使用表面修饰层的光刻方法与流程

本发明实施例涉及半导体制造的技术领域，特别涉及一种光刻工艺。

背景技术：

于集成电路(ic)制备时，图案化的光致抗蚀剂层用于将具有小特征尺寸的经设计图案由光掩模转移至晶片。该光致抗蚀剂为光敏感性，且可借由光刻(photolithography)工艺图案化。又，该光致抗蚀剂层可以抵挡蚀刻或离子注入，所以进一步需要足够的厚度。于光刻图案化工艺期间，该光致抗蚀剂经过曝光及显影以形成图案化光致抗蚀剂层。为了降低特征尺寸(featuresize)并增加图案密度，于先进工艺节点中使用多重图案化技术，其于各图案化中改变相对图案密度光致抗蚀剂。然而，于该图案化光致抗蚀剂层形成后，会于其上产生某些缺陷如水渍及溶剂残留，而降低影像品质并造成图案化问题。对于先进工艺节点及多重图案化工艺造成困难。

因此，对于能够解决上述缺点的光刻工艺仍有其需求。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种光刻方法，包括：于一基板上形成一表面修饰层，其中该表面修饰层包含一亲水性顶部表面；于该表面修饰层上涂布一光致抗蚀剂层；及将该光致抗蚀剂层显影，从而形成一图案化光致抗蚀剂层。

附图说明

图1及图3-图10显示，依据本发明某些实施例，一例示性半导体于不同制备阶段的结构的剖面图。

图2a及图2b显示，依据本发明某些实施例，一例示性半导体的结构的剖面图。

图11及图12显示，依据本发明某些实施例，用于光刻工艺的barc层的化学结构的概要图。

图13显示，依据本发明某些实施例，用于光刻工艺的中间层的化学结构的概要图。

图14及图15显示，依据本发明某些实施例，用于光刻工艺的表面修饰层的化学结构的概要图。

图16显示，依据本发明某些实施例，用于光刻工艺的表面修饰层的化学结构的概要图。

图17显示，依据本发明某些实施例，用于光刻工艺的表面修饰层的不同亲水性化学结构的概要图。

图18显示，依据本发明某些实施例，用于光刻工艺的表面修饰层的不同亲水性化学结构的概要图。

图19显示，依据本发明一实施例，光刻工艺的方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100半导体结构

110基板

112材料层

114表面修饰层

114a亲水性顶部表面

116底部抗反射涂布层

116a疏水性顶部表面

118底层

120中间层

122光致抗蚀剂层

122a曝光特征

122b未曝光区域

124掺杂特征

130硅聚合物

132骨干

134第一有机基

136芳香基

138第二有机基

142聚苯乙烯

144、154、164亲水性官能基

152疏水性骨干

162疏水性官能基

200方法

212、214、216、218、220、222操作步骤

具体实施方式

应理解下列公开内容是为了各种实施例的不同特征的实作，而提供各种不同实施例或实例。这些实施例所述的元件及排列组合仅用于说明，并非意欲限制本发明。例如，于发明说明中描述第一特征形成于第二特征上，一实施例涵盖形成该第一及第二特征直接接触，另一实施例则涵盖有一外加特征形成于该第一及第二特征之间而使得该第一及第二特征并非直接接触。又，本发明公开内容可能于不同实施例中使用重复的元件符号及/或编号。此种重复模式是为了达到简单、清晰的表述，并非意指这些不同实施例及/或配置之间的关连性。本领域技术人员可理解，在不悖离后附权利要求书所界定的范畴下针对本发明实施例所进行的各种变化或修改均落入本发明的保护范围内。

图1、图2a、图2b及图3-图10提供，依据本发明某些实施例，一半导体结构100于不同制备阶段的结构的剖面图。半导体结构100及制法参照图1、图2a、图2b及图3-18而详细说明。

