制造一半導(dǎo)體裝置的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制造一半導(dǎo)體裝置的方法。該方法包括：形成一材料層于一基板之上；形成一負(fù)型光致抗蝕劑層于該材料層之上；對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光工藝；對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光后烘烤工藝；在該曝光工藝與該曝光后烘烤工藝之后，以一溶劑來處理該負(fù)型光致抗蝕劑層；該溶劑包含具有一大于正乙酸丁酯的偶極矩的一化學(xué)品。
【專利說明】
制造一半導(dǎo)體裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種制造一半導(dǎo)體裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體集成電路(integratedcircuit，IC)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷快速成長。在集成電路材料與設(shè)計中的技術(shù)進(jìn)展已產(chǎn)生于其中各世代具有相較于先前世代的更小且更復(fù)雜的電路的集成電路世代。然而，這些進(jìn)展已增加了加工與制造集成電路的復(fù)雜度，且對于這些要被實現(xiàn)的進(jìn)展而言，相似的發(fā)展在集成電路加工與制造中被需要。在集成電路發(fā)展的進(jìn)程中，功能密度(funct1nal density)(即，每晶片面積內(nèi)連裝置(interconnected devices)的數(shù)目)已廣泛地增加，而幾何尺寸(geometry size)(即，使用一制造工藝可被產(chǎn)生的最小的構(gòu)件(或線))已減小。
[0003]由于半導(dǎo)體元件尺寸持續(xù)縮小，例如，低于20納米(nanometer，nm)節(jié)點(diǎn)(nodes)，負(fù)型顯影(negative tone development，NTD)工藝可被需要以達(dá)成小的裝置尺寸。然而，
使是負(fù)型顯影工藝可仍具有關(guān)于景深(depth of focus,D0F)、線寬粗糙度(line widthroughness，LWR)或殘渣(scum)的缺點(diǎn)。這些問題降低了微影(lithography)功效且可導(dǎo)致降低的產(chǎn)率或甚至裝置故障。
[0004]因此，盡管現(xiàn)存負(fù)型顯影工藝已被廣泛地用于它們所預(yù)期的用途，但它們在各方面并非完全令人滿意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種制造一半導(dǎo)體裝置的方法，包括:形成一材料層于一基板之上;涂布一負(fù)型光致抗蝕劑層(negative tone photoresist layer)于該材料層之上;對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光工藝;對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光后烘烤(post exposurebake，PEB)工藝；以及在該曝光工藝與該曝光后烘烤工藝之后，以一溶劑來處理該負(fù)型光致抗蝕劑層，其中該溶劑包含具有一大于正乙酸丁酯(n-butyI acetate，n_BA)的偶極矩(dipole moment)的一化學(xué)品。
[0006]本發(fā)明還提供一種制造一半導(dǎo)體裝置的方法，包括:形成一可圖案化層于一基板之上;形成一負(fù)型光致抗蝕劑層于該可圖案化層之上;對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光工藝;對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光后烘烤(PEB)工藝;對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一負(fù)型顯影工藝(negative tone developing process)，其中使用正乙酸丁酯(n_BA)為一顯影劑來執(zhí)行該負(fù)型顯影工藝；以及對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一化學(xué)處理工藝，其中該化學(xué)處理工藝包括提供具有一大于約1.9D的偶極矩的一化學(xué)品，其中該化學(xué)品包含丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)或是丙二醇甲醚(PGME)與丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)的組合，且其中在該負(fù)型顯影工藝之前、之期間或之后來執(zhí)行該化學(xué)處理工藝。
