TWI830691B - 微影圖案化的方法 - Google Patents
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Abstract
根據一些實施例,本發明提供一種微影圖案化的方法。該方法包括:形成開口於基底上方的第一層中;及塗佈接枝溶液於第一層上方並填充於開口中。接枝溶液包括接枝化合物及溶劑。接枝化合物包括接枝單元,其化學鍵結至連接單元,且連接單元化學鍵結至聚合物主鏈。連接單元包括烷基鏈段。接枝單元能附接至第一層。上述方法更包括:固化接枝溶液,使得接枝化合物附接至第一層的表面,從而形成第二層於第一層的上述表面上方。
Description
本發明實施例係關於一種微影圖案化的方法。
微影已被用來對基底(例如,晶圓)進行圖案化以形成積體電路(IC)的各種特徵。在典型的微影製程中,形成光阻層於基底上方,並暴露至輻射以形成IC的潛在圖像(latent image)。隨後,將其置於顯影劑(化學溶液)中顯影以移除光阻層的部分,從而形成光阻圖案。接著,將光阻圖案作為隨後蝕刻製程中的蝕刻罩幕,以將圖案轉移到下面的材料層。光阻圖案的臨界尺寸通常受到微影製程的限制,例如:用於曝光光阻層的光學波長。為了創造小於微影製程之光學解析度的圖案,需要新的材料及新的製程。
根據一些實施例,本發明係關於一種微影圖案化的方法。該方法包括:形成開口於基底上方的第一層中;及塗佈接枝溶液於第一層上方並填充於開口中。接枝溶液包括接枝化合物及溶劑。接枝化合物包括接枝單元,其化學鍵結至連接單元,且連接單元化學鍵結至聚合物主鏈。連接單元包括烷基鏈段。接枝單元能附接至第一層。該方法更包括:固化接枝溶液,使得接枝化合物附接至第一層的表面,從而形成第二層於 第一層的該表面上方。
根據一些實施例,本發明係關於一種微影圖案化的方法。該方法包括:提供圖案化光阻層於基底上方,圖案化光阻層具有開口;及塗佈接枝溶液於圖案化光阻層上方並填充於開口中。接枝溶液包括接枝化合物和溶劑。接枝化合物包括接枝單元,其化學鍵結至連接單元,且連接單元化學鍵結至聚合物主鏈。連接單元包括烷基鏈段。接枝單元能附接至圖案化光阻層。該方法更包括:對基底、圖案化光阻層及接枝溶液進行烘烤,從而藉由將接枝化合物的第一部分附接至圖案化光阻層的表面,以形成第二層於圖案化光阻層的表面上方。該方法更包括:移除未附接至圖案化光阻層之接枝化合物的第二部分,得到具有圖案化光阻層及第二層的圖案,第二層的一部分位於開口的側壁上。
根據一些實施例,本發明係關於一種微影圖案化的方法。該方法包括:形成光阻層於基底上方:圖案化光阻層以具有開口:及塗佈接枝溶液於光阻層上方並填充於開口中。接枝溶液包括接枝化合物和溶劑。接枝化合物包括接枝單元,其化學鍵結至連接單元,且連接單元化學鍵結至聚合物主鏈。連接單元包括烷基鏈段。接枝單元能附接至光阻層上。該方法更包括:固化接枝溶液,使得接枝化合物的第一部分附接至包括開口側壁之光阻層的表面。在上述方法中,接枝化合物表示為以下式(a)、(b)、(c)、(d)、(e)及(f)其中之一:
其中R1及R5係各式中的連接單元,且各自包括烷基鏈段;X1係氫或甲基;R2及R3各自獨立為氫、具有1至10個碳原子的烷基或環烷基;R4係具有1至10個碳原子的烷基或環烷基;及R6係氫、具有1至6個碳原子的直鏈烷基鏈段或具有1至6個碳原子的支鏈烷基鏈段;其中式(a)、(b)及(c)中的Rg係接枝單元,且包括含氮的單體;其中式(d)及(e)中的Rg係接枝單元,且包括具有5至20個碳原子的雜環基;且其中式(f)中的接枝單元附接於R5與R6之間,且包括具有5至20個碳原子的雜環基及氮。
100‧‧‧方法
102‧‧‧步驟
104‧‧‧步驟
106‧‧‧步驟
108‧‧‧步驟
110‧‧‧步驟
112‧‧‧步驟
114‧‧‧步驟
116‧‧‧步驟
200‧‧‧半導體裝置
202‧‧‧基底
204‧‧‧材料層
206‧‧‧光阻層
206‧‧‧光阻圖案
206a‧‧‧部分
