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CN112748637A - 负光阻及其显影的方法 - Google Patents

负光阻及其显影的方法 Download PDF

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CN112748637A
CN112748637A CN202011154513.XA CN202011154513A CN112748637A CN 112748637 A CN112748637 A CN 112748637A CN 202011154513 A CN202011154513 A CN 202011154513A CN 112748637 A CN112748637 A CN 112748637A
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CN
China
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negative photoresist
polymer
dissolution inhibitor
photoresist
group
Prior art date
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Application number
CN202011154513.XA
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English (en)
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杨立柏
赖韦翰
张庆裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Original Assignee
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
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Publication date
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Abstract

本揭露提供一种负光阻及其显影的方法。例如;负光阻包含溶剂、溶解抑制剂以及聚合物。聚合物包含一个羟基。聚合物占负光阻总重的40重量百分比以上。

Description

负光阻及其显影的方法
技术领域
本揭露关于一种负光阻及其显影的方法。
背景技术
半导体集成电路(Integrated circuit,IC)工业经历指数的成长。IC材料和设计的技术进步已经产出数代IC,其中新一代都会比前一代具有更小、更复杂的电路。在集成电路发展过程中,功能密度(例如:每个晶片面积单位的互连装置数)已经增加,而几何尺寸(例如:使用IC制程可以创建出的最小元件或线)已经减小。这种等比缩小的制程方法通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供收益。然而,这种等比缩小也增加了处理和制造IC的复杂性。
用于制造IC的一种示例性制程是微影制程。微影是将IC图案转移到半导体晶圆的制程。在示例的微影制程中,光阻膜涂覆在晶圆的表面上,随后曝光和显影以形成光阻图形。然后将光阻图形用于蚀刻晶圆以在晶圆中形成IC图案。光阻图形的品质会直接影响最终IC的品质。
发明内容
依据本揭露的部分实施例,一种负光阻包括一溶剂、一溶解抑制剂以及一聚合物。聚合物包含一羟基,且占负光阻的总重的40重量百分比以上。
依据本揭露的部分实施例,一种负光阻包括一溶剂、一溶解抑制剂以及一包含羟基的聚合物。溶解抑制剂占负光阻的总重的5重量百分比以上。
