TWI611275B - 光刻技術顯影成分及用於光刻技術圖案化之方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於光刻技術圖案化之方法，包括以下步驟：提供基板；在此基板之上形成材料層；將此材料層之一部分暴露於輻射；且在顯影劑中移除此材料層之一未暴露部分，產生圖案化材料層。顯影劑具有大於1.82之Log P值且含有有機溶劑。在一實施例中，有機溶劑為由化學式CH3R5CHR4CHR3CHR2COOCH2R1表示之乙酸正丁酯衍生物，其中R1、R2、R3、R4，及R5各自選自由以下各者組成之群組：氫基、甲基、乙基、及氟烷基。

Description

光刻技術顯影成分及用於光刻技術圖案 化之方法
本發明係有關於一種用於半導體裝置製造之方法，特別係有關於一種用於在極紫外線光刻技術中顯影經曝光的抗蝕劑薄膜之組成物及使用此等組成物之方法。
半導體積體電路(integrated circuit，IC)工業已經歷指數式增長。積體電路材料及設計中之技術進步已產生多個積體電路之世代，其中每一世代比前一世代具有更小且更複雜之電路。在積體電路進化之過程中，功能密度(亦即，每晶片面積之互連裝置之數目)已通常增加，而幾何尺寸(亦即，可使用製造工藝產生之最小元件(或線))已減小。此按比例縮小製程通常藉由增加生產效率且降低相關成本來提供利益。此按比例縮小的製程亦已增加處理及製造積體電路之複雜性。
例如，極紫外線(extreme ultraviolet，EUV)光刻技術已用於滿足較小裝置之臨界尺寸(critical dimension，CD)的要求。極紫外線光刻技術使用可放出在極紫外線區域中之輻射的掃描器，此輻射具有約1~100nm之波長。類似於一些光掃描器，一些極紫外線掃描器提供4倍降低投影光刻(projection printing)至塗佈於基板上之抗蝕劑薄膜上，除了極紫外線掃描器使用反射而非折射光學元件之外。極紫外線光刻技術已施加一組複雜之要求於抗蝕劑薄膜上。化學放大(chemically amplified)抗蝕劑之許多變體已經被探索出來，其中聚羥基苯乙烯(Polyhydroxystyrene，PHS)抗蝕劑表現出極紫外線光刻技術非常所需之性質。然而，在目前的負型顯影劑之中，還存在著與使用聚羥基苯乙烯抗蝕劑來顯影相關的各種問題，此等問題造成線邊緣粗糙度(line edge roughness，LER)增加、線寬度粗糙度(line width roughness，LWR)增加，及圖案變形。
本發明之一態樣為一種用於光刻技術圖案化之方法，包含以下步驟：提供一基板；在基板上形成一材料層；將材料層之一部分暴露於一輻射；以及在一顯影劑中移除材料層之一未曝露部分，產生一圖案化材料層，其中顯影劑包含一有機溶劑且具有大於1.82之一Log P值。
本發明之另一態樣為一種用於光刻技術圖案化之方法，包含以下步驟：在一基板之上形成一抗蝕劑層；將抗蝕劑層之一部分暴露於一極紫外線輻射；以及在一顯影劑中移除抗蝕劑層之一未暴露部分，產生一圖案化抗蝕劑層，其中顯影劑具有大於1.82之一Log P值且含有為一乙酸正丁酯衍生物之一溶劑。
本發明之又一態樣為一種具有大於1.82之一Log P值之光刻技術顯影成分，包含由以下化學式表示之一有機溶劑：
Figure TWI611275BD00001
 其中R1、R2、R3、R4及R5中之各者係選自由以下各者組成之群組：氫基、甲基、乙基、及氟烷基。
100‧‧‧方法
102、104、106、108、110‧‧‧操作
200‧‧‧半導體裝置
202‧‧‧基板
204‧‧‧圖案化層
204a‧‧‧圖案化硬遮罩層
206‧‧‧材料層