206b‧‧‧部分
208‧‧‧輻射束
209‧‧‧開口
210‧‧‧光罩
211‧‧‧開口
214‧‧‧接枝溶液
214a‧‧‧接枝層
214b‧‧‧部分
216‧‧‧圖案
CD1‧‧‧臨界尺寸
CD2‧‧‧臨界尺寸
以下將配合所附圖式詳述本發明之實施例,應注意的是,依照工業上的標準實施,以下圖示並未按照比例繪製,事實上,可能任意的放大或縮小元件的尺寸以便清楚表現出本發明的特徵。而在說明書及圖式中,除了特別說明外,同樣或類似的元件將以類似的符號表示。
第1圖係根據本發明實施例的各個面向所繪示之微影圖案化方法的流程圖。
第2A、2B、2C、2D、2E-1、2E-2、2F、2G、2H、2I及2J圖係根據一實施例,依據第1圖之方法形成目標圖案的剖面圖。
第3圖係根據本發明實施例的各個面向所建構之附接至光阻層之接枝化合物。
應當理解,以下提供許多不同的實施方法或是例子來實行各種實施例之不同特徵。以下描述具體的元件及其排列的例子以闡述本發明。當然這些僅是例子且不該以此限定本發明的範圍。例如,元件的尺寸並不限定於所揭露的範圍或數值,而是取決於製程條件及/或裝置所期望的性質。此外,在描述中提及第一個元件形成於第二個元件上時,其可以包括第一個元件與第二個元件直接接觸的實施例,也可以包括有其他元件形成於第一個與第二個元件之間的實施例,其中第一個元件與第二個元件並未直接接觸。為簡化及清楚起見,各種特徵可任意繪製成不同尺寸。
此外,其中可能用到與空間相關的用詞,像是“在...下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的” 及類似的用詞,這些關係詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。這些空間關係詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位,以及圖示中所描述的方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位),則其中使用的空間相關形容詞也可相同地照著解釋。
本發明實施例係關於半導體裝置製造的方法,特別係使用新的接枝化合物(grafting compound)來處理光阻圖案。新的接枝化合物的實施例包括化學鍵結至連接單元的接枝單元,該連接單元又化學鍵結至聚合物主鏈。接枝單元可以附接(attach)或鍵結至光阻圖案的表面以形成接枝層,這有效地縮小了光阻圖案的臨界尺寸(例如:開口或溝槽圖案)。連接單元被設計為線性或分支鏈段(segment),以便在接枝單元與聚合物主鏈之間保持特定的距離。由於連接單元的設計,有利的是可以將大量的接枝單元附接到光阻層表面的單位面積,從而增加接枝層的厚度。新的接枝化合物可溶解在溶劑中並塗佈在光阻層的表面上。固化製程使得一部分接枝化合物附接到光阻層的表面以形成接枝層。接著,藉由顯影劑移除接枝化合物的未附接部分,以得到具有光阻層和接枝層的圖案(或蝕刻罩幕)。新的接枝化合物的細節及其使用過程將結合第1-3圖進一步描述於下方。
第1圖係根據本發明實施例的各個面向所繪示之圖案化基底(例如,半導體晶圓)的方法100之流程圖。方法100可全部或部分地藉由採用深紫外光(deep ultraviolet,DUV)微影、極紫外光(extreme ultraviolet,EUV)微影、電子束 (e-beam)微影、x射線微影、離子束微影及其他微影製程之系統來執行。可於方法100之前、期間及之後提供額外的步驟,且對於方法的附加實施例,可以取代、移除或移動所述的一些步驟。方法100為一個範例,而非在請求項中明確記載的內容之外對本發明作出限制。