参照图1，于本实施例中，半导体结构装置100为一半导体晶片。半导体结构100包含一半导体基板110，例如于某些实施例中为硅基板。基板110可包含其他元素半导体，例如于某些实施例中的锗或钻石。基板110可包含一化合物半导体，例如碳化硅、砷化镓、砷化铟、及磷化铟。基板110可包含一合金半导体，例如硅锗、碳化硅锗、磷砷化镓、及磷化铟镓。基板110可包含一或多层磊晶半导体层，例如磊晶生长于硅基板上的一或多个半导体层。举例言之，该基板可具有迭加于一体半导体上的磊晶层。又，该基板可经应变以增强表现。举例言之，该磊晶层可包含与该体半导体不同的半导体材料，例如于硅材上迭加一硅锗层、或于硅锗材上迭加一硅层，其借由包含选择性磊晶生长(selectiveepitaxialgrowth，seg)的工艺所形成。又，该基板110可包含绝缘体上覆硅(silicon-on-insulator，soi)结构。举例言之，该基板可包含一埋氧(buriedoxide，box)层，借由例如氧离子注入隔离法(separationbyimplantedoxygen，simox)的工艺所形成。于其他实施例中，例如于薄膜晶体管(thinfilmtransistor，tft)技术中，基板110可包含玻璃。

半导体结构100还可包含其他材料层及其他电路图案。举例言之，半导体结构100包含不同的掺杂特征，例如形成于半导体基板110中的掺杂井结构(如p型掺杂井及n型掺杂井)。于其他实施例，半导体结构100可进一步包含经图案化的一或多个材料层112(借由蚀刻以移除、或离子注入法以导入掺杂剂)，例如一介电层经图案化以形成导电线路的沟槽、或接触用通孔、或导孔；一闸材料堆迭经图案化以形成栅极；或一半导体材料经图案化以形成隔离沟槽。举例言之，一经图案化的材料层为一半导体层，即为半导体基板110的一部分。于其他实施例中，多个半导体材料层如砷化镓(gaas)及砷化镓铝(algaas)磊晶生长于该半导体基板上，并经图案化以形成不同装置，例如发光二极体(leds)。于其他某些实施例中，半导体结构100包含形成有或形成于其上的鳍状主动区域及三维鳍状场效晶体管(finfield-effecttransistors，finfets)。

仍参照图1，一表面修饰层114借由适当技术，如旋转涂布，形成于半导体基板100上。表面修饰层114具有一亲水性顶部表面114a。于不同实施例中，于形成表面修饰层114前，可于该半导体基板上进一步涂布有其他材料层。

于图2a所示的实施例中，于半导体基板110上，借由适当技术如旋转涂布以形成一底部抗反射涂布(bottomanti-reflectivecoating，barc)层116。barc层116可于光刻曝光工艺中作为抗反射层及/或于蚀刻期间作为光刻图案化转移层。于本实施例中，于形成后，barc层116具有一疏水性顶部表面116a。于一实例中，barc层116为一含氮barc层，其具有图11所示的化学结构式。于其他实例中，barc层116为一酚醛树脂型barc层，其具有图12所示的化学结构式。依据某些实施例，于形成该barc层期间，该barc材料的预溶液(pre-solution)涂布于该基板上并进一步烘烤。在高温烘烤工艺期间，于该barc材料中的羟基作为交联剂，由于烘烤而消耗掉oh基，而使得barc层116成为疏水性。经实验发现，该barc层的疏水性顶部表面与水滴维持性有关。

于图2b所示的另一实施例中，于半导体基板110上形成三层光致抗蚀剂。于此例中，一底层118形成于半导体基板110上。底层118设计以提供蚀刻或离子注入的抗性。该底层118功能等同一掩模，以于蚀刻或离子注入时保护基板110。据此，底层118具有足够的厚度以达到上述目的。于某些实施例中，底层118包含一不含硅的有机聚合物。于某些实施例中，底层118的形成包含旋转涂布及固化(例如以适当烘烤温度进行的热烘烤工艺)。

仍参照图2b，一中间层120形成于底层118上。中间层120为一含硅层，被设计以提供自底层118的蚀刻选择性。于此实施例中，中间层120功能等同一蚀刻掩模，以转移图案至底层118。于某些实施例中，中间层120还被设计为功能等同于底部抗反射涂层，其于光刻曝光工艺期间减少反射，从而增加影像对比度及增强影像解析度。含硅中间层120及不含硅底层118被设计为具有蚀刻选择性。于某些实施例中，中间层120的形成包含旋转涂布及固化(例如以适当烘烤温度进行的热烘烤工艺)。

