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TW201824340A - 微影圖案化的方法 - Google Patents

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TW201824340A
TW201824340A TW106114942A TW106114942A TW201824340A TW 201824340 A TW201824340 A TW 201824340A TW 106114942 A TW106114942 A TW 106114942A TW 106114942 A TW106114942 A TW 106114942A TW 201824340 A TW201824340 A TW 201824340A
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TW
Taiwan
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benzene ring
photoresist
photoresist layer
layer
photoacid generator
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Application number
TW106114942A
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English (en)
Inventor
陳彥豪
賴韋翰
王建惟
林進祥
Original Assignee
台灣積體電路製造股份有限公司
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Publication date
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Abstract

本發明一些實施例提供提供微影圖案化的方法，包括形成光阻層於基板上，其中光阻層包含聚合物、光敏劑、與光酸產生劑，其中光酸產生劑包含化學鍵結至硫的第一苯環與第二苯環，第一苯環與第二苯環亦化學鍵結在一起，以增加光酸產生劑的敏感度；對光阻層進行曝光製程；以及顯影光阻層以形成圖案化的光阻層。

Description

微影圖案化的方法
本發明實施例關於製作半導體裝置的方法，更特別關於極紫外線微影中的光敏膜組成及採用其的方法。
半導體積體電路產業已快速成長一段時日。積體電路材料與設計的技術進展，使每一代的積體電路比前一代的積體電路更小更複雜。在積體電路進化的課題中，功能密度(單位晶片面積的內連線裝置數目)通常隨著幾何尺寸(比如製程所能形成的最小構件或線路)縮小而增加。尺寸縮小的製程的優點在於增加產能並降低相關成本，不過也會增加積體電路製程的複雜性。舉例來說，當半導體製程持續縮小間距至低於20nm的節點時，習知的i-ArF面臨巨大挑戰，其光學限制使解析度與微影效能無法達到要求。極紫外線微影已用於符合較小裝置其關鍵尺寸的需求。極紫外線微影採用的掃描機的射線在極紫外線區中，其波長介於約1nm至約100nm之間。一些極紫外線掃描機與一些光學掃描機類似，可提供4X微縮投影曝光至塗佈在基板上的光阻膜上，差別在於極紫外線掃描機為反射式光學件而非折射式光學件。極紫外線微影施加複雜的需求於光阻膜上。
ArF光阻中的光酸產生劑可吸收波長193nm的波並產生光酸，而酸將進行1000倍的化學放大反應並使酸活性基團 去保護。與193nm的ArF光阻不同，極紫外線會使光敏劑產生二次電子。二次電子的能量與193nm的能量類似。與193nm的ArF光阻類似，光酸產生劑會吸收二次電子以進一步產生光酸並進行化學放大反應。然而用於極紫外線工具的源功率低，因此光阻無法有效產生足夠的酸以達所需解析度。目前亟需改善此領域的光阻與採用其的方法。