在以下的討論中,結合第2A-2J圖描述方法100,其中藉由使用方法100的實施例來製造半導體裝置200。半導體裝置200可為在處理半導體積體電路(IC)或其一部分期間所製造之中間裝置,其可包括靜態隨機存取記憶體(static random access memory,SRAM)及/或邏輯電路、被動元件(例如:電阻器、電容器和電感器)以及主動元件(例如:二極管、場效電晶體(field-effect transistor,FET)、p型場效電晶體(p-type FET,PFET)、n型場效電晶體(n-type FET,NFET)、鰭式場效電晶體(fin-like FET,FinFET)、其他三維場效電晶體(3D FET)、金氧半場效電晶體(metal-oxide-semiconductor FET,MOSFET)、互補金氧半場效電晶體(complementary MOSFET,CMOS)、雙極性電晶體、高壓電晶體、高頻電晶體、其它記憶元及上述之組合)。
請參見第1圖,方法100在步驟102接收(或提供)基底202。請參見第2A圖,基底202包括一或多層材料或組成。在一實施例中,基底202是半導體基底(例如:晶圓)。在另一實施例中,基底202包括晶體結構中的矽。在替代實施例中,基底202包括其它元素半導體(例如:鍺);化合物半導體(例如:碳化矽、砷化鎵、砷化銦和磷化銦);合金半導體(例如: GaAsP、AlInAs、AlGaAs、InGaAs、GaInP及/或GaInAsP);或上述之組合。基底202可包括絕緣體上矽(silicon on insulator,SOI)基底,其被施加應變/應力以增強性能、包括磊晶區、包括隔離區、包括摻雜區、包括一或多個半導體裝置或其部分、包括導電及/或非導電層及/或包括其它合適的特徵和層。
在替代實施例中,基底202是罩幕基底,其可包括低熱膨脹材料,例如:石英、矽、碳化矽或氧化矽-氧化鈦化合物。進一步地,在此範例中,基底202可為用於製造深紫外光(DUV)罩幕、極紫外光(EUV)罩幕或其他類型罩幕之罩幕基底。
在步驟104中,方法100(第1圖)形成材料層204於基底202(第2B圖)上方。在一實施例中,材料層204係硬罩幕層,其包括諸如非晶矽(a-Si)、氧化矽、氮化矽(SiN)、氮化鈦或其它合適的材料或組成之材料。在一實施例中,材料層204是抗反射塗層(anti-reflection coating,ARC)層,例如:無氮抗反射塗層(nitrogen-free anti-reflection coating,NFARC),其包括諸如碳化矽氧(silicon oxygen carbide)或電漿增強化學氣相沉積的氧化矽之材料。在各種實施例中,材料層204可包括高介電常數(high-k)介質層、閘極層、硬罩幕層、界面層,覆蓋層、擴散/阻障層、介電層、導電層、其它合適的層及/或上述之組合。可藉由一或多種沉積技術形成材料層204於基底202上,例如:物理氣相沉積、化學氣相沉積和原子層沉積。在一些實施例中,基底202包括圖案化層(圖案化層將被光阻圖案蝕刻或以其它方式圖案化)作為其頂層,且 方法100可跳過步驟104而不形成材料層204。
在步驟106中,方法100(第1圖)形成光阻層206於基底202上方,特別是形成於本實施例之材料層204上方。請參見第2C圖,在一實施例中,光阻層206係藉由在材料層204上方旋轉塗佈液體聚合物材料而形成。在一實施例中,光阻層206進一步以軟烘烤製程及/或硬烘烤製程進行處理。在一實施例中,光阻層206對光阻層206對輻射敏感,例如:I線光(I-line light)、深紫外光(DUV)(例如,透過氟化氪(KrF)準分子雷射之248nm輻射或透過氟化氬(ArF)準分子雷射之193nm輻射)、極紫外光(EUV)(例如:13.5nm的光)、電子束(e-beam)及離子束。在本實施例中,光阻層206對極紫外光(EUV)輻射敏感。光阻層206可為負型顯影(negative tone development,NTD)光阻,即其在顯影劑中的溶解度在輻射後降低。負型顯影(NTD)光阻的範例為包括可交聯聚合物和交聯劑之聚合材料,其中聚合物分子在輻射下進行交聯。或者,光阻層206可為正型顯影(positive tone development,PTD)光阻,即其在顯影劑中的溶解度在輻射後增加。正型顯影(PTD)光阻的範例為化學放大光阻(chemically amplified resist,CAR),其具有一或多個在輻射下產生酸之酸不穩定基(acid labile groups,ALG)及光酸產生劑(photo-acid generators,PAG)。酸在化學放大反應中從聚合材料上裂解酸不穩定基(ALG)。
