CN107203092A - 半导体装置的制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种半导体装置的制作方法，包括：形成光致抗蚀剂图案于可图案化层上。光致抗蚀剂层包含负型光致抗蚀剂材料。对光致抗蚀剂层进行曝光工艺。对光致抗蚀剂层进行曝光后烘烤工艺。冲洗光致抗蚀剂层以显影光致抗蚀剂图案。施加底漆材料至光致抗蚀剂图案。底漆材料为设置用于使光致抗蚀剂图案轮廓平直化，增加光致抗蚀剂材料的去保护酸敏基团单元数目、或与光致抗蚀剂材料的去保护酸敏基团单元键结。在施加底漆材料后，涂布收缩材料于光致抗蚀剂图案上、烘烤收缩材料、以及移除部分的收缩材料以增大光致抗蚀剂图案。以增大的光致抗蚀剂图案作为掩模，图案化可图案化层。

Description

半导体装置的制作方法
技术领域
本发明实施例涉及半导体装置的制作方法，更特别涉及缩小装置尺寸的方法。
背景技术
半导体集成电路产业已快速成长一段时日。集成电路设计与材料的技术进展，使每一代的集成电路均比前一代的集成电路具有更小且更复杂的电路。然而上述进展增加集成电路工艺的复杂性，因此IC工艺需要类似发展以实现上述进展。在集成电路进化中，功能密度(如单位芯片所具有的内连线装置数目)越来越大，而几何尺寸(如工艺所能形成的最小构件或线路)则越来越小。
半导体制作在持续缩小的几何尺寸上面邻挑战。为达较小尺寸，可施加收缩材料至光致抗蚀剂图案上，以缩小相邻光致抗蚀剂图案之间的距离尺寸。然而显影的光致抗蚀剂图案的不同轮廓，或者光致抗蚀剂图案的去保护的酸敏基团单元数目将影响上述缩小尺寸。如此一来，采用收缩材料可能无法达到所需的装置尺寸缩小程度。
如此一来，现有的光光刻工艺已适用于其发展目的，但未完全适用于所有应用。
发明内容
本发明一实施例提供的半导体装置的制作方法，包括：形成光致抗蚀剂图案于材料层上，其中光致抗蚀剂图案的形成步骤包括曝光工艺、曝光后烘烤工艺、与显影工艺；施加底漆材料至光致抗蚀剂图案；以及在施加底漆材料至光致抗蚀剂图案之后，涂布收缩材料于光致抗蚀剂图案上。
附图说明
图1、图2、图3A、图3B、图3C、图4A、图4B、图4C、图5A、图5B、图5C、图6、图7A、图7B、图8-图11、与图13为本发明一些实施例中，半导体装置于制作时的多种阶段中的剖视图。
图12为本发明一些实施例中，底漆材料的聚合物的化学式。
图14为本发明一些实施例中，制作半导体装置的方法其流程图。
其中，附图标记说明如下：
35 半导体装置
40 基板
50 材料层
60 光致抗蚀剂层
60A、60B、60C、60D 光致抗蚀剂图案
70 光掩模
80 紫外光
90 不透光部分
100 透光部分
110 曝光后烘烤工艺
120 显影工艺
130 距离
140 底漆施加工艺
160 收缩材料
180 烘烤工艺
200 交联膜
240 底漆材料施加与烘烤工艺
280 涂布收缩材料与烘烤工艺
300 互混区
320 光致抗蚀剂
340 方框
350、380 去保护的酸敏基团单元
370 聚合物
400 图案化工艺
420 开口
430 横向尺寸
500 方法
510、520、530、540、550、560 步骤
具体实施方式
下述内容提供的不同实施例或实例可实施本发明的不同结构。特定构件与排列的实施例是用以简化本发明而非局限本发明。举例来说，形成第一构件于第二构件上的叙述包含两者直接接触，或两者之间隔有其他额外构件而非直接接触。此外，本发明的多种例子中可重复标号，但这些重复仅用以简化与清楚说明，不代表不同实施例及/或设置之间具有相同标号的单元之间具有相同的对应关系。
