TWI747942B - 半導體裝置的製作方法 - Google Patents

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張慶裕
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Abstract

本發明實施例提供材料組成以及方法，其包含形成圖案化光阻層於基板上。圖案化光阻層具有第一圖案寬度與第一圖案輪廓，且第一圖案輪廓具有活性點位的第一比例。在一些例子中，將處理材料塗佈至圖案化光阻層。在一些實施例中，處理材料鍵結至圖案化光阻層的表面，以提供處理後的圖案化光阻層，處理後的圖案化光阻層具有第二圖案輪廓，第二圖案輪廓具有活性點位的第二比例，且第二比例大於第一比例。舉例來說，在塗佈處理材料至圖案化光阻層時，可進行第一圖案縮減製程，其中處理後的圖案化光阻層具有第二圖案寬度，且第二圖案寬度小於第一圖案寬度。

Description

半導體裝置的製作方法
本發明實施例關於半導體裝置的製作方法，更特別關於用以處理極紫外線微影中的光阻材料之材料組成及/或複合物，以及採用上述材料組成及/或複合物的方法。
電子產業對較小與較快的電子裝置的需求增加，且電子裝置同時提供大量的複雜功能。綜上所述，半導體產業的持續趨勢為製作低成本、高效能、與低能耗的積體電路。藉由縮小半導體的積體電路尺寸(如最小結構尺寸)可達這些遠程目標，進而改良產能與降低相關成本。然而縮小尺寸也會增加積體電路製程的複雜性。為了實現半導體積體電路與裝置單元的持續進展，需要在半導體製程與技術上具有類似進展。
一般而言，半導體積體電路的最小結構尺寸，為用於微影製程中的射線源波長、光阻組成、光阻選擇性、與其他參數的函數。在半導體微影的進展中，射線源波長縮短且較弱，因此光阻設計為儘可能有效地利用射線源。在一例中，導入化學放大光阻組成，以增加光阻對曝光光源的敏感度。然而，化學放大光阻系統面臨難以克服的難處，比如薄膜中的低光子吸收度、中等的蝕刻選擇性、以及有限的解析度增益。此外，對具有高解析度、低線寬粗糙度、與高敏感度等特性的光阻需求，遠大於化學放大光阻系統所能提供。如此一來，化學 放大光阻本身在半導體技術的持續進展中，無法滿足新世代的微影需求。
如此一來，現有技術無法完全滿足所有方面。
本發明一實施例提供之半導體裝置的製作方法，包括：形成圖案化光阻層於基板上，其中圖案化光阻層具有第一圖案寬度與第一圖案輪廓，且第一圖案輪廓具有活性點位的第一比例；將處理材料塗佈至圖案化光阻層，其中處理材料鍵結至圖案化光阻層的表面，以提供處理後的圖案化光阻層，處理後的圖案化光阻層具有第二圖案輪廓，第二圖案輪廓具有活性點位的第二比例，且第二比例大於第一比例；以及在塗佈處理材料至圖案化光阻層時，進行第一圖案縮減製程，其中處理後的圖案化光阻層具有第二圖案寬度，且第二圖案寬度小於第一圖案寬度。
A-A’、B-B’‧‧‧剖線
Ra‧‧‧活性點位
Rg‧‧‧第一接枝單體
Rg’‧‧‧第二接枝單體
Rs‧‧‧有機可溶單體
W1、W2‧‧‧有效圖案寬度
102‧‧‧花生狀圖案
104‧‧‧分開的孔洞圖案
106‧‧‧狹長的溝槽圖案
200‧‧‧第一處理材料
300‧‧‧第二處理材料
600‧‧‧方法
602、604、606、608、610‧‧‧步驟
700、710‧‧‧結構
702‧‧‧基板
704‧‧‧圖案化光阻層
第1A、1B、與1C圖係一些實施例中的引導圖案。
第2A與2B圖係一些實施例中的第一處理材料。
第3A與3B圖係一些實施例中的第二處理材料。
第4A、4B、與4C圖係一些實施例中的接枝單體Rg。
第5A、5B、5C、與5D圖係一些實施例中的活性點位Ra。
第6圖係多種實施例中，採用處理材料作為後處理製程的一部份之方法其流程圖。
第7A、7B、7C、與7D圖係依據第6圖之方法形成的半導體 結構，於多種製程階段中的上視圖與剖視圖。
下述內容提供的不同實施例或實例可實施本發明的不同結構。特定構件與排列的實施例係用以簡化本發明而非侷限本發明。舉例來說，形成第一結構於第二結構上的敘述包含兩者直接接觸，或兩者之間隔有其他額外結構而非直接接觸。此外，本發明之多種例子中可重複標號，但這些重複僅用以簡化與清楚說明，不代表不同實施例及/或設置之間具有相同標號之單元之間具有相同的對應關係。
