本申請(qǐng)要求于2015年12月23日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2015-0184670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。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的各種實(shí)施例涉及半導(dǎo)體技術(shù)，更具體地，涉及用于形成蜂窩陣列的精細(xì)圖案的方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速地增長(zhǎng)，已經(jīng)致力于實(shí)現(xiàn)具有高器件密度的集成度更高的電路。為了降低半導(dǎo)體器件的單位單元所占據(jù)的面積，并且將更多的器件集成在半導(dǎo)體襯底的有限面積中，已經(jīng)試驗(yàn)了各種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)具有小到幾納米至幾十納米的臨界尺寸(CD)的圖案。

當(dāng)僅用光刻工藝來(lái)形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案時(shí)，由于光學(xué)系統(tǒng)的圖像分辨率限制和在光刻工藝中所使用的曝光光源的波長(zhǎng)，因而在形成精細(xì)圖案上會(huì)存在一些限制。為了克服曝光分辨率限制或者圖像分辨率限制，已經(jīng)嘗試了非光刻圖案化技術(shù)。例如，已經(jīng)嘗試了使用聚合物分子的自組裝特性和嵌段共聚物材料的相分離的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于形成圖案的方法。所述方法包括在底層上形成橢圓形柱體。每個(gè)橢圓形柱體具有細(xì)長(zhǎng)的特征，并且包括突出側(cè)以及與突出側(cè)連接的長(zhǎng)側(cè)，并且四個(gè)橢圓形柱體在分離空間的周圍形成菱形陣列。引導(dǎo)晶格形成為附接至橢圓形柱體的側(cè)面，并且在分離空間內(nèi)打開(kāi)第一窗口。通過(guò)選擇性地去除橢圓形柱體而在引導(dǎo)晶格內(nèi)形成第二窗口。嵌段共聚物層形成為填充第一窗口和第二窗口。將嵌段共聚物層相分離，以在第一窗口內(nèi)形成第一區(qū)域和第一矩陣以及在第二窗口內(nèi)形成多個(gè)第二區(qū)域和第二矩陣。選擇性地去除第一區(qū)域和第二區(qū)域，以形成第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于形成圖案的方法。所述方法包括在底層上形成具有橫向細(xì)長(zhǎng)的第二窗口的引導(dǎo)晶格。第二窗口設(shè)置為包圍第一窗口并且形成菱形陣列。嵌段共聚物層形成為填充第一和第二窗口。將嵌段共聚物層相分離，以在第一窗口內(nèi)形成第一區(qū)域和第一矩陣以及在第二窗口內(nèi)形成多個(gè)第二區(qū)域和第二矩陣。選擇性地去除第一區(qū)域和第二區(qū)域，以形成第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于形成圖案的方法。所述方法包括在底層上形成橢圓形柱體，所述橢圓形柱體包括突出側(cè)以及與突出側(cè)連接的長(zhǎng)側(cè)，并且具有細(xì)長(zhǎng)的特征，從而使得突出側(cè)彼此面對(duì)而長(zhǎng)側(cè)彼此對(duì)角地面對(duì)，并且分離空間位于相對(duì)的突出側(cè)之間。在分離空間內(nèi)形成附接至橢圓形柱體的側(cè)面并且打開(kāi)第一窗口的引導(dǎo)晶格。通過(guò)選擇性地去除橢圓形柱體，而在引導(dǎo)晶格內(nèi)形成第二窗口。嵌段共聚物層形成為填充第一窗口和第二窗口。將嵌段共聚物層相分離，以在第一窗口內(nèi)形成第一區(qū)域和第一矩陣以及在第二窗口內(nèi)形成多個(gè)第二區(qū)域和第二矩陣。選擇性地去除第一區(qū)域和第二區(qū)域，以形成第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。

附圖說(shuō)明

結(jié)合附圖和所附的具體描述，本發(fā)明的各種實(shí)施例將變得更加顯然，其中：

圖1至圖18為圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于形成圖案的方法的示意圖；以及

圖19至圖20為圖示了在一些實(shí)施例中使用的嵌段共聚物(BCP)的相分離的示意圖。

具體實(shí)施方式

在本文中所使用的術(shù)語(yǔ)可以對(duì)應(yīng)于考慮了它們?cè)趯?shí)施例的功能而選擇的詞語(yǔ)，并且可以根據(jù)實(shí)施例所屬的技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員之中的一個(gè)而將術(shù)語(yǔ)的含義作不同地解釋。如果術(shù)語(yǔ)被具體限定，則可以根據(jù)限定來(lái)解釋術(shù)語(yǔ)。除非另外限定，否則本文中所使用的術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)的和科學(xué)的術(shù)語(yǔ))可以具有與實(shí)施例所屬的技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員之一的一般理解相同的含義。