于某些实例中，将中间层120设计为能有效地借由湿式剥离而在不损及半导体结构100的情况下移除。该可湿式剥离的中间层包含一含硅聚合物(或单纯硅聚合物)130，于某些实施例中，其化学结构如图13所示。尤其是，可湿式剥离的硅聚合物130具有长侧链且含硅量低于20wt％。借由具有长侧链，可降低中间层120的含硅重量比。据此，相对于含硅基团，这些长侧链较容易被移除。又，于干式蚀刻工艺以图案化底层118期间，这些长侧链可降低o-si-o形成。另外，中间层120中的含硅聚合物130被设计以具有较多及/或较长的有机链。该较多及/或较长的有机链将可降低中间层120的硅含量，使得该中间层较容易被移除且不损及半导体结构100。可湿式剥离的中间层120的组成物依据不同实施例而进一步描述。硅聚合物130的化学结构包含一骨干132，其具有彼此化学键合的多个o-si-o基。于某些实施例中，该o-si-o基可不直接彼此键合。举例言之，可经由一些其他的化学基桥接两个相邻的o-si-o基，并将两个相邻的o-si-o基互相键合。硅聚合物130进一步包含第一有机基134(以“x”表示)，其提供交联位置；芳香基136(以“d”表示)，其修饰中间层120的特征(例如反射指数n、消光系数κ及/或蚀刻抗性)；及第二有机基138(以“r”表示)，其增进该光致抗蚀剂层的附着性并调和其他效果，如蚀刻表现性及湿式剥离性。如图13所示，硅聚合物130的骨干132包含键合至第一有机基134的第一子集、键合至芳香基136的第二子集、及键合至第二有机基138的第三子集。o-si-o基的该第一、第二及第三子集的相对重量百分比分别以“a”、“b”及“c”表示(标记于图13)。a、b及c的总和为1或100％。可调整a、b及c的相对重量百分比以适当地调和不同的参数。举例言之，当预期具有较少的交联位置时，降低该o-si-o基的第一子集的重量百分比分“a”。如上述，除了个别的功能以外，该等化学基团“x”、“d”、及“r”被设计以具有长炼以进一步降低中间层120的硅含量及外壳的硅含量，从而较容易移除两者。于某些实施例中，中间层120包含借由脂肪基或芳香基键合于骨干132的硅原子的1-4烷基。于某些实施例中，第一有机基(x)134为交联剂，具有2-20碳(c2-c20)的烷基及至少一个可交联官能基如-i、-br、-cl、-nh2、-cooh、-oh、-sh、-n3、环氧基、炔基、烯基、酮基、醛基、酯基、卤化酰、nhs酯、亚胺酸酯、五氟苯基酯、羟甲基膦、碳二亚胺、顺丁烯二酰亚胺、卤代乙酰、吡啶基二硫化物、硫代磺酸脂、乙烯砜、肼、烷氧基胺、双吖丙啶、芳基迭氮化物、异氰酸酯、膦、酰胺、醚或其组合。依据一些实施例，第一有机基(x)134的重量百分比分“a”范围为0至1。于某些实施例中，芳香基(d)136包含一发色团并包含3-20碳(c3-c20)的烷基，其具有至少一个光敏官能基，如芳香基或杂环基。该芳香族结构可为苯基、萘基、菲基、蒽基、萉基、或其他包含一至五元环的芳香族衍生物。于某些实施例中，第二有机基(r)138包含1-20碳(c1-c20)的烷基，其具有非环状结构或环状结构。举例言之，该环状结构为芳香环。第二有机基138用以增进光致抗蚀剂附着性、蚀刻抗性、及湿式剥离性。于其他实例中，该烷基进一步包含一官能化基团如-i、-br、-cl、-nh2、-cooh、-oh、-sh、-n3、-s(＝o)-、烯基、炔基、亚胺基、醚基、酯基、醛基、酮基、酰胺、砜、乙酸、氰化物或其组合。依据一些实施例，第二有机基(r)138的重量百分比分“c”范围为0至0.5。

