CN121127946A - 使用可逆外涂料形成亚光刻芯轴图案 - Google Patents

Abstract

一种方法包括：在衬底之上形成多个第一芯轴，在该多个第一芯轴之上形成外涂料层，以及在该外涂料层内诱导交联反应并且形成交联的外涂料层。该方法进一步包括：将该衬底暴露于辐射以在该多个第一芯轴内产生多个酸分子，使该多个酸分子中的一部分从该多个第一芯轴扩散到该交联的外涂料层的部分中，以及在该交联的外涂料层的这些部分内诱导解交联反应并且形成解交联的区域。该交联的外涂料层的未改性区域形成多个第二芯轴。该方法进一步包括：选择性地去除这些解交联的区域。该多个第一芯轴和该多个第二芯轴在该衬底之上形成芯轴图案。

Description

使用可逆外涂料形成亚光刻芯轴图案

相关申请的交叉引用

本披露要求于2023年6月14日提交的美国临时申请号63/472,910和于2024年3月25日提交的美国非临时申请号18/615,313的权益，这些申请通过援引以其全文并入本文。

技术领域

本披露总体上涉及用于加工衬底的方法，并且在特定实施例中，涉及用于使用可逆外涂料来在衬底之上形成亚光刻芯轴图案的方法。

背景技术

在材料加工方法（诸如光刻法）中，形成图案化层典型地涉及向衬底的上表面施加辐射敏感材料（诸如光致抗蚀剂）薄层。将这种辐射敏感材料转变成可以用于将图案蚀刻或转移到衬底上的下层中的图案化掩模。对辐射敏感材料进行图案化通常涉及使用例如光刻曝光系统（photolithographic exposure system）来由辐射源通过掩模版（和相关联光学器件）曝光到辐射敏感材料上。该曝光在辐射敏感材料内形成潜在图案，该潜在图案然后可以被显影。显影是指溶解并去除辐射敏感材料的一部分以产生浮雕图案（形貌图案）。所去除的材料部分可以是辐射敏感材料的经照射区域或未经照射区域，这取决于所使用的光致抗蚀剂色调和/或显影溶剂的类型。浮雕图案然后可以用作限定图案的掩模层。

用于图案化的各种膜的制备和显影可以包括热处理或烘烤。例如，新施加的膜可以接受施加后烘烤（PAB）以蒸发溶剂和/或增加结构刚度或抗蚀刻性。此外，可以执行曝光后烘烤（PEB）来设定给定图案以防止进一步溶解。用于对衬底进行涂布和显影的加工工具（fabrication tool）典型地包括一个或多个烘烤模块。一些光刻工艺包括用底部抗反射涂层（BARC）的薄膜来涂布衬底，接着用光致抗蚀剂进行涂布，并且然后将衬底暴露于光图案，作为形成微芯片的工艺步骤。然后，可以将在光致抗蚀剂中形成的浮雕图案用作掩模或模板以进行附加加工，诸如将图案转移到下层（诸如BARC的薄膜）中。

发明内容

根据本披露的实施例，一种方法包括：在衬底之上形成多个第一芯轴，在该多个第一芯轴之上形成外涂料层，以及在该外涂料层内诱导交联反应并且形成交联的外涂料层。该方法进一步包括：将该衬底暴露于辐射以在该多个第一芯轴内产生多个酸分子，使该多个酸分子中的一部分从该多个第一芯轴扩散到该交联的外涂料层的部分中，以及在该交联的外涂料层的这些部分内诱导解交联反应并且形成解交联的区域。该交联的外涂料层的未改性区域形成多个第二芯轴。该方法进一步包括：选择性地去除这些解交联的区域。该多个第一芯轴和该多个第二芯轴在该衬底之上形成芯轴图案。

根据本披露的实施例，一种方法包括：在衬底之上形成多个第一芯轴。该多个第一芯轴在第一显影剂中具有第一溶解度。该方法进一步包括：在该多个第一芯轴之上形成外涂料层。该外涂料层在该第一显影剂中具有第二溶解度。该方法进一步包括：将该衬底暴露于辐射以在该多个第一芯轴内产生多个酸分子。该方法进一步包括烘烤该衬底以：使该多个酸分子中的一部分从该多个第一芯轴扩散到该外涂料层的部分中，并且在该外涂料层的这些部分内诱导反应，以将该外涂料层的这些部分在该第一显影剂中的溶解度增加到大于该第一溶解度和该第二溶解度的第三溶解度。该外涂料层的未改性区域形成多个第二芯轴。该方法进一步包括：在该第一显影剂中对该衬底进行显影。该第一显影剂溶解该外涂料层的这些部分。该多个第一芯轴和该多个第二芯轴在该衬底之上形成芯轴图案。

根据本披露的实施例，一种方法包括：在衬底之上形成第一芯轴和第二芯轴。该第一芯轴与该第二芯轴间隔开。该方法进一步包括：在该第一芯轴和该第二芯轴之上形成外涂料层，以及烘烤该衬底以在该外涂料层内诱导交联反应并且形成交联的外涂料层。该方法进一步包括：将该第一芯轴暴露于第一剂量的辐射以在该第一芯轴内产生第一多个酸分子，以及将该第二芯轴暴露于第二剂量的该辐射以在该第二芯轴内产生第二多个酸分子。该辐射的该第一剂量不同于该辐射的该第二剂量。该方法进一步包括烘烤该衬底以：使该第一多个酸分子中的一部分扩散到该交联的外涂料层的第一部分中达第一深度，并且使该第二多个酸分子中的一部分扩散到该交联的外涂料层的第二部分中达第二深度。该第二深度不同于该第一深度。该方法进一步包括：烘烤该衬底以在该交联的外涂料层的该第一部分内诱导解交联反应以形成第一解交联的区域。该第一解交联的区域沿着该第一芯轴的顶部和侧壁延伸。该方法进一步包括：烘烤该衬底以在该交联的外涂料层的第二部分内诱导解交联反应以形成第二解交联的区域。该第二解交联的区域沿着该第二芯轴的顶部和侧壁延伸。该交联的外涂料层的插置在该第一解交联的区域与该第二解交联的区域之间的未改性区域形成第三芯轴。该方法进一步包括：选择性地去除该第一解交联的区域和该第二解交联的区域。该第一芯轴、该第二芯轴和该第三芯轴在该衬底上形成芯轴图案。

附图说明

为了更完整地理解本披露及其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，在附图中：

图1A至图1I展示了根据各种实施例的用于形成芯轴图案的方法的不同阶段的截面视图；

图2A和图2B展示了根据各种实施例的用于形成芯轴图案的方法的不同阶段的截面视图；

图3A至图3C展示了根据各种实施例的用于形成芯轴图案的方法的不同阶段的截面视图；

图4A和图4B展示了根据各种实施例的用于形成芯轴图案的方法的不同阶段的截面视图；并且

图5展示了根据各种实施例的用于形成芯轴图案的方法的流程图。

具体实施方式

下文详细讨论各种实施例的制作和使用。然而，应当理解，本文所描述的各种实施例可应用于各种各样的具体情况。所讨论的具体实施例仅是制作和使用各种实施例的具体方式的说明，并且不应当在有限的范围内进行解释。

微芯片的各种特征的不断连续缩小需要改进的图案化分辨率。一种方法是经由ALD（原子层沉积）工艺限定亚分辨率线特征的间隔物技术。然而，一个挑战是，如果需要相反的色调特征，则使用间隔物技术可能会很复杂，这涉及外涂另一种材料、化学机械平坦化（CMP）和挖掘间隔物材料从而留下窄沟槽的反应离子蚀刻（RIE），这些可能是昂贵的。

反间隔物技术是一种自对准技术，其使用反应性物质（例如，酸）的扩散长度来限定临界尺寸（CD），从而形成窄沟槽。使用经由通过掩模版曝光而在空间上受控制的反应性物质，则代替窄沟槽，可以形成窄槽接触部。对应的CD可以通过反应性物质的分子量改性、反应性物质的分子结构、以及烘烤温度和烘烤持续时间来调整。这些技术使得能够以超出先进光刻能力范围的尺寸获得窄槽接触部特征。