此外，空間性的相對用語如「下方」、「其下」、「較下方」、「上方」、「較上方」、或類似用語可用於簡化說明某一元件與另一元件在圖示中的相對關係。空間性的相對用語可延伸至以其他方向使用之元件，而非侷限於圖示方向。元件亦可轉動90°或其他角度，因此方向性用語僅用以說明圖示中的方向。
在一些例子中，下述實施例亦可用於處理深紫外線與電子束微影中的光阻材料。一般而言，微影圖案化包含以光阻膜塗佈基板，以射線源如深紫外線、紫外線、或電子束等射線源曝光光阻膜，以及在顯影劑(化學溶液)中顯影曝光後的光阻。顯影劑可移除部份的曝光光阻(比如正型光阻的曝光部份或負型光阻的未曝光部份)，以形成圖案化光阻層。接著可在後續蝕刻製程中，採用圖案化光阻層作為蝕刻遮罩，以將圖案化光阻層之圖案轉移至下方材料層。在另一實施例中，在對下方層如磊晶的半導體層進行後續離子佈植的製程中，採用光 阻圖案作為離子佈植遮罩。
一般而言，半導體積體電路的最小結構尺寸，為用於微影製程中的射線源波長、光阻組成、光阻選擇性、與其他參數的函數。在半導體微影進展中，射線源波長縮短為用於深紫外線微影的248nm(KrF雷射)至193nm(ArF雷射)，以及用於極紫外線微影的13.5nm。用以產生這些光波長射線源(光源)相對較弱，因此光阻設計為儘可能有效的利用光源。採用習知的化學放大光阻可達部份目標，且化學放大效果可增加光阻對曝光光源的敏感度。目前大部份的半導體公司採用化學放大光阻以用於大量生產。化學放大光阻已用於248nm(比如KrF雷射)與193nm(比如ArF雷射)的深紫外線微影，以及13.5nm的極紫外線微影，但對具有高解析度、低線寬粗糙度、與高敏感度等特性的光阻需求，遠大於化學放大光阻系統所能提供。上述挑戰稱作RLS權衡得失，其非常難以同時最佳化光阻的解析度、低線寬粗糙度、與敏感度。如此一來，現有方法無法適當地滿足新世代的微影需求。
在用於進一步縮小圖案尺寸的至少一例中，採用多種光阻後處理方法。一般而言，這些方法中的處理材料可用於圖案化光阻層，其可藉由圖案縮減材料的種類縮小圖案(如縮小關鍵尺寸)及/或增進解析度。然而至少一些後處理方法對光阻的圖案輪廓敏感。如此一來，一些例子中的可變光阻圖案輪廓可具有不同區域(比如圖案化光阻側壁區)，其具有不同的活性點位(比如與後續沉積的層狀物作用的點位)比例。在一些例子中，材料組成可處理圖案化光阻層，以在進行圖案縮減的 後處理製程之前，先調整光阻的圖案輪廓。然而此方法會導致較高的製程成本與複雜性。光阻圖案縮減的一些例子已揭露，比如2016年1月29日申請的美國專利申請案15/010443，其名稱為「顯影後處理方法與用於縮減光阻層之關鍵尺寸的材料」。
與現有技術相較，本發明實施例具有優點。但應理解其他實施例可具有不同優點，下述內容不必說明所有優點，且所有實施例不需具有特定優點。一般而言，下述實施例提供材料組成與處理光阻材料(比如圖案化光阻層)的方法，進而提供較佳的圖案縮減及/或解析度增進。在多種實施例中，此處所述的材料組成與處理製程對光阻的圖案輪廓的敏感度可最小化。在一些例子中，本處所述的實施例亦可用以調整圖案輪廓。上述調整步驟可在圖案縮減製程之前，其中縮減材料可沉積於處理後的圖案化光阻層上。在另一實施例中，此處所述的處理材料本身可用於圖案縮減製程，使圖案縮減製程對光阻圖案輪廓實質上不敏感。一般而言，多種實施例中的處理製程可用以提供較一致的活性點位比例於圖案化光阻層的表面上。
在多種實施例中，此處所述的材料組成與處理製程可應於於多種引導圖案種類，其可包含圖案化光阻層。舉例來說，此處所述的一些引導圖案可包含合併或分開的1×2、1×3、1×N、或N×N個(N大於3)方形或狹長孔洞。這些圖案陣列或圖案鏈可依任何方向或角度形成。在一些例子中，引導圖案可包含花生狀圖案或較長溝槽。以第1A、1B、與1C圖為例，分別為引導圖案的一些種類，比如花生狀圖案102、分開的孔 洞圖案104、與狹長的溝槽圖案106。在一些實施例中，在處理製程後於這些圖案上進行後續的縮減製程，可用以合併引導圖案其寬度狹小的部份(比如形成分隔的結構)，以縮減圖案結構或調整圖案結構的形狀。在一些實施例中，此處所述的材料組成與方法可用以進行縮減製程。