在實(shí)施例的以下描述中，將理解的是，術(shù)語(yǔ)“第一”和“第二”、“上部”和“下部”或者“下”旨在識(shí)別構(gòu)件，而不是用于僅限定構(gòu)件本身或者意味著特定的順序。另外，旨在意味著相對(duì)的位置關(guān)系，而不是用于限制特定的情況：元件與其它的元件直接接觸，或者在它們之間存在至少一個(gè)中間元件。應(yīng)當(dāng)采用相同的方式來(lái)解釋用于描述元件或?qū)又g的關(guān)系的其它詞語(yǔ)。

在以下實(shí)施例的描述中所使用的術(shù)語(yǔ)“蜂窩陣列”可以指排列成“密集陣列”的圖案的排列類型。蜂窩陣列的圖案可以在圖案之間具有相對(duì)短的間隔距離，并且可以被排列成大體上具有規(guī)則性以及具有相對(duì)小的間距尺寸。術(shù)語(yǔ)“蜂窩陣列”可以為如下的排列類型：圖案設(shè)置在六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)處，而另一個(gè)圖案設(shè)置在六邊形的大體上的內(nèi)部中心處。“蜂窩陣列”可以為如下的排列類型：可以具有大體上相同節(jié)距的最高密度來(lái)排列圖案。因?yàn)榭梢栽谟邢廾娣e內(nèi)以最高密度來(lái)排列圖案，所以可以將“蜂窩陣列”應(yīng)用至半導(dǎo)體制造技術(shù)，以改善集成電路的集成度。排列成“蜂窩陣列”的圖案在其間可以具有大體上相同的尺寸和間隔距離。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中有用于形成具有比光刻中所使用的光學(xué)曝光裝置的分辨率限制更小的線寬的圖案的方法。所述方法利用了嵌段共聚物(BCP)層的自組裝屬性和相分離屬性。

BCP層可以直接地自組裝(DSA)在目標(biāo)層上，并且組成BCP層的某些聚合物嵌段可以被重新排列和相分離，以形成區(qū)域?；谙喾蛛x所產(chǎn)生的域的部分可以被選擇性地去除，以形成納米尺度特征。納米尺度特征可以為具有大約幾納米至大約幾十納米的尺寸的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)組成BCP層的聚合物嵌段的體積比、相分離的溫度、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重量，BCP層的自組裝結(jié)構(gòu)可以具有圓柱形形狀或者片狀形狀。當(dāng)BCP層的自組裝結(jié)構(gòu)具有圓柱形形狀時(shí)，該結(jié)構(gòu)可以被使用，例如形成開(kāi)孔陣列。另外，當(dāng)BCP層的自組裝結(jié)構(gòu)具有片狀形狀時(shí)，該結(jié)構(gòu)可以被使用，例如形成重復(fù)的線和空間圖案。

本發(fā)明的各種實(shí)施例可以應(yīng)用于諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)(DRAM)器件、相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)(PcRAM)器件或者電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)(ReRAM)器件的高度集成的半導(dǎo)體器件的制造。另外，實(shí)施例可以應(yīng)用于諸如靜態(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)器件或者鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)(FeRAM)器件的半導(dǎo)體器件的制造。實(shí)施例還可以應(yīng)用于集成了邏輯集成電路的邏輯器件的制造。

在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。因而，盡管參照一個(gè)附圖未提及或描述一個(gè)附圖標(biāo)記，但是參照另一個(gè)附圖可能提及或描述該附圖標(biāo)記。另外，即使在一個(gè)附圖中未示出該附圖標(biāo)記，但是參照另一個(gè)附圖可能提及或者描述該附圖標(biāo)記。

圖1和圖2圖示了形成橢圓形柱體100的陣列的步驟。圖1為圖示了形成橢圓形柱體100的陣列的步驟的平面圖，而圖2為沿著圖1中的線C-C’截取的截面圖。

參見(jiàn)圖1和圖2，橢圓形柱體100形成為排列在襯底200的底層300上。多個(gè)橢圓形柱體100可以沿著與襯底200的XY平面大體上垂直的Z軸方向延伸。每個(gè)橢圓形柱體100在XY平面上可以具有橫向細(xì)長(zhǎng)特征。例如，橢圓形柱體100具有平面特征。橢圓形柱體100在X軸方向延伸，并且在X軸方向上具有相對(duì)大的寬度W1，而在與X軸方向垂直的Y軸方向上具有相對(duì)小的寬度W2。