此外，空间性的相对用语如“下方”、“其下”、“较下方”、“上方”、“较上方”、或类似用语可用于简化说明某一元件与另一元件在附图中的相对关系。空间性的相对用语可延伸至以其他方向使用的元件，而非局限于附图中的方向。元件也可转动90°或其他角度，因此方向性用语仅用以说明附图中的方向。
随着半导体产业的技术节点越来越小，多种制作技术可用以达到越来越小的装置尺寸。举例来说，收缩材料可施加至显影的光致抗蚀剂图案。收缩材料在烘烤工艺时与光致抗蚀剂图案作用，使光致抗蚀剂图案扩大(宽度较宽)并缩小相邻的光致抗蚀剂图案之间的横向尺寸。上述可称作“收缩”工艺，因为相邻的光致抗蚀剂图案之间的横向尺尺寸缩小。上述收缩工艺可缩小横向尺寸，使后续工艺得以形成较小结构如接点孔/沟槽。然而现有的收缩工艺仍存在缺点，比如光致抗蚀剂图案之间的横向尺寸具有不一致或不适当的收缩。这些问题可能来自于光致抗蚀剂图案的轮廓不一致，或者来自光致抗蚀剂图案的表面性质不同。
为克服上述收缩工艺的相关问题，本发明实施例在施加收缩材料前，先涂布底漆材料于光致抗蚀剂上。本发明的多种实施例将搭配图1、图2、图3A、图3B、图3C、图4A、图4B、图4C、图5A、图5B、图5C、图6、图7A、图7B、与图8-图14详述如下。
图1、图2、图3A、图3B、图3C、图4A、图4B、图4C、图5A、图5B、图5C、图6、图7A、图7B、图8-图11、与图13本发明多种实施例中，半导体装置35于制作时的多种阶段中的剖视图。半导体装置35可包含集成电路芯片、系统单芯片、或上述的部分，且可包含多种被动与主动微电子装置如电阻、电容、电感、二极管、金氧半场效晶体管、互补式金氧半晶体管、双极接面晶体管、横向扩散金氧半晶体管、高功率金氧半晶体管、或其他种类的晶体管。
如图1所示，半导体装置35包含基板40。在一些实施例中，基板40为掺杂p型掺质(如硼)的硅基板，即p型基板。在其他实施例中，基板40可为另一合适的半导体材料。举例来说，基板40可为掺杂n型掺质(如磷或砷)的硅基板，即n型基板。基板40可包含其他半导体元素如锗或钻石。基板40可视情况包含半导体化合物及/或半导体合金。此外，基板40可包含磊晶层，其可具有应变以增进效能，还可包含绝缘层上硅(SOI，Silicon-On-Insulator)结构。
在一些实施例中，基板40为实质上导体或半导体。基板40的电阻可小于约103Ω·米。在一些实施例中，基板40包含金属、金属合金、或金属的氮化物/硫化物/硒化物/氧化物/硅化物(MXa)，其中M为金属，X为N、S、Se、O、或Si，且a介于约0.4至2.5之间。举例来说，基板40可包含Ti、Al、Co、Ru、TiN、WN2、或TaN。
在一些实施例中，基板40包含介电材料，且其介电常数介于约1至约40之间。在一些其他实施例中，基板40包含Si、金属氧化物、或金属氮化物，其化学式为MXb，其中为金属或Si，X为N或O，而b介于约0.4至2.5之间。举例来说，基板40可包含SiO2、氮化硅、氧化铝、氧化铪、或氧化镧。
材料层50形成于基板40上。材料层50可由光刻工艺图案化，因此也可称作可图案化层。应理解的是，材料层50可作为硬掩模，在以形成其上的图案化光致抗蚀剂定义材料层50的图案后，可将图案化的材料层50用于图案化下方的层状物。如此一来，材料层50可称作Si硬掩模。在一实施例中，材料层50包含介电材料如氧化硅或氮化硅。在另一实施例中，材料层50包含金属。在又一实施例中，材料层50包含半导体材料。