206a‧‧‧抗蝕劑圖案
208‧‧‧輻射束
210‧‧‧顯影劑
212‧‧‧有機溶劑
300‧‧‧極紫外線光刻技術系統
302‧‧‧輻射源
306‧‧‧聚光光學器件
308‧‧‧遮罩
310‧‧‧遮罩平臺
312‧‧‧投影光學器件
314‧‧‧基板平臺
350‧‧‧顯影工具
352‧‧‧基板平臺
354‧‧‧運動機構
356‧‧‧噴嘴
358‧‧‧容器
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圖繪示根據本案之各種態樣之光刻技術圖案化方法之流程圖； 第2A圖、第2B圖、第2C圖、第2D圖、第2E圖繪示根據實施例之形成根據第1圖之方法的目標圖案之剖視圖；以及第3圖及第4圖繪示根據一些實施例之可藉由第1圖之方法使用的設備。
以下揭示內容提供用於實施所提供之標的之不同特徵的許多不同實施例，或實例。在下文中描述元件及佈置之特定實例以簡化本案。當然，此等特定實例僅為實例且不意欲作為限制。例如，在下文描述中之第一特徵位於或在第二特徵之上的結構可包括其中第一特徵及第二特徵直接接觸形成的實施例，且亦可包括其中額外特徵可形成在第一特徵與第二特徵之間，以使得第一特徵及第二特徵可不直接接觸之實施例。此外，本案可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複係為了簡單且清晰之目的，且其本身不指定所論述之各種實施例及/或配置之間的關係。
此外，諸如「在……之下(beneath)」、「在……下(below)」、「下部(lower)」、「在……上(above)」、「上部(upper)」等等之空間相對術語可在本文中為便於描述而使用，以描述一元件或特徵的相對於如附圖中所示之另一元件或特徵之關係。空間相對術語意欲包含除附圖中所示之定向之外的在使用或操作中之裝置之不同定向。裝置可經 另外地定向(旋轉90度或以其他定向)且本文中使用之空間相對描述語言可同樣相應地解釋。
本案通常係關於用於半導體裝置製造之方法，且本案更特定言之係關於用於在極紫外線光刻技術中顯影經曝光的抗蝕劑薄膜之組成物及使用此等組成物之方法。在光刻技術圖案化中，在抗蝕劑薄膜暴露於輻射之後，輻射例如：極紫外線輻射或電子束(electron beam，e-beam)，此抗蝕劑薄膜在顯影劑(化學溶液)中被顯影出來。顯影劑移除抗蝕劑薄膜之一些部分，從而形成可包括線圖案及/或溝槽圖案之抗蝕劑圖案。抗蝕劑圖案隨後用作後續蝕刻製程中之蝕刻遮罩，將圖案轉印至下層圖案化層。
一般來說，有兩種用於顯影經暴露抗蝕劑薄膜之製程：正型顯影(positive tone development，PTD)製程及負型顯影(negative tone development，NTD)製程。正型顯影製程使用正型顯影顯影劑。負型顯影製程使用負型顯影顯影劑。如本文所使用之術語「正型顯影顯影劑」係指在不低於第一預定臨限值的情況下，選擇性地溶解且移除抗蝕劑薄膜之暴露區域之顯影劑。如本文所使用之術語「負型顯影顯影劑」係指選擇性地溶解且移除抗蝕劑薄膜之未暴露區域以及抗蝕劑薄膜之缺乏暴露(under-exposed)區域的顯影劑，此缺乏暴露區域亦即不高於第二預定臨限值暴露之區域。取決於抗蝕劑材料及顯影劑之參數，第一及第二臨限值可相同或不同。在以下本案中，抗蝕劑薄膜(或抗蝕劑層) 之術語「未暴露面積」包括抗蝕劑薄膜之未暴露區域及缺乏暴露區域兩者。