本揭露一實施例提供之微影圖案化的方法，包括形成光阻層於基板上，其中光阻層包含聚合物、光敏劑、與光酸產生劑，其中光酸產生劑包含化學鍵結至硫的第一苯環與第二苯環，第一苯環與第二苯環亦化學鍵結在一起，以增加光酸產生劑的敏感度；對光阻層進行曝光製程；以及顯影光阻層以形成圖案化的光阻層。
100‧‧‧方法
102、104、106、108、110‧‧‧步驟
200‧‧‧半導體結構
202‧‧‧基板
204‧‧‧下方層
204’‧‧‧圖案化的下方層
206‧‧‧光阻層
206’‧‧‧圖案化的光阻層
206a‧‧‧未曝光部份
206b‧‧‧曝光部份
300‧‧‧光阻材料
302‧‧‧聚合物
304‧‧‧阻擋基團
306‧‧‧光敏劑
308‧‧‧酸產生化合物
312‧‧‧溶劑
400‧‧‧聚羥基苯乙烯的化學結構
402、404‧‧‧末端
406‧‧‧羥基
500‧‧‧叔丁氧羰基
602‧‧‧陽離子
604‧‧‧陰離子
606‧‧‧第一苯環
608‧‧‧第二苯環
610‧‧‧硫
612‧‧‧第三苯環
614‧‧‧化學基團
616、702、704、706‧‧‧自由轉動
618、708‧‧‧電子共振距離
806‧‧‧苯環
802、804、808、810、902、904、912、1002、1004‧‧‧碳
906、908、910‧‧‧化學結構
第1圖係一些實施例中，微影圖案化方法的流程圖。
第2A、2B、2C、2D、與2E圖係一些實施例中，半導體結構於多種製作階段中的剖視圖。
第3圖係一些實施例中，第2A圖的光阻材料。
第4圖係一實施例中，第3圖的光阻材料中的聚合物其化學結構。
第5圖係一實施例中，第3圖之光阻材料中的光敏基團其化學結構。
第6圖係一實施例中，第3圖之光阻材料中的光酸產生劑其 化學結構。
第7圖係一實施例中，第6圖之光酸產生劑中的陽離子其化學結構。
第8A、8B、與8C圖係多種實施例中，第6圖之光酸產生劑其化學結構。
第9A、9B、9C、9D、9E、9F、9G、與9H圖係一些實施例中，第6圖之光酸產劑中的的陽離子其化學結構。
第10A、10B、與10C圖係一些實施例中，第6圖之光酸產生劑中的陽離子其化學結構。
下述內容提供的不同實施例或實例可實施本揭露的不同結構。特定構件與排列的實施例係用以簡化本揭露而非侷限本揭露。舉例來說，形成第一構件於第二構件上的敘述包含兩者直接接觸，或兩者之間隔有其他額外構件而非直接接觸。此外，本揭露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。
在微影圖案化中以射線(如極紫外線或其他射線如 電子束)曝光光阻膜後，在顯影劑(如化學溶液)中顯影光阻膜。顯影劑可移除部份光阻膜(比如正型光阻的曝光部份或負型光阻的未曝光部份)，以形成光阻圖案。光阻圖案可包含線路圖案及/或溝槽圖案。接著以光阻圖案作為後續蝕刻製程中的蝕刻遮罩，以將圖案轉移至下方的材料層。在其他實施例中，光阻圖案可作為後續離子佈植製程中的離子佈植遮罩，且離子佈植製程施加至下方的材料層如磊晶的半導體層中。
一般為了形成最小的電路，最先進的微影系統設計為採用極短波長的光如深紫外線(波長小於或等於200nm)或極紫外線(波長約13.5nm)。這些光源較弱，因此光敏膜(如光阻)需設計為盡可能有效的利用光。現有用於微電子/奈米電子製程的基本光阻，採用化學放大的概念以增強光利用率。
採用化學放大的光阻通常稱作化學放大光阻。光阻包含：聚合物以阻擋半導體製程中的蝕刻或離子佈植；酸產生化合物如光酸產生劑；以及溶劑。在一些例子中，聚合物亦包含至少一酸活性基團以回應酸。光酸產生劑吸收射線能量並產生酸。在微影製程將光阻施加至工件如半導體晶圓前，先混合聚合物與光酸產生劑於溶劑中。光酸產生劑對極紫外線不敏感。這在改良微影效率(如解析度/對比、線寬粗糙度、與敏感性)時遭遇問題。如此一來，光阻進一步包含光敏劑以增加光阻敏感度。光敏劑對極紫外線敏感，可吸收極紫外線並產生電子。如此一來，光酸產生劑吸收電子並產生酸。然而極紫外線微影系統的源功率有限，現有光阻無法在微影曝光製程時提供成像效應及所需的解析度與對比。本發明實施例揭露的光阻包 含光酸產生劑，其化學結構可提高光阻的敏感性。光阻與微影方法將進一步說明如下。
