TWI777426B - 光阻底層組成物與製造半導體裝置的方法 - Google Patents

光阻底層組成物與製造半導體裝置的方法 Download PDF

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Abstract

製造半導體裝置的方法包含在半導體基板上形成包含光阻底層組成物的光阻底層。選擇性地在光化輻射下曝光光阻層，並顯影光阻層以形成在光阻層中的圖案。光阻底層組成物包含：具有一或多個酸不穩定基團側基與環氧基側基的第一聚合物、具有一或多個交聯基團的第二聚合物、酸產生劑、淬滅劑或光分解鹼與溶劑。光阻底層組成物包含重量百分濃度在0%至10%的淬滅劑或光分解鹼，以第一聚合物與第二聚合物的總重量為基準。

Description

光阻底層組成物與製造半導體裝置的方法
本揭露的一些實施方式是關於光阻底層組成物與製造半導體裝置的方法。
當消費電子裝置因應於消費需求而變得愈來小時，這些裝置的獨立元件的尺寸必須縮小。在有縮小半導體裝置中的獨立裝置(例如電晶體、電阻器、電容器等)的尺寸的壓力的情況下，構成例如行動電話、電腦平板等的主要元件的半導體裝置被迫縮小。
其中一種可用於半導體裝置製程的科技為光微影材料的使用。此種材料應用於被圖案化的層的表面，接著使用本身已被圖案化的能量源來曝光將要被圖案化的層。這種曝光方式修飾光敏性材料的曝光區域的化學與物理性質。可利用這種修飾方式，沿著缺少修飾的光敏性材料的未曝光區，在不移除另一區域的情況下來移除一個區域。
然而，隨著獨立裝置的尺寸減少，光微影製程的製 程視窗(process window)變得更加緊縮。如此一來，光微影製程的領域發展有必要維持縮小裝置尺寸的能力，且需要進一步的改良，以達到期望的設計規範，使得可維持產生更小的元件。
本揭露的實施方式是製造半導體裝置的方法，包含在半導體基板上形成包含光阻底層組成物的光阻底層，並在光阻底層上形成包含光阻劑組成物的光阻層。選擇性地在光化輻射下曝光光阻層，並顯影光阻層以形成在光阻層中的圖案。光阻底層組成物包含：具有一或多個酸不穩定基團側基與環氧基側基的第一聚合物、具有一或多個交聯基團的第二聚合物、酸產生劑、淬滅劑或光分解鹼與溶劑。光阻底層組成物包含重量百分濃度在0%至10%的淬滅劑或光分解鹼，以第一聚合物與第二聚合物的總重量為基準。
本揭露的另一個實施方式是製造半導體裝置的方法，包含在半導體基板上形成包含光阻底層組成物的光阻底層。使光阻底層交聯。在光阻底層上形成包含光阻劑組成物的光阻層，並圖案化光阻層。光阻底層組成物包含：具有複數個酸不穩定基團側基或複數個環氧基側基的第一聚合物、具有複數個交聯基團的第二聚合物、酸產生劑與溶劑。
本揭露的另一個實施方式是光阻底層組成物，包含 具有一或多個酸不穩定基團側基與環氧基側基的第一聚合物、具有一或多個交聯基團的第二聚合物、酸產生劑與溶劑。
10:基板
15:光阻底層
15’:第二層
15a:光阻底層
15b:部分
20:光阻層
20a:部分
20b:部分
25:光罩
25a:光罩
25b:光罩
30:輻射
35:圖案
35’:圖案
35”:圖案
35’”:圖案
40:光罩基板
50:被圖案化的層
55:基板
60:多層
70:保護蓋
75:吸收材料層
80:背部導體層
85:極紫外線輻射
90:輻射
95:底層
100:中間層
當與隨附圖示一起閱讀時，可由後文實施方式最佳地理解本揭露內容的態樣。注意到根據此產業中之標準實務，各種特徵並未按比例繪製。實際上，為論述的清楚性，可任意增加或減少各種特徵的尺寸。
第1A圖、第1B圖、第1C圖、第1D圖、第1E圖、第1F圖、第1G圖、第1H圖、第1I圖、第1J圖與第1K為製造根據本揭露的一些實施方式的半導體裝置的連續操作的橫截面視圖。
第2A圖繪示本揭露的一些實施方式的具有酸不穩定基團的聚合物。第2B圖繪示本揭露的一些實施方式的酸不穩定基團的去保護反應。第2C圖繪示本揭露的一些實施方式的酸不穩定基團的實施。
第3A圖繪示根據本揭露的一些實施方式的具有酸不穩定基團的聚合物。第3B圖與第3C圖繪示根據本揭露的一些實施方式的開環反應的實施例。
第4A圖繪示根據本揭露的一些實施方式的具有環氧基的聚合物與環氧基反應。第4B圖繪示根據本揭露的一些實施方式的環氧基的實施例。
第5圖繪示根據本揭露的一些實施方式的光酸產生劑的實施例。
第6圖繪示根據本揭露的一些實施方式的淬滅劑的實施例。
第7A圖繪示根據本揭露的一些實施方式的光分解鹼結構。
第7B圖繪示根據本揭露的一些實施方式的光分解鹼的實施例。
第8A圖繪示根據本揭露的一些實施方式的具有交聯基團的聚合物。第8B圖繪示根據本揭露的一些實施方式的交聯基團的實施例。
第9A圖、第9B圖、第9C圖、第9D圖、第9E圖、第9F圖、第9G圖與第9H圖繪示根據本揭露的的一些實施方式的連續操作的製程階段的橫截面視圖。
第10A圖、第10B圖、第10C圖、第10D圖、第10E圖、第10F圖、第10G圖、第10H圖、第10I圖繪示根據本揭露的的一些實施方式的連續操作的製程階段的橫截面視圖。
後文揭露內容提供用於實行所提供的標的的不同特徵的許多不同的實施例或範例。後文描述組件及佈置之特定範例以簡化本揭露內容。當然，這些僅為範例且未意圖具限制性。舉例而言，在後文的描述中，在第二特徵之上或上之第一特徵的形成可包含以直接接觸方式形成第一 特徵及第二特徵的實施例，且亦可包含在第一特徵與第二特徵間形成額外特徵，使得第一特徵及第二特徵可不直接接觸之實施例。此外，在各種範例中，本揭露內容可能重複元件符號及/或字母。此重複係出於簡單及清楚的目的，且重複本身並不規範所論述的各種實施例及/或配置間之關係。
進一步地，為便於描述，本文中可使用諸如「在...之下」、「在...下方」、「較低」、「在...上方」、「較高」、及類似者的空間相對術語，以描述圖示中所例示之一個元件或特徵與另一元件(等)或特徵(等)的關係。除圖示中所描繪之定向之外，空間相對術語亦意圖涵蓋元件在使用或操作中之不同定向。設備能以其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)，且本文中使用之空間相對描述語可同樣以相應的方式解釋。除此之外，術語「由...製成」可表示「包含」或「由...組成」。
隨著特徵尺寸減少至60奈米的圖案間距，線寬解析度也遇到了瓶頸。殘留的光阻劑或細屑很難從具有小間距與高深寬比的圖案移除。為了改善在極紫外線(extreme ultraviolet，EUV)微影操作中的線寬粗糙度，根據本揭露的一些實施方式，可使用光阻底層。光阻底層在顯影操作中移除，從而移除覆蓋在光阻底層上的任何殘留的光阻劑或細屑。在一些實施方式中，光阻底層為底部抗反射膜(bottom anti-reflective coating，BARC)。
第1A圖至第1K圖為製造根據本揭露的一些實施 方式的半導體裝置的連續操作的橫截面視圖。第1A繪示形成在基板10上(例如，半導體晶圓)的光阻底層15。在一些實施方式中，底層15以液體的方式沉積，且基板10在沉積底層時旋轉。
在一些實施方式中，基板10包含至少在表面部分的單晶半導體層。基板10可包含單晶半導體材料例如，但不限於，矽(Si)、鍺(Ge)、矽鍺(SiGe)、砷化鎵(GaAs)、銻化銦(InSb)、磷化鎵(GaP)、銻化鎵(GaSb)、砷化鋁銦(InAlAs)、砷化銦鎵(InGaAs)、磷化鎵銻(GaSbP)、銻砷化鎵(GaAsSb)與磷化銦(InP)。在一些實施方式中，基板10為絕緣體上矽(silicon-on insulator，SOI)的矽層。在特定的實施方式中，基板由矽晶體製成。在特定的實施方式中，基板由矽晶圓製成。
基板10可包含在基板10中的一或多個緩衝層(未繪示)。緩衝層可用於逐漸改變晶格常數，從基板的晶格常數改變至後續形成的源極/汲極區域的晶格常數。緩衝層可由磊晶成長單晶半導體材料形成，例如，但不限於，矽、鍺、鍺錫(GeSn)、矽鍺、砷化鎵、銻化銦、磷化鎵、銻化鎵、砷化鋁銦、砷化銦鎵、磷化鎵銻、銻砷化鎵、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)與磷化銦。在實施方式中，矽鍺緩衝層磊晶成長在矽基板上。矽鍺緩衝層的鍺濃度可從最底下緩衝層的30%原子比增加至最上方緩衝層的70%原子比。
在一些實施方式中，基板10包含至少一種金屬、金屬合金與具有化學式MXa的金屬/氮化物/硫化物/氧化 物/矽化物，其中M為金屬，X為氮(N)、硫(S)、硒(Se)、氧(O)、矽(Si)，且a介於約0.4至約2.5之間。在一些實施方式中，基板10包含鈦(Ti)、鋁(Al)、鈷(Co)、釕(Ru)、氮化鈦(TiN)、氮化鎢(WN)、氮化鉭(TaN)與其組合。
在一些實施方式中，基板10包含具有至少一種矽或金屬的氧化物或氮化物的介電質層，其中矽或金屬的氧化物或氮化物具有化學式MXb，M為金屬或矽，X為氮或氧且b介於約0.4至約2.5之間。在一些實施方式中，鈦、鋁、鉿(Hf)、鋯(Zr)為適合做為M的金屬。在一些實施方式中，基板10包含二氧化矽、氮化矽、氧化鋁、氧化鉿、氧化鑭與其組合。
在一些實施方式中，光阻底層15包含光阻底層組成物，此光阻底層組成物包含具有一或多個酸不穩定基團側基(pendant acid-labile groups)或一或多個環氧基側基(pendant epoxy groups)的聚合物、具有一或多個交聯基團(crosslinking groups)的聚合物、酸產生劑(acid generator)、淬滅劑(quencher)或光分解鹼(photodecomposable base)與溶劑(solvent)。在一些實施方式中，酸產生劑為光酸產生劑(photoacid generator)。
在一些實施方式中，酸不穩定基團側基的原子百分比為聚合物的約5%至約50%，此聚合物具有酸不穩定基團側基或環氧基側基。當酸不穩定基團側基的量超過揭露 的範圍，可能不會改善線寬粗糙度，也不會減少細屑。在一些實施方式中，交聯基團的原子百分比為聚合物的約30%至約70%，此聚合物具有交聯基團。當交聯基團的量超過揭露的範圍，可能不會改善線寬粗糙度，也不會減少細屑。
在一些實施方式中，光阻底層組成物包含重量百分濃度0%至約10%的淬滅劑或光分解鹼。在一些實施方式中，光阻底層15包含置於光阻底層(第一層)15上的第二層15’，其中第二層15’包含重量百分濃度0.1%至約10%的淬滅劑或光分解鹼，如第1B圖所示。在一些實施方式中，若淬滅劑或光分解鹼的量超過揭露的範圍，可能無法改善或無法進一步改善線寬粗糙度與減少細屑。
第2A圖繪示本揭露的一些實施方式的具有酸不穩定基團(acid labile group，ALG)的聚合物。第2B圖繪示本揭露的一些實施方式的酸不穩定基團的去保護反應(deprotection reaction)。當聚合物組成物在光化輻射(actinic radiation)(例如具有波長248奈米的輻射)下曝光時，光酸產生劑(photoacid generator，PAG)產生酸(H+)，酸(H+)會將酸不穩定基團(例如碳酸基)的正丁基團切開，並在聚合物上製造羥基(例如酚)。根據本揭露的一些實施方式的酸不穩定基團的實施例繪示於第2C圖中。
在一些實施方式中，光阻底層15中的聚合物包含碳氫結構(例如脂環族碳氫結構)，此碳氫結構包含形成聚 合物樹脂的主鏈結構的重複單元。這種重複單元可包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、巴豆酸酯、乙烯基酯、馬來酸二酯、延胡索酸二酯、衣康酸二酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯醯胺、苯乙烯、乙烯基醚、其組合或類似物。