在本案之極紫外線光刻技術中，相較於正型顯影製程，負型顯影製程能為10奈米(nm)以下的製作提供更好之光學表現。其中一種用於極紫外線負型顯影製程之抗蝕劑為聚羥基苯乙烯抗蝕劑。歸因於聚羥基苯乙烯抗蝕劑對極紫外線波長之靈敏度，以及穩定地產生二次電子之能力，此抗蝕劑在用於極紫外線光刻技術之應用上有很大的潛力。然而，諸如乙酸正丁酯(n-butyl acetate，n-BA)之常用於負型顯影的顯影劑會輕易地將聚羥基苯乙烯抗蝕劑溶解，即使在聚羥基苯乙烯抗蝕劑經過極紫外線輻射曝光之後，此顯影劑仍可以穿透聚羥基苯乙烯抗蝕劑。此舉通常導致抗蝕劑圖案膨脹問題，造成線邊緣粗糙度增加、線寬度粗糙度增加，甚至造成圖案變形。本案之目標係提供一種新穎且改良之負型顯影顯影劑，此顯影劑可顯影抗蝕劑，像是含有聚羥基苯乙烯之抗蝕劑，同時在包括極紫外線光刻技術及電子束光刻技術之進階光刻技術製程中達成高的圖案保真度。
第1圖為根據本案之各種態樣的圖案化基板(例如，半導體晶片)之方法100之流程圖。方法100可整體地或部分地藉由使用深紫外線(deep ultraviolet，DUV)光刻技術、極紫外線(extreme ultraviolet，EUV)光刻技術、電子束(e-beam)光刻技術、x射線光刻技術，及其他光刻技術製程之系統實施以提高圖案尺寸精確度。在本實施例中，以極紫外線光刻技術用作主要實例。可在方法100之前、期 間及之後提供額外操作；對於本方法之額外實施例，可替換、消除，或移動一些所述之操作。方法100為一實例，且不意欲限制本案超出申請專利範圍中所明確敘述之內容。方法100結合第2A圖至第2E圖描述如下，其中半導體裝置200係藉由使用方法100之實施例製造。半導體裝置200可為在處理積體電路，或積體電路之一部分期間製造的中間裝置，此裝置可包含靜態隨機存取記憶體(static random access memory，SRAM)及/或邏輯電路；被動元件，諸如電阻器、電容器，及電感器；主動元件，諸如p型場效電晶體(p-type field effect transistor，PFET)、n型場效電晶體(n-type FET)、鰭狀場效電晶體(FinFET)、其他三維(three-dimensional，3D)場效電晶體、金屬氧化物半導體場效電晶體(metal-oxide semiconductor FET，MOSFET)、互補金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)電晶體、雙極電晶體、高壓電晶體、高頻電晶體、其他記憶單元，及上述各者之組合。
在操作102處，方法100(第1圖)提供基板202(第2A圖)。參看第2A圖，基板202包括一或更多層材料或組成物。在一實施例中，基板202為半導體基板(例如，晶圓)。在另一實施例中，基板202包括結晶結構之矽。在替代實施例中，基板202包括諸如鍺之其他元素半導體，或諸如碳化矽、砷化鎵、砷化銦，及磷化銦之化合物半導體。基板202可包括經拉緊/加壓用於效能增強之絕緣體上矽 (silicon on insulator，SOI)基板，基板202包括磊晶區域，包括隔離區域，包括摻雜區域，包括一或更多個半導體裝置或半導體裝置之部分，包括導電及/或非導電層，及/或包括其他適當的特徵及層。在本實施例中，基板202包括圖案化層204。在實施例中，圖案化層204為硬遮罩層，硬遮罩層之材料諸如非晶矽(a-Si)、氧化矽、氮化矽(SiN)、氮化鈦，或其他適當之材料或成分。在一實施例中，圖案化層204為諸如無氮抗反射塗層(nitrogen-free anti-reflection coating)之抗反射塗層(anti-reflection coating，ARC)，ARC層包括諸如氧化矽、碳氧化矽，或電漿增強化學氣相沉積之氧化矽的材料。在各種實施例中，圖案化層204可包括高-k介電層、閘極層、硬遮罩層、介面層、覆蓋層、擴散/阻障層、介電層、導電層、其他適當的層，及/或上述層之組合。在另一實施例中，基板202為遮罩基板，此遮罩基板可包括低熱膨脹材料，此材料諸如石英、矽、碳化矽，或氧化矽-氧化鈦化合物。為了促進此實例，基板202可為用於製造深紫外線(DUV)遮罩、極紫外線(EUV)遮罩，或其他類型之遮罩的遮罩基板。