第2A與2B圖所示的例子為一些實施例中的第一處理材料200。在多種實施例中，用以處理光阻材料的材料組成(比如第一處理材料200)可包含第一接枝單體Rg、第二接枝單體Rg’、與有機可溶單體Rs中的一或多者。在多種例子中，處理材料與引導圖案(如圖案化光阻層)作用，而引導圖案可如第1A、1B、與1C圖所示。一般而言，一些實施例中的處理材料可包含兩種或更多的接枝單體，其與引導圖案之間具有不同的鍵結強度。舉例來說，一些例子中的引導圖案的不同區域可具有不同種類的活性點位(比如由不同材料組成)，其傾向鍵結至具有特定鍵結強度的一或多個接枝單體。如此一來，多種實施例中兩種或更多接枝單體的不同鍵結強度，有利於使處理材料一致地覆蓋引導圖案的不同區域，不論特定的引導圖案區域中的活性點位種類為何。在一些例子中，引導圖案的輪廓(比如花生狀圖案102、分開的孔洞圖案104、與狹長的溝槽圖案106等引導圖案)在後處理階段(比如以第一處理材料200處理後)中可調整，其採用沉積於處理後的引導圖案上的縮減材料。在一些實施例中，第一處理材料200可包含單一溶劑或混合溶劑。在一些實施例中，溶劑為有機溶劑，其可部份地溶解引導圖案。在一些例子中，溶劑可包含醋酸正丁酯、2-庚酮、丙二醇甲醚醋 酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、環己酮、γ-丁內酯、及/或甲基異丁基甲醇。在一些實施例中，後處理製程中的溶劑可部份地溶解引導圖案。
舉例來說，第一接枝單體Rg或第二接枝單體Rg’可與酸作用，因此第一接枝單體Rg與第二接枝單體Rg’可包含鹼，比如具有鹼性的單體。如此一來，一些實施例中的第一接枝單體Rg及/或第二接枝單體Rg’的酸解離常數(pKa)大於7。在一些例子中，第一接枝單體Rg及/或第二接枝單體Rg’可包含一或多個官能基如NH3基、一級至三級胺基、OH基、NCS基、烯基、酚基、C5-C20之雜環基、或CN基。在一些實施例中，第一接枝單體Rg及第二接枝單體Rg’對引導圖案(比如花生狀圖案102、分開的孔洞圖案104、與狹長的溝槽圖案106等引導圖案)具有不同的鍵結強度，因此第一接枝單體Rg及第二接枝單體Rg’與引導圖案之間的作用力具有選擇性。如此一來，一些實施例中的第一接枝單體Rg與第二接枝單體Rg’的鹼性可不同。在一些實施例中，第一接枝單體Rg與第二接枝單體Rg’之間的酸解離常數差異大於0.3。在一些例子中，第一接枝單體Rg與第二接枝單體Rg’之間的酸解離常數差異大於0.5。在一些實施例中，有機可溶單體Rs為有機化合物(如脂肪族化合物)以增加溶解度。在一些實施例中，有機可溶單體Rs可包含C5-C20的烷基、環烷基、C5-C20的飽合或未飽合的碳氫環、或C5-C20的雜環基。
在多種實施例中，第一處理材料200可包含聚合物鏈，且聚合物鏈包含嵌段共聚物或無規共聚物。如第2B圖所示的一些例子，第一處理材料200的化學結構可包含分別連接至 A1、A2、與A3的第一接枝單體Rg、第二接枝單體Rg’、與有機可溶單體Rs，且A1、A2、與A3可各自為COO-或PHO-。A1、A2、與A3可分別鍵結至化學主鏈，比如作為化學品X、Y、與Z的一部份。在一些實施例中，X、Y、與Z的莫耳比如下：X+Y+Z=1.0，0.1<X<0.9，0.25<Y<0.5，且0<Z<0.5。鍵結至主鏈的Xa、Xb、與Xc可為氫或甲基。
第3A與3B圖係一些實施例中的第二處理材料300。在多種實施例中，第二處理材料300與第一處理材料200不同，且第二處理材料300可包含第一接枝單體Rg、活性點位Ra、與有機可溶單體Rs中的一或多者。在多種例子中，第二處理材料與引導圖案作用，且引導圖案可為花生狀圖案102、分開的孔洞圖案104、與狹長的溝槽圖案106等引導圖案。肯定的是一或多個實施例中，第一處理材料200可存在於第二處理材料300中，反之亦然。此外，一些實施例中的第二處理材料300可包含至少一活性點位，用以與後處理材料(比如在施加第二處理材料300之後沉積的圖案縮減材料或其他材料)作用。舉例來說，導入有機可溶單體Rs可增加在顯影劑中的溶解度。在多種例子中，活性點位Ra與第一接枝單體Rg之間具有分子間作用力，且活性點位Ra可增加聚合物中的鍵結強度(比如在第二處理材料300中)。在一些實施例中，第二處理材料300可應用於增進效能的特定圖案，比如增進解析度及/或圖案縮減的特定圖案。在一些例子中，第二處理材料300可應用於任何種類的引導圖案形狀如前述，包括花生狀、狹長溝槽、或其他合適圖案。
舉例來說，第一接枝單體Rg可與酸作用，因此第一接枝單體Rg可包含鹼，比如具有鹼性的單體。如此一來，一些實施例中的第一接枝單體Rg的酸解離常數(pKa)大於7。在一些例子中，第一接枝單體Rg可包含一或多個官能基如NH3基、一級至三級胺基、OH基、NCS基、烯基、酚基、C5-C20之雜環基、或CN基。第一接枝單體Rg的其他例子如第4A至4C圖所示。在一些實施例中，活性點位Ra可包含酸性單體。在一些例子中，活性點位Ra可包含官能基如羥基、羧基、酚醛化合物、羧酸、或上述之組合。活性點位Ra的其他例子如第5A至5D圖所示。在一些實施例中，有機可溶單體Rs為有機化合物(如脂肪族化合物)以增進溶解度。在一些實施例中，有機可溶單體Rs可包含C5-C20的烷基、環烷基、C5-C20的飽合或未飽合碳氫環、或C5-C20的雜環基。