在一些實施方式中，使用於碳氫結構的重複單元的特別結構包含一或多個丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸乙醯氧基乙酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、丙烯酸-2-乙氧基乙酯、2-(2-甲氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸-2-烷基-2-金剛烷酯(2-alkyl-2-adamantyl(meth)acrylate)或(甲基)丙烯酸二烷基(1-金剛烷基)甲酯(dialkyl(1-adamantyl)methyl(meth)acrylate)、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸乙醯氧基乙酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-乙氧基乙酯、2-(2-甲氧基乙氧基)乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸苯甲酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羥基丙酯(3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate)、甲基丙烯酸-3-乙醯氧基-2-羥基丙酯 (3-acetoxy-2-hydroxypropyl methacrylate)、甲基丙烯酸-3-氯乙醯氧基-2-羥基丙酯(3-chloroacetoxy-2-hydroxypropyl methacrylate)、巴豆酸丁酯、巴豆酸己酯等。乙烯基酯的範例包含乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、甲氧基乙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、馬來酸二甲酯、馬來酸二乙酯、馬來酸二丁酯、延胡索酸二甲酯、延胡索酸二乙酯、延胡索酸二丁酯、衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、衣康酸二丁酯、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺(methyl acrylamide)、乙基丙烯醯胺、丙基丙烯醯胺、正丁基丙烯醯胺、叔丁基丙烯醯胺、環己基丙烯醯胺、2-甲氧基乙基丙烯醯胺、二甲基丙烯醯胺、二乙基丙烯醯胺、苯基丙烯醯胺、苯甲基丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺(methacrylamide)、甲基甲基丙烯醯胺(methyl methacrylamide)、乙基甲基丙烯醯胺(ethyl methacrylamide)、丙基甲基丙烯醯胺(propyl methacrylamide)、正丁基甲基丙烯醯胺(n-butyl methacrylamide)叔丁基甲基丙烯醯胺(tert-butyl methacrylamide)、環己基甲基丙烯醯胺(cyclohexyl methacrylamide)、2-甲氧基乙基甲基丙烯醯胺(2-methoxyethyl methacrylamide)、(二甲基甲基丙烯醯胺dimethyl methacrylamide)、二乙基甲基丙烯醯胺(diethyl methacrylamide)、苯基甲基丙烯醯胺(phenyl methacrylamide)、苯甲基甲基丙烯醯胺(benzyl methacrylamide)、甲基乙烯基醚、丁基 乙烯基醚、己基乙烯基醚、甲氧基乙基乙烯基醚、二甲胺基乙基乙烯基醚等。苯乙烯的實施例包含苯乙烯、甲苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙苯乙烯、異丙基苯乙烯、丁苯乙烯、甲氧基苯乙烯、丁氧基苯乙烯、乙醯氧基苯乙烯、羥基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴苯乙烯、乙烯苯甲酸甲酯、α-甲苯乙烯、馬來醯亞胺、乙烯基吡啶、乙烯吡咯烷酮、乙烯基咔唑、其組合或類似物。
在一些實施方式中，碳氫結構的重複單元也具有不論是單環或是多環碳氫結構的取代基，或是單環或多環碳氫結構為重複單元，以形成脂環族碳氫結構。在一些實施方式中，單環結構的特定實施例包含二環烷、三環烷、四環烷、環戊烷、環己烷等。在一些實施方式中，單環結構的特定實施例包含金剛烷(adamantine)、降冰片烷(norbornane)、乙酸異冰片酯(isobornane)、三環癸烷(tricyclodecane)、四環十二烷(tetracyclododecane)等。
會分解的基團(酸不穩定基團)連接在碳氫結構上，使得此基團在光化輻射下的曝光期間，會與由光活性化合物(例如光酸產生劑)產生的酸根離子/鹼根離子/自由基反應。在一些實施方式中，會分解的基團為羧酸基、氟化醇基、苯酚基、磺基、磺胺基、磺醯亞胺基(sulfonylimido group)、(烷基磺醯基)(烷基羰基)亞甲基((alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl)methylene group)、(烷基磺醯基)(烷基羰基)亞胺基 ((alkylsulfonyl)(alkyl-carbonyl)imido group)、雙(烷基羰基)亞甲基(bis(alkylcarbonyl)methylene group)、雙(烷基羰基)亞胺基(bis(alkylcarbonyl)imido group)、雙(烷基磺醯基)亞甲基(bis(alkylsulfonyl)methylene group)、雙(烷基磺醯基)亞胺基(bis(alkylsulfonyl)imido group)、三(烷基羰基)亞甲基(tris(alkylcarbonyl)methylene group)、三(烷基磺醯基)亞甲基(tris(alkylsulfonyl)methylene group)、其組合或類似物。用於氟化醇類的特定基團包含被氟化的羥烷基，例如在一些實施方式中的六氟異丙醇基。用於羧酸基的特定基團包含丙烯酸基、甲基丙烯酸基等。
第3A圖繪示根據本揭露的一些實施方式的具有酸不穩定基團的聚合物。第3B圖與第3C圖繪示根據本揭露的一些實施方式的開環反應與酸不穩定基團的實施例。在一些實施方式中，在酸不穩定基團的反應期間，縮醛、縮丙酮化合物或酸酐基被分解為二元醇。在一些實施方式中，酸不穩定基團藉由連接基團R1連接至具有酸不穩定基團側基或環氧基側基的聚合物，連接基團R1從下列基團中選出：經取代或未經取代的、有支鏈或無支鏈的脂肪族基(aliphatic groups)、有支鏈或無支鏈的芳香族基團、具有1至9個碳的環狀與非環狀基團、未經取代或由鹵素取代的基團或-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、 -SO-與-SO2-或羧酸基、醚基、酮基、酯基或苯基。在一些實施方式中，酸不穩定基團為五元或六元雜環。在一些實施方式中，酸不穩定基團為環縮醛基。
第4A圖繪示根據本揭露的一些實施方式的具有環氧基的聚合物與環氧基反應。第4B圖繪示根據本揭露的一些實施方式的環氧基的實施例。在環氧基反應中形成羥基。在一些實施方式中，環氧基藉由連接基團R1連接至具有環氧基側基的聚合物，連接基團R1從下列基團中選出：經取代或未經取代的、有支鏈或無支鏈的脂肪族基(aliphatic groups)、有支鏈或無支鏈的芳香族基團、具有1至9個碳的環狀與非環狀基團、未經取代或由鹵素取代的基團或-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-與-SO2-或羧酸基、醚基、酮基、酯基或苯基。
第5圖繪示根據本揭露的一些實施方式的光酸產生劑的實施例。在一些實施方式中，光酸產生劑包含陽離子與陰離子的組合，例如第5圖所示的陽離子與陰離子中的其中一個。根據本揭露的一些實施方式的光酸產生劑包含α-(三氟甲基磺醯)-雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基醯亞胺(α-(trifluoromethylsulfonyloxy)-bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarb-o-ximide，MDT)、N-羥-萘醯亞胺(N-hydroxy-naphthalimide，DDSN)、安息香對甲苯磺酸酯(benzoin tosylate)、叔丁基苯基 -α-(對甲苯磺醯氧)乙酸酯(t-butylphenyl-α-(p-toluenesulfonyloxy)-acetate)與叔丁基-α-(對甲苯磺醯氧)乙酸酯(t-butyl-α-(p-toluenesulfonyloxy)-acetate)、三芳基鋶(triarylsulfonium)與二芳基錪(diaryliodonium)的六氟銻酸鹽、六氟砷酸鹽、三氟甲磺酸鹽、錪全氟辛磺酸鹽(iodonium perfluorooctanesulfonate)、N-樟腦磺醯氧萘醯亞胺(N-camphorsulfonyloxynaphthalimide)、N-五氟苯磺醯氧萘醯亞胺(N-pentafluorophenylsulfonyloxynaphthalimide)、離子化的錪磺酸鹽(ionic iodonium sulfonates)例如二芳基錪(diaryl iodonium)(烷基或芳基)磺酸鹽與雙(二叔丁苯基)錪莰基磺酸鹽(bis-(di-t-butylphenyl)iodonium camphanylsulfonate)、全氟烷磺酸鹽(perfluoroalkanesulfonates)例如全氟戊磺酸鹽、全氟辛磺酸鹽、全氟甲磺酸鹽、芳基(例如苯基或苯甲基)三氟甲磺酸鹽例如三苯基鋶三氟甲磺酸鹽(triphenylsulfonium triflate)或雙(叔丁苯基)錪三氟甲磺酸鹽(bis-(t-butylphenyl)iodonium triflate)；連苯三酚衍生物(例如連苯三酚的三甲磺酸酯(trimesylate))、羥亞胺的三氟甲磺酸酯(trifluoromethanesulfonate esters)、α,α'-雙-磺 基-重氮甲烷(α,α'-bis-sulfonyl-diazomethanes)、有氮取代的苯甲醇的磺酸酯、4-重氮萘醌(naphthoquinone-4-diazides)、烷基二碸(alkyl disulfones)或類似物。
在一些實施方式中，以光酸產生劑與聚合物的總重量為基準，光酸產生劑的重量百分濃度介於約1%至約20%之間。在其他的實施方式中，以光酸產生劑與聚合物的總重量為基準，光酸產生劑的重量百分濃度介於約10%至約15%之間。當光酸產生劑的濃度低於揭露的範圍，可能無法產生足夠的酸來改善線寬粗糙度並減少細屑。當光酸產生劑的濃度高於揭露的範圍，可能不會顯著地改善線寬粗糙度與細屑的問題，或是可能增加線寬粗糙度與細屑的問題。
第6圖繪示根據本揭露的一些實施方式的淬滅劑的實施例。在一些實施方式中，淬滅劑抑制在光阻底層中所產生的酸或鹼的擴散，所以防止光產生的酸或鹼擴散至未在光化輻射下曝光的部分光阻底層。
第7A圖繪示根據本揭露的一些實施方式的光分解鹼結構的實施例。在一些實施方式中，光分解鹼包含陽離子與陰離子的組合。R代表經取代或未經取代的具有5個或更多個碳原子的脂環基。X代表二價的連接基。Y代表線性、有支鏈的或環狀的烯基或亞芳基。Rf代表包含氟原子的碳氫基團。M+代表有機陽離子或金屬陽離子。陽離子與陰離子的實施例繪示於第7B圖中。
第8A圖繪示根據本揭露的一些實施方式的具有交聯基團的聚合物與交聯基團的實施例。藉由加熱組成物至攝氏約80度至攝氏約300度之間來活化交聯基團。交聯基團的實施例繪示於第8B圖。在一些實施方式中，交聯基團藉由連接基團R1連接至具有交聯基團的聚合物，連接基團R1從下列基團中選出：經取代或未經取代的、有支鏈或無支鏈的脂肪族基(aliphatic groups)、有支鏈或無支鏈的芳香族基團、具有1至9個碳的環狀與非環狀基團、未經取代或由鹵素取代的基團或-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-與-SO2-或羧酸基、醚基、酮基、酯基或苯基。
