CN105929634B - 具有浮动保护剂的光刻抗蚀剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改进的抗蚀剂材料和一种图案化工件(诸如集成电路工件)的方法，该方法提高了对环境污染物的抵抗力。在一个示例性实施例中，该方法包括接收工件和对该工件施加含有保护剂的抗蚀剂材料，所述保护剂分布在整个抗蚀剂材料中。对工件执行热工艺，以使保护剂在抗蚀剂材料的上部区域集中。将抗蚀剂材料在光刻工艺中曝光并且使曝光的抗蚀剂材料显影以在抗蚀剂材料内限定图案。在这样的一些实施例中，保护剂被选择为减小环境污染的影响而不影响所述抗蚀剂材料的酸/碱比率。在一些实施例中，保护剂包括疏水性官能团。

Description

具有浮动保护剂的光刻抗蚀剂
技术领域
本发明总体涉及半导体领域，更具体地，涉及光刻抗蚀剂。
背景技术
半导体集成电路(IC)工业经历了快速发展。在IC演进过程中，功能密度(即，每芯片面积中互连器件的数量)通常都在增加，同时几何尺寸(即，可使用制造处理创建的最小组件(或线))减小。这种按比例缩小工艺通常通过增加产量效率和降低相关成本来提供很多益处。然而，这些按比例缩小增加了设计和制造含有这些IC的器件的复杂性，因此为了实现这些进步，需要在IC制造中有类似的发展。
仅作为一个实例，光刻技术的进步对减小器件的尺寸一直重要。总的来说，光刻是在目标体上形成图案。在一种称为光蚀刻的光刻中，诸如紫外线的辐射在到达目标体上的光刻胶涂层之前，穿过掩模或者从掩模处反射出去。光刻胶包含一种或者多种当曝光于辐射时会发生化学变化的组分。产生的性质变化允许光刻胶的曝光的部分或者未曝光的部分被选择性地去除。以这种方式，光刻将图案从掩模转印至光刻胶上，然后选择性地去除光刻胶以显示图案。目标体随后经历处理步骤，这些处理步骤利用剩余的光刻胶的形状在目标体上创建部件。另一种类型的光刻，称为直写光刻，使用激光、电子束(e-束)、离子束或其它窄聚焦发射来曝光抗蚀剂涂层或者直接图案化材料层。电子束光刻是最常见的直写光刻类型中的一种，并且通过将校准的电子流引导至被曝光的区域，电子束光刻可用于以显著的精度去除、添加或以其它方式改变抗蚀剂或其它材料。
由于采用抗蚀剂图案来限定要被形成的部件的方式，所以部件的质量在很大程度上依赖于抗蚀剂在曝光和未曝光区域之间的边界处形成精准且稳定的边缘的能力。与此相反，不规则的抗蚀剂边缘可能会导致变窄、变细以及桥接等部件缺陷。采用这种方式或者其它方式，抗蚀剂的性能直接影响部件尺寸的临界尺寸(CD)和其它量度以及质量。虽然现有的抗蚀剂基本上已经能够胜任，但是额外的改进还有产生较小的电路和提高制造产量的潜力。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种制造方法，包括：接收工件；对所述工件施加含有保护剂的抗蚀剂材料，所述保护剂分布在整个所述抗蚀剂材料内；对所述工件执行热工艺，所述热工艺被配置为使所述保护剂集中在所述抗蚀剂材料的上部区域中；在光刻工艺中曝光所述抗蚀剂材料；显影所述曝光的抗蚀剂材料以在所述抗蚀剂材料内限定图案；以及基于所述抗蚀剂材料的所述图案，选择性地处理所述工件的部分。
优选地，该制造方法还包括：对所述工件执行沉降工艺，其中，所述沉降工艺被配置为使所述保护剂集中在所述抗蚀剂材料的上部区域。
优选地，所述保护剂被选择为减小环境污染的影响而不影响所述抗蚀剂材料的酸/碱比率。
优选地，所述保护剂包括疏水官能团。
优选地，所述保护剂包括芳香碳环、烯烃官能团和炔烃官能团中的至少一个。
优选地，所述保护剂包括聚合物链，形式为：
其中，R1和R2中的每一个均包括以下的一种：芳香碳环、烯烃基团、炔基团、烷基团、烷氧基团、氟烷基团、氟烷氧基团、环氧树脂基团、胺基团、卤化物、-H、-OH、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3、-CN、-NCO、-OCN、-CO2、-COOH和-OH。
优选地，所述保护剂包括聚合物链，形式为：
其中R1和R2的每一个均包括以下形式中的至少一个基团：-OR*、-OC(O)CR*、-SR*、-SO2N(R*)2、-SO2R*、-SOR*、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3和-Si(R*)3，并且R*是H、烷基、链烯基和炔基中的一个。
