制作不连续直线图案的方法与不连续直线图案结构技术

本发明专利技术公开一种制作不连续直线图案的方法与不连续直线图案结构。该方法包含在基底上形成DSA材料层，在相分离制作工艺后形成周期性排列图案，其包括交替排列的多个第一聚合物结构与第二聚合物结构。然后在DSA材料层上形成第一掩模覆盖周期性排列图案的第一部分，然后移除被第一掩模曝露的第一聚合物结构，再移除第一掩模。接着形成第二掩模覆盖周期性排列图案的第二部分，其中第一与第二部分之间具有间隙。然后移除被第二掩模所暴露的第二聚合物结构，最后移除第二掩模。所留下的部分第一聚合物结构与部分第二聚合物结构彼此不互相连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制作不连续直线图案的方法与一种半导体集成电路(integratedcircuit，IC)基底上的不连续直线图案结构，尤指利用自组装(directedself-assembly，DSA)材料以制作不连续直线图案的方法以及相关的半导体集成电路基底上的不连续直线图案结构。
技术介绍
近年来，随着半导体元件尺寸持续地缩小与元件堆叠密度的增加，使得光刻制作工艺接近物理极限，导致设计、制作工艺开发和光掩模的成本急遽上升，许多传统的制作工艺机台与制作工艺方法已无法满足需求，使得业界必须不断开发使用更精密或昂贵的机台才能满足制作工艺需求，例如以较昂贵的氟化氩(ArF)激光曝光机台取代传统曝光机台，以使光刻制作工艺能获得较高的临界尺寸或分辨率。此外，业界另提出以浸润式(immersion)光刻制作工艺配合氟化氩激光机台来进一步提升分辨率。因此，为了满足不断缩小的元件尺寸，必须不断更新制作工艺机台与研发复杂的制作工艺也成了业界的挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种制作不连续直线图案的方法与半导体基底上的不连续直线图案结构，其利用DSA材料及相关制作工艺以达到提高元件临界尺寸的目的。根据本专利技术的实施例，其揭露了一种制作不连续直线图案的方法，包含先提供一基底，然后在该基底上形成一DSA材料层，进行该DSA材料层的一相分离(phaseseparation)制作工艺，以形成一周期性排列图案(orderedperiodicpattern)，其中该周期性排列图案包括彼此交替排列的多个第一聚合物结构与多个第二聚合物结构。接着，在该DSA材料层上形成一第一掩模，覆盖该周期性排列图案的一第一部分，然后进行一第一蚀刻制作工艺，以移除被该第一掩模所曝露的部分该多个第一聚合物结构，之后移除该第一掩模。然后，在该DSA材料层上形成一第二掩模，覆盖该周期性排列图案的一第二部分，其中该周期性排列图案的该第二部分与该第一部分的相邻边界之间具有一间隙(interval)。接着进行一第二蚀刻制作工艺以移除被该第二掩模所暴露的部分该多个第二聚合物结构，以及移除该第二掩模，其中所留下的部分该多个第一聚合物结构与所留下的部分该多个第二聚合物结构彼此不互相连接。根据本专利技术的实施例，其揭露了在半导体集成电路(integratedcircuit，IC)基底上的不连续直线图案结构，其包含设置于该半导体集成电路基底上的多个第一直线图案与多个第二直线图案。其中，该多个第一直线图案平行于一第一方向，且任二相邻的该多个第一直线图案之间具有一第一线距，而该多个第二直线图案平行于该第一方向，且任二相邻的该多个第二直线图案之间具有一第二线距。该多个第一直线图案与该多个第二直线图案沿着一第二方向交替排列，并且该第二方向垂直于该第一方向，而该多个第一直线图案与该多个第二直线图案彼此不互相连接且在该第二方向上彼此不重叠。附图说明图1至图13为本专利技术制作不连续直线图案的方法的一实施例的制作工艺示意图，其中：图2为图1所示半导体IC基底沿着切线2-2’的剖面示意图；图4为图3沿着切线4-4’的剖面示意图；图9显示了在半导体集成电路基底上的不连续直线图案结构；以及图10为图9沿着切线10-10’的剖面示意图。主要元件符号说明100半导体IC基底102目标膜层102’图案化的目标膜层103基底104硬掩模层104’图案化的硬掩模106中性底层108定向自组装材料层110周期性排列图案1101第一部分1102第二部分112第一聚合物结构1121、312第一直线图案114第二聚合物结构1141、314第二直线图案116第一掩模118间隙120第二掩模200、300不连续直线图案结构E1第一端E2第二端ITV间隙S1第一线距S2第二线距W1、W2线宽X第一方向Y第二方向具体实施方式为使熟悉本专利技术所属
的一般技术者能更进一步了解本专利技术，下文特列举本专利技术的优选实施例，并配合所附的附图，详细说明本专利技术的构成内容及所欲达成的功效。请参考图1至图13，图1至图13为本专利技术制作不连续直线图案的方法的一实施例的制作工艺示意图，其中图9显示了在半导体IC基底上的不连续直线图案结构。首先请参考图1与图2，其中图1显示了一半导IC基底与其顶部材料层的俯视示意图，而图2为图1所示半导体IC基底沿着切线2-2’的剖面示意图。根据本实施例，本专利技术方法的目的是欲在半导体IC基底表面形成不连续直线图案结构，该方法包括先提供一基底103，基底103可以是表面包含或未包含其他膜层的半导体晶片，例如为一半导体IC基底，在本实施例中，基底103包括了半导体IC基底100与设置在半导体IC基底100表面的目标膜层102，其中目标膜层102可以为任何需要被图案化以形成不连续直线图案的膜层，例如可以为一介电材料层或一金属层，本实例以目标膜层102包含导电材料为例，但不以此为限。此外，在本实施例的变化实施例中，半导体IC基底100与目标膜层102之间还可设有其他薄膜，而不限于半导体IC基底100表面仅设置一层目标膜层102。