制備和使用光敏材料的方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請是2014年5月5日提交的美國申請第61/988,691號的繼續(xù)申請案，其全 部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及集成電路器件，更具體地，涉及制備和使用光敏材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 半導(dǎo)體集成電路（IC)工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了快速增長。IC材料、設(shè)計和制造工具中的技 術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生了多代1C，其中，每一代IC都比前一代IC具有更小和更復(fù)雜的電路。在這 些進(jìn)步過程中，制造方法、工具和材料都努力去實現(xiàn)對更小的部件尺寸的期望。
[0005] 光刻是一種將圖案投射到具有形成在其上的光敏層的襯底（諸如半導(dǎo)體晶圓）上 的機(jī)制。通常通過使輻射穿過圖案化的光掩模來誘導(dǎo)圖案。對于現(xiàn)今的光刻工藝來說重要 的是它們的焦深（DOF)或像平面的位置的公差。改進(jìn)光刻工藝中的DOF以及其他工藝窗口 指標(biāo)的一種方式提供了中間掩模增強(qiáng)技術(shù)（RET)解決方案，諸如用于光掩模的散射條。然 而，由諸如散射條的RET部件提供的分辨率改進(jìn)引起了其他挑戰(zhàn)。例如，由于光敏材料變得 更敏感以滿足當(dāng)前的輻射源，該敏感度可以引起對將RET部件不期望地印刷到目標(biāo)襯底上 的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：提供 光刻膠，其中，所述光刻膠是正性光刻膠和負(fù)性光刻膠中的一種；選擇附加材料，其中，所述 附加材料是第一附加材料和第二附加材料中的一種，其中，所述第一附加材料具有附接至 聚合物鏈的氟組分和堿組分；其中，所述第二附加材料具有附接至所述聚合物鏈的氟組分 和酸組分，其中，選擇所述附加材料包括：如果提供所述光刻膠包括提供所述正性光刻膠， 則選擇所述第一附加材料，并且如果提供所述光刻膠包括選擇所述負(fù)性光刻膠，則選擇所 述第二附加材料；以及將所提供的所述光刻膠和所選擇的所述附加材料施加至目標(biāo)襯底。
[0007] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：在將所提供的所述光刻膠和所選擇的所述 附加材料施加至所述目標(biāo)襯底之前，混合所提供的所述光刻膠和所選擇的所述附加材料。
[0008] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：在將所提供的所述光刻膠和所選擇的所述 附加材料施加至所述目標(biāo)襯底之前，混合所提供的所述光刻膠和所選擇的所述附加材料， 其中，所述混合包括提供所提供的所述光刻膠和所選擇的所述附加材料的共聚物。
[0009] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：在將所提供的所述光刻膠和所選擇的所述 附加材料施加至所述目標(biāo)襯底之前，混合所提供的所述光刻膠和所選擇的所述附加材料， 其中，所述混合包括提供所提供的所述光刻膠和所選擇的所述附加材料的混合聚合物。
[0010] 在上述方法中，其中，所述方法還包括：使施加的所述附加材料漂浮至施加的所述 光刻膠的頂部區(qū)域。
[0011] 在上述方法中，其中，所提供的所述光刻膠是正性光刻膠，并且所選擇的所述附加 材料是所述第一附加材料。
[0012] 在上述方法中，其中，所提供的所述光刻膠是負(fù)性光刻膠，并且所選擇的所述附加 材料是所述第二附加材料。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，所述方法包 括：在目標(biāo)襯底上形成光敏層；在所述光敏層上形成附加層，其中，所述附加層包括附加材 料；其中，所述附加材料包括具有氟單元以及堿單元和酸單元中的一種的聚合物；和其中， 所述光敏層包括所述堿單元和所述酸單元中的另一種；曝光具有設(shè)置在所述目標(biāo)襯底上的 所述光敏層和所述附加層的所述目標(biāo)襯底，以形成所述光敏層和所述附加層的曝光區(qū)和未 曝光區(qū)；以及在所述曝光之后顯影所述目標(biāo)襯底，從而使得從所述目標(biāo)襯底去除所述曝光 區(qū)和所述未曝光區(qū)中的一個。
[0014] 在上述方法中，其中，形成所述光敏層包括沉積正性光刻膠，并且其中，所述附加 材料包括堿單元。
[0015] 在上述方法中，其中，形成所述光敏層包括沉積正性光刻膠，并且其中，所述附加 材料包括堿單元，其中，顯影所述目標(biāo)襯底包括將TMAH顯影劑提供在所述目標(biāo)襯底上。
[0016] 在上述方法中，其中，形成所述光敏層包括形成負(fù)性光刻膠，并且其中，所述附加 材料包括酸單元。
[0017] 在上述方法中，其中，形成所述附加層包括使所述附加材料漂浮至所述光敏層的 頂部區(qū)域。
[0018] 在上述方法中，其中，在第一沉積步驟中實施形成所述光敏層，并且在所述第一沉 積步驟之后的第二沉積步驟中形成所述附加層。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種光刻材料，包括：正性光刻膠；以及與所述正 性光刻膠混合的附加材料，其中，所述附加材料包括具有鍵合至聚合物鏈的氟組分和堿組 分的所述聚合物鏈。