依据本揭露的部分实施例,一种负光阻显影的方法包括:将该负光阻沉积在基板上;曝光该负光阻的一部分于一辐射源,该辐射源具有20毫焦耳到30毫焦耳的能量;使用一有机溶剂显影该负光阻,使得该负光阻已曝光的该部分保留下来,而该负光阻未曝光的部分则移除。
附图说明
当阅读以下详细的描述以及附图之后,可以更好理解本揭露各方面。应当注意,根据行业中的标准实践,各种特征未按比例绘制。实际上,为了清楚讨论起见,各种特征的尺寸可能任意增加或减小。
图1A-图1F为根据本揭露至少一个实施例绘示晶圆制造中不同阶段的部分剖面图;
图2为根据本揭露至少一个实施例中绘示负光阻的聚合物的示例;
图3为根据本揭露至少一个实施例绘示聚合物形成的光酸的示例;
图4为根据本揭露至少一个实施例绘示交联聚合物的示例;
图5为根据本揭露至少一个实施例绘示具有环氧基的溶解抑制剂的示例;
图6根据本揭露至少一个实施例绘示具有羟基的溶解抑制剂的示例;
图7根据本揭露至少一个实施例绘示具有三聚氰胺基的溶解抑制剂的示例;
图8根据本揭露至少一个实施例绘示具有烯基的溶解抑制剂的示例;
图9根据本揭露至少一个实施例绘示负光阻的显影方法的流程图;以及
图10根据本揭露至少一个实施例绘示极紫外线(EUV)微影系统的示例。
【符号说明】
100:元件
102:基板
104:图案层
104B:图案化层
106:负光阻
106A:部分
106B:部分
110:辐射束
202:聚合物
204:聚合物
206:聚合物
302:羟自由基
304:羟自由基
306:羟自由基
308:酸
310:酸
312:酸
402:交联化合物
404:交联化合物
406:交联化合物
408:交联单元
410:交联单元
412:交联单元
502:溶解抑制剂
504:溶解抑制剂
506:溶解抑制剂
602:溶解抑制剂
604:溶解抑制剂
606:溶解抑制剂
702:溶解抑制剂
704:溶解抑制剂
706:溶解抑制剂
802:溶解抑制剂
804:溶解抑制剂
806:溶解抑制剂
900:方法
902:步骤
904:步骤
906:步骤
908:步骤
910:步骤
1000:微影系统
1002:辐射源
1006:聚光镜
1008:遮罩
1010:遮罩台
1012:投影镜
1014:基板台
具体实施方式
以下揭露提供很多不同的实施例或范例,用于实施所揭露的主题的不同功能。一些特定元件和组合的例子描述如下,以简化本揭露。当然,这些仅是一些范例也不完全局限于此。例如,在下述的说明中,第二特征之上的第一特征的形成可能包含第一特征和第二特征直接接触的实施例,也可能包含在第一和第二特征之间的另一个特征,使得第一和第二特征可能并没有直接接触。此外,在本揭露的不同的范例中,可能会重复参考数字或字母。重复的目的是为了简化和明确性,而非指定不同实施例间的关系和/或组态。
进一步地,为了便于描述,一些空间相对项,例如:“在…之上”、“以下”、“下”、“以上”、“上”,在这里可用来描述附图中的元件和另一元件或特征和另一特征之间的关系。这些空间相对项旨在涵盖设备在使用或操作中的不同方向以及图中所示方向。这个装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位)并且在此使用的空间相对描述语可以同样被相应地解释。
本揭露所描述的先进微影制程、方法和材料可以使用在很多应用,包含鳍式场效晶体管(FinFETs)。例如:上述揭露非常适合将鳍片图案化以在特征之间产生相对较近的间隔。此外,依据上述揭露的制程可用来形成间隔层以形成FinFETs的鳍片。
本揭露涉及负光阻以及负光阻显影的方法。在微影制程中,有两种制程用来显影曝光的光阻膜:正显影制程(Positive Tone Development,PTD)以及负显影制程(NegativeTone Development,NTD)。
在PTD制程中,光阻可以旋涂到晶圆上。光阻上会放上一个遮罩。遮罩有IC图形,此图形会印到晶圆上。一个辐射源(例如紫外光(UV)或极紫外线(EUV)光源)经过遮罩照射到光阻上。遮罩未覆盖的光阻部分会暴露于辐射源下。
