制备和使用光敏材料的方法

文档序号:9374325阅读:606来源:国知局
制备和使用光敏材料的方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是2014年5月5日提交的美国申请第61/988,691号的继续申请案,其全 部内容结合于此作为参考。
技术领域
[0003] 本发明涉及集成电路器件,更具体地,涉及制备和使用光敏材料的方法。
【背景技术】
[0004] 半导体集成电路(IC)工业已经经历了快速增长。IC材料、设计和制造工具中的技 术进步已经产生了多代1C,其中,每一代IC都比前一代IC具有更小和更复杂的电路。在这 些进步过程中,制造方法、工具和材料都努力去实现对更小的部件尺寸的期望。
[0005] 光刻是一种将图案投射到具有形成在其上的光敏层的衬底(诸如半导体晶圆)上 的机制。通常通过使辐射穿过图案化的光掩模来诱导图案。对于现今的光刻工艺来说重要 的是它们的焦深(DOF)或像平面的位置的公差。改进光刻工艺中的DOF以及其他工艺窗口 指标的一种方式提供了中间掩模增强技术(RET)解决方案,诸如用于光掩模的散射条。然 而,由诸如散射条的RET部件提供的分辨率改进引起了其他挑战。例如,由于光敏材料变得 更敏感以满足当前的辐射源,该敏感度可以引起对将RET部件不期望地印刷到目标衬底上 的问题。