[0020] 在上述光刻材料中，其中，通過提供共聚物來混合所述正性光刻膠和所述附加材 料。
[0021] 在上述光刻材料中，其中，通過提供混合聚合物來混合所述正性光刻膠和所述附 加材料。
[0022] 在上述光刻材料中，其中，所述氟組分具有CxFy的組成，其中，X和y均大于零。
[0023] 在上述光刻材料中，其中，使用R3組分將所述堿組分鍵合至所述聚合物鏈， 其中，R3是具有氫或鹵素的1 -9碳單兀、-S_、-P-、-P (O2) -、-C ( = 0) S_、-C ( = 0) 0-、-0-、-N-、-C ( = 0) N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-、-SO2-、羧酸單元、醚單元、酮單元、酯單元或 它們的組合中的至少一種。
[0024] 在上述光刻材料中，其中，使用Rl組分將所述堿組分鍵合至所述聚合物鏈， 其中，Rl是具有氫或鹵素的1 _9碳單兀、-S-、-P-、-P (O2) -、-C ( = 0) S-、-C ( = 0) 0-、-0-、-N-、-C( = 0)N-、-S020-、-S02S-、-S0-S02-、羧酸單元、醚單元、酮單元、酯單元或 它們的組合中的至少一種。
【附圖說明】
[0025] 當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意， 根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺 寸可以任意地增大或減小。
[0026] 圖1示出了根據(jù)一些實施例的現(xiàn)有技術(shù)光刻工藝。
[0027] 圖2是根據(jù)一些實施例的制備和使用光敏材料的方法的實施例的流程圖。
[0028] 圖3是根據(jù)一些實施例的具有光敏材料層和附加層的襯底的實施例的截面圖。
[0029] 圖4和圖5是根據(jù)一些實施例的聚合物的圖解視圖。
[0030] 圖6是根據(jù)一些實施例的光刻工藝的截面圖。
[0031] 圖7和圖8是根據(jù)一些實施例的在圖6的光刻工藝之后的襯底的截面圖。
[0032] 圖9、圖10和圖11是根據(jù)一些實施例制備的聚合物的部分的圖解視圖。
【具體實施方式】
[0033] 以下公開內(nèi)容提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的許多不同實施例或 實例。下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實例，而不旨在 限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件 和第二部件直接接觸形成的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成 額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本發(fā)明可在各 個實例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字符。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示 所討論的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0034] 而且，為便于描述，在此可以使用諸如"在…之下"、"在…下方"、"下部"、"在…之 上"、"上部"等的空間相對術(shù)語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個（或另一些） 元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中 的不同方位。裝置可以以其他方式定向（旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上），而本文使用的空間 相對描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。
[0035] 參照圖1，示出了光刻系統(tǒng)100。光刻系統(tǒng)100包括具有主要部件104和散射條106 的光掩模102。提供穿過光掩模102的輻射束108。光刻系統(tǒng)100還包括目標(biāo)襯底110,目 標(biāo)襯底110具有設(shè)置在其上的光敏層112。下面進(jìn)一步詳細(xì)描述這些元件的每個。除非所 附的權(quán)利要求中明確列舉，否則包括示例性光刻系統(tǒng)100的這些示例性實施例不暗示著本 發(fā)明的任何部分針對特定的光刻方式。例如，雖然光刻系統(tǒng)100示出了具有二元材料的光 掩模，但是并不暗示著本文中討論的材料和方法限于UV輻射，本文中討論的材料和方法可 以應(yīng)用于電子束光刻、其他光掩模類型、浸沒式光刻和/或其他合適的方法。類似地，雖然 本文中描述了配置為制造半導(dǎo)體器件的光刻方法，但是任何光刻方法或系統(tǒng)均可以從本發(fā) 明受益，包括例如用于TFT-IXD制造和/或本領(lǐng)域已知的其他光刻工藝。
[0036] 光掩模102可以包括硅石、熔融石英、氟化鈣（CaF2)、碳化硅、氧化硅-氧化鈦合 金或本領(lǐng)域已知的其他合適的材料。主要