CN106353969A - 光刻工艺和材料 - Google Patents

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Abstract

本发明的更广泛形式之一涉及制造半导体器件的法。方法包括将光刻胶层曝光于辐射源以及将硬化剂应用于光刻胶层。因此，在应用硬化剂之后，光刻胶层的第一部分具有比光刻胶层的第二部分更高的玻璃化转变温度、更高的机械强度。本发明实施例涉及光刻工艺和材料。

Description

光刻工艺和材料
技术领域
本发明实施例涉及光刻工艺和材料。
背景技术
半导体集成电路(IC)工业在过去几十年经历快速发展。半导体材料和设计的技术进步产生了越来越多更小和更复杂的电路。因为与加工和制造有关的技术也经历了技术进步，因此这些材料和设计进步成为可能。随着最小元件的尺寸减小，增加了减少图案崩塌、图案剥离和厚度损失的挑战。
发明内容
根据本发明的一些实施例，提供了一种方法，包括：将光刻胶层曝光于辐射源；以及将硬化剂应用于所述光刻胶层，其中，在应用所述硬化剂之后，所述光刻胶层的第一部分具有比所述光刻胶层的第二部分更高的玻璃化转变温度(Tg)或更高的机械强度。
根据本发明的另一些实施例，还提供了一种方法，包括：将光刻胶层曝光于辐射源；显影所述光刻胶层以形成部件；将硬化剂应用于所述部件，其中，所述硬化剂提高所述部件的玻璃化转变温度(Tg)或增大所述部件的机械强度；以及将平滑剂应用于所述部件，其中，所述平滑剂降低所述部件的玻璃化转变温度。
根据本发明的又一些实施例，还提供了一种用于光刻工艺的材料，包括：具有约150道尔顿至约3000道尔顿的分子量的材料，从而使得所述材料具有下列化学结构之一：
其中：Rf代表第一间隔基团；C代表包括碳的基团；Ar代表包括芳香族的基团；Re代表第二间隔基团；P代表极性基团；m代表从1至6的整数；n代表从1至20的整数。
附图说明
当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
图1是显示根据本文描述的原理的一个实例的示例性光刻胶曝光工艺的图示。
图2是根据本发明的各个方面的在示例性实施例中用于制造半导体器件的方法的流程图。
图3以及图4A是根据图2的方法建造的处于各个制造阶段的半导体器件的截面图。
图4B、图4C、图4D至图4F示出根据一些实施例建造的硬化剂。
图5、图6A以及图6B是根据图2的方法建造的处于各个制造阶段的半导体器件的截面图。
图7是根据本发明的各个方面，在示例性实施例中用于制造半导体器件的方法的流程图。
图8A、图8B、图9A、9B、图9C以及图9D是根据图7的方法建造的处于各个制造阶段的半导体器件的截面图。
图10A、图10B、图10C以及图10D示出根据一些实施例建造的平滑剂。
具体实施方式
应当理解，以下公开内容提供了许多不同的实施例或实例以实现各个实施例的不同特征。下面将描述元件和布置的特定实例以简化本发明。当然这些仅仅是实例并不旨在限定本发明。例如，在下面的描述中第一部件在第二部件上方或者在第二部件上的形成可以包括第一部件和第二部件以直接接触方式形成的实施例，也可以包括额外的部件可以形成在第一和第二部件之间，使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可以在各实施例中重复参考标号和/或字符。这种重复仅是为了简明和清楚，其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。
本发明提供了用于制造半导体器件的光刻方法。在本发明可交换地使用术语光刻(lithography)、浸没式光刻、光刻(photolithography)和光学光刻。光刻是用于诸如半导体制造的微制造的工艺以选择性去除薄膜或衬底的部分。所述工艺使用光将图案(例如，几何图案)从光掩模转印至衬底上的感光层(例如，光刻胶，或简称为“光刻胶(resist)”)。光导致感光层的曝光区域中的化学变化，这可增加或降低曝光区域的溶解度。如果曝光区域变得更可溶，则将感光层称为正性光刻胶。如果曝光区域变得难溶，则将感光层称为负性光刻胶。在曝光衬底之前或之后可实施诸如曝光后烘烤工艺的烘烤工艺。显影工艺使用显影溶液选择性去除曝光或未曝光区域，从而在衬底上方建立曝光图案。然后，一系列化学处理可将曝光图案雕刻/蚀刻至衬底(或材料层)中，同时图案化的光刻胶保护底层衬底(或材料层)区域。可选地，可实施金属沉积、离子注入或其他工艺。最后，适当的试剂去除(或剥离)剩余的光刻胶并且衬底准备好实施将在下一个阶段的电路制造中重复的整个工艺。在复杂集成电路(例如，现代CMOS)中，衬底可经历多次光刻循环。
