TW202226337A - 半導體膜厚度控制 - Google Patents

半導體膜厚度控制 Download PDF

Info

Publication number
TW202226337A
TW202226337A TW110131993A TW110131993A TW202226337A TW 202226337 A TW202226337 A TW 202226337A TW 110131993 A TW110131993 A TW 110131993A TW 110131993 A TW110131993 A TW 110131993A TW 202226337 A TW202226337 A TW 202226337A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
resin film
protective film
substrate
solubility
solvent
Prior art date
Application number
TW110131993A
Other languages
English (en)
Inventor
丹尼爾 富爾福德
邁克爾 墨菲
約迪 格熱希科維亞克
傑佛瑞 史密斯
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商東京威力科創股份有限公司 filed Critical 日商東京威力科創股份有限公司
Publication of TW202226337A publication Critical patent/TW202226337A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0035—Multiple processes, e.g. applying a further resist layer on an already in a previously step, processed pattern or textured surface
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/094—Multilayer resist systems, e.g. planarising layers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/11—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/30—Imagewise removal using liquid means
    • G03F7/32—Liquid compositions therefor, e.g. developers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/38—Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31127—Etching organic layers
    • H01L21/31133—Etching organic layers by chemical means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

在一些實施例中，一種處理半導體基板的方法包含在具有界定複數凹陷部之複數微製造結構的基板上沉積樹脂膜。該樹脂膜係填充該等凹陷部並覆蓋該等微製造結構。本方法係包含使用以基於光酸產生劑(PAG)的製程執行對樹脂膜的局部移除，以將樹脂膜移除至該等凹陷部中之相應第一深度，該等相應第一深度中至少兩者為不同的深度。本方法係包含使用以基於熱酸產生劑(TAG)的製程重複執行對該樹脂膜之剩餘部分的均勻移除直到達成預定條件，以移除該等凹陷部中該樹脂膜之大致均勻的深度。

Description

半導體膜厚度控制
本揭露內容係大致關於半導體製造，且在一些實施例中係關於控制半導體膜厚度。
[相關申請案] 本申請案係主張於2020年9月1日申請之美國專利臨時申請案第63/073,047號以及於2020年12月17日申請之美國專利非臨時申請案第17/125,609號的優先權，其內容係合併於此以作為參考。
建構電路係涉及在各種特徵或結構上沉積大量分層材料，以及圖案化、蝕刻及填充製程。隨著下一代電晶體的設計創新轉向更小尺寸及垂直架構，對精確控制晶片內及整個晶圓上薄膜厚度之技術的需求也在增加。可以定時進行蝕刻製程以移除薄膜的一部分而沒有終點；然而，這種製程對位置的控制不佳且變化很大。
在某些實施例中，一種處理半導體基板的方法包含接收具有界定凹陷部之微製造結構的基板，且於基板上沉積樹脂膜。該樹脂膜係填充凹陷部並覆蓋微製造結構，且其對以溶劑顯影具有初始抗性。該方法係包含於基板上沉積第一保護膜。第一保護膜係包含回應於光化輻射而產生第一溶解度改變劑的第一試劑產生成分。該方法係包含將第一保護膜暴露至第一充分光化輻射，以在第一保護膜內產生第一溶解度改變劑。該方法係包含將第一溶解度改變劑擴散至樹脂膜中至第一預定深度，致使樹脂膜之第一部分變成可溶於第一溶劑，並使用第一溶劑將第一保護膜及樹脂膜之第一部分顯影。該方法係包含於基板上沉積第二保護膜。第二保護膜係包含回應於光化輻射而產生第一溶解度改變劑之第一試劑產生成分。該方法係包含將第二保護膜暴露至第二充分光化輻射，以在第二保護膜內產生第一溶解度改變劑。該方法係包含將第一溶解度改變劑擴散至樹脂膜中至第二預定深度，致使樹脂膜之第二部分變成可溶於第一溶劑，並使用第一溶劑將第二保護膜及樹脂膜之第二部分顯影，使得樹脂膜下凹至凹陷部中之相應第一合併深度。
在某些實施例中，一種處理半導體基板的方法包含接收具有界定凹陷部之微製造結構的基板，並於基板上沉積樹脂膜。樹脂膜係填充凹陷部並覆蓋微製造結構，且樹脂膜係對以第一溶劑顯影具有初始抗性。該方法包含於基板上沉積第一保護膜。第一保護膜係包含回應於光化輻射而產生第一溶解度改變劑的第一試劑產生成分。該方法包含將第一保護膜暴露至充分光化輻射，以在第一保護膜內產生第一溶解度改變劑。該方法包含將第一溶解度改變劑擴散至樹脂膜中至第一預定深度，致使樹脂膜之第一部分變成可溶於第一溶劑，並使用第一溶劑將樹脂膜之第一部分顯影。該方法包含於基板上沉積第二保護膜。第二保護膜係包含回應於加熱基板而產生第二溶解度改變劑之第二試劑產生成分。該方法包含充分烘烤基板，以在第二保護膜內產生第二溶解度改變劑，並將第二溶解度改變劑擴散至樹脂膜中至第二預定深度，致使樹脂膜之第二部分變成可溶於第一溶劑。該方法包含使用第一溶劑將樹脂膜之第二部分顯影，使得樹脂膜下凹至該等凹陷部中之相應合併深度。
在某些實施例中，一種處理半導體基板的方法係包含於基板上沉積樹脂膜，該基板係具有界定凹陷部之微製造結構。該樹脂膜係填充凹陷部並覆蓋微製造結構。該方法係包含使用基於光酸產生劑(PAG)的製程執行對樹脂膜的局部移除，以將樹脂膜移除至凹陷部中之相應第一深度處，該等相應第一深度中至少兩者為不同的深度。該方法包含使用基於熱酸產生劑(TAG)的製程重複執行對樹脂膜之剩餘部分的均勻移除直到達成預定條件，以移除凹陷部中樹脂膜之大致均勻的深度。
在與形成半導體裝置相關聯的沉積、圖案化及移除製程中，出於諸多原因可能需要控制沉積膜的高度。例如可能需要移除沉積膜的一部分（例如在溝槽中）以在溝槽內達到沉積膜的特定高度。用於移除部分沉積層的傳統移除製程(例如定時濕式或乾式蝕刻製程)通常難以控制並且會遇到例如平面化問題的其他問題。隨著特徵尺寸在處理之半導體晶圓表面上不斷的縮小或變化，這些問題變得更加普遍。
本揭露內容的實施例提供控制半導體基板之膜厚度的技術。基板可以具有預先圖案化的特徵，其包含例如界定凹陷部的結構。受控制的膜可以是填充材料(例如聚合物樹脂)而沉積在預圖案化的特徵上，填充凹陷部並覆蓋結構。在包含基板的整個半導體晶圓上，可能需要精確且可重複地將填充材料減少到凹陷部內的特定目標高度（厚度），且這些目標高度可能因凹陷部而異。某些實施例係在不使用蝕刻停止層或與期望控制膜高度之傳統蝕刻技術一起使用的其他定時蝕刻製程的情況下實現此膜厚度控制。
對於藉由用來移除一部分填充材料之溶劑（例如顯影劑）的移除（例如顯影），填充材料係具初始抗性。某些實施例使用循環製程，其包含沉積含有試劑產生劑的保護膜，該試劑產生劑係回應於刺激而在保護膜中產生試劑。接著將試劑擴散到填充材料中至預定深度，使得一部分的填充材料相對於溶劑而變得去保護（可移除/可顯影）。接著使用溶劑移除保護膜及填充材料的去保護部分。這個製程可以重複進行直到凹陷部中的填充材料達到一或多個相應的目標高度。
某些實施例使用基於PAG的製程來降低基板凹陷部中至少一部分的樹脂膜高度。例如保護膜中的試劑產生劑可以是回應於光化輻射而活化的光活化試劑產生劑(例如PAG)。這種基於PAG的製程可以重複適當次數直到達到目標膜高度（例如在凹陷部內）。
某些實施例使用基於TAG的製程來降低基板凹陷部中至少一部分的樹脂膜高度。例如保護膜中的試劑產生劑可以是回應於熱而被活化的熱活化試劑產生劑（例如TAG）。這種基於TAG的製程可以重複適當次數直到達到目標膜高度（例如在凹陷部內）。
某些實施例將基於 PAG 的製程之一或多次迭代與基於 TAG 的製程之一或多次迭代合併，以在樹脂膜中建立高度變化而均勻地進一步降低膜高度厚度直到達到目標膜高度（例如在凹陷部內 )。
也就是說，藉由自保護膜(overcoat)產生酸並將酸擴散到酸去保護樹脂中，接著顯影，實施例係在整個晶圓上的位置提供對膜厚度及輪廓的調節。酸去保護進入樹脂膜的深度可以由上覆保護膜中所產生及擴散之酸的量來定義。可以使用包含保護膜的光酸及/或熱酸產生劑來實現位置高度控制。實施例可以與背面覆蓋控制技術以及用於正面處理之基於位置的臨界尺寸最佳化器平台一起使用。
某些實施例還提供改進的平面度。例如，某些傳統蝕刻技術會引入或加劇平面化問題，尤其是當基板結構之間的間距或那些結構的寬度發生變化時。本揭露內容的某些實施例能夠將填充材料的移除控制到目標高度，而幾乎不受或不受因基板之不同形貌引入的影響。