优选地，选择所述保护剂使得分子量差、极性差、亲水性差、在所述抗蚀剂材料的溶剂中的溶解度的差异或在抗蚀剂材料中的聚合物中的溶解度的差异中的至少一个导致所述保护剂集中在所述抗蚀剂材料的上部区域。
优选地，所述保护剂具有约1000至约3000的分子量。
根据本发明的另一方面，提供了一种光刻方法，包括：接收衬底；对所述衬底施加包含保护剂的抗蚀剂，其中，在施加后，所述抗蚀剂的与衬底相对的顶部区域具有所述保护剂的第一浓度；此后，执行可将所述顶部区域的所述保护剂的浓度从所述第一浓度增加到第二浓度的工艺；对所述抗蚀剂执行光刻曝光以在其中限定图案；以及利用限定在被曝光的所述抗蚀剂中的所述图案来处理所述衬底的部分。
优选地，可增加所述保护剂的浓度的所述工艺包括：对其上施加有所述抗蚀剂的所述衬底执行预烘焙。
优选地，可增加所述保护剂的浓度的所述工艺还包括：在比所述预烘焙的温度低的温度下，将其上施加有所述抗蚀剂的所述衬底保持一个预定的时间段。
优选地，所述预定的时间段为至少一个小时。
优选地，所述保护剂包括疏水性官能团。
优选地，所述保护剂包括芳香碳环、烯烃官能团和炔烃官能团中的至少一个。
优选地，选择所述保护剂，使得分子量差、极性差、亲水性差、在所述抗蚀剂的溶剂中的溶解度的差异和在所述抗蚀剂中的聚合物中的溶解度的差异中的至少一个导致所述保护剂集中在所述抗蚀剂的上部区域。
优选地，所述保护剂包括聚合物链，形式为：
Figure BDA0000923196510000041
其中，R1和R2中的每一个均包括芳香碳环、烯烃基团、炔基团、烷基团、烷氧基团、氟烷基团、氟烷氧基团、环氧树脂基团、胺基团、卤化物、-H、-OH、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3、-CN、-NCO、-OCN、-CO2、-COOH和-OH中的一个。
根据本发明的又一方面，提供了一种光刻胶材料，包括：感光材料；聚合物；以及保护剂，被配置为在施用所述光刻胶材料后，所述保护剂在所述光刻胶材料的最上面区域的浓度增大。
优选地，所述保护剂包括聚合物链，形式为：
Figure BDA0000923196510000042
其中R1和R2中的每一个均包括芳香碳环、烯烃基团、炔基团、烷基团、烷氧基团、氟烷基团、氟烷氧基团、环氧树脂基团、胺基团、卤化物、-H、-OH、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3、-CN、-NCO、-OCN、-CO2、-COOH和-OH中的一个。
优选地，所述保护剂包括聚合物链，形式为：
Figure BDA0000923196510000051
其中R1和R2的每一个均包括以下形式中的至少一个基团：-OR*、-OC(O)CR*、-SR*、-SO2N(R*)2、-SO2R*、-SOR*、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3和-Si(R*)3，并且R*是H、烷基、链烯基和炔基中的一个。
附图说明
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本公开。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。
图1是根据本公开的各个方面的用于使用具有浮动保护剂的抗蚀剂图案化工件的方法的流程图。
图2和图3是根据本公开的各个方面的经历图案化方法的工件的部分的截面图。
图4A是根据本公开的各个方面的具有浮动保护剂的工件的部分在光刻曝光后的截面图。
图4B是根据本公开的各个方面的具有不含保护剂的抗蚀剂的其他工件的部分在光刻曝光后的截面图。
图5和图6是根据本公开的各个方面的具有浮动保护剂的工件的部分在经历图案化方法后的截面图。
具体实施方式
本公开总体上涉及IC器件制造，更为具体地，涉及一种包含针对污染的保护剂的抗蚀剂和一种使用抗蚀剂光刻图案化工件以形成一组部件的技术。