在一些实施例中，材料层的光学性质不同于光致抗蚀剂。举例来说，材料层50的折射率(n)、消光系数(k)、与透光度(T)不同于光致抗蚀剂。在一些实施例中，材料层50的聚合物结构、酸敏分子、光酸产生剂负载、淬息剂负载、发色团、交联剂、与溶剂中至少一个与光致抗蚀剂不同，因此其折射率不同于光致抗蚀剂。在一些实施例中，材料层50与光致抗蚀剂的蚀刻抗性不同。在一些实施例中，材料层50包含抗蚀刻分子，其具有低大西数结构、双键、三键、硅、氮化硅、钛、TiN、Al、氧化铝、SiON、或上述的组合。
应理解的是在其他实施例中，基板40与材料层50各自可包含额外的合适材料组成。还应理解的是这些额外层可形成于基板40与材料层50之间，但未在附图中示出以简化说明。
光致抗蚀剂层60形成于材料层50上。在一些实施例中，光致抗蚀剂层60包含负型光致抗蚀剂(又称作负光致抗蚀剂)。与曝光部分转变成可溶于显影溶液中的正型光致抗蚀剂相较，负型光致抗蚀剂的曝光部分不溶于显影溶液。光致抗蚀剂层60的形成方法可为旋转涂布工艺。光致抗蚀剂层60的组成可包含聚合物、光酸产生剂、溶剂、淬息剂、发色团、表面活性剂、交联剂、与类似物。
对光致抗蚀剂层60所欲曝光的部分，进行曝光工艺。作为曝光工艺的一部分，光掩模70位于光致抗蚀剂层60上。作为光源，射线如紫外光80由上方照射至光掩模70。在一些实施例中，UV光的照射波长实质上小于250nm，且包含下列中至少一个：KrF、ArF、EUV、或电子束。
光掩模70具有不透光部分90，其可阻挡射线如UV光80。透光部分100位于不透光部分90之间，其可让紫外光80穿过光掩模70后照射下方的光致抗蚀剂层60的光致抗蚀剂图案60A。经UV光曝光后，光致抗蚀剂图案60A交联/聚合而更难溶于显影溶液中。
如图2所示，在前述内容与图1的曝光工艺后，对半导体装置35进行曝光后烘烤工艺110。在一些实施例中，曝光后烘烤工艺110的温度介于约100℃至约120℃之间，且历时数分钟。曝光后烘孔工艺110可催化并完成曝光工艺时光致抗蚀剂层60中起始的光反应。曝光后烘烤工艺110也有助于自光致抗蚀剂层60移除溶剂。如此一来，可改善光致抗蚀剂层60的粘着性与蚀刻抗性。
如图3A所示，进行显影工艺120以显影光致抗蚀剂层60。施加显影溶液至光致抗蚀剂层，为显影工艺120的一部分。在一实施例中，显影溶液包含乙酸正丁酯。如图3A所示，显影溶液洗除UV光80未曝光的部分光致抗蚀剂层60，但保留UV光80曝光的部分光致抗蚀剂层60(如光致抗蚀剂图案60A)。相邻的光致抗蚀剂图案60A之间隔有距离130。距离130的尺寸将定义后续形成的结构(如接点孔)的横向尺寸。
然而光刻工艺的多种缺陷(比如失焦)可能导致光致抗蚀剂图案具有非笔直的剖面轮廓。以图3B为例，光致抗蚀剂图案60B的剖视轮廓即所谓的“基脚”轮廓，其顶部的横向尺寸较窄而底部的横向尺寸较宽。换言之，图3B中的光致抗蚀剂图案60B近似于梯形。以图3C为另一例，光致抗蚀剂图案60C的剖面轮廓即所谓的“T顶”轮廓，其顶部的横向尺寸较宽而底部的横向尺寸较窄。换言之，图3C中的光致抗蚀剂图案60C近似于倒梯形。
具有基脚轮廓的光致抗蚀剂图案60B或具有T顶轮廓的光致抗蚀剂图案60C，会造成相邻的光致抗蚀剂图案60B/60C之间的距离或间隙变化，而这将负面地影响后续图案化工艺。此外，收缩材料也可施加至光致抗蚀剂图案60B/60C上，以进一步横向加大光致抗蚀剂图案并缩小光致抗蚀剂图案之间的间隙/距离(即达到较小的关键尺寸)。图3B与图3C中光致抗蚀剂图案的基脚与T顶轮廓，也可转换成加大的光致抗蚀剂图案。然而上述收缩材料仍负面地影响后续图案化工艺的多个面向，比如不一致的关键尺寸。