[0007]本發(fā)明還提供一種制造一半導(dǎo)體裝置的方法，包括:形成一材料層于一基板之上；涂布一負(fù)型光致抗蝕劑層于該材料層之上;對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光工藝;對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光后烘烤(PEB)工藝;對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一負(fù)型顯影工藝，其中使用正乙酸丁酯(n-BA)為一顯影劑來執(zhí)行該負(fù)型顯影工藝；以及以一溶劑來處理該負(fù)型光致抗蝕劑層，其中該溶劑包含一化學(xué)品與一添加劑，其中:該化學(xué)品包含丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)或具有約一 70/30濃度百分比的丙二醇甲醚(PGME)與丙二醇甲醚醋酸酯(P G M E A )的混合物，且該添加劑包含胺類(a m i n e )衍生物或三苯基硫(tripheny lsulfonium, TPS)鹽類衍生物。
【附圖說明】
[0008]圖1-圖4為根據(jù)本發(fā)明一些實施例的一半導(dǎo)體裝置在制造的各種階段的概略剖面圖。
[0009]圖5為一流程圖，其圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的制造一半導(dǎo)體裝置的方法。
[0010]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0011]35?半導(dǎo)體裝置；
[0012]40?基板；
[0013]50?材料層；
[OOM] 60?光致抗蝕劑層；
[0015]60A?光致抗蝕劑層60的部分；
[0016]70?光掩模；
[0017]80?紫外光；
[0018]90?光掩模70的不透明部分；
[0019]100?光掩模70的透明區(qū)域；
[0020]110?曝光后烘烤工藝；
[0021]120?顯影工藝；
[0022]130?光致抗蝕劑殘渣；
[0023]140?化學(xué)處理工藝；
[0024]200 ?方法；
[0025]210、220、230、240、250、260 ?步驟
【具體實施方式】
[0026]以下的公開內(nèi)容提供許多不同的實施例或范例以實施本案的不同特征。以下的公開內(nèi)容敘述各個構(gòu)件及其排列方式的特定范例，以簡化說明。當(dāng)然，這些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公開書敘述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征與上述第二特征是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征與上述第二特征之間，而使上述第一特征與第二特征可能未直接接觸的實施例。另外，以下公開書不同范例可能重復(fù)使用相同的參考符號及/或標(biāo)記。這些重復(fù)是為了簡化與清晰的目的，并非用以限定所討論的不同實施例及/或結(jié)構(gòu)之間有特定的關(guān)系。
[0027]此外，其與空間相關(guān)用詞。例如“在…下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞，是為了便于描述圖示中一個元件或特征與另一個(些)元件或特征之間的關(guān)系。除了在附圖中繪示的方位外，這些空間相關(guān)用詞意欲包含使用中或操作中的裝置的不同方位。裝置可能被轉(zhuǎn)向不同方位(旋轉(zhuǎn)90度或其他方位)，則在此使用的空間相關(guān)詞也可依此相同解釋。
[0028]隨著半導(dǎo)體工業(yè)維持縮小裝置尺寸(例如，低于20納米節(jié)點(diǎn)(nodes))，傳統(tǒng)正型顯影(positive tone development，PTD)工藝面臨關(guān)于光學(xué)限制的挑戰(zhàn)，其可導(dǎo)致不佳的解析度。因此，負(fù)型顯影(negative tone development，NTD)工藝已被用來圖案化特定半導(dǎo)體元件，例如接觸孔或溝槽。對于負(fù)型顯影工藝而言，通過亮視野掩模(bright filed mask)應(yīng)用，可達(dá)成一充分良好的光學(xué)影像。然而，盡管負(fù)型顯影工藝的光微影(lithography)性能通常相較于正型顯影工藝來的較佳，但負(fù)型顯影工藝可能仍具有某些缺點(diǎn)。例如，負(fù)型顯影工藝可能遭受由于不符要求的基腳(footing)與錐形輪廓(tapper profiIe)的窄景深(depth of focus,D0F)問題。如同另一個例子，負(fù)型顯影工藝可能導(dǎo)致由于大粒徑(grainsizes)的不佳的線寬粗糙度(line width roughness，LWR)。如同又另一例子，負(fù)型顯影工藝也可能導(dǎo)致太多會被產(chǎn)生的渣滓，其起因于具不佳的光學(xué)對比(optical contrast)的光致抗蝕劑區(qū)域?qū)τ趤碜云湎卵谀?例如，Si硬掩模(Si hard mask,S1-HM))的增加的酸度太敏感。
