TWI596148B - 化學增幅光阻材料、共聚物及微影方法 - Google Patents

化學增幅光阻材料、共聚物及微影方法 Download PDF

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Description

化學增幅光阻材料、共聚物及微影方法
本發明係有關於一種微影技術，特別係有關於一種化學增幅光阻材料、共聚物及微影方法。
半導體技術不斷發展，特徵尺寸愈來愈小，小至65奈米、45奈米甚至更小。用於生產小特徵尺寸的光阻材料不再滿足解析度及製程的要求。例如，藉由紫外光透過光罩照射塗覆於基板表面上之現有的正型(positive tone)光阻，在曝光區域產生質子酸。隨後，將後曝光烘烤製程應用於基板，以增強酸增幅，且光阻的酸性反應引起曝光區域中的極性轉換。將顯影劑沖洗應用於光阻，溶解曝光區域中的光阻。然而，由於酸擴散，尤其是後曝光烘烤期間的酸擴散，此光阻及其相應方法有缺陷，導致未曝光區域中存有酸，從而導致低成像對比度及成像品質降低。例如，由於酸擴散，很難使用當前的微影技術轉印諸如金屬線之窄溝道圖案及諸如通孔之窄列圖案。因此，需要一種方法及材料改良成像對比度及微影圖案轉印之品質。
本發明之一態樣為一種共聚物，包含：一疏水單元；一親水單元，親水單元包含一酸產生劑基團；以及一連接單元，連接單元接合於疏水單元及親水單元之間，連接單元包含一遇酸不穩定基團。
本發明之另一態樣為一種微影方法，包含：在一基板上形成一光阻層，光阻層包含複數個自組裝共聚物，這些自組裝共聚物分為非極性及極性微相區域之一形態，各這些共聚物包含：一疏水單元，疏水單元在一非極性微相區域中形成；一親水單元，親水單元在一極性微相區域中形成，親水單元包含一酸產生劑基團；以及一連接單元，連接單元接合於疏水單元與親水單元之間，連接單元包含一遇酸不穩定基團；曝光光阻層，以在曝光之特徵內極性微相區域中產生酸；烘烤光阻層，使酸擴散至包含這些遇酸不穩定基團並與曝光之極性微相區域相鄰的區域，酸擴散在非極性微相區域中受抑制；以及顯影光阻層。
本發明之又一態樣為一種化學增幅光阻材料，包含：一溶劑；以及一共聚物，共聚物包含：一疏水單元，疏水單元包含一穩定基團；一親水單元，親水單元包含一酸產生劑基團；以及一連接單元，連接單元接合於疏水單元與親水單元之間，連接單元包含一遇酸不穩定基團，其中化學增幅光阻係用於：在一曝光製程期間經由酸產生劑基團產生酸；在一後曝光烘烤(post-exposure bake，PEB)製程期間，經由遇酸不穩定基團進行催化酸反應；以及在後曝光烘 烤製程期間經由穩定基團抑制酸擴散。
10‧‧‧敏感材料
12‧‧‧共聚物
12a‧‧‧疏水單元
12b‧‧‧連接單元
12c‧‧‧親水單元
14‧‧‧溶劑
30‧‧‧方法
31、32、33、34、35a、35b‧‧‧步驟
42‧‧‧中性層
44‧‧‧共聚物光阻層
52‧‧‧條
52'‧‧‧條
54‧‧‧條
62‧‧‧曝光特徵/曝光區域
64‧‧‧未曝光特徵/未曝光區域
82‧‧‧窄溝道
84‧‧‧窄線
102‧‧‧圓柱體
102'‧‧‧圓柱體
104‧‧‧非極性矩陣
132‧‧‧窄孔
134‧‧‧窄圓柱體
搭配相對應的圖示閱讀下列詳細的敘述，可以更清晰地瞭解本案發明的一些方面，應該注意的是，根據在工業中的標準慣例，多種特徵並不會依實際的尺寸來繪製，事實上，為了更清楚地進行討論，多種特徵的尺寸可能被任意的增大或縮小。
第1圖為根據另一實施例中本發明之態樣之敏感材料的方塊圖；第2圖繪示根據一實施例之共聚物的化學式；第3圖為繪示微影圖案化製程之方法之一實施例的流程圖；以及第4圖、第5圖、第6圖、第7圖、第8a圖、第8b圖、第9圖、第10圖、第11圖、第12圖、第13a圖、第13b圖、第14圖、第15圖、第16圖、第17圖、第18a圖、第18b圖、第19圖、第20圖、第21圖、第22圖、第23a圖及第23b圖為根據多種實施例在第3圖之微影製程的多個製造階段期間之結構的簡化圖。