反间隔物形成是通过旋涂式工艺实现自对准双重图案化（SADP）从而提高吞吐量并降低总成本的手段。另外，可以通过反间隔物工艺克服常规SADP工艺的局限性，诸如在整个晶片只能达成单一厚度。由于特征是通过溶解度改变物质跨界面扩散形成的，因此可以跨晶片调节溶解度改变物质的形成，以通过单一工艺实现多个特征宽度。

然而，在单个芯轴的临界尺寸（CD）发生变化的反间隔物流程内，最终图案的密度受到限制，当最终目标间距接近光刻曝光的分辨率极限的一半时，该限制特别明显。为了实现1 : 1线-空间（L/S）芯轴图案（例如，芯轴之间的等间距），对初始光刻曝光进行偏置以考虑芯轴或反间隔物的添加并且实现目标间距。

当目标间距接近光刻曝光的分辨率极限的一半时，正确的偏置不再是可达成的，并且必须采用附加的曝光后工艺。所采用的光刻技术的分辨率限制阻止了对传入L/S图案进行期望偏置以实现对称的L/S图案化，这导致在多重图案化加工后出现不对称的L/S图案化。

由于因酸扩散到第一芯轴中而造成的单向CD改变，酸进式反间隔物工艺（acid-inanti-spacer process）受到间距限制。光刻后的第一芯轴之间的图案化沟槽的宽度成为反间隔物工艺后的第二芯轴的最终宽度。因此，第二芯轴的宽度受到光刻工艺的限制。

本披露中描述的技术提供了一种实现亚光刻芯轴图案的可逆外涂料。所披露的技术包括一种反间隔物图案化方案，该反间隔物图案化方案依赖于溶解度改变物质从光致抗蚀剂芯轴向外扩散到可逆外涂料层中来引起反应，从而使得形成窄沟槽。所披露的工艺流程使用光致抗蚀剂芯轴的光刻后修整克服了酸进式单向扩散工艺流程的间距限制，以达成线-空间图案的所需偏置，从而实现最终对称芯轴图案。

图1A至图1I展示了根据各种实施例的用于在衬底102之上形成芯轴图案144的方法的不同阶段的截面视图。参考图1A，多个芯轴106形成在衬底102之上。衬底102可以是半导体器件或半导体结构的一部分，或者包括半导体器件或半导体结构，并且可以以任何合适的方式形成，包括使用湿式和/或干式沉积、光刻和蚀刻技术的任何合适的组合。例如，半导体结构可以包括衬底102，在该衬底中，形成各种器件区域。在此类实施例中，衬底102可以包括隔离区域（诸如浅沟槽隔离（STI）区域）、扩散区域以及在衬底中形成的其他区域。

衬底102可以包括适用于各种微电子器件的半导体层。在一个或多个实施例中，衬底102可以是硅晶片或绝缘体上硅（SOI）晶片。在某些实施例中，衬底102可以包括硅锗晶片、碳化硅晶片、砷化镓晶片、氮化镓晶片或其他化合物半导体。在其他实施例中，衬底102可以包括异质层，诸如硅上硅锗、硅上氮化镓、硅上硅碳或者硅或SOI衬底上硅层。在各种实施例中，衬底102被图案化或嵌入半导体器件或半导体结构的其他部件中。

进一步参考图1A，在一些实施例中，中间层104形成在衬底102之上，使得芯轴106形成在中间层104之上。中间层104可以是在芯轴图案144（参见图1I）的形成完成之后的后续加工中的图案转移的目标。中间层104可以包含硅、氮氧化硅、有机材料、非有机材料、无定形碳等。中间层104可以被选择为具有抗反射特性，诸如通过使用例如硅底部抗反射涂层（Si-BARC）。中间层104可以是包括硬掩模的掩模层。此外，中间层104可以是堆叠的硬掩模，其包括例如两种或更多种不同材料的两个或更多个层。在实施例中，当硬掩模包括两个层时，硬掩模的第一层可以包括基于金属的层，诸如氮化钛、钛、氮化钽、钽、基于钨的化合物、基于钌的化合物或基于铝的化合物，并且硬掩模的第二层可以包括介电层，诸如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、无定形硅或多晶硅。中间层104可以使用合适的沉积工艺来沉积。合适的沉积工艺可以包括旋涂式涂布工艺、化学气相沉积（CVD）工艺、原子层沉积（ALD）工艺、等离子体沉积工艺（例如，等离子体增强CVD（PECVD）工艺或等离子体增强ALD（PEALD）工艺）和/或其他层沉积工艺或工艺组合。

在一些实施例中，芯轴106可以通过以下方式形成：在中间层104之上形成光致抗蚀剂层（未示出），并且使用合适的光刻技术来对光致抗蚀剂层进行图案化。光致抗蚀剂层可以包含正色调光致抗蚀剂或负色调光致抗蚀剂。在所展示的实施例中，光致抗蚀剂层包含正色调化学放大光致抗蚀剂（CAR）。光致抗蚀剂层可以以任何合适的方式沉积在衬底102上。例如，光致抗蚀剂层可以通过旋涂、喷涂、浸涂或辊涂来沉积。作为特定示例，光致抗蚀剂层可以使用旋涂式沉积技术来沉积在衬底102上，该旋涂式沉积技术也可以被称为旋涂。在各种实施例中，光致抗蚀剂层可以包含试剂产生成分，该试剂产生成分响应于合适的试剂活化触发（例如，热或辐射）而产生溶解度改变试剂（例如，酸）。示例试剂产生成分可以包括被配置为响应于热而产生酸的热酸产生剂（TAG）或被配置为响应于光化辐射而产生酸的光酸产生剂（PAG）。

通过旋涂式沉积，在衬底102上（例如，在形成在衬底102上的中间层104上）沉积特定材料（例如，光致抗蚀剂层的材料）。然后，使衬底102以相对高的速度（如果尚未旋转，则可能以相对低的速度）旋转，使得离心力引起所沉积的材料朝向衬底102的边缘移动，由此对衬底102进行涂布。多余的材料典型地从衬底102旋出。在某些实施例中，旋涂式沉积技术包括使用具有液体输送系统的涂布模块将液体化学品分配到衬底102上（例如，分配在中间层104的顶表面上），该液体输送系统可以分配一种或多种类型的液体化学品。分配体积可以在0.2 ml至10 ml的范围内，例如在0.5 ml至2 ml的范围内。衬底102可以被固定到支撑衬底102的旋转卡盘。液体分配期间的旋转速度可以在50 rpm至3000 rpm的范围内，例如在1000 rpm至2000 rpm的范围内。该系统还可以包括退火模块，该退火模块可以在已经分配化学品之后对衬底102进行烘烤或施加光辐射。应当理解，该示例旋涂式沉积技术和相关联数值仅作为示例提供。在其他实施例中，可以使用CVD工艺、等离子体增强CVD工艺、ALD工艺或其他合适的工艺来沉积光致抗蚀剂层。

在形成光致抗蚀剂层之后，在光致抗蚀剂层上设置掩模版（未示出）。掩模版可以用于调节用于曝光光致抗蚀剂层的辐射（例如，光化辐射）的剂量（或强度）。在此类实施例中，掩模版可以包括对辐射具有不同透明度的区域（例如，不透明区域和透明区域）。然后使光致抗蚀剂层通过掩模版经受曝光步骤。辐射曝光光致抗蚀剂层的暴露区域，而光致抗蚀剂层的未暴露（或未改性）区域由掩模版保护。曝光步骤可以使用光刻技术执行，诸如干式光刻（例如，使用193干式光刻）、浸没式光刻（例如，使用193纳米浸没式光刻）、i线光刻（例如，使用365纳米波长UV辐射进行曝光）、H线光刻（例如，使用405纳米波长UV辐射进行曝光）、极UV（EUV）光刻、深UV（DUV）光刻或任何合适的光刻技术。