在多種實施例中，第二處理材料300可包含聚合物鏈，且聚合物鏈包含嵌段共聚物或無規共聚物。如第3B圖所示的一些例子，第三處理材料300的化學結構可包含分別連接至A3、A2、與A1的第一接枝單體Rg、活性單體Ra、與有機可溶單體Rs，且A1、A2、與A3可各自為COO-或PHO-。A1、A2、與A3可分別鍵結至化學主鏈，比如作為化學品X、Y、與Z的一部份。在一些實施例中，X、Y、與Z的莫耳比如下：X+Y+Z=1.0，0<X<1，0<Y<1，且0<Z<1。鍵結至主鏈的Xa、Xb、與Xc可為氫或甲基。
在多種實施例中，第一處理材料200與第二處理材料300可用於處理光阻材料(如圖案化光阻層)。第6圖係採用處 理材料(如第一處理材料200或第二處理材料300)作為半導體製程的方法600其流程圖。在方法600之前、之中、或之後亦可進行額外步驟，且方法的其他實施例可置換、省略、或調換一些步驟。應注意方法600僅用以舉例，而非侷限本發明至後述申請專利範圍未實際限縮的範圍。方法600將搭配第7A至7D圖進一步說明。
在多種實施例中，方法600之步驟602提供基板702。在一些實施例中，基板702包含金屬、金屬合金、金屬的氮化物、硫化物、硒化物、氧化物、及/或矽化物如MXa(其中M為金屬而X為氮、硫、硒、氧、或矽，而a為約0.4至2.5)。舉例來說，至少一些實施例中的基板702包含鈦、鋁、鈷、釕、氮化鈦、氮化鎢、與氮化鉭中的一或多者。在其他實施例中，基板702包含矽、金屬氧化物、及/或金屬氮化物如MXb(其中M為金屬或矽，X為氮或氧，而b為約0.4至2.5)。舉例來說，至少一些實施例中的基板702包含氧化矽、氮化矽、氧化鋁、氧化鉿、與氧化鑭中的一或多者。
一般而言，一些實施例中的基板702可包含下方層(或材料層)形成其上，用以進行後續製程如圖案化或佈植。在一些例子中，基板702本身可用以進行後續製程。在一些例子中，下方層可包含即將圖案化的硬遮罩層。在一些例子中，下方層可包含即將進行離子佈植的磊晶半導體層。在一實施例中，下方層可包含硬遮罩層，其包含材料如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氮化鈦、或其他合適材料或組成。在一些實施例中，下方層可包含抗反射塗層如無氮的抗反射塗層，其包含材料如 氧化矽、碳氧化矽、或電漿增強化學氣相沉積的氧化矽。在多種實施例中，下方層可包含高介電常數介電層、閘極層、硬遮罩層、界面層、蓋層、擴散阻障層、介電層、導電層、其他合適的層狀物、及/或上述之組合。採用一些下方層的例子並非用以侷限本發明實施例，在未偏離本發明範疇的前提下一樣可採用其他合適的下方層。
方法600之步驟604形成光阻層於基板702(或位於基板702上的下方層)上。在多種實施例中，先形成光阻層於基板702(或位於基板上的下方層)上。在多種例子中，光阻層至少可包含聚合物、光酸產生劑、淬息劑(鹼)、與溶劑。在一些實施例中，光阻層包含正型光阻，其包含酸可切斷的聚合物。舉例來說，光酸產生劑在曝光(如紫外線曝光)後可釋放酸，接著在後續的曝光後烘步驟中，酸將切斷酸可切斷的聚合物。在一些例子中，在酸切斷酸可切斷聚合物之後，聚合物(如光阻)將變得較親水而不溶於溶劑或鹼性溶液中。在一些實施例中，光阻層可包含負型光阻，其包含至少一酸催化的可交聯聚合物與四甲基乙二醇的聚合物。舉例來說，光酸產生劑在曝光(如紫外線曝光)後可釋放酸，接著酸將催化酸催化的可交聯聚合物的交聯反應，或者使四甲基乙二醇的聚合物產生四甲基乙二醇重排。在一些例子中，在交聯反應或四甲基乙二醇重排後，聚合物(如光阻)將變得較疏水而不溶於鹼性溶液中。在一些例子中，光阻層可進一步包含界面活性劑、發色團、與交聯劑。在一些實施例中，光阻的聚合物其分子量可介於約1000至約20000之間。在多種實施例中，光阻層對微影曝光製程中所用 的射線敏感，且對蝕刻製程(或離子佈植製程)具有抗性。在一些實施例中，光阻層的形成方法為旋轉塗佈製程。在一些例子中，在形成光阻層前，先形成黏著層如六甲基二矽氮烷層於基板(或視情況位於基板上的下方層)上。在一些實施例中，在形成光阻層之後以及進行曝光製程之前，可進行預烘烤製程以蒸發溶劑並使光阻層緻密化。在多種實施例中，光阻層對多種射線敏感，比如深紫外線(如KrF雷射的248nm射線或者ArF雷射的193nm射線)、極紫外線(如13.5nm射線)、電子束、或離子束。一般而言，多種實施例中的光阻層可對波長小於約250nm的射線敏感。在一些實施例中，光阻可包含三層堆疊，其包含有機下方層、有機下方層上的底抗反射塗層、以及底抗反射塗層上的光阻層。