圖1為平面圖。每個(gè)橢圓形柱體100可以具有非對(duì)稱形狀。即，每個(gè)橢圓形柱體100根據(jù)方向而具有不同的線寬。在橢圓形柱體100的X軸方向上的線寬W1與在Y軸方向上的線寬W2不同。橢圓形柱體100的長(zhǎng)軸寬度W1可以為短軸寬度W2的1.5至3倍。橢圓形柱體100的長(zhǎng)軸寬度W1可以大約為短軸寬度W2的2倍。橢圓形柱體100可以具有柱體形狀或者桿形狀。由于X軸方向的線寬W1和Y軸方向的線寬W1彼此不同，因而橢圓形柱體100具有非對(duì)稱的截面特征。在平面圖中，橢圓形柱體100可以具有細(xì)長(zhǎng)的矩形形狀、細(xì)長(zhǎng)的菱形形狀或者橢圓形形狀。在一些情況下，橢圓形柱體100在平面圖中可以具有細(xì)長(zhǎng)的十字形形狀。

橢圓形柱體100可以排列成具有在XY平面上橫向細(xì)長(zhǎng)的特征。例如，第一橢圓形柱體101和第二橢圓形柱體102可以設(shè)置成使得第一突出側(cè)101N和第二突出側(cè)102N彼此面對(duì)。第一突出側(cè)101N和第二突出側(cè)102N位于所述大的寬度W1的第一橢圓形柱體101和第二橢圓形柱體102的端部處。例如，第一橢圓形柱體101和第二橢圓形柱體102可以設(shè)置成沿著X軸方向彼此面對(duì)，并且在X軸方向上是細(xì)長(zhǎng)的。

第一橢圓形柱體101和第二橢圓形柱體102可以沿著X軸方向設(shè)置，使得第一突出側(cè)101N和第二突出側(cè)102N通過(guò)第一間隔距離D1而彼此間隔開(kāi)。第一間隔距離D1具有比橢圓形柱體100的長(zhǎng)軸寬度W1小的尺寸。第一間隔距離D1具有比橢圓形柱體100的短軸寬度W2大的尺寸。

第三橢圓形柱體103和第四橢圓形柱體104可以設(shè)置成與第一橢圓形柱體101和第二橢圓形柱體102相鄰接。第三橢圓形柱體103和第四橢圓形柱體104可以在Y軸方向上彼此間隔開(kāi)。第一橢圓形柱體101、第二橢圓形柱體102、第三橢圓形柱體103和第四橢圓形柱體104可以設(shè)置在菱形形狀或者斜方形形狀的四個(gè)頂點(diǎn)處。第一橢圓形柱體101和第二橢圓形柱體102位于同一行。第三橢圓形柱體103可以設(shè)置在比第一橢圓形柱體101和第二橢圓形柱體102中的每個(gè)高的行。第三橢圓型柱體103可以設(shè)置在比第一橢圓形柱體101和第二橢圓形柱體102中的每個(gè)低的行。

第一橢圓形柱體101、第三橢圓形柱體103和第二橢圓形柱體102可以沿著X軸方向以鋸齒形方式排列。第四橢圓形柱體104可以與第三橢圓形柱體103對(duì)齊。第四橢圓形柱體104可以通過(guò)第二間隔距離D2與第三橢圓形柱體103間隔開(kāi)，并且通過(guò)在第一橢圓形柱體101和第二橢圓形柱體102的相對(duì)的突出側(cè)101N與102N之間的分離空間109與第三橢圓形柱體103間隔開(kāi)。一個(gè)橢圓形柱體100可以具有大體上垂直于突出側(cè)101N或者102N的平緩的或者長(zhǎng)的側(cè)103S或者104S，突出側(cè)101N或者102N為長(zhǎng)軸方向的端部的急劇彎曲側(cè)或者短側(cè)。

第四橢圓形柱體104可以與第三橢圓形柱體103對(duì)齊，使得第四橢圓形柱體104的第一長(zhǎng)側(cè)104S面對(duì)第三橢圓形柱體103的第二長(zhǎng)側(cè)103S。

形成菱形形狀的四個(gè)橢圓形柱體101、102、103和104可以設(shè)置為圍繞在菱形形狀中心處的分離空間109。中心分離空間109可以設(shè)置為具有第一間隔距離D1和與第一間隔距離D1垂直的第二間隔距離D2的空間。中心分離空間109在X軸方向上面對(duì)突出側(cè)101N和102N，并且在Y軸方向上面對(duì)長(zhǎng)側(cè)103S和104S。第二間隔距離D2具有比橢圓形柱體100的長(zhǎng)軸寬度W1小的尺寸。第二間隔距離D2具有比橢圓形柱體100的短軸寬度W2大的尺寸。第二間隔距離D2具有與第一間隔距離D1大體上相同的尺寸。

由于四個(gè)橢圓形柱體101、102、103和104形成菱形形狀，并且包圍分離空間109，所以第四橢圓形柱體104可以位于與第一橢圓形柱體101間隔開(kāi)的位置，使得第一橢圓形柱體101的長(zhǎng)軸方向的端部的拐角部分101L與第四橢圓形柱體104的長(zhǎng)軸方向的端部的拐角部分104L彼此面對(duì)。即，第一橢圓形柱體101、第三橢圓形柱體103和第四橢圓形柱體104設(shè)置為使得第四橢圓形柱體104的端部的一部分和第三橢圓形柱體103的端部的一部分在Y軸方向上與第一橢圓形柱體101的端部重疊。

