台湾专利TW201301344A 形成一圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法及包含其之半導體裝置結構

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本發明揭示形成一圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法。一種此類方法包含形成一富矽可顯影抗反射組合物。該富矽可顯影抗反射組合物包含一富矽聚合物及一交聯劑。使該富矽聚合物與該交聯劑反應以形成不可溶且具有至少一酸敏感部分之一富矽可顯影抗反射材料。將一正型感光材料(諸如，一正型光阻)形成於該富矽可顯影抗反射材料上方且使其區曝露至輻射。移除該正型感光材料之該等經曝露之區及該富矽可顯影抗反射材料之下伏區。揭示了額外方法，亦揭示了包括一富矽可顯影抗反射材料之半導體裝置結構。
公开号:TW201301344A
申请号:TW101100725
申请日:2012-01-06
公开日:2013-01-01
发明作者:Dan B Millward；Yuan He；Li-Jing Gou；Zi-Shu Zhang；Anton J Devilliers；Jian-Ming Zhou；Kaveri Jain；Scott Light；Michael Hyatt
申请人:Micron Technology Inc；
IPC主号:H01L21-00

专利说明:
形成一圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法及包含其之半導體裝置結構
本發明之實施例係關於形成一圖案化抗反射材料(諸如，展現增強之抗蝕刻性的材料)之方法。更具體言之，本發明之特定實施例係關於形成一圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法。
本申請案主張2011年1月7日申請之美國專利申請案第12/986,806號「形成一圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法及包含其之半導體裝置結構(METHODS OF FORMING A PATTERNED,SILICON-ENRICHED DEVELOPABLE ANTIREFLECTIVE MATERIAL AND SEMICONDUCTOR DEVICE STRUCTURES INCLUDING SAME)」的申請日期之權利。
減少半導體裝置特徵幾何形狀在減小積體電路之大小及增加積體電路之速度方面起著至關重要之作用。因此，用以達成此等較小裝置特徵幾何形狀之技術正在不斷演進。光微影係一種此類演進技術。在習知光微影製程中，感光膜(諸如，光阻)形成於基板之表面上。經由成像裝置(亦即，光罩、比例光罩)使光阻曝露至輻射源以在其上形成圖案。光阻之經曝露之區經歷轉變，藉此後續顯影在光阻中形成地形圖案；光阻之一些區被保留且一些區被移除。在光阻已移除之區域中，額外處理可將圖案轉印至基板表面。相反，在光阻保留之區域中，光阻用以在額外處理期間保護下伏基板。
光微影之進步已導致可用以圖案化具有小於四分之一微米幾何形狀之影像的高解析度、深紫外線(100 nm至300 nm)或極紫外線正型及負型光阻之發展。然而，在光微影製程期間使用具有深紫外線波長之輻射可引起自下伏基板之表面的反射增加。反射輻射又可引起諸如薄膜干涉效應及反射凹口之主要問題。已開發若干技術以減輕用以使光阻活化之輻射的背反射。一種此類技術為使用底部抗反射塗層(BARC)。BARC為插入於光阻與基板表面之間的輻射吸收層。BARC可由有機或無機材料組成。儘管BARC可減少反射輻射之量，但在光微影製程中使用BARC將額外動作(諸如，額外沈積及蝕刻動作)添加至光微影製程。雖然蝕刻可有效地移除BARC，但蝕刻條件亦可不利地影響上覆光阻及基板表面中之至少一者。舉例而言，歸因於光阻並不完全抵抗蝕刻條件之事實，蝕刻可引起臨界尺寸之變化。
BARC移除問題之一提議之解決方案已使用可顯影底部抗反射塗層(dBARC)。dBARC與BARC之間的差別在於，dBARC在顯影劑中可變得可溶，且因此可在光阻顯影期間被移除。使用dBARC可減少製程動作之總數，同時避免由蝕刻引起之損害。習知dBARC技術之一個問題為在圖案化dBARC下方之基板材料的後續圖案化中使用電漿蝕刻。在此電漿蝕刻期間，dBARC有效地充當遮罩以實現對基板材料之部分的選擇性移除。然而，基板材料之電漿蝕刻可過度蝕刻或不精確地蝕刻形成於dBARC中之圖案(亦即，開口)之側壁。此外，dBARC材料之過量側壁移除導致圖案化dBARC特徵之臨界尺寸損失，此又可引起圖案化光阻特徵及形成於基板材料中之特徵的臨界尺寸損失。
鑒於此問題，仍然存在對形成及圖案化可顯影抗反射材料(諸如，展現優於習知可顯影底部抗反射塗層之增強之抗蝕刻性的材料)之需要。
本發明係針對一種富矽可顯影抗反射材料(諸如，富矽可顯影底部抗反射材料)及使用該富矽可顯影抗反射材料之方法。該富矽可顯影抗反射材料可藉由使富矽可顯影抗反射組合物交聯而產生。藉由將該富矽可顯影抗反射材料曝露至不同條件，該富矽可顯影抗反射材料之可溶性可改變(亦即，自可溶至不可溶或自不可溶至可溶)。舉例而言，藉由將富矽可顯影抗反射材料曝露至熱量及輻射中之至少一者，該富矽可顯影抗反射材料在溶劑(諸如，鹼性水溶液或其他溶劑)中之可溶性可改變。該富矽可顯影抗反射組合物可包括產生酸以使其中之富矽聚合物交聯或使經交聯之富矽聚合物水解或解偶的至少一酸產生劑。用以使富矽聚合物交聯之酸可為比用以使經交聯之富矽聚合物解偶之酸弱的酸。藉由改變富矽可顯影抗反射材料之可溶性，富矽可顯影抗反射材料可用於利用感光材料(諸如，正型光阻)之雙圖案化製程中。取決於待形成之圖案，可曝露感光材料且使用正型顯影或負型顯影使感光材料顯影。
以下描述提供特定細節(諸如，材料類型、材料厚度及處理條件)以便提供對本發明之實施例的透徹描述。然而，一般熟習此項技術者將理解，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明之實施例。實情為，可結合產業中使用之習知製造技術來實踐本發明之實施例。此外，以下提供之描述並不形成用於製造半導體裝置之完整程序流程。以下描述之半導體裝置結構並不形成完整半導體裝置。以下僅詳細描述理解本發明之實施例所必需的彼等製程動作及結構。用以自中間半導體裝置結構形成完整半導體裝置之額外動作可藉由習知製造技術來執行。亦應注意，本申請案隨附之任何圖式僅用於說明之目的且因此未按比例繪製。另外，諸圖之間共同的元件可保持相同數值指示。