圖1A-1J顯示根據某些實施例中於處理基板100之示例性製程102期間的示例性半導體基板100的橫剖面圖及平面圖。製程102包含階段104a-104j，但是如果適當，製程102可以包含更多或更少的階段。基板100可以是較大半導體裝置的一部分，例如較大半導體晶圓的一部分。在某些實施例中，製程102包含重複執行基於PAG的製程以從基板100之凹陷部移除填充材料，直到填充材料在凹陷部內達到預定高度。
如圖1A中的階段104a所示，基板100包含基部106及形成在基部106上的微製造結構108。結構108界定了凹陷部110。本揭露內容考慮將結構108圖案化成任何適當的特徵。例如雖然本揭露內容主要描述「凹陷部」，但使用本揭露內容的實施例，其他適當的特徵可以形成在半導體基板中或上，包含（無論是否被視為「凹陷部」）線、孔、溝槽、通孔及/或其他適當的結構。結構108及凹陷部110可以使用傳統的光刻製程及/或其他適當的沉積及蝕刻製程形成。基部106及結構108可酌情包含相同或不同的材料（或材料的組合）。
基板100一般是指根據本揭露內容之實施例處理中的工件。基板100可以包含裝置的任何材料部分或結構，尤其是半導體或其他電子裝置，並且可以例如是基礎基板結構，例如半導體晶圓、光縮片或者在基礎基板結構上或覆蓋在基礎基板結構上之例如薄膜的層。因此，基板100不限於任何特定的基礎結構、下伏層或上覆層、圖案化或未圖案化，而是可以包含任何這樣的層或基礎結構以及層及/或基礎結構的任何組合。基板100可以是大塊基板，例如大塊矽基板、絕緣體上矽基板或各種其他半導體基板。
結構108具有各自的頂面112，且凹陷部110具有底表面113。在某些實施例中，結構108及凹陷部110在高度上相對於彼此是不同的。例如在某些實施例中，凹陷部具有高度 114（在 z 方向上從基部 106 的底部到凹陷部 110 的底表面 113），且結構 108 具有第二高度 116（在 z 方向上從基部 106 的底部到結構108的頂面112)。在某些實施例中，結構108及凹陷部110相對於彼此的高度差可以介於10 nm及100 nm之間（例如大於50 nm）。在其他實施例中，例如在深開口/溝槽的情況下，高度差可以大於5微米。結構108係由間隙(例如由凹陷部110界定)隔開，對於給定的應用，間隙可以具有任何適當的寬度118。
如圖1B在階段104b所示，填充材料120已經沉積在基板100上。填充材料120可以以任何適當的方式沉積。例如可以使用旋塗沉積（或旋塗）、噴塗、輥塗、化學氣相沉積（CVD）或任何其他適當的沉積技術來沉積填充材料120。填充材料120係填充了凹陷部110並覆蓋結構108。在隨後的光刻步驟中，可能需要藉由光刻顯影技術將填充材料120下凹至凹陷部110中，使得填充材料120在凹陷部110內具有特定高度。
在某些實施例中，填充材料120為例如聚合物樹脂的樹脂膜。填充材料120可以具有光去保護特性，且在沉積時可以抵抗不被給定溶劑（其也可以稱為顯影劑）溶解。然而如稍後階段將描述的，在暴露於特定酸之後，填充材料120會經歷溶解度變化，在此之後填充材料120（或其部分）便不再是受到保護不受溶劑影響而是將溶解在溶劑中。例如在某些實施例中，填充材料 120 為酸可去保護的聚合物，且聚合物的一部分將與特定物質（例如酸）反應而分解，以改變填充材料 120 的溶解度，使得如果以特定方式去掉保護，填充材料120將會溶解或以其他方式被洗掉。作為特定示例，填充材料120可以是由多種類型之單體組成的共聚物或三元共聚物，其中至少一種單體能夠在強酸的存在下分解以產生更極性的基團(如羧酸端基)，使得填充材料120將更易溶於水性介質。作為特定示例，填充材料120可以包含多種單體類型，其含有例如丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸金剛烷基酯的酸敏感單體。
在某些實施例中，填充材料120包含例如正型、負型或混合調性光阻的光敏材料。在一例中，填充材料120包含酚醛樹脂或重氮萘醌基樹脂(diazo-naphthoquinone based resin)。在某些實施例中，填充材料120可以包含化學放大抗蝕劑。在其他實施例中，填充材料120可以包含非化學放大的抗蝕劑材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或氫倍半矽氧烷(Hydrogene  SilsesQuioxance(HSQ))。
可能需要移除填充材料 120 的一部分，包含在凹陷部 110 內的，使得填充材料在凹陷部 110 內具有預定的目標高度 121。在此例中，目標高度 121係顯示為從凹陷部110的底表面 113 開始測量;然而，凹陷部110內之填充材料120的目標高度可以從任何適當的位置測量，例如從基部106的底部。目標高度121也可以視為是填充材料120的目標厚度。填充材料120最初係對以一或多種溶劑進行顯影具抗性，這些溶劑將在後續製程中使用以移除部分填充材料 120。
如圖1C所示的階段104c，保護膜122已經沉積在基板100上。保護膜122可以以任何適當的方式沉積，包含旋塗沉積(或旋塗)、噴塗、輥塗、CVD 或任何其他適當的沉積技術。保護膜122係包含光活化劑產生劑，其係回應光化輻射而產生用於將另一種材料（例如保護膜122及/或填充材料120的材料）之溶解度改變的溶解度改變劑，該另一種材料係可溶於欲用在後續移除製程中的一或多種溶劑中。在某些實施例中，光活化劑產生劑為PAG且溶解度改變劑為酸。
除了光活化劑產生劑之外，保護膜122可以包含或可以不包含與填充材料120相同的材料或相似的材料。在某些實施例中，除了光活化劑產生劑之外，保護膜122可以包含具有與去保護之填充材料120在同一溶劑（之後將用於移除凹陷部110中之填充材料120之去保護部分）中之溶解度相似的聚合物樹脂，使得填充材料120之去保護部分以及保護膜122可以在一個步驟中移除。在某些實施例中，保護膜122的光活化劑產生劑係預先配製在保護膜122的材料（例如樹脂）中。
如圖1D在階段104d所示，保護膜122係暴露於光化輻射124持續一段適當的時間。具體而言，保護膜122係暴露於充分的光化輻射124以引起保護膜122中的光活化劑產生劑(例如PAG)在保護膜122內產生溶解度改變劑126(例如酸)，使得保護膜122現在包含溶解度改變劑126。溶解度改變劑126使保護膜122變得可溶，使得保護膜122現在可溶於一或多種溶劑以用於隨後的移除製程。
光化輻射124可以包含適當波長及具有其他適當特性的光，以活化保護膜122中的光活化劑產生劑(例如PAG)，使得保護膜122中的光活化劑產生劑於保護膜122內產生溶解度改變劑126(例如酸)。可影響保護膜122中之光活化劑產生劑是否被活化以在保護膜122內產生溶解度改變劑126(以及數量)之光化輻射124的特性係包含保護膜122的含量、光活化劑產生劑的類型、光化輻射124的波長、保護膜122暴露於光化輻射124的時間段以及其他適當的因素。
預定的光活化劑產生劑(例如PAG)可能對預定波長或預定波長範圍敏感，從而允許使用多種曝光源。僅作為一例，光化輻射124的波長可以在大約170 nm到大約405 nm的範圍內，且曝光時間可以是大約10秒到大約一分鐘（對於圖1A- 1J所示之部分為晶圓的一部分）。填充材料保護膜122的聚合物對於預定波長可以是透明的或接近透明的。
然而吾人應當理解，這些值及光化輻射源僅提供作為示例。在某些實施例中，如下文參考圖 4B 及 4F 所述，基板 100 是較大基板的一部分，而光化輻射 124 是導向位於較大基板上之保護膜（其中保護膜 122是其一部分）的光化輻射之較大圖案的一部分。光化輻射（例如光）的曝光可以藉由使用基於遮罩之曝光的掃描器來執行，或者藉由直接寫入曝光步驟，或泛光曝光來執行，此處僅提出幾個例子。也可以使用物理光刻曝光步進器或掃描器。在另一例中，可以使用相對簡單的掃描雷射系統，該系統可以在整個晶圓表面於空間上改變曝光能量。適用於給定實施方式的光化輻射124之特定波長及暴露時間可能受所使用工具的影響，包含雷射的強度。
如圖1E在階段104e所示，為了將填充材料120的至少一部分改性為可溶於稍後移除製程中使用的溶劑，溶解度改變劑126已經擴散到填充材料120中，導致一部分(填充材料120之去保護部分120a)變得可溶於稍後移除製程中使用的溶劑。去保護部分120a通常顯示為溶解度改變劑126已擴散到填充材料120中的部分。溶解度改變劑126擴散到填充材料120中會導致在填充材料120內之溶解度改變反應達到溶解度改變劑126擴散到填充材料120中的深度，進而得出去保護部分120a。接著填充材料120之去保護部分120a變得可溶於一或多種特定溶劑，其也可稱為顯影劑。因溶解度改變劑126擴散到填充材料120之一部分（產生去保護部分120a）中所引起之去保護反應可以是填充材料120之該部分內的去交聯反應。類似的反應可以發生在保護膜122內，以使保護膜122變得可溶解。
可使用任何適當的製程將溶解度改變劑126擴散到填充材料120中。在某些實施例中，係使用熱處理（例如熱能 127）將溶解度改變劑 126 擴散到填充材料 120 的至少一部分中。例如為了施加熱能 127，可以烘烤基板 100，與烘烤基板100相關的熱能便引起溶解度改變劑126擴散到填充材料120的至少一部分中。基板100可以藉由適當工具中的基材板、藉由適當工具之基板處理室中的環境熱、前述之組合、或以任何其他適當的方式來進行烘烤。
在某些實施例中，溶解度改變劑126係擴散至填充材料120中的預定深度以將填充材料120的溶解度改變到預定深度。預定深度可能足以或可能不足以達到凹陷部110中之填充材料120的目標高度121。在所示例子中，階段104e的預定深度並不足以使填充材料120下凹至凹陷部110中之填充材料120的目標高度121。