根据本实施例，可选择性地在基底103表面依序形成一硬掩模(hardmask)层104与一中性底层(neutralbottomlayer)106，其中硬掩模层104的材料举例为氮化硅，而中性底层106可包含中性聚合物材料，例如聚苯乙烯(Poly-Styrele，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PolyMethylMethaCrylate，PMMA)或氧化硅(siliconoxide，SiO2)，厚度举例为约40至100纳米，但不以此为限。在本实施例中，硬掩模层104与中性底层106都是全面性地形成在基底103表面。然后，在基底103表面形成一定向自组装(directedself-assembly，DSA)材料层108，覆盖在硬掩模层104与中性底层106上，其中DSA材料层108的材料包含嵌段共聚物(blockco-polymer，BCP)材料，举例为合成聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯(polystyrene-b-polymethylmethacrylate，PS-b-PMMA)，但不以此为限，也可包括其他已知的嵌段共聚物材料。此外，DSA材料层108可以旋转涂布方式形成在中性底层106上，但不以此为限。请参考图3与图4，其中图4为图3沿着切线4-4’的剖面示意图。接着，对DSA材料层108进行一相分离(phaseseparation)制作工艺，以形成一周期性排列图案(orderedperiodicpattern)110。其中，DSA材料层108的相分离制作工艺可通过一退火制作工艺(annealingprocess)所完成，例如以温度200℃进行退火制作工艺5分钟，但不以此为限。所形成的周期性排列图案110包括彼此交替排列的多个第一聚合物结构112与多个第二聚合物结构114，第一聚合物结构112与第二聚合物结构114都具有条状图案，延伸平行于第一方向X，并且沿着第二方向Y交替间隔并排，其中第一方向X与第二方向Y相交，并且，在本实施例中第一方向X垂直于第二方向Y。前述中性底层106的功能之一是在相分离制作工艺中控制周期性排列图案110中第一聚合物结构112与第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作不连续直线图案的方法，包含：提供一基底；在该基底上形成一定向自组装(directed self‑assembly，DSA)材料层；进行该定向自组装材料层的一相分离(phase separation)制作工艺，以形成一周期性排列图案(ordered periodic pattern)，该周期性排列图案包括彼此交替排列的多个第一聚合物结构与多个第二聚合物结构；形成一第一掩模，覆盖该周期性排列图案的一第一部分；进行一第一蚀刻制作工艺，以移除被该第一掩模所曝露的部分该多个第一聚合物结构；移除该第一掩模；形成一第二掩模，覆盖该周期性排列图案的一第二部分，其中该周期性排列图案的该第二部分与该第一部分的相邻边界之间具有一间隙(interval)；进行一第二蚀刻制作工艺以移除被该第二掩模所暴露的部分该多个第二聚合物结构；以及移除该第二掩模，其中所留下的部分该多个第一聚合物结构与所留下的部分该多个第二聚合物结构彼此不互相连接。

【技术特征摘要】
1.一种制作不连续直线图案的方法，包含：提供一基底；在该基底上形成一定向自组装(directedself-assembly，DSA)材料层；进行该定向自组装材料层的一相分离(phaseseparation)制作工艺，以形成一周期性排列图案(orderedperiodicpattern)，该周期性排列图案包括彼此交替排列的多个第一聚合物结构与多个第二聚合物结构；形成一第一掩模，覆盖该周期性排列图案的一第一部分；进行一第一蚀刻制作工艺，以移除被该第一掩模所曝露的部分该多个第一聚合物结构；移除该第一掩模；形成一第二掩模，覆盖该周期性排列图案的一第二部分，其中该周期性排列图案的该第二部分与该第一部分的相邻边界之间具有一间隙(interval)；进行一第二蚀刻制作工艺以移除被该第二掩模所暴露的部分该多个第二聚合物结构；以及移除该第二掩模，其中所留下的部分该多个第一聚合物结构与所留下的部分该多个第二聚合物结构彼此不互相连接。2.如权利要求1所述的制作不连续直线图案的方法，还包含在形成该定向自组装材料层之前，先在该基底上形成一硬掩模层。3.如权利要求2所述的制作不连续直线图案的方法，还包含：在移除该第二掩模之后，将留下的该多个第一聚合物结构与留下的该多个第二聚合物结构的图案转移至该硬掩模层上，以形成一图案化的硬掩模；以及对该基底进行一第三蚀刻制作工艺，以移除被该图案化的硬掩模所曝露的部分该基底。4.如权利要求3所述的制作不连续直线图案的方法，还包含在进行该第三蚀刻制作工艺之前，先移除留下的该多个第一聚合物结构与留下的该多个第二聚合物结构。5.如权利要求1所述的制作不连续直线图案的方法，其中该定向自组装材料层的该相分离制作工艺是通过一退火制作工艺(annealingprocess)所完
\t成。6.如权利要求1所述的制作不连续直线图案的方法，还包含在形成该定向自组装材料层之前，先在该基底上形成一中性底层(neutralbottomlayer)。7.如权利要求1所述的制作不连续直线图案的方法，其中该定向自组装材料层包含嵌段共聚物(blockco-polymer，BCP)。8.如权利要求1所述的制作不连续直线图案的方法，其中该多个第一聚合物结构具有亲水性，而该多个第二聚合物结构具有疏水性。9.如权利要求1所述的制作不连续直线图案的方法，其包括分别使用一氟化氪(kryptonfluoride...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈育德，刘恩铨，曾嘉勋，苏信逢，洪钰婷，蔡孟霖，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71