方法100(第1圖)藉由在基板202之上形成材料層206而繼續操作104(第2B圖)。參看第2B圖，在一實施例中，材料層206係藉由旋塗塗覆液態聚合材料至基板202上來形成。在一實施例中，材料層206進一步利用軟烘烤製程及硬烘烤製程處理。在一實施例中，材料層206為輻射敏感層，諸如光阻劑，包括I線抗蝕劑；深紫外線抗蝕劑， 包括氟化氪(KrF)抗蝕劑及氟化氬(ArF)抗蝕劑、EUV抗蝕劑、電子束抗蝕劑，及離子束抗蝕劑。在本實施例中，材料層206為對極紫外線輻射敏感之抗蝕劑，且材料層206進一步用於負型顯影之顯影，亦即，材料層206在負型顯影顯影劑中之可溶性在極紫外線輻射之後降低。在實施例中，材料層206包含聚羥基苯乙烯抗蝕劑。例如，材料層206可包含大於0%，但小於40%之聚羥基苯乙烯抗蝕劑。為了進一步說明此實施例，聚羥基苯乙烯抗蝕劑可為材料層206中之共聚物之一部分，或可與另一聚合物混合以形成材料層206。為了方便之目的，材料層206在以下論述中作為抗蝕劑薄膜(或抗蝕劑層)。在實施例中，材料層206包含光酸產生劑(photo-acid generator，PAG)，此光酸產生劑在輻射之後產生酸。為了進一步說明此實施例，材料層206可包含約5%之光酸產生劑。
方法100藉由將材料層206暴露於光刻技術系統中之輻射束208而繼續操作106。參看第2C圖，輻射束208可為I線(365nm)、諸如KrF準分子雷射器(248nm)或ArF準分子雷射器(193nm)之深紫外線輻射、極紫外線輻射(例如13.8nm)、電子束、x射線、離子束，或其他適當之輻射。操作106可在空氣中、在液體(浸入式光刻技術)中，或在真空(例如，對於極紫外線光刻技術及電子束光刻技術)中執行。在一實施例中，輻射束208係搭配遮罩進行圖案化，此遮罩諸如透射遮罩或反射遮罩，此遮罩可包括諸如移相及/或光學鄰近修正(optical proximity correction，OPC)之解析度增強技術。在另一實施例中，輻射束208係在不使用遮罩之情況下(無遮罩光刻技術)，利用諸如積體電路佈局之預定圖案直接地調變。在本實施例中，輻射束208為極紫外線輻射且在極紫外線光刻技術系統中執行操作106，此光刻技術系統諸如第3圖中所示之極紫外線光刻技術系統300。
參看第3圖，極紫外線光刻技術系統300包括產生輻射束208之輻射源302、聚光光學器件(condenser optics)306、將遮罩308緊固於其上之遮罩平臺310、投影光學器件312，及固定裝置200之基板平臺314，此裝置200包括基板202及材料層206。物品之其他配置及包含或省略亦是可能的。在本案中，極紫外線光刻技術系統300可為步進器或掃描器。
輻射源302提供輻射束208，此輻射束208具有在極紫外線範圍中，諸如在約1nm至100nm之範圍中之波長。在實施例中，輻射束208具有約13.5nm之波長。聚光光學器件306包括多層塗覆之集電器及複數個掠入射鏡(grazing mirror)。聚光光學器件306係用以收集及成形輻射束208，且以提供輻射束208至遮罩308之縫隙。亦稱為光遮罩或標線之遮罩308包括一或更多個目標積體電路裝置之圖案。遮罩308向輻射束208提供圖案化空間影像。在本實施例中遮罩308為反射性遮罩，且可併入諸如移相技術及/或光學鄰近修正(OPC)之解析度增強技術。遮罩平臺310諸如藉由真空將遮罩308緊固在其上，且在極紫外線光 刻技術系統300中之對準、聚焦、校平及暴露操作期間提供遮罩308之準確定位及運動。