在一個實施例中,材料層204亦為聚合物材料,且亦被旋轉塗佈到基底202上。進一步地,在此實施例中,材料層204與光阻層206對於輻射具有不同的光學性質。舉例而言, 材料層204可具有大抵上與光阻層206不同的折射率(n)、消光係數(k)或分光透射率(spectroscopic transmittance)(T)。
在步驟108中,方法100(第1圖)使光阻層206圖案化以形成其中具有一或多個開口的光阻圖案。步驟108可包括各種製程,例如:對光阻層206進行曝光、烘烤及顯影製程,其將於下方進一步描述。
請參見第2D圖,使光阻層206暴露至微影系統中的輻射束208。藉由輻射束208使光阻層206的一些部分206a(陰影區域)曝光,且光阻層206的其它部分206b保持未曝光。輻射束208可為I線光(365nm)、深紫外光(DUV)輻射(例如,透過氟化氪(KrF)準分子雷射(248nm)或氟化氬(ArF)準分子雷射(193nm輻射))、極紫外光(EUV)輻射(例如:13.5nm)、電子束、x射線、離子束或其它合適的輻射。可於空氣、液體中(浸沒式微影(immersion lithography))或真空中(例如:用於極紫外光(EUV)微影和電子束微影)實行步驟108。在一些實施例中,輻射束208係以光罩210進行圖案化,例如:透射光罩或反射光罩,其可包括解析度增強技術,例如:相移(phase-shifting)及/或光學鄰近校正(optical proximity correction,OPC)。光罩210包括用以在基底202中或基底202上形成IC特徵的各種圖案。在另一實施例中,輻射束208係以預定義圖案(例如:IC佈局)直接調製,而未使用光罩(例如:使用電子束之無光罩微影)。在一實施例中,步驟108包括在光阻206曝光之後烘烤光阻層206。
請參見第2E-1至2E-2圖,步驟108使顯影劑中曝光 的光阻層206顯影以形成光阻圖案(也稱為光阻圖案206)。顯影劑可包括水性溶劑或有機溶劑。根據光阻層206和顯影劑的類型,以移除曝光部分206a(例如:在第2E-1圖所示之正型顯影(PTD)製程中)或移除未曝光部分206b(例如:在第2E-2圖所示之負型顯影(NTD)製程中)。在任一種情況下,形成一或多個開口209於光阻層206中。一或多個開口209具有臨界尺寸CD1。在一些實施例中,當光阻圖案206用作蝕刻罩幕以蝕刻材料層204及可選地(optionally)蝕刻基底202時,臨界尺寸CD1大於期望的尺寸。在本實施例中,方法100實行進一步的步驟以在將圖案用作後續製程中的罩幕之前,縮小圖案中的臨界尺寸。為了便於討論,將第2E-1圖所示之光阻圖案206用作後續步驟的範例。本領域具有通常知識者應當理解,亦可將第2E-2圖所示之光阻圖案206用於後續步驟。
在步驟110中,方法100(第1圖)將接枝溶液214塗覆於光阻圖案206上及開口209(第2F圖)中。在本實施例中,步驟110藉由旋轉塗佈製程或其它合適的方法來塗覆接枝溶液214。接枝溶液214包括接枝化合物和溶劑。接枝化合物包括接枝單元、連接單元和聚合物主鏈,其中接枝單元化學鍵結至連接單元,該連接單元又化學鍵結至聚合物主鏈。在本實施例中,接枝單元未直接鍵結至聚合物主鏈。接枝單元包括一或多個反應性位置,使其可以附接或鍵結至光阻圖案206的表面。連接單元被設計為包括在接枝單元與聚合物主鏈之間提供特定距離之鏈段。連接單元的目的係允許盡可能多的接枝單元附接至光阻圖案206表面上的單位面積。因此,會期望鏈段只有 特定長度。如果鏈段太短,則可能會因為聚合物主鏈的擁擠,使得附接到光阻圖案206表面之接枝單元的數量減少。然而,鏈段的長度不能太長,否則可能影響接枝化合物在溶劑中的浮動性(floatability)。在一實施例中,連接單元中的鏈段係具有1至10個碳原子的烷基鏈段,例如具有3至5個碳原子的烷基鏈段。可如上所述設計烷基鏈段中的碳原子數。烷基鏈段係本實施例中的直鏈烷基鏈段。或者,烷基鏈段可為支鏈烷基烷基鏈段。