以下详细讨论了说明性实施例的制造和使用。但是应该理解本公开提供了许多可应用的能以各种各样的具体形式实现的发明理念。以下描述元件和布置的特定示例以简化本公开。当然这些仅仅是示例且并不旨在限定。例如，以下描述中第一部件形成在第二部件上可包括其中第一部件和第二部件以直接接触形成的实施例，并且也可包括其中额外的部件形成在第一部件和第二部件之间的实施例，使得第一和第二部件不直接接触。当然描述会具体阐述部件是否互相直接接触。另外，本公开可以在各个实施例中重复参考标号和/或字母。这种重复只是为了简明的目的且其本身并不指定各个实施例和/或所讨论的结构之间的关系。
另外，空间相对位置的术语，例如“下方”、“上方”、“水平”、“垂直”、“在…之上”、“在…之下”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)是用于简化本公开中一个部件和另一个部件的关系。这些相对术语为了表示具有这些部件的器件的不同方位。空间关系术语旨在包括除了在图中所描述的方向之外的使用或操作中的器件的不同方向。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可同样地作相应地解释。
本公开涉及使用光刻来图案化诸如半导体衬底的工件。本公开的技术同样适用于多种光刻技术，包括光蚀刻和直写光刻。每种类型的光刻技术均具有特征能量(例如，紫外线辐射、电子束、离子束等)，并且根据光刻技术，光刻抗蚀剂包括对相应的能量敏感的任何抗蚀剂材料。
在以下的实施例中，参考图1至图6，描述光刻抗蚀剂和相应的光刻图案化技术。下面更详细地解释，将保护剂加入抗蚀剂减小了可能由破坏反应的化合物所引起的污染。以这种方式，抗蚀剂和相关的技术提供了改进的图案保真度和分辨率。图1是根据本公开的各个方面的使用具有浮动保护剂的抗蚀剂来图案化工件200的方法100的流程图。应当理解，可以在方法100之前，期间和之后提供额外的操作，并且对于该方法100的额外的实施例，描述的操作中的一些可以被替换或删除。图2和图3是根据本公开的各个方面的经历图案化方法的工件200的部分的截面图。图4A是根据本公开的各个方面的具有含有浮动保护剂的抗蚀剂的工件200的部分在光刻曝光后的截面图。作为对比，图4B是根据本公开的各个方面的具有不含浮动保护剂的抗蚀剂的其他工件450的部分在光刻曝光后的截面图。图5和图6是根据本公开的各个方面的经历图案化方法的具有浮动保护剂的工件200的部分的截面图。为了说明的清楚和简易，图中的一些元件已被简化。
参考图1的方框102和图2，提供工件200以用于图案化。示例性的工件200包括其上形成有其它材料的衬底202。在各种实施例中，衬底202包括：元素(单个元素)半导体，诸如晶体锗；化合物半导体，如硅锗、碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；非半导体材料，如钠钙玻璃、熔融二氧化硅、熔融石英和/或氟化钙(CaF2)；和/或它们的组合。
衬底202可以包括诸如源极/漏极区域的各种掺杂区(例如，p型阱或n型阱)。根据设计要求，掺杂区域可以掺杂有p型掺杂剂，如磷或砷，和/或n型掺杂剂，如硼或BF2。掺杂区域可以以P阱结构、N阱结构、双阱结构或者采用凸起结构直接形成在衬底上。掺杂区域可以通过注入掺杂剂原子、原位掺杂的外延生长和/或其它合适的技术来形成。在一些实施例中，掺杂区域包括可以减少短沟道效应(例如，穿通效应)且可以通过以倾斜角度注入离子或其它合适的技术而形成的晕环/口袋区域。
衬底202还可以包括在其上形成的各种材料层。例如，在示出的实施例中，工件200包括要被图案化的材料层204。材料层204代表可以在集成电路制造过程中使用的任何一层或多层。例如，材料层204可以包括导电层、半导体层、介电层和/或其它层，并且可以与衬底202不同或结合到其中。在这样的一些实施例中，材料层204是硬掩模层，并且包括诸如半导体氧化物、半导体氮化物、半导体氧氮化物和/或半导体碳化物的电介质。硬掩模材料层204可用于处理工件200的下面的区域，并且特别适用于抗蚀剂可能经受不住对下面的层的处理的应用。可以基于材料的稳定性以及它们相对于周围材料的蚀刻选择性来选择硬掩模204的一种材料或者多种材料。