在一实施例中,PTD制程中的光阻包含一种聚合物,例如聚羟基苯乙烯(PolyHydroxyStyrene,PHS),占20wt%到40wt%。聚合物包含一个酸不稳定基(Acid LabileGroup,ALG),在暴露辐射源期间ALG会离开聚合物。当ALG基离开聚合物后,有暴露到辐射源的部分会比没有暴露到的部分更亲水。这使得光阻的曝光部分可溶于正显影剂,比如像氢氧化四甲基铵(Tetra Methylammonium Hydroxide,TMAH)的溶液,该显影剂可以轻易地移除光阻曝光的部分。
减少所需施加辐射源的能量使得光阻显影制程更有效率是必要的。PHS是弱酸,当PHS在光阻中的比例增加时,光阻会变得对辐射光源更敏感。然而,对于PTD制程来说,添加更多PHS可能导致光阻的溶解度提升而更容易溶解于TMAH溶液。因此,TMAH显影过多的光阻,而降低了显影技术的表现,例如线宽的粗糙度与局部临界尺寸的均匀一致性。
本揭露把PTD制程中提高聚合物在光阻的比例所产生的缺点用来改善NTD制程。例如:通过提高光阻中的聚合物比例可以增加灵敏度,所以只需使用较少的能量于光阻的曝光部分,例如20到30毫焦耳(milli-Joules)相对于现行使用的40毫焦耳或以上。
图1A-图1F为根据本揭露至少一个实施例绘示NTD制程中不同阶段的部分剖面图。应当注意的是,在图1A-图1F所示的操作中每个阶段之前、期间或之后提供附加的操作是可行。
图1A绘示半导体元件100的剖面图。半导体元件100可以是在IC加工过程中制造的中间元件或其一部分。半导体元件包含静态随机存取记忆体(SRAM)和/或逻辑电路,被动元件像是电阻、电容以及电感,主动元件像是p型场效晶体管(PFETs)、n型场效晶体管(NFETs)、鳍式场效晶体管(FinFETs)、多栅极晶体管、互动式金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、双极性晶体管、高压晶体管、高频晶体管、其他主动元件以及上述其中的组合。
在一实施例中,半导体元件100包含一个基板102。基板102包含一层以上的材料或组成。在一实施例中,基板102为半导体基板(例如晶圆)。在一实施例中,基板102包含晶体结构中的硅。在一实施例中,基板102包含其他基本的半导体,像是锗,化合物半导体像是碳化硅、砷化镓、砷化铟、磷化铟或合金半导体,像是碳化硅锗、磷化砷化镓、磷化铟镓等。在一实施例中,基板102包含硅晶绝缘体(SOI)基板,为提高性能而施加作用力或压力,包含外延区,包含隔离区,包含掺杂区,包含一个以上半导体元件或其一部份,包含导电/或非导电层或其他合适的特征。
在一实施例中,基板102包含一图案层104。在一实施例中,图案层104为一个硬遮罩层,此遮罩的材料包含硅、氧化硅、氮化硅、氢氧化硅、氮化硅碳、碳化硅和氮化钛等。图案层104包含高k介电层、栅极层、硬遮罩层、接面层、覆盖层、扩散/障蔽层、电介质层和传导层等。
图1B中,本揭露负光阻106涂布于基板102的图案层104。通过将负光阻106旋转涂布到基板102上形成负光阻106。在一实施例中,负光阻106进一步以软烘烤、硬烘烤或其组合来处理。
在一实施例中,本揭露的负光阻106包含大量的光敏聚合物。例如:聚合物为有一ALG或一羟基(hydroxyl group)的聚合物。在一实施例中,负光阻106具有超过40wt%的上述聚合物以提升负光阻106对辐射光源的灵敏度。例如:负光阻106包含约40wt%到60wt%的上述聚合物。
如上述讨论,当正光阻中聚合物在PTD中占比太大(例如大于40wt%),在PTD制程中可能产生副作用。例如:正光阻可能变得过度显影(例如显影剂去除太多正光阻)和产生显影问题。因此,在正光阻中的聚合物比例可能受限制,而局限了PTD制程可降低的辐射源能量。
相反地,在NTD制程中,负光阻106内的聚合物可以增加,以轻松去除负光阻106中的显影部分。因此,只需要使用较少的辐射能量或UV光就能够将负光阻106显影。例如:在本揭露中,不须使用到40毫焦耳的辐射能量,仅需20-30毫焦耳的能量就足以使负光阻106显影。
此外,如上所述,当暴露于辐射能量,负光阻106内的聚合物(例如PHS)可能产生弱酸。当负光阻106中有越高浓度的聚合物,暴露到辐射光源后,会产生越多的弱酸。