依据本发明的多种实施例，在涂布收缩材料前，可先施加底漆材料至光致抗蚀剂图案上，使光致抗蚀剂图案的轮廓平直。如图4A、图4B、与图4C所示，对光致抗蚀剂图案60A/60B/60C进行底漆施加工艺140。底漆材料具有溶剂，且其亲水性大于图3A至图3C所示的显影工艺120所用的有机显影液的亲水性。较亲水的溶剂可去除残渣并使光致抗蚀剂图案的轮廓平滑。在一些实施例中，底漆材料的溶剂的偶极矩高于乙酸正丁酯(用于显影工艺120之一般显影剂)。乙酸正丁酯的偶极矩为约1.9D。如此一来，底漆材料的溶剂偶极矩大于约1.9D。在一些实施例中，底漆材料的溶剂包含烷基醇R1-OH，其中R1为C1-C7的烷基。在一些其他实施例中，底漆材料的溶剂包含烷基酯R2COOR3，其中R2与R3为C2-C6的烷基。在多种实施例中，R1、R2、与R3可各自为烷基，其可为直链状或支链状。在一些实施例中，底漆材料的溶剂可为单一溶剂、共溶剂、或水。
在任何状况下，较大的偶极矩可让底漆材料去除残渣并使光致抗蚀剂图案的轮廓平滑，进而使光致抗蚀剂图案的轮廓平直。如图5A、图5B、与图5C所示，与底漆施加工艺140之前相较，光致抗蚀剂图案60A/60B/60C各自具有较平直的剖面轮廓。如此一来，尽管光刻具有缺陷如失焦，仍可达到一致的关键尺寸。
如前所述，收缩材料需涂布于光致抗蚀剂图案上，以加大光致抗蚀剂图案的横向尺寸并缩小光致抗蚀剂图案之间的距离或间隙。图6至图8显示采用收缩材料的工艺，以加大光致抗蚀剂图案。在图6中，收缩材料160涂布于光致抗蚀剂图案60A(或光致抗蚀剂图案60B与60C)及材料层50上。在一些实施例中，收缩材料160包含化学收缩辅助的解析度增强光刻材料。化学收缩辅助的解析度增强光刻材料包含水溶材料(如聚合物)，其具有热交联性质。如此一来，烘烤工艺可让涂布于光致抗蚀剂膜上的部分化学收缩辅助的解析度增强光刻材料与光致抗蚀剂膜交联，进而缩小相邻的光致抗蚀剂膜之间的距离或间隙。烘烤后的显影工艺可移除其余未反应(未交联)的化学收缩辅助的解析度增强光刻材料。举例来说，化学收缩辅助的解析度增强光刻材料的细节可参考日本专利早期公开H10-73927，以及Laura J.Peters于1999年九月发表于Semiconductor International的论文《ResistsJoin the Sub-Lambda Revolution》。
图7A显示以RELACS材料作为收缩材料的例子。在图7A中，对收缩材料160与光致抗蚀剂图案60A进行烘烤工艺180(或加热工艺)。在一些实施例中，烘烤工艺180的温度介于140℃至170℃之间，且历时约60秒至约120秒之间。烘烤工艺180形成交联膜200以围绕光致抗蚀剂图案60A。烘烤工艺180中的热能，可使涂布至光致抗蚀剂图案60A的部分收缩材料(含有化学收缩辅助的解析度增强光刻材料于其中)160产生化学反应，进而使部分的收缩材料160交联。如此一来，交连膜200形成于光致抗蚀剂图案60A之上表面与侧壁表面上。交联膜200因其交联特性，可粘着至光致抗蚀剂图案60A的上表面与侧壁表面，以避免被后续的显影工艺移除。换言之，当光致抗蚀剂图案60A作为后续工艺的掩模时，交联膜200可视作加大的光致抗蚀剂图案60A的一部分。
在一些实施例中，收缩材料160包含东京应化工业株式会社研发的“用于增加解析度的收缩辅助膜”材料(化学收缩辅助的解析度增强光刻材料)。化学收缩辅助的解析度增强光刻材料包含水相溶液，其含有热敏聚合物以利烘烤工艺时的光致抗蚀剂流动。化学收缩辅助的解析度增强光刻材料可与光致抗蚀剂化学反应(或不反应)，并在流动时提供光致抗蚀剂侧壁机械支撑。SAFIER材料提供的机械支撑，可让光致抗蚀剂图案轮廓劣化的程度最小化。烘烤后的显影工艺可移除化学收缩辅助的解析度增强光刻材料。举例来说，SAFIER材料的详情可参考XiaoMin Yang于2004年十二月发表于Journal of Vacuum Science&Technology B,Volume 22,Issue 6的论文《Electron-beam SAFIERTM process and itsapplication for magnetic thin-film heads》。