應瞭解，以下揭示案提供用於實施多個實施例之不同特徵的許多不同實施例或範例。在下文中描述元件及佈置的特定範例，以簡化本發明。當然，此等僅為範例，而 不意欲為限制。例如，以下描述中，第二特徵上面或上方之第一特徵的形成可能包括以下實施例：第一及第二特徵以直接接觸的方式形成；及在第一特徵與第二特徵之間形成額外的特徵，以使得第一特徵及第二特徵不直接接觸。此外，在多個範例中本發明可能重複元件符號及/或字母。此重複是為達簡化和清晰的目的，而就其本身而言，此重複並不表示多個實施例及/或討論之設置之間的關係。
第1圖為根據另一實施例中本發明之態樣圖示敏感材料10之方塊圖。
敏感材料10包括共聚物12，共聚物12包含由化學鍵耦接之一或更多個聚合物單元。一或更多個聚合物單元包括疏水單元12a、連接單元12b和親水單元12c，三者如第1圖所示進行耦接。在一實施例中，疏水單元12a可包含提供抗酸擴散的穩定基團。此實施例中進一步而言，連接單元12b可包含遇酸不穩定基團，遇酸不穩定基團在與酸反應時會進行極性轉換。例如，當與酸反應時，遇酸不穩定基團可從非極性轉換為極性。此外，在此實施例中，親水單元12c可包含酸產生劑基團，當曝露於可見光、紫外線輻射及/或其他類型之能量(包括但不限於光子能、熱能、電子能及/或機械能)下時，酸產生劑基團產生酸。
可根據疏水單元12a、連接單元12b及親水單元12c之體積分率(vol%)針對特定應用調整共聚物12的組份。更特定言之，體積分率可經調整，以便藉由自組裝在微相分離時形成特定形態。在一實施例中，疏水單元12a及親 水單元12c兩者之體積分率均係大於或等於40vol%且小於60vol%，而連接單元12b之體積分率係大於0vol%且小於或等於20vol%。在此實施例中，共聚物12藉由自組裝在微相分離時形成層狀形態。在另一實施例中，疏水單元12a之體積分率係大於或等於60vol%且小於90vol%，連接單元12b之體積分率係大於0vol%且小於或等於20vol%，而親水單元12c之體積分率係大於或等於10vol%且小於40vol%。在此實施例中，共聚物12藉由自組裝在微相分離時可形成圓柱狀形態。在又一實施例中，疏水單元12a、連接單元12b及親水單元12c各自之體積分率在20vol%與40vol%的範圍之間。在此實施例中，可能出現共聚物12的有限分離或無微相分離，從而導致一隨機相。或者，可選擇共聚物12之另一組分，以便達成多個其他形態或其他性質。
敏感材料10可進一步包括溶劑14。敏感材料10中溶劑14之存在及相對量可有所不同。在一實施例中，藉由蒸發及烘烤步驟(例如：軟烘烤及硬烘烤)可全部或部分移除溶劑14。在一些實施例中，溶劑14可包括一或更多種添加劑材料，例如：增強顯影製程之表面活化劑。
在一些實施例中，敏感材料10可為化學增幅型(chemically amplified，CA)光阻。此等實施例中進一步而言，敏感材料10可包括用於淬滅酸反應之淬滅劑。在一替代實施例中無需淬滅劑，因為酸產生及擴散受限於共聚物12之特定微相。
第2圖繪示根據一實施例之共聚物12的化學 式。如第1圖中所示，共聚物12包括疏水單元12a、連接單元12b及親水單元12c。在化學式之一實施例中，Rb包含從以下化學基團之一者中選擇之一化學基團：H及CH3。Ra包含選自以下化學基團之一化學基團：單鍵、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、醯胺基及胺基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈。X包含選自以下化學基團之一化學基團：H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺基、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈。S包含選自以下化學基團之一化學基團：單鍵、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基及羥基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈。AG包含選自以下化學基團之一化學基團：芳香環、二維或三維碳環、H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、羥基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺基、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與16個碳單位之間的碳鏈。Pa包含選自以下極性基團之一極性基團：H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、羥基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺、 硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等極性基團具有一長度範圍在1與16個碳單位之間的碳鏈。Pb包含選自以下光酸產生劑(photoacid generator，PAG)之一光酸產生劑基團：重氮鹽、鏻鹽、鋶鹽、碘鹽、醯亞胺磺酸鹽、肟磺酸鹽、重氮基二碸、二碸及鄰硝基苄基磺酸鹽。當PAG暴露於可見光、紫外線輻射及/或其他類型之能量，包括但不限於光子能、熱能、電子能及/或機械能，時，PAG產生酸。
在另一實施例中，Pa可進一步包含選自以下化學基團之一者之一化學基團：-COOH、-OH、-NH2、醛基及羰基。
第3圖為繪示微影圖案化製程之方法30之一實施例的流程圖。第4圖至第23圖為根據多個實施例微影製程之多個製造階段期間之結構的簡化圖。
參閱第3圖、第4圖、第9圖、第14圖及第19圖，方法30從塗覆步驟31開始，步驟包含在中性層42上塗覆包含敏感材料10之共聚物光阻層44。可將中性層42塗覆於諸如半導體晶圓之一基板上，或塗覆於其他適當結構上，結構上形成有或待形成諸如積體電路之圖案。基板可包括具有多個摻雜區域、介電特徵及/或多級互連之矽基板。基板可替代地包括其他適當的半導體材料，包括Ge、SiGe或GaAs。基板可替代地包括非半導體材料，諸如用於薄膜電晶體液晶顯示器(thin-film-transistor liquid crystal display，TFT-LCD)裝置之玻璃板、用於光罩之融合石英基板或用於資料儲存之磁性材料。基板可進一步包括待圖案化之一或更 多層材料層。
中性層42包含有機材料、無機材料、處理或以上各者之一適當的組合。在本實施例中，中性層42包含具有與共聚物12(亦即疏水單元12a、連接單元12b及親水單元12c)相同的聚合物單元，配置為各聚合物單元之體積分率的範圍在20vol%與40vol%之間。中性層42可替代地包含配置為具有另一適當之體積分率的共聚物12。中性層42可進一步包括一金屬合金，包括但不僅限於包含金、銀、銅、鉑、鐵、鉻、鋁、鈦、鎢及鋅之一或更多者之一合金。中性層可進一步包含旋塗塗層，諸如底部抗反射塗層(BARC及/或Si-BARC)。根據一或更多個處理，包括但不限於紫外線固化、溶劑流體沖洗、水流體沖洗、氣體蒸汽處理及電漿處理，可進一步對中性層42進行處理。
藉由設置於中性層42上形成共聚物光阻層44，使用任何適當技術形成敏感材料10，諸如旋塗技術。共聚物光阻層44之厚度為可設置的，且可藉由調整塗覆製程及/或敏感材料10之組分決定共聚物光阻層44之厚度。在一些實施例中，共聚物光阻層之厚度可在10奈米與200奈米之間的範圍內。在另一實施例中，共聚物光阻層可形成一單層，諸如自組裝單層(self-assembled monolayer，SAM)。本實施例中，在進行塗覆步驟31期間，共聚物光阻層44發生有限分離或無微相分離。亦即，共聚物10實質上隨機安置於基板表面的上方。在一替代實施例中，共聚物光阻層44可經設置，以使得共聚物12在塗覆步驟31期間發生完全 分離或部分微相分離。例如，可藉由選擇適當的塗覆技術(諸如適當受控之浸塗技術)達成微相分離。
參閱第3圖、第5圖、第10圖、第15圖及第20圖，方法30進行至預烘烤步驟32，步驟32包含使用適當的烘烤機構(諸如加熱板或烘箱)預烘烤共聚物光阻層44。在步驟32期間，具有中性層42及共聚物光阻層44之基板經加熱至高烘烤溫度。在一些實施例中，烘烤溫度之範圍在100℃與250℃之間，而烘烤時間的範圍在一分鐘與三分鐘之間。替代地，可使用其他適當的烘烤溫度及時間。在一些實施例中，預烘烤步驟32為軟烘烤製程，其中共聚物光阻層44中之部分溶劑14蒸發。