[0029]為了克服上方討論的關(guān)于負(fù)型顯影工藝的這些問題，本發(fā)明提供一新穎的光致抗蝕劑的化學(xué)處理作為一經(jīng)改善的負(fù)型顯影工藝的一部分。將于以下伴隨參照圖1-圖5，更詳細(xì)討論本發(fā)明的各方面。
[0030]圖1-圖4為根據(jù)本發(fā)明各方面的一半導(dǎo)體裝置35在制造的各種階段的概略不完全剖面圖。半導(dǎo)體裝置35可包括一集成電路(integrated circuit，IC)晶片、系統(tǒng)晶片(system on chip，SoC)，或其部分，且可包括各種無源與有源微電裝置，例如，電阻器、電容器、電感器(inductor)、二極管、金屬氧化半導(dǎo)體場效晶體管(metal-oxide semiconductorfield effect transistors ,M0SFET)、互補(bǔ)金氧半導(dǎo)體(complementary metal-oxidesemiconductor ,CMOS)晶體管、雙載子接面晶體管(bipolar junct1n transistors，BJT)、橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體(laterally diffused M0S，LDM0S)晶體管、高功率金氧半導(dǎo)體(highpower M0S)晶體管，或其他類型的晶體管。
[0031 ]參見圖1，一半導(dǎo)體裝置35包括一基板40。在一些實施例中，基板40為一硅基板，摻雜有一 P-型摻雜物，例如硼(例如，一 P-型基板)?；蛘撸?0可為另一適合的半導(dǎo)體材料。例如，基板40可為一硅基板，其摻雜有一 η-型摻雜物，例如磷或砷(一 η-型基板)。基板40可包括其他示例的半導(dǎo)體，例如，鍺與鉆石?；?0可視需要而定包括一化合物半導(dǎo)體(compound semiconductor)及/或一合金半導(dǎo)體(alloy semiconductor)。又，基板40可包括一嘉晶層(epitaxial layer,epi layer)、可為了性能增加而被伸張，且可包括一絕緣層上石圭晶(si I icon-on-1nsulator ,SOI)結(jié)構(gòu)。
[0032]在一些實施例中，基板40為實質(zhì)上導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的(sem1-conductive)。電阻可為低于約13 ohm-meter。在一些實施例中，基板40包含金屬、金屬合金，或具有通式MXa的金屬氮化物/硫化物/砸化物/氧化物/硅化物，其中M為一金屬，而X為N、S、Se、0、Si，且其中“a”為在從約0.4至2.5的一范圍中。例如，基板40可包含T1、A1、Co、Ru、TiN、WN2或TaN。
[0033]在一些其他實施例中，基板40包含具有一介電常數(shù)在從約I至約40的范圍中的一介電材料。在一些其他實施例中，基板40包含S1、金屬氧化物，或金屬氮化物，其中通式為MXb，其中，M為一金屬或Si，而X為N或O，且其中“b”為在從約0.4至2.5的一范圍中。例如，基板40可包含Si02、氮化娃、氧化招、氧化給(hafnium oxide)，或氧化鑭(lanthanum oxide)。
[0034]一材料層50形成于基板40之上。材料層50可通過一光微影工藝被圖案化，且因此可被意指為一可圖案化層?？梢岳斫獾氖?，材料層50可作為一硬掩模，在其自己的圖案已被一經(jīng)圖案化光致抗蝕劑(要被形成于其上)所定義之后，其可被使用來將下方的層圖案化。因此，材料層50可被意指為一Si硬掩模(S1-HM)。在一實施例中，材料層50包括一介電材料，例如，氧化硅或氮化硅。在另一實施例中，材料層50包括金屬。在又另一實施例中，材料層50包括一半導(dǎo)體材料。
[0035]在一些實施例中，材料層50相較于光致抗蝕劑具有不同的光學(xué)特性。例如，材料層50具有不同于光致抗蝕劑的n、k或T值。在一些實施例中，材料層50包括不同的聚合物結(jié)構(gòu)、酸敏感分子(acid labile molecule)、PAG(光酸發(fā)生劑(photo acid generator))載入、粹媳劑(quencher)載入、發(fā)色團(tuán)(chromophore)、交聯(lián)劑(cross I inker)或溶劑的至少一個，其導(dǎo)致不同于光致抗蝕劑的η值。在一些實施例中，材料層50與光致抗蝕劑具有不同的蝕刻抗性(etching resistance)。在一些實施例中，材料層50包含一蝕刻抗性分子(etchingresistant molecule)。此分子包括低的大西數(shù)(onishi number)結(jié)構(gòu)、雙鍵、三鍵、娃、氮化硅、T1、TiN、Al、氧化鋁、S1N或其組合。