在负光阻106中的弱酸会与溶解抑制剂(dissolution inhibitor)或交联单元(cross linking units)反应。交联反应可能增加负光阻106的分子量也让其暴露到辐射源的部分更能抵抗显影。因此,除了减少使用的能量之外,提高负光阻106中聚合物的量还可以改善对比度(contrast)。
在一个实施例中,负性光阻包括聚合物、溶解抑制剂、聚乙二醇(PolyethyleneGlycol,PEG)和在溶剂中混合的淬灭剂(quencher)。聚合物可以是具有酸不稳定基(AcidLabile Group,ALG)的任何类型的光致酸产生剂(Photo Acid Generator,PAG)。当PAG暴露于辐射时,ALG会从PAG的骨架上裂解下来形成弱酸。这可以增加聚合物在显影剂中的溶解度。
在一个实施例中,聚合物包含羟基(OH)。图2为可用于负光阻106的聚合物202、204和206的示例。例如,聚合物202是聚羟基苯乙烯(Poly HydroxyStyrene,PHS),聚合物204是聚苯甲酸(Poly Benzoic Acid,PBA),而聚合物206是聚丙烯酸(Poly Acrylic Acid,PAA)。应当注意的是,聚合物202、204和206只是其中一些例子,任何可以产生ALG的PAG类型聚合物都可适用。
在一个实施例中,溶解抑制剂可包含交联单元,在聚合物暴露于辐射源后,形成羟自由基(hydroxyl radicals)而交联至交联单元。交联反应(cross-linking reaction)帮助提高负光阻106暴露到辐射源部分的分子量,使得暴露的部分对显影剂更具抵抗力。
在一个实施例中,负光阻106包含大于5wt%的溶解抑制剂。例如:负光阻106可能包含5~10wt%的溶解抑制剂。添加相对大量的溶解抑制剂可以提升发生的交联反应的量。交联反应可以提高负光阻106曝光部分对显影剂的抵抗力。
图5~图8绘示一些可以使用的溶解抑制剂。溶解抑制剂可能包含二个或以上的交联处(cross-linking sites)。图5描绘具有环氧基的溶解抑制剂502、504和506。溶解抑制剂502可能包含四个交联处,溶解抑制剂504可能包含三个交联处,溶解抑制剂506可能包含两个交联处。在溶解抑制剂502、504和506中的R1可能为一个C2-C20的烷基(alkyl group)、环烷基(cycloalkyl group)、羟烷基(hydroxylalkyl group)、环烷基羧基(cycloalkylcarboxyl group)、C2-C20的饱和或不饱和烃环(carbon(C)2-C20 saturated orunsaturated hydrocarbon ring)或C2-C20杂环基(C2-C20 heterocyclic group)。R1链是可旋转的,借以在负光阻106曝光区域中达到高交联反应效率。
图6描绘具有羟基的溶解抑制剂602、604和606。溶解抑制剂602可能包含四个交联处,溶解抑制剂604可能包含三个交联处,溶解抑制剂606可能包含两个交联处。在溶解抑制剂602、604和606中的R1可能为一个C2-C20烷基、环烷基、羟烷基、环烷基羧基、C2-C20的饱和或不饱和烃环,或C2-C20杂环基。R1链是可旋转的,借以在负光阻106曝光区域中达到高交联反应效率。在溶解抑制剂602、604和606中的Ra,可能为氢(H)或C1-C8烷基(hydrogen(H)or C1-C8 alkyl group)、环烷基(cycloalkyl group)、羟烷基(hydroxylalkylgroup)、环烷基羧基(cycloalkyl carboxyl group)、C1-C8饱和或不饱和的烃环(C1-C8saturated or unsaturated hydrocarbon ring)或C1-C8杂环基(C1-C8heterocyclicgroup)。