現將參看說明可在圖案化富矽可顯影抗反射材料之製程中形成之半導體裝置結構的圖1A至圖1G來描述本發明之一實施例。富矽可顯影抗反射組合物可形成於諸如基板之材料上方且使用弱酸交聯以形成富矽可顯影抗反射材料。如本文所使用，術語「交聯」指代一個以上分子或長分子之一個以上部分藉由化學相互作用而接合在一起的程序。此等化學相互作用可包括鍵(例如，共價、氫化)之形成、疏水性相互作用、親水性相互作用、離子相互作用或靜電相互作用。因此，在使富矽可顯影抗反射組合物交聯之後產生富矽可顯影抗反射材料。在交聯之前，富矽可顯影抗反射組合物可溶於第一溶劑(諸如，鹼性水溶液或其他溶劑)中。如本文所使用，術語「溶劑」意謂且包括水、水溶液或有機溶劑。然而，在交聯之後，富矽可顯影抗反射材料可變得不可溶。正型光阻可形成於富矽可顯影抗反射材料上方。可經由成像裝置(例如，光罩或比例光罩)使正型光阻之區曝露至輻射。可使用第一及第二溶劑來選擇性地移除正型光阻之經曝露之區及富矽可顯影抗反射材料之下伏區，從而在正型光阻及富矽可顯影抗反射材料中產生圖案。為了使下伏富矽可顯影抗反射材料區之可溶性能夠改變，在交聯之前，富矽可顯影抗反射組合物可包括交聯劑，其在藉由熱量及/或輻射形成之弱酸活化時與可交聯聚合物反應。在交聯後，富矽可顯影抗反射材料之經交聯之部分可在曝露至解偶劑(諸如，強酸)時解偶(分解或水解)。
參看圖1A，富矽可顯影抗反射組合物120A可形成於材料(諸如，基板110)之上表面上。可使用在基板110上塗覆富矽可顯影抗反射組合物120A之任何合適方法。塗覆富矽可顯影抗反射組合物120A之合適方法可(例如)包括：旋塗、噴塗、浸塗、滾塗、刷塗、擠壓塗佈、簾式塗佈、浸沒塗佈、平版印刷、網版印刷、蒸鍍及化學溶液沈積。基板110可為習知矽基板或具有半導體材料層之其他塊體基板。如本文所使用，術語「塊體基板」不僅包括矽晶圓，而且包括絕緣體上矽(SOI)基板、藍寶石上矽(SOS)基板、基底半導體底座上之矽之磊晶層，及其他半導體或光電材料，諸如矽鍺、鍺、砷化鎵或磷化銦。基板110亦可為絕緣材料、導電材料或其任何組合。
在交聯之前，富矽可顯影抗反射組合物120A可包括至少一富矽聚合物、一交聯劑、一鑄造溶劑、一酸產生劑及(在一或多個實施例中)染料或其他所要添加劑(例如，擴散控制劑、界面活性劑)。用於富矽可顯影抗反射組合物120A中之富矽聚合物可包括可溶於溶劑中或可藉由至少一部分改質以變得可溶於溶劑中的有機矽酸鹽化合物、有機矽氧烷化合物或有機倍半氧矽烷化合物。富矽聚合物可包括富矽聚合物之總重量之至少約17 wt%的矽含量。富矽聚合物可另外包括可與富矽可顯影抗反射組合物120A中之交聯劑反應的至少一部分。此等部分之非限制性實例包括(但不限於)羥基部分、硫氫基部分、環氧化物部分、羧酸部分、異氰酸酯部分或胺基部分。在一實施例中，富矽聚合物為改質之聚(二甲基矽氧烷)(PDMS)。PDMS為水可溶聚合有機矽氧烷化合物，其中矽含量為至少約17 wt%。PDMS可藉由將至少兩個羥基封端之寡(環氧乙烷)部分接枝至PDMS上以產生PDMS-g-PEO-OH來改質，該PDMS-g-PEO-OH為水可溶的且可與交聯劑發生反應。水可溶PDMS衍生物(諸如，PDMS-g-PEO-OH)可為市售的，諸如可購自Gelest,Inc.(Morrisville,PA)。在另一實施例中，富矽聚合物可溶於非水溶劑中。
富矽可顯影抗反射組合物120A中之交聯劑可為包括至少一部分之化合物，該至少一部分在存在熱量及酸中之至少一者之情況下與富矽聚合物之前述部分反應以形成包括至少一酸敏感部分之富矽聚合物，如以下更詳細地描述。在交聯之後，富矽聚合物不可溶於該溶劑中。若交聯劑不存在於富矽可顯影抗反射組合物120A中，則富矽可顯影抗反射組合物120A在曝露於熱量後即可變得可溶於鹼性水溶液中。藉由酸敏感部分之後續酸水解，不可溶富矽聚合物中之受影響之區可自不可溶於溶劑中轉換為可溶於溶劑中，伴隨有額外反應產物。合適交聯劑可(例如)包括乙烯醚衍生物或雙(烯丙基)醚衍生物。
富矽可顯影抗反射組合物120A中之酸產生劑可用以輔助富矽聚合物之交聯及經交聯之富矽聚合物之解偶。藉由酸產生劑產生之酸可用以催化富矽聚合物與交聯劑之交聯或使富矽可顯影抗反射材料120B水解。富矽可顯影抗反射組合物120A中之酸產生劑可為熱酸產生劑(本文中稱為「TAG」)、光酸產生劑(本文中稱為「PAG」)或其組合。富矽可顯影抗反射材料包括TAG及PAG兩者。TAG可為光阻技術中已知的與富矽可顯影抗反射組合物120A之其他組份相容的習知TAG。藉由TAG產生之酸可為比藉由在圖案化富矽可顯影抗反射材料之製程中使用之感光組合物中的光酸產生劑(PAG)產生之酸弱的酸(較高pKa)，如下所描述。可使用之TAG之實例包括烷基酯化合物、磺酸酯化合物、有機磺酸化合物、封端烷基磷酸化合物、封端全氟烷基磺酸化合物、烷基磷酸/胺錯合物、胺化合物、四級銨化合物或其組合。TAG可以富矽聚合物之約1 wt%至富矽聚合物之約10 wt%的量存在於富矽可顯影抗反射組合物120A中。
在至少一些實施例中，富矽可顯影抗反射組合物120A亦可包括擴散控制劑以限制藉由酸產生劑產生之酸的水平及/或垂直擴散。擴散控制劑可為防止酸敏感部分由於質子化作用之攻擊及分裂的化合物。富矽可顯影抗反射組合物120A中之擴散控制劑之量可低於酸產生劑之量。因此，擴散控制劑(若存在)可以酸產生劑之約3 wt%至約50 wt%的範圍而存在，但亦可調整該量以考慮額外影響(例如，來自不同源之酸)。擴散控制劑對於一般熟習此項技術者為已知的且包括(但不限於)氮鹼及鹼產生劑。
在至少一些實施例中，富矽可顯影抗反射組合物120A亦可包括吸收特定波長(例如，248 nm、193 nm、157 nm、126 nm、13 nm)之輻射的染料。此等染料對於一般熟習此項技術者為已知的且可為單體的、聚合的或其組合。當存在時，染料可至少部分地實行富矽可顯影抗反射組合物120A之抗反射特性。以實例說明，富矽可顯影抗反射組合物120A可包括水可溶富矽聚合物，該水可溶富矽聚合物包括吸收特定波長之輻射之至少一發色官能基。富矽可顯影抗反射組合物120之抗反射特性亦可至少部分地由水可溶富矽聚合物之氧含量來確定。富矽可顯影抗反射組合物120A之抗反射特性可依據折射率(n)、消光係數(k)及厚度來表徵。至少關於193 nm波長之輻射，折射率(n)可在約1.5至約1.8之範圍內，且消光係數(k)可在約0.17至約0.3之範圍內。