第1圖係本發明一些實施例中，圖案化基板如半導體晶圓的方法100之流程圖。實施部份或所有方法100的系統可採用先進微影製程，比如深紫外線微影、極紫外線微影、電子束微影、x光微影、及/或其他微影製程以改善圖案的尺寸準確性。在此實施例中，主要採用極紫外線及/或電子束微影。在方法100之前、之中、與之後可進行額外步驟，且一些額外實施例可置換、省略、或調換方法100的一些步驟。
第2A至2E圖係一些實施例中，半導體結構200於多種製作階段中的剖視圖。第1圖之方法100將搭配第2A至2E圖說明如下，其中半導體結構200的製作方法可採用方法100的實施例。半導體結構200可為積體電路之製程中的中間工件或其部份，可包含邏輯電路、記憶結構、被動構件(如電阻、電容、或電感)、主動構件如二極體、場效電晶體、金氧半場效電晶體、互補式金氧半電晶體、雙極性電晶體、高壓電晶體、高頻電晶體、其他記憶單元、或上述之組合。
如第1與2A圖所示，方法100之步驟102搭配半導體結構200。如第2A圖所示，半導體結構200包含基板202。在一實施例中，基板202為半導體基板如晶圓。在另一實施例中，基板202包含結晶結構的矽。在其他實施例中，基板202包含其他半導體元素如鍺，或半導體化合物如碳化矽、砷化鎵、砷化銦、或磷化銦。基板202包含一或多層的材料或組成。基板202可包含絕緣層上矽基板、可具有應力以增加效能、可包含磊晶 區、可包含隔離區、可包含摻雜區、可包含一或多個半導體裝置或其部份、可包含導電層及/或非導電層、及/或可包含其他合適結構與層狀物。
在此實施例中，基板202包含之後進行製程(比如圖案化或佈植)的下方層204(或材料層)。舉例來說，下方層204可為之後圖案化的硬遮罩層。在另一例中，下方層204為之後離子佈植的磊晶半導體層。然而在其他實施例中，基板202可不含下方層。在一實施例中，下方層204為硬遮罩層，其材料可為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或其他合適材料或組成。在一實施例中，下方層204為抗反射塗層如無氮的抗反射塗層，其材料可為氧化矽、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204可包含高介電常數的介電層、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。
在一些實施例中，半導體結構200可為用以圖案化半導體晶圓的光罩。在此實施例中，基板202為光罩基板，其可包含透明材料如石英，或低熱膨脹材料如氧化矽-氧化鈦化合物。基板202如光罩基板可進一步包含之後圖案化的材料層。在此例中，基板202可為製作深紫外線光罩、極紫外線光罩、或其他種類光罩的光罩基板。綜上所述，下方層204可為之後圖案化以定義電路圖案的材料層。舉例來說，下方層204可為吸收層如鉻層。
方法100之步驟104形成光阻層206於基板202上(見第2A圖)。光阻層206對用於微影曝光製程的射線敏感，且可抵 抗蝕刻或佈植。如第2A圖所示的一實施例中，光阻206的形成方法為旋轉塗佈製程。在一些實施例中，可對光阻層206進行軟烘烤製程。在一些實施例中，光阻層206對射線如I線光、深紫外線(如氟化氪(KrF)準分子雷射之射線(248nm)或氟化氬(ArF)準分子雷射之射線(193nm))、極紫外線(如13.5nm的光)、電子束、或離子束敏感。在此實施例中，光阻層對極紫外線敏感。