以下对该光刻方法的描述以如图2a所示的实施例为基础，该实施例的barc层116形成于表面修饰层114下方。然而，这些描述为例示性而非用以限制。相同的光刻方法可应用于其他实施例，如图1所示的或图2b所示的三层的。

参照图2a，表面修饰层114具有亲水性顶部表面。据此，当该光刻方法进行至形成图案化光致抗蚀剂层时，消除或减少水渍及溶剂残留。表面修饰层114为一具有亲水性特征的聚合性材料。

于某些实施例中，表面修饰层114中的聚合性材料包含一疏水性骨干，其具有(物理性或化学性)键合至该疏水性骨干的多个亲水性侧链。如图14所示的该聚合性材料的一实例，该疏水性骨干包含聚苯乙烯142，其中，n为一整数并表示共同键合以形成聚苯乙烯142的苯乙烯的数目。多个亲水性官能基144(图14中以r表示)键合至疏水性骨干142。于某些实例中，亲水性官能基144包含ch2ch2oh、ch2ch2cooh、ch2so3h、ch2po4h、ch2nh2、ch2n(ch3)2或其组合。如图15所示的该聚合性材料的一实例，该疏水性骨干包含一具有多个重复疏水性化学基团彼此键合以形成长炼的疏水性骨干152。多个亲水性官能基154(图15中以r表示)键合至疏水性骨干152。于某些实例中，亲水性官能基154包含ch2ch2oh、ch2ch2cooh、ch2so3h、ch2po4h、ch2nh2、ch2n(ch3)2或其组合。

如图16所示，于某些实施例中，表面修饰层114中的聚合性材料包含一嵌段共聚物，其具有疏水性官能基162及亲水性官能基164。于此实施例中，疏水性官能基162为聚苯乙烯，且亲水性官能基嵌段166为聚甲基丙烯酸甲酯二羧酸。标记m及n为整数并分别表示苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯化学基团的数目。疏水性官能基162及亲水性官能基164彼此键合以形成该嵌段共聚物。尤其是，亲水性官能基164包含二羧基(dicooh)，其键合至该聚甲基丙烯酸甲酯。

于某些实施例中，表面修饰层114中的聚合性材料包含亲水性官能基，如羟基、酸基、或胺基。进一步于该等实施例中，表面修饰层114中的聚合性材料包含聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯基吡啶、聚二烯丙基二甲基氯铵、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、聚酰胺、具有一级胺基的聚合物、具有二级胺基的聚合物、具有三级胺基的聚合物、具有四级胺基的聚合物、或其组合。某些该等具有羟基或酸基的化学结构进一步如图17所示，其中n为一整数。某些该等具有胺基的化学结构进一步如图18所示。

于某些实施例中，表面修饰层114具有低于5纳米(nm)的厚度，低于2nm更佳。表面修饰层114以旋转涂布、喷雾或气相沈积形成。该表面修饰材料的预溶液以上述技术的一而涂布于该基板上并进一步烘烤、或与接续形成的光致抗蚀剂一并烘烤。于某些实施例中，在涂布前，该表面修饰材料的预溶液与一光致抗蚀剂稀释剂(resistreducedcoatingsolution)混合，从而形成经稀释的预溶液，此为了调和该预溶液浓度而达到最佳化表现。于一实例中，该光致抗蚀剂稀释剂包含丙二醇甲醚及丙二醇甲醚醋酸酯，从而形成经稀释的预溶液。于进一步的实例中，该光致抗蚀剂稀释剂包含70％丙二醇甲醚及30％丙二醇甲醚醋酸酯，也简称为ok73。