方法600的步驟606圖案化光阻層。一般而言，在形成光阻層之後，將圖案曝光至塗佈光阻層的基板上。舉例來說，多種實施例中的光阻層可經由中間光罩曝光，且曝光製程採用微影成像系統。在一些實施例中，可採用極紫外線(如13.5nm)曝光光阻層。在其他實施例中，可採用深紫外線(如248nm的KrF準分子雷射或193nm的ArF準分子雷射)、X光、電子束、離子束、及/或其他合適的射線源曝光光阻層。在多種例子中，曝光光阻層的步驟可於空氣、液體(比如浸潤式微影)、或真空(比如極紫外線微影與電子束微影)中進行。在一些實施例中，射線束可經由光罩(如穿透式光罩或反射式光罩)圖案化，且光罩可包含解析度增進結構如相移結構及/或光學鄰近修正，並採用離軸照射模式。在一些其他實施例中，以預定圖 案如積體電路佈局直接調整射線束，而不需採用光罩。舉例來說，可採用數位圖案產生器或直寫模式。
在一些實施例中，在將圖案曝光至塗佈光阻的基板上之後，可進行烘烤製程。舉例來說，一些實施例在曝光光阻層之後以及進行顯影光阻的製程之前，可進行後烘烤製程以穩定並硬化曝光後的光阻層。在一些例子中，曝光製程後將形成潛圖案於光阻層中。舉例來說，潛圖案指的是光阻層上的曝光圖案，其於顯影製程後將變成物理的光阻圖案。在多種實施例中，光阻層的潛圖案可包含光阻層的未曝光部份與曝光部份。在多種實施例中，曝光製程後的光阻層其曝光部份將產生物理變化或化學變化。在一些實施例中，若採用正型光阻，則曝光部份將溶解於後續的顯影製程中。在一些例子中，若採用負型光阻，則曝光部份將轉為不溶，且後續的顯影製程將溶解未曝光部份。
在一些實施例中，在烘烤製程後進行顯影製程，以形成圖案化光阻層，如第7A至7D圖所示。舉例來說，在形成潛影像之後的多種實施例中，進行顯影光阻製程以形成圖案化光阻層704於基板702上。在一些例子中，圖案化光阻層704可具有不一致的圖案輪廓(比如粗糙邊緣、不一致的圖案寬度、或類似輪廓)。在一些實施例中，光阻顯影製程包含本技術領域已知的濕式化學顯影製程。如上所述，若採用正型光阻，則曝光部份將溶於顯影製程中。若採用負型光阻，則曝光部份將不溶且未曝光部份將被移除。
方法600之步驟608沉積處理材料於圖案化光阻層 上。如第7A、7B、與7C圖所示的例子與步驟608的一實施例，處理材料(如第一處理材料200或第二處理材料300)可沉積於圖案化光阻層704上以塗佈圖案化的光阻層(如引導圖案)，包括塗佈圖案輪廓的不一致處。第7A圖係結構700的上視圖，其位於基板上且包含引導圖案(自圖案化光阻層形成)。第7B圖係結構700沿著第7A圖中剖線A-A’的剖視圖。第7C圖係結構700沿著第7A圖中剖線B-B’的剖視圖。如此一來，在第7A至7C圖所示的例子中，具有第一厚度的處理材料可縮減有效圖案寬度(比如自有效圖案寬度W1縮減至有效圖案寬度W2)，且可使引導圖案其寬度狹小的部份合併以形成分隔結構(沿著第7A圖的剖線B-B’)。在一些例子中，後續的縮減材料可沉積於處理後的引導圖案上，以進一步縮減圖案結構、合併引導圖案其寬度狹小的部份、或者調整圖案結構的形狀。第7D圖係另一結構710的上視圖，其包含引導圖案。如第7D圖所示，沉積處理材料(具有第二厚度，且第二厚度小於第一厚度)不會使引導圖案其狹小寬度的部份合併，只會縮減至少部份的有效圖案寬度，並提供更一致的處理後的光阻表面輪廓。舉例來說，如第7B圖所示，存在於處理後的材料其露出的橫向表面之活性點位的一致層狀物，可確保輪廓更加獨立的表面以用於後續製程(比如沉積縮減材料等後續製程)。在多種實施例中，處理材料的沉積方法可為旋轉塗佈製程、氣相沉積製程、或其他合適製程。在一些實施例中，在沉積處理材料於圖案化光阻層上之後，可視情況進行烘烤步驟。在多種實施例中，處理材料可經由氫鍵、離子鍵、或共價鍵鍵結至圖案化光阻層的表面。