参考方框图1的方框104并仍参考图2，对工件200施加抗蚀剂层206。抗蚀剂层206表示任何光刻敏感抗蚀剂材料，并且在很多实施例中，抗蚀剂层206包括对诸如UV光、深紫外线(DUV)辐射和/或极紫外(EUV)辐射的辐射敏感的光刻胶材料。然而，本公开的原理同样适用于电子束抗蚀剂和其它直写抗蚀剂材料。可以通过任何合适的技术施加抗蚀剂层206，并且在一个示例性的实施例中，使用旋涂(即，旋转涂覆)技术以液态形式施加抗蚀剂层206。旋涂可以使用离心力将液态的抗蚀剂层206以均匀的厚度分布在工件200的整个表面。为了便于施加，抗蚀剂层206可包括溶剂，当取出溶剂时，抗蚀层206保留为固体或半固体形式。在沉降工艺中和/或在后应用/预曝光烘焙(即，预烘)的工艺中，可以将作为旋涂的部分的溶剂驱除。
关于其组分，抗蚀剂层206可包括一种或多种光敏材料。例如，抗蚀剂层206可包括光-酸产生剂(PAG)，正如名称所示，在抗蚀剂层206中暴露于辐射的那些部分中产生酸。抗蚀剂层206中的聚合物，如酸断裂键聚合物(acid-cleavable polymer)或酸交联聚合物(acid cross-linkable polymer)，对产生的这种酸敏感，导致聚合物在被曝光的区域中的部分发生化学反应。抗蚀剂层206还可以包含光产碱剂(PBG)和/或光分解猝灭剂(photo-decomposable quencher，PDQ)，以减少在抗蚀剂层206的未曝光或轻微曝光区域的酸浓度，从而抑制在这些区域的聚合物发生化学反应。在一些实施例中，抗蚀剂层206还包括一个或多个发色团、溶剂和/或表面活性剂。
由于抗蚀剂层206的一些组分对酸/碱比率高度敏感，因此影响酸/碱平衡的环境污染物可以明显地影响得到的图案的质量。例如，在一些应用中，将抗蚀剂层206暴露于与抗蚀剂中的酸反应并抑制酸的胺。结果，抗蚀剂层206的某些曝光区域，特别是那些在曝光区域和未曝光区域之间的边界处的区域，可能不包含足够的酸来转换聚合物。反过来，这可以在显影的抗蚀剂层206中导致边缘失真。为了减少或防止污染，抗蚀剂层206可以包括保护剂材料。保护剂可以被配置为保护抗蚀剂免受污染物的影响而不会影响酸/碱比率。例如，可以使用疏水性保护剂和亲水性污染物(或反之亦然)之间的亲水性的差异来抵制这样的污染物而不改变抗蚀剂层206的功能。相应地，部分地基于要被抵制的污染物的性质，保护剂可以具有一个或者多个疏水性或亲水性官能团。可以按照任何浓度加入保护剂，并且在各个实施例中，保护剂占复合抗蚀剂材料总重量的约0.1％至约30％。在这些实例的子集中，所述保护剂占复合抗蚀剂材料的总重量的约3％至约15％。可以在抗蚀剂材料的制造过程中、恰恰在将抗蚀材料施加于工件200之前或者这两个时间之间的任何时间，将保护剂加入到该抗蚀剂材料中。
由于抗蚀剂层206的顶层可能对污染物有最大的接触，因此将保护剂集中在最顶部区域是有益的。因此，在一些实施例中，虽然在施加时保护剂以平均浓度混合，但是在施加后，保护剂上升到液体或半固体的抗蚀剂层206的顶部。例如，在这样的一些实施例中，保护剂和抗蚀剂其它组分之间的分子量差异导致保护浮至抗蚀剂层206的顶部。在一些实施例中，极性差导致保护剂上升到抗蚀剂层206的顶部。类似地，在一些实施例中，不同程度的亲水性导致保护剂上升到顶部区域。在一些实施例中，保护剂的在溶剂中的更高的溶解度导致保护剂上升到顶部区域。在一些实施例中，保护剂在抗蚀剂的聚合物中的溶解度(或缺乏溶解度)导致保护剂上升到顶部区域。应该理解，这些性质都不是排他性的，抗蚀剂层206可利用这些性质中的任何、全部或都不用以将保护剂集中在顶部区域中。由于保护剂上升到抗蚀剂层206的表面上的倾向，因此保护剂可被认为是在抗蚀剂层206中“浮动”。
保护层206可以包括任何合适的保护剂。在一些示例性的实施例中，保护剂包括聚合物链，形式为：
Figure BDA0000923196510000091
其中，重复的链段可以重复任何合适的次数，并且R1和R2是独立的化学结构。尽管在一些实施例中，烯烃和/或炔烃包括更多的碳原子数，但是R1和R2的每一个均可以包括具有约1至约50个的典型碳原子数的芳香碳环、烯烃和/或炔。额外地或可选地，R1和R2可包含直链的或环形的烷基、烷氧基、氟烷、氟烷氧基、环氧树脂和/或胺基。R1和R2的其它合适的组分包括卤化物、-H、-OH、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3、-CN、-NCO、-OCN、-CO2、COOH和/或-OH。在一些实施例中，R1和R2中的一个或者两个包含下列形式的基团：-OR*、-OC(O)CR*、-SR*、-SO2N(R*)2、-SO2R*、-SOR*、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3和/或-Si(R*)3，其中R*是下列之一：H或支链或非支链的、环状或非环状的、饱和或不饱和的烷基、烯基或炔基。在各个的实施例中，保护剂聚合物的分子量可以为约1000至约3000。