图1是显示示例性光刻胶曝光工艺100的图。工艺100包括在衬底110上方涂覆光刻胶层120。在一些实施例中，衬底110包括硅。可选地或额外地，衬底110可包括其他适当的半导体材料、诸如锗(Ge)、锗化硅(SiGe)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、金刚石、砷化铟(InAs)、磷化铟(InP)、碳化硅锗(SiGeC)和磷化镓铟(GaInP)。衬底110还可包括诸如多种掺杂区、浅沟槽隔离(STI)区、源极/漏极部件、栅极堆叠件、介电部件和/或多级互连件的多种部件。
然后，通过光掩模(掩模或中间掩模)140将光刻胶层120曝光于来自光源130的辐射束135。光掩模140具有预定图案。曝光工艺将产生包括诸如曝光的部件的多个曝光区域和多个未曝光区域的光刻胶图案。图1示出在不同色调中的光刻胶层120。区域120A示出被阻挡于光源130的区域，和因此在所述区域中没有酸产生。相比之下，区域120B代表曝光于光，由此导致在区域120B内的产酸化学反应的区域。光源130可为多种光源，包括深紫外(DUV)光源。在一个实例中，光源130可为极紫外(EUV)光源。在一些实例中，诸如电子束(e-束)写入的其他光源130。可选地，曝光工艺可使用诸如离子束、x-射线和其他适当的曝光能量的其他辐射束。额外地，可在曝光工艺之前实施光刻胶120的预烘烤以固化和干燥光刻胶120。
在曝光期间，当光刻胶层120为正色调光刻胶时，光刻胶层120的溶解度增加(即，酸将裂解酸可裂解聚合物，导致聚合物变得更亲水)。可选地，当光刻胶层120为负色调光刻胶时，光刻胶层120的溶解度降低(即，酸将催化酸催化的可交联聚合物，导致聚合物变得更疏水)。额外地，可使光刻胶层120实施曝光后烘烤(PEB)，然后通过任何适当的工艺显影光刻胶层120以在光刻胶层120中形成图案。
随后，显影溶液可用于去除部分光刻胶层120。取决于光刻胶类型(例如，正性或负性色调)，显影溶液可去除曝光部分或未曝光部分。如果光刻胶层120包括负型光刻胶，则曝光部分不被显影溶液溶解并且保留在衬底上方。如果光刻胶层120为正型光刻胶，则曝光部分被正色调显影溶液，留下未曝光部分。如果光刻胶层120为被负色调显影溶液显影的正型光刻胶，则未曝光部分将溶解，留下曝光部分。剩余的曝光部分(或未曝光部分)限定图案。
尽管光刻的现有方法通常适用于它们的预期目的，但它们并非在所有方面完全满足要求。例如，当光刻胶层120包括诸如羟基基团(例如，-OH)或羧酸基团(例如，-COOH)的碱性水可溶组分时，当通过显影剂显影时，未曝光的图案部分溶解。将该问题称为溶胀并且导致差的线宽变化、膜损失和光刻胶图案碰撞(collision)。本发明提供了使用硬化处理以减少差的线宽变化、膜损失和光刻胶图案碰撞的光刻工艺。
图2示出根据一些实施例建造的，根据本发明的各个方面，制造半导体器件300的方法200的流程图。在各个实施例中，本发明重复引用数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，使得重复的引用数字和/或字母表示各个实施例之中的类似部件，除非另外规定。
参考图2以及图3，方法200开始于步骤202，诸如使用旋转涂覆技术在衬底110上方沉积诸如光刻胶层120的感光层。然后，方法200进行至步骤204，将光刻胶层120曝光于辐射源。通过具有预定图案的光掩模(掩模或中间掩模)140将光刻胶层120曝光于来自光源(诸如光源130)的辐射束(诸如辐射束135)。曝光工艺在包括多个曝光区域310和多个未曝光区域320的光刻胶层120中形成潜在图案(或图案)。图3示出在不同色调中的光刻胶层120。颜色较深区域120B代表导致酸产生化学反应的曝光区域310，而颜色较浅区域120A示出未曝光区域320，其被阻挡于光源130，因此没有酸产生。在曝光区域310中，辐射束135到达光刻胶120以在曝光和未曝光区域310和320之间建立有效的溶解度转变。
在步骤204之后，方法200具有分别由后缀“A”和“B”识别的2个路径。这2个路径在下文分别讨论。参考图2以及图4A，对于路径A，方法200通过将使用硬化剂410的硬化处理应用于光刻胶层120进行至步骤206A。硬化处理可包括在湿工艺工作台或在腔室中实施的使用混合有硬化剂410的水溶液的湿法处理。硬化剂410的浓度为水溶液的约0.1％至约50％的范围内。