在一些实施例中，辐射在光致抗蚀剂层的暴露区域中产生酸。酸可以在辐射的影响下由存在于光致抗蚀剂层中的PAG产生。酸可以与光致抗蚀剂层的材料反应并且更改光致抗蚀剂层的暴露区域的溶解度。随后，通过使用合适的显影剂进行显影过程来去除光致抗蚀剂层的暴露区域。显影过程在光致抗蚀剂层中形成暴露中间层104的部分的多个开口108。光致抗蚀剂层的未暴露区域形成该多个芯轴106。

芯轴106可以具有宽度W₁，并且开口108可以具有宽度W₂。对于193i光刻材料和工艺，宽度W₁可以在37 nm至150 nm的范围内。对于EUV光刻材料和工艺，宽度W₁可以在13 nm至36 nm的范围内。对于193i光刻材料和工艺，宽度W₂可以在37 nm至150 nm的范围内。对于EUV光刻材料和工艺，宽度W₂可以在13 nm至36 nm的范围内。在一些实施例中，宽度W₁和/或宽度W₂可以具有通过光刻技术能够实现的最小值。在所展示的实施例中，比率W₁ : W₂等于1: 1。在其他实施例中，比率W₁ : W₂可以在1 : 1至5 : 1的范围内。

参考图1B，外涂料层110以任何合适的方式沉积在衬底102之上。例如，外涂料层110可以通过旋涂、喷涂、浸涂或辊涂来沉积。作为特定示例，外涂料层110可以使用旋涂式沉积技术来沉积在衬底102上，该旋涂式沉积技术也可以被称为旋涂。旋涂式沉积技术已经在上文参考图1A进行描述，并且本文不再重复描述。外涂料层110也可以被称为修整层。外涂料层110可以填充开口108（参见图1A）并且覆盖芯轴106的顶表面。

用于外涂料层110的材料可以被选取成使得外涂料层110可以在后续显影过程中被去除，如下文更详细描述的。在一些实施例中，外涂料层110可以是多组分材料，该多组分材料在沉积时包含第一组分和第二组分。第一组分可以是例如聚合物。第二组分可以是例如溶解度改变试剂112，诸如酸（例如，游离酸）。在所展示的实施例中，溶解度改变试剂112包含多个酸分子，该多个酸分子在图1B中被描绘为实心4角星。作为另一个示例，第二组分可以是试剂产生成分，该试剂产生成分响应于合适的试剂活化触发（例如，热或辐射）而产生溶解度改变试剂（例如，酸）。示例试剂产生成分可以包括被配置为响应于热而产生酸的TAG或被配置为响应于光化辐射而产生酸的PAG。

例如，在外涂料层110包含游离酸的情况下，溶解度改变试剂112可以是游离酸，并且后续烘烤衬底102可以使游离酸扩散（如箭头114所指示）到芯轴106的周边部分中，并且使芯轴106的周边部分变得可溶于显影剂。

作为另一个示例，在外涂料层110包含TAG作为试剂产生成分的情况下，后续烘烤衬底102可以使TAG产生溶解度改变试剂112（例如，酸）（这可以被称为酸的活化），使所产生的溶解度改变试剂112扩散（如箭头114所指示）到芯轴106的周边部分中，并且使芯轴106的周边部分变得可溶于显影剂。

作为另一个示例，在外涂料层110包含PAG作为试剂产生成分的情况下，可以执行包括将外涂料层110暴露于辐射（例如，光化辐射）的曝光步骤，之后烘烤衬底102。曝光步骤可以使PAG产生溶解度改变试剂112（例如，酸），这可以被称为酸的活化。烘烤衬底102可以使所产生的溶解度改变试剂112扩散（如箭头114所指示）到芯轴106的周边部分中，并且使芯轴106的周边部分变得可溶于显影剂。

参考图1C，对衬底102进行烘烤过程。在某些实施例中，烘烤过程可以是热过程，该热过程通过在真空中或在气流下在50°C至250°C的温度下（例如在某些实施例中在60°C至140°C的温度下）在工艺腔室中加热衬底102来进行。在特定示例中，将衬底102烘烤1分钟至3分钟范围内的持续时间。烘烤条件可以被选择为促进溶解度改变试剂112的扩散（以及可能地溶解度改变试剂112从外涂料层110的试剂产生成分的产生，如果适用的话）以及芯轴106（参见图1B）的周边区域的达目标深度D₁的相关联溶解度改变。深度D₁可以通过烘烤过程的参数（诸如例如，烘烤温度和烘烤持续时间）和材料参数（诸如例如，芯轴106的聚合物组成，以及外涂料层110中的酸组成和酸浓度）来调整。在一些实施例中，深度D₁可以在3 nm至25 nm的范围内。在其他实施例中，烘烤过程可以以任何合适的方式进行。

在一些实施例中，溶解度改变试剂112（参见图1B）与芯轴106（参见图1B）的材料进行化学反应以形成芯轴106的改性区域116。化学反应改变了芯轴106的改性区域116的溶解度，使得芯轴106的改性区域116可以在后续显影过程中被去除。每个改性区域116沿着相应芯轴106（参见图1B）的未改性区域118的侧壁和顶表面延伸。

参考图1D，使用合适的显影剂对衬底102进行显影过程。在各种实施例中，显影剂可以包括不含金属离子（MIF）的显影剂，例如四甲基氢氧化铵（TMAH）的水溶液。在其他实施例中，显影剂可以包括含有金属离子的显影剂，例如氢氧化钠（NaOH）或氢氧化钾（KOH）的水溶液。在一些实施例中，显影过程可以包括将衬底102浸渍或浸泡在显影剂中。

在一些实施例中，显影剂去除外涂料层110（参见图1C）和改性区域116（参见图1C），并且形成暴露中间层104的开口120。芯轴106的剩余的未改性区域118（参见图1C）在中间层104之上形成多个芯轴122。芯轴122可以具有宽度W₃，并且开口120可以具有宽度W₄。芯轴122的宽度W₃小于芯轴106（参见图1A）的宽度W₁。在一些实施例中，当宽度W₁具有通过光刻工艺能够实现的最小值时，芯轴122具有亚光刻宽度。开口120的宽度W₄大于开口108（参见图1A）的宽度W₂。对于193i线-空间图案化，宽度W₃可以在20 nm至120 nm的范围内。对于193i线-空间图案化，宽度W₄可以在38 nm至150 nm的范围内。在所展示的实施例中，比率W₃ : W₄等于1 : 3。芯轴122的这种图案也可以被称为1 : 3线-空间（L/S）图案。在其他实施例中，比率W₃ : W₄可以在从1 : 1至1 : 4的范围内。

参考图1E，外涂料层124以任何合适的方式沉积在衬底102之上。例如，外涂料层124可以通过旋涂、喷涂、浸涂或辊涂来沉积。作为特定示例，外涂料层124可以使用旋涂式沉积技术来沉积在衬底102上，该旋涂式沉积技术也可以被称为旋涂。旋涂式沉积技术已经在上文参考图1A进行描述，并且本文不再重复描述。外涂料层124也可以被称为可逆外涂料（ROC）层。外涂料层124可以填充开口120（参见图1D）并且覆盖芯轴122的顶表面。外涂料层124可以在芯轴122的顶表面之上具有厚度TH。厚度TH可以在从1 nm至50 nm的范围内。

外涂料层124的材料可以被选择为不与芯轴122的材料混杂。外涂料层124的材料可以包含各种组分，这些组分包括聚合物、交联剂和催化剂。聚合物可以是包含能够与交联剂反应以形成缩醛键的部分的多官能聚合物树脂。此类部分可以包含羟基或羧酸官能团（例如，分别为聚羟基苯乙烯或甲基丙烯酸）。