保护剂还可以包括聚合物链，形式为：
Figure BDA0000923196510000101
其中重复的链段可以重复任何合适的次数，其中R1、R2,、RZ和Rf是独立的化学结构，并且其中R1和R2可以基本上如上所述。Rz可以包含芳香碳环、烯烃或炔烃。在一些实施例中，Rz可以包含直链的或环形的烷基、烷氧基、氟烷基和/或氟烷氧基。类似地，Rf可包括直链的、有支链的或环形的、饱和的或不饱和的氟烷基。RZ和Rf的其它合适的组分包括-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3、-CN、-NCO、-OCN、-CO2、-COOH和/或-OH。在一些实施例中，Rz和Rf中的一个或者两个包含下列形式的基团：-OR*、-OC(O)CR*、-SR*、-SO2N(R*)2、-SO2R*、-SOR*、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3和/或-Si(R*)3，其中R*是下列之一：H或支链或非支链的、环状或非环状的、饱和或不饱和的烷基、烯基或炔基。在各个的实施例中，保护剂聚合物的分子量可以为约1000至约3000。
参考图1的方框106和图3，工件200可经历使保护剂上升到抗蚀剂层206的上部区域的沉降工艺。沉降工艺还驱除一些溶剂。在图3的示出的实施例中，沉降工艺将保护剂集中在抗蚀剂层的上部25％处(由附图标记402表示)。然而，与可以进一步将保护剂集中在上部区域402和进一步除去溶剂的随后的预烘焙对比，沉降工艺可以在更低温度下执行以避免抗蚀剂层206在保护剂上升到抗蚀剂层206的上部区域402之前固化。在一个示例性实施例中，在进一步处理前，作为沉降工艺的部分，将工件200在合适的温度下保持至少一小时。沉降工艺可以在环境温度(即室温)下或者在升高的温度下进行，但是升高的温度可以低于预烘焙温度(例如，低于约90℃)。
参考图1的方框108并且仍然参考图3，对工件200执行施用后烘焙或者预烘焙工艺。预烘焙可以进一步将保护剂集中在抗蚀剂层206的上部区域402。在示出的实施例中，预烘焙集中保护剂，使得在预烘焙完成时，保护剂的大部分位于上部区域402(占抗蚀剂层206的25％)。预烘焙工艺还可以导致残余溶剂的一些或者全部从抗蚀剂层206脱逸。预烘焙可以在任何合适的温度下并且在一个示例性实施例中，包括将工件加热至高于90℃的温度。在另一个示例性实施例中，预烘焙包括使用电炉(hotplate)将工件200加热至约90℃。
参考图1的方框110和图4A,对工件200进行光刻曝光，将抗蚀剂层206的选定的区域(如，区域402)曝光于辐射。合适的辐射包括UV线、深紫外线(DUV)辐射和/或EUV辐射。在基于掩模的光刻技术中，掩模400将曝光抗蚀剂层206中要被保护的区域的辐射吸收而将辐射导向要被曝光的那些区域402。例如，图4A中的掩模400是透射掩模的简化表示，透射掩模包括阻挡辐射到达抗蚀剂层206的吸收区域和允许辐射到达抗蚀剂层206的透射区域的图案。掩模400还代表反射掩模，反射掩模包括阻挡辐射的吸收区域和将辐射反射以投射到工件200上的反射区域的图案。此外，本公开的原则可以扩展至电子束或离子束抗蚀剂层206。在这样的实施例中，在方框110中执行诸如电子束或离子束辐射的直写工艺以曝光抗蚀剂层206的选定区域。
方框110中的曝光导致在抗蚀剂层206的曝光区域402中发生化学反应。例如，曝光辐射可以导致在曝光区域402中的PAG产生与抗蚀剂层206的聚合物发生反应的酸。在图4A示出的实例中，曝光的区域402被阴影化，以表示增加的酸浓度和导致的化学反应。由于保护剂的作用，整个曝光区域402的酸浓度可以相对一致。