图7B显示以SAFIER材料作为收缩材料的例子。如图7B所示，对收缩材料160与光致抗蚀剂图案60A进行烘烤工艺(或加热工艺)180。在一些实施例中，烘烤工艺180的工艺温度介于约100℃至160℃之间，且历时约60秒至约90秒之间。化学收缩辅助的解析度增强光刻材料含有热敏聚合物以利烘烤工艺180时的光致抗蚀剂流动。换言之，光致抗蚀剂图案60A向外横向流动，并变形成光致抗蚀剂图案60D。在图7B中，流动前的光致抗蚀剂图案侧壁以虚线表示，而光致抗蚀剂的流动方向以箭头表示。光致抗蚀剂图案的侧壁彼此靠近，进而缩小光致抗蚀剂图案之间的距离。光致抗蚀剂图案60D的高度也因横向膨胀而降低。在光致抗蚀剂流动时，收缩材料160(如化学收缩辅助的解析度增强光刻材料)也提供一些机械支撑至光致抗蚀剂图案60D的侧壁，使侧壁能维持形状。
收缩材料160与光致抗蚀剂材料之间的反应归因于光致抗蚀剂中的酸敏基团单元。说得更详细点，光致抗蚀剂进行化学放大光致抗蚀剂反应以产生极性转换与图案化。光致抗蚀剂中的聚合物包含酸敏基团单元。曝光与烘烤工艺产生酸，而酸与酸敏基团单元反应使酸敏基团单元去保护。去保护的酸敏基团单元也可称作断裂的酸敏基团单元。去保护或断裂的酸敏基团单元，为实际与收缩材料反应的部分光致抗蚀剂材料。然而，一些光致抗蚀剂材料不具有足量的去保护的酸敏基团单元，而无法使光致抗蚀剂与收酸材料适当的反应。这会导致光致抗蚀剂的放大程度不足。
为克服上述问题，本发明实施例在涂布收缩材料前，先施加底漆材料至光致抗蚀剂。底漆材料包含的去保护的酸敏基团单元量，可增加与收缩材料的反应，进而达到光致抗蚀剂所需的放大程度。以图8为例，可对光致抗蚀剂图案60A进行底漆材料施加与烘烤工艺240。用于底漆材料施加与烘烤工艺240中的底漆材料为酸性，其pH值小于7。在多种实施例中，底漆材料可为磺酸、硫酸、盐酸、醋酸、或上述的组合。在施加底漆材料后，烘烤光致抗蚀剂图案60A以利二次化学放大反应。底漆材料包含二次化学放大反应，其可使更多酸敏基团单元去保护(或断裂)。额外的去保护的酸敏基团单元可增进光致抗蚀剂材料与收缩材料之间的反应，有利于增大光致抗蚀剂图案60A。
图9至图11为简单示意图，说明底漆材料如何帮助增加光致抗蚀剂中去保护的酸敏基团单元，以增加光致抗蚀剂与收缩材料之间的反应。图9为部分的光致抗蚀剂图案60A其放大剖视图。在图9中，底漆材料还未施加至光致抗蚀剂图案60A。光致抗蚀剂图案60A包含多个酸敏基团单元，一些酸敏基团单元被保护(即未断裂或未完全断裂)，而其他的酸敏基团单元去保护(即完全断裂)。在图9中，被保护的酸敏基团单元以白点标示，而去保护的酸敏基团单元以黑点表示。去保护的酸敏基团单元与收缩材料反应，但被保护的酸敏基团单元不与收缩材料反应。在一些实施例中，此阶段中去保护的酸敏基团单元占所有的酸敏基团单元的X％(约10％至约50％)之间。
如图10所示，进行底漆材料施加与烘烤工艺240。施加底漆材料后进行烘烤工艺，可诱发二次化学放大反应，进而使某些被保护的酸敏基团单元转为去保护(断裂)。在一些实施例中，上述现象至少部分来自于降低酸敏基团单元的活化能，其使酸敏基团单元更易去保护。在一些实施例中，进行底漆材料施加与烘烤工艺240后，可增加去保护的酸敏基团单元占所有的酸敏基团单元的Y％(约40％至约80％之间)，且Y>X。