图7描绘具有三聚氰胺基(melamine group)的溶解抑制剂702、704和706。溶解抑制剂702包含四个交联处,溶解抑制剂704包含三个交联处,溶解抑制剂706包含两个交联处。在溶解抑制剂702、704和706中的R1可能为一个C2-C20烷基、环烷基、羟烷基、环烷基羧基、C2-C20的饱和或不饱和烃环,或C2-C20杂环基。R1链是可旋转的,借以在负光阻106曝光区域中达到高交联反应效率。在溶解抑制剂702、704和706中的Ra,可能为氢(H)或C1-C8烷基、环烷基、羟烷基、环烷基羧基、C1-C8饱和或不饱和的烃环,或C1-C8杂环基。
图8描绘具有烯基(alkene group)的溶解抑制剂802、804和806。溶解抑制剂802包含四个交联处,溶解抑制剂804包含三个交联处,溶解抑制剂806包含两个交联处。在溶解抑制剂802、804和806中的R1可能为一个C2-C20烷基、环烷基、羟烷基、环烷基羧基、C2-C20的饱和或不饱和烃环,或C2-C20杂环基。R1链是可旋转的,借以在负光阻106曝光区域中达到高交联反应效率。
PEG可以帮助提供负光阻106在图案层104的粘附性。淬灭剂为碱性的淬灭剂,用来中和PAG的化学计量,PAG由聚合物生成。
溶剂可让负光阻106的组成涂布或旋涂于图案层104上。例如:溶剂可能包括2-甲氧基-1-甲基乙酸乙酯(2-methoxy-1-methylethyl acetate,PGMEA)、乙酸丁酯(butylacetate)和乳酸乙酯(ethyl lactate)等。
再参考图1B,未显示于图的其他处理步骤也可以执行。例如:在将负光阻106加到图案层104上之前,可以先形成一层抗反射涂层(ARC)在图案层104上。ARC层可以是无氮抗反射涂层(NFARC),其包括诸如氧化硅(SiO2)、碳化硅氧碳化物(SOC)、等离子体增强化学气相沉积氧化硅(PECVD-SiO2)、其他合适的材料或其中任意组合。在图案层104与负光阻106之间还可以形成其他的附加层。
图1C描绘在微影系统1000中,负光阻106暴露在辐射束110中(例如紫外(UV)光源、极紫外(EUV)光源和激光等)。辐射束可为任何光源或是辐射源类型。例如:辐射束110可以为I-line(365纳米(nm))、深UV辐射例如KrF准分子激光(248nm)或ArF准分子激光(193nm)、EUV辐射(例如:13.8nm)、电子束、X射线、离子束或其他适合的辐射源。
图1C描绘的操作可以于空气、液体(浸润式微影)或真空中(例如用于EUV微影和电子束微影)中实施。在实施例中,具有IC图案的遮罩将辐射束110图案化,像是透射式遮罩或反射式遮罩,该遮罩有包括诸如相移和/或光学邻近效应修正(OPC)之类的解析度增强技术。在另一实施例中,辐射束110直接通过IC图案进行调变,而无需使用遮罩(无遮罩微影)。在本实施例中,辐射束110是EUV辐射,而微影系统1000为EUV微影系统。图10为EUV微影系统1000的一实施例。
参考图10,EUV微影系统1000包括一辐射源1002、该辐射源产生辐射束110,还包括聚光镜1006、固定在遮罩台1010上的遮罩1008、投影镜1012以及基板台1014,基板台1014用以固定半导体元件100。半导体元件100包含基板102和负光阻106。其他配置以及包含或省略项目也是可能的。在本揭露中,EUV微影系统1000可为步进微影机或微影曝光机。
辐射源1002提供辐射束110,该辐射束110波长在EUV范围,例如约1~100nm。在一实施例中,辐射束110的波长约为13.5nm。如上所述,由于本揭露的负光阻106的成分,负光阻106对辐射束110更敏感。所以,辐射源1002所施加的能量得以减少。例如,辐射源1002只需施加20毫焦耳~30毫焦耳,而非如先前所需要的40毫焦耳。
聚光镜1006有多层涂层聚光器(multilayer coated collector)和多个切线入射镜(grazing mirrors)。聚光镜1006配置以收集并成形辐射束110,以及将一条辐射束提供给遮罩1008。遮罩1008,也称为光罩或倍缩式光罩,该包含一个或以上目标IC元件的图案。遮罩1008提供图案化的空间影像到辐射束110。在本实施例中,遮罩1008为一反射式遮罩,并且可以结合解析度增强技术,例如相移技术和/或光学邻近效应修正(OPC)。遮罩台1010透过真空将遮罩1008固定于其上,在EUV微影系统中,该遮罩台提供遮罩1008在对齐、对焦、调水平以及操作曝光时的准确位置及移动。