与其中抗蚀剂层206包含保护剂的图4A实例的对比，图4B示出了工件450，其中抗蚀剂层452缺乏保护剂以及其中环境污染物(例如，胺或其它碱性污染物)通过中和酸或者抑制酸的产生减少酸浓度。在图4B中，具有升高的酸浓度的抗蚀剂452的曝光区域的第一部分454被阴影化，而其中生成的酸被抑制的曝光区域的第二区域456无阴影表示。可见，曝光的抗蚀剂层452的部分没有显示与曝光关联的酸增加。由于抗蚀剂层452的这部分对环境污染物可以有最大的接触，因此这种结果在抗蚀剂层452的顶部尤为突出。对图4B的抗蚀剂层452进行显影将导致可以对下面的材料层204的图案化有不利影响的不规则图案边缘。例如，在用于显影正性抗蚀剂的水基显影过程中，观察到CD(临界尺寸)不期望地减小，而在用于显影负性抗蚀剂的有机溶剂显影过程中，观察到CD不期望地增大。然而，已确定，将上述保护剂引入到抗蚀剂层206可减小甚至消除这种影响。
参考图1的方框112和图5，对图4A中的工件200执行显影工艺。在正性抗蚀剂显影工艺的情况下，显影工艺溶解或去除曝光区域；在负性抗蚀剂显影工艺的情况下，显影工艺溶解或去除未曝光区域。显影工艺可以以曝光后烘焙开始。取决于抗蚀剂层206中包含的聚合物，曝光后烘焙可以催化在生成的酸和聚合物之间的反应。例如，曝光后烘焙可以加速由生成的酸而引起的聚合物的裂解(cleaving)或交联。在可选的曝光后烘焙之后，对工件200的特定区域施加显影剂以去除抗蚀剂层206的特定区域。合适的正性显影剂包括TMAH(四甲基氢氧化铵)、KOH和NaOH而合适的负性显影剂包括诸如醋酸正丁酯、乙醇、己烷、苯和甲苯的溶剂。显影工件200之后，可以冲洗显影的抗蚀剂层206。
参考图1的方框114，对工件200执行硬烘焙以进一步固化抗蚀剂层206的图案。参考图1的方框116和图6，图案化后的抗蚀剂层206用于选择性地处理下面的材料层204。在图6的实例中，这个工艺包括蚀刻下面的材料层204。形成在抗蚀剂层206中的图案允许选择性地蚀刻材料层204的曝光的区域。然而，应当理解，本公开的理念适用于对下面的材料层204执行的任何制造工艺。例如，可以对下面的材料层204执行任何适合的蚀刻工艺、沉积工艺，植入工艺、外延工艺和/或其它任何工艺。在各个实例中，图案化的材料层204用于制造栅叠件、制造互连结构以及用于通过蚀刻以暴露鳍部或者通过外延生长鳍部材料形成非平面器件、和/或用于其它合适的应用。在处理下面的材料层204之后，可以去除残余的抗蚀剂层206。
参考图1的方框118，然后可以将工件200提供用于随后的制造工艺。例如，工件200可以用于制造集成电路芯片、系统级芯片(SOC)和/或它们的一部分，因此随后的制造工艺可以形成各种无源和有源微电子器件，如电阻、电容、电感、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、双极结型晶体管(BJT)、横向扩散MOS(LDMOS)晶体管、高功率MOS晶体管、其它类型的晶体管和/或其它电路元件。
因此，本公开提供一种在工件上形成对环境污染物的提供了改善的抵抗力的部件的技术。在一些实施例中，提供的方法包括接收工件并且对工件施加包含保护剂的抗蚀剂材料，该保护剂分布在整个抗蚀剂材料中。对工件执行导致保护剂集中在抗蚀剂材料的上部区域的热工艺。将抗蚀剂材料曝光于光刻工艺，并且使曝光的抗蚀剂材料显影以在抗蚀剂材料中限定图案。基于抗蚀剂材料选择性地处理工件的一部分。在一些这样的实施例中，该方法还包括对工件执行也导致保护剂集中在抗蚀剂材料的上部区域的沉降工艺。在一些这样的实施例中，保护剂包括芳香碳环、烯烃官能团和炔烃官能团中的至少一个。
在另一些实施例中，提供了一种光刻方法，包括接收衬底，以及将包含保护剂的抗蚀剂施加于衬底。在施加抗蚀剂之后，抗蚀剂层的与衬底相对的顶部区域具有保护剂的第一浓度。此后，执行导致顶部区域的保护剂的浓度从第一浓度增加至第二浓度的工艺。对于抗蚀剂执行光刻曝光，以在其中限定图案，并且使用在曝光的抗蚀剂中的图案处理衬底的曝光的区域。在一些这样的实施例中，保护剂包括疏水性官能团。在一些这样的实施例中，选择保护剂使得分子量差、极性差、水亲和性差、在抗蚀剂的溶剂中的溶解度的差异或在抗蚀剂中的聚合物中的溶解度的差异中的至少一个导致保护剂集中在抗蚀剂的上部区域。
在又一些实施例中，提供了光刻抗蚀剂材料，包括感光材料、聚合物和被配置为在施用后其浓度在光刻抗蚀剂材料的顶部区域增加的保护剂。在一些这样的实施例中，保护剂包括聚合物链，形式为：
Figure BDA0000923196510000131