在硬化处理期间，硬化剂410与光刻胶层120的顶部反应。具体地，硬化剂与光刻胶层120的顶部反应以增加顶部的表面密度、玻璃化转变温度(Tg)或机械强度从而形成硬化的顶层120L。因此，硬化的顶层120L具有比位于硬化的顶层120L的正下方的光刻胶层的第二部分更高的玻璃化转变温度。
在一个实例中，硬化剂410具有图4B所示的化学结构，所述化学结构至少包括在括号之间的第一间隔基团Rf1。第一间隔基团Rf1可包括芳香族碳环、或链中具有1～12个碳的直链或环烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团。第一间隔基团Rf1与极性基团(P)y连接，其中y为至少2的整数。极性基团P可包括-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR、-OC(O)R*、-C(O)OR*；-C(O)R*；-Si(OR*)3；-Si(R*)3；环氧基基团，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环的饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团。
在另一个实例中，硬化剂410具有图4C所示的另一个化学结构，所述化学结构包括与连接基团(L)z连接的在括号之间的第一间隔基团Rf1，其中，z为至少2的整数。连接基团L可包括-NH2、-OH、-SH、-COOH、-COH-COOR、OCOR、COR酸酐、环氧基团、en基团、R’OR、R’OOR、R’OSOOR、RX，此处R*为H、无支链或支链、环或无环的饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团。X为卤化物。
硬化剂410还可包括表面活性剂。在一些实施例中，表面活性剂的浓度在水溶液的约0.1％至约10％的范围内。
硬化剂410还可包括溶剂或水溶液。在一些实施例中，硬化剂410的浓度在溶剂的约0.1％至50％的范围内。
硬化剂410的具体实例可包括但不限于分别在图4D至图4F中示出的蒽-1,8-二羧酸、二-乙醇胺和丙酮-1,3-二羧酸、乙二胺。可根据本文描述的原理使用硬化剂410的其他形式。
在一些实施例中，硬化剂410的极性基团(P)y被光刻胶层120的顶部的可显影官能团(诸如-OH或-COOH)吸收或与其反应以形成硬化的外层120L。在一些实施例中，通过硬化剂410和光刻胶层120的顶部之间的诸如范德华力、氢键、电子力和离子力的分子间力形成硬化的顶层120L。例如，当极性基团(P)y包含羟基基团而光刻胶层120表面包含羧酸基团时，由于彼此之间的强氢键，羟基单元倾向于被羧酸基团吸收。
在一些实施例中，通过诸如烷基化、缩合、羧化、酯化和/或酰胺化的共价键形成来形成硬化的顶层120L。例如，当连接基团(L)z包含羟基基团而光刻胶层120包含苯酚基团时，羟基基团倾向于与苯酚基团反应以在硬化剂410和光刻胶层120的外层之间形成共价键。
参考图2以及图5，通过显影具有硬化的顶层120L的光刻胶层120，方法200沿着路径A继续进行至步骤208A以形成光刻胶部件510。显影溶液可用于去除光刻胶层120的部分。显影溶液的实例为四甲基氢氧化铵(TMAH)。可使用诸如约2.38％TMAH显影剂溶液的任何浓度水平的TMAH显影剂溶液。取决于光刻胶类型，显影溶液可去除曝光部分或未曝光部分。例如，如果光刻胶层120包括负型光刻胶，则曝光部分不被显影溶液溶解并且保留在衬底110上方。如果光刻胶层120包括正型光刻胶，则曝光部分被显影溶液溶解，留下未曝光部分。然后，可使半导体器件300实施诸如去离子(DI)水冲洗的冲洗工艺。冲洗工艺可去除残留的颗粒。额外地，在将光刻胶层120显影之前，实施曝光后烘烤(PEB)。
在显影工艺期间，硬化的顶层120L减慢显影剂(诸如TMAH)攻击光刻胶层120。由于硬化的顶层120L减慢光刻胶层120的显影，因此在光刻胶部件510的形成期间，发生更少的膜损失并且更少的线宽变化。