在一些實施方式中，具有酸不穩定基團側基或交聯基團的聚合物的主鏈為碳氫鏈。在一些實施方式中，聚合物為聚羥基苯乙烯、聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯為主的聚合物。
在一些實施方式中，聚合物也包含其他連接至碳氫結構的基團，以助於提升可聚合樹酯的各種性質。在一些實施方式中，聚合物包含一或多個脂環族碳氫結構，此脂環族碳氫結構不包含可分解基團。在一些實施方式中，不包含可分解基團的碳氫結構包含例如以下的結構：1-金剛烷基(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷基(甲基)丙烯酸酯、環己烷基(甲基)丙烯酸酯、其組合或類似物。
在一些實施方式中，光阻底層15具有介於2奈米 至約1微米之間的寬度。在一些實施方式中，光阻底層具有介於5奈米至約500奈米之間的寬度，且在其他實施方式中，光阻底層具有介於10奈米至約200奈米之間的寬度。低於揭露範圍的光阻底層厚度可能不足以提供適當的光阻劑的黏著與抗反射特性。大於揭露範圍的光阻底層厚度可能不必要地太厚，且可能無法對光阻層的黏著性與細屑減少提供更進一步的改善。
在溶劑中放入光阻底層組成物的個別成分，以助於光阻底層的混合與分配。為了幫助光阻劑的混合與分配，至少部分地根據所選的聚合物與光酸產生劑的材料來選擇溶劑。在一些實施方式中，選擇溶劑，使得聚合物樹酯與光酸產生劑可均勻地溶解在溶劑中，並分配至將要被圖案化的層上。
在一些實施方式中，溶劑為有機溶劑，並包含一或多種適合的溶劑例如酮、醇、多元醇、醚、醇醚、環狀醚、芳香族碳氫化合物、酯、丙酸鹽、乳酸鹽、乳酸酯、烷二醇單烷醚、烷基乳酸鹽、烷基烷氧基丙酸鹽、環狀內酯、包含環的單酮化合物、烯基碳酸鹽、烷基烷氧基乙酸鹽、烷基丙酮酸、乳酸酯、乙二醇烷基醚乙酸酯、二甘醇、丙二醇烷基醚乙酸酯、烷二醇烷基醚乙酸酯、烷二醇單烷基酯或類似物。
可用於光阻底層組成物的溶劑的材料特定實施例包含丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇(isopropanol，IPA)、正丁醇、甲苯、二甲苯、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、四氫呋 喃(tetrahydrofuran，THF)、環己酮(cyclohexanone，CHN)、甲基異戊酮、2-庚酮(MAK)、乙二醇、4-甲基-2-戊醇(methyl isobutyl carbinol，MIBC)、乙二醇一乙酸酯、乙二醇二甲基醚、乙二醇甲基乙基醚、乙二醇一乙基醚、甲基-2-乙氧乙基乙酸酯、乙基-2-乙氧乙基乙酸酯、二甘醇、二甘醇一乙酸酯、二甘醇一甲基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇二甲基、二甘醇乙基甲基醚、二甘醇一乙基醚、二甘醇一丁基醚、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸甲酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、乙基羥基乙酸酯、2-羥基-2-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸正丁酯(n-butyl acetate，nBA)、乳酸甲酯、乳酸乙酯(ethyl lactate、EL)、乳酸丙酯、乳酸丁酯、丙二醇、丙二醇一乙酯、丙二醇一乙基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚乙酸酯、丙二醇一丙基甲基醚乙酸酯、丙二醇一丁基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚丙酸酯、丙二醇一乙基醚丙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚乙酸酯、丙二醇一乙基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚、丙二醇一乙基醚、丙二醇一丙基醚、丙二醇一丁基醚、乙二醇一甲基醚、乙二醇一乙基醚、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲酯與3-甲氧基丙酸乙酯、β-丙內酯、β-丁內酯、γ-丁內酯(GBL)、α-甲基-γ-丁內酯、β-甲基-γ-丁內酯、γ-戊內酯、γ-己內酯、γ-辛內酯、α-羥 基-γ-丁內酯、2-丁酮、3-甲基丁酮頻哪醇酮、2-戊酮、3-戊酮、4-甲基-2-戊酮、2-甲基-3-戊酮、4,4-二甲基-2-戊酮、2,4-二甲基-3-戊酮、2,2,4,4-四甲基-3-戊酮、2-己酮、3-己酮、5-甲基-3-己酮、3-庚酮、4-庚酮、2-甲基-3-庚酮、5-甲基-3-庚酮、2,6-二甲基-4-庚酮、2-辛酮、3-辛酮、2-壬酮、3-壬酮、5-壬酮、2-癸酮、3-癸酮、4-癸酮、5-己烯-2-酮、3-戊烯-2酮、環戊酮、2-甲基環戊酮、3-甲基環戊酮、2,2-二甲基環戊酮、2,4,4-三甲基環戊酮、3-甲基環己酮、4-甲基環己酮、4-乙基環己酮、2,2-二甲基環己酮、2,6-二甲基環己酮、2,2,6-三甲基環己酮、環庚酮、2-甲基環庚酮、3-甲基環庚酮、碳酸丙烯酯、碳酸伸乙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、2-甲氧基乙基乙酸酯(acetate-2-methoxyethyl)、2-乙氧基乙基乙酸酯(acetate-2-ethoxyethyl)、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基乙酸酯(acetate-2-(2-ethoxyethoxy)ethyl)、3-甲氧基-3-甲基丁基乙酸酯(acetate-3-methoxy-3-methylbutyl)、1-乙氧基-2-丙基乙酸酯(acetate-1-methoxy-2-propyl)、二丙二醇、單甲基醚、單乙基醚、單丙基醚、單丁基醚、單苯醚、二丙二醇一乙酸酯、二噁烷、甲基丙酮酸、乙基丙酮酸、丙基丙酮酸、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮(n-methylpyrrolidone，NMP)、2-甲氧基乙基醚(2-methoxyethyl ether，diglyme)、乙二醇 一甲基醚、丙二醇一甲基醚、丙酸甲酯、乙酸甲酯、乙基乙氧基丙酸酯、甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、環戊酮、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇甲基醚乙酸酯(propylene glycol methyl ether acetate，PGMEA)、亞甲基-2-乙氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethylformamide，DMF)、N-甲基甲醯苯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、苯甲基乙基醚、二己醚、丙酮基丙酮、異佛爾酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苯甲醇、乙酸苯甲酯、苯甲酸乙酯、乙二酸二乙酯、馬來酸二乙酯、苯基-2-乙氧基乙醇乙酯(phenyl cellosolve acetate)或類似物。
熟習本領域之技藝者將了解，在此列出的用於光阻底層組成物的溶劑成分的材料只是為了例示性質，並不是為了將實施方式限制為如特定所述的溶劑成分。再者，可使用任何可溶解聚合物與光酸產生劑的材料，且所有這些材料包含在本揭露範圍中。
在一些實施方式中，方法包含光阻底層的第一加熱，加熱溫度介於攝氏約40度至攝氏約300度之間，持續時間為10秒至5分鐘，以形成包含交聯的光阻底層15a的組成物，如第1C圖所示。加熱會導致交聯基團交聯。在一些實施方式中，第一加熱在介於攝氏約80度至攝氏約200度之間的溫度下執行，持續時間為約20秒至約3分鐘。在其他實施方式中，第一加熱在介於攝氏約80度至攝氏約300度之間的溫度下執行，持續時間為約30秒至約2分 鐘。
接著，光阻劑組成物置於在基板10上的包含交聯的光阻底層15a的組成物上，以形成光阻層20，如第1D圖所示。在一些實施方式中，基板10在光阻層20的沉積期間或之後旋轉，以使光阻劑組成物遍布包含交聯的光阻底層15a的組成物的表面。
光阻層20為光敏性層，且在光化輻射下曝光與顯影光阻層20來圖案化光阻層20。被入射輻射照射的光阻劑區的化學性質以特定的方式改變，此改變取決於使用的光阻劑種類。光阻層20為正型光阻劑或負型光阻劑。正光阻劑指的是當在輻射(例如紫外線光)下曝光時，正型光阻劑指的是當曝光在輻射下時，例如紫外光，變得可溶於顯影劑的光阻劑材料，而未曝光(或曝光較少)的光阻劑區域不可溶於顯影劑。另一方面，負型光阻劑指的是當曝光在輻射下時，變得可不可溶於顯影劑的光阻劑材料，而未曝光(或曝光較少)的光阻劑區域可溶於顯影劑。當曝光在輻射下時，變得不可溶的負型光阻劑區域可能是因為曝光在輻射下造成的交聯而變得不可溶。
光阻層20為藉由光化輻射曝光來圖案化、顯影的光敏性層。取決於使用的光阻劑種類，被入射輻射撞擊的光阻劑區域的化學性質會以不同形式變化。光阻層20不是正型光阻劑就是負型光阻劑。正型光阻劑指的是當曝光在輻射(例如紫外光)下時，變得可溶於顯影劑的光阻劑材料，而未曝光(或曝光較少)的光阻劑區域不可溶於顯影劑。另 一方面，負型光阻劑指的是當曝光在輻射下時，變得不可溶於顯影劑的光阻劑材料，而未曝光(或曝光較少)的光阻劑區域可溶於顯影劑。當在輻射下曝光時，變得不可溶的負型光阻劑區域可能是因為在輻射下曝光造成的交聯而變得不可溶。
光阻劑為正型或是負型取決於用於顯影光阻劑的顯影劑種類。舉例而言，當顯影劑為水溶液型顯影劑時，例如氫氧化四甲基銨(tetramethylammonium hydroxide，TMAH)溶液，有些正型光阻劑提供正型圖案(即藉由顯影劑移除暴露區)。另一方面，當顯影劑為有機溶液時，相同的光阻劑提供負型圖案(即藉由顯影劑移除未暴露區)。此外，在一些由氫氧化四甲基銨溶液顯影的負型光阻劑中，由氫氧化四甲基銨移除光阻劑的未暴露區，且光阻劑的暴露區一暴露在光化輻射下便發生交聯，在顯影結束後仍會留在基板上。
在一些實施方式中，根據本揭露的光阻劑組成物包含具有一或多種在溶劑中的光活性化合物(photoactive compounds，PACs)的聚合物。在一些實施方式中，聚合物包含碳氫結構(例如脂環族碳氫結構)，此碳氫結構包含一或多個會分解的基團(例如，酸不穩定基團)，或是當與從光活性化合物(如下文所述)產生的酸根離子、鹼根離子或自由基混合時，會發生反應。在一些實施方式中，碳氫結構包含形成聚合物樹酯的主鏈結構的重複單元。這種重複單元可包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、巴豆酸酯、乙 烯基酯、馬來酸二酯、延胡索酸二酯、衣康酸二酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯醯胺、苯乙烯、乙烯基醚、其組合或類似物。