其中，R1和R2中的每一个包括芳香碳环、烯基团、炔基团、烷基团、烷氧基团、氟烷基团、氟烷氧基团、环氧基团、胺基团、卤化物、-H、-OH、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3、-CN、-NCO、-OCN、-CO2、-COOH和-OH中的一个。在一些实施例中，保护剂包括聚合物链，形式为：
Figure BDA0000923196510000141
其中R1和R2中的每一个包括-OR*、-OC(O)CR*、-SR*、-SO2N(R*)2、-SO2R*、-SOR*、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3和-Si(R*)3中至少一个基团，并且R*是H、烷基团、烯基团和炔基团中的一个。
上面概述了若干实施例的部件、使得本领域技术人员可以更好地理解本公开的方面。本领域技术人员应该理解，它们可以容易地使用本公开作为基础来设计或修改用于实现与在此所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其它工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本公开的精神和范围、并且在不背离本公开的精神和范围的情况下，在此它们可以做出多种变化、替换以及改变。

Claims (19)

1.一种集成电路器件的制造方法，包括：
接收工件；
对所述工件施加含有具有含氟官能团的疏水性保护剂的抗蚀剂材料，所述具有含氟官能团的疏水性保护剂分布在整个所述抗蚀剂材料内；
对所述工件执行热工艺，所述热工艺被配置为使所述具有含氟官能团的疏水性保护剂集中在所述抗蚀剂材料的上部区域中；
在光刻工艺中曝光所述抗蚀剂材料，其中，所述具有含氟官能团的疏水性保护剂抵制在所述光刻工艺中影响抗蚀剂材料酸/碱比的环境污染物；
显影所述曝光的抗蚀剂材料以在所述抗蚀剂材料内限定图案；以及
基于所述抗蚀剂材料的所述图案，选择性地处理所述工件的部分，
所述热工艺包括：将所述工件暴露于不使所述抗蚀剂材料固化的第一温度，以及将所述工件暴露于大于所述第一温度的第二温度。
2.根据权利要求1所述的集成电路器件的制造方法，还包括：
对所述工件执行沉降工艺，其中，所述沉降工艺被配置为使所述具有含氟官能团的疏水性保护剂，在所述保护剂具有上升到抗蚀剂层表面的倾向的条件下时被集中在所述抗蚀剂材料的上部区域。
3.根据权利要求1所述的集成电路器件的制造方法，其中，所述具有含氟官能团的疏水性保护剂不影响所述抗蚀剂材料的酸/碱比率。
4.根据权利要求1所述的集成电路器件的制造方法，其中所述具有含氟官能团的疏水性保护剂包括疏水官能团。
5.根据权利要求1所述的集成电路器件的制造方法，其中所述具有含氟官能团的疏水性保护剂包括芳香碳环、烯烃官能团和炔烃官能团中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的集成电路器件的制造方法，其中所述具有含氟官能团的疏水性保护剂包括聚合物链，形式为：
Figure FDA0002220719070000021
其中，R1和R2中的每一个均包括以下的一种：芳香碳环、烯烃基团、炔基团、烷基团、烷氧基团、氟烷基团、氟烷氧基团、环氧树脂基团、胺基团、卤化物、-H、-OH、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3、-CN、-NCO、-OCN、-CO2、-COOH和-OH。
7.根据权利要求1所述的集成电路器件的制造方法，其中，所述具有含氟官能团的疏水性保护剂包括聚合物链，形式为：
Figure FDA0002220719070000022
其中R1和R2的每一个均包括以下形式中的至少一个基团：-OR*、-OC(O)CR*、-SR*、-SO2N(R*)2、-SO2R*、-SOR*、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3和-Si(R*)3，并且R*是H、烷基、链烯基和炔基中的一个。
8.根据权利要求1所述的集成电路器件的制造方法，其中，选择所述具有含氟官能团的疏水性保护剂使得分子量差、极性差、亲水性差、在所述抗蚀剂材料的溶剂中的溶解度的差异或在抗蚀剂材料中的聚合物中的溶解度的差异中的至少一个导致所述具有含氟官能团的疏水性保护剂集中在所述抗蚀剂材料的上部区域。