連接單元可更包括一或多個有助於調節接枝化合物之各種性質的雜原子,例如:與光阻圖案206相互作用的強度、接枝化合物在溶劑中的溶解度等。在一些實施例中,上述一或多個雜原子可包括氧、氮或氟。
在一些實施例中,接枝化合物可表示為下式(a):
在上述式(a)中,Rg係接枝單元;R1係如上所述之連接單元;X1係氫或甲基。R1透過至少一個氧原子鍵結至聚合物主鏈。在一實施例中,Rg包括含氮之單體。在另一實施例中,Rg包括一級胺、二級胺或三級胺。
在一些實施例中,接枝化合物可表示為下式(b):
在上述式(b)中,R1係如上所述之連接單元;X1係氫或甲基;R2和R3各自獨立為氫、具有1-10個碳原子之烷基或環烷基。R1透過至少一個氧原子鍵結至聚合物主鏈。在此實施例中,接枝單元包括如上所示之NR2R3,其為式(a)中Rg的具體範例。
在一些實施例中,接枝化合物可表示為下式(c):
在上述式(b)中,R1係如上所述之連接單元;X1係氫或甲基;R4係具有1-10個碳原子之烷基或環烷基。R1透過至少一個氧原 子鍵結至聚合物主鏈。在此實施例中,接枝單元包括如上所示之NR4N,其為式(a)中Rg的具體範例。
在一些實施例中,接枝化合物可表示為下式(d):
在上述式(d)中,R5係如上所述之連接單元;X1是氫或甲基;Rg係接枝單元,且包括具有5至20個碳原子及一或多個雜原子之雜環基。在一實施例中,上述一或多個雜原子包括氮。
在一些實施例中,接枝化合物可表示為下式(e):
在上述式(e)中,R5係如上所述之連接單元;X1係氫或甲基;Rg係接枝單元,且包括具有5至20個碳原子及一或多個雜原 子的雜環基。在一實施例中,一或多個雜原子包括氮。在式(e)中,接枝化合物更包括連接至Rg的R6。在一實施例中,R6係氫、具有1至6個碳原子之直鏈烷基鏈段或具有1至6個碳原子之支鏈烷基鏈段。
在一些實施例中,接枝化合物可表示為下式(e):
在上述式(f)中,R5係如上所述之連接單元;X1係氫或甲基;接枝單元Rg包括具有5至20個碳原子及一或多個氮原子之雜環基。這是上述式(e)中Rg的具體範例。在式(f)中,接枝化合物更包括連接至接枝單元的R6,接枝單元鍵結於R5與R6之間。在一實施例中,R6係氫、具有1至6個碳原子之直鏈烷基鏈段或具有1至6個碳原子之支鏈烷基鏈段。
請繼續參見第2F圖,接枝溶液214包括溶解於溶劑中的接枝化合物。溶劑可為水性(water-based)(水的(aqueous))或有機的,取決於接枝化合物中各種成分的設計。有機溶劑的範例包括乙酸正丁酯(n-butyl,acetate)、2-庚酮(2-heptanone)、丙二醇甲醚乙酸酯(Propylene glycol methyl ether acetate,PGMEA)、丙二醇甲醚(Propylene glycol methyl ether,PGME)、丙二醇1-乙醚(Propylene glycol 1-ethyl ether,PGEE)、環己酮(cyclohexanone,CHN)、γ-丁內酯(gamma-Butyrolactone,GBL)及甲基異丁基甲醇(methyl isobutyl carbinol MIBC)。