長(zhǎng)軸方向的第一橢圓形柱體101的端部的拐角部分101L和長(zhǎng)軸方向的第四橢圓形柱體104的端部的拐角部分104L可以彼此面對(duì)，并且通過(guò)第三間隔距離D3彼此間隔開(kāi)。第三間隔距離D3可以設(shè)定為平行設(shè)置的第一橢圓形柱體101和第四橢圓形柱體104之間的間隔距離。第三間隔距離D3可以設(shè)定為比第一間隔距離D1或者第二間隔距離D2小的尺寸。第三間隔距離D3可以設(shè)定為比第一間隔距離D1的一半或者第二間隔距離D2的一半小的尺寸。

參見(jiàn)圖2和圖1，橢圓形柱體100的陣列可以形成在底層300上。底層300形成在襯底200之上。襯底200可以包括其中集成了集成電路的半導(dǎo)體層。襯底200可以為硅(Si)襯底或晶片。設(shè)置在襯底200上的底層300可以為圖案化目標(biāo)層。底層300可以為在半導(dǎo)體制造工藝中使用硬掩模或者刻蝕掩模來(lái)刻蝕的層。底層300可以為層間電介質(zhì)(ILD)層或者金屬間電介質(zhì)(IMD)層。底層300可以為用于互連的金屬層或者導(dǎo)電層。底層300可以為提供用于圖案化的某種形狀的模板或者鑲嵌模的層。底層300可以具有這樣的結(jié)構(gòu)：將不同材料的層層壓成多層，以形成多層的硬掩模系統(tǒng)。底層300可以為半導(dǎo)體襯底或者半導(dǎo)體層。

底層300可以由具有例如大約厚度的包括氧化硅的層間電介質(zhì)(ILD)層形成，例如原硅酸四乙酯(TEOS)層?？商孢x地，底層300可以包括具有大約至大約厚度的氮氧化硅(SiON)層，并且可以包括具有大約至大約厚度的非晶旋涂碳(SOC)層作為其底部層(未示出)。

包括具有大約至厚度的旋涂碳層的柱體層形成在底層300上，以形成橢圓形柱體。使用包括光刻工藝的圖案化工藝來(lái)圖案化柱體層。因此，可以形成橢圓形柱體100的陣列。

用于光刻工藝的光致抗蝕劑層(未示出)形成在柱體層上。執(zhí)行使用光致抗蝕劑圖案(未示出)的選擇性曝光和顯影工藝，以形成光致抗蝕劑圖案(未示出)。可以將光致抗蝕劑圖案(未示出)用作刻蝕掩模，刻蝕掩模將圖1中所示的橢圓形柱體100的陣列圖案提供給柱體層。

選擇性地刻蝕通過(guò)光致抗蝕劑圖案曝光的柱體層的部分，以在底層300上形成橢圓形柱體100陣列。可以通過(guò)對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光和顯影而一次形成包括光致抗蝕劑圖案的刻蝕掩模，而不需要使用復(fù)雜且需要多個(gè)光刻工藝的雙圖案化技術(shù)。

圖3至圖5圖示了形成引導(dǎo)晶格400的步驟，并且圖4和圖5圖示了沿著圖3中的線C-C’截取的截面圖。

如圖5中所示，間隔件形狀的多個(gè)引導(dǎo)晶格400形成在橢圓形柱體100的每個(gè)側(cè)壁上。如圖4中所示，引導(dǎo)層400A形成為覆蓋橢圓形柱體100。引導(dǎo)層400A覆蓋橢圓形柱體100的側(cè)表面和上表面，并且可以延伸以覆蓋由橢圓形柱體100暴露出的底層300的暴露出的部分。如圖4中所示，用于形成引導(dǎo)晶格400的引導(dǎo)層400A可以在形式上覆蓋橢圓形柱體100。引導(dǎo)層400A可以由相對(duì)于橢圓形柱體100和底層300具有刻蝕選擇性的電介質(zhì)材料形成。例如，引導(dǎo)層400A可以通過(guò)形成超低溫氧化物(ULTO)層來(lái)形成，并且具有大約的厚度。

對(duì)引導(dǎo)層400A執(zhí)行各向異性刻蝕工藝或者間隔件刻蝕工藝，以在橢圓形柱體100的側(cè)壁上形成引導(dǎo)晶格400。在間隔件刻蝕工藝中，去除覆蓋橢圓形柱體100的上表面的引導(dǎo)層400A的部分，而保留覆蓋橢圓形柱體100的側(cè)表面的圖4的引導(dǎo)層400A的部分?？梢詧?zhí)行間隔件刻蝕工藝，以去除由引導(dǎo)層400A暴露出的底層300的部分。引導(dǎo)晶格400可以具有如同間隔件的、附接至橢圓形柱體100的側(cè)表面的特征。