在預烘烤步驟32期間，共聚物光阻層44中的共聚物12自組裝在中性層42之表面形成二維形態。由烘烤之熱能驅動的自組裝引起共聚物12之疏水單元12a及親水單元12c分為非極性與極性微相。如以上參閱第1圖所討論之內容，自組裝期間獲得的特定形態可經設置，例如藉由選擇共聚物12中適當體積分率的疏水單元12a、連接單元12b及親水單元12c來設置。其他參數可進一步有助於在自組裝期間獲得形態，包括但不限於共聚物12之單元12a-12c的長度及/或化學式；溶劑14及/或敏感材料10的組分；中性層42之材料；下層基板上存在的經圖案化的結構；以及塗覆步驟31及預烘烤步驟32之處理參數。
第5圖圖示之實施例中，預烘烤步驟32期間取得之形態為層狀形態，其中共聚物12之疏水(非極性)單 元12a及親水(極性)單元12c分為相反極性的平行條(亦即極性條52與非極性條54)。在層狀形態中，共聚物12之連接單元12b接合於極性條52與非極性條54之間。條52及54之寬度與共聚物12之聚合物單元12a-12c的長度有關。在本實施例中，條52及54之寬度範圍在10奈米與20奈米之間。在基板之寬區域之上，共聚物光阻層44之條在預烘烤步驟32之後可形成多個佈置。在一實施例中，共聚物光阻層44可形成隨機定向條之網狀佈置。在另一實施例中，共聚物光阻層44可形成平行條之規則圖案。在又一實施例中，共聚物光阻層44可形成與基板之下層特徵(諸如積體電路特徵)對準之條。
在第10圖圖示之替代實施例中，預烘烤步驟32期間取得之形態為圓柱狀形態，其中共聚物12之親水(極性)單元12c及疏水(非極性)單元12a分為嵌入非極性矩陣104中之極性圓柱體102。在圓柱狀形態中，共聚物12之連接單元12b接合於極性圓柱體102與非極性矩陣104之間。圓柱體102之半徑及間隔與共聚物12之聚合物單元12a-12c的長度有關。在本實施例中，圓柱體102之半徑的範圍在10奈米與20奈米之間。在基板之寬區域之上，共聚物光阻層44之圓柱體在預烘烤步驟32之後可形成多個佈置。在一實施例中，共聚物光阻層44可形成隨機定位圓柱體之佈置。在另一實施例中，共聚物光阻層44可形成規則的圓柱體圖案，諸如柵格或六角柱圖案。在又一實施例中，圓柱體之位置可與基板之下層特徵(諸如積體電路特徵)對 準。
參閱第3圖、第6圖、第11圖、第16圖及第21圖，方法30進行至曝光步驟33，在步驟期間使用微影曝光工具(諸如在用於曝光之步驟及掃描操作中可供操作的掃描器)曝光共聚物光阻層44。在曝光步驟33期間，具有中性層42及共聚物光阻層44之基板移送至微影曝光工具進行曝光製程。在曝光製程之實施例中，共聚物光阻層44曝光於輻射能，諸如深紫外線(deep ultra-violet，DUV)或極紫外線(extreme ultra-violet，EUV)，及/或帶電粒子束，諸如電子束或離子束。在用於說明之多個範例中，輻射能可包括氟化氪(KrF)準分子雷射器之248奈米束或氟化氬(ArF)準分子雷射器之193奈米束。在其他說明性範例中，輻射能可包括波長約為13.5奈米之EUV、波長小於約1奈米之X射線輻射及/或能量小於約100eV之電子束。
在第6圖及第11圖圖示之實施例中，共聚物光阻層44經由具有圖案(諸如根據設計佈局預定之積體電路圖案)之光罩(遮罩或主光罩)曝露於輻射。光罩導致共聚物光阻層44上出現投影圖案，包括一或更多個曝光區域(諸如曝光特徵62)及一或更多個未曝光區域(諸如未曝光特徵64)。在一些實施例中，投影圖案之特徵可具有與自組裝共聚物形態之特徵類似的尺寸。在此等實施例中，由組合投影圖案與自組裝組裝共聚物形態所得之光阻圖案可包括孤立(iso)間距特徵或半孤立(semi-iso)間距特徵。在一替代實施例中，投影圖案之特徵可具有比自組裝共聚物形態之 特徵更大之尺寸。在此等範例中，光阻圖案可包括密集間距特徵，密集特徵主要由自組裝共聚物形態而非投影圖案界定。
在第16圖及第21圖所示之實施例中，在曝光製程中不使用光罩。在此等實施例中，曝光區域62包含所有或大部分基板。在無投影圖案的情況下，光阻圖案全部或幾乎全部由自組裝共聚物形態界定。所得光阻圖案具有密集間距特徵。