第3圖係一些實施例中，光阻層206的光阻材料300。在此例中，光阻材料300採用化學放大光阻材料。舉例來說，化學放大光阻材料為正型光阻，且包含之聚合物材料在與酸反應後轉為可溶於顯液劑中。在另一例中，化學放大光阻材料為負型光阻，且包含之聚合物材料在與酸反應後轉為不溶於顯影劑(如鹼性溶液)中。在另一例中，化學放大光阻材料包含的聚合物材料，在與酸反應後改變其極性。
光阻材料300對第一射線如極紫外線敏感。第一射線具有第一波長。光阻材料300包含聚合物302、化學鍵結至聚合物302的阻擋基團304、光敏劑306、與酸產生化合物308。光阻材料300更包含溶劑312使上述化學品混合其中。光敏劑306可與聚合物302混摻，或鍵結於聚合物302中。在一些實施例中，光阻材料300可包含其他添加劑如淬息劑。
聚合物302可抵抗蝕刻或佈植。在多種實施例中，聚合物302包含降冰片烯-馬來酸酐共聚物、或聚羥基苯乙烯的聚合物、或丙烯酸酯為主的聚合物。舉例來說，丙烯酸酯為主的聚合物包含聚甲基丙烯酸甲酯的聚合物。聚羥基苯乙烯的聚 合物包含多個第4圖所示的聚羥基苯乙烯的化學結構400，其中n為大於2的整數。聚羥基苯乙烯的化學結構400包含兩個末端402與404，其可化學連接至其他聚羥基苯乙烯的化學結構的末端。此外，聚羥基苯乙烯亦對極紫外線敏感，並可作為極紫外線光阻的光敏劑。綜上所述，多個聚羥基苯乙烯的化學結構400經由兩個末端402與404化學鍵在一起，以形成聚羥基苯乙烯的聚合物骨架。聚合物302亦包含多個側位，其可與其他化學基團化學鍵結。舉例來說，聚羥基苯乙烯的聚合物包含多個羥基406化學鍵結至側位。
在一些例子中，光阻材料300更包含阻擋基團304如酸活性基團或回應酸的溶解抑制劑。阻擋基團304如酸活性基團為化學基團，其可經由光阻曝光區中的光酸產生劑去保護。如此一來，曝光的光阻材料300的極性與溶解度將改變。舉例來說，曝光的光阻材料在顯影劑中具有增加的溶解度(對正型光阻而言)，或者在顯影劑中具有降低的溶解度(對負型光阻而言)。當微影曝光製程的曝光劑量達到臨界劑量，曝光的光阻材料將不溶於顯影劑中(或溶於顯影劑中)。在一例中，阻擋基團304如酸活性基團，包含第5圖所示的叔丁氧羰基500。
光阻材料300包含酸產生化合物308如光酸產生劑。酸產生化合物308吸收射線能量並產生酸。光阻材料300亦包含溶劑312。在微影製程將光阻施加至工件如半導體晶圓前，先混合聚合物302與酸產生化合物308於溶劑312中。
光阻材料300更包含光敏劑306以增加光阻材料的敏感度與效率。光阻材料中的光酸產生劑可對極紫外線不敏 感，但對電子或其他射線如紫外線或深紫外線較敏感。如此一來，光阻材料搭配光敏劑306時對第一射線的敏感度提高。特別的是，光敏劑306對第一射線敏感，並可產生第二射線以回應第一射線。在此實施例中，第一射線為極紫外線，而第二射線為電子。光敏劑306吸收極紫外線並產生第二電子。此外，光酸產生化合物308對第二電子敏感，可吸收第二電子並產生酸。在額外或其他實施例中，光敏劑306吸收具有第一波長的第一射線，並產生具有第二波長的第二射線。第二波長大於第一波長。在此實施例中，第一射線為極紫外線，且第一波長為約13.5nm；第二波長介於180nm至250nm之間。在多種例子中，光敏劑306包括含氟化學品、含金屬化學品、含酚化學品、或上述之組合。在一些例子中，光敏劑306包含聚羥基苯乙烯的化學結構。在其他例子中，光敏劑306包含聚羥基苯乙烯、聚氟化苯乙烯、或聚氯化苯乙烯。光敏劑306、聚合物302、與酸產生化合物308混合於溶劑312中。光敏劑306可改為鍵結至聚合物302，或額外地鍵結至聚合物302。舉例來說，一些光敏劑與聚合物302混合，且一些光敏劑化學鍵結至聚合物302。
酸產生化合物308如光酸產生劑可包含苯環。在特定例子中，酸產生化合物308如光酸產生劑包含鋶陽離子如三苯鋶基團，以及陰離子如三氟甲烷磺酸陰離子。特別的是，光酸產生劑的陽離子具有連接至硫的化學鍵以及額外的化學鍵，因此光酸產生劑對電子或其他種類的第二射線之敏感度(或吸收度)增加。