鑄造溶劑可由一般熟習此項技術者取決於富矽可顯影抗反射組合物120A之組份來選擇。富矽可顯影抗反射組合物120A之組份可組合(諸如，混合)以產生富矽可顯影抗反射組合物120A。
接下來參看圖1B，在富矽可顯影抗反射組合物120A形成於基板110上之後，富矽可顯影抗反射組合物120A可經歷交聯反應以形成不可溶於溶劑中且對強酸敏感之富矽可顯影抗反射材料120B。該交聯可藉由將富矽可顯影抗反射組合物120A曝露至熱量(其通常稱為所謂的「烘烤」)來起始。該熱量可使富矽可顯影抗反射組合物120A中之弱酸產生劑(諸如，TAG)活化，從而使富矽可顯影抗反射組合物120A之富矽聚合物交聯。富矽可顯影抗反射組合物120A之交聯可增加富矽聚合物之分子量，從而呈現不可溶於溶劑中之聚合物。可將富矽可顯影抗反射組合物120A加熱至足以起始富矽聚合物之交聯的溫度。以實例說明，為了使富矽聚合物交聯，可將基板110上之富矽可顯影抗反射組合物120A加熱至自約20℃至約250℃之溫度。藉由TAG產生之酸可使交聯劑上之酸敏感部分質子化，從而形成具有又與富矽聚合物之部分反應以形成富矽可顯影抗反射材料120B之部分的化合物。以實例說明，若對包括PDMS-g-PEO-OH、乙烯醚交聯劑及TAG之富矽可顯影抗反射組合物120A加熱，交聯反應可導致產生使乙烯醚質子化以建立強親電子官能基之熱產生酸。此強親電子官能基可接著與PDMS-g-PEO-OH上之羥基官能基反應以形成富矽可顯影抗反射材料120B，該富矽可顯影抗反射材料120B不可溶於溶劑中且含有對酸水解敏感之官能基。在交聯反應後，經交聯之富矽聚合物之矽含量可在富矽可顯影抗反射材料120B之至少約17 wt%的範圍內。
可對富矽可顯影抗反射組合物120A加熱歷時足以使交聯發生之時間量。以實例說明，可對富矽可顯影抗反射組合物120A加熱歷時在約5秒至約3小時之範圍內的時間量。對富矽可顯影抗反射組合物120A之加熱可在單一溫度下發生或可包括曝露至多個逐步溫度增加。如此項技術中已知的，可在熱板上或在烘箱中對上面具有富矽可顯影抗反射組合物120A之基板110加熱。烘箱可(例如)包括具有在空氣中或在惰性氣氛中熱能加熱的烘箱、具有熱能加熱之真空烘箱，或紅外線烘箱。所使用之曝露時間及溫度可基於用於富矽可顯影抗反射組合物120A中之組份來選擇。
富矽可顯影抗反射材料120B之厚度可取決於用以將富矽可顯影抗反射組合物120A塗覆至基板110之技術及用於富矽可顯影抗反射組合物120A中之組份而變化。一般熟習此項技術者將認識到，可修改富矽可顯影抗反射材料120B之厚度，只要該厚度足以實現感光材料之光微影圖案化，且在基板110之後續處理(例如，電漿蝕刻)期間充分保護基板110之下伏區。
參看圖1C，正型光阻組合物130A可形成於富矽可顯影抗反射材料120B之上表面上方。如本文所使用，術語「正型光阻」意謂且包括曝露至紫外光及曝露後烘烤之區變得可溶於鹼性水溶液(諸如，TMAH)中且不可溶於負型顯影(NTD)溶劑中的光阻。正型光阻之未曝露至紫外光之區可溶於NTD溶劑中。如本文所使用，術語「NTD溶劑」意謂且包括不可溶解正型光阻之曝露至紫外光之區的溶劑。以實例說明，NTD溶劑可為n-乙酸丁酯。正型光阻組合物130A可藉由以下方法塗覆於富矽可顯影抗反射材料120B之上表面上方：旋塗、噴塗、浸塗、滾塗、刷塗、擠壓塗佈、簾式塗佈、浸沒塗佈、平版印刷、網版印刷、蒸鍍、化學溶液沈積或其他習知技術。正型光阻組合物130A可包括富矽聚合物、非富矽聚合物或其組合。正型光阻組合物130A亦可包括酸產生劑(例如，TAG及/或PAG)、鑄造溶劑及其他所要添加劑(例如，擴散控制劑)。
用於在正型光阻組合物130A中使用之合適聚合物為此項技術中已知的，且可包括(但不限於)苯酚甲醛衍生物(例如，清漆型酚醛樹脂聚合物)、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯或聚羥基苯乙烯(PHS)。正型光阻組合物130A可為習知正型光阻且因此在本文中不對其組份進行詳細描述。以實例說明，正型光阻組合物130A可為來自Shin-Etsu Chemical Co.(Tokyo,Japan)之SAIL-X181、來自Dow Chemical Co.(Midland,MI)之EPIC^TM-2013、聚羥基苯乙烯為主之光阻或聚丙烯酸酯為主之光阻。TAG可為先前關於富矽可顯影抗反射組合物120A描述之化合物中之一者。正型光阻組合物130A中之PAG可為光阻技術中已知之習知PAG，其對所要波長(例如，248 nm、193 nm、157 nm、126 nm、13 nm)之輻射敏感且可與正型光阻組合物130A之其他組份相容。待包括於正型光阻組合物130A中之PAG可包括鎓鹽(諸如，鋶鹽)、錪鹽、硝基苯磺酸酯化合物、肟磺酸酯化合物、亞胺磺酸酯化合物或二磺酸酯化合物。包括於正型光阻組合物130A中之PAG可對與富矽可顯影抗反射組合物120A中之PAG敏感之輻射的波長相同之波長的輻射敏感。或者，在PAG存在於富矽可顯影抗反射組合物120A中之一或多個實施例中，包括於正型光阻組合物130A中之PAG可對與富矽可顯影抗反射組合物120A中之PAG敏感之輻射的波長不同之波長的輻射敏感。藉由PAG產生之酸可為比藉由富矽可顯影抗反射組合物120A中之TAG產生之酸強的酸(較低pKa)。正型光阻組合物130A中之酸產生劑可用以輔助富矽聚合物之酸水解。
用於正型光阻組合物130A之合適鑄造溶劑可為惰性的溶劑，其溶解正型光阻組合物130A之組份，不溶解下伏富矽可顯影抗反射材料120B且可藉由曝露至熱量來移除。鑄造溶劑可藉由一般熟習此項技術者取決於正型光阻組合物130A之組份來選擇。
接下來參看圖1D，在將正型光阻組合物130A塗覆於富矽可顯影抗反射材料120B之上表面上方之後，可對正型光阻組合物130A加熱以移除鑄造溶劑且形成正型光阻材料130B。對正型光阻組合物130A之加熱通常被稱為所謂的「軟烘烤」。可將正型光阻組合物130A加熱至單一溫度或藉由曝露至多個逐步溫度增加而對正型光阻組合物130A加熱。對包括富矽可顯影抗反射材料120B及正型光阻材料130B之基板110的加熱可在熱板上或在烘箱中發生，如上所描述。對正型光阻組合物130A加熱之時間量及將其加熱至之溫度可取決於正型光阻組合物130A之組份，且該溫度範圍可為自約20℃至約250℃，其中烘烤持續時間之範圍可為約5秒至約10個小時。