如上所述，在步骤204之后，方法200具有分别由后缀“A”和“B”识别的2个路径。现在转到路径B，参考图2以及图6A-6B，通过使用硬化剂410的原位硬化处理显影光刻胶层120，方法200进行至步骤206B以形成光刻胶部件510。原位硬化处理可包括诸如通过混合将硬化剂410引入到显影溶液中。即，在路径B下，在显影光刻胶层120之前，没有单独应用硬化剂410。相反，硬化剂410是被应用于光刻胶层420的显影溶液的部分。
在显影工艺期间，硬化剂410被光刻胶层120吸收和/或与光刻胶层120反应，这在许多方面与上述关于图4A讨论的那些类似。硬化剂410具有多极性基团P，硬化剂410被光刻胶层120的顶层中的官能团(例如，-OH或-COOH)吸收和/或与所述光刻胶层120的顶层中的官能团(例如，-OH或-COOH)反应。通过使光刻胶层120的表面对显影剂具有更低的亲和力，硬化剂410减慢显影剂溶液(诸如TMAH)对光刻胶层120的攻击。它导致光刻胶部件510的机械强度增加，从而减轻光刻胶部件510的塌陷。
可在方法200之前、期间和之后实施额外的步骤，对于方法200的其他实施例，可替换或消除上述一些步骤。例如，对于路径A，在步骤206A之后以及在步骤208A之前实施固化工艺。固化工艺可包括紫外线(UV)固化、等离子体固化、辐射固化、烘烤或任何适当工艺。
图7是用于制造半导体器件300的另一种光刻工艺的示例性方法1000的流程图。本发明在各个实施例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，使得重复的参考数字和/或字母表示各个实施例中的类似部件，除非另外规定。方法1000从步骤1002和步骤1004开始，所述步骤1002和步骤1004与方法200的步骤202和步骤204类似。为了简单和清楚，关于步骤202和步骤204的上述描述分别适用于步骤1002和步骤1004，并且在此处不再重复。
接下来，参考图7和图8A，通过显影光刻胶层120，方法1000进行至步骤1006以形成光刻胶部件1200。显影工艺在许多方面与上述关于图5讨论的那些类似。如上述讨论的，光刻胶层120通常包含诸如羟基基团(例如，-OH)或羧酸基团(例如，-COOH)的一些碱性水溶性基团。在显影工艺期间，这些碱性水溶性基团有时导致图案的未曝光部分被显影剂部分溶解(或者通过显影剂溶胀)。光刻胶层120的未曝光部分的该非预期的部分溶解(或溶胀)导致光刻胶部件1200具有波浪形轮廓/侧壁1200S，如图8B所示。本发明提供了可使用可调节的平滑工艺减少光刻胶部件1200的波浪形轮廓的程度的方法。
参考图7以及图9A-9B，方法1000进行至步骤1008，将可调节的平滑工艺应用于光刻胶部件1200从而减少波浪形轮廓的程度。可调节的平滑工艺包括将硬化剂410和平滑剂1300应用于光刻胶部件1200。在本实施例中，选择平滑剂1300以降低光刻胶层120的玻璃化转变温度(Tg)从而软化光刻胶层120。该软化工艺使侧壁轮廓1200S平滑。同时，硬化剂410提高光刻胶层120的玻璃化转变温度(Tg)或机械强度以硬化光刻胶层120从而防止光刻胶部件1200塌陷。
考虑到诸如临界尺寸和纵横比的光刻胶部件1200的特性，选择平滑剂1300和硬化剂410的适当平衡以实现降低波浪形侧壁轮廓的程度从而产生平滑的轮廓1200T而没有光刻胶部件1200塌陷，如图9B所示。在本实施例中，平滑剂1300的分子量为从150道尔顿至3000道尔顿的范围。
在一些实施例中，如图9A所示，诸如通过同时混合硬化剂410和平滑剂1300，将硬化剂410和平滑剂1300同时应用于光刻胶部件1200。由于它的更高极性的官能团P，硬化剂410倾向于首先吸附在光刻胶层120上，所述官能团P对光刻胶层120的表面具有更高的亲和力。在一些实施例中，单独应用硬化剂410和平滑剂1300以便首先将硬化剂410应用于光刻胶部件1200，接下来应用平滑剂1300，如图9C至图9D所示。然后，在可调节的平滑工艺期间，将硬化剂410和平滑剂1300二者原位去除。
平滑剂1300具有图10A所示的通用结构，所述结构包括第二间隔件基团Rf2，所述Rf2与在括号之间的包括碳的基团(C)m连接。第二间隔基团Rf2具有芳香族碳环、或链中具有1～4个碳的直链或环烷基/烷氧基/氟烷基氟烷氧基链，或链中具有1～4个碳的直链或环烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环的饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团。此处m和n为2个整数。在一些实施例中，m为从1至6且n为从1至20。