交联剂可以具有与聚合物反应以促进外涂料层124的组合物硬化的功能。交联剂可以包括多官能交联剂，该多官能交联剂包含每分子聚合物两个与四个之间的乙烯氧基官能团，以使得能够经由在交联剂与聚合物之间形成缩醛键来形成不可溶网络。在其他实施例中，交联剂可以包括N-甲氧基甲基酰胺。在一些实施例中，当交联剂包含至少一个乙烯氧基作为反应性基团时，乙烯氧基使得能够与聚合物中含有的羧基和/或酚羟基交联。在此类实施例中，乙烯氧基与聚合物中含有的羧基或酚羟基形成缩醛键。在一些实施例中，缩醛键被由PAG形成的酸裂解，或被空气中或显影溶液中的水分裂解。

催化剂可以起到降低引发交联的活化能（例如，降低烘烤温度和/或减少烘烤时间）的作用。催化剂可以包括磺酸，诸如4-甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、其组合、其混合物等。在一些实施例中，可以省略催化剂。

参考图1F，在沉积外涂料层124（参见图1E）之后，对衬底102进行烘烤过程以在外涂料层124内诱导交联，从而使交联的外涂料层126不溶于后续使用的显影剂。在某些实施例中，烘烤过程可以是热过程，该热过程通过在真空中或在气流下在80°C至160°C的温度下在工艺腔室中加热衬底102来进行。在特定示例中，将衬底102烘烤1分钟至20钟范围内的持续时间。

参考图1G，芯轴122内的试剂产生成分分解以产生溶解度改变试剂130（例如，游离酸）。在所展示的实施例中，溶解度改变试剂130包含多个酸分子，该多个酸分子在图1G中被描绘为实心圆。在一些实施例中，当试剂产生成分包括PAG时，溶解度改变试剂130（例如，游离酸）响应于将芯轴122暴露于辐射128（例如，光化辐射）而产生。在一些实施例中，将衬底102全面暴露于辐射128。在此类实施例中，每个芯轴122包含基本上相同量的溶解度改变试剂130（例如，游离酸）。

参考图1H，对衬底102进行烘烤过程。烘烤过程使溶解度改变试剂130（参见图1G）扩散（如箭头132所指示）出芯轴122、跨越芯轴122与交联的外涂料层126之间的界面、并且进入交联的外涂料层126中，从而在交联的外涂料层126内引起解交联反应达目标深度D₂，以形成解交联的区域134。解交联的区域134也可以被称为反间隔物。在某些实施例中，烘烤过程可以是热过程，该热过程通过在真空中或在气流下在60°C至120°C的温度下在工艺腔室中加热衬底102来进行。在特定示例中，将衬底102烘烤0.5分钟至5钟范围内的持续时间。

深度D₂可以通过烘烤过程的参数（诸如例如，烘烤温度和烘烤持续时间）和材料参数（诸如例如，交联的外涂料层126的聚合物组成，以及芯轴122中的酸组成和酸浓度）来调整。深度D₂可以在5 nm至50 nm的范围内。在一些实施例中，可以调整外涂料层124（参见图1E）的深度D₂和厚度TH，使得深度D₂大于厚度TH。在此类实施例中，溶解度改变试剂130（参见图1G）从芯轴122的顶表面扩散（如箭头132所指示）到交联的外涂料层126的顶表面，使得解交联的区域134的顶表面是暴露的并且与交联的外涂料层126的顶表面齐平。

参考图1I，使用合适的显影剂对衬底102进行显影过程。合适的显影剂可以包含对解交联的区域134（参见图1H）具有选择性的有机溶剂。在一些实施例中，解交联的区域134在合适的显影剂中的溶解度大于交联的外涂料层126在合适的显影剂中的溶解度和芯轴122在合适的显影剂中的溶解度。显影过程选择性地去除解交联的区域134以形成暴露中间层104的开口138和140。交联的外涂料层126的剩余区域形成多个芯轴136。芯轴122和136在衬底102之上形成芯轴图案144。在一些实施例中，芯轴122具有高度H₁，并且芯轴136具有高度H₂，其中高度H₂大于高度H₁。对于193i光致抗蚀剂，高度H₁可以在从50 nm至150 nm的范围内。当外涂料层124（参见图1E）涂布在193i光致抗蚀剂的顶部之上时，高度H₂可以在50 nm至150 nm的范围内。在一些实施例中，芯轴136的宽度随着芯轴136背离衬底102延伸而增大。在此类实施例中，芯轴136包括悬伸于开口138和140之上的悬伸区域146。

在一些实施例中，芯轴图案144包括多个芯轴图案142。每个芯轴图案142包括芯轴122和136以及开口138和140，其中开口138插置在芯轴122与芯轴136之间，并且芯轴136插置在开口138与开口140之间。芯轴122可以具有宽度W₅，芯轴136可以具有宽度W₇，开口138可以具有宽度W₆，并且开口140可以具有宽度W₈。宽度W₅可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₆可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₇可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₈可以在15 nm至30 nm的范围内。在所展示的实施例中，比率W₅ : W₆ : W₇ : W₈等于1 : 1 : 1 : 1。在此类实施例中，芯轴图案144也可以被称为1 : 1 : 1 : 1 L/S图案。在其他实施例中，比率W₅: W₆ : W₇ : W₈可以等于1 : X : (3-2X) : X，其中X是以宽度W₅为单位测量的深度D₂，其中X在0至3/2的范围内。在一些实施例中，芯轴图案144的图案可以通过调整X（即，通过调整深度D₂）来调整。在示例中，当X = 1时（即，当D₂ = W₅时），芯轴图案144是1 : 1 : 1 : 1 L/S图案。

在一些实施例中，芯轴图案144的图案被转移到中间层104中。例如，可以通过各向异性蚀刻工艺（诸如反应离子蚀刻（RIE）），同时使用芯轴图案144作为蚀刻掩模，来对中间层104进行蚀刻。在各种实施例中，转移图案可用于形成接触孔、通孔、金属线、栅极线、隔离区域以及在半导体制造中有用的其他特征。

图2A和图2B展示了根据各种实施例的用于在衬底102之上形成芯轴图案212的方法的不同阶段的截面视图。参考图2A，在形成如图1H所展示的结构之后，使交联的外涂料层126和解交联的区域134凹陷以暴露芯轴122。在一些实施例中，凹陷工艺可以包括合适的蚀刻工艺，诸如例如各向异性干式蚀刻工艺。解交联的区域134的剩余部分形成解交联的区域202，并且交联的外涂料层126的剩余部分形成多个芯轴204。在一些实施例中，芯轴122的顶表面与芯轴204的顶表面齐平。解交联的区域202也可以被称为反间隔物。

参考图2B，使用合适的显影剂对衬底102进行显影过程。合适的显影剂可以包含对解交联的区域202（参见图2A）具有选择性的有机溶剂。在一些实施例中，解交联的区域202在合适的显影剂中的溶解度大于芯轴122和204在合适的显影剂中的溶解度。显影过程选择性地去除解交联的区域202以形成暴露中间层104的开口206和208。芯轴122和204在衬底102之上形成芯轴图案212。在一些实施例中，芯轴122和204具有高度H₃。高度H₃可以在30 nm至120 nm的范围内。

在一些实施例中，芯轴图案212包括多个芯轴图案210。每个芯轴图案210包括芯轴122和204以及开口206和208，其中开口206插置在芯轴122与芯轴204之间，并且芯轴204插置在开口206与开口208之间。芯轴122可以具有宽度W₉，芯轴204可以具有宽度W₁₁，开口206可以具有宽度W₁₀，并且开口208可以具有宽度W₁₂。宽度W₉可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₁₀可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₁₁可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₁₂可以在15 nm至30 nm的范围内。在所展示的实施例中，比率W₉ : W₁₀ : W₁₁ : W₁₂等于1 : 1 : 1 :1。在此类实施例中，芯轴图案212也可以被称为1 : 1 : 1 : 1 L/S图案。在其他实施例中，比率W₉ : W₁₀ : W₁₁ : W₁₂可以等于1 : Y : (3-2Y) : Y，其中Y是以宽度W₉为单位测量的深度D₂，其中Y在0至3/2的范围内。在一些实施例中，芯轴图案212的图案可以通过调整Y（即，通过调整深度D₂）来调整。在示例中，当Y = 1时（即，当D₂ = W₉时），芯轴图案212是1 : 1 :1 : 1 L/S图案。