參看圖1E，正型光阻材料130B可曝露至具有小於或等於約248 nm(例如，248 nm、193 nm、157 nm、126 nm、13 nm)之波長的輻射140A以圖案化正型光阻材料130B。正型光阻材料130B可經由上面具有預定圖案之光罩150而曝露至輻射140A，從而在正型光阻材料130B形成經曝光之光阻區170A。具有所要圖案之光罩150可藉由本文中未詳細描述之習知技術形成。正型光阻材料130B亦可藉由經由直寫(亦即，無光罩)來圖案化。
由於正型光阻材料130B包括對正使用之輻射140A敏感之PAG，因此輻射140A可起始正型光阻材料130B之漂白(亦即，脫除保護基)，從而產生正型光阻材料130B之經曝光之光阻區170A。來自PAG之酸又可與正型光阻130B之聚合物反應，使得相較於正型光阻130B之未曝露至輻射140A之區，經曝光之光阻區170A變得更可溶於鹼性水溶液中。
藉由正型光阻組合物130A中之PAG產生之酸可擴散至富矽可顯影抗反射材料120B之下伏於經曝光之光阻區170A的區中，從而產生可溶下伏富矽可顯影抗反射材料區180A。舉例而言，酸可與富矽可顯影抗反射材料120B之經交聯之富矽聚合物的酸敏感部分反應以使下伏富矽可顯影抗反射材料區180A水解，且因此使其可溶於溶劑中。藉由正型光阻組合物130A中之PAG產生之酸的擴散可藉由在正型光阻組合物130A及富矽可顯影抗反射組合物120A中之至少一者中包括擴散控制劑(例如，鹼、光鹼產生劑)或藉由限制正型光阻組合物130A中之PAG之量來控制。
在正型光阻材料130B之曝光後，正型光阻材料130B及經曝光之光阻區170A可在所謂的「曝露後烘烤」處理中曝露至熱量。曝露後烘烤可輔助任何產生之酸之擴散，經曝光之光阻區170A之離去基團的脫除保護基或下伏富矽可顯影抗反射材料區180A之酸水解。進行曝露後烘烤之持續時間及溫度可取決於用於正型光阻材料130B及富矽可顯影抗反射材料120B中之組份而變化。以實例說明，曝露後烘烤可在自約20℃至約250℃之溫度下進行。曝露後烘烤之持續時間可相應地(諸如)自大約5秒至大約10個小時而變化。曝露後烘烤可在熱板上或烘箱中發生，如先前所描述。
接下來參看圖1F及圖1G，可在一或多個動作中移除經曝光之光阻區170A及下伏富矽可顯影抗反射材料區180A，從而形成正型光阻圖案170B及富矽可顯影抗反射材料圖案180B，如圖1G中所展示。可使用第一溶劑來移除經曝光之光阻區170A，且可使用第二溶劑來移除下伏富矽可顯影抗反射材料區180A。在以下參看圖2A至圖2G描述之另一實施例中，經曝光之光阻區170A及下伏富矽可顯影抗反射材料區180A可充分可溶於同一溶劑中以同時移除，從而在單一光微影動作中形成正型光阻圖案170B及富矽可顯影抗反射材料圖案180B。可使用之溶劑(諸如，鹼性水溶液)之非限制性實例包括以下各者之水溶液：四級銨鹽(例如，四甲基銨氫氧化物(TMAH)、四乙基銨氫氧化物、四丁基銨氫氧化物)、一級胺(例如，乙胺、n-丙胺)、二級胺(例如，二乙胺、二-n-丙胺)、三級胺(例如，三乙胺)、醇胺(例如，三乙醇胺)、無機鹼金屬(例如，氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水)及其組合。在一實施例中，溶劑(例如，鹼性水溶液)為TMAH。鹼性水溶液可包括約1 wt%至約5 wt%之四級銨鹽、一級胺、二級胺、三級胺、醇胺或無機鹼金屬。在一或多個實施例中，鹼性水溶液亦可包括添加劑，諸如界面活性劑、消泡劑或鹽。該溶劑亦可為有機溶劑，諸如含矽溶劑(諸如，六甲基二矽氧烷)。在一或多個實施例中，可移除正型光阻圖案170B使得富矽可顯影抗反射材料圖案180B保留於基板110上。
藉由利用包括溶劑可溶富矽聚合物(具有富矽聚合物之總重量之至少約17 wt%的矽含量)之富矽可顯影抗反射組合物120A，可在曝露至輻射及熱量中之至少一者的區中使富矽可顯影抗反射材料顯影，從而實現對富矽可顯影抗反射材料之選擇性顯影及移除。藉由使富矽可顯影抗反射組合物120A中之溶劑可溶富矽聚合物交聯及隨後使富矽可顯影抗反射材料120B之區水解，富矽可顯影抗反射材料可用於雙圖案化製程中。富矽聚合物之剩餘區不可溶於溶劑中且產生富矽可顯影抗反射材料之圖案。歸因於富矽可顯影抗反射材之矽含量，相對於有機材料(諸如(但不限於)，透明碳、非晶碳或旋塗式碳)，富矽可顯影抗反射材料圖案抵抗蝕刻。
現將參看說明可在圖案化富矽可顯影抗反射材料之製程中形成之半導體裝置結構的圖2A至圖2F來描述本發明之另一實施例。該製程實質上與上文關於圖1A及圖1B描述之製程相同，除了可使用單一溶劑(諸如，鹼性水溶液)來移除經曝光之光阻區170A及下伏富矽可顯影抗反射材料區180A之外。藉由利用富矽可顯影抗反射組合物120A中之水可溶而非溶劑可溶之富矽聚合物，可使用鹼性水溶液來移除經曝光之光阻區170A及下伏富矽可顯影抗反射材料區180A。參看圖2A，基板210之上表面經塗覆有富矽可顯影抗反射組合物220A。富矽可顯影抗反射組合物220A可如上所描述形成於基板210上。基板210可實質上類似於上文所描述之基板110。富矽可顯影抗反射組合物220A可實質上類似於上文所描述之富矽可顯影抗反射組合物120A，其中富矽可顯影抗反射組合物220A及正型光阻組合物230A中之每一者包括TAG，或TAG與PAG。藉由TAG產生之酸可為比藉由PAG產生之酸弱的酸(較高pKa)。
接下來參看圖2B，矽可顯影抗反射組合物220A可經歷交聯反應以形成不可溶且對強酸敏感之富矽可顯影抗反射材料220B。用以形成富矽可顯影抗反射材料220B之交聯反應可實質上類似於上文關於富矽可顯影抗反射材料120B之形成所描述的交聯反應。藉由富矽可顯影抗反射組合物220A中之TAG產生之酸可催化水可溶富矽聚合物與交聯劑之交聯。參看圖2C，正型光阻組合物230A可形成於富矽可顯影抗反射材料220B之上表面上方。正型光阻組合物230A可如先前所描述塗覆於富矽可顯影抗反射材料220B之上表面上方。正型光阻組合物230A可實質上類似於上文所描述之正型光阻組合物130A。