投影光學器件312包括一或更多個透鏡及複數個鏡面。透鏡可具有小於一之放大率，從而減少遮罩308至裝置200之圖案化空間成像，特定言之，係減少遮罩308至材料層206之圖案化空間成像。裝置200係藉由基板平臺314緊固，基板平臺314在極紫外線光刻技術系統300中之對準、聚焦、校平，及暴露操作期間提供裝置200之準確定位及運動，以使得遮罩308之圖案化空間成像以重複之方式暴露至材料層206上(儘管其他光刻技術方法亦是可能的)。材料層206之經照射部分變得在負型顯影顯影劑中不可溶。在其中材料層206包含光酸產生劑之實施例中，半導體裝置200可經歷一或更多個曝光後烘烤製程，此等烘烤製程加速抗蝕劑圖案之形成製程。
方法100(第1圖)藉由在顯影劑210中顯影經暴露材料層206而繼續操作108，此顯影劑根據本案之各種態樣構建。在本實施例中，顯影劑210為負型顯影顯影劑，此顯影劑溶解且移除材料層206之未暴露部分，產生抗蝕劑圖案206a(第2D圖)。在如第2D圖中所示之實例中，抗蝕劑圖案206a係由兩個線圖案表示。然而，以下論述同樣地適用於由溝槽表示之抗蝕劑圖案。
如上文所論述，常用之負型顯影顯影劑，乙酸正丁酯(n-BA)，並不太適合用於極紫外線光刻技術，部分原因是因為此顯影劑易於溶解聚羥基苯乙烯抗蝕劑且甚至 可能穿透聚羥基苯乙烯抗蝕劑之暴露區域，產生增加之線邊緣粗糙度及甚至圖案變形。申請人已發現新穎且改良之負型顯影顯影劑成分，此等成分在極紫外線光刻技術中能夠提供比n-BA更優越之效能。負型顯影顯影劑210為新穎且改良之顯影劑成分之實施例。在實施例中，NTD顯影劑210包括有機溶劑212且具有大於1.82之Log P值。有機溶劑212可為n-BA之衍生物。在各種實施例中，有機溶劑212係藉由以下化學式(I)表示：
Figure TWI611275BD00002
在以上化學式(I)中，R1、R2、R3、R4，及R5各自選自由以下各者組成之群組：氫基、甲基、乙基、及氟烷基。
在一實施例中，有機溶劑212係由化學式(I)表示，且進一步，R1、R2、R3、R4，及R5中之各者為甲基。此實施例之一些示例性化學式在下文中於(II-A)至(II-E)中示出：
Figure TWI611275BD00003
Figure TWI611275BD00004
Figure TWI611275BD00005
Figure TWI611275BD00006
Figure TWI611275BD00007
在一實施例中，有機溶劑212係由化學式(I)表示，且進一步，R1、R2、R3、R4，及R5中之各者為乙基。此實施例之一些示例性化學式在下文中於(III-A)至(III-E)中示出：
Figure TWI611275BD00008
Figure TWI611275BD00009
Figure TWI611275BD00010
Figure TWI611275BD00011
Figure TWI611275BD00012
在一實施例中，有機溶劑212係由化學式(I)表示，且進一步，R1、R2、R3、R4，及R5中之各者為具有CF3之氟烷基。此實施例之一些示例性化學式在下文中於(IV-A)至(IV-E)中示出：
Figure TWI611275BD00013
Figure TWI611275BD00014
Figure TWI611275BD00015
Figure TWI611275BD00016
Figure TWI611275BD00017