在一些实施例中，芯轴图案212的图案被转移到中间层104中。例如，可以通过各向异性蚀刻工艺（诸如反应离子蚀刻（RIE）），同时使用芯轴图案212作为蚀刻掩模，来对中间层104进行蚀刻。在各种实施例中，转移图案可用于形成接触孔、通孔、金属线、栅极线、隔离区域以及在半导体制造中有用的其他特征。

图3A至图3C展示了根据各种实施例的用于在衬底102之上形成芯轴图案320的方法的不同阶段的截面视图。参考图3A，在形成如图1F所展示的结构之后，芯轴122内的试剂产生成分分解以产生溶解度改变试剂306（例如，游离酸）。在所展示的实施例中，溶解度改变试剂306包含多个酸分子，该多个酸分子在图3A中被描绘为实心圆。在一些实施例中，当试剂产生成分包括PAG时，溶解度改变试剂306（例如，游离酸）响应于将芯轴122暴露于辐射304（例如，光化辐射）而产生。在一些实施例中，衬底102通过掩模版302暴露于辐射128。在此类实施例中，掩模版302设置在衬底102之上。掩模版302可以用于调节用于曝光衬底102的辐射（例如，光化辐射）的剂量（或强度）。在此类实施例中，掩模版302可以包括对辐射304具有不同透明度的区域302A和302B。在所展示的实施例中，区域302B与区域302A相比对辐射304具有更大的透明度。由于透明度的差异，设置在掩模版302的区域302A下方的芯轴122A与设置在掩模版302的区域302B下方的芯轴122B相比具有更少量（或更低浓度）的溶解度改变试剂130（例如，游离酸）。

参考图3B，对衬底102进行烘烤过程。烘烤过程使溶解度改变试剂306（参见图3A）扩散（如箭头308A所指示）出芯轴122A、跨越芯轴122A与交联的外涂料层126之间的界面、并且进入交联的外涂料层126中，从而在交联的外涂料层126内引起解交联反应达目标深度D₃，以形成解交联的区域310A。烘烤过程进一步使溶解度改变试剂306（参见图3A）扩散（如箭头308B所指示）出芯轴122B、跨越芯轴122B与交联的外涂料层126之间的界面、并且进入交联的外涂料层126中，从而在交联的外涂料层126内引起解交联反应达目标深度D₄，以形成解交联的区域310B。解交联的区域310A和310B也可以被称为反间隔物。在某些实施例中，烘烤过程可以是热过程，该热过程通过在真空中或在气流下在60°C至120°C的温度下在工艺腔室中加热衬底102来进行。在特定示例中，将衬底102烘烤0.5分钟至5钟范围内的持续时间。

深度D₃可以通过烘烤过程的参数（诸如例如，烘烤温度和烘烤持续时间）和材料参数（诸如例如，交联的外涂料层126的聚合物组成，以及芯轴122A中的酸组成和酸浓度）来调整。深度D₃可以在5 nm至45 nm的范围内。深度D₄可以通过烘烤过程的参数（诸如例如，烘烤温度和烘烤持续时间）和材料参数（诸如例如，交联的外涂料层126的聚合物组成，以及芯轴122B中的酸组成和酸浓度）来调整。深度D₄可以在5 nm至45 nm的范围内。

在所展示的实施例中，由于芯轴122A和122B中溶解度改变试剂306的量的差异，深度D₃小于深度D₄。在一些实施例中，可以调整外涂料层124（参见图1E）的深度D₃、深度D₄和厚度TH，使得深度D₃和D₄中的较小者大于厚度TH。在此类实施例中，溶解度改变试剂306（参见图3A）从芯轴122A的顶表面扩散（如箭头308A所指示）到交联的外涂料层126的顶表面，使得解交联的区域310A的顶表面是暴露的并且与交联的外涂料层126的顶表面齐平。此外，溶解度改变试剂306（参见图3A）从芯轴122B的顶表面扩散（如箭头308B所指示）到交联的外涂料层126的顶表面，使得解交联的区域310B的顶表面是暴露的并且与交联的外涂料层126的顶表面齐平。

参考图3C，使用合适的显影剂对衬底102进行显影过程。合适的显影剂可以包含对解交联的区域310A和310B（参见图3B）具有选择性的有机溶剂。在一些实施例中，解交联的区域310A和310B在合适的显影剂中的溶解度大于交联的外涂料层126在合适的显影剂中的溶解度和芯轴122A和122B在合适的显影剂中的溶解度。显影过程选择性地去除解交联的区域310A以形成暴露中间层104的开口314A和316A。显影过程进一步选择性地去除解交联的区域310B以形成暴露中间层104的开口314B和316B。

交联的外涂料层126的剩余区域形成多个芯轴312A和312B。芯轴312A插置在开口316A与开口314B之间。芯轴312B插置在开口316B与开口314A之间。芯轴122A、122B、312A和312B在衬底102上形成芯轴图案320。在一些实施例中，芯轴122A和122B具有高度H₄，并且芯轴312A和312B具有高度H₅，其中高度H₅大于高度H₄。高度H₄可以在30 nm至120 nm的范围内。高度H₅可以在30 nm至120 nm的范围内。在一些实施例中，芯轴312A的宽度随着芯轴312A背离衬底102延伸而增大，并且芯轴312B的宽度随着芯轴312B背离衬底102延伸而增大。在此类实施例中，芯轴312A包括悬伸于开口316A和314B之上的悬伸区域322A，并且芯轴312B包括悬伸于开口316B和314A之上的悬伸区域322B。

在一些实施例中，芯轴图案320包括多个芯轴图案318。每个芯轴图案318包括芯轴122A、122B、312A和312B以及开口314A、316A、314B和316B，其中开口316A插置在芯轴122A与312A之间，芯轴312A插置在开口316A与314B之间，开口314B插置在芯轴312A与122B之间，芯轴122B插置在开口314B与316B之间，开口316B插置在芯轴122B与312B之间，并且芯轴312B插置在开口316B与314A之间。芯轴122A可以具有宽度W₁₃，芯轴122B可以具有宽度W₁₇，芯轴312A可以具有宽度W₁₅，芯轴312B可以具有宽度W₁₉，开口316A可以具有宽度W₁₄，开口314B可以具有宽度W₁₆，开口316B可以具有宽度W₁₈，并且开口314A可以具有宽度W₂₀。

宽度W₁₃可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₁₄可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₁₅可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₁₆可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₁₇可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₁₈可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₁₉可以在15 nm至30nm的范围内。宽度W₂₀可以在15 nm至30 nm的范围内。在一些实施例中，比率W₁₃ : W₁₄ : W₁₅: W₁₆ : W₁₇ : W₁₈ : W₁₉ : W₂₀可以等于1 : X1 : (3-X1-X2) : X2 : 1 : X2 : (3-X1-X2) : X1，其中X1是以宽度W₁₃（或宽度W₁₇）为单位测量的深度D₃（参见图3B），并且X2是以宽度W₁₃（或宽度W₁₇）为单位测量的深度D₄（参见图3B），其中X1+X2在0至3的范围内。在一些实施例中，芯轴图案320的图案可以通过调整X1（即，通过调整深度D₃）和/或X2（即，通过调整深度D₄）来调整。在示例中，当X1 = 1时（即，当D₃ = W₁₃ = W₁₇时）并且当X2 = 1时（即，当D₄ =W₁₃ = W₁₇时），芯轴图案320是1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 L/S图案。

在一些实施例中，芯轴图案320的图案被转移到中间层104中。例如，可以通过各向异性蚀刻工艺（诸如反应离子蚀刻（RIE）），同时使用芯轴图案320作为蚀刻掩模，来对中间层104进行蚀刻。在各种实施例中，转移图案可用于形成接触孔、通孔、金属线、栅极线、隔离区域以及在半导体制造中有用的其他特征。