接下來參看圖2D，在將正型光阻組合物230A塗覆於富矽可顯影抗反射材料220B之上表面上方之後，可對正型光阻組合物230A加熱以移除鑄造溶劑且形成正型光阻材料230B。如圖2E中所展示，正型光阻材料230B可以實質上類似於上文關於圖1D及圖1E所描述之方式的方式曝露至輻射240A且經受曝露後烘烤。對正型光阻材料230B之加熱可以實質上類似於上文所揭示之方式的方式來發生。參看圖2E，正型光阻材料230B可曝露至具有小於或等於約248 nm(例如，248 nm、193 nm、157 nm、126 nm、13 nm)之波長的輻射240A。可經由具有特定圖案之光罩250使正型光阻材料230B曝露至輻射240A，從而在正型光阻材料230B中形成經曝光之光阻區270A。正型光阻材料230B亦可藉由經由直寫(亦即，無光罩)來圖案化。
由於正型光阻材料230A包括對正使用之輻射240A敏感之PAG，因此輻射240A可起始正型光阻材料230B之漂白(亦即，脫除保護基)，從而產生正型光阻材料230B之經曝光之光阻區270A。藉由正型光阻組合物230A中之PAG產生之強酸又可與正型光阻材料230B之聚合物反應，使得相較於正型光阻材料230B之未曝露至輻射240A之區，經曝光之光阻區270A變得更可溶於溶劑中。經曝光之光阻區270A中產生之酸可結合藉由富矽可顯影抗反射組合物220A中之PAG產生之酸而擴散至富矽可顯影抗反射材料220B中，從而產生下伏富矽可顯影抗反射材料區280A。該酸可與富矽可顯影抗反射材料120B之聚合物之酸敏感部分反應以使下伏富矽可顯影抗反射材料區280A水解，且因此呈現水可溶下伏富矽可顯影抗反射材料區280A。
參看圖2F，可使用鹼性水溶液來移除經曝光之光阻區270A及下伏富矽可顯影抗反射材料區280A。可使用單一溶劑來移除經曝光之光阻區270A及下伏富矽可顯影抗反射材料區280A，相對於正型光阻圖案270B及富矽可顯影抗反射材料220B，該溶劑對於經曝光之光阻區270A及下伏富矽可顯影抗反射材料區280A為選擇性的。如先前所描述，來自正型光阻組合物230A之酸可使富矽可顯影抗反射材料220B水解，從而改變可溶性且形成下伏可溶富矽可顯影抗反射材料區280A。正型光阻材料230B及富矽可顯影抗反射材料220B可實質上不可溶於鹼性水溶液中且保留於基板210上，而經曝光之光阻區270A及下伏富矽可顯影抗反射材料區280A為可溶的且可溶解於鹼性水溶液(諸如，TMAH之溶液)中。移除經曝光之光阻區270A及下伏富矽可顯影抗反射材料區280A產生上覆富矽可顯影抗反射材料220B之正型光阻圖案270B。
在一或多個實施例中，可移除正型光阻圖案270B(圖中未展示)，使得富矽可顯影抗反射材料220B之剩餘區可在基板210上產生富矽可顯影抗反射材料圖案280B。可使用對正型光阻圖案270B具有選擇性之溶劑來移除正型光阻圖案270B。對溶劑之選擇可藉由一般熟習此項技術者取決於用作正型光阻組合物230A及富矽可顯影抗反射組合物220A之材料來判定。
現將參看說明可在圖案化富矽可顯影抗反射材料之製程中形成之額外半導體裝置結構的圖3A至圖3H來描述本發明之另外其他實施例。富矽可顯影抗反射組合物可形成於基板上且正型光阻形成於富矽可顯影抗反射組合物上方。富矽可顯影抗反射組合物可包括在曝露至輻射及(視情況)熱量後即活化之PAG及交聯劑。當正型光阻之區曝露至輻射及熱量時，富矽可顯影抗反射組合物之下伏區經交聯，而正型光阻之未曝露區及富矽可顯影抗反射組合物之未曝露區可溶於溶劑中且可藉由溶劑來移除。參看圖3A，基板310之上表面經塗佈有富矽可顯影抗反射組合物320A。富矽可顯影抗反射組合物320A可如上所描述形成於基板310上。基板310及富矽可顯影抗反射組合物320A可實質上類似於上文所描述之基板110及富矽可顯影抗反射組合物120A。富矽可顯影抗反射組合物320A可包括在曝露至輻射及(視情況)熱量後即活化之PAG及交聯劑。
接下來參看圖3B，可對富矽可顯影抗反射組合物320A加熱(亦即，軟烘烤)以移除鑄造溶劑且在基板310上形成富矽可顯影抗反射材料320B。加熱可在熱板上或烘箱中發生，如先前所描述。對富矽可顯影抗反射組合物320A之加熱可在單一溫度下或在多個溫度下進行。加熱可進行歷時足以移除鑄造溶劑但不起始富矽聚合物與交聯劑之交聯的時間量且在足以移除鑄造溶劑但不起始富矽聚合物與交聯劑之交聯的溫度下進行。持續時間及溫度可至少部分地取決於所選擇之加熱方法及富矽可顯影抗反射組合物320A之組份。
參看圖3C，正型光阻組合物330A可形成於富矽可顯影抗反射材料320B之上表面上方。可在使富矽可顯影抗反射材料320B交聯之前將正型光阻組合物330A形成於富矽可顯影抗反射材料320B上方。因此，在此實施例中，術語「富矽可顯影抗反射材料」指代經軟烘烤但未經交聯之富矽可顯影抗反射組合物320A。正型光阻組合物330A之組合物及塗覆方法可實質上類似於先前關於正型光阻組合物130A所描述之彼等組合物及塗覆方法。然而，用於正型光阻組合物330A之鑄造溶劑可為不可溶解(亦即，非溶劑)富矽可顯影抗反射材料320B之溶劑。以實例說明，用於正型光阻組合物330A之鑄造溶劑可為醇，此係因為PDMS不可溶於醇中。接下來參看圖3D，可對正型光阻組合物330A加熱以移除鑄造溶劑且形成正型光阻材料330B。對正型光阻組合物330A之加熱可以實質上類似於上文針對正型光阻組合物130A所描述之方式的方式來發生。
參看圖3E，正型光阻材料330B可以實質上類似於上文關於圖1D及圖1E所描述之方式的方式曝露至輻射340A且經受曝露後烘烤。正型光阻材料330B可曝露至具有小於或等於約248 nm(例如，248 nm、193 nm、157 nm、126 nm、13 nm)之波長的輻射340A，從而產生經曝光之光阻區370A及正型光阻材料330B之未曝露至輻射340A之剩餘區。可經由光罩350來使正型光阻材料330B曝露至輻射340A，該光罩350實質上類似於上文揭示為光罩150之光罩。正型光阻材料330B之曝露亦可經由直寫(亦即，無光罩)來完成。
正型光阻組合物330A中之PAG及富矽可顯影抗反射組合物320A中之PAG可藉由輻射340A轉換成酸。該等酸又可與正型光阻組合物330A之聚合物反應，使得經曝光之光阻區370A可溶於第一溶劑中，而正型光阻材料330B之剩餘區不可溶於第一溶劑中但可溶於不同之第二溶劑中。經曝光之光阻區370A中產生之酸可擴散至富矽可顯影抗反射材料320B之下伏富矽可顯影抗反射材料區380A中，且使富矽可顯影抗反射材料320B之此等區交聯，如圖3E中所展示。經曝光之光阻區370A中產生之酸的擴散可藉由在正型光阻材料330B及富矽可顯影抗反射材料320B中之至少一者中包括擴散控制劑(例如，鹼、光鹼產生劑)來控制。歸因於交聯，下伏富矽可顯影抗反射材料區380A之可溶性可不同於富矽可顯影抗反射材料320B之未經交聯之剩餘區的可溶性。