[0036]可以理解的是，在其他實施例中，基板40與材料層50可各包括額外的適合的材料組成。也可以理解的是，額外的層可被形成于基板40與材料層50之間，但由于簡化的原因，于此它們并未被圖解說明。
[0037]一光致抗蝕劑層60形成于材料層50之上。光致抗蝕劑層60包括一負(fù)型光致抗蝕劑(也意指為負(fù)光致抗蝕劑(negative photoresist))。相較于一正型光致抗蝕劑，其中光暴露于光的光致抗蝕劑的部分變成可溶于一顯影劑溶液，暴露于光的負(fù)型光致抗蝕劑的部分則是維持不溶于顯影劑溶液。在一些實施例中，光致抗蝕劑層60可通過一旋轉(zhuǎn)涂布(spin-coating) 工藝來形成。 光致抗蝕劑層 60 可包含成分 ，例如 ，一聚合物 、光酸發(fā)生劑 (PAG)、 溶劑、粹媳劑、發(fā)色團(tuán)、介面活性劑(surfactant)、交聯(lián)劑等。
[0038]執(zhí)行一曝光工藝(exposure process)以露出所要求的光致抗蝕劑層60的部分。作為曝光工藝的一部份，一光掩模70 (或一光標(biāo)(reticle))被定位于光致抗蝕劑層60上。如同一發(fā)光源，照射(radiat1n)，例如紫外(ultrav1let，UV)光80，從上方被投射向光掩模70。在一些實施例中，紫外光具有一照射波長實質(zhì)上小于250nm且包括KrF、ArF、EUV或E-光束(beam)至少一個。
[0039]光掩模70具有一不透明部分90，其會阻擋照射，例如，紫外光80。介于不透明部分90之間的是透明區(qū)域100，其允許紫外光80傳導(dǎo)穿過至光致抗蝕劑層60，且使下方的光致抗蝕劑層60的部分60A曝光。由于紫外光曝光，部分60A變成經(jīng)交聯(lián)/經(jīng)聚合的，且更難溶于一顯影劑溶液中。
[°04°] 現(xiàn)在參見圖2，在曝光工藝后，對半導(dǎo)體裝置35執(zhí)行一曝光后烘烤(post exposurebake)工藝110。在一些實施例中，可將曝光后烘烤工藝110在介于約100°C至約120°C之間的一溫度范圍執(zhí)行數(shù)分鐘。曝光后烘烤工藝110起催化作用地執(zhí)行并完成在曝光工藝期間起始于光致抗蝕劑層60內(nèi)部的光反應(yīng)。曝光后烘烤工藝110也幫助將溶劑從光致抗蝕劑層60移除。因此，改善了光致抗蝕劑層60的黏附性與蝕刻抗性。
[0041]現(xiàn)在參見圖3，執(zhí)行一顯影工藝120以使光致抗蝕劑層60顯影。將一顯影劑溶液提供至光致抗蝕劑層60當(dāng)作顯影工藝120的一部份。在一些實施例中，顯影劑溶液包括正乙酸丁酯(n-butyI acetate，n_BA)。如于圖3中所示，顯影劑溶液洗掉光致抗蝕劑層60未曝光于紫外光80的部分，但光致抗蝕劑層60曝光于紫外光80的部分60A仍然維持。
[0042]然而，光致抗蝕劑殘渣(photoresist scum) 130(也意指為光致抗蝕劑殘留物(^81(1116)或遮蔽物(131；[11(1))可仍然維持于光致抗蝕劑部分6(^的底部。光致抗蝕劑殘渣130的存在可能起因于材料層50(S卩，S1-HM)的增加的酸度。在更加詳述中，在一負(fù)型顯影(NTD)工藝中，增加材料層50的酸度以改善底切輪廓(undercut prof ile)問題(底切輪廓問題由光致抗蝕劑底部區(qū)域的不適當(dāng)極性改變所導(dǎo)致)。不幸地，具有不佳的光學(xué)對比的一些光致抗蝕劑區(qū)域為對于來自材料層50的酸太過敏感。這些區(qū)域可能之后產(chǎn)生如圖3中所示的光致抗蝕劑殘渣130。若未移除，則光致抗蝕劑殘渣130可能不利地影響材料層50的圖案化準(zhǔn)確性。換句話說，由于光致抗蝕劑殘渣130的存在，材料層50可能無法達(dá)到其所要求的圖案形狀。
[0043]為了促進(jìn)光致抗蝕劑殘渣130的移除，本發(fā)明對光致抗蝕劑殘渣130提供一化學(xué)處理工藝140，如圖4中所示。使用一溶劑(或化學(xué)品)來沖洗光致抗蝕劑殘渣130作為化學(xué)處理工藝140的一部分。溶劑具有高極性。在一些實施例中，溶劑具有一高于正乙酸丁酯的偶極矩(dipole moment)，例如，溶劑的偶極矩可大于約1.9D。溶劑為一化學(xué)交互作用力(chemical interact1n force)，其能夠移除光致抗蝕劑殘渣130及/或消除上方討論的負(fù)型顯影(NTD)工藝的其他問題，例如，景深(DOF)擴(kuò)大、減縮的末端至末端距離(end-to-enddistance)或線寬粗糙度(LWR)。