9.根据权利要求1所述的集成电路器件的制造方法，其中，所述具有含氟官能团的疏水性保护剂具有1000至3000的分子量。
10.一种光刻方法，包括：
接收衬底；
对所述衬底施加包含具有含氟官能团的疏水性保护剂的抗蚀剂，其中，在施加后，所述抗蚀剂的与衬底相对的顶部区域具有所述具有含氟官能团的疏水性保护剂的第一浓度,并且所述具有含氟官能团的疏水性保护剂抑制影响抗蚀剂层酸/碱比的胺污染物与所述抗蚀剂层的反应并不影响所述抗蚀剂层酸/碱比；
此后，执行预烘焙工艺，可将所述顶部区域的所述具有含氟官能团的疏水性保护剂的浓度从所述第一浓度增加到第二浓度；
对所述抗蚀剂执行光刻曝光以在其中限定图案；以及
利用限定在被曝光的所述抗蚀剂中的所述图案来处理所述衬底的部分。
11.根据权利要求10所述的光刻方法，其中，可增加所述保护剂的浓度的所述工艺还包括：
在比所述预烘焙的温度低的温度下，将其上施加有所述抗蚀剂的所述衬底保持一个预定的时间段。
12.根据权利要求11所述的光刻方法，其中，所述预定的时间段为至少一个小时。
13.根据权利要求10所述的光刻方法，其中，所述具有含氟官能团的疏水性保护剂包括疏水性官能团。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述具有含氟官能团的疏水性保护剂包括芳香碳环、烯烃官能团和炔烃官能团中的至少一个。
15.根据权利要求10所述的光刻方法，其中，选择所述具有含氟官能团的疏水性保护剂，使得分子量差、极性差、亲水性差、在所述抗蚀剂的溶剂中的溶解度的差异和在所述抗蚀剂中的聚合物中的溶解度的差异中的至少一个导致所述具有含氟官能团的疏水性保护剂集中在所述抗蚀剂的上部区域。
16.根据权利要求10所述的光刻方法，其中，所述具有含氟官能团的疏水性保护剂包括聚合物链，形式为：
Figure FDA0002220719070000041
其中，R1和R2中的每一个均包括芳香碳环、烯烃基团、炔基团、烷基团、烷氧基团、氟烷基团、氟烷氧基团、环氧树脂基团、胺基团、卤化物、-H、-OH、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3、-CN、-NCO、-OCN、-CO2、-COOH和-OH中的一个。
17.一种光刻胶材料，包括：
感光材料；
聚合物；以及
具有含氟官能团的疏水性保护剂，被配置为在施用所述光刻胶材料后，在热工艺期间，所述具有含氟官能团的疏水性保护剂上升到所述光刻胶材料的最上面区域，位于所述最上面区域的所述具有含氟官能团的疏水性保护剂的浓度增大，所述热工艺将所述光刻胶材料暴露于不使所述光刻胶材料固化的第一温度和高于所述第一温度的第二温度，使得所述具有含氟官能团的疏水性保护剂集中在所述光刻胶材料的所述最上面区域，
并且在光刻工艺中，其中所述具有含氟官能团的疏水性保护剂抑制影响光刻胶材料酸/碱比的胺污染物与所述光刻胶材料反应并不影响所述光刻胶材料酸/碱比。
18.根据权利要求17所述的光刻胶材料，其中，所述具有含氟官能团的疏水性保护剂包括聚合物链，形式为：
Figure FDA0002220719070000042
其中R1和R2中的每一个均包括芳香碳环、烯烃基团、炔基团、烷基团、烷氧基团、氟烷基团、氟烷氧基团、环氧树脂基团、胺基团、卤化物、-H、-OH、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3、-CN、-NCO、-OCN、-CO2、-COOH和-OH中的一个。
19.根据权利要求17所述的光刻胶材料，其中，所述具有含氟官能团的疏水性保护剂包括聚合物链，形式为：
Figure FDA0002220719070000051
其中R1和R2的每一个均包括以下形式中的至少一个基团：-OR*、-OC(O)CR*、-SR*、-SO2N(R*)2、-SO2R*、-SOR*、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3和-Si(R*)3，并且R*是H、烷基、链烯基和炔基中的一个。
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