參看圖3F，可使用第二溶劑來移除正型光阻材料330B之未經曝露之區及富矽可顯影抗反射材料320B之非經交聯之區，相對於經交聯之經曝光之光阻區370A及下伏富矽可顯影抗反射材料區380A，該第二溶劑對正型光阻材料330B及富矽可顯影抗反射材料320B為選擇性的。因此，經曝光之光阻區370A及經交聯之下伏富矽可顯影抗反射材料區380A可保留於基板310上。用以移除正型光阻材料330B之非經曝露之區及富矽可顯影抗反射材料320B之非經交聯之區的第二溶劑可為單一溶劑(諸如，NTD溶劑)，其可經組態以同時移除正型光阻材料330B之非經曝露之區及富矽可顯影抗反射材料320B之非經交聯之區。亦可使用溶劑系統來移除非經曝露之正型光阻材料330B及非經交聯之富矽可顯影抗反射材料320B，該溶劑系統包括兩種溶劑，一種溶劑用以移除非經曝露之光阻材料330B，且另一種溶劑用以移除非經交聯之富矽可顯影抗反射材料320B。對第一溶劑及第二溶劑之選擇可藉由一般熟習此項技術者取決於用作正型光阻組合物330A及富矽可顯影抗反射組合物320A之材料來判定。參看圖3G，在一或多個實施例中，可移除經曝光之光阻區370A使得經交聯之下伏富矽可顯影抗反射材料區380A保留於基板310上。可使用鹼性水溶液(諸如，TMAH之溶液)來移除經曝光之光阻區370A，從而在基板310上產生經交聯之下伏富矽可顯影抗反射材料區380A之圖案。
或者，基板310上之經交聯之下伏富矽可顯影抗反射材料區380A的圖案可藉由以下步驟來形成：首先移除經曝光之光阻區370A(圖3E)，及接著移除非經曝露之正型光阻材料330B及非經交聯之富矽可顯影抗反射材料320B。參看圖3H，可(諸如)藉由使用鹼性水溶液來移除經曝光之光阻區370A。可接著使用第二溶劑來移除非經曝露之正型光阻材料330B及非經交聯之富矽可顯影抗反射材料320B，相對於經交聯之下伏富矽可顯影抗反射材料區380A，該第二溶劑對非經曝露之正型光阻材料330B及非經交聯之富矽可顯影抗反射材料320B為選擇性的，從而產生如圖3G所示之相同結構。該溶劑可為先前所論述之溶劑中之一者。非經曝露之正型光阻材料330B及非經交聯之富矽可顯影抗反射材料320B的移除可在基板310上產生經交聯之下伏富矽可顯影抗反射材料區380A之圖案。
現將參看說明可在圖案化富矽可顯影抗反射材料之製程中形成之額外半導體裝置結構的圖4A至圖4I來描述本發明之另外其他實施例。參看圖4A，基板410之上表面經塗佈有富矽可顯影抗反射組合物420A。富矽可顯影抗反射組合物420A可如上所描述形成於基板410上。基板410及富矽可顯影抗反射組合物420A可實質上類似於上文所描述之基板110及富矽可顯影抗反射組合物120A。富矽可顯影抗反射組合物420A可包括在曝露至輻射及/或熱量後即活化之交聯劑。
接下來參看圖4B，可對富矽可顯影抗反射組合物420A加熱(亦即，軟烘烤)以移除鑄造溶劑且在基板410上形成富矽可顯影抗反射材料420B。加熱可在熱板上或烘箱中發生，如先前所描述。對富矽可顯影抗反射組合物420A之加熱可在單一溫度下或在多個溫度下進行。加熱可進行歷時足以移除鑄造溶劑但不起始富矽聚合物與交聯劑之交聯的時間量且在足以移除鑄造溶劑但不起始富矽聚合物與交聯劑之交聯的溫度下進行。持續時間及溫度可至少部分地取決於所選擇之加熱方法及富矽可顯影抗反射組合物420A之組份。
接下來參看圖4C，正型光阻組合物430A可形成於富矽可顯影抗反射材料420B之上表面上方。可在使富矽可顯影抗反射材料420B交聯之前將正型光阻組合物430A形成於富矽可顯影抗反射材料420B上方。因此，在此實施例中，術語「富矽可顯影抗反射材料」指代經軟烘烤但未經交聯之富矽可顯影抗反射組合物420A。正型光阻組合物430A之組合物及塗覆方法可實質上類似於先前關於正型光阻組合物130A所描述之彼等組合物及塗覆方法。然而，用於正型光阻組合物430A之鑄造溶劑可為不可溶解(亦即，非溶劑)富矽可顯影抗反射材料420B之溶劑。以實例說明，用於正型光阻組合物430A之鑄造溶劑可為醇，此係因為PDMS不可溶於醇中。可對正型光阻組合物430A加熱以移除鑄造溶劑且形成正型光阻材料430B。對正型光阻組合物430A之加熱可以實質上類似於上文針對正型光阻組合物130A所描述之方式的方式來發生。富矽可顯影抗反射材料420B及正型光阻材料430B可形成雙層膜。
參看圖4D，正型光阻材料430B可曝露至輻射且經顯影，從而產生上覆富矽可顯影抗反射材料420B之正型光阻圖案470B。正型光阻材料430B可曝露至具有小於或等於約248 nm(例如，248 nm、193 nm、157 nm、126 nm、13 nm)之波長的輻射(圖中未展示)，從而產生經曝光之光阻區(圖中未展示)及正型光阻材料430B之未曝露至輻射之剩餘區。正型光阻材料430B可以實質上類似於上文關於圖1D及圖1E所描述之方式的方式曝露至輻射且經受曝露後烘烤。可經由光罩(圖中未展示)來使正型光阻材料430B曝露至輻射，該光罩實質上類似於上文揭示為光罩150之光罩。正型光阻材料430B之曝露亦可經由直寫(亦即，無光罩)來完成。可使用不可溶解富矽可顯影抗反射材料420B及正型光阻材料430B之剩餘區的溶劑(諸如，正型溶劑或負型溶劑)來移除經曝光之光阻區。相對於富矽可顯影抗反射材料420B及正型光阻材料430B之剩餘區，該溶劑對於經曝光之光阻區可為選擇性的。換言之，該溶劑對於富矽可顯影抗反射材料420B為非溶劑。因此，富矽可顯影抗反射材料420B及正型光阻圖案470B可保留於基板410上。用以移除經曝光之光阻區之溶劑可藉由一般熟悉此項技術者取決於用作正型光阻材料430B之材料來選擇。