在曝露步驟33期間，藉由共聚物光阻層44之PAG在經曝光之特徵62內的共聚物光阻層44中產生酸。更特定言之，在第6圖所示之實施例中，酸產生可部分或全部定位於經曝光之特徵62內部的極性條52'。同樣地，在第11圖所示之實施例中，酸產生可部分或全部定位於經曝光之特徵62內部的極性圓柱體102'。因為共聚物12之親水(極性)單元12c中包括共聚物光阻層44之PAG，而疏水(非極性)單元12a中不包括共聚物光阻層44之PAG，所以發生局部化(localization)。因此，曝光步驟33期間，在經曝光之極性特徵(亦即條52’及/或圓柱體102’)中產生酸，但是共聚物光阻層44中其他地方不產生大量的酸。
參考第3圖、第7圖、第12圖、第17圖及第22圖，方法30進行至後烘烤步驟34，步驟可包含後曝光烘烤(post-exposure bake，PEB)製程。在後烘烤步驟34中，使用適當的烘烤機構(諸如加熱板或烘箱)將具有中性層42及共聚物光阻層44之基板加熱至高烘烤溫度。在一實施 例中，烘烤溫度可高於預烘烤步驟32中使用之烘烤溫度，例如，兩者溫度差之範圍可在5℃與30℃之間。替代地，可使用其他適當的烘烤溫度。在一些實施例中，後烘烤步驟34為硬烘烤製程，其中共聚物光阻層44中大部分或所有剩餘溶劑14蒸發。
本實施例中，在後烘烤步驟34期間，在曝光步驟33期間之極性特徵(亦即條52'及/或圓柱體102’)中產生的酸從共聚物之親水單元12c擴散至相鄰的連接單元12b，且與連接單元12b之遇酸不穩定基團進行催化酸反應。在一實施例中，催化酸反應可將連接單元12b從非極性轉換至極性。在此實施例中，親水單元12c中的酸擴散及/或反應機制可受到抑制，進而將催化反應侷限至極性特徵(亦即條52'及/或圓柱體102’)及任何相鄰的連接單元12b中。烘烤步驟34之擴散及反應機制受烘烤機構提供之熱能驅動。完成後烘烤步驟34時，曝光之極性特徵(亦即條52'及/或圓柱體102’)及相鄰的連接單元具有極性微相。藉由自組裝共聚物之形態而造成之催化反應的局部化(localization)，在極性與非極性區域之間提供非常劇烈之過渡。
參閱第3圖、第8a圖、第13a圖及第23a圖，方法30進行至水顯影步驟35a。在水顯影步驟35期間，具有中性層42及共聚物光阻層44之基板完全或部分地浸入水(極性)顯影溶液中。水顯影溶液溶解共聚物光阻層44之極性特徵，但並不溶解非極性特徵。後烘烤步驟34之後，共聚 物光阻層44的極性特徵包括曝光特徵62內共聚物12的連接單元12b及親水單元12c。因此，水顯影步驟35a導致在共聚物光阻層44之曝光特徵62內形成窄溝道82(第8a圖)及/或窄孔132(第13a圖)，但保留其他光阻部分。第8a圖及第13a圖圖示之實施例中，在曝光步驟33期間使用光罩，則轉印了代表光罩圖案及自組裝共聚物形態疊加之正像。在第18a圖及第23a圖所示之實施例中，其中在曝光步驟33期間未使用光罩，則轉印了實質上包含自組裝共聚物形態之所有極性區域的圖像。
參考第3圖、第8b圖及第13b圖，方法30可替代地進行至有機顯影步驟35b。在有機顯影步驟35b期間，具有中性層42及共聚物光阻層44之基板完全或部分地浸入有機(非極性)顯影溶液中。與水顯影35a相反，用於有機顯影步驟35b之有機顯影溶液溶解共聚物光阻層44的非極性區域，而並不溶解極性部分。烘烤步驟34之後，僅有共聚物光阻層44的極性區域包括在曝露區域內共聚物12之連接單元12b及親水單元12c。因此，顯影步驟35導致在共聚物光阻層44之曝露特徵62內形成窄線84(第8b圖)及/或窄圓柱體134(第13b圖)，同時其他光阻部分溶解。亦即，轉印了表示光罩圖案及自組裝共聚物形態之疊加的負像。在第8b圖及第13b圖圖示之實施例中，其中在曝光步驟33期間使用光罩，則轉印了表示光罩圖案及自組裝共聚物形態之疊加的負像。在第18b圖及第23b圖圖示之實施例中，其中在曝光步驟33期間使用光罩，則轉印了實質上包含自組裝共聚 物形態之所有非極性區域的圖像。
在不脫離本發明之精神及範疇的情況下可對本文進行多種變化、置換及修改。例如，曝光製程33可使用浸沒式(immersion)光微影技術。本實施例進一步而言，微影曝光工具可進一步包括半導體結構100與微影曝光工具透鏡之間的浸沒流體。