光酸產生劑結構將依據多種例子說明如下。第6圖 顯示一些實施例中，部份的酸產生化合物308如光酸產生劑。酸產生化合物308如光酸產生劑包含陽離子602與陰離子604。在一些例示性的例子中，陰離子包含磺醯氫氧化物與氟化烷基磺醯氫氧化物中的一者。
酸產生化合物308如光酸產生劑的陽離子602包含化學鍵結至硫610的第一苯環606與第二苯環608。陽離子602可包含化學鍵結至硫610的第三苯環612。特別的是，第一苯環606經由化學基團614或直接化學鍵結至第二苯環608。因此第一苯環606與第二苯環608的雙重化學鍵結改變陽離子結構，比如改變陽離子的運動自由度，以增加陽離子對第二電子的吸收度。應理解的是，下述解釋依據實驗與分析。這些經單鍵鍵結至硫的苯環，提供多種獨立的自由轉動702、704、與706，這會造成三個不同平面方向的苯環，並縮小電子共振距離708，如第7圖所示。與此相較，第6圖中的酸產生化合物308中的陽離子602橋接兩個苯環(第一苯環606與第二苯環608)，以降低自由轉動(比如減少自由轉動的數目，限制至只有自由轉動616)。如此一來，這有助於延長電子共振距離618並增加自由基陽離子的穩定性。如此一來，第二電子易於轉移至陽離子以改良酸產生的量子產率。綜上所述，酸產生化合物308如光酸產生劑對電子或其他種類的第二射線之敏感度可提高。
更特別的是，第一苯環606包含相鄰的第一碳與第二碳，而第二苯環608包含相鄰的第三碳與第四碳。第一苯環606的第一碳與第二苯環608的第三碳化學鍵結至硫，而第一苯環606的第二碳與第二苯環608的第四碳經由化學基團614產生 額外的化學鍵。在多種例子中，化學結構R係C1-C20之烷基、環烷基、羥基烷基、烷氧基、烷氧基烷基、乙醯基、乙醯基烷基、羧基、烷基羧基、環烷基羧基、C2-C30之飽合烴環、C2-C30之不飽合烴環、C2-C30之雜環基、立體化學結構、或上述之組合。上述的C1-C20烷基，指指的是烷基具有1至20個碳。同樣地，C2-C30之飽合烴環指的是飽合烴環具有2至30個碳。在一些例子中，C2-C30之雜環基具有鏈狀結構與環狀結構。在其他例子中，立體化學結構包含金剛烷基。在其他實施例中，第二碳與第四碳直接化學鍵結在一起。
第一苯環與第二苯環之間的額外鍵結，可增加光酸產生劑的敏感度，如下述的多種例子。第8A、8B、與8C圖係多種例子中，酸產生化合物308如光酸產生劑的結構。在第8A圖所示的一例中，光酸產生劑包含之陽離子602其三個苯環均化學鍵結至硫元素，以及陰離子(A-)604。上述的兩個苯環進一步化學鍵結在一起。實際上，兩個苯環為直接鍵結，因此第一苯環606的碳802直接化學鍵結至第二苯環608的另一碳804。第8B圖中的光酸產生劑與第8A圖中的光酸產生劑類似，差別在於兩個苯環經由化學基團(R)614化學鍵結，且化學基團614的定義如前述。在第8C圖中，光酸產生劑包含的陽離子具有單一苯環806與硫610化學鍵結在一起。硫610更鍵結至碳808與810。碳808與810更經由化學基團R化學鍵結在一起。
第9A至9H圖係多種實施例中，酸產生化合物308如光酸產生劑的陽離子602。陽離子602包含化學鍵結至硫元素的第一苯環、第二苯環、與第三苯環。第一苯環與第二苯環經 由不同的化學結構(如第9A圖所示的一個碳、第9B圖所示的兩個碳、或第9C圖所示的三個碳)形成第二化學鍵。除了第二化學鍵外，陽離子602更包含其他化學結構如第9D至9H圖所示。以第9D圖為例，鍵結至硫的兩個苯環進一步經由碳902連接在一起，且碳902進一步鍵結至另一碳904或其他化學結構。在第9E圖中，鍵結至硫的兩個苯環進一步經由碳902鍵結在一起，且碳902進一步鍵結至具有兩個碳的化學結構906。在第9F圖中，鍵結至硫的兩個苯環進一步經由碳902鍵結在一起，且碳902進一步鍵結至具有三個碳的化學結構908。在第9G圖中，鍵結至硫的兩個苯環進一步經由兩個碳的化學結構910鍵結在一起，且兩個碳中的一者進一步鍵結至碳912或其他化學結構。在第9H圖中，鍵結至硫的兩個苯環進一步經由兩個碳的化學結構910鍵結在一起，且兩個碳各自進一步鍵結至碳912或其他化學結構。