投影镜1012有一个或以上的透镜和多个镜子。透镜有小于1的放大率,从而将遮罩1008的图案化的空间影像缩小到元件100,更具体来说为负光阻106。元件100固定于基板台1014,在EUV微影系统中,该遮罩台提供遮罩1008在对齐、对焦、调水平以及操作曝光时的准确位置及移动,使得遮罩1008的图案化空间影像以重复的方式曝光到负光阻106上(尽管其他微影方式也可行)。负光阻的曝光部分变得不溶于显影剂,而没有曝光的部分则以显影剂移除。
如图1C所示,负光阻106的曝光部分106B曝光于辐射束110中。如上述,由于在负光阻106中有大量的聚合物(例如大于40wt%),使负光阻对辐射束110更敏感。因此,只需施加较少剂量或较小能量的辐射束110就能使聚合物中产生弱酸并且在负光阻106中产生交联反应。
例如图3中,在负光阻暴露于辐射束110后,负光阻中的聚合物产生酸和羟自由基。图3描绘羟自由基302、304和306,由聚合物202、204和206照射辐射束110所形成。此外,图3还描绘了酸308、310和312的形成。可以用负光阻106中的碱性淬灭剂中和酸308、310和312。
在一实施例中,羟自由基302、304和306接着与溶解抑制剂反应(例如:图5~图8中描述的溶解抑制剂)或图4中的交联单元408、410和412。例如羟自由基302可与交联单元408反应而形成交联化合物402。羟自由基304可与交联单元410反应而形成交联化合物404。羟自由基306可与交联单元412反应而形成交联化合物406。
图1D描绘如何使负光阻106显影。显影剂112加入曝光部分106B和无曝光部分106A。在一实施例中,显影剂可为TMAH。然而,由于负光阻106的组成成分(例如聚合物占比大于40wt%),其他的有机溶剂亦可使用于显影负光阻106的无曝光部分106A。其他可使用作为显影剂112的有机溶剂包含乙酸丁酯(butyl acetate)与70%的乙二醇单甲醚(glycolmonomethylether)和30%的丙二醇单甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyletheracetate)的混合物等。
在一实施例中,显影剂112可以施加在显影剂工具上。例如元件100转移到显影工具上。元件100可固定于显影工具的平台或玻璃块。当显影剂112喷涂到负光阻106上时的同时保持或旋转上元件100。显影剂112可以连续地或以水坑式显影制程(puddle developingprocess)等其他方法喷涂。在负光阻106显影后,会以去离子水(DI)去洗除剩余部分106B的微粒或残留物。剩余部分106B也可能进行显影后烘烤(post-development baking)制程,硬化剩余部分106B的光阻图案层以增加其结构稳定性。
图1E描绘在负光阻106中所得光阻图案。例如:在施加显影剂112之后,曝光部分106B会留在图案层104上。由于曝光部分106B中的交联反应数增加,剩余的曝光部分106B对显影剂112产生了抵抗力。所以,剩余曝光部分106B有非常平滑的边缘和侧壁(例如:低线边缘粗糙度(line edge roughness,LER)和低线宽粗糙度),也有明显的对比(例如高显影对比度)。
将负光阻106中剩余部分106B形成的IC图案移转到基板102的图案层104。例如:透过蚀刻操作转移IC图案,该操作利用剩余部分106B当作蚀刻遮罩。蚀刻操作有干(电浆)蚀刻、湿蚀刻,和/或其他蚀刻方式。