溶解度改變劑126擴散到填充材料120中的深度可受多種因素影響及/或使用多種因素控制，包含保護膜122的含量(包含保護膜122中之光活化劑產生劑的類型、保護膜122的其他成分及保護膜122中光活化劑產生劑的濃度)、光化輻射124的特性(例如在階段104d或後續階段使用)、填充材料120的含量、寬度118與高度116及114之間差異的關係（其可以被稱為凹陷部110的深寬比，且其可以影響光化輻射124激活光活化劑產生劑以產生溶解度改變劑126的能力，尤其是因填充材料120已在稍後階段下凹至凹陷部110中）、光化輻射124的曝光劑量、加熱（例如烘烤）時間及溫度，以及多種其他因素中的任何一個。
如圖1F在階段104f所示，保護膜122及填充材料120之去保護部分120a已經被移除。在某些實施例中，使用溶劑128將保護膜122及填充材料120之去保護部分120a顯影，使得保護膜122及填充材料120之去保護部分120a從基板100上移除。
本揭露內容係設想溶劑128包含用於移除保護膜122及填充材料120之去保護部分120a的任何適當物質。僅作為一例，溶劑128可以包含能夠溶解酸去保護樹脂(例如填充材料120之去保護部分120a)的四甲基氫氧化銨水溶液。溶劑128也可稱為顯影劑。
移除保護膜122及填充材料120之去保護部分120a會導致與暴露劑量相稱（例如溶解度改變劑126擴散到填充材料120中的深度，或填充材料120之去保護部分120a的深度)之凹陷部110中填充材料120的高度變化。
沉積保護膜122（階段104c）、暴露於光化輻射124（階段104d）、藉由烘烤一段時間而擴散（階段104e）以及對填充材料120之去保護部分進行顯影（階段104f）的製程可以重複進行直到填充材料120去保護及顯影（移除）的累積深度達到目標高度121，使得凹陷部110中剩餘的填充材料120大約在目標高度121處。例如圖1G-1J顯示第二次迭代此循環製程的結果，在此例中係足以在凹陷部110中達到填充材料120的目標高度121。
具體而言，圖1G顯示階段104g，其中保護膜122再次沉積在基板100上。保護膜122再次包含光活化劑產生劑(例如PAG)，其回應於光化輻射而產生溶解度改變劑(例如酸)，該溶解度改變劑係用於改變保護膜122及/或填充材料120之材料的溶解度，使其可溶於隨後之移除製程中使用的一或多種溶劑。
圖1H顯示階段104h，其中保護膜122係暴露於光化輻射124，導致保護膜122中之光活化劑產生劑在保護膜122內產生溶解度改變劑126，使得保護膜122現在包含溶解度改變劑126並導致保護膜122變得可溶（可溶於隨後之移除製程中使用的一或多種溶劑）。
圖1I圖示了階段104i，其中溶解度改變劑126已經擴散到填充材料120中，導致填充材料120的另一部分（去保護部分120b）變得可溶於溶劑（例如溶劑128）。去保護部分120b通常顯示為溶解度改變劑126已擴散到填充材料120中的該部分。如上所述，溶解度改變劑126可以使用熱處理（例如對基板100的烘烤）而擴散到填充材料120中。在某些實施例中，溶解度改變劑126係擴散至填充材料120中的預定深度以將填充材料120的溶解度改變到預定深度。在此例中，預定深度係足以將填充材料 120 去保護至目標高度 121。
圖1J顯示階段104j，其中已經移除了保護膜122及填充材料120之去保護部分120b。在某些實施例中，使用溶劑128使保護膜122及填充材料120之去保護部分120b顯影，導致從基板100移除保護膜122及填充材料120之去保護部分120b。在此例中，移除保護膜122及填充材料120之去保護部分120b會引起凹陷部110中填充材料120的高度變化，使得凹陷部110中剩餘的填充材料120大致上處於目標高度121。
儘管在所示例子中，循環製程的兩次迭代足以達成在凹陷部110中之填充材料120的目標高度121，但是本揭露內容考慮到足以達到給定應用之目標高度121的任何適當迭代次數。例如多於兩次的迭代可能適合移除足夠的填充材料 120 以達到凹陷部 110 中填充材料的目標高度 121。在另一例中，單次迭代（例如在階段 104b-104f）可能足以移除足夠的填充材料120以達到凹陷部110中填充材料120的目標高度121。此外，溶解度改變劑126擴散到填充材料120中之預定深度及隨後移除填充材料120之去保護部分可以根據特定需要，從一次迭代到下一次（且可能在整個所有迭代）是相同的，或可以從一次迭代到下一次（且可能在整個所有迭代）是不同的。
隨後可以在半導體基板100上執行後續處理。例如可以將製程102整合到使用多種沉積及蝕刻製程形成半導體裝置的製程中。
圖2A-2I顯示根據某些實施例在用於處理基板100的示例性製程202期間基板100的橫剖面圖及平面圖。具體而言，製程202包含使用一或多次迭代之基於PAG的製程(例如製程102)對填充材料120之去保護部分進行定位以及用於填充材料 120之去保護部分的一或多次後續迭代之基於TAG的製程。
圖2A-2F大致上係對應於圖1A-1F，以上關於圖1A-1F描述之未重複的細節係藉由引用而併入。一般而言，圖2A-2F圖示了接收基板100（階段204a）的迭代；在基板100上沉積填充材料120（填充材料120填充凹陷部110並覆蓋結構108，填充材料120初始係對溶劑128的顯影具抗性）（階段204b）；在基板100上沉積保護膜122(其包含回應光化輻射124而產生溶解度改變劑126(例如酸)的光活化劑產生劑(例如PAG))（階段204c)；將保護膜122暴露至光化輻射124以在保護膜122內產生溶解度改變劑126(階段204d)；將溶解度改變劑126擴散（例如藉由將基板100暴露於熱）到填充材料120中之預定深度，導致填充材料120的一部分（例如去保護部分120a）變得可溶於溶劑128（階段204e ); 以及使用溶劑128顯影保護膜122及填充材料120之去保護部分120a，導致從基板100移除保護膜122及填充材料120之去保護部分120a(階段204f)。即，圖2A-2F圖示了基於PAG製程的迭代，以用於移除凹陷部110中之填充材料120的一部分。
圖2G-2I圖示了基於TAG的製程，其可以執行一或多次以用於移除凹陷部110中之填充材料120的額外部分直到達到目標高度121。如圖2G在階段204g所示，保護膜222已經沉積在基板100上。保護膜222可以任何適當的方式沉積，包含旋塗沉積（或旋塗）、噴塗、輥塗、CVD 或任何其他適當的沉積技術。保護膜222包含熱活化劑產生劑，其回應於熱而產生溶解度改變劑以改變另一種材料（例如保護膜222及/或填充材料120的材料）的溶解度，以溶於用於後續之移除製程的一或多種溶劑。在某些實施例中，熱活化劑產生劑為TAG且溶解度改變劑為酸。
除了熱活化劑產生劑之外，保護膜222可以包含或可以不包含與填充材料120相同或相似的材料。在某些實施例中，除了光活化劑產生劑之外，保護膜222可以包含聚合物樹脂，該聚合物樹脂在溶劑中的溶解度（之後會用於移除填充材料 120 的去保護部分）係與去保護填充材料 120 在溶劑中的溶解度相似，使得填充材料 120的去保護部分及保護膜222可以在一個步驟中移除。在某些實施例中，保護膜222的熱活化劑產生劑係預先配製在保護膜222的樹脂中。
如圖2H在階段204h所示，保護膜222係持續暴露於熱能127一段適當時間。具體而言，保護膜222係暴露在足夠的熱能127下，使得保護膜222中的熱活化劑產生劑(例如TAG)在保護膜222內產生溶解度改變劑226(例如酸)，俾使保護膜222現在包含溶解度改變劑226。溶解度改變劑226會使保護膜222變得可溶，使得保護膜222現在可溶於用於隨後之移除製程的一或多種溶劑。在某些實施例中，使用熱處理（例如熱能 127）來激活保護膜 222 內的熱活化劑產生劑。例如為了施加熱能 127，可以烘烤基板 100，與烘烤基板 100 相關的熱能便使得熱活化劑產生劑在保護膜222內產生溶解度改變劑226。基板100可以藉由適當工具中的基材板、藉由適當工具之基板處理室中的環境熱、這些的組合或以任何其他適當的方式進行烘烤。
繼續圖2H中的階段204h，除了使保護膜222中的熱活化劑產生劑在保護膜222內產生溶解度改變劑226之外，施加到（例如加熱）基板100的熱處理也會導致溶解度改變劑226擴散到填充材料120中之預定深度。溶解度改變劑226擴散到填充材料120中會使填充材料120的至少一部分（去保護部分220a）改性為可溶於待使用在後續移除製程中的溶劑。去保護部分220a通常顯示為溶解度改變劑226已擴散到填充材料120中的部分。溶解度改變劑226擴散至填充材料120中會導致在填充材料120內之溶解度改變反應達到溶解度改變劑226(例如到預定深度)擴散到填充材料120的深度，造成去保護部分220a。填充材料120之去保護部分220a接著變得可溶於一或多種特定溶劑，其也可稱為顯影劑。由溶解度改變劑226擴散到填充材料120之一部分（產生去保護部分220a）所引起的去保護反應可以是填充材料120之該部分內的去交聯反應。類似的反應可以在保護膜222內發生已使得保護膜222變得具可溶性。
在某些實施例中，溶解度改變劑226係擴散至填充材料120中之預定深度，以將填充材料120的可溶性改性到預定深度。預定深度可能足以或可能不足以達到凹陷部110中填充材料120的目標高度121。在所示例子中，階段204h的預定深度係足以使填充材料120下凹至凹陷部110中填充材料120的目標高度121。在階段204h中之預定深度不足以使填充材料120下凹至凹陷部110中填充材料120的目標高度121的實施例中，可以執行階段204g-204i的一或多次額外迭代。
溶解度改變劑226擴散至填充材料120中的深度可受多種因素影響及/或使用多種因素控制，包含保護膜222的含量(包含保護膜中的熱活化劑產生劑的類型) 、保護膜222中的其他成分、保護膜222中熱活化劑產生劑的濃度)、熱能127的溫度、基板100暴露於熱能127的時間長度(例如烘烤的時間段）、填充材料 120 的含量以及多種其他因素中的任何一個。
在某些實施例中，如下文參考圖5A-5C所描述的，基板100為較大基板的一部分，且在跨較大基板的多個(可能是全部)部分施加熱能127。暴露於熱能 127 可能導致在保護膜 222 內產生大致均勻量的溶解度改變劑 226。此外，暴露於熱能 127 可能導致溶解度改變劑 226 擴散到填充材料 120 中的深度大致均勻。