因此，所揭示之方法及共聚物光阻材料提供正型(第8a圖及第13a圖)或負型(第8b圖及第13b圖)成像之微影圖案化技術，其中所轉印之圖像為光罩圖案及共聚物光阻之自組裝層狀及/或圓柱狀圖案的疊加。
本發明提供一共聚物之一實施例。共聚物包含聚合物單元，聚合單元包括：疏水單元；親水單元，親水單元包含酸產生劑基團；連接單元，連接單元接合於疏水單元與親水單元之間，連接單元包含遇酸不穩定基團。根據成分聚合物單元之體積分率，聚合物之組分可經選擇，以在自組裝期間達成多種形態，諸如層狀或圓柱狀形態。
本發明進一步提供一敏感材料之一實施例，諸如一化學增幅光阻。敏感材料包含如上所述之共聚物，且另外包含一溶劑。敏感材料中使用之共聚物的組分經選擇以在設置於基板上時自組裝為非極性及極性微相之所要的形態。例如，形態可為層狀或圓柱狀形態。敏感材料在曝露於輻射能時可做出反應，且適合用於微影製程。
本發明進一步提供基於上述敏感材料之微影方法之實施例。微影方法包含以下步驟：在基板上形成一光阻 層，光阻層包含分為非極性及極性微相之自組裝形態的敏感材料；曝光光阻層，在極性微相中產生酸；烘烤光阻層，使酸擴散至包含遇酸不穩定基團之相鄰區域；以及在水或有機溶劑中顯影光阻層。
以上已概述若干實施例之特徵，以便熟習此項技術者可更好地瞭解上述實施方式。熟習此項技術者應瞭解，彼等可易於將本發明用作設計或修改其他製程及結構之基礎，以實現同一目的及/或取得本文介紹之實施例的同一優勢。熟習此項技術者亦認識到將同等構造不脫離本發明之精神及範疇，及可進行多種變化、置換及修改而不脫離本發明之精神及範疇。
10‧‧‧敏感材料
12‧‧‧共聚物
12a‧‧‧疏水單元
12b‧‧‧連接單元
12c‧‧‧親水單元
14‧‧‧溶劑

Claims (9)

  1. 一種共聚物，包含：一疏水單元，該疏水單元之一體積分率的範圍係大於或等於20vol%且小於90vol%，且包括： 一親水單元，該親水單元之一體積分率的範圍係大於或等於10vol%且小於60vol%，且包含一酸產生劑基團，且該親水單元包括：；以及一連接單元，該連接單元之一體積分率的範圍係大於或等於0vol%且小於40vol%，且接合於該疏水單元及該 親水單元之間，該連接單元包含一遇酸不穩定基團，且該連接單元包括： 其中：Ra包含選自以下化學基團之一化學基團：單鍵、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、醯胺基及胺基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈；Rb包含選自以下化學基團之一者之一化學基團：H及CH3；X包含選自以下化學基團之一化學基團：H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺基、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈；S包含選自以下化學基團之一化學基團：單鍵、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷 氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基及羥基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈；AG包含選自以下化學基團之一化學基團：芳香環、二維或三維碳環、H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、羥基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺基、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與16個碳單位之間的碳鏈；Pa包含選自以下極性基團之一極性基團：H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、羥基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等極性基團具有一長度範圍在1與16個碳單位之間的碳鏈；以及Pb包含從以下光酸產生劑(PAG)選擇之一PAG：重氮鹽、鏻鹽、鋶鹽、碘鹽、醯亞胺磺酸鹽、肟磺酸鹽、重氮基二碸、二碸及鄰硝基苄基磺酸鹽，其中該共聚物係藉由自組裝在微相分離時形成特定形態或無微相分離。