现参照图3，于表面修饰层114上形成一光致抗蚀剂层(光敏层或阻抗层)122。如上述，表面修饰层114提供一亲水性顶部表面。据此，光致抗蚀剂层(光敏层或阻抗层)122形成于表面修饰层114的亲水性顶部表面上。光致抗蚀剂层122的形成可包含旋转涂布及烘烤工艺。光致抗蚀剂层122可包含一光敏化学品、一聚合性材料及一溶剂。于某些实施例中，光敏层122利用一化学增幅型(chemicalamplification，ca)光致抗蚀剂材料。举例言之，正性ca光致抗蚀剂材料包含一聚合物材料，在该聚合性材料与酸反应后会变成可溶于显影剂(例如一碱性溶液)。或，该ca光致抗蚀剂材料可为负性并包含一聚合物材料，在该聚合物与酸反应后会转为对显影剂(例如一碱性溶液)为不溶。光致抗蚀剂层122进一步包含一溶剂。该溶剂可借由软性烘烤工艺而部分挥发。于进一步实施例中，当使用该ca光致抗蚀剂材料时，该光敏化学品包含分布于该光致抗蚀剂层中的光致产酸剂(pag)，吸收光能后，该pag分解并形成小量的酸。该pag的浓度范围可介于该光致抗蚀剂层122的约1wt％及30wt％之间。

光致抗蚀剂层122可额外包含其他成分，例如分布于该溶剂及聚合性材料中的抑制剂(quencher)。于本实施例中，该抑制剂为碱性型且能够中和酸。共同地或二择一地，该抑制剂可抑制该光致抗蚀剂层116的其他活性成分，例如抑制光致产酸反应。

参照图4，接着将半导体结构100转移至一光刻设备以进行曝光工艺。于一实施例中，曝光工艺使用具有适当辐射源及对应辐射能的光刻技术。于该曝光工艺中，光致抗蚀剂层122经由一具有预先定义的图案的光掩模(掩模或刻线)而于辐射能下曝光，产生一潜光致抗蚀剂图案(latentphotoresistpattern)，其包含多个曝光区域(如曝光特征122a)及多个未曝光区域122b。于某些实施例中，该光致抗蚀剂的组成物对用于光刻曝光工艺中的辐射敏感，该辐射例如紫外光(uv)、深紫外光(duv)、或极远紫外光(euv)。于不同实例中，该辐射能可包含氟化氪(krf)准分子激光的248nm射线、氟化氩(arf)准分子激光的193nm射线、氟(f2)准分子激光的157nm射线、或极远紫外光(euv)如具有波长约13.5nm的极远紫外光线。在曝光工艺后，接着进行其他加工工艺如曝光后烘烤(peb)工艺。

参照图5，以显影剂将光致抗蚀剂层122显影以形成一图案化的光致抗蚀剂层。于本实例中，光致抗蚀剂层122具有正型，该光致抗蚀剂层的经曝光部分122a由显影剂如四甲基氢氧化铵(tmah)而移除。于一实例中，该显影剂包含适当浓度的tmah溶液，如约2.38％。然而，负型光致抗蚀剂层及/或负型显影剂可择一使用。显影后，可对光致抗蚀剂层122进行其他加工步骤，如硬性烘烤工艺。使用光掩模及光刻设备的该曝光工艺，可以其他适当技术执行或取代，如无光掩模光刻、电子束成像、离子束成像、及分子印迹。

于某些实施例中，于将显影剂施用至该经曝光的光致抗蚀剂层以形成该图案化光致抗蚀剂层后，可接续其他步骤以清洁及减少该图案化光致抗蚀剂层的缺陷。举例言之，可喷洒及旋涂去离子水(diw)至半导体结构100。接着，可喷洒及旋涂一溶液如firm溶液至半导体结构100。依据一些实施例，该firm溶液包含diw及界面活性剂。替代地或额外地，可进一步对半导体结构100进行氮气冲洗。

参照图6，对barc层116进行第一蚀刻工艺，以图案化光致抗蚀剂层122作为蚀刻掩模，从而将该图案由图案化光致抗蚀剂层122转移至barc层116。

参照图7，在对barc层116进行第一蚀刻工艺而图案化之后，光致抗蚀剂层122可借由适当技术而移除，例如湿式剥离或等离子体灰化。于移除光致抗蚀剂层122时，还可移除表面修饰层114。