[0044]可以理解的是，溶劑可為一純?nèi)軇┗蚓哂姓宜岫□サ囊还踩軇?co-solvent)。在其中溶劑為具有正乙酸丁酯的一共溶劑中的實施例中，在結(jié)合的溶劑中的正乙酸丁酯比例大于約10%，否則，光致抗蝕劑部分60A可能被至少部分溶解，其為不想要的，由于其也可不利地影響材料層50的隨后的圖案化。也可以理解的是，若溶劑為具有正乙酸丁酯的一共溶劑，則它們可在一光致抗蝕劑涂布工具(例如，涂布機(jī)(track))被混合在一起。換句話說，溶劑的化學(xué)材料并不須與正乙酸丁酯預(yù)先混合。反而是，在半導(dǎo)體裝置35的實際制造期間，通過使用用于提供顯影劑溶液的一標(biāo)準(zhǔn)涂布工具，可將溶劑的化學(xué)材料與正乙酸丁酯混合。通過涂布工具，或以涂布方法，可以控制溶劑與正乙酸丁酯的混合比例。在此方式中，本發(fā)明并不需要復(fù)雜的額外的制造步驟，由于可以輕易地利用現(xiàn)存的制造設(shè)備(例如，于此的涂布工具/涂布機(jī))。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的各方面，具有對于溶劑的各種設(shè)計。在一第一設(shè)計中，溶劑包含化學(xué)品A。在一些實施例中，化學(xué)品A為丙二醇甲醚(propylene glycol monomethyl ether,PGME) o在其他實施例中，化學(xué)品A為0Κ73，其為約70 %丙二醇甲醚與約30 %丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol methyl ether acetate ,PGMEA)。換句話說，丙二醇甲釀/丙二醇甲醚醋酸酯在0K73中具有一 70/30濃度百分比?；瘜W(xué)品A可以溶解(并藉此移除)光致抗蝕劑殘渣 130。
[0046]在一第二設(shè)計中，溶劑包含化學(xué)品B，其包括上方所討論的化學(xué)品A加上添加至其的一添加劑。換個方式陳述，化學(xué)品B為化學(xué)品A與添加劑的一混合物。在更加詳述中，盡管上方所討論的化學(xué)品A可以充分地溶解光致抗蝕劑殘渣130，但化學(xué)品A的高極性可能導(dǎo)致不想要的光致抗蝕劑薄膜厚度損失。為了減輕此疑慮，于此添加添加劑作為化學(xué)品B的一部分，以減少光致抗蝕劑薄膜損失且增加對比。
[0047]在一些實施例中，添加劑包括胺類(amine)衍生物NR1R2R3，其中R1、R2、R3可為相同或不同材料。Rl、R2與R3可各代表一氫原子、一燒基(例如，具有I至20的碳數(shù)的一燒基)、一環(huán)烷基(例如，具有3至20的碳數(shù)的一環(huán)烷基)，或一芳基(例如，具有6至20的碳數(shù)的一芳基)。在一些實施例中，R2與R3可與彼此結(jié)合以形成一環(huán)。在一些實施例中，具有一取代基的燒基可為具有I至20的碳數(shù)的一胺燒基(aminoalkyl group)、具有I至20的碳數(shù)的一輕經(jīng)基(hydroxylalkyl group)，或具有I至20的碳數(shù)的一氰燒基(cyanoalkyl group)。在一些實施例中，關(guān)于添加劑的結(jié)構(gòu)包括胍(guanidine)、氨基卩比略燒(aminopyrroIidine)、卩比挫(pyrazole)、啦卩坐啉(pyazoline)、呢嘆(piperazine)、氨基嗎啉(aminomorpholine)、氨基燒基嗎啉(aminialkylmorphol ine)或呢啶(piperidine)。在一些實施例中，于化學(xué)品B中的添加劑也可為光敏感的(photo-sensitive)或熱敏感的(thermal-sensitive)以改變其pH值。
[0048]在一第三設(shè)計中，溶劑包含化學(xué)品C。相似于化學(xué)品B，化學(xué)品C包括一添加劑，其與化學(xué)品A混合以減輕光致抗蝕劑薄膜厚度損失的疑慮。然而，與化學(xué)品B不同，化學(xué)品C并未包含胺類衍生物NR1R2R3，而是包含三苯基硫(triphenylsulfonium，TPS)鹽類衍生物。在一些實施例中，在化學(xué)品C中的添加劑也可為光敏感的或熱敏感的以改變其pH值。
[0049]可以理解的是，第二設(shè)計(化學(xué)品B)或第三設(shè)計(化學(xué)品C)為是需要而定，且它們可以不被需要，若第一設(shè)計(化學(xué)品A)具有移除光致抗蝕劑殘渣130的能力而不會降解通過光致抗蝕劑部分60A所形成的所需的光致抗蝕劑圖案的話。不論對于溶劑使用哪個設(shè)計，最后結(jié)果為光致抗蝕劑殘渣130被化學(xué)處理工藝140移除，而所需的光致抗蝕劑部分60A仍然維持。
[0050]可以理解的是，一些標(biāo)準(zhǔn)光微影工藝可被執(zhí)行，但于此并未被特別討論，由于明確與簡化的原因。例如，在顯影工藝120之后，但在化學(xué)處理工藝140之前，可執(zhí)行一硬烘烤(hard bake process)工藝。此外，關(guān)于圖1-圖4的于上方所討論的工藝流程顯示，在使用正乙酸丁酯為一顯影劑的“標(biāo)準(zhǔn)”顯影工藝120之后，執(zhí)行化學(xué)處理工藝140。然而，可以理解的是，于其中工藝120與140被執(zhí)行的順序并非關(guān)鍵性的。在一些替代實施例中，可在顯影工藝120之前執(zhí)行化學(xué)處理工藝140。在一些其他替代實施例中，也可一起或同時來執(zhí)行工藝120與140。換言之，溶劑(使用化學(xué)品A、化學(xué)品B或化學(xué)品C的任一個)與正乙酸丁酯顯影劑可同時被提供至光致抗蝕劑層60。