如圖2I在階段204i所示，保護膜222及填充材料120之去保護部分220a已被移除。在某些實施例中，保護膜222及填充材料120之去保護部分220a係使用溶劑228顯影，導致從基板100移除保護膜222及填充材料120之去保護部分220a。
本揭露內容係設想溶劑228包含用於移除保護膜222及填充材料120之去保護部分220a的任何適當物質。僅作為一例，溶劑228可以包含四甲基氫氧化銨的水溶液，其能夠溶解酸去保護樹脂(例如填充材料120之去保護部分220a)。在某些實施例中，如果樹脂(例如填充材料120)係設計成與除了酸產生劑以外的溶解度改變劑相互作用，則可以使用有機溶劑作為溶劑228。溶劑228可以與也可以不與溶劑128相同。溶劑228也可稱為顯影劑。
移除保護膜222及填充材料120之去保護部分220a會導致與暴露劑量（例如溶解度改變劑226擴散到填充材料120中的深度或填充材料120之去保護部分220a的深度)相稱的凹陷部110中之填充材料120的高度變化。在此例中，移除保護膜222及去保護部分220a會導致凹陷部110中填充材料120的高度變化，使得凹陷部110中剩餘的填充材料120大致處於目標高度121。
重複沉積保護膜222(階段204g)、加熱基板100(階段204h)及填充材料120之去保護部分220a的後續顯影(階段204i)的製程，直到填充材料120去保護及顯影的累積深度達到目標高度121。例如圖2G-2I圖示了這種基於TAG之循環製程的第一次迭代，在此例中，這足以達到凹陷部110中填充材料120的目標高度121。在其他例子中，可以使用基於 TAG 的額外迭代來移除足夠的填充材料 120，以達到凹陷部 110 中填充材料的目標高度 121。
儘管在圖 2A-2I 的示例中顯示及描述了使用光活化溶解度改變劑產生成分（基於 PAG 的製程）的單次迭代，但根據特定需要，本揭露內容係考慮包含在使用熱活化劑產生劑（基於TAG的製程）進行一或多次迭代之前，先使用光活化溶解度改變劑產生成分之多次迭代的製程 202，以達成凹陷部110中填充材料120之目標高度121。且無論是考慮基於 PAG 的製程還是基於 TAG 的製程，溶解度改變劑126/226擴散到填充材料120中之預定深度及後續移除填充材料120之去保護部分可以根據特定需要，從一次迭代到下一次（且可能在整個所有迭代）是相同的，或可以從一次迭代到下一次（且可能在整個所有迭代）是不同的。
之後可以在半導體基板100上執行後續處理。例如可以將製程202整合至使用各種沉積及蝕刻製程形成半導體裝置的製程中。
圖3顯示根據某些實施例中溶解度改變劑126/226擴散到填充材料120中之不同深度的示例性效果。通常根據某些實施例，圖3說明了隨著溶解度改變劑126/226(例如酸)擴散到填充材料120中的深度增加，在後續的顯影製程中移除之填充材料120的量也隨之增加，如此降低了凹陷部110中顯影後填充材料120的高度。溶解度改變劑126/226（例如酸）擴散到填充材料120中的部分變得可溶於溶劑128/228，如此當使用溶劑128/228顯影填充材料120時，便允許溶劑128/228移除填充材料120的那些部分。示例性實施例係藉由酸擴散到酸溶解度可變之樹脂層中的位置來控制膜高度，其中更大程度的酸擴散會導致每一保護膜循環之膜厚度的更大變化。因此，藉由控制溶解度改變劑126/226擴散到填充材料120中的深度，便可以控制在之後的移除製程中移除之填充材料120的量（例如去保護部分120a/120b/220a）。可能影響擴散深度的因素已在上面描述。
圖4A-4H顯示根據某些實施例中在用於處理基板部分400a-400d之示例性製程102(參考圖1A-1J之上文描述)期間具有預圖案化特徵的示例性基板部分400a-400d的橫剖面圖。為了便於參考，基板部分400a-400d可以統稱為基板400。基板部分400a-400d可以是同一基板400的一部分，或者可以是不同基板400的一部分。基板400可以是更大半導體裝置的一部分，例如較大半導體晶圓的一部分。此外，基板部分400a-400d可以是相同半導體晶圓或一或多個不同半導體晶圓的一部分。在某些實施例中，製程102係包含重複執行基於PAG的製程以從基板400之凹陷部110移除填充材料，直到填充材料在凹陷部110內達到預定高度。在不重複的範圍內，參考圖1A-1J(或別處)描述之與基板100及製程102相關的細節係藉由引用併入。
如圖4A所示，除了基部106之外，基板400還包含界定了多個凹陷部110的多個結構108。雖然結構108顯示為通常具有相同的形狀、高度及間距，但是結構108可以具有任何適當的形狀、高度及/或間距，包含不同的形狀、高度及/或間距。此外，儘管凹陷部110顯示為通常具有相同的形狀及深度，但凹陷部110可以具有任何適當的形狀及/或深度，包含變化的形狀及/或深度。本揭露內容考慮將結構108圖案化為任何適當的特徵。
如圖4A(對應於階段104c)所示，填充材料120已經沉積在基板400上，填充材料120係填充了凹陷部110且覆蓋了結構108，並且保護膜122已經沉積在基板400上。在後續的光刻步驟中，吾人可能想要藉由光刻顯影技術而將填充材料120下凹至凹陷部110中，使得填充材料120在凹陷110內具有特定高度。針對每一凹陷部110係指出使填充材料120下凹至凹陷部110內的目標高度121 。在此例中，每一凹陷部110係期望有不同的目標高度121，圖4A中最右邊的凹陷部110則是期望填充材料120具有很少或沒有凹陷。然而，本揭露內容係預期對於兩個或更多個（且可能所有）凹陷部110期望具有相同的目標高度121。
如上所述，保護膜122係包含光活化劑產生劑(例如PAG)，其係回應光化輻射124而產生溶解度改變劑126(例如酸)以改變保護膜122及/或填充材料120可溶於一或多種溶劑（例如溶劑128）以用於後續的移除製程。
如圖4B(對應於階段104d)所示，保護膜122係暴露於足夠的光化輻射124足夠長的時間，以在需要時使保護膜122中的光活化劑產生劑(例如PAG)在保護膜122內產生溶解度改變劑126(例如酸)，使得保護膜122現在包含溶解度改變劑126。在圖4B的例子中，光化輻射124為導向保護膜122的光化輻射圖案。
如上所述，光化輻射124的特性係影響了被活化之保護膜122中光活化劑產生劑的量。也就是說，具有某些特性的光化輻射124會導致保護膜122中更大量的光活化劑產生劑被活化，使得在保護膜122的那些區域中產生更大量的溶解度改變劑126。具有某些其他特性的光化輻射124會導致保護膜122中較少量的光活化劑產生劑被活化，使得在保護膜122的那些區域中產生較少的溶解度改變劑126。在保護膜122之特定區域中之溶解度改變劑126的量會影響在後續的加熱步驟中有多少溶解度改變劑126可用於擴散到填充材料120中。
因此，可以修改光化輻射124的圖案，以活化覆蓋在填充材料120之區域上之保護膜122中更大量的光活化劑產生劑，於其中期望溶解度改變劑126之擴散深度更大且最終移除填充材料，並活化覆蓋在填充材料120之區域上之保護膜122中更少量的光活化劑產生劑，於其中期望溶解度改變劑126之擴散深度較小且最終移除填充材料。儘管描述了使用光化輻射124的圖案來改變溶解度改變劑126的擴散深度並最終移除填充材料120，但是光化輻射124的圖案可以設計成使保護膜122中之光活化劑產生劑產生與保護膜122的一或多個部分中大致等量的溶解度改變劑126，例如在保護膜122之該一或多個部分下方的凹陷部110中之填充材料120的目標高度121大致相同時。
在圖 4B 所示的例子中，光化輻射 124 的圖案係設計成使保護膜 122 中的光活化劑產生劑從基板部分 400a 上的保護膜 122（圖 4A 的左側）到基板部分 400d 上的保護膜 122（圖 4A 的右側）產生減量的溶解度改變劑126，且在基板部分 400d 的凹陷部 110 上方幾乎沒有或不產生溶解度改變劑 126（因為沒有在基板部分 400d上施加光化輻射 124)。在某些實施例中，控制保護膜122中之光活化劑產生劑的活化及後續的擴散（例如藉由調節光化輻射124的曝光劑量）的能力可能受到曝光工具之解析度限制的影響。
如圖4C(對應於階段104e)所示，為了將填充材料120的至少一部分改性為可溶於溶劑128，溶解度改變劑126已經擴散到填充材料120中，導致一部分(去保護部分420a )的填充材料120變得可溶於溶劑128。去保護部分420a通常顯示為溶解度改變劑126已經擴散到填充材料120的該部分。在某些實施例中，使用熱處理（例如施加熱能127達適當時間段）使溶解度改變劑126擴散到填充材料120的至少一部分中（產生去保護部分420a）。在圖4C所示的例子中，溶解度改變劑126係以不同的預定深度擴散到凹陷部110中。此外，此例中的預定深度並不足以使填充材料 120 下凹至凹陷部 110 中填充材料 120 的目標高度 121。
如圖4D(對應於階段104f)所示，保護膜122及填充材料120之去保護部分420a已被移除。在某些實施例中，保護膜122及填充材料120之去保護部分420a係使用溶劑128顯影，使得從基板400移除保護膜122及填充材料120之去保護部分420a。移除保護膜122及填充材料120之去保護部分420a會導致與暴露劑量(例如溶解度改變劑126擴散到填充材料120中的深度、或填充材料120之去保護部分420a的深度)相稱之凹陷部110中填充材料120的高度變化。
使沉積保護膜122、暴露於光化輻射124、藉由烘烤一段時間的擴散以及後續對填充材料120之去保護部分420a進行顯影的製程重複，直到每一凹陷部110中填充材料120之去保護及顯影的累積深度達到相應的目標高度121。例如圖4E-4H顯示此循環製程的第二次迭代，在此例中，這足以實現凹陷部110中填充材料120的目標高度121。在特定實施方式中，進行額外或更少的迭代來移除足夠的填充材料120以達到凹陷部110中填充材料的目標高度121可能是適當的。此外，溶解度改變劑126擴散到填充材料120中的預定深度及填充材料120之去保護部分的後續移除可以從一次迭代到下一次（且可能在整個所有迭代）是相同的，或可以根據特定需要，從一次迭代到下一次（且可能在整個所有迭代）是不同的。