在一些實施方式中，使用於碳氫結構的重複單元的特定結構包含一或多個丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸乙醯氧基乙酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、丙烯酸-2-乙氧基乙酯、丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙基酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸-2-烷基-2-金剛烷酯或(甲基)丙烯酸二烷基(1-金剛烷基)甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸乙醯氧基乙酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙基酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸苯甲酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-3-乙醯氧基-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-3-氯乙醯氧基-2-羥基丙酯、巴豆酸丁酯、巴豆酸己酯等。乙烯基酯的實施例包含乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、甲氧基乙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、馬來酸二甲酯、馬來酸二乙酯、馬來酸二丁酯、延胡索酸二甲酯、延胡索酸二乙酯、延胡索酸 二丁酯、衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、衣康酸二丁酯、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺(methyl acrylamide)、乙基丙烯醯胺、丙基丙烯醯胺、正丁基丙烯醯胺、叔丁基丙烯醯胺、環己基丙烯醯胺、2-甲氧基乙基丙烯醯胺、二甲基丙烯醯胺、二乙基丙烯醯胺、苯基丙烯醯胺、苯甲基丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺(methacrylamide)、甲基甲基丙烯醯胺(methyl methacrylamide)、乙基甲基丙烯醯胺(ethyl methacrylamide)、丙基甲基丙烯醯胺(propyl methacrylamide)、正丁基甲基丙烯醯胺(n-butyl methacrylamide)叔丁基甲基丙烯醯胺(tert-butyl methacrylamide)、環己基甲基丙烯醯胺(cyclohexyl methacrylamide)、2-甲氧基乙基甲基丙烯醯胺(2-methoxyethyl methacrylamide)、(二甲基甲基丙烯醯胺dimethyl methacrylamide)、二乙基甲基丙烯醯胺(diethyl methacrylamide)、苯基甲基丙烯醯胺(phenyl methacrylamide)、苯甲基甲基丙烯醯胺(benzyl methacrylamide)、甲基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、己基乙烯基醚、甲氧基乙基乙烯基醚、二甲胺基乙基乙烯基醚等。苯乙烯的實施例包含苯乙烯、甲苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙苯乙烯、異丙基苯乙烯、丁苯乙烯、甲氧基苯乙烯、丁氧基苯乙烯、乙醯氧基苯乙烯、羥基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴苯乙烯、乙烯苯甲酸甲酯、α-甲苯乙烯、馬來醯亞胺、乙烯基吡啶、乙烯吡咯烷酮、乙烯基咔唑其組合或類似物。
在一些實施方式中，碳氫結構的重複單元也具有不論是單環或是多環碳氫結構的取代基，或是單環或多環碳氫結構為重複單元，以形成脂環族碳氫結構。在一些實施方式中，單環結構的特定實施例包含二環烷、三環烷、四環烷、環戊烷、環己烷等。在一些實施方式中，單環結構的特定實施例包含金剛烷(adamantine)、降冰片烷(norbornane)、乙酸異冰片酯(isobornane)、三環癸烷(tricyclodecane)、四環十二烷(tetracyclododecane)或類似物。
會分解的基團(也稱為離去基，或是在一些光活性化合物為光酸產生劑的實施方式中的酸不穩定基團)連接在碳氫結構上，使得此基團在光化輻射下的曝光期間，會與由光活性化合物(例如光酸產生劑)產生的酸根離子/鹼根離子/自由基反應。在一些實施方式中，會分解的基團為羧酸基、氟化醇基、苯酚基、磺基、磺胺基、磺醯亞胺基(sulfonylimido group)、(烷基磺醯基)(烷基羰基)亞甲基((alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl)methylene group)、(烷基磺醯基)(烷基羰基)亞胺基((alkylsulfonyl)(alkyl-carbonyl)imido group)、雙(烷基羰基)亞甲基(bis(alkylcarbonyl)methylene group)、雙(烷基羰基)亞胺基(bis(alkylcarbonyl)imido group)、雙(烷基磺醯基)亞甲基(bis(alkylsulfonyl)methylene group)、雙(烷基磺醯基)亞胺基(bis(alkylsulfonyl)imido group)、三(烷基羰基)亞甲基(tris(alkylcarbonyl)methylene group)、三(烷基磺醯基)亞甲基(tris(alkylsulfonyl)methylene group)、其組合或類似物。用於氟化醇類的特定基團包含被氟化的羥烷基，例如在一些實施方式中的六氟異丙醇基。用於羧酸基的特定基團包含丙烯酸基、甲基丙烯酸基或類似物。光阻劑組成物的聚合物上的酸不穩定基團的實施例包含在繪示於第2C圖的基團中。
在一些實施方式中，聚合物也包含其他連接至碳氫結構的基團，以助於提升可聚合樹酯的各種性質。舉例而言，含有內酯基的碳氫結構有助於減少顯影光阻劑後的邊緣粗糙度的程度，從而減少顯影過程中所產生的缺陷量。在一些實施方式中，內酯基包含具有五元至七元的環，雖然任何適合的內酯結構皆可用於內酯基中。
在一些實施方式中，聚合物包含有助於提升光阻層與底下的結構(例如基板)之間的黏著性。極性基可用於提升黏著性。適合的極性基包含羥基、氰基或類似物，雖然任何適合的極性基皆可使用。
視情況而定，在一些實施方式中，聚合物包含一或多個脂環族碳氫結構，此脂環族碳氫結構不包含會分解的基團。在一些實施方式中，不包含會分解的基團的碳氫結構包含例如以下的結構：1-金剛烷基(甲基)丙烯酸酯(1-adamantyl(meth)acrylate)、三環癸烷基(甲基)丙烯酸酯、環己烷基(甲基)丙烯酸酯其組合或類似物。
在一些實施方式中，光阻劑組成物中的聚合物為聚羥基苯乙烯、聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯為主的聚合物。
此外，光阻劑的一些實施方式包含一或多種光活性化合物。光活性化合物為具有光活性的成分，例如光酸產生劑、光鹼產生劑、自由基產生劑或類似物。在一些光活性化合物為光酸產生劑的實施方式中，光活性化合物包含鹵化三嗪、鎓鹽、重氮鹽、芳香族重氮鹽、鏻鹽、鋶鹽、錪鹽、醯亞胺磺酸酯、肟磺酸酯、重氮基二碸、二碸、鄰硝基苯甲基碸、磺酸化酯、鹵化磺醯氧基二羧基醯亞胺、α-氰基氧胺磺酸酯、酮基重氮基碸、磺醯基重氮酯、1,2-二芳基磺醯聯胺、硝基苯甲基酯與s-三嗪衍伸物、其組合或類似物。
光酸產生劑的特定實施例包含α-(三氟甲基磺醯)-雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基醯亞胺(α-(trifluoromethylsulfonyloxy)-bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarb-o-ximide，MDT)、N-羥-萘酰亞胺(N-hydroxy-naphthalimide，DDSN)、安息香對甲苯磺酸酯(benzoin tosylate)、叔丁基苯基-α-(對甲苯磺醯氧)乙酸酯(t-butylphenyl-α-(p-toluenesulfonyloxy)-acetate)與叔丁基-α-(對甲苯磺醯氧)乙酸酯(t-butyl-α-(p-toluenesulfonyloxy)-acetate)、三芳基鋶(triarylsulfonium)與二芳基錪 (diaryliodonium)的六氟銻酸鹽、六氟砷酸鹽)、三氟甲磺酸鹽、錪全氟辛磺酸鹽(iodonium perfluorooctanesulfonate)、N-樟腦磺醯氧萘醯亞胺(N-camphorsulfonyloxynaphthalimide)、N-五氟苯磺醯氧萘醯亞胺(N-pentafluorophenylsulfonyloxynaphthalimide)、離子化的錪磺酸鹽(ionic iodonium sulfonates)例如二芳基錪(diaryl iodonium)(烷基或芳基)磺酸鹽與雙(二叔丁苯基)錪莰基磺酸鹽(bis-(di-t-butylphenyl)iodonium camphanylsulfonate)、全氟烷磺酸鹽(perfluoroalkanesulfonates)例如全氟戊磺酸鹽、全氟辛磺酸鹽、全氟甲磺酸鹽、芳基(例如苯基或苯甲基)三氟甲磺酸鹽例如三苯基鋶三氟甲磺酸鹽(triphenylsulfonium triflate)或雙(叔丁苯基)錪三氟甲磺酸鹽(bis-(t-butylphenyl)iodonium triflate)；連苯三酚衍生物(例如連苯三酚的三甲磺酸酯(trimesylate))、羥亞胺的三氟甲磺酸酯(trifluoromethanesulfonate esters)、α,α'-雙-磺基-重氮甲烷(α,α'-bis-sulfonyl-diazomethanes)、有氮取代的苯甲醇的磺酸酯、4-重氮萘醌(naphthoquinone-4-diazides)、烷基二碸(alkyl disulfones)或類似物。根據本揭露的一些實施方式的光酸產生劑的結構繪示於第5圖中。
在光活性化合物為自由基產生劑的一些實施方式中，光活性化合物包含N-苯基甘氨酸、芳香酮類，包含二苯酮、N,N'-四甲基-4,4'-二胺二苯酮、N,N'-四乙基-4,4'-二胺二苯酮、4-甲氧基-4'-二甲基乙基二苯酮、3,3'-二甲基-4-甲氧基二苯酮、p,p'-雙(二甲胺)二苯酮、p,p'-雙(二乙胺)二苯酮；蒽醌、2-乙基蒽醌；萘醌；與菲醌；安息香(benzoin)類，包含安息香、安息香甲基醚、安息香異丙醚、安息香異丙醚、安息香正丁醚、安息香苯醚(benzoin-phenylether)、甲基安息香(methylbenzoin)與乙基安息香(ethylbenzoin)；苯甲基衍伸物，包含聯苄、苄基二苯基二硫化物(benzyldiphenyldisulfide)與苄基二甲基酮；吖啶(acridine)衍生物，包含9-苯基吖啶與和1,7-雙(9-吖啶基)庚烷；硫雜蒽酮(thioxanthones)，包含2-氯硫雜蒽酮、2-甲基硫雜蒽酮、2,4-二乙基硫雜蒽酮、2,4-二甲基硫雜蒽酮與2-異丙基硫雜蒽酮；苯乙酮(acetophenones)，包含1,1-二氯苯乙酮、對叔丁基二氯苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮與2,2-二氯-4-苯氧基苯乙酮；2,4,5-三芳基咪唑二聚體(2,4,5-triarylimidazole dimers)，包含如2-(鄰氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚體、2-(鄰氯苯基)-4,5-二(甲氧基苯基)咪唑二聚體、2-(鄰氟苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚體、2-(鄰甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚體、2-(對甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二 聚體、2,4-二(對甲氧基苯基)-5-二苯基咪唑二聚體、2-(2,4-二甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚體與2-(對-甲基巰基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚體、其組合或類似物。