[0051]在執(zhí)行顯影工藝120與化學(xué)處理工藝140之后，可使用經(jīng)圖案化的光致抗蝕劑為一掩模來執(zhí)行隨后的圖案化工藝。例如，可將材料層50(例如，S1-HM)圖案化成一掩模層，以更進(jìn)一步圖案化其下方之層。通過本技術(shù)領(lǐng)域已知的光致抗蝕劑移除工藝，例如一剝離(stripping)或一灰化(ashing)工藝，可移除經(jīng)圖案化的光致抗蝕劑。
[0052]圖5為根據(jù)本發(fā)明的各方面的形成一半導(dǎo)體圖案的一方法200的一流程圖。方法200可被執(zhí)行為一微影工藝的一部分。
[0053]方法200包括形成一可圖案化層于一基板的上的一步驟210。在一些實施例中，基板為實質(zhì)上導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的。在一些實施例中，基板包含金屬、金屬合金，或具有通式MXa的金屬氮化物/硫化物/砸化物/氧化物/硅化物，其中M為金屬，而X為N、S、Se、0、Si，且其中“a”為在從約0.4至2.5的一范圍中。例如，基板40可包含T1、A1、Co、Ru、TiN、WN2或TaN。在一些其他實施例中，基板包含具有一介電常數(shù)在從約I至約40的范圍中的一介電材料。在一些其他實施例中，基板包含S1、金屬氧化物，或金屬氮化物，其中通式為MXb，其中，]?為一金屬或Si，而X為N或O，且其中“b”為在從約0.4至2.5的一范圍中。例如，基板可包含Si02、氮化硅、氧化鋁、氧化鉿，或氧化鑭。
[0054]形成于基板的上的可圖案化層相較于光致抗蝕劑具有不同的光學(xué)特性。例如，此層具有不同于光致抗蝕劑的n、k或T值。在一些實施例中，此層包括不同的聚合物結(jié)構(gòu)、酸敏感分子、PAG(光酸發(fā)生劑)載入、猝熄劑載入、發(fā)色團(tuán)、交聯(lián)劑或溶劑的至少一個，其導(dǎo)致不同于光致抗蝕劑的η值。在一些實施例中，此層與光致抗蝕劑具有不同的蝕刻抗性。在一些實施例中，此層包含一蝕刻抗性分子。此分子包括低的大西數(shù)(onishi number)結(jié)構(gòu)、雙鍵、三鍵、硅、氮化硅、T1、TiN、Al、氧化鋁、S1N或其組合?？梢岳斫獾氖?，額外的層可被形成于可圖案化層與基板之間。
[0055]方法200包括涂布一負(fù)型光致抗蝕劑層于可圖案化層上的一步驟220。
[0056]方法200包括對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光工藝的一步驟230。
[0057]方法200包括對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光后烘烤(PEB)工藝的一步驟240。
[0058]方法200包括對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一負(fù)型顯影工藝的一步驟250。在一些實施例中，使用正乙酸丁酯為一顯影劑來執(zhí)行負(fù)型顯影工藝。
[0059]方法200包括對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一化學(xué)處理工藝的一步驟260?；瘜W(xué)處理工藝包括提供具有一大于約1.9D的偶極矩的一化學(xué)品。化學(xué)品包括丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate,PGMEA)或丙二醇甲釀與(PGME)與丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)的組合(例如，0K73)。
[0060]在一些實施例中，步驟260的化學(xué)品被提供為一溶劑的一部分，其中溶劑也可包括正乙酸丁酯。于溶劑中的正乙酸丁酯的比例為大于約10%。
[0061]在一些實施例中，步驟260的化學(xué)品還包含一添加劑。添加劑可包括胺類衍生物NR1R2R3AUR2與R3可各代表一氫原子、一烷基(例如，具有I至20的碳數(shù)的一烷基)、一環(huán)烷基(例如，具有3至20的碳數(shù)的一環(huán)烷基)，或一芳基(例如，具有6至20的碳數(shù)的一芳基)。在一些實施例中，R2與R3可與彼此結(jié)合以形成一環(huán)。在一些實施例中，具有一取代基的烷基可為具有I至20的碳數(shù)的一胺烷基、具有I至20的碳數(shù)的一羥烴基，或具有I至20的碳數(shù)的一氰烷基。在一些實施例中，關(guān)于添加劑的結(jié)構(gòu)包括胍、氨基吡咯烷、吡唑、吡唑啉、哌嗪、氨基嗎啉、氨基烷基嗎啉或哌啶。
[0062]在其他實施例中，添加劑也可包括三苯基硫(TPS)鹽類衍生物。
[0063]在一些實施例中，添加劑也可為光敏感的或熱敏感的以改變其pH值。