参照图8，对材料层112进行第二蚀刻工艺，以图案化barc层116作为蚀刻掩模，从而将该图案由图案化barc层114转移至材料层112。于不同实施例中，该第二蚀刻工艺可包含干式蚀刻、湿式蚀刻或其组合，于barc层116实质存在下，以蚀刻剂选择性蚀刻材料层112。该蚀刻选择性可借由选择适当的蚀刻剂而达成。举例言之，当该材料层包含二氧化硅，该第二蚀刻工艺可包含使用氢氟化物的湿式蚀刻、或使用含氟气体的干式蚀刻。于使用三光致抗蚀剂层的实施例中，第一及第二蚀刻工艺分别施用至中间层120及底层118。于此例中，该第一蚀刻工艺可包含干式蚀刻、湿式蚀刻或其组合。于本实例中，该蚀刻工艺包含等离子体蚀刻工艺，其使用含氟蚀刻剂如cf2、cf3、cf4、c2f2、c2f3、c3f4、c4f4、c4f6、c5f6、c6f6、c6f8或其组合。该第二蚀刻工艺可包含等离子体蚀刻工艺，其使用含硫气体及含氧气体的蚀刻剂。于一实例中，该含氧气体包含氧(o2)。于一实例中，该含硫气体包含羰基硫(cos)。于其他实例中，该含硫气体包含二氧化硫(so2)。

参照图9，barc层116可以适当工艺移除，例如湿式蚀刻。

如图10所示的另一实施例，材料层112为一硬式掩模层，且对半导体基板110施用离子注入工艺，其以该图案化硬式掩模层作为注入掩模，从而于半导体基板110中形成不同掺杂特征124，如掺杂井。于进一步实施例中，一介电材料层(如二氧化硅)可设置于半导体基板110及材料层112之间作为离子注入屏蔽层，以增进注入品质，例如减少离子注入工艺期间的通道效应。

图19为依据一些实施例建构的将工作组件(如半导体结构100)图案化的方法200的流程图。方法200可包含操作步骤212，形成聚合性材料层，例如形成一底层118及于底层118上的中间层120(如图2b所示)，或替代性地，于该工作组件上形成一barc层116(如图2a所示)。于此实施例中，操作步骤212之后，该工作组件具有一聚合性材料层，其具有疏水性顶部表面。

方法200进一步包含操作步骤214，形成表面修饰层114。表面修饰层114具有亲水性顶部表面。表面修饰层114为具有亲水性特征的聚合性材料。

于某些实施例中，表面修饰层114中的聚合性材料包含一疏水性骨干，具有键合至该疏水性骨干的多个亲水性侧链。于该聚合性材料的一实例中，该疏水性骨干包含聚苯乙烯。多个亲水性官能基键合至该疏水性骨干。于某些实例中，各亲水性官能基包含ch2ch2oh、ch2ch2cooh、ch2nh2、ch2n(ch3)2、或其组合。于该聚合性材料的一实例中，该疏水性骨干包含一具有多个重复化学基团共同键合所形成的长炼的疏水性骨干152。多个亲水性官能基键合至疏水性骨干152。

于某些实施例中，表面修饰层114中的聚合性材料包含具有疏水性官能基及亲水性官能基的嵌段共聚物。于此实施例中，该疏水性官能基为聚苯乙烯，且该亲水性官能基嵌段为聚甲基丙烯酸甲酯二羧酸。该疏水性官能基及亲水性官能基共同键合以形成该嵌段共聚物。尤其是，该亲水性官能基包含键合至该聚甲基丙烯酸甲酯的二羧基。

于某些实施例中，表面修饰层114中的聚合性材料包含亲水性官能基，如羟基、酸基、或胺基。于进一步实施例中，表面修饰层114中的聚合性材料包含聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯基吡啶、聚二烯丙基二甲基氯铵、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、聚酰胺、具有一级胺基的聚合物、具有二级胺基的聚合物、具有三级胺基的聚合物、具有四级胺基的聚合物、或其组合。

于某些实施例中，表面修饰层114具有低于5nm的厚度，低于2nm更佳。表面修饰层114以旋转涂布、喷雾或气相沈积形成。以上述技术方案的一将该表面修饰材料的预溶液涂布置该基板上，并可进一步烘烤，或与接续形成的光致抗蚀剂共同烘烤。于某些实施例中，为了调和该预溶液的浓度以达最适化表现，在涂布前将该表面修饰材料的预溶液与一光致抗蚀剂稀释剂混合，从而形成经稀释的预溶液。于一实例中，该光致抗蚀剂稀释剂包含丙二醇甲醚及丙二醇甲醚醋酸酯，从而形成经稀释的预溶液。于进一步实例中，该光致抗蚀剂稀释剂包含70％丙二醇甲醚及30％丙二醇甲醚醋酸酯，也简称为ok73。