在光活性化合物為光鹼產生劑的一些實施方式中，光鹼產生劑包含二硫代氨基甲酸酯四級銨鹽(quaternary ammonium dithiocarbamates)、α胺基酮、含肟-胺基甲酸乙酯(oxime-urethane)的分子例如二苯酮肟六亞甲基二胺基甲酸乙酯、銨四硼酸有機鹽與N-(2-氮硝基苄氧羰基)環胺、其組合或類似物。
熟習本領域之技藝者將了解，在此列出的化學品只是為了例示光活性化合物的實施例，並不是為了將實施方式限制為如特定所述的光活性化合物。再者，可使用任何適合的光活性化合物，且所有的這些光活性化合物包含在本揭露範圍中。
在一些實施方式中，在光阻劑中加入交聯劑。交聯劑與聚合物樹酯中的碳氫結構中的其中一個基團反應，並與不同的碳氫結構中的第二基團反應，以將兩個碳氫結構交聯、鍵結在一起。這種鍵結與交聯增加了交聯反應產生的聚合物產物的分子量，並增加光阻劑的總體連接密度。密度的增加與連接密度的增加有助於提升光阻圖案。
在一些實施方式中，交聯劑具有以下的結構：
Figure 110106569-A0305-02-0033-1
 其中C為碳，n介於1至15之間，A與B各自包含氫原子、羥基、鹵化物、芳香族碳環或具有1至12個碳的直鏈或環狀的烷基、烷氧基/氟基、烷基/氟烷氧基鏈，且每個碳包含A與B。在碳鏈的第一尾端的第一末端碳包含X，且在碳鏈的第二尾端的第二末端碳包含Y，其中X與Y各自包含胺基、硫醇基、羥基、異丙醇基或異丙胺基，除非是n等於1時，X與Y會鍵結至同一個碳。可用於交聯劑的材料的特定實施例包含以下：
Figure 110106569-A0305-02-0033-4
在一些加入偶和試劑(couple reagent)與交聯劑的實施方式中，可加入偶和試劑來代替加入至光阻劑組成物的交聯劑，或是除了加入至光阻劑組成物的交聯劑外，也加入偶和試劑。偶和試劑藉由在加入交聯試劑之前，與聚合物樹酯中的碳氫結構中的基團反應來幫助交聯反應，從而減少交聯反應的反應能量，並增加反應速率。鍵結的偶和試劑接著與交聯劑反應，從而將交聯劑偶合至聚合物 樹酯。
或者，在一些實施方式中，在光阻劑中加入偶和試劑而不加入交聯劑，偶和試劑用於將聚合物中的碳氫結構中的基團偶合至不同的碳氫結構中的第二基團，以將兩個聚合物交聯與鍵結在一起。然而，在這種實施方式中，與交聯劑不同，偶和試劑不會留下而成為聚合物的一部分，且只協助一個碳氫結構與另一個碳氫結構之間的直接鍵結。
在一些實施方式中，偶和試劑具有以下結構：
Figure 110106569-A0305-02-0034-5
 其中，R為碳原子、氮原子、硫原子或氧原子，M包含氯原子、溴原子、碘原子、--NO2、--SO3-、--H--、--CN、--NCO、--OCN、--CO2-、--OH、--OR*、--OC(O)CR*、--SR、--SO2N(R*)2--SO2R*、SOR、--OC(O)R*、--C(O)OR*、--C(O)R*、--Si(OR*)3、--Si(R*)3、環氧基等，且R*為被取代或未被取代的C1至C12的烷基、C1至C12的芳基、C1至C12的芳烷基等。在一些實施方式中，可用於偶和試劑的材料的特定實施例包含以下：
Figure 110106569-A0305-02-0034-6
光阻劑的一些實施方式為含金屬光阻劑。在一些實施方式中，含金屬光阻劑形成含金屬的光阻層。在一些實施方式中，含金屬光阻劑中的金屬包含銫(Cs)、鋇(Ba)、鑭(La)、鈰(Ce)、銦(In)、錫(Sn)或銀(Ag)。
在一些實施方式中，含金屬光阻劑包含金屬氧化物奈米粒子。在一些實施方式中，金屬氧化物奈米粒子從由下列物質組成的群組中選出：二氧化鈦、氧化鋅、二氧化鋯、氧化鎳、氧化鈷、氧化錳、氧化銅、氧化鐵、鈦酸鍶、氧化鎢、氧化釩、氧化鉻、氧化錫、氧化鉿、氧化銦、氧化鎘、氧化鉬、氧化鉭、氧化鈮、氧化鋁與其組合。如這裡所使用的，奈米粒子為具有平均尺寸介於約1奈米至約10奈米的粒子。在一些實施方式中，金屬氧化物奈米粒子具有介於約2奈米至約5奈米之間的平均尺寸。在一些實施方式中，以光阻劑組成物的總重量為基準，金屬氧化物奈米粒子在光阻劑組成物中的量的重量百分濃度介於約15%至約10%之間。在一些實施方式中，重量百分濃度低於1%的金屬氧化物奈米粒子提供過於稀薄的光阻層，而重量百分濃度高於10%的金屬氧化物奈米粒子提供黏性過高的光阻層，此種光阻層很難在基板上提供具有均一厚度的光阻劑塗佈層。
在一些實施方式中，金屬氧化物奈米粒子與羧酸或磺酸配位基配位。舉例而言，在一些實施方式中，氧化鋯或氧化鉿奈米粒子與甲基丙烯酸配位，形成甲基丙烯酸鉿(hafnium methacrylic acid，HfMAA)或甲基丙烯酸 鋯(zirconium methacrylic acid，ZrMAA)。在一些實施方式中，甲基丙烯酸鉿或甲基丙烯酸鋯以約5%至約10%的重量百分濃度溶於塗佈溶劑中，例如丙二醇甲基醚乙酸酯(propylene glycol methyl ether acetate，PGMEA))。在一些實施方式中，以光阻劑組成物的總重量為基準，金屬氧化物光阻劑是由重量百分濃度介於約1%至約10%的光活性化合物形成。
在溶劑中放入光阻底層組成物的個別成分，以助於光阻底層的混合與分配。為了幫助光阻劑的混合與分配，至少部分地根據所選的聚合物與光活性化合物的材料來選擇溶劑。在一些實施方式中，選擇溶劑，使得聚合物樹酯與光活性化合物可均勻地溶解在溶劑中，並分配至將要被圖案化的層上。
在一些實施方式中，溶劑為有機溶劑，並包含一或多種適合的溶劑例如酮、醇、多元醇、醚、醇醚、環狀醚、芳香族碳氫化合物、酯、丙酸鹽、乳酸鹽、乳酸酯、烷二醇單烷醚、烷基乳酸鹽、烷基烷氧基丙酸鹽、環狀內酯、包含環的單酮化合物、烯基碳酸鹽、烷基烷氧基乙酸鹽、烷基丙酮酸、乳酸酯、乙二醇烷基醚乙酸酯、二甘醇、丙二醇烷基醚乙酸酯、烷二醇烷基醚乙酸酯、烷二醇單烷基酯或類似物。
可用於光阻底層組成物的溶劑的材料的特定實施例包含丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇(isopropanol，IPA)、正丁醇、甲苯、二甲苯、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、 四氫呋喃(tetrahydrofuran，THF)、環己酮(cyclohexanone，CHN)、甲基異戊酮、2-庚酮(MAK)、乙二醇、4-甲基-2-戊醇(methyl isobutyl carbinol，MIBC)、乙二醇一乙酸酯、乙二醇二甲基醚、乙二醇甲基乙基醚、乙二醇一乙基醚、甲基-2-乙氧乙基乙酸酯、乙基-2-乙氧乙基乙酸酯、二甘醇、二甘醇一乙酸酯、二甘醇一甲基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇二甲基、二甘醇乙基甲基醚、二甘醇一乙基醚、二甘醇一丁基醚、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸甲酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、乙基羥基乙酸酯、2-羥基-2-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸正丁酯(n-butyl acetate，nBA)、乳酸甲酯、乳酸乙酯(ethyl lactate、EL)、乳酸丙酯、乳酸丁酯、丙二醇、丙二醇一乙酯、丙二醇一乙基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚乙酸酯、丙二醇一丙基甲基醚乙酸酯、丙二醇一丁基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚丙酸酯、丙二醇一乙基醚丙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚乙酸酯、丙二醇一乙基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚、丙二醇一乙基醚、丙二醇一丙基醚、丙二醇一丁基醚、乙二醇一甲基醚、乙二醇一乙基醚、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲酯與3-甲氧基丙酸乙酯、β-丙內酯、β-丁內酯、γ-丁內酯(GBL)、α-甲基-γ-丁內酯、β-甲基-γ-丁內酯、γ-戊內酯、γ-己內酯、 γ-辛內酯、α-羥基-γ-丁內酯、2-丁酮、3-甲基丁酮頻哪醇酮、2-戊酮、3-戊酮、4-甲基-2-戊酮、2-甲基-3-戊酮、4,4-二甲基-2-戊酮、2,4-二甲基-3-戊酮、2,2,4,4-四甲基-3-戊酮、2-己酮、3-己酮、5-甲基-3-己酮、3-庚酮、4-庚酮、2-甲基-3-庚酮、5-甲基-3-庚酮、2,6-二甲基-4-庚酮、2-辛酮、3-辛酮、2-壬酮、3-壬酮、5-壬酮、2-癸酮、3-癸酮、4-癸酮、5-己烯-2-酮、3-戊烯-2酮、環戊酮、2-甲基環戊酮、3-甲基環戊酮、2,2-二甲基環戊酮、2,4,4-三甲基環戊酮、3-甲基環己酮、4-甲基環己酮、4-乙基環己酮、2,2-二甲基環己酮、2,6-二甲基環己酮、2,2,6-三甲基環己酮、環庚酮、2-甲基環庚酮、3-甲基環庚酮、碳酸丙烯酯、碳酸伸乙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、2-甲氧基乙基乙酸酯(acetate-2-methoxyethyl)、2-乙氧基乙基乙酸酯(acetate-2-ethoxyethyl)、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基乙酸酯(acetate-2-(2-ethoxyethoxy)ethyl)、3-甲氧基-3-甲基丁基乙酸酯(acetate-3-methoxy-3-methylbutyl)、1-乙氧基-2-丙基乙酸酯(acetate-1-methoxy-2-propyl)、二丙二醇、單甲基醚、單乙基醚、單丙基醚、單丁基醚、單苯醚、二丙二醇一乙酸酯、二噁烷、甲基丙酮酸、乙基丙酮酸、丙基丙酮酸、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮(n-methylpyrrolidone，NMP)、2-甲氧基乙基醚(2-methoxyethyl ether，diglyme)、乙二醇 一甲基醚、丙二醇一甲基醚、丙酸甲酯、乙酸甲酯、乙基乙氧基丙酸酯、甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、環戊酮、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇甲基醚乙酸酯(propylene glycol methyl ether acetate，PGMEA)、亞甲基-2-乙氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethylformamide，DMF)、N-甲基甲醯苯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、苯甲基乙基醚、二己醚、丙酮基丙酮、異佛爾酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苯甲醇、乙酸苯甲酯、苯甲酸乙酯、乙二酸二乙酯、馬來酸二乙酯、苯基-2-乙氧基乙醇乙酯(phenyl cellosolve acetate)或類似物。