[0064]可以理解的是，步驟250與260不須被依序執(zhí)行。在一些實施例中，在于步驟260中的化學(xué)處理工藝之前，執(zhí)行于步驟250中的負(fù)型顯影工藝。在一些其他實施例中，在于步驟260中的化學(xué)處理工藝之后，執(zhí)行于步驟250中的負(fù)型顯影工藝。在又其他實施例中，可一起或同時執(zhí)行于步驟250中的負(fù)型顯影工藝與于步驟260中的化學(xué)處理工藝。
[0065]也可以理解的是，可在方法200的步驟210-260之前，之期間或之后執(zhí)行額外的工藝，以完成半導(dǎo)體裝置的制造。例如，方法200可包括額外的工藝以將可圖案化層圖案化，并使用可圖案化層為一掩模以圖案化其下方的層。如同其他例子，通過使用具有一第一波長的一照射可實行于此討論的曝光工藝，而之后光致抗蝕劑可被具有一第二波長的照射來曝光(例如，為一雙重圖案化工藝的一部分)。為了簡化的理由，這些額外的步驟并未于此被詳細(xì)討論。
[0066]根據(jù)上方的討論，可看到本發(fā)明提供超過常見方法的優(yōu)點(diǎn)。然而?？梢岳斫獾氖?，其他實施例可提供額外的優(yōu)點(diǎn)，且并非所有的優(yōu)點(diǎn)需要于此揭示，又對于所有實施例而言，并未要求特定優(yōu)點(diǎn)。一個優(yōu)點(diǎn)為，于上方討論的化學(xué)處理工藝能夠充分并有效地移除所產(chǎn)生的光致抗蝕劑殘渣為一負(fù)型顯影工藝的一部分。因此，光致抗蝕劑圖案具有一較干凈且準(zhǔn)確定義的輪廓，且困擾負(fù)型顯影工藝的問題，例如，窄景深(DOF)、不佳的線寬粗糙度(LWR)等可消失。此允許負(fù)型顯影微影達(dá)到較小的裝置尺寸。另一優(yōu)點(diǎn)為，于化學(xué)處理工藝中所使用的溶劑可經(jīng)由現(xiàn)存的涂布工具來提供。因此，本發(fā)明的工藝與現(xiàn)存工藝流程相容且并未顯著增加制造成本或時間。
[0067]本發(fā)明的一實施例關(guān)于一種制造一半導(dǎo)體裝置的方法。形成一材料層于一基板之上。涂布一負(fù)型光致抗蝕劑層于材料層之上。對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光工藝。對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光后烘烤(PEB)工藝。在曝光工藝與曝光后烘烤工藝之后，以一溶劑來處理負(fù)型光致抗蝕劑層。溶劑包含具有一大于正乙酸丁酯(n-BA)的偶極矩的一化學(xué)品。
[0068]本發(fā)明另一實施例關(guān)于一種制造一半導(dǎo)體裝置的方法。形成一可圖案化層于一基板之上。形成一負(fù)型光致抗蝕劑層于可圖案化層之上。對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光工藝。對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光后烘烤(PEB)工藝。對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一負(fù)型顯影工藝。使用正乙酸丁酯(n-BA)為一顯影劑來執(zhí)行負(fù)型顯影工藝。對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一化學(xué)處理工藝?；瘜W(xué)處理工藝包括提供具有一大于約1.9D的偶極矩的一化學(xué)品。化學(xué)品包含丙二醇甲釀醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate ,PGMEA)或丙二醇甲醚與(PGME)與丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)的組合?？稍谪?fù)型顯影工藝之前，之期間或之后來執(zhí)行化學(xué)處理步驟。
[0069]本發(fā)明又另一實施例關(guān)于一種制造一半導(dǎo)體裝置的方法。形成一材料層于一基板之上。涂布一負(fù)型光致抗蝕劑層于材料層之上。對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光工藝。對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光后烘烤(PEB)工藝。對負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一負(fù)型顯影工藝。使用正乙酸丁酯(n-BA)為一顯影劑來執(zhí)行負(fù)型顯影工藝。以一溶劑來處理負(fù)型光致抗蝕劑層。溶劑包含一化學(xué)品與一添加劑?；瘜W(xué)品包含丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)或是具有約一70/30濃度百分比的丙二醇甲醚與(PGME)與丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)的混合物。添加劑包含胺類衍生物或三苯基硫(PS)鹽類衍生物。