在一實施例中，有機溶劑212係由化學式(I)表示，且進一步，R1、R2、R3、R4，及R5中之各者為具有C2F5之氟烷基。此實施例之一些示例性化學式在下文中於(V-A)至(V-E)中示出：
Figure TWI611275BD00018
Figure TWI611275BD00019
Figure TWI611275BD00020
Figure TWI611275BD00021
Figure TWI611275BD00022
在各種實施例中，顯影劑210可進一步包括低分子添加劑及介面活性劑。在一些實施例中，顯影劑210可進一步包括作為共溶劑之乙酸正丁酯(n-BA)。有機溶劑212與共溶劑n-BA之間的比率可藉由材料層206之特性來決定，此等特性諸如可溶性、分子量、分子量分散性、單體極性、單體序列等等。
仍參看第2D圖，根據本案之諸態樣建構之顯影劑210被應用於材料層206。材料層206之未曝露部分(包括缺乏暴露部分)係藉由顯影劑210溶解，在基板202之上留下暴露部分作為抗蝕劑圖案206a。歸因於上文論述之顯影劑210之性質，抗蝕劑圖案206a具有非常平滑之邊緣及側壁，因此具有低的線邊緣粗糙度及線寬度粗糙度。
在實施例中，顯影劑210透過顯影工具350施加於裝置200。在第4圖中繪示示例性顯影工具350。參看第4圖，顯影工具350為半導體製造製程中之群集工具之一部分。在材料層206已暴露於極紫外線光刻技術系統300中之後，裝置200被傳遞至將顯影劑210施加於材料層206之顯影工具350。在所示之實施例中，顯影工具350以旋塗製程施加顯影劑210，亦即，顯影工具350將顯影劑210噴塗至材料層206上，同時旋轉裝置200。
如第4圖所示，顯影工具350包括基板平臺352，此基板平臺352經設計以固定包括材料層206之裝置200。基板平臺352可以旋轉，以使得固定在基板平臺上之裝置200在旋塗顯影製程期間相應地旋轉。基板平臺352包 括用於固定裝置200之機構，此機構諸如真空吸引機構、電卡盤或其他適當機構。顯影工具350進一步包括運動機構354，此運動機構與基板平臺352整合且可按各種運動方式驅動基板平臺352及固定在此基板平臺上之裝置200。在一些實施例中，運動機構354包括用於驅動基板平臺352之馬達，以及在各種操作(諸如顯影及清洗)期間以某一旋轉速度旋轉之裝置200。在一些實施例中，運動機構354包括用於沿著垂直方向移動裝置200之升高模組，以便裝置200能夠被置於較低或較高的位置。
在裝置200旋轉時，透過在裝置200之上的噴嘴356分配顯影劑210。顯影劑210儲存於容器358中且透過包括管道之傳遞裝置傳遞給噴嘴356。顯影劑210可使用泵、壓縮氣體，或其他機構傳遞。在一實施例中，顯影劑210包括n-BA作為共溶劑。為了促進此實施例，有機溶劑212及共溶劑n-BA可經預混合且儲存於容器358中。或者，有機溶劑212及共溶劑n-BA可經儲存於個別的容器(類似於容器358)中，且當正在施加顯影劑210時將此有機溶劑及共溶劑通過傳送裝置混合直至噴嘴356。在各種實施例中，顯影工具350可控制有機溶劑212與共溶劑n-BA之間的混合比，此舉可取決於與材料層206之參數有關之各種物理值。例如，混合配方可考慮材料層206中之聚合物之特性，此等特性如平均分子量、分子量分散性、單體之極性及序列等等。
在各種實施例中，顯影劑210可經連續地噴霧至裝置200上。或者，顯影劑可藉由諸如攪煉製程之其他手 段施加。方法100可包括在操作108之後將抗蝕劑圖案206a最終化之進一步操作。例如，裝置200可使用去離子(de-ionized，DI)水而經歷清洗操作以移除殘餘物及顆粒，及/或經歷後顯影烘烤(post-development baking，PDB)製程以硬化抗蝕劑圖案206a，以便增加抗蝕劑圖案之結構穩定性。