图4A和图4B展示了根据各种实施例的用于在衬底102之上形成芯轴图案414的方法的不同阶段的截面视图。参考图4A，在形成如图3B所展示的结构之后，使交联的外涂料层126和解交联的区域310A和310B凹陷以暴露芯轴122A和122B。在一些实施例中，凹陷工艺可以包括合适的蚀刻工艺，诸如例如各向异性干式蚀刻工艺。解交联的区域310A（参见图3B）的剩余部分形成解交联的区域402A和404A，解交联的区域310B（参见图3B）的剩余部分形成解交联的区域402B和404B，交联的外涂料层126的剩余部分形成多个芯轴406A和多个芯轴406B。在一些实施例中，芯轴122A和122B的顶表面与芯轴406A的顶表面和芯轴406B的顶表面齐平。解交联的区域402A、404A、402B和404B也可以被称为反间隔物。

参考图4B，使用合适的显影剂对衬底102进行显影过程。合适的显影剂可以包含对解交联的区域402A、404A、402B和404B（参见图4A）具有选择性的有机溶剂。在一些实施例中，解交联的区域402A、404A、402B和404B在合适的显影剂中的溶解度大于芯轴122A、122B、406A和406B在合适的显影剂中的溶解度。显影过程选择性地去除解交联的区域402A以形成暴露中间层104的开口408A。显影过程选择性地去除解交联的区域404A以形成暴露中间层104的开口410A。显影过程选择性地去除解交联的区域402B以形成暴露中间层104的开口408B。显影过程选择性地去除解交联的区域404B以形成暴露中间层104的开口410B。芯轴122A、122B、406A和406B在衬底102上形成芯轴图案414。在一些实施例中，芯轴122A、122B、406A和406B具有高度H₆。高度H₆可以在30 nm至120 nm的范围内。

在一些实施例中，芯轴图案414包括多个芯轴图案412。每个芯轴图案412包括芯轴122A、122B、406A和406B以及开口408A、410A、408B和410B，其中开口410A插置在芯轴122A与406A之间，芯轴406A插置在开口410A与408B之间，开口408B插置在芯轴406A与122B之间，芯轴122B插置在开口408B与410B之间，开口410B插置在芯轴122B与406B之间，并且芯轴406B插置在开口410B与408A之间。芯轴122A可以具有宽度W₂₁，芯轴122B可以具有宽度W₂₅，芯轴406A可以具有宽度W₂₃，芯轴406B可以具有宽度W₂₇，开口410A可以具有宽度W₂₂，开口408B可以具有宽度W₂₄，开口410B可以具有宽度W₂₆，并且开口408A可以具有宽度W₂₈。

宽度W₂₁可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₂₂可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₂₃可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₂₄可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₂₅可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₂₆可以在15 nm至30 nm的范围内。宽度W₂₇可以在15 nm至30nm的范围内。宽度W₂₈可以在15 nm至30 nm的范围内。在一些实施例中，比率W₂₁ : W₂₂ : W₂₃: W₂₄ : W₂₅ : W₂₆ : W₂₇ : W₂₈可以等于1 : Y1 : (3-Y1-Y2) : Y2 : 1 : Y2 : (3-Y1-Y2) : Y1，其中Y1是以宽度W₂₁（或宽度W₂₅）为单位测量的深度D₃（参见图3B），并且Y2是以宽度W₂₁（或宽度W₂₅）为单位测量的深度D₄（参见图3B），其中Y1+Y2在0至3的范围内。在一些实施例中，芯轴图案414的图案可以通过调整Y1（即，通过调整深度D₃）和/或Y2（即，通过调整深度D₄）来调整。在示例中，当Y1 = 1时（即，当D₃ = W₂₁ = W₂₅时）并且当Y2 = 1时（即，当D₄ =W₂₁ = W₂₅时），芯轴图案414是1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 L/S图案。

在一些实施例中，芯轴图案414的图案被转移到中间层104中。例如，可以通过各向异性蚀刻工艺（诸如反应离子蚀刻（RIE）），同时使用芯轴图案414作为蚀刻掩模，来对中间层104进行蚀刻。在各种实施例中，转移图案可用于形成接触孔、通孔、金属线、栅极线、隔离区域以及在半导体制造中有用的其他特征。

图5展示了根据各种实施例的用于形成芯轴图案的方法500的流程图。在一个实施例中，通过方法500形成的芯轴图案可以是图1I的芯轴图案144。在另一个实施例中，通过方法500形成的芯轴图案可以是图2B的芯轴图案212。在又另一个实施例中，通过方法500形成的芯轴图案可以是图3C的芯轴图案320。在又另一个实施例中，通过方法500形成的芯轴图案可以是图4B的芯轴图案414。

方法500开始于步骤S1。在步骤S1中，在衬底（例如，图1A的衬底102）上形成多个芯轴（例如，图1A的芯轴106），如上文参考图1A所描述。在步骤S2中，对该多个芯轴（例如，图1A的芯轴106）进行修整以形成多个经修整芯轴（例如，图1D的芯轴122），如上文参考图1B至图1D所描述。在步骤S3中，在该多个经修整芯轴（例如，图1E的芯轴122）之上形成外涂料层（例如，图1E的外涂料层124），如上文参考图1E所描述。在步骤S4中，烘烤衬底（例如，图1F的衬底102）以在外涂料层（例如，图1E的外涂料层124）内诱导交联反应并且形成交联的外涂料层（例如，图1F的交联的外涂料层126），如上文参考图1F所描述。

在步骤S5中，将衬底暴露于辐射以在该多个经修整芯轴内产生游离酸分子。在一些实施例中，将衬底（例如，图1G的衬底102）全面暴露于辐射（例如，图1G的辐射128）以在该多个经修整芯轴（例如，图1G的芯轴122）内产生游离酸分子（例如，图1G的溶解度改变试剂130），如上文参考图1G所描述。在其他实施例中，将衬底（例如，图3A的衬底102）通过掩模版（例如，图3A的掩模版302）暴露于辐射（例如，图3A的辐射304）以在该多个经修整芯轴（例如，图3A的芯轴122A和122B）内产生游离酸分子（例如，图3A的溶解度改变试剂306），如上文参考图3A所描述。

在步骤S6中，烘烤衬底以使游离酸分子扩散到交联的外涂料层的部分中，以在交联的外涂料层的这些部分内诱导解交联反应，并且在交联的外涂料层的这些部分中形成解交联的区域。在一些实施例中，当将衬底（例如，图1G的衬底102）全面暴露于辐射（例如，图1G的辐射128）时，游离酸分子（例如，图1G的溶解度改变试剂130）扩散到交联的外涂料层（例如，图1G的交联的外涂料层126）的部分中，以在交联的外涂料层（例如，图1G的交联的外涂料层126）的这些部分内诱导解交联反应，并且在交联的外涂料层（例如，图1G的交联的外涂料层126）的这些部分中形成解交联的区域（例如，图1H的解交联的区域134），如上文参考图1H所描述。

在一些实施例中，当将衬底（例如，图3A的衬底102）通过掩模版（例如，图3A的掩模版302）暴露于辐射（例如，图3A的辐射304）时，游离酸分子（例如，图3A的溶解度改变试剂306）扩散到交联的外涂料层（例如，图3A的交联的外涂料层126）的部分中，以在交联的外涂料层（例如，图3A的交联的外涂料层126）的这些部分内诱导解交联反应，并且在交联的外涂料层（例如，图3A的交联的外涂料层126）的这些部分中形成解交联的区域（例如，图3B的解交联的区域310A和310B），如上文参考图3B所描述。

在步骤S7中，在一些实施例中，使交联的外涂料层和解交联的区域整体凹陷以暴露该多个经修整芯轴。在一些实施例中，当将衬底（例如，图1G的衬底102）全面暴露于辐射（例如，图1G的辐射128）时，交联的外涂料层（例如，图1H的交联的外涂料层126）和解交联的区域（例如，图1H的解交联的区域134）整体凹陷以暴露该多个经修整芯轴（例如，图2A的芯轴122），如上文参考图2A所描述。