[0070]前述內(nèi)文概述了許多實施例的特征，使本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從各個方面更佳地了解本公開。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，且可輕易地以本公開為基礎(chǔ)來設(shè)計或修飾其他工藝及結(jié)構(gòu)，并以此達(dá)到相同的目的及/或達(dá)到與在此介紹的實施例等相同的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)了解這些相等的結(jié)構(gòu)并未背離本公開的發(fā)明精神與范圍。在不背離本公開的發(fā)明精神與范圍的前提下，可對本公開進(jìn)行各種改變、置換或修改。
【主權(quán)項】
1.一種制造一半導(dǎo)體裝置的方法，包括: 形成一材料層于一基板之上； 涂布一負(fù)型光致抗蝕劑層于該材料層之上； 對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光工藝； 對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光后烘烤工藝；以及 在該曝光工藝與該曝光后烘烤工藝之后，以一溶劑來處理該負(fù)型光致抗蝕劑層，其中該溶劑包含具有一大于正乙酸丁酯的偶極矩的一化學(xué)品。2.如權(quán)利要求1所述的制造一半導(dǎo)體裝置的方法，其中該化學(xué)品包括丙二醇甲醚與丙二醇甲醚醋酸酯的至少一個。3.如權(quán)利要求1所述的制造一半導(dǎo)體裝置的方法，其中該溶劑還包含正乙酸丁酯，其中該正乙酸丁酯于該溶劑中的比例為大于10%。4.如權(quán)利要求1所述的制造一半導(dǎo)體裝置的方法，其中該溶劑還包含一添加劑。5.如權(quán)利要求4所述的制造一半導(dǎo)體裝置的方法，其中該添加劑包括胺類衍生物NR1R2R3，其中R1、R2與R3各代表一氫原子、一烷基、一環(huán)烷基，或一芳基。6.如權(quán)利要求5所述的制造一半導(dǎo)體裝置的方法，其中R2與R3與彼此結(jié)合以形成一環(huán)。7.如權(quán)利要求4所述的制造一半導(dǎo)體裝置的方法，其中該添加劑包括三苯基硫鹽類衍生物。8.如權(quán)利要求4所述的制造一半導(dǎo)體裝置的方法，還包括: 對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一負(fù)型顯影工藝，其中使用正乙酸丁酯為一顯影劑來執(zhí)行該負(fù)型顯影工藝。9.一種制造一半導(dǎo)體裝置的方法，包括: 形成一可圖案化層于一基板之上； 形成一負(fù)型光致抗蝕劑層于該可圖案化層之上； 對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光工藝； 對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光后烘烤工藝； 對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一負(fù)型顯影工藝，其中使用正乙酸丁酯為一顯影劑來執(zhí)行該負(fù)型顯影工藝；以及 對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一化學(xué)處理工藝，其中該化學(xué)處理工藝包括提供具有一大于1.9D的偶極矩的一化學(xué)品，其中該化學(xué)品包含丙二醇甲醚醋酸酯或是丙二醇甲醚與丙二醇甲醚醋酸酯的組合，且其中在該負(fù)型顯影工藝之前、之期間或之后來執(zhí)行該化學(xué)處理工-H- O10.—種制造一半導(dǎo)體裝置的方法，包括: 形成一材料層于一基板之上； 涂布一負(fù)型光致抗蝕劑層于該材料層之上； 對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光工藝； 對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一曝光后烘烤工藝； 對該負(fù)型光致抗蝕劑層執(zhí)行一負(fù)型顯影工藝，其中使用正乙酸丁酯為一顯影劑來執(zhí)行該負(fù)型顯影工藝；以及 以一溶劑來處理該負(fù)型光致抗蝕劑層，其中該溶劑包含一化學(xué)品與一添加劑， 其中: 該化學(xué)品包含丙二醇甲醚醋酸酯或具有一 70/30濃度百分比的丙二醇甲醚與丙二醇甲醚醋酸酯的混合物，且 該添加劑包含胺類衍生物或三苯基硫鹽類衍生物。
【文檔編號】G03F7/26GK105990104SQ201510860185
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年11月30日
【發(fā)明人】賴韋翰, 張慶裕, 林進(jìn)祥, 吳承翰, 王筱姍
【申請人】臺灣積體電路制造股份有限公司