【发明内容】

[0006] 为了解决现有技术中存在的问题,提供了一种制造半导体器件的方法,包括:提供 光刻胶,其中,所述光刻胶是正性光刻胶和负性光刻胶中的一种;选择附加材料,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种,其中,所述第一附加材料具有附接至 聚合物链的氟组分和碱组分;其中,所述第二附加材料具有附接至所述聚合物链的氟组分 和酸组分,其中,选择所述附加材料包括:如果提供所述光刻胶包括提供所述正性光刻胶, 则选择所述第一附加材料,并且如果提供所述光刻胶包括选择所述负性光刻胶,则选择所 述第二附加材料;以及将所提供的所述光刻胶和所选择的所述附加材料施加至目标衬底。
[0007] 在上述方法中,其中,所述方法还包括:在将所提供的所述光刻胶和所选择的所述 附加材料施加至所述目标衬底之前,混合所提供的所述光刻胶和所选择的所述附加材料。
[0008] 在上述方法中,其中,所述方法还包括:在将所提供的所述光刻胶和所选择的所述 附加材料施加至所述目标衬底之前,混合所提供的所述光刻胶和所选择的所述附加材料, 其中,所述混合包括提供所提供的所述光刻胶和所选择的所述附加材料的共聚物。
[0009] 在上述方法中,其中,所述方法还包括:在将所提供的所述光刻胶和所选择的所述 附加材料施加至所述目标衬底之前,混合所提供的所述光刻胶和所选择的所述附加材料, 其中,所述混合包括提供所提供的所述光刻胶和所选择的所述附加材料的混合聚合物。
[0010] 在上述方法中,其中,所述方法还包括:使施加的所述附加材料漂浮至施加的所述 光刻胶的顶部区域。
[0011] 在上述方法中,其中,所提供的所述光刻胶是正性光刻胶,并且所选择的所述附加 材料是所述第一附加材料。
[0012] 在上述方法中,其中,所提供的所述光刻胶是负性光刻胶,并且所选择的所述附加 材料是所述第二附加材料。
[0013] 根据本发明的另一方面,提供了一种制造半导体器件的方法,其中,所述方法包 括:在目标衬底上形成光敏层;在所述光敏层上形成附加层,其中,所述附加层包括附加材 料;其中,所述附加材料包括具有氟单元以及碱单元和酸单元中的一种的聚合物;和其中, 所述光敏层包括所述碱单元和所述酸单元中的另一种;曝光具有设置在所述目标衬底上的 所述光敏层和所述附加层的所述目标衬底,以形成所述光敏层和所述附加层的曝光区和未 曝光区;以及在所述曝光之后显影所述目标衬底,从而使得从所述目标衬底去除所述曝光 区和所述未曝光区中的一个。
[0014] 在上述方法中,其中,形成所述光敏层包括沉积正性光刻胶,并且其中,所述附加 材料包括碱单元。
[0015] 在上述方法中,其中,形成所述光敏层包括沉积正性光刻胶,并且其中,所述附加 材料包括碱单元,其中,显影所述目标衬底包括将TMAH显影剂提供在所述目标衬底上。
[0016] 在上述方法中,其中,形成所述光敏层包括形成负性光刻胶,并且其中,所述附加 材料包括酸单元。
[0017] 在上述方法中,其中,形成所述附加层包括使所述附加材料漂浮至所述光敏层的 顶部区域。
[0018] 在上述方法中,其中,在第一沉积步骤中实施形成所述光敏层,并且在所述第一沉 积步骤之后的第二沉积步骤中形成所述附加层。
[0019] 根据本发明的又一方面,提供了一种光刻材料,包括:正性光刻胶;以及与所述正 性光刻胶混合的附加材料,其中,所述附加材料包括具有键合至聚合物链的氟组分和碱组 分的所述聚合物链。
[0020] 在上述光刻材料中,其中,通过提供共聚物来混合所述正性光刻胶和所述附加材 料。
[0021] 在上述光刻材料中,其中,通过提供混合聚合物来混合所述正性光刻胶和所述附 加材料。
[0022] 在上述光刻材料中,其中,所述氟组分具有CxFy的组成,其中,X和y均大于零。
[0023] 在上述光刻材料中,其中,使用R3组分将所述碱组分键合至所述聚合物链, 其中,R3是具有氢或卤素的1 -9碳单兀、-S_、-P-、-P (O2) -、-C ( = 0) S_、-C ( = 0) 0-、-0-、-N-、-C ( = 0) N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-、-SO2-、羧酸单元、醚单元、酮单元、酯单元或 它们的组合中的至少一种。
[0024] 在上述光刻材料中,其中,使用Rl组分将所述碱组分键合至所述聚合物链, 其中,Rl是具有氢或卤素的1 _9碳单兀、-S-、-P-、-P (O2) -、-C ( = 0) S-、-C ( = 0) 0-、-0-、-N-、-C( = 0)N-、-S020-、-S02S-、-S0-S02-、羧酸单元、醚单元、酮单元、酯单元或 它们的组合中的至少一种。
【附图说明】
[0025] 当结合附图进行阅读时,从以下详细描述可最佳理解本发明的各方面。应该注意, 根据工业中的标准实践,各个部件未按比例绘制。实际上,为了清楚的讨论,各个部件的尺 寸可以任意地增大或减小。
[0026] 图1示出了根据一些实施例的现有技术光刻工艺。
[0027] 图2是根据一些实施例的制备和使用光敏材料的方法的实施例的流程图。
[0028] 图3是根据一些实施例的具有光敏材料层和附加层的衬底的实施例的截面图。
[0029] 图4和图5是根据一些实施例的聚合物的图解视图。
[0030] 图6是根据一些实施例的光刻工艺的截面图。
[0031] 图7和图8是根据一些实施例的在图6的光刻工艺之后的衬底的截面图。
[0032] 图9、图10和图11是根据一些实施例制备的聚合物的部分的图解视图。
【具体实施方式】
[0033] 以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的许多不同实施例或 实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然,这些仅仅是实例,而不旨在 限制本发明。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 和第二部件直接接触形成的实施例,并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成 额外的部件,从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外,本发明可在各 个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的,并且其本身不指示 所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0034] 而且,为便于描述,在此可以使用诸如"在…之下"、"在…下方"、"下部"、"在…之 上"、"上部"等的空间相对术语,以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些) 元件或部件的关系。除了图中所示的方位外,空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中 的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上),而本文使用的空间 相对描述符可以同样地作相应的解释。
[0035] 参照图1,示出了光刻系统100。光刻系统100包括具有主要部件104和散射条106 的光掩模102。提供穿过光掩模102的辐射束108。光刻系统100还包括目标衬底110,目 标衬底110具有设置在其上的光敏层112。下面进一步详细描述这些元件的每个。除非所 附的权利要求中明确列举,否则包括示例性光刻系统100的这些示例性实施例不暗示着本 发明的任何部分针对特定的光刻方式。例如,虽然光刻系统100示出了具有二元材料的光 掩模,但是并不暗示着本文中讨论的材料和方法限于UV辐射,本文中讨论的材料和方法可 以应用于电子束光刻、其他光掩模类型、浸没式光刻和/或其他合适的方法。类似地,虽然 本文中描述了配置为制造半导体器件的光刻方法,但是任何光刻方法或系统均可以从本发 明受益,包括例如用于TFT-IXD制造和/或本领域已知的其他光刻工艺。
[0036] 光掩模102可以包括硅石、熔融石英、氟化钙(CaF2)、碳化硅、氧化硅-氧化钛合 金或本领域已知的其他合适的材料。主要
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