如圖3中所示，引導(dǎo)晶格400可以形成為在橢圓形柱體100的兩個(gè)相對(duì)的突出側(cè)100N之間提供第一窗口405。形成用于形成引導(dǎo)晶格400的引導(dǎo)層(圖4的400A)。引導(dǎo)層(圖4的400A)可以不填充在橢圓形柱體100之間的中心分離空間(圖1的109)。引導(dǎo)層400A可以共形的方式包圍橢圓形柱體100，使得第一窗口405形成在分離空間109的中心。

引導(dǎo)晶格400可以形成為填充每個(gè)橢圓形柱體100之間的除了第一窗口405的空間。通過(guò)調(diào)節(jié)引導(dǎo)層(圖4的400A)的沉積厚度，可以控制引導(dǎo)晶格400，以填充橢圓形柱體100之間的除了第一窗口405的空間。另外，通過(guò)控制引導(dǎo)層(圖4的400A)的沉積厚度，可以改變第一窗口405的直徑或者線寬。

如圖3中所示，引導(dǎo)晶格400可以形成為在由四個(gè)橢圓形柱體100形成的菱形陣列的中心提供第一窗口405。第一窗口405在平面圖中可以具有圓形形狀、橢圓形形狀或者矩形形狀。在平面圖中，第一窗口405可以具有星形形狀，所述星形形狀在靠近鄰接于橢圓形柱體100的突出側(cè)100N的其它的橢圓形柱體100的長(zhǎng)側(cè)100S的部分處具有尖角。

如圖3中所示，引導(dǎo)晶格400可以包括第一隔壁部分400N，第一隔壁部分400N覆蓋橢圓形柱體100的突出側(cè)100N，并且將橢圓形柱體100的突出側(cè)100N與第一窗口405隔離。引導(dǎo)晶格400可以包括第二隔壁部分400S，第二隔壁部分400S覆蓋橢圓形柱體100的長(zhǎng)側(cè)100S，并且將橢圓形柱體100的長(zhǎng)側(cè)100S與第一窗口405隔離。引導(dǎo)晶格400可以包括第三隔壁部分400L，第三隔壁部分400L覆蓋橢圓形柱體100的長(zhǎng)軸方向的端部的側(cè)100L，并且在對(duì)角線方向上將橢圓形柱體100彼此隔離。

引導(dǎo)晶格400可以具有晶格形狀。引導(dǎo)晶格400可以將橢圓形柱體100彼此隔離，并且可以將在一個(gè)橢圓形柱體100與鄰接的橢圓形柱體100之間的第一窗口405打開(kāi)。

圖6和圖7圖示了去除橢圓形柱體100的步驟，并且圖7為沿著圖6中的線C-C’截取的截面圖。

如圖6和圖7所示，通過(guò)去除橢圓形柱體(圖5的100)來(lái)形成引導(dǎo)晶格400。因此，引導(dǎo)晶格400打開(kāi)第二窗口401。由于通過(guò)去除橢圓形柱體(圖5的100)來(lái)形成引導(dǎo)晶格400的第二窗口401，所以第二窗口401具有與橢圓形柱體(圖5的100)相同的形狀。

第二窗口401可以包括對(duì)應(yīng)于橢圓形柱體(圖5的100)的突出側(cè)100N的突出側(cè)401N，并且可以包括對(duì)應(yīng)于橢圓形柱體(圖5的100)的長(zhǎng)側(cè)100S的長(zhǎng)側(cè)401S。第二窗口401可以具有對(duì)應(yīng)于橢圓形柱體(圖1的100)的長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)的寬度(圖1的W1)的長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)的寬度L1以及對(duì)應(yīng)于橢圓形柱體(圖1的100)的短軸方向的短的寬度(圖1的W2)的短軸方向的短的寬度L2。

由于第二窗口401具有與橢圓形柱體100相同的形狀，所以其可以具有在XY平面的某一方向上細(xì)長(zhǎng)的特征。例如，第二窗口401可以具有非對(duì)稱的截面形狀，其中X軸方向的線寬L1和Y軸方向的線寬L2彼此不同。例如，第二窗口401可以具有橢圓形的截面形狀。只要第二窗口401具有非對(duì)稱截面形狀，并且X軸方向的線寬L1和Y軸方向的線寬L2彼此不同，第二窗口401在平面圖中就可以具有矩形特征或者菱形特征。在一些情況下，第二窗口401可以具有十字形特征。