熟習本領域之技藝者將了解，在此列出的用於光阻底層組成物的溶劑成分的材料只是為了例示性質，並不是為了將實施方式限制為如特定所述的溶劑成分。再者，可使用任何可溶解聚合物與光酸產生劑的材料來助於混合與提供光阻底層。所有這些材料包含在本揭露範圍中。
在一些實施方式中，方法包含在光阻底層15a的第二加熱，第二加熱在光阻層20置於光阻底層15a上之後執行，加熱溫度介於攝氏約40度至攝氏約140度之間，持續時間為10秒至5分鐘，如第1E圖所示。第二加熱從光阻層20移除溶劑。在一些實施方式中，第二加熱在介於攝氏約60度至攝氏約120度之間的溫度下執行，持續時間為約20秒至約3分鐘。
接著，如第1F圖所示，在光化輻射30下選擇性 地曝光部分光阻層20b。在一些實施方式中，光罩25用於形成光阻層的曝光部分20b與未曝光部分20a，與光阻底層15a的曝光部分15b與未曝光部分。第1G圖與第1H圖詳細繪示對光阻層20的選擇性曝光以形成曝光部分20b與未曝光部分20a。在一些實施方式中，藉由在光微影工具中放置塗佈有光阻劑的基板來執行在輻射下的曝光程序。光微影工具包含光罩25a、25b、光學物、提供用於曝光程序的輻射30/90的曝光輻射源與可移動的檯子，檯子用於支撐並移動在曝光幅射下的基板。
在一些實施方式中，輻射源(未繪示)提供幅射30/90(例如紫外光)至光阻層20，以促使光活性化合物在光阻劑中的反應，光活性化合物輪流與聚合物反應，以化學性地改變光阻層中有輻射30/90照射的區域。在一些實施方式中，選擇性地在紫外線輻射下曝光光阻層20。在一些實施方式中，紫外線輻射為深紫外線輻射(deep ultraviolet radiation，DUV)。在一些實施方式中，紫外線輻射為極紫外線輻射(extreme ultraviolet radiation，EUV)。在一些實施方式中，光化輻射為電子束。在一些實施方式中，輻射為電磁輻射，例如g線(g-line，波長約為436奈米)、i線(i-line，波長約為365奈米)、紫外線輻射、遠紫外線輻射、極紫外線、電子束等。在一些實施方式中，輻射源從由以下所組成的群組中選出：水銀燈、氙燈、碳弧燈、氟化氪準分子雷射燈(波長為248奈米)、氟化氬準分子雷射燈(波長193奈米)、氟氣準分 子雷射燈(波長為157奈米)或被二氧化碳雷射激發的錫電漿(極紫外線，波長13.5奈米)。
如第1G圖所示，在一些實施方式中，在輻射至光阻層20之前，曝光輻射30穿過光罩25a。在一些實施方式中，光罩具有將要被複製在光阻層20中的圖案。在一些實施方式中，圖案藉由在光罩基板40上的不透光圖案45形成。不透光圖案45可由對紫外線輻射不透光的材料形成，例如鉻，而光罩基板40由對紫外線輻射透光的材料形成，例如熔融石英。
在一些實施方式中，使用極紫外線微影來執行光阻層20的選擇性曝光，以形成曝光部分20b與未曝光部分20a。在極紫外線微影操作中，反射性光罩25b用於形成經圖案化的曝光光源，如第1H圖所示。反射性光罩25b包含低熱膨脹性玻璃基板55與矽與鉬的反射性多層60，反射性多層60在基板55上形成。保護蓋70與吸收材料層75形成在反射性多層60上。背部導體層80形成在低熱膨脹性基板55的背側上。在極紫外線微影中，極紫外線輻射85以約6度的入射角直接射向反射性光罩25b。極紫外線輻射90的部分被矽/鉬多層60反射至塗佈光阻劑的基板10，而在吸收材料層75上方的部分極紫外線輻射被光罩吸收。在一些實施方式中，更多的光學物，包含鏡子，位於反射性光罩25b與塗佈光阻劑的基板之間。
在實施方式中，經圖案化的輻射30/90為具有波長13.5奈米的極紫外光，光活性化合物為光酸產生劑，且 將要被分解的基團為聚合物的主鏈碳氫結構上的酸不穩定基團。在一些實施方式中，使用交聯劑。被圖案化的輻射30/90撞擊光酸產生劑，且光酸產生劑吸收撞擊的、被圖案化的輻射30/90。此吸收使光酸產生劑開始在光阻層的曝光部分20b與光阻底層的曝光部分15b中產生質子(例如，H+離子)。當質子撞擊碳氫結構上的酸不穩定基團，質子與酸不穩定基團反應，化學性地改變酸不穩定基團，並改變整體的聚合物特性。在光阻底層15中，由光酸產生劑產生的酸從具有酸不穩定基團側基的聚合物上切開酸不穩定基團，從而增加聚合物在顯影劑中的溶解度。
在一些實施方式中，在光化輻射的曝光下，產生的酸在光阻底層15b中切開交聯聚合物上的酸不穩定基團，導致光阻底層中的聚合物去交聯(de-crosslink)，並增加光阻底層15b在後續施加的顯影劑中的溶解度。在一些實施方式中，酸不穩定基團與交聯基團在聚合物的同一個側基鏈上。在本實施方式中，切開酸不穩定基團也會使交聯聚合物去交聯。
在一些實施方式中，使用浸入微影(immersion lithography)技術來曝光光阻層20。在這種技術中，在最終光學物與光阻層20之間放入浸入介質(未繪示)，且曝光輻射30穿過浸入介質。
第1F圖、第1G圖或第1H圖的結果是，潛在圖案形成在光阻層20中。光阻層的潛在圖案指的是光阻層20中的曝光圖案，曝光圖案最後會變成實體的光阻劑圖案 (例如藉由顯影操作)。光阻層20中的潛在圖案包含未曝光部分20a與曝光部分20b。在使用化學放大(chemically amplified，CA)光阻劑材料與光酸產生劑的實施方式中，在曝光製程期間，酸在曝光部分20b中產生。在潛在圖案中，光阻層20與光阻底層15的曝光部分20b、15b發生物理性或化學性變化。在一些實施例中，曝光部分20b、15b的保護被移除，促使用於雙性成像(dual-tone imaging)(顯影)的極性變化發生。
在一些實施方式中，對選擇性曝光的光阻層20與光阻底層15執行第三加熱，如第1I圖所示。光阻底層與經選擇性曝光的光阻層的第三加熱，也稱為曝光後烘烤(post-exposure baking，PEB)，在介於攝氏約80度至攝氏約300度之間的溫度下執行，持續時間為約10秒至約10分鐘。在一些實施方式中，第二加熱在介於攝氏約100度至攝氏約200度之間的溫度下執行，持續時間為約10秒至約10分鐘。在曝光後烘烤期間，更多酸在光阻層與光阻底層的曝光部分20b、15b中產生。產生的酸進一步化學性改變光阻層與光阻底層。在一些實施方式中，在曝光後烘烤期間，光阻層20中發生交聯。在一些實施方式中，曝光後烘烤的加熱溫度介於攝氏約130度至攝氏約170度之間，持續時間為約30秒至約5分鐘。
接著執行顯影，如第1J圖所示，使用溶劑，以在光阻層與光阻底層中形成圖案35。在一些想要使用正型顯影的實施方式中，使用正型顯影劑，例如鹼性水溶液，來 移除光阻層與光阻底層的輻射曝光部分20b、15b。在一些實施方式中，正型顯影劑包含一或多種從下列選出的：氫氧化四甲基銨(tetramethylammonium hydroxide，TMAH)、氫氧化四丁基銨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨水、甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、異丙胺、二異丙胺、三異丙胺、丁胺、二丁胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、矽酸鉀、氫氧化四乙基銨、其組合或類似物。
在一些實施方式中，使用旋轉塗佈製程將顯影劑施加至光阻層。在旋轉塗佈製程中，當塗佈有光阻劑的基板在旋轉時，顯影劑藉由分注器從光阻層的上方施加至光阻層。在一些實施方式中，選擇顯影劑以移除光阻層與光阻底層的曝光部分20b、15b。在一些實施方式中，顯影劑以約5毫升/分鐘至約800毫升/分鐘之間的速率提供，而經塗佈的基板以每分鐘約100至約2000轉的速度旋轉。在一些實施方式中，顯影劑的溫度介於約攝氏10度至約攝氏80度之間。在一些實施方式中，顯影操作的持續時間介於約30秒至約10分鐘之間。
旋轉塗佈製程為一種適合在曝光後顯影光阻層與光阻底層的製程，但並不是為了例示或是限制實施方式。此外，可使用任何合適的顯影操作，包含浸塗製程(dip processes)、水坑製程(puddle processes)與噴霧法(spray-on methods)。這些顯影操作皆包含在實施方式 的範圍內。
在一些實施方式中，光阻底層的曝光部分15b在顯影劑中的高溶解度會藉由切開酸不穩定基團而造成去交聯反應，並且，因為在顯影操作期間，在光阻底層上的殘留物與細屑隨著光阻底層一起被移除，而提供提升的光阻圖案解析度。
在一些實施方式中，當經圖案化的光阻層還未被移除時，執行額外的製程。舉例而言，在一些實施方式中，使用乾式或濕式蝕刻來執行蝕刻操作，以將光阻層的圖案35轉移至基板10，並在基板10中形成圖案35’。接著使用適合的光阻劑移除或光阻劑灰化操作來移除剩餘的光阻層。在一些實施方式中，未在光化輻射下曝光的光阻底層15a的部分留在基板10上，如第1K圖所示。在一些實施方式中，光阻底層15a的未曝光部分在光阻劑去除、光阻劑灰化或基板蝕刻操作期間移除。
第9A圖至第9H圖為製造根據本揭露的製造半導體裝置的另一些實施方式的橫截面視圖。第9A繪示半導體基板10與在基板10上的將被圖案化的層50，與置於將被圖案化的層50上的光阻底層15。在一些實施方式中，將被圖案化的層50為硬遮罩層、金屬化層置於金屬化層上的介電層，例如鈍化層。在將被圖案化的層50為金屬化層的實施方式中，將被圖案化的層50為使用金屬化製程與金屬沉積技術形成的導體材料，上述製程與技術包含化學氣相沉積、原子層沉積與物理氣相沉積(濺鍍)。同樣地，若 將被圖案化的層50為介電層，則藉由介電層形成技術，例如熱氧化、化學氣相沉積、原子層沉積與物理氣相沉積，來形成將被圖案化的層50。
具有置於基板10上的被圖案化的層50的基板10後續以參照第1A圖至第1J圖的描述類似的方式形成。舉例而言，光阻底層15經過第一加熱以形成交聯的光阻底層15a，如第9B圖所示，且參照第1C圖的描述。接著，在交聯的光阻底層15a上形成光阻層20，如第9C圖所示，且參照第1D圖的描述。在一些實施方式中，光阻層20後續經過加熱操作以移除溶劑，如第9D圖所示，且參照第1E圖的描述。接著，選擇性地在光化輻射下曝光光阻層20與光阻底層15a，如第9E圖所示，且參照第1F圖、第1G圖、第1H圖的描述。經選擇性曝光的光阻層部分20a、20b與光阻底層15a的曝光部分15b與未曝光部分接著經過曝光後烘烤操作，如第9F圖所示，且參照第1I圖的描述。接下來，顯影光阻層部分20a、20b與光阻底層15a、部分15b以形成光阻層/底層圖案35，如第9G圖所示，且參照第1J圖的描述。然後，使用作為蝕刻遮罩的光阻層/底層圖案35來蝕刻將被圖案化的層50，以在被圖案化的層50中形成圖案35”，如第9H圖所示。可取決於被蝕刻的材料與所要的圖案35”構造，藉由濕式或乾式蝕刻來蝕刻將被圖案化的層50。後續使用適合的光阻劑移除或光阻劑灰化操作來移除剩餘的光阻層，如第9H圖所示。在一些實施方式中，光阻底層15a的未在光化輻射下曝光的 部分留在基板10上，如第9H圖所示。在一些實施方式中，光阻底層15a的未曝光部分在光阻劑去除、光阻劑灰化或基板蝕刻操作期間移除。
第10A圖至第10I圖為製造根據本揭露的製造半導體裝置的另一些實施方式的橫截面視圖。第10A圖繪示置於基板10上的三層光阻中的中間層100與底層95。三層光阻包含底層、中間層與頂層。在一些實施方式中，頂層為光阻層。在一些實施方式中，參照第9A圖所描述的將被圖案化的層50置於基板10上。
在一些實施方式中，底層95為具有實質平坦的上表面的有機材料，而中間層100為抗反射層。在一些實施方式中，底層95的有機材料包含複數個未交聯的單體或聚合物。在一些實施方式中，底層95包含可圖案化的材料與/或具有可調整以提供抗反射性性質的組成物。底層95的示範性材料包含碳鏈聚合物。底層95用於平坦化構造，因為底層構造可能不均勻，這取決於底下的元件層的構造。在一些實施方式中，藉由旋轉塗佈製程形成底層95。在特定的實施方式中，底層95的厚度介於約50奈米至約500奈米之間。