再次参考图10A，包括碳的基团(C)m与反应基团Re连接。反应基团Re包括H、OH、卤化物、或芳香族碳环、或链中具有1～12个碳的直链或环烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团。
第二间隔基团Rf2和反应基团Re还可包含-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环的饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团。
平滑剂1300可具有图10B所示的另一种化学结构，所述结构包括第二间隔基团Rf2，所述Rf2与在括号之间的包括芳香族的Ar连接。Ar基团可包括具有从2～16的范围的碳数的不饱和烃。Ar基团与反应基团Re连接。
平滑剂1300还可具有图10C所示的另一种化学结构，所述结构包括第二间隔基团Rf2，所述Rf2与在括号之间的包括碳的基团(C)m和反应基团Re连接。在括号之间的反应基团Re与极性基团P偶联。包括碳的基团(C)m与另外2个反应基团Re连接。
平滑剂1300还可具有图10D所示的另一种化学结构，所述结构包括第二间隔基团Rf2，所述Rf2与在括号之间的Ar基团和反应基团Re连接。在括号之间的反应基团Re与2个极性基团P连接。Ar基团与另外2个反应基团Re连接。可在方法1000之前、期间和之后实施额外的步骤，并且对于方法1000的其他实施例，可将一些上述步骤替换或消除。例如，在步骤1008之后，将固化工艺应用于光刻胶部件1200以增强平滑效果。固化工艺可包括紫外线(UV)固化、等离子体固化、辐射固化、烘烤或任何适当工艺。例如，在步骤1008之后，方法1000中的另一个步骤可包括实施第二显影工艺，并用于增强平滑效果。
基于上述内容，本发明提供了用于光刻工艺的方法。所述方法采用将硬化处理应用于光刻胶层并将可调节的平滑处理应用于光刻胶部件。所述方法显示降低LWR、光刻胶部件塌陷和膜损失。可调节的平滑处理实现光刻胶部件的平滑侧壁轮廓同时增强光刻胶机械性能。
本发明涉及制造半导体器件的方法。方法包括将光刻胶层曝光于辐射源并将硬化剂应用于光刻胶层。因此，在应用硬化剂之后，光刻胶层的第一部分具有比光刻胶层的第二部分更高的玻璃化转变温度，或更高的机械强度。
制造半导体器件的另一种方法包括将光刻胶层曝光于辐射源，将光刻胶层显影以形成部件，将硬化剂应用于部件，其中，硬化剂增加部件的玻璃化转变温度并将平滑剂应用于部件，其中，平滑剂降低部件的玻璃化转变温度。
用于光刻工艺的材料包括具有约150道尔顿至约3000道尔顿的范围内的分子量的材料。材料包括间隔基团Rf、包括碳的基团和反应基团，或间隔基团Rf、包括芳香族的基团和反应基团，或间隔基团Rf、包括碳的基团、极性基团和反应基团，或间隔基团Rf、包括芳香族的基团、极性基团和反应基团。
根据本发明的一些实施例，提供了一种方法，包括：将光刻胶层曝光于辐射源；以及将硬化剂应用于所述光刻胶层，其中，在应用所述硬化剂之后，所述光刻胶层的第一部分具有比所述光刻胶层的第二部分更高的玻璃化转变温度(Tg)或更高的机械强度。
在上述方法中，还包括在将所述硬化剂应用于所述光刻胶层之后，显影所述光刻胶层。
在上述方法中，将所述硬化剂应用于所述光刻胶层包括：在应用所述硬化剂的同时，显影所述光刻胶层。
在上述方法中，将所述硬化剂混合在所述显影溶液中。
在上述方法中，所述第一部分包括所述光刻胶层的顶部并且所述第二部分包括所述光刻胶层的底部，所述底部设置在所述光刻胶层的顶部的正下方。
在上述方法中，所述硬化剂包括化学结构为：
Rf-(P)y
其中，Rf代表间隔基团，P代表极性基团，y代表至少为2的整数，其中，Rf选自由芳香族碳环，或链中具有1～12个碳的直链或环烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈和亚硝酸盐或硫醇间隔基团组成的组；其中，P选自由-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*；-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团，其中，所述硬化剂优选为NHR1R2，R1/R2包括H或烷基、炔烃、烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈和亚硝酸盐。
在上述方法中，所述硬化剂包括化学结构为：