在步驟112中,方法100(第1圖)固化接枝溶液214。在一實施例中,步驟112包括對裝置200進行烘烤,裝置200具有基底202、材料204、光阻圖案206和接枝溶液214。舉例而言,可在室溫(約20至25℃)至約180℃的溫度下對裝置200進行烘烤。可基於光阻圖案206的性質以及基底202和材料層204的性質來選擇烘烤溫度。在一些實施例中,步驟112可包括其它固化製程,例如紫外光(UV)輻射。在步驟112期間,接枝化合物的一部分附接至或變成附接至包括開口209的側壁之光阻圖案206的表面。這在第3圖中以圖示出,其中接枝化合物的接枝單元Rg與光阻圖案206的表面反應,從而在它們之間形成化學鍵。化學鍵可包括共價鍵及/或離子鍵。連接單元(例如:R1或R5)使接枝化合物的聚合物主鏈與接枝單元Rg保持特定距離,使得大量的接枝單元Rg可鍵結至光阻圖案206表面上的每單位面積。這導致附接至光阻圖案206表面上之接枝化合物的厚層,從而形成接枝化合物的接枝層214a(第2G圖)。如第2G圖所示,接枝化合物的另一部分214b未附接至光阻圖案206的表面。再者,可以藉由步驟112驅除接枝溶液214中的溶劑。在一實施例中,根據一些製程要求,例如層214a的厚度,可對裝置200持續烘烤幾秒至幾百秒的時間。舉例而言,較長的烘烤持續時間通常可導致較厚的層214a。此外,較高的烘烤 溫度通常可導致較厚的層214a。
在步驟114中,方法100(第1圖)移除接枝化合物的部分214b,使層214a留在光阻圖案206的表面上(第2H圖)。在各種實施例中,步驟114可以施用顯影劑以移除該部分214b。如果接枝化合物為水性(water-based),則顯影劑可為去離子水(de-ionized water,DIW),或者,如果接枝化合物為有機溶劑系(organic solvent based),則顯影劑可為有機溶劑。用於顯影劑的有機溶劑之範例包括乙酸正丁酯(n-butyl,acetate)、2-庚酮(2-heptanone)、丙二醇甲醚乙酸酯(Propylene glycol methyl ether acetate,PGMEA)、丙二醇甲醚(Propylene glycol methyl ether,PGME)、丙二醇1-乙醚(Propylene glycol 1-ethyl ether,PGEE)、環己酮(cyclohexanone,CHN)、γ-丁內酯(gamma-Butyrolactone,GBL)及甲基異丁基甲醇(methyl isobutyl carbinol MIBC)。用於移除部分214b的顯影劑可與接枝溶液214中的溶劑相同或不同。顯影劑不會移除(或不顯著地移除)層214a。
如第2H圖所示,層214a的部分附接至開口209的側壁,從而形成新的開口211,其臨界尺寸CD2從開口209(第2E-1圖)的臨界尺寸CD1縮小了層214a之厚度的兩倍。這種臨界尺寸的縮小對於相同的微影工具達成較小的電路特徵是非常想要的。可藉由設計接枝化合物的各種成分、調節固化製程的製程參數(例如烘烤溫度和烘烤持續時間)及/或設計用於移除部分214b的顯影劑來控制層214a的厚度。層214a和光阻圖案206共同地成為後續製程的圖案216。舉例而言,圖案216可用 作蝕刻罩幕以蝕刻其下方的層,例如:材料層204及可選的基底202。對於另一範例,圖案216可用作離子植入或其它期望的半導體製造製程的阻擋罩幕(blocking mask)。
在第2F-2H圖所示的範例中,方法100將一層接枝化合物附接至光阻圖案206。然而,本領域具有通常知識者應當理解,接枝溶液214也可塗覆至包括其它聚合材料的圖案而非光阻圖案206,只要接枝單元Rg可以鍵結至聚合材料上即可。因此,除了縮小光阻圖案206的臨界尺寸之外,亦可應用方法100來縮小包括其它聚合材料之圖案的臨界尺寸。
在步驟116中,方法100(第1圖)使用圖案216作為蝕刻罩幕以蝕刻材料層204,從而將圖案轉移到材料層204。在一實施例中,步驟116進一步使用圖案216作為蝕刻罩幕以蝕刻基底202。步驟116可使用乾(電漿)蝕刻、濕蝕刻或其它合適的蝕刻方法。舉例而言,乾蝕刻製程可以施用含氧氣體、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、其它合適的氣體及/或電漿、及/或上述之組合。可在材料層204的蝕刻期間,部分地消耗圖案216。在一實施例中,如第2J圖所示,可剝離圖案216的任何剩餘部分,使圖案化材料層204留在基底202上方。