方法100(第1圖)使用抗蝕劑圖案206a作為蝕刻遮罩來繼續操作110以蝕刻基板202，從而將圖案自抗蝕劑圖案206a轉印至基板202(第2E圖)。在一實施例中，圖案化層204為硬遮罩層。為了促進此實施例，圖案首先自抗蝕劑圖案206a轉印至圖案化層204，隨後轉印至基板202之其他層。例如，可使用乾式(電漿)蝕刻、濕式蝕刻，及/或其他蝕刻方法通過抗蝕劑圖案206a之開口蝕刻圖案化層204。例如，乾式蝕刻製程可實施含氧氣體、含氟氣體(例如，CF4、SF6、CH2F2、CHF3及/或C2F6)、含氯氣體(例如，Cl2、CHCl3、CCl4及/或BCl3)、含溴氣體(例如，HBr及/或CHBR3)、含碘氣體、其他適當之氣體及/或電漿，或上述各者之組合。抗蝕劑圖案206a可在圖案化層204之蝕刻期間部分地或完全地消耗。在一實施例中，抗蝕劑圖案206a之任何剩餘部分可剝落，在基板202之上留下圖案化硬遮罩層204a，如第2E圖中所示。
儘管第1圖中未繪示，但是方法100可繼續以在基板202上形成最終圖案或積體電路裝置。在一實施例中，基板202為半導體基板，且方法100進行以形成鰭式場效電 晶體(FinFET)結構。在此實施方式中，操作110可在半導體基板202中形成複數個活性鰭。歸因於抗蝕劑圖案206a之低線邊緣粗糙度及線寬度粗糙度，活性鰭狀物具有均勻之臨界尺寸(critical dimension，CD)。在另一實施例中，方法100繼續以在半導體基板202中形成複數個閘極電極。歸因於抗蝕劑圖案206a之光滑側壁，閘極電極具有均勻的閘極長度。方法100可進一步形成閘極間隙壁、經摻雜源極/汲極區域、用於閘極/源極/汲極特徵之觸點等等。在另一實施例中，目標圖案形成為多層互連結構中之金屬線。例如，金屬線可形成於基板202之層間介電(inter-layer dielectric，ILD)層中，此介電層已藉由操作110蝕刻以包括複數個溝槽。方法100繼續以用諸如金屬之導電材料填充溝槽，且使用諸如化學機械平坦化(chemical mechanical planarization，CMP)之製程研磨導電材料以暴露圖案化層間介電層，從而在層間介電層中形成金屬線。上述內容為可使用根據本案之各種態樣的方法100及顯影劑210製造及/或改良之裝置/結構之非限制實例。
雖然並非意欲為限制，但是本案之一或更多個實施例提供半導體裝置及半導體裝置之形成的許多益處。例如，根據本案建構之抗蝕劑顯影劑在進階光刻技術之NTD製程中提供優越效能，此光刻技術諸如極紫外線光刻技術或電子束光刻技術。此顯影劑之實施例適合於顯影包含聚羥基苯乙烯之抗蝕劑薄膜。使用此顯影劑產生降低之抗蝕劑圖案膨脹，及降低之抗蝕劑圖案表面粗糙度，此表面粗糙度諸如 線邊緣粗糙度(LER)及/或線寬度粗糙度(LWR)。此抗蝕劑顯影劑在奈米半導體製造中尤為有利，其中臨界尺寸(critical dimension，CD)均勻性已成為電路效能中之關鍵因素。
在一示例性態樣中，本案針對用於光刻技術圖案化之方法。此方法包括：提供基板；在基板之上形成材料層；將材料層之一部分暴露於輻射；且在顯影劑中移除材料層之未暴露部分，產生圖案化材料層，其中顯影劑含有有機溶劑及具有大於1.82之Log P值。
在另一示例性態樣中，本案針對用於光刻技術圖案化之方法。此方法包括：在基板之上形成抗蝕劑層；將抗蝕劑層之一部分暴露於極紫外線輻射；且在顯影劑中移除抗蝕劑層之未暴露部分，產生圖案化抗蝕劑層，其中顯影劑具有大於1.82之Log P值且含有為乙酸正丁酯(n-BA)衍生物之溶劑。