具體而言，如圖4E(對應於階段104g)所示，保護膜122再次沉積在基板400上。保護膜122再次包含光活化劑產生劑(例如PAG)，其回應於光化輻射124而產生溶解度改變劑126（例如酸）以用於改變保護膜122及/或填充材料120之材料的溶解度以使其可溶於溶劑128。
如圖4F(對應於階段104h)所示，保護膜122係暴露於光化輻射124的圖案，導致保護膜122中的光活化劑產生劑在保護膜122內產生溶解度改變劑126，使得保護膜122現在包含溶解度改變劑126並且使保護膜122變得可溶(可溶於溶劑128)。吾人應當理解，圖4F中使用的光化輻射124的圖案可能與圖4B中使用的光化輻射124的圖案相同或不同，這取決於在之後的處理步驟中溶解度改變劑126擴散到填充材料120中的所需預定深度。
如圖4G(對應於階段104i)所示，溶解度改變劑126已經擴散到填充材料120中，導致填充材料120的另一部分(去保護部分420b)變得可溶於溶劑128。去保護部分420b大致顯示為溶解度改變劑126已擴散到填充材料120中的部分。如上所述，溶解度改變劑126可以使用熱處理（例如對基板400的烘烤）擴散到填充材料120中。在某些實施例中，溶解度改變劑126係擴散到填充材料120中之預定深度以將填充材料120的溶解度修改至預定深度，並且在此例中，預定深度係足以解除對填充材料120的保護至凹陷部 110 的目標高度 121。
如圖4H(對應於階段104j)所示，保護膜122及填充材料120之去保護部分420b已被移除。在某些實施例中，保護膜122及填充材料120之去保護部分420b係使用溶劑128顯影，使得自基板400移除保護膜122及填充材料120之去保護部分420b。在此例中，移除保護膜122及填充材料120之去保護部分420b會引起凹陷部110中填充材料120的高度變化，使得凹陷部110中剩餘的填充材料120大致處於目標高度121。
可以在半導體基板400上執行後續的處理。例如可以將製程102整合到使用各種沉積及蝕刻製程形成半導體裝置的製程中。
製程102可以提供一或多種技術優勢。例如藉由使用由保護膜122中之光活化劑所產生的溶解度改變劑126來產生填充材料120之去保護部分而移除填充材料120，如此可以提供改變填充材料120之高度的精確方式。作為另一例子，將光化輻射圖案 124 導向保護膜 122 的能力可以讓填充材料 120 在一或多個凹陷部 110 內之不同精確深度處被移除，最終允許達到不同的目標高度 121。
圖5A-5C顯示根據某些實施例中，在用於處理基板部分400a-400d的部分示例性製程202(上文參考圖2A-2I之描述)期間具有預圖案化特徵之示例性基板部分400a-400d的橫剖面圖。在某些實施例中，製程202包含執行一或多次迭代之基於PAG的製程，以在各個基板部分400a-400d上建立填充材料120的潛在變化高度（藉由移除填充材料120以改變凹陷部110中的深度），以及執行一或多個後續迭代之基於TAG的製程，以潛在地均勻移除各個基板部分400a-400d上之填充材料120的部分。在不重複的範圍內，與參照圖2A-2I及/或圖4A-4H(或別處)所描述之基板100、製程202及基板部分400a-400d/基板400相關的細節係藉由引用併入。
圖5A並非始於製程202的階段204a，而是在類似於圖2G的階段204g的步驟開始。也就是說，圖5A圖示了在至少一次迭代之基於PAG的製程之後的基板400，以移除一部分的填充材料120，而改變凹陷部110內的預定深度，設定凹陷部110中剩餘填充材料120的不同相對高度。例如在圖5A所示之基板400的狀態之前，基板400可以是處於對應於圖4D的狀態。圖5A-5C顯示基於TAG的製程，該製程可以執行一或多次以移除凹陷部110中之填充材料120的額外部分直到達到目標高度121。
如圖5A(對應於階段204g)所示，保護膜222已經沉積在基板400上。保護膜222包含熱活化劑產生劑(例如TAG)，其係回應於熱而產生溶解度改變劑226（例如酸）以用於改變另一種材料（例如保護膜222及/或填充材料120的材料）的溶解度，使其可溶於溶劑228而用於之後的移除製程。
如圖5B所示(對應於階段204h)，保護膜222係暴露至足夠的熱能127達適當的時間段，以引起保護膜222中的熱活化劑產生劑(例如TAG) 在保護膜222內產生溶解度改變劑226(例如酸)，俾使保護膜222現在包含溶解度改變劑226。施加到基板400的熱處理(例如加熱)亦使溶解度改變劑226擴散到填充材料120的預定深度。溶解度改變劑226擴散到填充材料120中會使填充材料120的至少一部分（去保護部分520a）改性而可溶於溶劑228中。去保護部分520a通常顯示為溶解度改變劑226已擴散到填充材料120中的部分。
在某些實施例中，溶解度改變劑226係擴散到填充材料120中的預定深度以將填充材料120的溶解度改變到預定深度。該預定深度可能足以或可能不足以達到在凹陷部110中之填充材料120的目標高度121。在圖示的例子中，預定的深度是足以使填充材料120下凹到凹陷部110中之填充材料120的目標高度121。在預定深度不足以使填充材料120下凹到凹陷部110中之目標高度121的實施例中，可以執行一或多個額外迭代之圖5A-5C中所示的製程。
在某些實施例中，熱能 127 係施加於整個基板 400 上，且暴露於熱能 127 可能導致在保護膜 222 內會產生大致均勻量的溶解度改變劑 226。此外，暴露於熱能 127 可能導致溶解度改變劑226擴散到填充材料120中之大致均勻的深度。
如圖5C(對應於階段204i)所示，保護膜222及填充材料120之去保護部分520a已被移除。在某些實施例中，使用溶劑228來顯影保護膜222及填充材料120之去保護部分520a，使得從基板400移除保護膜222及填充材料120之去保護部分520a。在本例中，移除保護膜222及填充材料120之去保護部分520a會引起凹陷部110中填充材料120的高度變化，使得凹陷部110中剩餘的填充材料120大致上處於目標高度121。
重複沉積保護膜222、加熱基板400及之後顯影填充材料120之去保護部分520a的製程，直到在凹陷部110中填充材料120去保護及顯影的累積深度達到相應的目標高度121。例如圖 5A-5C 顯示此循環製程的第一次迭代，在此例中，此迭代係足以達成凹陷部 110 中填充材料 120 的目標高度 121。在特定實施方式中，實施額外或更少的迭代可能適合用於移除足夠的填充材料 120 以達到凹陷部110中填充材料的目標高度121。此外，溶解度改變劑226擴散至填充材料120中的預定深度以及對填充材料120之去保護部分的後續移除可以從一次迭代到下一次(可能跨越所有迭代)是相同的或者可以根據特定需要從一迭代到下一迭代（可能跨越所有迭代）是不同的。
可以在半導體基板400上執行後續的處理。例如可以將製程202整合到使用多種沉積及蝕刻製程形成半導體裝置的製程中。
製程202可以提供一或多種技術優勢，這些優勢可以是上述參考製程102所描述之優勢的補充。在某些實施例中，凹陷部110具有高深寬比（例如高度116及高度114之間的差異明顯比寬度118更大)，這會阻礙到適於激活保護膜122中的光活化劑產生劑的光波長(光化輻射124)到達保護膜122中之光活化酸產生劑進行活化的路徑。一般而言，當特徵（例如凹陷部110）的橫向尺寸遠小於撞擊輻射的波長時，基於PAG的製程可能在活化保護膜122中之PAG開始遇到困難。特徵(例如凹陷部110)的深寬比越大，藉此在該深度中光化輻射124之光子係與保護膜122相互作用，在給定尺寸小於光化輻射124之入射波長的情況下，特徵內的光子相互作用效率便越低。僅作為一例，結構108之間間隙的寬度118可以是大約20 nm且凹陷部110的深度可以是大約其五倍或更多。由熱能127而非光化輻射124激活之保護膜222中的熱活化劑產生劑係不依賴於特定波長的光，且其係回應於足夠的熱能而產生大致均勻量的溶解度改變劑226。
在製程202中，可以執行基於PAG之製程的一或多次迭代以基於凹陷部110的位置建立凹陷部110中之目標高度121的相對差異，同時可以執行基於TAG之製程的一或多次後續迭代，以大致上均勻地繼續在凹陷部110中下凹填充材料120直到達到目標高度121，並同時使用基於PAG之製程的一或多次迭代來維持所建立之目標高度121的相對差異。此外，基於TAG的製程特別有效，因為用於活化熱活化劑產生劑以產生溶解度改變劑226的熱處理也會使溶解度改變劑226擴散到填充材料120中的預定深度而不需使用暴露至光化輻射 124 的另外步驟（並且可能是不同的工具）。
圖6顯示根據某些實施例中用於處理半導體基板的示例性方法。通常，參考圖6所描述的方法係對應於上面參考圖1A-1J及4A-H描述的製程102。
在步驟600，接收具有界定凹陷部110之微製造結構108的基板100/400。在步驟602，沉積填充材料120在基板100/400上，其填充了凹陷部110並覆蓋微製造結構108。填充材料120可以是樹脂，且初始對溶劑128的顯影具抗性。在步驟604，沉積保護膜122在基板 100/400 上。保護膜122係包含回應於光化輻射而產生溶解度改變劑126(例如酸)的光活化劑產生劑(例如PAG)。
在步驟606，保護膜122係暴露於足夠的光化輻射124以引起保護膜122中的光活化劑產生劑在保護膜122內產生溶解度改變劑126。光化輻射124可以是朝向基板 100/400的光化輻射124的圖案，且其係設計用於實現凹陷部 110 中填充材料 120 的預定移除深度（以及最終剩餘高度）的變化。在步驟 608，溶解度改變劑 126 係擴散到填充材料 120 中之預定深度，導致填充材料120之去保護部分120a/420a變得可溶於溶劑128。這可以包含整個基板100/400之多個不同的預定深度。在某些實施例中，基板 100/400 係經烘烤（或以其他方式加熱）以使溶解度改變劑 126擴散到填充材料 120 中之預定深度。在步驟 610，保護膜 122 及填充材料120的去保護部分 120a/420a 係使用溶劑128顯影。