儘管在第1圖中未示出,但為了形成最終的圖案或裝置,方法100可進行進一步的處理。舉例而言,方法100可利用圖案化材料層204作為蝕刻罩幕以蝕刻基底202。對於另一範例而言,方法100可沉積額外的層於圖案化材料層204上方,並 對額外的層實行圖案化製程。舉例而言,方法100可形成淺溝槽隔離(shallow trench isolation,STI)特徵並用以定義電晶體主動區,可於各個基底中形成鰭狀突起並用以形成FinFET,可形成用於電晶體源極/汲極/閘極接觸件之接觸孔,且可形成互連特徵。
儘管並非意在限制,本發明的一或多個實施例為半導體製造製程提供許多益處。舉例而言,根據本發明的實施例所構建之新的接枝化合物可以附接至光阻圖案以形成接枝層,從而縮小光阻圖案的臨界尺寸(CD)。接枝化合物的設計允許形成厚的接枝層。再者,接枝化合物的設計及相關的固化和顯影製程提供了控制臨界尺寸(CD)縮小的靈活性(flexibility)。此外,本發明實施例所揭示的方法可以容易地集成至現有的半導體製造製程之中。
在一例示性方面,本發明實施例係關於一種微影圖案化的方法。該方法包括:形成開口於基底上方的第一層中;及塗佈接枝溶液於第一層上方並填充於開口中。接枝溶液包括接枝化合物及溶劑。接枝化合物包括接枝單元,其化學鍵結至連接單元,且連接單元化學鍵結至聚合物主鏈。連接單元包括烷基鏈段。接枝單元能附接至第一層。該方法更包括:固化接枝溶液,使得接枝化合物附接至第一層的表面,從而形成第二層於第一層的該表面上方。
在一些實施例中,其中第一層包括光阻。
在一些實施例中,其中烷基鏈段為直鏈或支鏈。
在一些實施例中,其中烷基鏈段中的碳原子數為1 至10。
在一些實施例中,其中烷基鏈段中的碳原子數為3至5。
在一些實施例中,其中連接單元更包括雜原子。
在一些實施例中,其中雜原子為氧、氮或氟。
在一些實施例中,其中接枝單元包括一級胺、二級胺或三級胺。
在一些實施例中,其中接枝單元包括具有5至20個碳原子之雜環基。
在一些實施例中,其中接枝化合物表示為以下式(a)、(b)及(c)其中之一:
其中Rg係接枝單元且包括含有N的單體;R1係連接單元;X1係氫或甲基;R2及R3各自獨立為氫、具有1至10個碳原子的烷基或環烷基;及R4係具有1至10個碳原子的烷基或環烷基。
在一些實施例中,其中接枝化合物表示為以下式(d)、(e)及(f)其中之一:
其中R5係連接單元;X1係氫或甲基;R6係氫、具有1至6個碳原子的直鏈烷基鏈段或具有1至6個碳原子的支鏈烷基鏈段;其中式(d)和(e)中的Rg係接枝單元,且包括具有5至20個碳原子的雜環基;及其中式(f)中的接枝單元附接於R5與R6之間,且包括具有5至20個碳原子的雜環基及氮。
在另一例示性方面,本發明實施例係關於一種微影圖案化的方法。該方法包括:提供圖案化光阻層於基底上方,圖案化光阻層具有開口;及塗佈接枝溶液於圖案化光阻層上方並填充於開口中。接枝溶液包括接枝化合物和溶劑。接枝化合物包括接枝單元,其化學鍵結至連接單元,且連接單元化學鍵結至聚合物主鏈。連接單元包括烷基鏈段。接枝單元能附接至圖案化光阻層。該方法更包括:對基底、圖案化光阻層及接枝溶液進行烘烤,從而藉由將接枝化合物的第一部分附接至圖案化光阻層的表面,以形成第二層於圖案化光阻層的表面上方。該方法更包括:移除未附接至圖案化光阻層之接枝化合物的第二部分,得到具有圖案化光阻層及第二層的圖案,第二層的一部分位於開口的側壁上。
在一些實施例中,其中接枝化合物表示為以下式(a)、(b)、(c)、(d)、(e)及(f)其中之一:
其中R1及R5係各式中的連接單元,且各自包括烷基鏈段;X1係氫或甲基;R2及R3各自獨立為氫、具有1至10個碳原子的烷基或環烷基;R4係具有1至10個碳原子的烷基或環烷基;及R6係氫、具有1至6個碳原子的直鏈烷基鏈段或具有1至6個碳原子的支鏈烷基鏈段;其中式(a)、(b)及(c)中的Rg係接枝單元,且包括含氮的單體;其中式(d)及(e)中的Rg係接枝單元,且包括具有5至20個碳原子的雜環基;且其中式(f)中 的接枝單元附接於R5與R6之間,且包括具有5至20個碳原子的雜環基及氮。
在一些實施例中,其中R1及R5中的烷基鏈段係直鏈或支鏈且包括1至10個碳原子。
在一些實施例中,其中R1及R5更各自包括雜原子,其為氧、氮或氟。
在一些實施例中,其中在室溫至180℃的溫度下實行烘烤。
在又一例示性方面,本發明實施例係關於一種微影圖案化的方法。該方法包括:形成光阻層於基底上方:圖案化光阻層以具有開口:及塗佈接枝溶液於光阻層上方並填充於開口中。接枝溶液包括接枝化合物和溶劑。接枝化合物包括接枝單元,其化學鍵結至連接單元,且連接單元化學鍵結至聚合物主鏈。連接單元包括烷基鏈段。接枝單元能附接至光阻層上。該方法更包括:固化接枝溶液,使得接枝化合物的第一部分附接至包括開口側壁之光阻層的表面。在上述方法中,接枝化合物表示為以下式(a)、(b)、(c)、(d)、(e)及(f)其中之一:
其中R1及R5係各式中的連接單元,且各自包括烷基鏈段;X1係氫或甲基;R2及R3各自獨立為氫、具有1至10個碳原子的烷基或環烷基;R4係具有1至10個碳原子的烷基或環烷基;及R6係氫、具有1至6個碳原子的直鏈烷基鏈段或具有1至6個碳原子的支鏈烷基鏈段;其中式(a)、(b)及(c)中的Rg係接枝單元,且包括含氮的單體;其中式(d)及(e)中的Rg係接枝單元,且包括具有5至20個碳原子的雜環基;且其中式(f)中的接枝單元附接於R5與R6之間,且包括具有5至20個碳原子的雜環基及氮。
在一些實施例中,其中R1及R5中的烷基鏈段係直鏈或支鏈且包括1至10個碳原子。
在一些實施例中,其中連接單元更包括雜原子,其為氧、氮或氟。
前述內文概述了許多實施例的特徵,使本技術領域中具有通常知識者可以更佳的了解本發明的各個方面。本技術領域中具有通常知識者應該可理解,他們可以很容易的以本發明為基礎來設計或修飾其它製程及結構,並以此達到相同的目的及/或達到與本發明介紹的實施例相同的優點。本技術領域中具有通常知識者也應該了解這些相等的結構並不會背離本發明的發明精神與範圍。本發明可以作各種改變、置換、修改而不會背離本發明的發明精神與範圍。
100‧‧‧方法
102‧‧‧步驟
104‧‧‧步驟
106‧‧‧步驟
108‧‧‧步驟
110‧‧‧步驟
112‧‧‧步驟
114‧‧‧步驟
116‧‧‧步驟
Claims (8)
- 如請求項1所述的微影圖案化的方法,其中該環烷基鍵結至複數個氮原子。
- 如請求項1或2所述的微影圖案化的方法,其中該烷基鏈段中的碳原子數為1至10。
- 如請求項3所述的微影圖案化的方法,其中該烷基鏈段中的碳原子數為3至5。
- 如請求項1或2所述的微影圖案化的方法,其中該連接單元更包括一雜原子。
- 如請求項5所述的微影圖案化的方法,其中該雜原子為氧、氮或氟。
- 一種微影圖案化的方法,包括:提供一圖案化光阻層於一基底上方,該圖案化光阻層具有一開口;塗佈一接枝溶液於該圖案化光阻層上方並填充於該開口中,該接枝溶液包括一接枝化合物和一溶劑,該接枝化合物包括一接枝單元,其化學鍵結至一連接單元,且該連接單元化學鍵結至一聚合物主鏈,該連接單元包括一烷基鏈段,且該接枝單元能附接至該圖案化光阻層,其中該接枝單元包括至少兩個被一環烷基橋接的氮原子;對該基底、該圖案化光阻層及該接枝溶液進行烘烤,從而藉由將該接枝化合物的一第一部分附接至該圖案化光阻層的一表面,以形成一第二層於該圖案化光阻層的該表面上方;以及移除未附接至該圖案化光阻層之該接枝化合物的一第二部分,得到具有該圖案化光阻層及該第二層的圖案,該第二層的一部分位於該開口的多個側壁上,其中該接枝化合物 表示為以下式(c):
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