三層光阻結構的中間層100可具有在光微影操作中，提供抗反射性性質與/或硬遮罩性質的組成物。在一些實施方式中，中間層100包含含矽層(例如，矽硬遮罩材料)。中間層100可包含含矽的無機聚合物。在其他實施方式中，中間層100包含矽氧烷聚合物。在其他實施方式 中，中間層100包含氧化矽(例如，旋轉塗佈玻璃(spin-on glass，SOG))、氮化矽、氮氧化矽、多晶矽、含金屬有機聚合物材料，材料例如包含以下：鈦、氮化鈦、鋁與/或鉭；材料其他適合的材料。中間層100可藉由例如共價鍵、氫鍵或親水至親水力，鍵結至相鄰的層。
在一些實施方式中，本揭露的光阻底層15置於三層光阻中的中間層100上，如第10A圖所示，且參照第1A圖與第1B圖的描述。加熱光阻底層15以形成交聯的光阻層，如第10B圖所示，且參照第1C圖的描述。
在交聯的光阻底層15a上形成光阻層20，如第10C圖所示，且參照第1C圖的描述。光阻層20後續經過加熱操作以移除溶劑，如第10D圖所示，且參照第1D圖的描述。接著，選擇性地在光化輻射下曝光光阻層20與光阻底層15a，如第10E圖所示，且參照第1F圖、第1G圖、第1H圖的描述。經選擇性曝光的光阻層部分20a、20b與光阻底層15a、15a 15b，接著經過曝光後烘烤操作，如第10F圖所示，且參照第1I圖的描述。接下來，顯影光阻層部分20a、20b與光阻底層15a、部分15b以形成光阻層/底層圖案35，如第10G圖所示，且參照第1J圖的描述。在一些實施方式中，圖案35延伸至中間層100與底層95中，接著延伸至被圖案化的層50中。然後，使用作為蝕刻遮罩的三層光阻層/底層圖案35來蝕刻中間層100、底層95與將被圖案化的層50，以在被圖案化的層50中形成圖案35’”，如第10H圖所示。可取決於被蝕刻 的材料與所要的圖案35’”構造，藉由濕式或乾式蝕刻來蝕刻中間層100、底層95與將被圖案化的層50。後續使用適合的光阻劑移除或光阻劑灰化操作來移除剩餘的光阻層，如第10H圖所示。在一些實施方式中，在光阻劑去除、光阻劑灰化或基板蝕刻操作期間移除光阻底層15a的未曝光部分、中間層100與底層95，如第10I圖所示。在一些實施方式中，執行不同的蝕刻操作來移除光阻底層15a的未曝光部分、中間層100與底層95的每一個。
除了聚合物、光活性化合物、溶劑、交聯劑與偶合試劑之外，光阻劑的一些實施方式也包含一些其他有助於得到高解析度光阻的添加物。舉例而言，光阻劑的一些實施方式也包含界面活性劑，以助於增加光阻劑塗佈至施加的表面的能力。在一些實施方式中，界面活性劑包含非離子界面活性劑，具有氟化脂肪族化合物的聚合物、包含至少一個氟原子與/或至少一個矽原子的界面活性劑、聚氧乙烯基烷基醚、聚氧乙烯基烷基芳基醚、聚氧乙烯基-聚氧丙烯基嵌段共聚物、去水山梨醇脂肪酸酯與聚氧乙烯基去水山梨醇脂肪酸酯。
在一些實施方式中，用於界面活性劑的材料的特定實施例包含聚氧乙烯基月桂基醚、聚氧乙烯基硬脂基醚、聚氧乙烯基鯨蠟基醚、聚氧乙烯基油醯基醚、聚氧乙烯基辛酚醚、聚氧乙烯基壬酚醚、單月桂酸去水山梨醇酯、單棕櫚酸去水山梨醇酯、單硬脂酸去水山梨醇酯、單油酸去水山梨醇酯、三油酸去水山梨醇酯、聚氧乙烯基單月桂酸 去水山梨醇酯、聚氧乙烯基單棕櫚酸去水山梨醇酯、聚氧乙烯基單硬脂酸去水山梨醇酯、聚氧乙烯基三油酸去水山梨醇酯、聚氧乙烯基三硬脂酸去水山梨醇酯、聚氧乙烯基單硬脂酸去水山梨醇酯、二硬脂酸聚乙二醇酯、二月桂酸聚乙二醇酯、聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧乙烯基硬脂基醚、聚氧乙烯基鯨蠟基醚、含氯的陽離子界面活性劑、含氯的非離子界面活性劑、含氯的陰離子界面活性劑、陽離子與陰離子界面活性劑、其組合或類似物。
另一些加入光阻劑組成物的實施方式的添加劑為淬滅劑，淬滅劑抑制光阻劑組成物中產生的酸根離子/鹼根離子/自由基的擴散。淬滅劑提升光阻圖案的結構與光阻劑長時間的穩定度。在實施方式中，淬滅劑為胺類，例如二級低級脂肪胺、三級低級脂肪胺等。胺類的特定實施例包含三甲胺、二乙胺、三乙胺、二正丙胺、三正丙胺、三戊胺、二乙醇胺與三乙醇胺、烷醇胺等與其組合。
在一些實施方式中，使用有機酸作為淬滅劑。有機酸的特定實施方式包含丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、苯甲酸、水楊酸；磷的含氧酸與其衍生物，例如磷酸與其衍生物例如其酯類、磷酸二正丁酯與磷酸二苯酯；例如亞磷酸與其衍生物例如其酯類，例如亞磷酸二甲酯、亞磷酸二正丁酯、亞磷酸二苯酯與亞磷酸二苄酯；與次磷酸與其衍生物例如其酯類，包含苯膦酸。
另一個加入光阻劑的一些實施方式的添加物為穩定劑(stabilizer)，穩定劑有助於避免在光阻劑的曝光期 間所產生的酸的不期望擴散。在一些實施方式中，穩定劑包含含氮化合物，包含一級、二級、三級脂肪胺；環胺，包含哌啶、吡咯烷、嗎啉；芳香性雜環類，包含吡啶、嘧啶、嘌呤；亞胺，包含二氮雜二環十一碳烯、胍、醯亞胺、醯胺等。或者，在一些實施方式中，也可使用銨鹽作為穩定劑，銨鹽包含銨離子、烷氧化物的一級、二級、三級、四級烷基與芳基銨鹽，上述烷氧化物的銨鹽包含氫氧化物、酚鹽、羧酸鹽、芳基與烷基磺酸鹽、磺胺等。在一些實施方式中使用其他陽離子的含氮化合物，包含吡啶鎓與其他具有陰離子的雜環含氮化合物，例如烷氧化物包含氫氧化物、酚鹽、羧酸鹽、芳基與烷基磺酸鹽、磺胺等。
另一個加入光阻劑的一些實施方式的添加物為溶解抑制劑(dissolution inhibitor)，溶解抑制劑有助於控制光阻劑在顯影期間的b溶解。在實施方式中，膽鹽的酯類可作為溶解抑制劑使用。在一些實施方式中，溶解抑制劑的特定實施例包含膽酸、去氧膽酸、石膽酸、正丁基去氧膽酸、正丁基石膽酸與正丁基-3-乙醯石膽酸。
著色劑(coloring agent)為另一個包含在光阻劑的一些實施方式中的添加物。著色劑幫助觀察者檢查光阻劑，以找出任何需要在製程之前補救的缺陷。在一些實施方式中，著色劑為三芳基甲烷染料或微粒有機顏料。在一些實施方式中，材料的特定實施例包含結晶紫、甲基紫、乙基紫、油藍色#603(oil blue #603)、維多利亞純藍BOH(Victoria Pure Blue BOH)、孔雀石綠、鑽石綠、 酞菁染料、偶氮染料、碳黑、氧化鈦、煌綠染料(C.I.42020)、維多利亞純藍FGA(Victoria Pure Blue FGA)(Linebrow)、維多利亞BO(維多利亞BO)(Linebrow)(C.I.42595)、維多利亞藍BO(Victoria Blue BO)(C.I.44045)、羅丹明6G(C.I.45160)、二苯酮化合物(例如2,4-二羥基二苯酮與2,2',4,4'-四羥基二苯酮；水楊酸化合物，例如水楊酸苯酯與4-叔丁基苯基水楊酸酯)、苯基丙烯酸酯化合物(例如乙基-2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸酯與2'-乙基己基-2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸酯)、苯並三唑(benzotriazole)化合物(例如2-(2-羥基-5-甲基苯基)-2H-苯並三唑與2-(3-叔丁基-2-羥基-5-甲基苯基)-5-氯-2H-苯並三唑)、香豆素(coumarin)化合物(例如4-甲基-7-二乙胺基-1-苯並吡喃-2-酮)、噻噸酮(thioxanthone)化合物(例如二乙基噻噸酮)、二苯乙烯化合物、萘二甲酸(naphthalic acid)化合物、偶氮染料、酞菁藍、酞菁氯、碘綠(iodine green)、維多利亞藍、萘黑、光適應甲基紫(Photopia methyl violet)、溴酚藍與溴甲酚綠、雷射染料(例如，羅丹明G6、香豆素500、4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(4-二甲基胺基苯乙烯基)-4H-吡喃)(DCM)、Kiton紅620、亞甲基吡咯580或類似物。此外，可使用一或多種著色劑的組合來提供所期望的顏色。
在光阻劑的一些實施方式中加入表面調平劑(surface leveling agents)，以幫助調平光阻劑的頂表 面的高度，所以不齊平的表面不會不利於調整入射光。一些實施方式中，表面調平劑包含氟脂肪族酯、末端有羥基且被氟化的聚酯、被氟化的乙二醇聚合物、矽膠、丙烯酸類聚合物表面調平劑與其組合或類似物。
在一些實施方式，執行額外的操作來製造半導體裝置。在一些實施方式中，製造製程包含使用作為植入遮罩的圖案化光阻層來對晶圓執行離子植入製程，從而在晶圓中形成各種的摻雜特徵。
其他實施方式包含在上述操作之前、之間或之後的操作。在一些實施方式中，揭露的方法包含形成半導體裝置，包含鰭式場效電晶體(fin field effect transistor，FinFET)結構。在一些實施方式中，在半導體基板上形成複數個主動鰭。這些實施方式更包含從經圖案化的遮罩的開口蝕刻基板，以形成基板中的溝槽；使用介電材料填充溝槽；執行化學機械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)製程以形成淺溝槽隔離(shallow trench isolation，STI)特徵；並磊晶成長或凹陷淺溝槽隔離特徵以形成與鰭類似的主動區。在一些實施方式中，在基板上形成一或多個閘極電極。一些實施方式包含形成閘極間隔物、經摻雜的源極/汲極區、用於閘極/源極/汲極的觸點等。在其他實施方式中，在多層互連結構中形成作為金屬線的目標圖案。舉例而言，可在基板的層間介電層(inter-layer dielectric，ILD)中形成金屬線，且此基板經蝕刻以產生溝槽。可使用導體材料填充溝槽，例如金 屬，且可使用例如化學機械研磨的製程來研磨導體材料，以暴露被圖案化的層間介電層，從而在層間介電層中形成金屬線。以上為可使用在此所述的方式，而形成與/或提升裝置/結構的非限制性實施例。
在一些實施方式中，半導體基板10為在積體電路製程期間的中間結構或積體電路的一部分，基板10可包含邏輯電路、記憶體結構、被動元件(例如電阻器、電容器、電感器)與主動元件，例如二極體、場效電晶體(field-effect transistors，FETs)、金屬氧化場效電晶體(metal-oxide semiconductor field effect transistors，MOSFET)、互補式金屬氧化半導體(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)電晶體、雙極性電晶體、高壓電晶體、高頻電晶體、鰭式場效電晶體、其他三維場效電晶體、其他記憶體與其組合。
本揭露的實施方式提供在顯影之後的關於移除殘留光阻劑與細屑的改善。本揭露的實施方式提供改善的光阻圖案的線寬解析度。本揭露的實施方式提供改善大於3%的線寬粗糙度與臨界尺寸。本揭露的實施方式也提供減少3%或更多的曝光劑量與改善的剝落窗口(peeling window)。此外，本揭露的實施方式提供減少3%或更多的缺陷。組成物與方法適合用於少於40奈米的光阻間距，此光阻間距需要小於5奈米的線寬解析度與小於50毫焦耳的能量。