在步驟612，判定是否滿足預定條件。一般而言，在步驟612做出的判定係涉及是否已經達到凹陷部110中之填充材料120的目標高度121。例如，預定條件可以包含判定是否已經執行預定循環數量的步驟604-610，該已預先決定之預定循環數量係足以達到凹陷部110中之填充材料120的目標高度121。作為另一例，預定條件可以包含基板100/400的即時分析以判定是否已經達到凹陷部110中之填充材料120的目標高度121。
如果在步驟612判定不滿足預定條件，則該方法返回到步驟604以執行另一個循環的步驟604-610。如果在步驟612判定已經滿足預定條件，已經實現了凹陷部110中之填充材料120的目標高度121，則該方法進行到步驟614。在步驟614，可以執行後續的半導體製造製程。
圖7顯示根據某些實施例中用於處理半導體基板的示例性方法。一般而言，參考圖7所描述的方法係對應於上面參考圖2A-2I及5A-5C所描述的製程202。
步驟700-710大致對應於關於圖6所描述之方法的步驟600-610；因此，步驟600-610的細節便藉由引用併入且不再重複。在步驟712，判定是否滿足預定條件。例如，預定條件可以包含判定是否已經執行了預定循環數量的步驟704-710。在某些實施例中，預定條件為是否已經執行了步驟704-710（例如基於PAG的製程）的單個循環；然而，本揭露內容考慮在前進到步驟714之前執行多個循環的步驟704-710（例如基於PAG的製程）。
如果在步驟712判定不滿足預定條件，則該方法返回到步驟704以執行步驟704-710（例如基於PAG的製程）的另一個循環。如果在步驟712判定已經滿足預定條件，則該方法前進到步驟714。在步驟714，在基板100/400上沉積保護膜222。保護膜222包含熱活化劑產生劑(例如TAG)，其係回應於熱而產生溶解度改變劑226(例如酸)。在步驟716，將基板100/400充分烘烤以在保護膜222內產生溶解度改變劑226，並將溶解度改變劑226擴散到填充材料120中至預定深度，導致一部分的填充材料120 (例如去保護部分220a/520a)變得可溶於溶劑228。在步驟718，使用溶劑228顯影保護膜122及填充材料120之去保護部分220a/520a。
在步驟720，判定是否滿足預定條件。一般而言，在步驟720做出的判定係關於是否已經達到凹陷部110中之填充材料120的目標高度121，且可以是類似於上文在圖6之步驟612所描述的預定條件。如果在步驟720判定不滿足預定條件，則該方法便返回到步驟714以執行步驟714-718的另一個循環。如果在步驟720判定已經滿足預定條件，已經實現了凹陷部110中之填充材料120的目標高度121，則該方法便前進到步驟722。在步驟722，可以執行後續的半導體製造製程。
圖8圖示了根據某些實施例中用於處理半導體基板的示例性方法。在步驟800，填充材料120係沉積在基板100/400上，填充了基板100/400的凹陷部110並覆蓋微製造結構108。在步驟802，使用基於PAG的製程，執行填充材料120的局部移除，以移除填充材料120至凹陷部110中的相應第一深度。在步驟804，判定是否滿足預定條件。例如，預定條件可以包含判定是否已經執行了預定循環數量的步驟802。在某些實施例中，預定條件為是否已經執行了步驟802的單個循環；然而，本揭露內容係考慮在前進到步驟806之前執行步驟802的多個循環。如果在步驟804判定為不滿足預定條件，則該方法便返回到步驟802以執行另一個循環的步驟802。如果在步驟804判定已經滿足預定條件，則該方法便前進到步驟806。
在步驟 806，使用基於 TAG 的製程，對填充材料 120 的剩餘部分進行均勻蝕刻，以移除凹陷部 110 中填充材料 120 的大致均勻深度。在步驟 808，判定是否達到預定條件。一般而言，在步驟808做出的判定係關於是否已經達到凹陷部110中之填充材料120的目標高度121，且其可以是類似於上述分別在圖6及7之步驟612及720所描述的預定條件。如果在步驟808判定為不滿足預定條件，則該方法返回到步驟806以執行步驟806的另一個循環。如果在步驟808判定已經滿足預定條件，已經實現了凹陷部110中之填充材料120的目標高度121，則該方法便前進到步驟810。在步驟810，可以執行後續的半導體製造製程。
圖9A-9C顯示根據某些實施例中可用於保護膜122/222的示例性PAG及TAG。圖9A說明了示例性離子型PAG，其包含三氟甲磺酸三苯基鋶鹽(triphenylsulfonium triflate)及雙(4-第三丁基苯基)碘三氟甲磺酸鹽(Bis(4-tert-butylphenyl) iodonium triflate)，它們可以用來作為保護膜122的光活化劑產生劑。圖9A還說明了示例性非離子型PAG，其包含三氟甲磺酸-N-羥基萘二甲醯亞胺鹽(N-Hydroxynaphthalimide triflate)及 N-羥基-5-降冰片烯-2,3-二羧基醯亞胺全氟-1-丁烷磺酸酯(N-Hydroxy-5-norbomene-2,3-dicarboximide perfluoro-1-butanesulfonate)，它們可以用來作為保護膜 122 的光活化劑產生劑。一般而言，無論是離子型還是非離子型，PAG在暴露於特定波長（或波長範圍）的光時可能會分解而產生強酸。圖9B說明了可以用來作為保護膜122之光活化劑產生劑的示例性聚合物結合的PAG。圖9C說明了可用來作為保護膜222之熱活化劑產生劑的示例性TAG。這些TAG可在升高的溫度下分解而產生強酸。在某些實施例中，TAG可以包含磺酸酯、鎓鹽或含鹵素的化合物，此處僅舉幾個例子。
圖10A-10B圖示了保護膜122/222及/或填充材料120之溶解度的示例性修改。具體而言，圖10A-10B圖示了聚合物與強酸相互作用的溶解度變化。圖10A說明了叔丁氧羰基(t-BOC)去保護化學物質，其可用於某些光阻。材料t-BOC可以是構成填充材料120及/或保護膜122/222之聚合物的幾種單體之一。在本例中，被保護的聚合物為疏水的（叔丁基），去保護的聚合物為氫氧化物、羧酸。圖 10B 說明了乙烯基醚去交聯，其可用於某些可顯影的底部抗反射塗層 (dBARC)。在某些實施例中，與強酸的相互作用會導致發生去交聯反應，使膜的反應部分（例如填充材料 120 及/或保護膜 122/222）更易溶於給定的顯影劑（例如溶劑 128/228）。
吾人應當理解，上述參考圖9A-9C及10A-10B所描述之示例性化學物質及系統僅提供作為示例，且本揭露內容係考慮使用任何適當的化學物質及系統。
儘管本揭露內容已經在特定微製造製程(在基板100/400中的一或多個凹陷部110內將填充材料120下凹至目標高度121)的背景中進行描述，但是本揭露內容可以與任何適當的微製造製程一起使用。例如，本揭露內容係考慮使用本文所描述之技術來控制半導體裝置之任何膜或其他結構/特徵的高度，不論這樣的膜或其他結構/特徵是否全部或部分位在凹陷部中。
本文實施例之特定示例性應用為三維電晶體架構的構造，其中n型場效電晶體(NFET)及p型FET(PFET)係彼此堆疊。這可以包含橫向全閘極式(GAA) 電晶體的垂直堆疊。摻雜富電子（n 型）物種的磊晶矽鍺 (SiGe) 生長可以發生在未覆蓋矽的上層及下層。然而，上矽層可以設計為具有缺電子（p型）SiGe。因此，在n型SiGe生長之後，相應的特徵便填充到會覆蓋下矽層的深度，同時使上矽層露出（未覆蓋）以用於p型SiGe的後續矽蝕刻及再生長。此處使用之膜高度控制的實施例可以提供對膜高度的較佳控制及/或整個晶圓均勻性。圖11圖示了堆疊電晶體架構的示例，其可以受益於精確的膜高度控制以選擇性地生長n型及p型SiGe。
SAB 的製程是一種在高階處理節點上對密集特徵進行圖案化的方法。SAB製程流程中的一個步驟可以受益於特定膜的部分凹陷，例如圖12A-12B中所示的旋塗碳膜。若此薄膜相對於周圍的間隔物為蝕刻過度或蝕刻不足，即使只有很小的幅度，製程流程中的最終圖案也可能無法正確轉移，從而導致失敗。本文的技術提供了可能在整個晶圓之高度平坦的表面，如此可以改進對SAB製程的控制及再現性。
此處係已將各個技術以多個離散操作來描述，以幫助理解各個實施例。描述的順序不應被解釋為暗示這些操作必須按順序進行。所描述的操作可以與所描述之實施例不同的順序來執行。在額外的實施例中可以執行各種額外操作及/或可以省略所描述的操作。
雖然已經參考說明性實施例來描述本揭露內容，但是本描述並不旨在被解釋為限制性的。在參考本描述後，說明性實施例以及本揭露內容之其他實施例的各種修改及組合對於熟習本技藝者來說將是顯而易見的。因此，所附申請專利範圍係旨在涵蓋任何此類的修改或實施例。
100、400:基板 102、202:製程 104a-104j:階段 106:基部 108:微製造結構 110:凹陷部 112:頂面 113:底表面 114:高度 116:高度 118:寬度 120:填充材料 120a、120b、220a、420a、420b、520a:去保護部分 121:目標高度 122、222:保護膜 124:光化輻射 126、226:溶解度改變劑 127:熱能 128、228:溶劑 204a-204i:階段 400:基板 400a-400d:基板部分 600-614:步驟 700-722:步驟 800-810:步驟
為了更完整地理解本揭露內容及其優點，現結合附圖並參考以下描述，其中：
圖1A-1J顯示在處理基板之示例性製程期間示例性半導體基板的橫剖面圖及平面圖；
圖2A-2I顯示在處理基板之示例性製程期間示例性半導體基板的橫剖面圖及平面圖；
圖 3 說明了溶解度改變劑擴散到填充材料中之不同深度的示例性效果；
圖4A-4H顯示在處理基板部分之示例性製程期間具有預圖案化特徵之示例性基板部分的橫剖面圖；