  2. 如請求項1所述之共聚物，其中該酸產生劑基團包含一光酸產生劑，該光酸產生劑對曝露於一能源做出反應而產生酸。
  3. 如請求項2所述之共聚物，其中在與酸進行反應時，該遇酸不穩定基團從非極性變換為極性。
  4. 如請求項1所述之共聚物，其中：該疏水單元之一體積分率的範圍係大於或等於40vol%且小於60vol%；該親水單元之一體積分率的範圍係大於或等於40vol%且小於60vol%；以及該連接單元之一體積分率的範圍係大於0vol%且小於或等於20vol%之間。
  5. 如請求項1所述之共聚物，其中：該疏水單元之一體積分率的範圍係大於或等於60vol%且小於90vol%；該親水單元之一體積分率的範圍係大於或等於10vol%且小於40vol%；以及該連接單元之一體積分率的範圍係大於0vol%且小於或等於20vol%之間。
  6. 一種微影方法，該方法包含： 在一基板上形成一光阻層，該光阻層包含一第一共聚物及一第二共聚物，該第一共聚物及該第二共聚物分為非極性及極性微相區域之一形態，該第一共聚物及該第二共聚物皆包含：一疏水單元，該疏水單元在一非極性微相區域中形成，該疏水單元包括： 一親水單元，該親水單元在一極性微相區域中形成，該親水單元包含一酸產生劑基團，且該親水單元包括：；以及 一連接單元，該連接單元接合於該疏水單元與該親水單元之間，該連接單元包含一遇酸不穩定基團，且該連接單元包括： 其中：Ra包含選自以下化學基團之一化學基團：單鍵、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、醯胺基及胺基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈；Rb包含選自以下化學基團之一者之一化學基團：H及CH3；X包含選自以下化學基團之一化學基團：H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺基、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈； S包含選自以下化學基團之一化學基團：單鍵、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基及羥基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈；AG包含選自以下化學基團之一化學基團：芳香環、二維或三維碳環、H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、羥基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺基、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與16個碳單位之間的碳鏈；Pa包含選自以下極性基團之一極性基團：H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、羥基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等極性基團具有一長度範圍在1與16個碳單位之間的碳鏈；以及Pb包含從以下光酸產生劑(PAG)選擇之一PAG：重氮鹽、鏻鹽、鋶鹽、碘鹽、醯亞胺磺酸鹽、肟磺酸鹽、重氮基二碸、二碸及鄰硝基苄基磺酸鹽；其中該第一共聚物之該疏水單元、該親水單元及該連接單元之一體積分率的範圍皆係大於或等於20vol%且小於40vol%； 該第二共聚物之該疏水單元之一體積分率的範圍係大於或等於40vol%且小於60vol%，該親水單元之一體積分率的範圍係大於或等於40vol%且小於60vol%，該連接單元之一體積分率的範圍係大於0vol%且小於或等於20vol%之間；或第二共聚物之該疏水單元之一體積分率的範圍係大於或等於60vol%且小於90vol%，該親水單元之一體積分率的範圍係大於或等於10vol%且小於40vol%，該連接單元之一體積分率的範圍係大於0vol%且小於或等於20vol%之間；曝光該光阻層，以在曝光之特徵內該極性微相區域中產生酸；烘烤該光阻層，使酸擴散至包含該等遇酸不穩定基團並與曝光之極性微相區域相鄰的區域，該酸擴散在非極性微相區域中受抑制；以及顯影該光阻層。