方法600之步驟610移除處理材料的未鍵結部份。舉例來說，在塗佈與視情況烘烤處理材料之後，可移除未鍵結至圖案化光阻層其表面的部份處理材料，且移除方法可採用上述溶劑。在多種實施例中，處理材料鍵結至圖案化的光阻層形成處理後的圖案化光阻層，包括對圖案化光阻的輪廓實質上不敏感的光阻圖案。換言之，處理後的圖案化光阻層包含的圖案，比未處理的圖案化光阻層具有較一致的圖案(比如較低的線寬粗糙度)。如此一來，處理後的圖案化光阻層，可用於具有較佳解析度及較佳關鍵尺寸縮減的圖案。在一些例子中，可進行一或多個額外的後處理製程，比如作為圖案縮減製程的一部份。在這些例子中，後續的圖案縮減材料可沉積於處理材料上。在其他實施例中，處理材料與其沉積製程可用於圖案縮減製程。
在一些例子中，在處理製程與形成處理後的圖案化光阻層之後，可經由處理後的光阻層之開口對露出的基板或下方層進行製程，其中處理後的光阻層作為遮罩，在一些實施例中，這些製程可包含以處理後之圖案化光阻層作為蝕刻遮罩並施加至下方層的蝕刻製程，以將圖案自處理後之圖案化光阻層轉移至下方層。在另一實施例中，可包含以處理後之圖案化光阻層作為離子佈植遮罩的離子佈植製程，其可形成多種摻雜結構於下方層中。在一些實施例中，可採用處理後之圖案化光阻層作為遮罩並進行其他製程。
上述進階的微影製程、方法、與材料可用於多種應用，比如鰭狀場效電晶體。舉例來說，可圖案化鰭狀物以產 生較緊密的間隔於結構之間，而上述內容則適用於此步驟。此外，用於形成鰭狀場效電晶體的鰭狀物之間隔物(又稱作芯)，其可由上述製程形成。
更特別的是如上所述，在方法600之前、之中、或之後可進行額外步驟，且方法的其他實施例可取代、省略、或調換一些步驟。舉例來說，一些實施例中的基板702可包含半導體基板，且方法600可形成鰭狀場效電晶體裝置。在這些例子中，方法600可進一步包含形成多個主動鰭狀物於半導體基板中。此外在此例中，方法600可進一步包含蝕刻半導體基板以形成溝槽於半導體基板中；將介電材料填入溝槽中；進行化學機械研磨製程以形成淺溝槽隔離結構；磊晶成長及/或使淺溝槽隔離結構凹陷，以形成鰭狀主動區。在一些實施例中，方法600包含其他步驟以形成多個閘極、閘極間隔物、摻雜的源極/汲極區、用於閘極/源極/汲極結構的接點、與類似單元。在一些實施例中，後續製程可形成多種接點/通孔/線路，以及基板上的多層內連線結構(比如金屬層與層間介電物)，其設置以連接多種結構以形成功能電路。上述功能電路可包含一或多個裝置(比如一或多個鰭狀場效電晶體裝置)。在此例中，多層內連線可包含垂直內連線如通孔或接點，以及水平內連線如金屬線路。多種內連線結構可採用多種導電材料除銅、鎢、及/或矽化物。在一例中，鑲嵌製程及/或雙鑲嵌製程可用以形成銅相關的多層內連線結構。本技術領域中具有通常知識者可得益於本發明實施例，並在未偏離本發明範疇的前提下，實施處理材料的其他實施例及應用。
應注意的是，本發明實施例的處理材料與方法並不限於特定的基板種類、光罩種類、光阻種類、射線源(如射線波長)、及/或微影系統種類。舉例來說，處理材料與方法應用的光阻，其可用於圖案化多種基板材料上的結構及/或裝置，且基板材料可為矽、鍺、碳化矽、矽鍺、鑽石、半導體化合物、或半導體合金，且基板可視情況包含一或多個磊晶層、可具有應力以增進效能、可包含絕緣層上矽結構、及/或具有其他合適的增進結構。本發明實施例可進一步應於於採用反射式光罩(比如用於極紫外線微影)、穿透式光罩、雙強度光罩、相移光罩、或本技術領域已知的其他光罩種類的製程。在一些例子中，此處揭露的實施例可應用的製程，其採用多種光阻如聚甲基丙烯酸甲酯、SU-8、極紫外線光阻、正型光阻、負型光阻、或本技術領域已知的其他種類光阻。此外，本發明實施例可應用於多種微影系統/對準機種類，比如接觸對準機、近接對準機、投影對準機、或極紫外線微影系統。如此一來，本發明實施例可進一步應用於採用任何種類的射線源(射線波長)之系統，且射線源可為紫外線、深紫外線、極紫外線、或本技術領域已知的其他射線源。
與現有技術相較，此處所述的多種實施例具有多種優點。應理解的是，上述內容不需說明所有優點，所有實施例不需具有特定優點，且其他實施例可具有不同優點。舉例來說，此處所述的實施例包含材料組成與處理光阻材料(如圖案化光阻層)的方法，其提供較佳的圖案縮減及/或增進解析度。在多種實施例中，此處所述的材料組成與處理製程，可使對光 阻的圖案輪廓之敏感度最小化。在一些例子中，此處所述的實施例亦可用以調整圖案輪廓(比如在圖案縮減製程之前)。在其他實施例中，處理材料本身可用於圖案縮減製程，其可使圖案縮減製程對光阻的圖案輪廓實質上不敏感。如此一來，本發明實施例可克服至少一些現有光阻組成與方法的多種缺點。