圖5A-5C圖示了在處理基板部分之部分示例性製程期間具有預圖案化特徵之示例性基板部分的橫剖面圖；
圖6圖示了用於處理半導體基板的示例性方法；
圖7圖示了用於處理半導體基板的示例性方法；
圖8圖示了用於處理半導體基板的示例性方法；
圖9A-9C說明了可用於保護膜之示例性PAG及TAG；
圖10A-10B圖示了保護膜及/或填充材料之溶解度的示例性修改；
圖 11 說明了堆疊電晶體架構之示例，這些架構可以受益於精確的膜高度控制，以選擇性地生長 n 型及 p 型矽鍺 (SiGe)；以及
圖12A-12B說明自對準區塊(SAB)製程流程中的步驟可受益於特定膜(例如旋塗碳)的部分凹陷。
100:基板
102:製程
104i:階段
106:基部
108:微製造結構
110:凹陷部
120:填充材料
120b:去保護部分
121:目標高度
122:保護膜
126:溶解度改變劑
127:熱能

Claims (21)

  1. 一種處理半導體基板的方法，其包含： 接收具有界定複數凹陷部之複數微製造結構的一基板； 於該基板上沉積一樹脂膜，該樹脂膜係填充該等凹陷部並覆蓋該等微製造結構，該樹脂膜係對以一第一溶劑顯影具有初始抗性； 於該基板上沉積一第一保護膜，該第一保護膜係包含回應於光化輻射而產生一第一溶解度改變劑的一第一試劑產生成分； 將該第一保護膜暴露至第一充分光化輻射，以在該第一保護膜內產生該第一溶解度改變劑； 將該第一溶解度改變劑擴散至該樹脂膜中至一第一預定深度，致使該樹脂膜之一第一部分變成可溶於該第一溶劑； 使用該第一溶劑將該第一保護膜及該樹脂膜之該第一部分顯影； 於該基板上沉積一第二保護膜，該第二保護膜係包含回應於光化輻射而產生該第一溶解度改變劑之該第一試劑產生成分； 將該第二保護膜暴露至第二充分光化輻射，以在該第二保護膜內產生該第一溶解度改變劑； 將該第一溶解度改變劑擴散至該樹脂膜中至一第二預定深度，致使該樹脂膜之一第二部分變成可溶於該第一溶劑；以及 使用該第一溶劑將該第二保護膜及該樹脂膜之該第二部分顯影，使得該樹脂膜下凹至該等凹陷部中之相應第一合併深度。
  2. 如請求項1之處理半導體基板的方法，其中將該第一溶解度改變劑擴散至該樹脂膜中至該第一預定深度的該步驟係包含加熱該基板。
  3. 如請求項1之處理半導體基板的方法，其中： 將該第一溶解度改變劑擴散至該樹脂膜中至該第二預定深度，致使該樹脂膜之該第二部分變成可溶於該第一溶劑的該步驟係包含： 將該第一溶解度改變劑擴散至該等凹陷部中之一第一凹陷部的一第一深度；以及 將該第一溶解度改變劑擴散至該等凹陷部中之一第二凹陷部的一第二深度，該第一深度係大於該第二深度；以及 使用該第一溶劑將該樹脂膜之該第二部分顯影，使得該樹脂膜在該第一凹陷部中下凹之該第一合併深度比在該第二凹陷部中之該第一合併深度更深。
  4. 如請求項1之處理半導體基板的方法，其中該第一試劑產生成分係包含一光酸產生劑。
  5. 如請求項1之處理半導體基板的方法，其中該第一充分光化輻射以及該第二充分光化輻射係具有大致類似特性。
  6. 如請求項1之處理半導體基板的方法，其步驟進一步包含： 於該基板上沉積一第三保護膜，該第三保護膜係包含回應於加熱該基板而產生一第二溶解度改變劑之一第二試劑產生成分； 充分加熱該基板，以在該第二保護膜內產生該第二溶解度改變劑，並將該第二溶解度改變劑擴散至該樹脂膜中至一第三預定深度，致使該樹脂膜之一第三部分變成可溶於該第一溶劑；以及 使用該第一溶劑將該樹脂膜之該第三部分顯影，使得該樹脂膜下凹至該等凹陷部中之相應第二合併深度。
  7. 如請求項1之處理半導體基板的方法，其中： 使用該第一溶劑將該第一保護膜及該樹脂膜之該第一部分顯影的該步驟係將該第一保護膜及該樹脂膜之該第一部分移除；以及 使用該第一溶劑將該第二保護膜及該樹脂膜之該第二部分顯影的該步驟係將該第二保護膜及該樹脂膜之該第二部分移除。
  8. 一種處理半導體基板的方法，其步驟包含： 接收具有界定複數凹陷部之複數微製造結構的一基板； 於該基板上沉積一樹脂膜，該樹脂膜係填充該等凹陷部並覆蓋該等微製造結構，該樹脂膜係對以一第一溶劑顯影具有初始抗性； 於該基板上沉積一第一保護膜，該第一保護膜係包含回應於光化輻射而產生一第一溶解度改變劑的一第一試劑產生成分； 將該第一保護膜暴露至充分光化輻射，以在該第一保護膜內產生該第一溶解度改變劑； 將該第一溶解度改變劑擴散至該樹脂膜中至一第一預定深度，致使該樹脂膜之一第一部分變成可溶於該第一溶劑； 使用該第一溶劑將該樹脂膜之該第一部分顯影； 於該基板上沉積一第二保護膜，該第二保護膜係包含回應於加熱該基板而產生一第二溶解度改變劑之一第二試劑產生成分； 充分烘烤該基板，以在該第二保護膜內產生該第二溶解度改變劑，並將該第二溶解度改變劑擴散至該樹脂膜中至一第二預定深度，致使該樹脂膜之一第二部分變成可溶於該第一溶劑；以及 使用該第一溶劑將該樹脂膜之該第二部分顯影，使得該樹脂膜下凹至該等凹陷部中之相應合併深度。
  9. 如請求項8之處理半導體基板的方法，其步驟更包含循環性地移除該樹脂膜的額外部分，直到該樹脂膜達到該等凹陷部中之一相應預定厚度。
  10. 如請求項8之處理半導體基板的方法，其中： 該等凹陷部中至少一者之一寬度為約20 nm或更小；以及 在沉積該樹脂膜於該基板上之前，該等凹陷部之該至少一者之一深度係至少五倍於該等凹陷部之該至少一者之該寬度。
  11. 如請求項8之處理半導體基板的方法，其中： 該第一試劑產生成分係包含一光酸產生劑；以及 該第二試劑產生成分係包含一熱酸產生劑。
  12. 如請求項8之處理半導體基板的方法，其中： 使用該第一溶劑將該第一保護膜及該樹脂膜之該第一部分顯影的該步驟係將該第一保護膜及該樹脂膜之該第一部分移除；以及 使用該第一溶劑將該第二保護膜及該樹脂膜之該第二部分顯影的該步驟係將該第二保護膜及該樹脂膜之該第二部分移除。
  13. 一種處理半導體基板的方法，其步驟係包含： 於一基板上沉積一樹脂膜，該基板係具有界定複數凹陷部之複數微製造結構，該樹脂膜係填充該等凹陷部並覆蓋該等微製造結構； 使用一基於光酸產生劑(PAG)的製程執行對該樹脂膜的一局部移除，以將該樹脂膜移除至該等凹陷部中之相應第一深度處，該等相應第一深度中至少兩者係為不同的深度；以及 使用基於一熱酸產生劑(TAG)的製程重複執行對該樹脂膜之一剩餘部分的均勻移除直到達成一預定條件，以移除該等凹陷部中該樹脂膜之一大致均勻的深度。
  14. 如請求項13之處理半導體基板的方法，其中該基於PAG的製程係包含： 於該基板上沉積一第一保護膜，該第一保護膜係包含一PAG； 將該第一保護膜暴露至一第一輻射圖案，以使該PAG根據該第一輻射圖案於該第一保護膜內產生一第一酸； 充分加熱該基板以將該第一酸擴散至該樹脂膜到該等凹陷部中之該相應第一深度，致使該樹脂膜之一第一部分變成可溶於一第一溶劑，該第一部分係延伸至該等凹陷部中之該相應第一深度處；以及 使用該第一溶劑將該第一保護膜及該樹脂膜之該第一部分顯影，以移除該樹脂膜至該等凹陷部中之該相應第一深度處。
  15. 如請求項14之處理半導體基板的方法，其中該基於TAG的製程係包含： 於該基板上沉積一第二保護膜，該第二保護膜係包含一TAG； 充分加熱該基板，以使該TAG於該第二保護膜內產生一第二酸，並將該第二酸擴散至該樹脂膜之剩餘部分到一第二深度，使得該樹脂膜之一第二部分變成可溶於一第二溶劑；以及 使用該第二溶劑將該第二保護膜及該樹脂膜之該第二部分顯影，使得該樹脂膜下凹至由該等微製造結構所界定之該等凹陷部中之一預定深度。
  16. 如請求項15之處理半導體基板的方法，其中該第一溶劑與該第二溶劑係為相同類型的溶劑。
  17. 如請求項13之處理半導體基板的方法，其中使用該基於PAG的製程執行對該樹脂膜的該局部移除以將該樹脂膜移除至該等凹陷部中之該相應第一深度處的該步驟係包含重複該基於PAG的製程至少兩次。
  18. 如請求項13之處理半導體基板的方法，其中達成該預定條件之該步驟係包含重複一預定次數之該基於TAG的製程。
  19. 如請求項13之處理半導體基板的方法，其中使用該基於TAG的製程重複執行對該樹脂膜之該剩餘部分的該均勻移除直到達成該預定條件的該步驟係包含執行一次該基於TAG的製程。
  20. 如請求項13之處理半導體基板的方法，其中達成該預定條件之該步驟係包含移除該樹脂膜至該等凹陷部中之相應預定深度處，留下對應於相應預定高度之該等凹陷部中之樹脂膜的相應高度。
  21. 如請求項13之處理半導體基板的方法，其中在一保護膜中之TAG的濃度在該基於TAG之製程的一第一次執行上與在該基於TAG之製程的一後續執行不同。
TW110131993A 2020-09-01 2021-08-30 半導體膜厚度控制 TW202226337A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063073047P 2020-09-01 2020-09-01
US63/073,047 2020-09-01
US17/125,609 US11656550B2 (en) 2020-09-01 2020-12-17 Controlling semiconductor film thickness
US17/125,609 2020-12-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202226337A true TW202226337A (zh) 2022-07-01

Family

ID=80356605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110131993A TW202226337A (zh) 2020-09-01 2021-08-30 半導體膜厚度控制

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11656550B2 (zh)
JP (1) JP2023539512A (zh)
KR (1) KR20230058430A (zh)
