域和包圍所述第一聚合物嵌段域的側(cè)壁的第二聚合物嵌段域；以及

選擇性地去除所述第一聚合物嵌段域以形成孔。

技術(shù)方案18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，選擇性地去除所述光致抗蝕劑層的未曝光部分使用負(fù)性顯影劑來(lái)執(zhí)行。

技術(shù)方案19.如權(quán)利要求18述的方法，其中，選擇性地去除所述可顯影抗反射層的曝光部分使用正性顯影劑來(lái)執(zhí)行。

技術(shù)方案20.如權(quán)利要求19的方法，

其中，在所述光致抗蝕劑層的部分和所述可顯影抗反射層的部分被暴露于所述光時(shí)，在所述光致抗蝕劑層的曝光部分中產(chǎn)生酸；以及

其中，在所述光致抗蝕劑層的曝光部分中產(chǎn)生的所述酸擴(kuò)散至所述可顯影抗反射層的曝光部分中，使得所述可顯影抗反射層的所述曝光部分適于通過(guò)所述正性顯影劑來(lái)溶解。