第10A至10C圖係多種例子中，酸產生化合物308如光酸產生劑的陽離子602。上述陽離子可視作第8C圖中的陽離子之不同例子。陽離子602包含化學鍵結在一起的苯環與硫610。硫進一步化學鍵結至多個碳(如第10A圖中的四個碳、第10B圖中的五個碳、以及第10C圖中的三個碳)以封閉成環。特別的是，硫進一步鍵結至碳1002與1004。碳1002與1004進一步經由化學基團R(如第10A圖中的兩個碳、第10B圖中的三個碳、以及第10C圖中的一個碳)化學鍵結在一起。值得注意的是，每一陽離子結構包含一苯環與第二環。然而第二環為雜環化合物，其包含硫與碳。舉例來說，第10A圖中的陽離子602 包含經由硫連接至苯環的噻吩。
如第1與2B圖所示，方法100之步驟106在微影系統中，以第一射線束對光阻層206進行曝光製程。在一些實施例中，第一射線為極紫外線(如13.5nm)。在一些實施例，第一射線為i線光、深紫外線(如氟化氪(KrF)準分子雷射之射線(248nm)或氟化氬(ArF)準分子雷射之射線(193nm))、極紫外線、電子束、離子束、及/或其他合適射線。可在空氣中、液體中(浸潤式微影)、或真空中(用於極紫外線微影與電子束微影)進行步驟106。在一些實施例中，射線束導向光阻層206以形成電路圖案的影像，上述電路圖案定義於適當曝光模式(如步進式或掃描式)中的光罩(如穿透式光罩或反射式光罩)。經由光罩或曝光製程，可實施多種解析度增進技術如相位偏移、離軸照射、及/或光學鄰近修正。舉例來說，光學鄰近修正結構可整合至電路圖案中。在另一例中，光罩為相位偏移光罩如交替型相位偏移光罩、減光型相位偏移光罩、或無鉻相位偏移光罩。在另一例中，以離軸照射模式實施曝光製程。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採用光罩，比如採用數位圖案產生器或直寫模式。在此實施例中，射線束為極紫外線，且在極紫外線微影系統中進行步驟106。由於光阻層206的敏感度增加，光阻層的曝光臨界值可低於20mJ/cm2。綜上所述，可採用低於20mJ/cm2的劑量實施曝光製程。
在步驟106中，曝光後可進一步包含其他步驟如熱處理。在此實施例中，步驟106包含對半導體結構200(特別是對塗佈於基板202上的光阻層206)進行曝光後烘烤製程，在曝 光後烘烤製程時，曝光的光阻材料中的阻擋基團304(如酸活性基團)被切斷，因此光阻材料300的曝光部份將產生化學變化(比如更親水或更疏水)。在一特定實施例中，可在介於約120℃至約160℃之間的熱腔室中進行曝光後烘烤製程。
在步驟106後，形成潛圖案於光阻層206中。光阻層的潛圖案指的是光阻層上的曝光圖案，最後經由顯影製程可轉為物理的光阻圖案。光阻層206的潛圖案包含未曝光部份206a與曝光部份206b。在此例中的潛圖案，光阻層206的曝光部份206b將物理性與化學性的改變。在一些例子中，曝光部份206b將去保護，導致極性改變以用於雙型成像(如顯影)。在其他例子中，曝光部份206b的聚合型態改變，比如正光阻中的解聚或負光阻中的交聯。
如第1與2C圖所示的一些實施例，方法100之步驟108在顯影劑中顯影曝光後的光阻層206。經由顯影製程可形成圖案化的光阻層206’。在一些實施例中，步驟106後的光阻層206改變極性，且可進行雙型顯影製程。在一些例子中，光阻層206自非極性態(疏水態)轉變成極性態(親水態)，且可採用水性溶劑如氫氧化四甲基銨移除曝光部份206b(正型成像)，或採用有機溶劑如乙酸丁酯移除未曝光部份206a(負型成像)。在一些其他例子中，光阻層206自極性態轉變成非極性態，接著以有機溶劑如乙酸丁酯移除曝光部份206b(正型成像)，或以水性溶劑移除未曝光部份206a(負型成像)。
在第2C圖所示的此例中，顯影製程移除未曝光部份206a。在第2C圖所示的此例中，圖案化的光阻層206’為兩個 線路圖案。然而下述內容亦可用於兩個溝槽的光阻圖案。