引導(dǎo)晶格400可以打開(kāi)第二窗口401和第一窗口405，使得第一窗口405沿著某一方向(例如，X軸方向)設(shè)置在第二窗口401之間。引導(dǎo)晶格400可以打開(kāi)第二窗口401和第一窗口405，使得第一窗口405在垂直于X軸方向的Y軸方向上位于鄰接于第二窗口401的長(zhǎng)側(cè)401S的位置處。第一窗口405可以在Y軸方向(其為第一窗口405的短軸方向)上與第一窗口405間隔開(kāi)。四個(gè)第一窗口405可以設(shè)置成在第二窗口401的周圍形成菱形編隊(duì)。四個(gè)第二窗口401可以設(shè)置成在第一窗口405的周圍形成菱形編隊(duì)。

第一窗口405在X軸方向(其為第二窗口401的長(zhǎng)軸方向)上具有線寬L3，而在Y軸方向(其為第二窗口401的短軸方向)上具有線寬L4。第一窗口405可以具有如下的對(duì)稱特征：線寬L3和線寬L4大體上彼此相等。第一窗口405的線寬L3或者L4可以類似于或者可以大體上等于第二窗口401的短的線寬L2?？商孢x地，第一窗口405的線寬L3或者L4可以比第二窗口401的短的線寬L2稍大或者稍小。在平面圖中，第一窗口405可以為正方形、圓形、菱形或者星形。

圖8和圖9圖示了形成嵌段共聚物(BCP)500的步驟，并且圖9為沿著圖8中的線C-C’截取的截面圖。

如圖8和圖9所示，BCP層500形成為填充引導(dǎo)晶格400的第一窗口405和第二窗口401。BCP層500可以包括：聚苯乙烯-聚(甲基丙烯酸甲酯)嵌段共聚物(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BCP層500的BCP可以包括第一嵌段和第二嵌段，他們經(jīng)受相分離并且形成不同的區(qū)域。分離之后，第一嵌段被重新排列以形成第一區(qū)域，而第二嵌段被重新排列以形成第二區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，第一區(qū)域可以分散在第二區(qū)域內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，第二嵌段的體積可以近似地約為第一嵌段和第二嵌段的總體積的25vol.％(體積百分比)至40vol.％。例如，在BCP層500由PS-b-PMMA形成的情況下，PS嵌段可以用作第一嵌段，而PMMA嵌段可以用作第二嵌段。PMMA嵌段的體積可以占PS嵌段和PMMS嵌段的總體積的大約25vol.％至40vol.％?？梢愿鶕?jù)工藝方案而改變PS嵌段和PMMA嵌段的體積比。此外，可以根據(jù)工藝方案而改變PS嵌段和PMMA嵌段的分子重量。

BCP層500可以為功能高分子材料。在BCP層500中，如圖19中所示，兩個(gè)或多個(gè)不同的聚合物嵌段通過(guò)共價(jià)鍵彼此結(jié)合，以組成嵌段共聚物材料。

圖19至圖20為圖示了BCP層的相分離的示意圖。如圖19中所示，其示出了單個(gè)BCP層，BCP層可以具有鏈型聚合物的形狀，其中，聚合物嵌段成分A和聚合物嵌段成分B通過(guò)共價(jià)鍵在連接點(diǎn)處彼此連接。如圖20中所示，BCP層可以在聚合物嵌段混合成均勻相的狀態(tài)下涂覆。組成BCP層的每個(gè)聚合物嵌段由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)之間的差異而可以彼此具有不同的可混合性和不同的溶解度

聚合物嵌段成分可以從混合狀態(tài)下不溶混地分離，并且通過(guò)退火工藝而被重新排列，因此可以被相分離。如圖20中所示，其示出了相分離，具有均勻相的BCP層可以通過(guò)退火工藝而被相分離成由重新排列的聚合物嵌段A組成的區(qū)域A和由重新排列的聚合物嵌段B組成的區(qū)域B。

例如，區(qū)域A可以具有比矩陣區(qū)域B低的溶解度，并且可以在后續(xù)的工藝中被選擇性地去除。例如，矩陣區(qū)域B可以被圖案化，并且去除區(qū)域A。因此，BCP層的聚合物嵌段可以在液體狀態(tài)或者固體狀態(tài)下被相分離或者選擇性地溶解，以形成自組裝結(jié)構(gòu)。

通過(guò)BCP層的自組裝而形成特定特征的精細(xì)結(jié)構(gòu)可能受到BCP層的聚合物嵌段的物理屬性和/或化學(xué)屬性的影響。當(dāng)包括兩個(gè)不同的聚合物嵌段的BCP層在襯底上自組裝時(shí)，根據(jù)組成BCP層的聚合物嵌段的量比、BCP層的相分離的退火溫度、以及組成BCP層的聚合物嵌段的分子尺寸，BCP層的自組裝結(jié)構(gòu)可以形成為具有三維立方體形狀、三維雙螺旋形狀、二維密集六邊形填充柱形狀以及薄片形狀。