如图11所示，收缩材料160的涂布方法为涂布收缩材料与烘烤工艺280。去保护的酸敏基团单元的量越大，越有利于增加互混区300。互混区300为收缩材料粘着至光致抗蚀剂图案60A的部分，且之后不会被移除。若图8或图10中未施加前述的底漆材料，互混区300将会变小，即光致抗蚀剂无法达到需要的放大程度。如此一来，本发明实施例通过施加底漆材料后烘烤，改善光致抗蚀剂的放大程度(并对应缩小关键尺寸)。
在一些其他实施例中，底漆材料还可含聚合物，其将与光致抗蚀剂材料作用以产生更亲水的光致抗蚀剂表面。这些聚合物以甲基丙烯酸酯的架构为主，且可包含羧基、酰胺基、或胺基。在一些实施例中，聚合物的分子量高于1000。此外，一些实施例的底漆可包含单一种的聚合物，而其他实施例的底漆可包含不同聚合物的混合物。聚合物中的羧基、酰胺基、或胺基可与光致抗蚀剂材料的去保护的酸敏基团单元键结。聚合物同时包含可与收缩材料作用的更多酸敏基团单元。换言之，聚合物键结的每一去保护的酸敏基团单元，可产生与收缩材料作用的多个其他的酸敏基团单元，且可增加与收缩材料的反应，进而增加光致抗蚀剂体积。
图12为聚合物以及与聚合物键结的光致抗蚀剂的去保护酸敏基团单元的化学式。图12为部分光致抗蚀剂(如光致抗蚀剂320)的化学式。非酸敏基团单元或非断裂或部分断裂的酸敏基团单元(如未去保护的酸敏基团单元)标示为方框340。去保护的酸敏基团单元350标示为COOH。聚合物370以虚线圈标示。
图12显示聚合物的三种实施例，其中聚合物370包含羧基、酰胺基、或胺基。在个别实施例中，聚合物经由CONH2(酰胺基)、H2NCOOH(胺基)、或COOH(羧基)键结至去保护的酸敏基团单元350。与此同时，聚合物370各自包含多个(比如图示的3个)去保护的酸敏基团单元380(标示为COOH)。聚合物370其每一去保护的酸敏基团单元380可独立地与收缩材料反应。如此一来，对键结至聚合物的每一酸敏基团单元而言，均可产生多个其他去保护的酸敏基团单元以与收缩材料作用。换言之，通过聚合物键结的去保护的酸敏基团单元，可交换出多个其他去保护的酸敏基团单元。在此例中，去保护的酸敏基团单元的有效倍数为3:1。如前所述，越多去保护的酸敏基团单元可与收缩材料反应，则其与收缩材料互混的效果越好，即光致抗蚀剂加大的效果越好。这将缩小相邻光致抗蚀剂图案之间的距离或间隙，进而达到较小的关键尺寸。
如图13所示，烘烤收缩材料以利其与光致抗蚀剂图案60A反应，进而增大光致抗蚀剂图案60A。如前所述，上述底漆材料可有效地产生更多去保护的酸敏基团单元，以横向地增加光致抗蚀剂膨胀量。接着以有机溶剂显影工艺，移除收缩材料的未反应部分。之后进行图案化工艺400，以图案化光致抗蚀剂图案60A下的材料层。光致抗蚀剂图案60A作为图案化工艺400时的掩模。举例来说，可移除光致抗蚀剂图案60A露出(未保护)的部分材料层50。上述工艺将形成开口(或沟槽)420，之后可用以形成导电接点或IC的其他合适微电子构件。上述方法与材料可达较小的关键尺寸，即开口420的横向尺寸430。之后可进行移除光致抗蚀剂工艺如剥除或灰化工艺，以移除光致抗蚀剂图案60A。
图14为本发明多种实施例中，制作半导体装置的方法500的流程图。方法500可为部分的光刻工艺。方法500的步骤510形成光致抗蚀剂图案于材料层上。形成光致抗蚀剂图案的步骤包含曝光工艺、曝光后烘烤工艺、与显影工艺。在一些实施例中，形成光致抗蚀剂图案的步骤为采用负型光致抗蚀剂材料。