如第1與2D圖所示，方法100之步驟110對半導體結構進行製程，其採用圖案化的光阻層206’作為遮罩，因此只經由圖案化的光阻層206’之開口對半導體結構200進行製程，並保護圖案化的光阻層206’覆蓋的其他部份之半導體結構200免於製程影響。在一些實施例中，製程包含以圖案化的光阻層206’作為蝕刻遮罩，施加至下方層204的蝕刻製程，以將圖案化的光阻層206’之圖案轉移至下方層204。在另一實施例中，製程包含以圖案化的光阻層206’作為佈植遮罩，施加至半導體結構200的佈植製程，以形成多種摻雜結構於半導體結構200中。
在此例中，下方層204為硬遮罩層。在此例中，圖案先自圖案化的光阻層206’轉移至下方層204如硬遮罩層，接著再轉移至基板202的其他層狀物。舉例來說，經由圖案化的光阻層206’的開口蝕刻下方層204如硬遮罩層，且蝕刻方法可為乾(電漿)蝕刻及/或其他蝕刻方法。舉例來說，乾蝕刻製程可採用含氧氣體、含氟氣體、含氯氣體、含溴氣體、含碘氣體、其他合適氣體及/或電漿、及/或上述之組合。在蝕刻下方層204如硬遮罩層時，可部份或完全地消耗圖案化的光阻層206’。在一實施例中，可剝除任何殘餘之圖案化的光阻層206’，以保留圖案化的下方層204’(如圖案化的硬遮罩層)於基板202上，如第2E圖所示。
雖然未圖示於第1圖中，方法100在上述步驟之前、之中、或之後可進一步包含其他步驟。在一實施例中，基 板202為半導體基板，而方法100用於形成鰭狀場效電晶體結構。在此實施例中，方法100包含形成多個主動鰭狀物於半導體的基板202中。在此實施例中，步驟110亦包含經由圖案化的下方層204’(如圖案化的硬遮罩)之開口蝕刻基板202，以形成溝槽於基板202中；將介電材料填入溝槽；進行化學機械研磨製程以形成淺溝槽隔離結構；以及磊晶成長或使淺溝槽隔離結構凹陷以形成鰭狀的主動區。在另一實施例中，方法100包含其他步驟以形成多個閘極於半導體的基板202中。方法100更包含形成閘極間隔物、摻雜的源極/汲極區、用於閘極/源極/汲極結構的接點、與類似物。在另一實施例中，將形成目標圖案以作為多層內連線結構的金屬線路。舉例來說，金屬線路可形成於基板202的層間介電層中，而步驟110已蝕刻層間介電層以形成多個溝槽。方法100將導電材料如金屬填入溝槽，接著進行製程如化學機械研磨以研磨導電材料，直到露出圖案化的層間介電層。如此一來，可形成金屬線路於層間介電層中。本發明多種實施例的方法100與光阻層206，可形成及/或改良上述裝置/結構的非限制性例子。
本發明提供敏感度增加的光阻材料，以及採用其之微影方法。光阻材料包含聚合物、光敏劑、與光酸產生劑混合於溶劑中。特別的是，光酸產生劑包含鍵結至硫的苯環，其具有額外化學鍵結以增加共振距離，並增加對第二電子或其他種類的第二射線的吸收度。綜上所述，可增加光阻材料的敏感度。
如此一來，本發明一些實施例提供微影圖案化的 方法，包括形成光阻層於基板上，其中光阻層包含聚合物、光敏劑、與光酸產生劑，其中光酸產生劑包含化學鍵結至硫的第一苯環與第二苯環，第一苯環與第二苯環亦化學鍵結在一起，以增加光酸產生劑的敏感度；對光阻層進行曝光製程；以及顯影光阻層以形成圖案化的光阻層。
在一些實施例中，上述方法的第一苯環包含相鄰的第一碳與第二碳，且第二苯環包含相鄰的第三碳與第四碳，其中第一苯環的第一碳與第二苯環的第三碳化學鍵結至硫，且第一苯環的第二碳與第二苯環的第四碳化學鍵結在一起。
在一些實施例中，上述方法之第一苯環的第二碳與第二苯環的第四碳直接化學鍵結在一起。
在一些實施例中，上述方法之第一苯環的第二碳與第二苯環的第四碳化學鍵結至化學結構R，其中化學結構R為C1-C20之烷基、環烷基、羥基烷基、烷氧基、烷氧基烷基、乙醯基、乙醯基烷基、羧基、烷基羧基、環烷基羧基、C2-C30之飽合烴環、C2-C30之不飽合烴環、C2-C30之雜環基、或立體化學結構。
在一些實施例中，上述方法之C2-C30之雜環基具有一鏈狀結構與一環狀結構，且立體化學結構包括金剛烷基。