如此一來，本發明一實施例提供半導體裝置的製作方法，其包括形成圖案化光阻層於基板上。在多種實施例中，圖案化光阻層具有第一圖案寬度與第一圖案輪廓，且第一圖案輪廓具有活性點位的第一比例。在一些例子中，將處理材料塗佈至圖案化光阻層。在一些實施例中，處理材料鍵結至圖案化光阻層的表面，以提供處理後的圖案化光阻層，處理後的圖案化光阻層具有第二圖案輪廓，第二圖案輪廓具有活性點位的第二比例，且第二比例大於第一比例。舉例來說，在塗佈處理材料至圖案化光阻層時，可進行第一圖案縮減製程，其中處理後的圖案化光阻層具有第二圖案寬度，且第二圖案寬度小於第一圖案寬度。
在一些實施例中，上述方法更包括在進行該第一圖案縮減製程之後，沉積縮減材料至處理後的圖案化光阻層上，以對處理後的圖案化光阻層進行第二圖案縮減製程。
在一些實施例中，上述方法的第一圖案輪廓具有第一粗糙度，第二圖案輪廓具有第二粗糙度，且第二粗糙度小於第一粗糙度。
在一些實施例中，上述方法之圖案化光阻層包含的引導圖案，具有合併或分開的1×2、1×3、1×N、或N×N個方 形或狹長孔洞，其中N大於3。
在一些實施例中，上述方法之處理材料包含第一接枝單體Rg、第二接枝單體Rg’、與有機可溶單體Rs中的一或多者。
在一些實施例中，上述方法的處理材料包含至少一溶劑，且溶劑為醋酸正丁酯、2-庚酮、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、環己酮、γ-丁內酯、或甲基異丁基甲醇。
在一些實施例中，上述方法之第一接枝單體Rg與第二接枝單體Rg’包括鹼，且第一接枝單體Rg與第二接枝單體Rg’的酸解離常數各自大於7。
在一些實施例中，第一接枝單體Rg與第二接枝單體Rg’包含一或多個官能基如NH3基、一級至三級胺基、OH基、NCS基、烯基、酚基、C5-C20之雜環基、與CN基中至少一者。
在一些實施例中，第一接枝單體Rg與第二接枝單體Rg’之間的酸解離常數差距大於0.3。
在一些實施例中，有機可溶單體Rs包含C5-C20的烷基、環烷基、C5-C20的飽合或未飽合的碳氫環、或C5-C20的雜環基。
在一些實施例中，處理材料包含接枝單體Rg、活性點位Ra、與有機可溶單體Rs中的一或多者。
在一些實施例中，活性點位Ra包含的官能基為羥基、羧基、酚醛化合物、羧酸、或上述之組合。
在另一實施例中，半導體裝置的製作方法包括： 形成引導圖案於基板上，其中引導圖案具有第一圖案寬度。在一些實施例中，採用處理材料處理引導圖案，以提供處理後的引導圖案。處理材料包含至少一接枝單體，且接枝單體鍵結至引導圖案的橫向表面。在多種例子中，處理後的引導圖案的有效圖案寬度小於引導圖案的有效圖案寬度，且處理材料沿著處理後的引導圖案之橫向表面提供活性點位的一致層狀物。
在一實施例中，上述方法之處理材料包含至少兩種接枝單體，其中每一接枝單體與引導圖案具有不同的鍵結強度。
在一實施例中，上述方法更包括在處理引導圖案之後，沉積縮減材料至引導圖案上，以減少處理後的引導圖案之有效寬度。
在一實施例中，上述方法之處理材料包含第一接枝單體Rg、第二接枝單體Rg’、與有機可溶單體Rs中的一或多者。
在一實施例中，上述方法之處理材料包含接枝單體Rg、活性點位Ra、與有機可溶單體Rs中的一或多者。
在又一實施例中，半導體裝置的製作方法包括：形成光阻層於基板上。在一些實施例中，對光阻層進行曝光製程，其中曝光製程採用之極紫外線光源經由中間光罩投影至光阻層上，且中間光罩包含電路圖案。在多種實施例中，在進行曝光製程之後，顯影曝光的光阻層以形成圖案化光阻層。在一些實施例中，圖案化光阻層包含電路圖案。此外，圖案化光阻層具有第一圖案寬度與第一圖案輪廓，且第一圖案輪廓具有活性點位的第一比例。在一些實施例中，接著將處理材料塗佈至 圖案化光阻層，其中處理材料鍵結至圖案化光阻層的表面以提供處理後的圖案化光阻層，其中處理後的圖案化光阻層具有第二圖案輪廓，第二圖案輪廓具有活性點位的第二比例，且第二比例大於第一比例。在多種例子中，在將處理材料塗佈至圖案化光阻層時，進行第一圖案縮減製程，其中處理後的圖案化光阻層具有第二圖案寬度，且第二圖案寬度小於第一圖案寬度。
在一些實施例中，上述方法之處理材料包含第一接枝單體Rg、第二接枝單體Rg’、活性點位Ra、與有機可溶單體Rs中的一或多者。
在一些實施例中，上述方法之電路圖案包含一或多個鰭狀場效電晶體裝置的電路圖案。
