[发明专利]用于制造纳米光刻掩模的方法

说明书

本发明涉及用于由沉积在待蚀刻的表面(10)上的PS–b–PMMA嵌段共聚物的膜(20)制造纳米光刻掩模的方法，所述共聚物膜包括垂直于待蚀刻的表面取向的PMMA纳米畴(21)，所述方法的特征在于它包括以下步骤：照射(E1)部分的所述共聚物膜，以在所述共聚物膜中形成第一照射区和第二未照射区，然后在显影溶剂中处理(E2)所述共聚物膜，以选择性地除去所述共聚物膜的所述第一照射区的至少所述PMMA纳米畴。

本发明涉及纳米光刻(nanolithography)的领域。

更具体地，本发明涉及纳米光刻掩模的制造方法，以及涉及用于这样的掩模的设计中的显影溶剂(显影剂溶剂，developer solvent)和意在用于纳米光刻掩模的设计中的PS–b–PMMA嵌段共聚物。

纳米技术的发展已经使得特别是来自微电子领域和微电机系统(MEMS)的产品的小型化正在进行。为了满足正在进行的小型化的需要，使光刻技术适应和产生使得能够以高分辨率产生越来越小的图案的蚀刻掩模是必要的。

在被研究用于进行纳米光刻的掩模当中，嵌段共聚物膜，尤其是基于聚苯乙烯-聚(甲基丙烯酸甲酯)(以下称为PS–b–PMMA)的嵌段共聚物膜，看来是非常有前景的解决方案，因为它们容许产生具有高分辨率的图案。为了能够使用这样的嵌段共聚物膜作为蚀刻掩模，必须选择性地除去共聚物的嵌段以由残留的嵌段产生多孔膜，其图案之后可通过蚀刻被转移至在下面的层。对于PS–b–PMMA膜，选择性地除去占少数的嵌段，即PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))，以产生残留的PS(聚苯乙烯)掩模。由PS–b–PMMA嵌段共聚物膜产生这样的掩模特别描述于题为以下的出版物中：“Block Copolymer Based Nanostructures:Materials,Processes,and Applications to Electronics”,H.–C.Kim,S.–M.Park和W.D.Hinsberg,Chemical reviews,vol.110,no.1,p.146–177；和“Lithographically directedmaterials assembly”,R.P.Kingsborough,R.B.Goodman,K.Krohn和T.H.Fedynyshyn,2009,p.72712D–72712D–10。

PMMA嵌段的选择性除去通常通过干法蚀刻或湿法蚀刻完成。干法蚀刻尤其是描述于题为以下的出版物中：“Pattern transfer using poly(styrene–block–methylmethacrylate)copolymer films and reactive ion etching”,C.–C.Liu,P.F.Nealey,Y.–H.Ting和A.E.Wendt,Journal of Vacuum Science Technology B:Microelectronicsand Nanometer Structures,vol.25,no.6,p.1963–1968,2007年11月。对于这类的蚀刻，优选氧气O₂等离子体。然而，PS和PMMA之间的差的蚀刻选择性限制残留膜的厚度。因此，看来难以使用干法蚀刻产生具有高分辨图案的掩模。

相反地，湿法蚀刻看来更好地产生具有高分辨率图案的掩模。使整个嵌段共聚物膜暴露于紫外(UV)辐射，随后用乙酸或TMAH(四甲基氢氧化铵)处理，导致具有较厚的膜的PS基体。由此获得的掩模容许通过化学蚀刻将图案以高分辨率、大的形状因子(formfactor)和低的粗糙度转移至在下面的基板。这样的湿法蚀刻描述于例如题为以下的出版物中：“Nanoscopic Templates from Oriented Block Copolymers”,T.Thurn–Albrecht,R.Steiner,J.DeRouchey,C.M.Stafford,E.Huang,M.Bal,M.Tuominen,C.J.Hawker和T.P.Russell,Advanced Materials,vol.12,no.11,p.787–791,2000。