參看圖4E，冷凝外塗層(freeze overcoat)475可藉由旋塗形成於正型光阻圖案470B上方。冷凝外塗層475可用以使下伏材料為不可溶的(亦即，冷凝正型光阻圖案470B及富矽可顯影抗反射材料420B之部分的可溶性)。冷凝外塗層為此項技術中已知的且因此在本文中不對其進行詳細描述。冷凝外塗層475可經組態以使富矽可顯影抗反射材料420B之接觸冷凝外塗層475之組份的部分交聯。冷凝外塗層475亦可經組態以改變正型光阻圖案470B之極性。極性之改變可導致正型光阻圖案470B及富矽可顯影抗反射材料420B之可溶性的改變。冷凝外塗層475可包括酸催化劑及(視情況)交聯劑。冷凝外塗層中之酸催化劑可為先前所論述之TAG中之一者。交聯劑(若存在)可為先前所論述之交聯劑中之一者。參看圖4F，冷凝外塗層475可曝露至熱量(亦即，經烘烤)，使得冷凝外塗層475之組份擴散至正型光阻圖案470B中且擴散至富矽可顯影抗反射材料420B之部分中。酸催化劑及交聯劑可各向同性地擴散至正型光阻圖案470B中，從而使其極性改變且形成反極性正型光阻圖案470C。酸催化劑及交聯劑亦可各向同性地擴散至富矽可顯影抗反射材料420B之下伏於冷凝外塗層475之部分中，從而形成經交聯之富矽可顯影抗反射材料420C。酸催化劑及交聯劑可垂直且側向地擴散，從而使富矽可顯影抗反射材料420B具有與上覆之反極性正型光阻圖案470C不同的尺寸。富矽可顯影抗反射材料420B之交聯可改變材料之可溶性。
參看圖4G，可使用一溶劑來移除冷凝外塗層475，相對於反極性正型光阻圖案470C、富矽可顯影抗反射材料420B及經交聯之富矽可顯影抗反射材料420C，該溶劑對於冷凝外塗層475為選擇性的。參看圖4H，可使用對反極性正型光阻圖案470C為選擇性之溶劑相對於富矽可顯影抗反射材料420B及經交聯之富矽可顯影抗反射材料420C來移除反極性正型光阻圖案470C。參看圖4I，可移除未經交聯之富矽可顯影抗反射材料420B，從而在基板410上形成經交聯之富矽可顯影抗反射材料420C之圖案。可使用相對於經交聯之富矽可顯影抗反射材料420C而對富矽可顯影抗反射材料420B為選擇性的溶劑來移除富矽可顯影抗反射材料420B。用以移除冷凝外塗層475、反極性正型光阻圖案470C及富矽可顯影抗反射材料420B之溶劑可藉由一般熟悉此項技術者來選擇，且因此在本文中不進行詳細描述。
圖1A至圖4I中所展示之半導體裝置結構可為在製造DRAM結構或NAND結構期間形成之中間半導體裝置結構。該等中間半導體裝置結構可經由額外處理動作以形成DRAM結構或NAND結構。結論
本發明之實施例包括一種形成圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法。該方法包含形成包含富矽聚合物及交聯劑之富矽可顯影抗反射組合物。使富矽聚合物與交聯劑反應以形成不可溶且具有至少一酸敏感部分之富矽可顯影抗反射材料。將正型感光材料形成於富矽可顯影抗反射材料上方且使其區曝露至輻射。移除正型感光材料之經曝露之區及富矽可顯影抗反射材料之下伏區。
本發明之另一實施例包括一種形成圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法。該方法包含形成包含富矽聚合物及交聯劑之富矽可顯影抗反射組合物。使富矽聚合物與交聯劑反應以形成具有至少一酸敏感部分之富矽可顯影抗反射材料。將正型感光材料形成於富矽可顯影抗反射材料上方且使其區曝露至輻射。移除正型感光材料之經曝露之區及富矽可顯影抗反射材料之下伏區。
本發明之又一實施例包括一種形成圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法。該方法包含形成包含富矽聚合物及交聯劑(具有至少一酸敏感部分)之富矽可顯影抗反射組合物。將正型感光材料形成於富矽可顯影抗反射組合物上方且使其區曝露至輻射。使富矽可顯影抗反射材料的下伏於正型感光材料之經曝露之區的區交聯。移除正型光阻之非經曝露之區及富矽可顯影抗反射材料之下伏區。
本發明之再一實施例包括一種形成圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法。該方法包含形成包含富矽聚合物及交聯劑之富矽可顯影抗反射組合物。將正型感光材料形成於富矽可顯影抗反射組合物上方且使其區曝露至輻射。使富矽可顯影抗反射材料的下伏於正型感光材料之經曝露之區的區交聯。正型感光材料之經曝露之區經受鹼性水溶液以移除正型感光材料之經曝露之區。正型光阻之非經曝露之區及富矽可顯影抗反射材料之下伏區經受溶劑。
本發明之再一實施例包括一種包含安置於材料上之不可溶富矽可顯影抗反射材料的半導體裝置結構。該不可溶富矽可顯影抗反射材料包含至少約17 wt%之矽，且包含交聯之有機矽酸鹽聚合物、交聯之有機矽氧烷聚合物、交聯之有機倍半氧矽烷聚合物，該等聚合物具有經組態以在存在酸之情況下反應以產生可溶材料的至少兩個酸敏感部分。感光材料安置於該不可溶富矽可顯影抗反射材料上。
本發明之再一實施例包括一種形成圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法。該方法包含形成包含富矽聚合物及交聯劑之富矽可顯影抗反射組合物。使該富矽可顯影抗反射組合物曝露至熱量以形成富矽可顯影抗反射材料。將正型感光組合物形成於該富矽可顯影抗反射材料上方且使其曝露至熱量以形成正型感光材料。將正型感光材料之區曝露至輻射。移除正型感光材料之經曝露之區以曝露富矽可顯影抗反射材料之下伏區。將冷凝外塗層形成於正型感光材料之非經曝露之區及富矽可顯影抗反射材料之下伏區上方。使富矽可顯影抗反射材料之經曝露之區交聯。移除冷凝外塗層、正型感光材料之非經曝露之區及富矽可顯影抗反射材料之非經交聯之區。
儘管本發明易受到各種修改及具有各種替代形式，但特定實施例已藉由實例在圖式中加以展示且已在本文中加以詳細描述。然而，本發明並不意欲限於所揭示之特定形式。更確切而言，本發明欲涵蓋屬於如藉由以下附加申請專利範圍及其法定等效物界定之本發明之範疇內的所有修改、等效物及替代方案。
110．．．基板
120A．．．富矽可顯影抗反射組合物
120B．．．富矽可顯影抗反射材料
130A．．．正型光阻組合物
130B．．．正型光阻材料
140A．．．輻射
150．．．光罩
170A．．．經曝光之光阻區
170B．．．正型光阻圖案
180A．．．下伏富矽可顯影抗反射材料區
180B．．．富矽可顯影抗反射材料圖案
210．．．基板
220A．．．富矽可顯影抗反射組合物
220B．．．富矽可顯影抗反射材料
230A．．．正型光阻組合物
230B．．．正型光阻材料
240A．．．輻射
250．．．光罩
270A．．．經曝光之光阻區
270B．．．正型光阻圖案
280A．．．下伏可溶富矽可顯影抗反射材料區
280B．．．富矽可顯影抗反射材料圖案
310．．．基板
320A．．．富矽可顯影抗反射組合物
320B．．．富矽可顯影抗反射材料
330A．．．正型光阻組合物
330B．．．正型光阻材料
340A．．．輻射
350．．．光罩
370A．．．經曝光之光阻區
380A．．．下伏富矽可顯影抗反射材料區
410．．．基板