Rf-(L)z，其中，Rf代表间隔基团；L代表连接基团；z代表至少为2的整数；其中，所述Rf选自由芳香族碳环、或链中具有1～12个碳的直链或环烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团组成的组；以及其中，所述L选自由-NH2、-OH、-SH、-COOH、-COH、-COOR、OCOR、COR酸酐、环氧基团、en基团、R’OR、R’OOR、R’OSOOR、RX组成的组，此处R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团，并且X为卤化物。
在上述方法中，所述硬化剂选自由蒽-1,8-二羧酸、二-乙醇胺和丙酮-1,3-二羧酸、乙二胺组成的组。
根据本发明的另一些实施例，还提供了一种方法，包括：将光刻胶层曝光于辐射源；显影所述光刻胶层以形成部件；将硬化剂应用于所述部件，其中，所述硬化剂提高所述部件的玻璃化转变温度(Tg)或增大所述部件的机械强度；以及将平滑剂应用于所述部件，其中，所述平滑剂降低所述部件的玻璃化转变温度。
在上述方法中，在应用所述平滑剂和所述硬化剂之前，所述部件具有第一截面轮廓形状，以及其中，在应用所述平滑剂和所述硬化剂之后，所述部件具有第二截面轮廓形状，所述第二截面轮廓形状不同于所述第一截面轮廓形状。
在上述方法中，在应用所述硬化剂和所述平滑剂之后，产生的所述部件的Tg降低。
在上述方法中，在将所述平滑剂应用于所述部件之前，应用所述硬化剂。
在上述方法中，将所述硬化剂和所述平滑剂同时应用于所述部件。
在上述方法中，所述平滑剂包括化学结构为：
其中，Rf代表第一间隔基团，C代表包括碳的基团，Re代表第二间隔基团，m代表从1至6的整数，n代表从1至20的整数，其中，所述Rf选自由芳香族碳环、或链中具有1～4个碳的直链或环烷基/烷氧基/氟烷基氟烷氧基链，或链中具有1～4碳的直链或环烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团、-Cl、-Br、-I；-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团，此处x和y为2个整数；其中，Re选自由H、OH、卤化物、或芳香族碳环、或链中具有1～12个碳的直链或环烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*,-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR；-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*,-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团。
在上述方法中，所述平滑剂包括化学结构为：
其中，Rf代表第一间隔基团，Ar代表包括芳香族的基团，Re代表第二间隔基团，n代表从1至20的整数，其中，所述Rf选自由芳香族碳环、或链中具有1～4个碳的直链或环烷基/烷氧基/氟烷基氟烷氧基链，或链中具有1～4个碳的直链或环烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团、-Cl、-Br、-I；-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团，此处x和y为2个整数；其中，所述Ar基团包括具有从2～16的范围的碳数的不饱和烃；其中，所述Re选自由H、OH、卤化物、或芳香族碳环、或链中具有1～12个碳的直链或环烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR；-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团。
在上述方法中，所述平滑剂包括化学结构为：