本揭露的實施方式是製造半導體裝置的方法，包含在半導體基板上形成包含光阻底層組成物的光阻底層，並在光阻底層上形成包含光阻劑組成物的光阻層。選擇性地在光化輻射下曝光光阻層，並顯影光阻層以形成在光阻層中的圖案。光阻底層組成物包含：具有一或多個酸不穩定基團側基與環氧基側基的第一聚合物、具有一或多個交聯基團的第二聚合物、酸產生劑、淬滅劑或光分解鹼與溶劑。光阻底層組成物包含重量百分濃度在0%至10%的淬滅劑或光分解鹼，以第一聚合物與第二聚合物的總重量為基準。在實施方式中，光阻劑組成物包含：第三聚合物、光活性化合物與溶劑。在實施方式中，酸產生劑為光酸產生劑。在實施方式中，方法包含在形成光阻層之前，在介於攝氏40度至攝氏300度之間的溫度下加熱光阻底層，持續時間為10秒至10分鐘。在實施方式中，在選擇性地在光化輻射下曝光光阻層之後，在介於攝氏80度至攝氏300度之間的一溫度下加熱光阻層，持續時間為10秒至10分鐘。在實施方式中，光阻劑組成物包含含金屬光阻劑。在實施方式中，酸不穩定基團側基與環氧基側基的原子百分比為第一聚合物的5%至50%。在實施方式中，交聯基團的原子百分比為第二聚合物的30%至70%。在實施方式中，第一聚合物包含酸不穩定基團側基與環氧基側基兩者。在實施方式中，在顯影期間，移除選擇性地在光化輻射下曝光的光阻層部分與在該部分下的光阻底層部分。在實施方式中，酸不穩定基團或環氧基側基藉由連接基團連接至第一 聚合物，連接基團從下列基團中選出：經取代或未經取代的、有支鏈或無支鏈的脂肪族基(aliphatic groups)、有支鏈或無支鏈的芳香族基團、具有1至9個碳的環狀與非環狀基團、未經取代或由鹵素取代的基團或-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-與-SO2-或羧酸基、醚基、酮基、酯基或苯基。在實施方式中，酸不穩定基團為一或多個：
Figure 110106569-A0305-02-0056-7
Figure 110106569-A0305-02-0056-8
、
Figure 110106569-A0305-02-0056-10
與
Figure 110106569-A0305-02-0056-11
。
在實施方式中，酸不穩定基團為環狀縮醛基。在實施方式中，環氧基為一或多個：
Figure 110106569-A0305-02-0056-12
、
Figure 110106569-A0305-02-0056-13
、
Figure 110106569-A0305-02-0056-14
、
Figure 110106569-A0305-02-0056-15
與
Figure 110106569-A0305-02-0056-16
。
在實施方式中，淬滅劑為一或多個：
Figure 110106569-A0305-02-0057-17
在實施方式中，光分解鹼一或多個包含從以下選出的陽離子與陰離子的組合的化合物：
Figure 110106569-A0305-02-0057-43
Figure 110106569-A0305-02-0057-44
在實施方式中，酸產生劑為一或多個包含從以下選出的陽離子與陰離子的組合的化合物：
Figure 110106569-A0305-02-0058-28
Figure 110106569-A0305-02-0058-29
在實施方式中，交聯基團藉由連接基團連接至第二聚合物，連接基團從下列基團中選出：經取代或未經取代的、有支鏈或無支鏈的脂肪族基(aliphatic groups)、有支鏈或無支鏈的芳香族基團、具有1至9個碳的環狀與非環狀基團、未經取代或由鹵素取代的基團或-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-與-SO2-或羧酸基、醚基、酮基、酯基或 苯基。在實施方式中，交聯基團為一或多個：
Figure 110106569-A0305-02-0059-30
在實施方式中，光阻底層組成物包含重量百分濃度介於0.1%至20%之間的酸產生劑，以酸產生劑與第一聚合物的重量為基準。
本揭露的另一個實施方式是製造半導體裝置的方法，包含在半導體基板上形成包含光阻底層組成物的光阻底層。使光阻底層交聯。在光阻底層上形成包含光阻劑組成物的光阻層，並圖案化光阻層。光阻底層組成物包含：具有酸不穩定基團側基或環氧基側基的第一聚合物、具有交聯基團的第二聚合物、酸產生劑與溶劑。在實施方式中，光阻劑組成物包含：第三聚合物、光活性化合物與溶劑。在實施方式中，光阻底層組成物包含重量百分濃度在0%至10%的淬滅劑或光分解鹼，以第一聚合物與第二聚合物的總重量為基準。在實施方式中，酸不穩定基團或環氧基側基藉由連接基團連接至第一聚合物，連接基團從下列基團中選出：經取代或未經取代的、有支鏈或無支鏈的脂肪族基(aliphatic groups)、有支鏈或無支鏈的芳香族基團、 具有1至9個碳的環狀與非環狀基團、未經取代或由鹵素取代的基團或-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-與-SO2-或羧酸基、醚基、酮基、酯基或苯基。在實施方式中，光阻底層組成物包含重量百分濃度介於0.1%至20%之間的酸產生劑，以酸產生劑與第一聚合物的重量為基準。在實施方式中，方法包含在光阻底層上形成第二底層，其中第二底層包含重量百分濃度介於0.1%至10%的淬滅劑或光分解鹼。
本揭露的另一個實施方式是光阻底層組成物，包含具有一或多個酸不穩定基團側基與環氧基側基的第一聚合物、具有一或多個交聯基團的第二聚合物、酸產生劑與溶劑。在實施方式中，光阻底層組成物包含重量百分濃度在0%至10%的淬滅劑或光分解鹼，以第一聚合物與第二聚合物的總重量為基準。在實施方式中，酸產生劑為光酸產生劑。在實施方式中，酸不穩定基團側基與環氧基側基的原子百分比為第一聚合物的5%至50%。在實施方式中，交聯基團的原子百分比為第二聚合物的30%至70%。在實施方式中，第一聚合物包含酸不穩定基團側基與環氧基側基兩者。在實施方式中，在顯影期間，移除選擇性地在光化輻射下曝光的光阻層部分與在該部分下的光阻底層部分。在實施方式中，酸不穩定基團或環氧基側基藉由連接基團連接至第一聚合物，連接基團從下列基團中選出：經取代或未經取代的、有支鏈或無支鏈的脂肪族基(aliphatic groups)、有支鏈或無支鏈的芳香族基團、具有1至9個碳的環狀與非環狀基團、未經取代或由鹵素取代的基團或-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-與-SO2-或羧酸基、醚基、酮基、酯基或苯基。在實施方式中，酸不穩定基團為一或多個：
Figure 110106569-A0305-02-0061-31
Figure 110106569-A0305-02-0061-32
、
Figure 110106569-A0305-02-0061-33
與
Figure 110106569-A0305-02-0061-34
。
在實施方式中，酸不穩定基團為環狀縮醛基。在實施方式中，環氧基為一或多個：
Figure 110106569-A0305-02-0061-35
在實施方式中，淬滅劑為一或多個：
Figure 110106569-A0305-02-0062-36
在實施方式中，光分解鹼一或多個包含從以下選出的陽離子與陰離子的組合的化合物：
Figure 110106569-A0305-02-0062-37
Figure 110106569-A0305-02-0062-38
在實施方式中，酸產生劑為一或多個包含從以下選出的陽離子與陰離子的組合的化合物：
Figure 110106569-A0305-02-0063-40
Figure 110106569-A0305-02-0063-41
在實施方式中，交聯基團藉由連接基團連接至第二聚合物，連接基團從下列基團中選出：經取代或未經取代的、有支鏈或無支鏈的脂肪族基(aliphatic groups)、有支鏈或無支鏈的芳香族基團、具有1至9個碳的環狀與非環狀基團、未經取代或由鹵素取代的基團或-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-與-SO2-或羧酸基、醚基、酮基、酯基或苯基。在實施方式中，交聯基團為一或多個：
Figure 110106569-A0305-02-0064-42
在實施方式中，光阻底層組成物包含重量百分濃度介於0.1%至20%之間的酸產生劑，以酸產生劑與第一聚合物的重量為基準。
本揭露的另一個實施方式是製造半導體裝置的方法，包含在基板上形成第一層。第一層包含第一層組成物，第一層組成物包含具有酸不穩定基團側基與環氧基側基的第一聚合物、具有交聯基團的第二聚合物與酸產生劑。加熱第一層且在第一層上形成光阻層。光阻層包含光阻組成物，光阻組成物包含第三聚合物與光活性化合物。圖案化光阻層與第一層。在實施方式中，方法包含將形成在光阻層與第一層中的圖案延伸至基板中。在實施方式中，將形成在光阻層與第一層中的圖案延伸至基板中包含蝕刻。在實施方式中，加熱第一層包含使第一層交聯。在實施方式中，圖案化光阻層與第一層包含：在光化輻射下圖案曝光光阻層，加熱經圖案曝光的光阻層，並顯影經圖案曝光的光阻層與第一層。
上述概述數種實施例的特徵，因而熟習此項技藝者可更瞭解本揭露內容的態樣。熟習此項技藝者應當理解，熟習此項技藝者可輕易地使用本揭露內容作為設計或修改 其他製程及結構之基礎，以實現本文中所介紹之實施例的相同目的及/或達成相同優點。熟習此項技藝者亦應當認知，此等效構造不脫離本揭露內容的精神及範圍，且在不脫離本揭露內容之精神及範圍之情況下，熟習此項技藝者可在本文中進行各種改變、替換、及變更。

Claims (10)

  1. 一種製造半導體裝置的方法，包含：形成包含一光阻底層組成物的一光阻底層於一半導體基板上；形成包含一光阻劑組成物的一光阻層於一該光阻底層上；選擇性地在光化輻射下曝光該光阻層；及顯影該光阻層以形成在該光阻層中的一圖案，其中該光阻底層組成物包含：一第一聚合物，具有一或多個酸不穩定基團側基與環氧基側基；一第二聚合物，具有一或多個交聯基團；一酸產生劑；一淬滅劑或一光分解鹼，其中該光阻底層組成物包含重量百分濃度大於0%且小於或等於10%的該淬滅劑或該光分解鹼，以該第一聚合物與該第二聚合物的一總重量為基準；及一溶劑。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該光阻劑組成物包含：一第三聚合物；一光活性化合物；及 一溶劑。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該光阻劑組成物包含一含金屬光阻劑。
  4. 如請求項1所述之方法，其中在該顯影期間，移除選擇性地在光化輻射下曝光的該光阻層的複數個部分與該光阻底層的複數個部分。
  5. 一種製造半導體裝置的方法，包含：形成包含一光阻底層組成物的一光阻底層於一半導體基板上；使該光阻底層交聯；形成包含一光阻劑組成物的一光阻層於一該光阻底層上；及圖案化該光阻層，其中該光阻底層組成物包含：一第一聚合物，具有複數個酸不穩定基團側基或複數個環氧基側基；一第二聚合物，具有複數個交聯基團；一酸產生劑；及一溶劑。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該些酸不穩定基團側基或該些環氧基側基藉由一連接基團連接至該第一聚合物，該連接基團從下列選出：經取代或未經取代的、有支鏈或無支鏈的脂肪族基、有支鏈或無支鏈的芳香族基團、具有1至9個碳的環狀與非環狀基團、未經取代或由鹵素取代的基團或-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-與-SO2-或羧酸基、醚基、酮基、酯基或苯基。
  7. 如請求項5所述之方法，其中該交聯基團藉由一連接基團連接至該第二聚合物，該連接基團從下列選出：經取代或未經取代的、有支鏈或無支鏈的脂肪族基、有支鏈或無支鏈的芳香族基團、具有1至9個碳的環狀與非環狀基團、未經取代或由鹵素取代的基團或-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-與-SO2-或羧酸基、醚基、酮基、酯基或苯基。
  8. 一種光阻底層組成物，包含：一第一聚合物，具有一或多個酸不穩定基團側基與環氧基側基；一第二聚合物，具有一或多個交聯基團；一酸產生劑；及一溶劑。
  9. 如請求項8所述之光阻底層組成物，其中該酸不穩定基團側基或該環氧基側基的原子百分比為該第一聚合物的5%至50%。
  10. 如請求項8所述之光阻底層組成物，其中該交聯基團的原子百分比為該第二聚合物的30%至70%。
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