上述實施例之特徵有利於本技術領域中具有通常知識者理解本發明實施例。本技術領域中具有通常知識者應理解可採用本發明作基礎，設計並變化其他製程與結構以完成上述實施例之相同目的及/或相同優點。本技術領域中具有通常知識者亦應理解，這些等效置換並未脫離本發明精神與範疇，並可在未脫離本發明之精神與範疇的前提下進行改變、替換、或更動。
600‧‧‧方法
602、604、606、608、610‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種半導體裝置的製作方法，包括：形成一圖案化光阻層於一基板上，其中該圖案化光阻層具有一第一圖案寬度與一第一圖案輪廓，且該第一圖案輪廓具有一第一側壁表面，且該第一側壁表面具有不同種類的活性點位的不同區域；將一處理材料塗佈至該圖案化光阻層，其中該處理材料鍵結至該圖案化光阻層的該第一側壁表面上的不同種類的活性點位，以提供一處理後的圖案化光阻層，該處理後的圖案化光阻層具有一第二圖案輪廓，該第二圖案輪廓具有一第二側壁表面，且該第二側壁表面具有一致種類的活性點位以設置為與後續沉積的一層狀物鍵結；以及在塗佈該處理材料至該圖案化光阻層時，進行一第一圖案縮減製程，其中該處理後的圖案化光阻層具有一第二圖案寬度，且該第二圖案寬度小於該第一圖案寬度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置的製作方法，還包括：在進行該第一圖案縮減製程之後，沉積一縮減材料至該處理後的圖案化光阻層上，以對該處理後的圖案化光阻層進行一第二圖案縮減製程。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置的製作方法，其中該處理材料包含第一接枝單體Rg、第二接枝單體Rg’、與有機可溶單體Rs中的一或多者。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之半導體裝置的製作方法，其中 第一接枝單體Rg與第二接枝單體Rg’包括鹼，且第一接枝單體Rg與第二接枝單體Rg’的酸解離常數各自大於7。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置的製作方法，其中該處理材料包含接枝單體Rg、活性點位Ra、與有機可溶單體Rs中的一或多者。
  6. 一種半導體裝置的製作方法，包括：形成一引導圖案於一基板上，其中該引導圖案具有一第一圖案寬度；以及採用一處理材料處理該引導圖案，以提供一處理後的引導圖案，其中該處理材料包含至少一接枝單體，且至少一該接枝單體鍵結至該引導圖案的橫向表面；其中該處理後的引導圖案的有效圖案寬度小於引導圖案的有效圖案寬度，且其中該處理後的引導圖案包括露出的側壁表面，且露出的側壁表面具有一致種類的活性點位，其設置以與後續沉積的縮減材料鍵結。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之半導體裝置的製作方法，其中該處理材料包含至少兩種接枝單體，其中每一該些接枝單體與該引導圖案具有不同的鍵結強度。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之半導體裝置的製作方法，還包括：在處理該引導圖案之後，沉積該縮減材料至該處理後的引導圖案上，以減少該處理後的引導圖案的有效寬度。
  9. 一種半導體裝置的製作方法，包括： 形成一光阻層於一基板上，圖案化該光阻層以形成一圖案化的光阻層，其中該圖案化的光阻層包括一電路圖案，且其中該圖案化的光阻層具有一第一圖案寬度與一第一圖案輪廓，且第一圖案輪廓具有不同種類的活性點位的第一側壁表面；將一處理材料塗佈至該圖案化的光阻層，其中該處理材料鍵結至該圖案化的光阻層的該第一側壁表面的不同種類的活性點位，以提供一處理後的圖案化的光阻層，其具有一第二圖案輪廓，且該第二圖案輪廓具有一致種類的活性點位的第二側壁表面，其設置以與後續沉積的一層狀物鍵結；以及在將該處理材料塗佈至該圖案化的光阻層時，進行一第一圖案縮減製程，其中該處理後的該圖案化的光阻層具有一第二圖案寬度，且該第二圖案寬度小於該第一圖案寬度。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體裝置的製作方法，其中該處理材料包含第一接枝單體Rg、第二接枝單體Rg’、活性點位Ra、與有機可溶單體Rs中的一或多者。
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