其中，Rf代表第一间隔基团；C代表包括碳的基团；Re代表第二间隔基团；P代表极性基团；m代表从1至6的整数；n代表从1至20的整数；其中，所述Rf选自由芳香族碳环、或链中具有1～4个碳的直链或环烷基/烷氧基/氟烷基氟烷氧基链，或链中具有1～4个碳的直链或环烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团、-Cl、-Br、-I；-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团，此处x和y为2个整数；其中，所述Re选自由H、OH、卤化物、或芳香族碳环、或链中具有1～12个碳的直链或环烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*,-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团；以及其中，所述P选自由-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR；-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团。
在上述方法中，所述平滑剂包括化学结构为：
其中，Rf代表第一间隔基团；Ar代表包括芳香族的基团；Re代表第二间隔基团；P代表极性基团；n代表从1至20的整数；其中，所述Rf选自由芳香族碳环、或链中具有1～4个碳的直链或环烷基/烷氧基/氟烷基氟烷氧基链，或链中具有1～4个碳的直链或环烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN；-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR,-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团；其中，所述Ar基团包括具有从2～16的范围的碳数的不饱和烃；以及其中，所述Re选自由H、OH、卤化物、或芳香族碳环、或链中具有1～12个碳的直链或环烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR；-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团；以及其中，所述P选自由-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR；-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团。
在上述方法中，所述平滑剂具有在约150道尔顿至约3000道尔顿的范围内的分子量。
根据本发明的又一些实施例，还提供了一种用于光刻工艺的材料，包括：具有约150道尔顿至约3000道尔顿的分子量的材料，从而使得所述材料具有下列化学结构之一：
其中：Rf代表第一间隔基团；C代表包括碳的基团；Ar代表包括芳香族的基团；Re代表第二间隔基团；P代表极性基团；m代表从1至6的整数；n代表从1至20的整数。
在上述材料中，所述Rf选自由芳香族碳环、或链中具有1～4个碳的直链或环烷基/烷氧基/氟烷基氟烷氧基链，或链中具有1～4个碳的直链或环烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN；-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR,-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团；所述Ar基团包括具有在从2～16的范围内的碳数的不饱和烃；所述Re选自由H、OH、卤化物、或芳香族碳环、或链中具有1～12个碳的直链或环烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团、-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR；-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团；以及所述P选自由-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*、-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR；-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团。
上面论述了若干实施例的部件。本领域技术人员应该理解，他们可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他用于达到与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这些等效结构并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims (10)