在一些實(shí)施例中，BCP層可以包括聚丁二烯-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-聚乙烯吡啶嵌段共聚物、聚異戊二烯-聚乙烯吡啶嵌段共聚物、聚異戊二烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物、聚正己基丙烯酸酯-聚乙烯吡啶嵌段共聚物、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-聚乙烯吡啶嵌段共聚物、聚乙基乙烯-聚乙烯吡啶嵌段共聚物、聚乙烯-聚乙烯吡啶嵌段共聚物、聚乙烯吡啶-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、聚苯乙烯-聚環(huán)氧乙烷嵌段共聚物或者它們的組合。

圖10和圖11圖示了將BCP層500相分離的步驟，并且圖11為沿著圖10中的線C-C’截取的截面圖。

如圖10和圖11所示，可以使用退火工藝來(lái)相分離填充第一窗口405和第二窗口401的BCP層500。通過(guò)相分離，填充第一窗口405的BCP層500的部分可以被相分離成第一矩陣501和與第一矩陣501相分離的第二區(qū)域502。第一區(qū)域502可以對(duì)應(yīng)于圖20的區(qū)域A，而第一矩陣部分501可以對(duì)應(yīng)于圖20的區(qū)域B。

通過(guò)相分離，填充第二窗口401的BCP層500的部分可以被相分離成第二矩陣511和與第二矩陣511相分離的第二區(qū)域512。第二區(qū)域512可以對(duì)應(yīng)于圖20的區(qū)域A，而第二矩陣511可以對(duì)應(yīng)于圖20的區(qū)域B。

第一窗口405的窄的寬度L3和L4可以限制第一區(qū)域502的數(shù)目。由于第一窗口405的窄的寬度L3和L4，所以在第一窗口405內(nèi)僅形成一個(gè)第一區(qū)域502。限制第一窗口405的尺寸的引導(dǎo)晶格400可以用作限制第一區(qū)域502的數(shù)目的引導(dǎo)。如果第一窗口405的打開(kāi)空間太大，則可能產(chǎn)生不期望的寄生區(qū)域，而如果第一窗口405太小，則可能不能形成第一區(qū)域502或者第一區(qū)域502的尺寸可能太小?？梢詫⒌谝淮翱?05設(shè)定成使得在第一窗口405內(nèi)僅形成一個(gè)第一區(qū)域502。

第二窗口401的尺寸可以通過(guò)長(zhǎng)的寬度L1和短的寬度L2來(lái)限定。第二窗口401的短的寬度L2可以設(shè)定為與第一窗口401的寬度L3的尺寸大體上相同。因此，第二窗口401的尺寸可以取決于第二窗口401的長(zhǎng)的寬度L2的尺寸。第二窗口401的長(zhǎng)的寬度L2的尺寸可以限制成使得在第二窗口401內(nèi)可以形成多個(gè)第二區(qū)域512。

可以控制第二窗口401的尺寸，使得在第二窗口401中內(nèi)僅可以形成兩個(gè)第二區(qū)域512。當(dāng)?shù)诙^(qū)域512具有寬度L6和間隔距離L5時(shí)，間隔距離L5可以比第二區(qū)域512的寬度L6大，并且比第二窗口401的長(zhǎng)軸寬度L1小。限制第二窗口401的尺寸的引導(dǎo)晶格400可以限制第二區(qū)域，使得在第二窗口401內(nèi)僅形成兩個(gè)第二區(qū)域512。第二窗口401可以設(shè)定成使得在第二窗口401內(nèi)形成兩個(gè)第二區(qū)域512。

第二區(qū)域512可以位于六邊形的頂點(diǎn)處，并且第一區(qū)域501可以位于六邊形的內(nèi)部。因此，第一區(qū)域501和第二區(qū)域512形成蜂窩陣列H，使得在有限的面積內(nèi)排列最多數(shù)量的區(qū)域?？梢酝ㄟ^(guò)引導(dǎo)晶格400和橢圓形柱體(圖1的100)的排列來(lái)設(shè)定或限制第一區(qū)域502和第二區(qū)域512的排列位置。

如圖11中所示，第二區(qū)域512和第一區(qū)域502中的每個(gè)可以形成在第一矩陣部分501和第二矩陣部分511內(nèi)的相分離的部分內(nèi)。第二區(qū)域512和第一區(qū)域502的側(cè)表面和下表面可以具有分別被第一矩陣501和第二矩陣511包圍的形狀。