在一些实施例中，当将衬底（例如，图3A的衬底102）通过掩模版（例如，图3A的掩模版302）暴露于辐射（例如，图3A的辐射304）时，交联的外涂料层（例如，图3B的交联的外涂料层126）和解交联的区域（例如，图3B的解交联的区域310A和310B）整体凹陷以暴露该多个经修整芯轴（例如，图4A的芯轴122A和122B），如上文参考图4A所描述。在其他实施例中，可以省略步骤S7。

在步骤S8中，对衬底进行显影过程以选择性地去除解交联的区域，使得剩余芯轴形成芯轴图案。在一些实施例中，当省略步骤S7并且将衬底（例如，图1G的衬底102）全面暴露于辐射（例如，图1G的辐射128）时，对衬底（例如，图1H的衬底102）进行显影过程以选择性地去除解交联的区域（例如，图1H的解交联的区域134），使得剩余芯轴（例如，图1I的芯轴122和136）形成芯轴图案（例如，图1I的芯轴图案144），如上文参考图1I所描述。

在一些实施例中，当执行步骤S7并且将衬底（例如，图1G的衬底102）全面暴露于辐射（例如，图1G的辐射128）时，对衬底（例如，图2A的衬底102）进行显影过程以选择性地去除解交联的区域（例如，图2A的解交联的区域202），使得剩余芯轴（例如，图2B的芯轴122和204）形成芯轴图案（例如，图2B的芯轴图案212），如上文参考图2B所描述。

在一些实施例中，当省略步骤S7并且将衬底（例如，图3A的衬底102）通过掩模版（例如，图3A的掩模版302）暴露于辐射（例如，图3A的辐射304）时，对衬底（例如，图3B的衬底102）进行显影过程以选择性地去除解交联的区域（例如，图3B的解交联的区域310A和310B），使得剩余芯轴（例如，图3C的芯轴122A、122B、312A和312B）形成芯轴图案（例如，图3C的芯轴图案320），如上文参考图3C所描述。

在一些实施例中，当执行步骤S7并且将衬底（例如，图3A的衬底102）通过掩模版（例如，图3A的掩模版302）暴露于辐射（例如，图3A的辐射304）时，对衬底（例如，图4A的衬底102）进行显影过程以选择性地去除解交联的区域（例如，图4A的解交联的区域402A、404A、402B和404B），使得剩余芯轴（例如，图4B的芯轴122A、122B、406A和406B）形成芯轴图案（例如，图4B的芯轴图案414），如上文参考图4B所描述。

本文所描述的实施例可以实现各种优点。通过在芯轴之上形成可逆外涂料层、使得可逆外涂料层在芯轴的顶表面之上的厚度保持小于酸从芯轴扩散的距离，在可逆外涂料层中形成的反间隔物将通过可逆外涂料层的剩余部分暴露出来，使得反间隔物在后续显影步骤中被高效地去除。各种实施例允许通过调整过程参数（诸如例如，烘烤温度和烘烤持续时间）和/或材料参数（诸如例如，可逆外涂料层的聚合物组成，以及芯轴中的酸组成和酸浓度）来调整酸到可逆外涂料层中的扩散。由于反间隔物的宽度由酸扩散限定，因此在去除反间隔物之后形成的开口的宽度也可以通过调整过程参数（诸如例如，烘烤温度和烘烤持续时间）和/或材料参数（诸如例如，可逆外涂料层的聚合物组成，以及芯轴中的酸组成和酸浓度）来调整。通过将不同芯轴暴露于不同辐射剂量（例如，使用掩模版），可以通过单一工艺形成不同宽度的开口。

下面描述本披露的示例实施例。根据整个说明书以及本文中提交的权利要求，还可以理解其他实施例。

示例1. 一种方法包括：在衬底之上形成多个第一芯轴，在该多个第一芯轴之上形成外涂料层，以及在该外涂料层内诱导交联反应并且形成交联的外涂料层。该方法进一步包括：将该衬底暴露于辐射以在该多个第一芯轴内产生多个酸分子，使该多个酸分子中的一部分从该多个第一芯轴扩散到该交联的外涂料层的部分中，以及在该交联的外涂料层的这些部分内诱导解交联反应并且形成解交联的区域。该交联的外涂料层的未改性区域形成多个第二芯轴。该方法进一步包括：选择性地去除这些解交联的区域。该多个第一芯轴和该多个第二芯轴在该衬底之上形成芯轴图案。

示例2. 如示例1所述的方法，进一步包括，在选择性地去除这些解交联的区域之前，使该交联的外涂料层和这些解交联的区域整体凹陷以暴露该多个第一芯轴。

示例3. 如示例1和2之一所述的方法，其中，该多个第一芯轴和该多个第二芯轴具有相同的高度。

示例4. 如示例1至3之一所述的方法，其中，该多个第二芯轴的宽度随着该多个第二芯轴背离该衬底延伸而增大。

示例5. 如示例1至4之一所述的方法，其中，该多个第一芯轴的高度小于该多个第二芯轴的高度。

示例6. 如示例1至5之一所述的方法，其中，该多个第一芯轴、该多个第二芯轴和这些解交联的区域具有相同的宽度。

示例7. 如示例1至6之一所述的方法，其中，该多个第一芯轴包含相同量的酸分子。

示例8. 一种方法包括：在衬底之上形成多个第一芯轴。该多个第一芯轴在第一显影剂中具有第一溶解度。该方法进一步包括：在该多个第一芯轴之上形成外涂料层。该外涂料层在该第一显影剂中具有第二溶解度。该方法进一步包括：将该衬底暴露于辐射以在该多个第一芯轴内产生多个酸分子。该方法进一步包括烘烤该衬底以：使该多个酸分子中的一部分从该多个第一芯轴扩散到该外涂料层的部分中，并且在该外涂料层的这些部分内诱导反应，以将该外涂料层的这些部分在该第一显影剂中的溶解度增加到大于该第一溶解度和该第二溶解度的第三溶解度。该外涂料层的未改性区域形成多个第二芯轴。该方法进一步包括：在该第一显影剂中对该衬底进行显影。该第一显影剂溶解该外涂料层的这些部分。该多个第一芯轴和该多个第二芯轴在该衬底之上形成芯轴图案。

示例9. 如示例8所述的方法，其中，该反应是解交联反应。

示例10. 如示例8和9之一所述的方法，进一步包括，在对该衬底进行显影之前，使该多个第一芯轴的顶表面暴露。

示例11. 如示例8至10之一所述的方法，其中，该衬底被全面暴露于该辐射。

示例12. 如示例8至11之一所述的方法，其中，该衬底通过掩模版被暴露于该辐射。

示例13. 如示例8至12之一所述的方法，其中，该多个第一芯轴包含不同量的酸分子。

示例14. 如示例8至13之一所述的方法，其中，该外涂料层的顶表面在该多个第一芯轴的顶表面上方。

示例15. 一种方法包括：在衬底之上形成第一芯轴和第二芯轴。该第一芯轴与该第二芯轴间隔开。该方法进一步包括：在该第一芯轴和该第二芯轴之上形成外涂料层，以及烘烤该衬底以在该外涂料层内诱导交联反应并且形成交联的外涂料层。该方法进一步包括：将该第一芯轴暴露于第一剂量的辐射以在该第一芯轴内产生第一多个酸分子，以及将该第二芯轴暴露于第二剂量的该辐射以在该第二芯轴内产生第二多个酸分子。该辐射的该第一剂量不同于该辐射的该第二剂量。该方法进一步包括烘烤该衬底以：使该第一多个酸分子中的一部分扩散到该交联的外涂料层的第一部分中达第一深度，并且使该第二多个酸分子中的一部分扩散到该交联的外涂料层的第二部分中达第二深度。该第二深度不同于该第一深度。该方法进一步包括：烘烤该衬底以在该交联的外涂料层的该第一部分内诱导解交联反应以形成第一解交联的区域。该第一解交联的区域沿着该第一芯轴的顶部和侧壁延伸。该方法进一步包括：烘烤该衬底以在该交联的外涂料层的第二部分内诱导解交联反应以形成第二解交联的区域。该第二解交联的区域沿着该第二芯轴的顶部和侧壁延伸。该交联的外涂料层的插置在该第一解交联的区域与该第二解交联的区域之间的未改性区域形成第三芯轴。该方法进一步包括：选择性地去除该第一解交联的区域和该第二解交联的区域。该第一芯轴、该第二芯轴和该第三芯轴在该衬底上形成芯轴图案。