方法200进行至操作步骤216，于表面修饰层114上形成光致抗蚀剂层122。方法300进一步包含操作步骤218，依据一预定义的图案(如光掩模上定义的电路图案)进行光刻曝光工艺122。方法200还包含操作步骤220，进行显影工艺以形成图案化光致抗蚀剂层。该图案化定义的光致抗蚀剂层可进一步被转移至该barc层、或该中间层及下层。方法200包含操作步骤222，进行该工作组件的制备工艺，以图案化光致抗蚀剂层122、图案化底层112或图案化barc层116作为掩模，故该制备工艺仅施用至对应于该图案化层开口的该工作组件的部分中，而被该对应的图案化层所覆盖的该工作组件其他部分则受到保护而不被该制备工艺所影响。于某些实施例中，该制备工艺包含一蚀刻工艺，施用至该工作组件的顶部材料层，并以该对应的图案化层作为蚀刻掩模。于某些实施例中，该制备工艺包含一离子注入工艺，施用至该工作组件，并以该对应的图案化层作为注入掩模，从而在该半导体基板中形成不同的掺杂特征。

本发明实施例提供一种光刻方法及用于该光刻方法的表面修饰层。借由使用该表面修饰层，该工作组件的顶部表面对于涂覆于其上的光致抗蚀剂层被修饰为亲水性。借由执行本发明实施例的方法，可达成下述一些优点。然而，可理解此处所公开的不同实施例可提供不同的优点，但并未限定所有实施例必须具备某特定优点。举例言之，在该光刻操作以形成该图案化光致抗蚀剂层期间及之后，于该图案化光致抗蚀剂层上的缺陷(如水渍及溶剂残留)可被消除或减少。该方法具有高成本效益，且容易应用在光刻图案化操作。该barc层原始功能(如蚀刻抗性及抗反射性)可适当地保留。该方法可在无须使用firm容易或氮气冲洗的情况下，用以减少缺陷。对于先进工艺节点而言，薄的中间层能够用以改善涂布均匀性。

依据一些实施例，提供一种光刻方法。该光刻方法包含于一基板上形成一表面修饰层，该表面修饰层包含一亲水性顶部表面；于该表面修饰层上涂布一光致抗蚀剂层；及将该光致抗蚀剂层显影，从而形成一图案化光致抗蚀剂层。

依据另一些实施例，提供一种光刻方法。该光刻方法包含于一基板上形成一抗反射涂层，其中该抗反射涂层具有一疏水性顶部表面；于该抗反射涂层的疏水性顶部表面涂布一光致抗蚀剂层；将该光致抗蚀剂层进行光刻曝光工艺；及将该光致抗蚀剂层显影，从而形成一图案化光致抗蚀剂层。

该光刻方法包含于基板上形成一聚合性材料层，其中该聚合性材料层具有一疏水性顶部表面；于该聚合性材料层的疏水性顶部表面上形成一表面修饰层；于该表面修饰层上涂布一光致抗蚀剂层；对该光致抗蚀剂层进行光刻曝光工艺；及将该光致抗蚀剂层显影，从而形成一图案化光致抗蚀剂层。该表面修饰层包含一亲水性化学基，选自由下列所成群组：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯基吡啶、聚二烯丙基二甲基氯铵、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、聚酰胺、具有一级胺基的聚合物、具有二级胺基的聚合物、具有三级胺基的聚合物、具有四级胺基的聚合物、及其组合。

上述各实施例的内容为了详细说明本发明，然而，这些实施例仅用于说明，并非意欲限制本发明。本领域技术人员可理解，本发明的公开内容可作为基础而用以设计或修饰其他工艺及结构，以达成相同目的及/或达成相同优点。本领域技术人员还可理解，在不悖离后附权利要求书所界定的范畴下针对本发明所进行的各种变化、替换或修改均落入本发明的保护范围内。