在一些實施例中，上述方法之光酸產生劑包括化學鍵結至硫的第三苯環。
在一些實施例中，上述方法之光酸產生劑更包含陰離子A-，其為磺醯氫氧化物與氟化烷基磺醯氫氧化物中的一者。
在一些實施例中，上述光酸產生劑之化學結構如下：
在一些實施例中，上述方法對光阻層進行曝光製程的步驟包括以極紫外線曝光部份的光阻層；光敏劑對極紫外線敏感並產生電子以回應極紫外線；以及光酸產生劑產生酸以回應電子。
在一些實施例中，上述方法之光敏劑含酚基，且聚合物包括丙烯酸酯為主的聚合物、降冰片烯-馬來酸酐共聚物、或聚羥基苯乙烯的聚合物。
在一些實施例中，上述方法之光敏劑包含聚羥基苯乙烯的化學基團。
在一些實施例中，上述光敏劑包括含氟化學品、 含金屬化學品、含酚化學品、或上述之組合。
本發明一些實施例提供微影圖案化的方法，包括形成光阻層於基板上，其中光阻層包含聚合物、光敏劑、與光酸產生劑，其中光酸產生劑包含化學鍵結在一起的第一苯環與硫，其中硫更化學鍵結至第一碳與第二碳，且第一碳與第二碳化學鍵結在一起；對光阻層進行曝光製程；以及顯影光阻層以形成圖案化的光阻層。
在一些實施例中，上述方法之第一碳與第二碳經由另一碳化學鍵結在一起。
在一些實施例中，上述方法之第一碳與第二碳經由多個碳化學鍵結在一起，其中多個碳、第一碳、與第二碳設置於一環烷結構中。
在一些實施例中，上述方法之第一碳設置於第二苯環中，而第二碳設置於第三苯環中。
在一些實施例中，上述方法中的第二苯環更包括與第一碳相鄰的第三碳，且第三苯環更包括與第二碳相鄰的第四碳，其中第二苯環的第三碳與第三苯環的第四碳化學鍵結至化學結構R，其中化學結構R為C1-C20之烷基、環烷基、羥基烷基、烷氧基、烷氧基烷基、乙醯基、乙醯基烷基、羧基、烷基羧基、環烷基羧基、C2-C30之飽合烴環、C2-C30之不飽合烴環、C2-C30之雜環基、或立體化學結構。
本發明一些實施例提供微影圖案化的方法，包括形成光阻層於基板上，其中光阻層包含聚合物；光敏劑，對極紫外線敏感且產生電子以回應極紫外線；光酸產生劑，產生酸 以回應電子，其中光酸產生劑包含化學鍵結至硫的第一苯環與第二苯環，且第一苯環與第二苯環進一步化學鍵結在一起以增進敏感度；以極紫外線對光阻層進行曝光製程；以及顯影光阻層以形成圖案化的光阻層。
在一些實施例中，上述方法之光敏劑包括酚基、含氟化學品、含金屬化學品、含酚化學品、或上述之組合；以及聚合物包含丙烯酸酯為主的聚合物、降冰片烯-馬來酸酐共聚物、或聚羥基苯乙烯的聚合物。
在一些實施例中，上述方法之第一苯環包含相鄰的第一碳與第二碳，且第二苯環包含相鄰的第三碳與第四碳，其中第一苯環的第一碳與第二苯環的第三碳化學鍵結至硫，且第一苯環的第二碳與第二苯環的第四碳化學鍵結至化學結構R，其中化學結構R為C1-C20之烷基、環烷基、羥基烷基、烷氧基、烷氧基烷基、乙醯基、乙醯基烷基、羧基、烷基羧基、環烷基羧基、C2-C30之飽合烴環、C2-C30之不飽合烴環、C2-C30之雜環基、或立體化學結構。
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揭露。本技術領域中具有通常知識者應理解可採用本揭露作基礎，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揭露精神與範疇，並可在未脫離本揭露之精神與範疇的前提下進行改變、替換、或更動。

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  1. 一種微影圖案化的方法，包括：形成一光阻層於一基板上，其中該光阻層包含一聚合物、一光敏劑、與一光酸產生劑，其中光酸產生劑包含化學鍵結至硫的一第一苯環與一第二苯環，該第一苯環與該第二苯環亦化學鍵結在一起，以增加該光酸產生劑的敏感度；對該光阻層進行一曝光製程；以及顯影該光阻層以形成一圖案化的光阻層。
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