TW (1) TW202226337A (zh)
WO (1) WO2022051025A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11776808B2 (en) * 2020-03-17 2023-10-03 Tokyo Electron Limited Planarization of spin-on films
US20240085795A1 (en) * 2022-09-13 2024-03-14 Tokyo Electron Limited Patterning a semiconductor workpiece
US20240147719A1 (en) * 2022-11-01 2024-05-02 Tokyo Electron Limited Fabricating three-dimensional semiconductor structures

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050255410A1 (en) 2004-04-29 2005-11-17 Guerrero Douglas J Anti-reflective coatings using vinyl ether crosslinkers
US20070138699A1 (en) 2005-12-21 2007-06-21 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
JP2009042582A (ja) 2007-08-10 2009-02-26 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 微細パターン形成方法及び被覆膜形成用材料
KR101439394B1 (ko) * 2008-05-02 2014-09-15 삼성전자주식회사 산 확산을 이용하는 더블 패터닝 공정에 의한 반도체소자의 미세 패턴 형성 방법
US20100015550A1 (en) * 2008-07-17 2010-01-21 Weihong Liu Dual damascene via filling composition
JP5011345B2 (ja) * 2009-05-15 2012-08-29 東京エレクトロン株式会社 レジストパターンのスリミング処理方法
US9081277B2 (en) * 2010-12-24 2015-07-14 Fujifilm Corporation Actinic-ray- or radiation-sensitive resin composition, actinic-ray- or radiation-sensitive film therefrom and method of forming pattern using the composition
US8790867B2 (en) 2011-11-03 2014-07-29 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Methods of forming photolithographic patterns by negative tone development
US10090376B2 (en) 2013-10-29 2018-10-02 Micron Technology, Inc. Methods of forming semiconductor device structures, and methods of forming capacitor structures
KR102193680B1 (ko) * 2014-08-14 2020-12-21 삼성전자주식회사 반도체 소자의 제조 방법
TWI582536B (zh) 2014-10-31 2017-05-11 羅門哈斯電子材料有限公司 圖案形成方法
JP6737991B2 (ja) * 2015-04-12 2020-08-12 東京エレクトロン株式会社 オープンフィーチャ内に誘電体分離構造を作成するサブトラクティブ法
US10061199B2 (en) * 2015-06-24 2018-08-28 Tokyo Electron Limited Methods of forming a mask for substrate patterning
CN108885997B (zh) 2016-02-24 2023-06-02 日产化学株式会社 使用了含硅组合物的半导体基板的平坦化方法
US9869933B2 (en) * 2016-03-07 2018-01-16 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Pattern trimming methods
KR102177192B1 (ko) 2016-05-13 2020-11-10 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 광 작용제의 사용에 의한 임계 치수 제어
US10241411B2 (en) 2016-10-31 2019-03-26 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Topcoat compositions containing fluorinated thermal acid generators
US10684549B2 (en) 2016-12-31 2020-06-16 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Pattern-formation methods
US11248086B2 (en) 2018-05-01 2022-02-15 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Hard-mask forming composition and method for manufacturing electronic component
US11393694B2 (en) 2018-11-13 2022-07-19 Tokyo Electron Limited Method for planarization of organic films
US20210294148A1 (en) * 2020-03-17 2021-09-23 Tokyo Electron Limited Planarizing Organic Films
JP2022099428A (ja) * 2020-12-23 2022-07-05 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 犠牲層の上部を除去する方法、それに用いられる犠牲溶液および酸性水溶液

Also Published As

Publication number Publication date
US20220066317A1 (en) 2022-03-03
JP2023539512A (ja) 2023-09-14
WO2022051025A1 (en) 2022-03-10
US11656550B2 (en) 2023-05-23
KR20230058430A (ko) 2023-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW202226337A (zh) 半導體膜厚度控制
US9406526B2 (en) Method for patterning contact openings on a substrate
JP5313030B2 (ja) 酸拡散を利用するダブルパターニング工程による半導体素子の微細パターン形成方法
US10061199B2 (en) Methods of forming a mask for substrate patterning
TWI518741B (zh) 形成一圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法及包含其之半導體裝置結構
US9646845B2 (en) Method of forming a mask for substrate patterning
TWI701711B (zh) 半導體裝置的製作方法
TW201303520A (zh) 微影應用中窄化輻射敏感材料線之方法
WO2011123433A2 (en) Method of slimming radiation-sensitive material lines in lithographic applications
US20230274940A1 (en) Method to form narrow slot contacts
CN108962728A (zh) 集成电路的制造方法
US11747733B2 (en) Freeze-less methods for self-aligned double patterning
WO2023154365A1 (en) Selective deprotection via dye diffusion
TW201729013A (zh) 微影方法
US20220388232A1 (en) Method for removing material overburden via enhanced freeze-less anti-spacer formation using a bilayer system
CN110660651A (zh) 半导体结构的形成方法
KR20050009869A (ko) 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성방법