在另一示例性態樣中，本案係針對具有大於1.82之Log P值之光刻技術顯影成分。此成分包括由以下公式表示之有機溶劑：
Figure TWI611275BD00023
其中R1、R2、R3、R4及R5中之各者係選自由以下各者組成之群組：氫基、甲基、乙基、及氟烷基。
上文概括了多個實施例之特徵，以便所屬技術領域者可較好地瞭解本案之態樣。一般技術者應瞭解，一般技術者可容易地使用本案作為用於設計或改變其他製程及結構之基礎，此等其他製程及結構用於進行本文引入之實施例之相同目的及/或達成本文引入之實施例之相同優點。一般技術者亦應認識到，此等同等構造不背離本案之精神及範疇；且應認識到，在不背離本案之精神及範疇之情況下，此等同等構造可在本文中進行各種變化、替換和變更。
100‧‧‧方法
102、104、106、108、110‧‧‧操作

Claims (9)

  1. 一種用於光刻技術圖案化之方法，包含以下步驟：提供一基板；在該基板上形成一材料層；將該材料層之一部分暴露於一輻射；以及在一顯影劑中移除該材料層之一未曝露部分，產生一圖案化材料層，其中該顯影劑包含一有機溶劑且具有大於1.82之一Log P值，其中該有機溶劑係由以下化學式表示： 其中R1、R2、R3、R4及R5中之各者係選自由以下各者組成之群組：氫基、甲基、乙基、及氟烷基，且R1、R2、R3、R4及R5中之其中一者不為氫基，當R1、R2、R3及R4為氫基則R5為乙基或氟烷基，以及當R1、R2、R3及R5為氫基則R4為乙基或氟烷基。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該氟烷基為具有CF3之一氟烷基、或具有C2F5之一氟烷基。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該材料層為一負型抗蝕劑，該負型抗蝕劑於該顯影劑中之溶解性在輻射之後降低。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該材料層包含大於0%且小於40%之聚羥基苯乙烯。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該輻射為一極紫外線輻射。
  6. 一種用於光刻技術圖案化之方法，包含以下步驟：在一基板之上形成一抗蝕劑層；將該抗蝕劑層之一部分暴露於一極紫外線輻射；以及在一顯影劑中移除該抗蝕劑層之一未暴露部分，產生一圖案化抗蝕劑層，其中該顯影劑具有大於1.82之一Log P值且含有以下化學式之一溶劑： 其中R1、R2、R3、R4及R5中之各者係選自由以下各者組成之群組：氫基、甲基、乙基、及氟烷基，且R1、R2、R3、R4及R5中之其中一者不為氫基，當R1、R2、 R3及R4為氫基則R5為乙基或氟烷基，以及當R1、R2、R3及R5為氫基則R4為乙基或氟烷基。
  7. 如請求項6所述之方法，該抗蝕劑包含約5%之光酸產生劑。
  8. 一種具有大於1.82之一Log P值之光刻技術顯影成分，包含由以下化學式表示之一有機溶劑： 其中R1、R2、R3、R4及R5中之各者係選自由以下各者組成之群組：氫基、甲基、乙基、及氟烷基，且R1、R2、R3、R4及R5中之其中一者不為氫基，當R1、R2、R3及R4為氫基則R5為乙基或氟烷基，以及當R1、R2、R3及R5為氫基則R4為乙基或氟烷基。
  9. 如請求項8所述之光刻技術顯影成分，進一步包含乙酸正丁酯。
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