  7. 如請求項6所述之微影方法，其中形成該光阻層之步驟包含：在該基板上形成一中性層，該中性層包含該第一共聚物；在該中性層上形成一敏感層，該敏感層包含該第二共聚物；以及烘烤該敏感層，以藉由自組裝將該共聚物分為非極性及極性微相區域之形態。
  8. 如請求項6所述之微影方法，其中顯影該光阻層之步驟包含將一圖像轉印至該光阻層，該圖像為該曝光之特徵及該自組裝共聚物之該形態之一疊加。
  9. 一種化學增幅光阻材料，包含：一溶劑；以及一共聚物，該共聚物包含：一疏水單元，該疏水單元之一體積分率的範圍係大於或等於20vol%且小於90vol%，且包含一穩定基團，該疏水單元包括： 一親水單元，該親水單元之一體積分率的範圍係大於或等於10vol%且小於60vol%，且包含一酸產生劑基團，且該親水單元包括： ；以及一連接單元，該連接單元之一體積分率的範圍係大於或等於0vol%且小於40vol%，接合於該疏水單元與該親水單元之間，該連接單元包含一遇酸不穩定基團，且該連接單元包括： 其中：Ra包含選自以下化學基團之一化學基團：單鍵、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、醯胺基及胺基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈；Rb包含選自以下化學基團之一者之一化學基團：H及CH3； X包含選自以下化學基團之一化學基團：H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺基、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈；S包含選自以下化學基團之一化學基團：單鍵、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基及羥基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與12個碳單位之間的碳鏈；AG包含選自以下化學基團之一化學基團：芳香環、二維或三維碳環、H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、羥基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺基、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等化學基團具有一長度範圍在1與16個碳單位之間的碳鏈；Pa包含選自以下極性基團之一極性基團：H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環狀之烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、羥基、醯胺基、胺基、亞胺基、醯亞胺、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該等極性基團具有一長度範圍在1與16個碳單位之間的碳鏈；以及 Pb包含從以下光酸產生劑(PAG)選擇之一PAG：重氮鹽、鏻鹽、鋶鹽、碘鹽、醯亞胺磺酸鹽、肟磺酸鹽、重氮基二碸、二碸及鄰硝基苄基磺酸鹽；其中該化學增幅光阻材料係藉由自組裝在微相分離時形成特定形態或無微相分離，且係用於：在一曝光製程期間經由該酸產生劑基團產生酸；在一後曝光烘烤製程期間，經由該遇酸不穩定基團進行催化酸反應；以及在該後曝光烘烤製程期間經由該穩定基團抑制酸擴散。
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