1.一种方法，包括：
将光刻胶层曝光于辐射源；以及
将硬化剂应用于所述光刻胶层，其中，在应用所述硬化剂之后，所述光刻胶层的第一部分具有比所述光刻胶层的第二部分更高的玻璃化转变温度(Tg)或更高的机械强度。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在将所述硬化剂应用于所述光刻胶层之后，显影所述光刻胶层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述硬化剂应用于所述光刻胶层包括：在应用所述硬化剂的同时，显影所述光刻胶层。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，将所述硬化剂混合在所述显影溶液中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一部分包括所述光刻胶层的顶部并且所述第二部分包括所述光刻胶层的底部，所述底部设置在所述光刻胶层的顶部的正下方。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述硬化剂包括化学结构为：
Rf-(P)y
其中，Rf代表间隔基团，
P代表极性基团，
y代表至少为2的整数，
其中，Rf选自由芳香族碳环，或链中具有1～12个碳的直链或环烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈和亚硝酸盐或硫醇间隔基团组成的组；
其中，P选自由-Cl、-Br、-I、-NO2、-SO3-、-H-、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-OR*、-OC(O)CR*；-SR、-SO2N(R*)2、-SO2R*、SOR、-OC(O)R*、-C(O)OR*、-C(O)R*、-Si(OR*)3、-Si(R*)3、环氧基基团组成的组，其中，R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团，其中，所述硬化剂优选为NHR1R2，R1/R2包括H或烷基、炔烃、烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈和亚硝酸盐。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述硬化剂包括化学结构为：
Rf-(L)z
其中，Rf代表间隔基团；
L代表连接基团；
z代表至少为2的整数；
其中，所述Rf选自由芳香族碳环、或链中具有1～12个碳的直链或环烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、烯烃、炔烃、羟基、酮、醛、碳酸盐、羧酸、酯、醚、酰胺、胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐或硫醇间隔基团组成的组；以及
其中，所述L选自由-NH2、-OH、-SH、-COOH、-COH、-COOR、OCOR、COR酸酐、环氧基团、en基团、R’OR、R’OOR、R’OSOOR、RX组成的组，此处R*为H、无支链或支链、环或无环饱和或不饱和烷基或烯基或炔基基团，并且X为卤化物。
8.根据权利要求5所述的方法，所述硬化剂选自由蒽-1,8-二羧酸、二-乙醇胺和丙酮-1,3-二羧酸、乙二胺组成的组。
9.一种方法，包括：
将光刻胶层曝光于辐射源；
显影所述光刻胶层以形成部件；
将硬化剂应用于所述部件，其中，所述硬化剂提高所述部件的玻璃化转变温度(Tg)或增大所述部件的机械强度；以及
将平滑剂应用于所述部件，其中，所述平滑剂降低所述部件的玻璃化转变温度。
10.一种用于光刻工艺的材料，包括：
具有约150道尔顿至约3000道尔顿的分子量的材料，从而使得所述材料具有下列化学结构之一：
其中：
Rf代表第一间隔基团；
C代表包括碳的基团；
Ar代表包括芳香族的基团；
Re代表第二间隔基团；
P代表极性基团；
m代表从1至6的整数；
n代表从1至20的整数。
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