圖12至圖14圖示了形成第一通孔503T和第二通孔513T的步驟，以及圖13和圖14為沿著圖12的線C-C’截取的截面圖。

如圖13中所示，第一區(qū)域和第二區(qū)域(圖10的502、512)被選擇性地去除，以形成第一開(kāi)口503和第二開(kāi)口513。由于第一區(qū)域(圖10的502)被選擇性地去除，所以位于第一區(qū)域(圖10的502)的底部之下的第一矩陣501的底部501B可以被暴露至第一開(kāi)口503的底部。此外，由于第二區(qū)域(圖10的512)被選擇性地去除，所以位于第二區(qū)域(圖10的512)的底部之下的第二矩陣511的底部511B可以被暴露至第二開(kāi)口513的底部。

如圖12和圖14所示，第一開(kāi)口(圖13的503)和第二開(kāi)口(圖13的513)延伸至穿透第一矩陣的底部501B和第二矩陣的底部511B，以分別地形成從第一開(kāi)口503延伸的第一通孔503T和從第二開(kāi)口513延伸的第二通孔513T。

形成第一通孔503T和第二通孔513T的工藝可以包括針對(duì)其內(nèi)形成了第一開(kāi)口503和第二開(kāi)口513的第一矩陣501和第二矩陣511的回蝕或者各向異性刻蝕。第一矩陣501和第二矩陣511的上部在所述工藝中被部分刻蝕，以使第一通孔503T和第二通孔513T延伸，因而形成具有低高度的第一矩陣501E和第二矩陣511E。第一通孔503T和第二通孔513T可以形成為大體上和完全地穿透第一矩陣501E和第二矩陣511E。

圖15和圖16圖示了形成第三通孔303S和第四通孔303D的步驟。第三通孔和第四通孔組合可以被稱為通孔303。圖16為沿著圖15的線C-C’截取的截面圖。

如圖15和圖16所示，通過(guò)使第一通孔503T和第二通孔513T延伸至穿透底層300來(lái)形成包括大體上穿透底層300的第三通孔303S和第四通孔303D的通孔303。使用第一矩陣501E、第二矩陣511E和引導(dǎo)晶格400作為刻蝕掩模來(lái)選擇性地刻蝕和去除暴露至第一通孔503T和第二通孔513T的底部的底層300的暴露出的部分。選擇性地去除底層300的暴露出的部分，因而在底層300上形成從第一通孔503T延伸的第三通孔303S和從第二通孔513T延伸的第四通孔303S的陣列。

圖17和圖18圖示了去除引導(dǎo)晶格(圖15的400)的步驟，并且圖18為沿著圖16的線C-C’截取的截面圖。

如圖17和圖18所示，通過(guò)選擇性地去除第一矩陣501E、第二矩陣511E和引導(dǎo)晶格400來(lái)暴露出底層300。底層300可以具有通孔303的陣列，并且通孔303可以排列成蜂窩陣列H。通孔303的排列可以用于在諸如DRAM的存儲(chǔ)器件或者邏輯器件內(nèi)的互連結(jié)構(gòu)中形成連接接觸。此外，通孔303的排列可以用于使DRAM器件的電容器結(jié)構(gòu)的底電極形成為柱體形狀或者圓柱體形狀。通孔303的排列可以用于形成具有交叉點(diǎn)排列的特征的存儲(chǔ)器件。

根據(jù)上述實(shí)施例，能夠使用BCP層的相分離技術(shù)而在大尺寸的襯底上容易地形成納米級(jí)結(jié)構(gòu)或者納米結(jié)構(gòu)。納米結(jié)構(gòu)可以用于包括線形柵格的偏光板的制造，反射型液晶顯示器的反射透鏡的形成等等。納米結(jié)構(gòu)不僅可以用于單獨(dú)的偏光板的制造，還可以用于與顯示板集成的偏光單元的形成。例如，納米結(jié)構(gòu)可以用于在包括薄膜晶體管的陣列襯底上或者濾色器襯底上直接地形成偏光單元的工藝中。納米結(jié)構(gòu)可以用于制造納米線晶體管和存儲(chǔ)器的模具、用于電氣和電子部件的模具(例如用于圖案化納米級(jí)的導(dǎo)電線的納米結(jié)構(gòu))、用于制造太陽(yáng)能電池和燃料電池的催化劑的模具、用于制造刻蝕掩模和有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)單元的模具以及用于制造氣體傳感器的模具。

本發(fā)明的上述方法和結(jié)構(gòu)可以用于制造集成電路(IC)芯片。所得的IC芯片可以由制造商以原始晶片的形式、裸片的形式或者封裝體的形式供應(yīng)給用戶。IC芯片還可以單芯片封裝體的形式或者多芯片封裝體的形式來(lái)提供。另外，單IC芯片可以集成在中間產(chǎn)品中(例如，母板或者最終產(chǎn)品)，以組成其它的信號(hào)處理器件。最終產(chǎn)品可以是包括IC芯片的任意產(chǎn)品，并且可以包括玩具、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)。

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