方法500的步骤520施加底漆材料至光致抗蚀剂图案。在一些实施例中，底漆材料设置以使光致抗蚀剂图案的轮廓平直化。在一些实施例中，施加底漆材料的步骤包含施加溶剂，且溶剂的偶极矩大于乙酸正丁酯的偶极矩。在一些实施例中，施加溶剂的步骤包含施加烷基醇R1-OH，其中R1为C1-C7烷基。在一些实施例中，施加溶剂的步骤包含施加烷基酯R2COOR3，其中R2与R3为C2至C6烷基。
在一些实施例中，底漆材料设置以增加光致抗蚀剂图案的去保护的酸敏基团酸敏基团单元数目。在一些实施例中，施加底漆材料的步骤包含施加酸。在一些实施例中，施加酸的步骤包括施加磺酸、硫酸、盐酸、或醋酸。
在一些实施例中，施加底漆材料的步骤包含施加聚合物，其设置与光致抗蚀剂图案的光敏基团酸敏基团单元键结。在一些实施例中，施加底漆材料的步骤包括施加具有甲基丙烯酸酯架构的材料。在一些实施例中，具有甲基丙烯酸酯架构的材料包含的聚合物，含有羧基、酰胺基、或胺基。
方法500的步骤540在形成收缩材料于光致抗蚀剂图案上后，烘烤光致抗蚀剂图案。烘烤可让光致抗蚀剂图案与收缩材料反应，进而增加光致抗蚀剂图案的宽度。
方法500的步骤550显影光致抗蚀剂图案。显影光致抗蚀剂图案的步骤，包含移除未反应的部分收缩材料。
方法500的步骤560以显影后的光致抗蚀剂图案图案化材料层。
可以理解的是，在方法500的步骤510至560之前、之中、或之后可进行额外工艺，以完成半导体装置的制作。举例来说，方法500在涂布收缩材料前，可包含烘烤底漆材料与光致抗蚀剂图案的步骤。为简化起见，在此不详述其他额外步骤。
基于上述内容，可知本发明实施例比常用方法具有更多优点。然而应理解的是，其他实施例可具有额外优点，但并非所有优点均属必要，且所有的实施例不需具有特定优点。本发明实施例的优点之一，为可让光致抗蚀剂图案的轮廓平直化，即可减少光刻的多种缺陷(如失焦)造成的光致抗蚀剂图案的基脚轮廓或T顶轮廓。如此一来，可改善关键尺寸的一致性。本发明实施例的另一优点为底漆材料可让更多的酸敏基团单元去保护。越多去保护的酸敏基团单元，即可增加光致抗蚀剂与收缩材料的反应，进而形成较大的光致抗蚀剂(及光致抗蚀剂图案之间较小的距离或间隙)。本发明实施例的又一优点为底漆材料包含的聚合物可与酸敏基团单元键结，其可使去保护的酸敏基团单元的数目倍增。这是因为与一个酸敏基团单元键结的每一聚合物，具有多个其他酸敏基团单元以与收缩材料自由作用。换言之，对键结至聚合物的每一酸敏基团单元而言，聚合物可产生更多(比如超过2个)去保护的酸敏基团单元。酸敏基团单元的增加量，可与收缩材料产生更好的反应，进而改善光致抗蚀剂的增大量。
本发明一实施例提供的半导体装置的制作方法。形成光致抗蚀剂图案于材料层上。光致抗蚀剂图案的形成步骤包括曝光工艺、曝光后烘烤工艺、与显影工艺。施加底漆材料至光致抗蚀剂图案。在施加底漆材料至光致抗蚀剂图案之后，涂布收缩材料于光致抗蚀剂图案上。
在一实施例中，上述方法形成光致抗蚀剂图案的步骤包括形成多个光致抗蚀剂图案，且施加与涂布底漆至这些光致抗蚀剂图案。上述方法更包括在形成收缩材料于光致抗蚀剂图案上之后，烘烤光致抗蚀剂图案，其中烘烤使光致抗蚀剂图案与收缩材料之间产生反应，使光致抗蚀剂图案各自增加宽度。之后显影光致抗蚀剂图案，包括移除未反应的收缩材料。之后以显影后的光致抗蚀剂图案，图案化材料层。
在一实施例中，上述方法的底漆材料设置以在涂布收缩材料前，先使光致抗蚀剂图案的轮廓平直化。
在一实施例中，上述方法施加底漆材料的步骤包括施加溶剂，且溶剂的偶极矩大于乙酸正丁酯的偶极矩。
在一实施例中，上述方法施加溶剂的步骤包括施加烷基醇R1-OH，其中R1为C1至C7烷基。
在一实施例中，上述方法施加溶剂的步骤包含施加烷基酯R2COOR3，其中R2与R3各自为C2-C6烷基。