例如:干蚀刻法使用含氧的气体,含氟气体(例如CF4、SF6、CH2F2、CHF3和/或C2F6),含氯气体(例如:Cl2、CHCl3、CCl4和/或BCl3),含溴气体(例如:HBr和/或CHBR3),含碘气体或其他合适的气体和/或电浆,和/或其组合。例如:湿蚀刻法包含在稀氢氟酸(DHF)中蚀刻;氢氧化钾(KOH)溶液;氨;氢氧化四甲基铵(TMAH);含氢氟酸(HF)的溶液,硝酸(HNO3),和/或醋酸(CH3COOH);或其他适合的湿蚀刻剂。负光阻106的剩余部分106B在图案层104的蚀刻时可能会部分地或完全地消耗掉。在一实施例中,任何剩余部分106B的部分都会剥离,在基板102上方留下图案化层104B,如图1F。
在一实施例中,元件100会进行到最终图案或在基板102上一个IC装置。在一实施例中,基板102为半导体基板而基板102可进行额外的处理以形成鳍式场效晶体管(FinFET)结构。例如:基板102中可以形成多个主动鳍片。主动鳍片具有一致的临界尺寸(CD),因为负光阻106的剩余部分106B形成有较低的线边缘粗糙(LER)和线宽粗糙度(LWR)的图案。
在另一个实施例,将基板102进行操作以形成多个在半导体基板102中的栅极。由于负光阻106的剩余部分106B形成平滑的侧面,栅极都有一致的闸长度。在另一个实施例,目标图案将形成为多层互连结构中的金属线。例如:金属线可能在基板102的层间电介质层形成,辐射束110将该金属线蚀刻以包含多个沟槽。
基板102接着进行将沟槽填满传导材质的操作,例如像是金属;并且使用像是化学机械研磨(CMP)的方法来抛光导电材料以曝光图案化的ILD层,从而在ILD层中形成金属线。上面是可以使用根据本揭露的各个方面的本揭露的负光阻106来制造和/或改善的元件/结构的非限制性示例。
图9描绘负光阻显影的方法900的流程图,根据本揭露至少一实施例。方法900可以在控制器或处理器的控制下经由微影工具或显影器执行。
尽管下面将方法900图示和描述为一系列动作或事件,但是将理解的是,这样的动作或事件的图示顺序不应以限制性的意义来解释。例如:除了本文图示和/或描述的那些动作或事件之外,某些动作可以以不同的顺序发生和/或与其他动作或事件同时发生。另外,可能不需要所有示出的动作来实现本文描述的一个或多个方面或实施例。此外,本文描述的一个或多个动作可以在一个或多个单独的动作和/或阶段中执行。
方法900由步骤902开始。在步骤904,方法900将负光阻沉积在基板上。在一实施例中,负光阻可以旋涂于基板上的图案层。负光阻可能包含溶剂、溶解抑制剂(例如交联单元)、聚合物、PEG以及碱性猝灭剂(basic quencher)。在一实施例中,聚合物可能多于负光阻总量的40wt%。在一实施例中,负光阻可能包含大于5wt%的溶解抑制剂。在一实施例中,负光阻可能包含大约5~10wt%的溶解抑制剂。溶解抑制剂可能包含两个或更多交联处。溶解抑制剂可能包含至少一个可旋转的碳原子链,以在负光阻的曝光区域中实现高的交联反应效率。溶解抑制剂可能包含环氧基、羟基、三聚氰胺基或烯基,根据图5-图8的描述及讨论。
如上所述,负光阻中大量的聚合物使得负光阻对辐射更敏感。结果,可以通过辐射源施加更低的剂量,降低所需的能量。大量的负光阻也会产生更多的酸和羟基自由基。大量的羟基自由基也可与大量的溶解抑制剂产生更多交联反应。大量在负光阻中的交联反应让负光阻的曝光部分对显影剂更具抵抗力。
在步骤906,方法900将负光阻的一部分曝光到大约20毫焦耳-30毫焦耳的辐射源。如上所述,负光阻中的大量聚合物(例如大于40wt%)可以使负光阻对辐射更敏感。所以,可以将较低剂量或较少能量施加到负光阻。辐射源可以是UV光、EUV光或激光等。
在步骤908,方法900用有机溶剂将负光阻显影,使得负光阻的曝光部分留下,而无曝光部分则移除。在一实施例中,由于负光阻的成分,之前未使用的其他有机溶剂种类也可以使用。例如:有机溶剂包含氢氧化四甲基铵(TMAH)、乙酸丁酯(butyl acetate)、70%的乙二醇单甲醚和30%的丙二醇单甲醚乙酸酯的混合物等。
在显影负光阻后,负光阻形成一图案用来将IC的图案转移到基板上。然后可以去除图案化的负光阻,并且基板可以继续进行附加处理以形成最终的IC元件。在步骤910,方法900结束。