示例16. 如示例15所述的方法，其中，该第一解交联的区域的宽度不同于该第二解交联的区域的宽度。

示例17. 如示例15和16之一所述的方法，其中，该第一芯轴的宽度不同于该第三芯轴的宽度。

示例18. 如示例15至17之一所述的方法，其中，该第一芯轴的高度不同于该第三芯轴的高度。

示例19. 如示例15至18之一所述的方法，其中，该第三芯轴包括悬伸区域。

示例20. 如示例15至19之一所述的方法，其中，该外涂料层在该第一芯轴的顶表面和该第二芯轴的顶表面之上具有第一厚度，并且其中，该第一厚度小于该第一深度和该第二深度中的较小者。

在前述描述中，已经阐述了具体细节，诸如加工系统的特定几何形状以及对其中使用的各种部件和工艺的描述。然而，应当理解，本文中的技术可以在脱离这些具体细节的其他实施例中实践，并且此类细节是出于解释而非限制的目的。已经参考附图描述了本文披露的实施例。类似地，出于解释的目的，已经阐述了具体的数字、材料和配置以便提供透彻的理解。然而，可以在没有此类具体细节的情况下实践实施例。具有基本上相同的功能构造的部件由相似的参考字符表示，并且因此可以省略任何冗余的描述。

已经将各种技术描述为多个不连续的操作以辅助理解各种实施例。描述的顺序不应当被解释为暗指这些操作必需依赖于顺序。实际上，这些操作不需要以呈现的顺序执行。可以以与所描述的实施例的顺序不同的顺序来执行所描述的操作。在附加实施例中，可以执行各种附加操作和/或可以省略所描述的操作。

如本文所使用，“衬底”或“目标衬底”通常是指根据本披露进行加工的对象。衬底可以包括器件（特别是半导体或其他电子器件）的任何材料部分或结构，并且可以例如是基础衬底结构（诸如半导体晶片、掩模版）、或基础衬底结构上的层或上覆于基础衬底结构的层（诸如薄膜）。因此，衬底不限于图案化或未图案化的任何特定基础结构、下伏的层或上覆的层，而是被设想为包括任何此类层或基础结构、以及层和/或基础结构的任何组合。该描述可以参考特定类型的衬底，但这仅出于展示性目的。

虽然已参考说明性实施例描述了本披露，但是此描述并非旨在以限制性的意义来解释。参考描述，说明性实施例以及本披露的其他实施例的各种修改和组合对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，所附权利要求旨在涵盖任何此类修改或实施例。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

在衬底之上形成多个第一芯轴；

在该多个第一芯轴之上形成外涂料层；

在该外涂料层内诱导交联反应并且形成交联的外涂料层；

将该衬底暴露于辐射以在该多个第一芯轴内产生多个酸分子；

使该多个酸分子中的一部分从该多个第一芯轴扩散到该交联的外涂料层的部分中；

在该交联的外涂料层的这些部分内诱导解交联反应并且形成解交联的区域，其中，该交联的外涂料层的未改性区域形成多个第二芯轴；以及

选择性地去除这些解交联的区域，其中，该多个第一芯轴和该多个第二芯轴在该衬底之上形成芯轴图案。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

在选择性地去除这些解交联的区域之前，使该交联的外涂料层和这些解交联的区域整体凹陷以暴露该多个第一芯轴。

3.如权利要求2所述的方法，其中，该多个第一芯轴和该多个第二芯轴具有相同的高度。

4.如权利要求1所述的方法，其中，该多个第二芯轴的宽度随着该多个第二芯轴背离该衬底延伸而增大。

5.如权利要求1所述的方法，其中，该多个第一芯轴的高度小于该多个第二芯轴的高度。

6.如权利要求1所述的方法，其中，该多个第一芯轴、该多个第二芯轴和这些解交联的区域具有相同的宽度。

7.如权利要求1所述的方法，其中，该多个第一芯轴包含相同量的酸分子。

8.一种方法，包括：

在衬底之上形成多个第一芯轴，该多个第一芯轴在第一显影剂中具有第一溶解度；

在该多个第一芯轴之上形成外涂料层，该外涂料层在该第一显影剂中具有第二溶解度；

将该衬底暴露于辐射以在该多个第一芯轴内产生多个酸分子；

烘烤该衬底以：

使该多个酸分子中的一部分从该多个第一芯轴扩散到该外涂料层的部分中；并且

在该外涂料层的这些部分内诱导反应，以将该外涂料层的这些部分在该第一显影剂中的溶解度增加到大于该第一溶解度和该第二溶解度的第三溶解度，其中，该外涂料层的未改性区域形成多个第二芯轴；以及

在该第一显影剂中对该衬底进行显影，该第一显影剂溶解该外涂料层的这些部分，其中，该多个第一芯轴和该多个第二芯轴在该衬底之上形成芯轴图案。

9.如权利要求8所述的方法，其中，该反应是解交联反应。

10.如权利要求8所述的方法，进一步包括，在对该衬底进行显影之前，使该多个第一芯轴的顶表面暴露。

11.如权利要求8所述的方法，其中，该衬底被全面暴露于该辐射。

12.如权利要求8所述的方法，其中，该衬底通过掩模版被暴露于该辐射。

13.如权利要求8所述的方法，其中，该多个第一芯轴包含不同量的酸分子。

14.如权利要求8所述的方法，其中，该外涂料层的顶表面在该多个第一芯轴的顶表面上方。

15.一种方法，包括：

在衬底之上形成第一芯轴和第二芯轴，其中，该第一芯轴与该第二芯轴间隔开；

在该第一芯轴和该第二芯轴之上形成外涂料层；

烘烤该衬底以在该外涂料层内诱导交联反应并且形成交联的外涂料层；

将该第一芯轴暴露于第一剂量的辐射以在该第一芯轴内产生第一多个酸分子；

将该第二芯轴暴露于第二剂量的该辐射以在该第二芯轴内产生第二多个酸分子，其中，该辐射的该第一剂量不同于该辐射的该第二剂量；

烘烤该衬底以：

使该第一多个酸分子中的一部分扩散到该交联的外涂料层的第一部分中达第一深度；

使该第二多个酸分子中的一部分扩散到该交联的外涂料层的第二部分中达第二深度，其中该第二深度不同于该第一深度；

在该交联的外涂料层的该第一部分内诱导解交联反应以形成第一解交联的区域，其中，该第一解交联的区域沿着该第一芯轴的顶部和侧壁延伸；并且

在该交联的外涂料层的该第二部分内诱导解交联反应以形成第二解交联的区域，其中，该第二解交联的区域沿着该第二芯轴的顶部和侧壁延伸，并且其中，该交联的外涂料层的插置在该第一解交联的区域与该第二解交联的区域之间的未改性区域形成第三芯轴；以及

选择性地去除该第一解交联的区域和该第二解交联的区域，其中，该第一芯轴、该第二芯轴和该第三芯轴在该衬底上形成芯轴图案。

16.如权利要求15所述的方法，其中，该第一解交联的区域的宽度不同于该第二解交联的区域的宽度。

17.如权利要求15所述的方法，其中，该第一芯轴的宽度不同于该第三芯轴的宽度。

18.如权利要求15所述的方法，其中，该第一芯轴的高度不同于该第三芯轴的高度。

19.如权利要求15所述的方法，其中，该第三芯轴包括悬伸区域。

20.如权利要求15所述的方法，其中，该外涂料层在该第一芯轴的顶表面和该第二芯轴的顶表面之上具有第一厚度，并且其中，该第一厚度小于该第一深度和该第二深度中的较小者。