420A．．．富矽可顯影抗反射組合物
420B．．．富矽可顯影抗反射材料
420C．．．經交聯之富矽可顯影抗反射材料
430A．．．正型光阻組合物
430B．．．正型光阻材料
470B．．．正型光阻圖案
470C．．．反極性正型光阻圖案
475．．．冷凝外塗層
圖1A至1G為說明可用於本發明之實施例中以在基板上形成圖案化富矽可顯影抗反射材料之處理動作的半導體裝置結構之橫截面圖；
圖2A至2F為說明可用於本發明之實施例中以在基板上形成圖案化富矽可顯影抗反射材料之處理動作的半導體裝置結構之橫截面圖；
圖3A至3H為說明可用於本發明之實施例中以在基板上形成圖案化富矽可顯影抗反射材料之處理動作的半導體裝置結構之橫截面圖；及
圖4A至4I為說明可用於本發明之實施例中以在基板上形成圖案化富矽可顯影抗反射材料之處理動作的半導體裝置結構之橫截面圖。
110．．．基板
170B．．．正型光阻圖案
180B．．．富矽可顯影抗反射材料圖案

权利要求:
Claims (20)
[1] 一種形成一圖案化富矽可顯影抗反射材料之方法，其包含：形成包含一富矽聚合物及一交聯劑之一富矽可顯影抗反射組合物；使該富矽聚合物與該交聯劑反應以形成具有至少一酸敏感部分之一富矽可顯影抗反射材料；將一正型感光材料形成於該富矽可顯影抗反射材料上方；使該正型感光材料之區曝露至輻射；及移除該正型感光材料之該等經曝露之區及該富矽可顯影抗反射材料之下伏區。
[2] 如請求項1之方法，其中該富矽聚合物包含一水可溶聚合物。
[3] 如請求項1之方法，其中該富矽聚合物包含一有機矽酸鹽化合物、一有機矽氧烷化合物或一有機倍半氧矽烷化合物。
[4] 如請求項1之方法，其中該富矽聚合物包含聚(二甲基矽氧烷)，該聚(二甲基矽氧烷)具有接枝於該聚(二甲基矽氧烷)上之至少兩個羥基封端之寡(環氧乙烷)。
[5] 如請求項1之方法，其中該富矽可顯影抗反射組合物進一步包含一光酸產生劑及一熱酸產生劑中之至少一者。
[6] 如請求項1之方法，其中該富矽可顯影抗反射材料為不可溶的。
[7] 如請求項1之方法，其中移除該正型感光材料之該等經曝露之區及該富矽可顯影抗反射材料之下伏區包含：在單一動作中移除該正型感光材料之該等經曝露之區及該富矽可顯影抗反射材料之該等下伏區。
[8] 如請求項1之方法，其中形成具有至少一酸敏感部分之一富矽可顯影抗反射材料包含：在存在熱量及輻射中之至少一者的情況下使該富矽聚合物與該交聯劑反應以形成該富矽可顯影抗反射材料，該富矽可顯影抗反射材料包含該富矽可顯影抗反射材料之至少約17 wt%的一矽含量。
[9] 如請求項1之方法，其中使該正型感光材料之區曝露至輻射包含：將來自該正型感光材料之該等經曝露之區的酸擴散至該富矽可顯影抗反射材料之該等下伏區中。
[10] 如請求項1之方法，其中移除該正型感光材料之該等經曝露之區及該富矽可顯影抗反射材料之下伏區包含：藉由曝露至一溶劑而同時移除該正型感光材料之該等經曝露之區及該富矽可顯影抗反射材料之該等下伏區。
[11] 如請求項1之方法，其中移除該正型感光材料之該等經曝露之區及該富矽可顯影抗反射材料之下伏區包含以下步驟：使用一第一溶劑來移除該正型感光材料之該等經曝露之區；及使用一第二溶劑來移除該富矽可顯影抗反射材料之該等下伏區。
[12] 如請求項1之方法，其進一步包含移除該正型感光材料之未曝露至輻射之區。
[13] 一種形成一圖案化富矽抗反射材料之方法，其包含：形成包含一富矽聚合物及一交聯劑之一富矽可顯影抗反射組合物；將一正型感光材料形成於該富矽可顯影抗反射組合物上方；使該正型感光材料之區曝露至輻射，使得該富矽可顯影抗反射材料的下伏於該正型感光材料之該等經曝露之區的區變得交聯；及移除該正型感光材料之非經曝露之區及該富矽可顯影抗反射材料的下伏於該正型感光材料之該等非經曝露之區的區。
[14] 如請求項13之方法，其中將一正型感光材料形成於該富矽可顯影抗反射組合物上方包含：在使該富矽可顯影抗反射組合物交聯之前將一正型光阻形成於該富矽可顯影抗反射組合物上方。
[15] 如請求項14之方法，其中移除該正型感光材料之非經曝露之區及該富矽可顯影抗反射材料的下伏於該正型感光材料之該等非經曝露之區的區包含：使用一溶劑實質上同時移除該正型感光材料之該等非經曝露之區及該富矽可顯影抗反射組合物之該等下伏區。
[16] 一種形成一圖案化富矽抗反射塗層之方法，其包含：形成包含一富矽聚合物及一交聯劑之一富矽可顯影抗反射組合物；將一正型感光材料形成於該富矽可顯影抗反射組合物上方；使該正型感光材料之區曝露至輻射，使得該富矽可顯影抗反射組合物的下伏於該正型感光材料之該等經曝露之區的區變得交聯；使該正型感光材料之該等經曝露之區經受一鹼性水溶液以移除該正型感光材料之該等經曝露之區；及使該正型感光材料之非經曝露之區及該富矽可顯影抗反射組合物之下伏區經受一溶劑。
[17] 一種形成一圖案化富矽抗反射塗層之方法，其包含：形成包含一富矽聚合物及一交聯劑之一富矽可顯影抗反射組合物；使該富矽可顯影抗反射組合物曝露至熱量以形成一富矽可顯影抗反射材料；將一正型感光組合物形成於該富矽可顯影抗反射材料上方；使該正型感光組合物曝露至熱量以形成一正型感光材料；使該正型感光材料之區曝露至輻射；移除該正型感光材料之該等經曝露之區以曝露該富矽可顯影抗反射材料之下伏區；將一冷凝外塗層形成於該正型感光材料之非經曝露之區及該富矽可顯影抗反射材料之該等下伏區上方；使該富矽可顯影抗反射材料之該等經曝露之區交聯；及移除該冷凝外塗層、該正型感光材料之該等非經曝露之區及該富矽可顯影抗反射材料之非經交聯之區。
[18] 如請求項17之方法，其中使該富矽可顯影抗反射組合物曝露至熱量以形成一富矽可顯影抗反射材料包含：使該富矽可顯影抗反射組合物曝露至足以移除一鑄造溶劑而不使該富矽聚合物交聯之一溫度。
[19] 如請求項17之方法，其中使該富矽可顯影抗反射材料之該等經曝露之區交聯包含將來自該冷凝外塗層之一酸催化劑擴散至該富矽可顯影抗反射材料之該等經曝露之區中。
[20] 一種半導體裝置結構，其包含：一不可溶富矽可顯影抗反射材料，其安置於一材料上，該不可溶富矽可顯影抗反射材料包含至少約17 wt%之矽，且包含一交聯之有機矽酸鹽聚合物、一交聯之有機矽氧烷聚合物或一交聯之有機倍半氧矽烷聚合物，該等聚合物具有經組態以在存在一酸之情況下反應以產生一可溶材料的至少兩個酸敏感部分；及一感光材料，其在該不可溶富矽可顯影抗反射材料上方。

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