因此,本揭露涉及负光阻以及负光阻显影的方法。在一些实施例中,本揭露使用到较少辐射能量来显影负光阻。例如:负光阻包含一溶剂、一溶解抑制剂以及一聚合物。聚合物可能包含羟基。聚合物可能占超过负光阻总重的40wt%以上。聚合物可占负光阻的总重的40重量百分比到60重量百分比。聚合物可包含聚羟基苯乙烯、聚苯甲酸或聚丙烯酸。溶解抑制剂包含一具有至少两个交联处的交联单元。
在其他实施例中,本公开涉及一种负光阻,其使用较少的辐射能量并提高了曝光的负光阻对显影剂的抵抗力。负光阻包含一溶剂、一溶解抑制剂以及一聚合物。溶解抑制剂包含大于负光阻总重的5wt%。聚合物包含羟基并且占负光阻总重大于40wt%。聚合物可包含聚羟基苯乙烯、聚苯甲酸以及聚丙烯酸的至少其中的一者。溶解抑制剂可包含一具有至少两个交联处的交联单元。溶解抑制剂可包含至少一环氧基,环氧基包含至少一可旋转链。溶解抑制剂可包含至少一羟基,羟基包含至少一可旋转链。溶解抑制剂可包含至少一三聚氰胺基,三聚氰胺基包含至少一可旋转链。溶解抑制剂可包含至少一烯基,烯基包含至少一可旋转链。
在其他实施方式中,本公开涉及用于显影本揭露的负光阻的方法。例如:该方法包含将负光阻沉积在基板上。一部分的负光阻曝露到辐射源下。施加大约20毫焦耳到30毫焦耳的辐射源能量。在曝光后,有机溶剂显影负光阻。负光阻的曝光部分留下,无曝光部分则移除。有机溶剂可包含氢氧化四甲基铵、乙酸丁酯以及百分之70的乙二醇单甲醚和百分之30的丙二醇单甲醚乙酸酯的混合物的至少其中的一者。负光阻可包含一聚合物,聚合物包含一羟基,聚合物占负光阻的总重的40重量百分比以上。聚合物可包含聚羟基苯乙烯、聚苯甲酸以及聚丙烯酸的至少其中的一者。负光阻可包含一溶解抑制剂,溶解抑制剂占负光阻的总重5重量百分比以上。溶解抑制剂可包含环氧基、羟基、三聚氰胺基以及烯基的至少其中的一者。
前述概述了几个实施例的特征,使得本领域技术人员可以更好地理解本揭露的各方面。本领域技术人员应当理解,他们可以容易地将本揭露用作设计或修改其他过程和结构的基础,以实现与本文介绍的实施例相同的目的和/或实现相同的优点。本领域技术人员还应该认识到,这样的等效构造不脱离本公开的精神和范围,并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下,它们可以在这里进行各种改变,替换和变更。

Claims (10)

1.一种负光阻,其特征在于,包括:
一溶剂;
一溶解抑制剂;及
一聚合物,包含一羟基,其中该聚合物占该负光阻的总重的40重量百分比以上。
2.根据权利要求1所述的负光阻,其特征在于,该聚合物占该负光阻的该总重的40重量百分比到60重量百分比。
3.一种负光阻,其特征在于,包括:
一溶剂;
一溶解抑制剂,其中该溶解抑制剂占该负光阻的总重的5重量百分比以上;及
一聚合物,包含一羟基。
4.根据权利要求3所述的负光阻,其特征在于,该聚合物占该负光阻的该总重的40重量百分比以上。
5.根据权利要求3所述的负光阻,其特征在于,该聚合物包含聚羟基苯乙烯、聚苯甲酸以及聚丙烯酸的至少其中的一者。
6.根据权利要求3所述的负光阻,其特征在于,该溶解抑制剂包含一具有至少两个交联处的交联单元。
7.一种负光阻显影的方法,其特征在于,包括:
将该负光阻沉积在基板上;
曝光该负光阻的一部分于一辐射源,该辐射源具有20毫焦耳到30毫焦耳的能量;以及
使用一有机溶剂显影该负光阻,使得该负光阻已曝光的该部分保留下来,而该负光阻未曝光的部分则移除。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,该有机溶剂包含氢氧化四甲基铵、乙酸丁酯以及百分之70的乙二醇单甲醚和百分之30的丙二醇单甲醚乙酸酯的混合物的至少其中的一者。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,该负光阻包含一溶解抑制剂,其中该溶解抑制剂占该负光阻的该总重5重量百分比以上。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,该溶解抑制剂包含环氧基、羟基、三聚氰胺基以及烯基的至少其中的一者。
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