使用表面修饰层的光刻方法技术

依据本发明专利技术某些实施例，提供一种光刻方法。该光刻方法包括：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；以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。

【技术实现步骤摘要】
使用表面修饰层的光刻方法
本专利技术实施例涉及半导体制造的
，特别涉及一种光刻工艺。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，依据本专利技术某些实施例，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，依据本专利技术某些实施例，一例示性半导体的结构的剖面图。图11及图12显示，依据本专利技术某些实施例，用于光刻工艺的BARC层的化学结构的概要图。图13显示，依据本专利技术某些实施例，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，依据本专利技术某些实施例，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，依据本专利技术某些实施例，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，依据本专利技术某些实施例，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，依据本专利技术某些实施例，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，依据本专利技术一实施例，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，并非意欲限制本专利技术。例如，于专利技术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，本专利技术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专利技术实施例所进行的各种变化或修改均落入本专利技术的保护范围内。图1、图2A、图2B及图3-图10提供，依据本专利技术某些实施例，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
2016.08.12 US 62/374,616;2016.11.18 US 15/355...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淑芳，简宏仲，许林弘，谢弘璋，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71