在一实施例中，上述方法的底漆材料设置以增加光致抗蚀剂图案的去保护的酸敏基团酸敏基团单元的数目。
在一实施例中，上述方法施加底漆材料的步骤包括施加酸。
在一实施例中，上述方法施加酸的步骤包括施加磺酸、硫酸、盐酸、或醋酸。
在一实施例中，上述方法更包括在涂布收缩材料前，先烘烤底漆材料与光致抗蚀剂图案。
在一实施例中，上述方法施加底漆材料的步骤包含施加聚合物，且聚合物设置以与光致抗蚀剂图案的酸敏基团单元键结。
在一实施例中，上述方法施加底漆材料的步骤包括施加具有甲基丙烯酸酯架构的材料。
在一实施例中，上述方法中具有甲基丙烯酸酯架构的材料包含聚合物，其含有羧基、酰胺基、或胺基。
在一实施例中，上述方法形成光致抗蚀剂图案的步骤采用负型光致抗蚀剂材料。
本发明另一实施例提供半导体装置的制作方法，包括：形成光致抗蚀剂图案于可图案化层上，且光致抗蚀剂层包含负型光致抗蚀剂材料。对光致抗蚀剂层进行曝光工艺。对光致抗蚀剂层进行曝光后烘烤工艺。冲洗光致抗蚀剂层以显影光致抗蚀剂图案。施加底漆材料至光致抗蚀剂图案，其中底漆材料设置以使光致抗蚀剂图案轮廓平直化，增加光致抗蚀剂材料的去保护酸敏基团酸敏基团单元数目、或与光致抗蚀剂材料的去保护酸敏基团单元键结。在施加底漆材料后，涂布收缩材料于光致抗蚀剂图案上、烘烤收缩材料、以及移除部分的收缩材料以增大光致抗蚀剂图案。以增大的光致抗蚀剂图案作为掩模，图案化可图案化层。
在一实施例中，上述方法施加底漆材料的步骤包含施加烷基醇R1-OH或烷基酯R2COOR3，其中R1为C1至C7烷基，且R2与R3各自为C2-C6烷基。
在一实施例中，上述方法施加底漆材料的步骤包含施加磺酸、硫酸、盐酸、或醋酸，且上述方法更包括在涂布收缩材料前，先烘烤底漆材料与光致抗蚀剂图案。
在一实施例中，上述方法施加底漆材料的步骤包括施加聚合物，聚合物含有羧基、酰胺基、或胺基，且羧基、酰胺基、或胺基各自能与光致抗蚀剂材料的去保护的酸敏基团单元键结。
本发明又一实施例提供半导体装置的制作方法，包括：形成光致抗蚀剂层于材料层上，且光致抗蚀剂层包含负型光致抗蚀剂材料：对光致抗蚀剂层进行曝光工艺；对光致抗蚀剂层进行曝光后烘烤工艺；冲洗光致抗蚀剂层以显影多个光致抗蚀剂图案，且光致抗蚀剂图案之间隔有间隙；施加底漆材料至光致抗蚀剂图案，其中底漆材料含有：溶剂，其偶极矩大于乙酸正丁酯的偶极矩；磺酸、硫酸、盐酸、或醋酸；或者甲基丙烯酸酯架构为主的聚合物；在施加底漆材料后，涂布收缩材料于光致抗蚀剂图案之上与之间、烘烤收缩材料、与移除部分收缩材料，以缩小光致抗蚀剂图案之间的间隙；以及进行蚀刻工艺以蚀刻移除缩小的间隙所露出的部分材料层。
在一实施例中，上述方法施加底漆材料的步骤使光致抗蚀剂图案的轮廓平直化、增加光致抗蚀剂图案的去保护的酸敏基团单元数目、或者使底漆材料的聚合物键结至光致抗蚀剂图案的去保护的酸敏基团单元。
上述实施例的特征有利于本领域技术人员理解本发明。本领域技术人员应理解可采用本发明作基础，设计并变化其他工艺与结构以完成上述实施例的相同目的及/或相同优点。本领域技术人员应理解，这些等效置换并未脱离本发明精神与范畴，并可在未脱离本发明的精神与范畴的前提下进行改变、替换、或更动。

Claims (1)

1.一种半导体装置的制作方法，其特征在于，包括：
形成一光致抗蚀剂图案于一材料层上，其中该光致抗蚀剂图案的形成步骤包括曝光工艺、曝光后烘烤工艺、与显影工艺；
施加一底漆材料至该光致抗蚀剂图案；以及
在施加该底漆材料至该光致抗蚀剂图案之后，涂布一收缩材料于该光致抗蚀剂图案上。
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