本發(fā)明涉及化學(xué)增幅光阻材料、共聚物及微影方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體技術(shù)不斷發(fā)展，特征尺寸愈來(lái)愈小，小至65納米、45納米甚至更小。用于生產(chǎn)小特征尺寸的光阻材料不再滿足解析度及工藝的要求。例如，藉由紫外光通過(guò)掩膜照射涂覆于基板表面上的現(xiàn)有的正型(positive tone)光阻，在曝光區(qū)域產(chǎn)生質(zhì)子酸。隨后，將后曝光烘烤工藝應(yīng)用于基板，以增強(qiáng)酸增幅，且光阻的酸性反應(yīng)引起曝光區(qū)域中的極性轉(zhuǎn)換。將顯影劑沖洗應(yīng)用于光阻，溶解曝光區(qū)域中的光阻。然而，由于酸擴(kuò)散，尤其是后曝光烘烤期間的酸擴(kuò)散，此光阻及其相應(yīng)方法有缺陷，導(dǎo)致未曝光區(qū)域中存有酸，從而導(dǎo)致低成像對(duì)比度及成像品質(zhì)降低。例如，由于酸擴(kuò)散，很難使用當(dāng)前的微影技術(shù)轉(zhuǎn)印諸如金屬線的窄溝道圖案及諸如通孔的窄列圖案。因此，需要一種方法及材料改良成像對(duì)比度及微影圖案轉(zhuǎn)印的品質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一態(tài)樣為一種共聚物，包含：一疏水單元；一親水單元，親水單元包含一酸產(chǎn)生劑基團(tuán)；以及一連接單元，連接單元接合于疏水單元及親水單元的間，連接單元包含一遇酸不穩(wěn)定基團(tuán)。

本發(fā)明的另一態(tài)樣為一種微影方法，包含：在一基板上形成一光阻層，光阻層包含復(fù)數(shù)個(gè)自組裝共聚物，這些自組裝共聚物分為非極性及極性微相區(qū)域的一形態(tài)，各這些共聚物包含：一疏水單元，疏水單元在一非極性微相區(qū)域中形成；一親水單元，親水單元在一極性微相區(qū)域中形成，親水單元包含一酸產(chǎn)生劑基團(tuán)；以及一連接單元，連接單元接合于疏水單元與親水單元之間，連接單元包含一遇酸不穩(wěn)定基團(tuán)；曝光光阻層，以在曝光的特征內(nèi)極性微相區(qū)域中產(chǎn)生酸；烘烤光阻層，使酸擴(kuò)散至包含這些遇酸不穩(wěn)定基團(tuán)并與曝光的極性微 相區(qū)域相鄰的區(qū)域，酸擴(kuò)散在非極性微相區(qū)域中受抑制；以及顯影光阻層。

本發(fā)明的又一態(tài)樣為一種化學(xué)增幅光阻材料，包含：一溶劑；以及一共聚物，共聚物包含：一疏水單元，疏水單元包含一穩(wěn)定基團(tuán)；一親水單元，親水單元包含一酸產(chǎn)生劑基團(tuán)；以及一連接單元，連接單元接合于疏水單元與親水單元之間，連接單元包含一遇酸不穩(wěn)定基團(tuán)，其中化學(xué)增幅光阻是用于：在一曝光工藝期間經(jīng)由酸產(chǎn)生劑基團(tuán)產(chǎn)生酸；在一后曝光烘烤(post-exposure bake，PEB)工藝期間，經(jīng)由遇酸不穩(wěn)定基團(tuán)進(jìn)行催化酸反應(yīng)；以及在后曝光烘烤工藝期間經(jīng)由穩(wěn)定基團(tuán)抑制酸擴(kuò)散。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

附圖說(shuō)明

搭配相對(duì)應(yīng)的圖示閱讀下列詳細(xì)的敘述，可以更清晰地了解本案發(fā)明的一些方面，應(yīng)該注意的是，根據(jù)在工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)慣例，多種特征并不會(huì)依實(shí)際的尺寸來(lái)繪制，事實(shí)上，為了更清楚地進(jìn)行討論，多種特征的尺寸可能被任意的增大或縮小。

圖1為根據(jù)另一實(shí)施例中本發(fā)明的態(tài)樣的敏感材料的方框圖；

圖2繪示根據(jù)一實(shí)施例之共聚物的化學(xué)式；

圖3為繪示微影圖案化制程之方法之一實(shí)施例的流程圖；以及

圖4、圖5、圖6、圖7、圖8a、圖8b、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13a、圖13b、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18a、圖18b、圖19、圖20、圖21、圖22、圖23a及圖23b為根據(jù)多種實(shí)施例在圖3的微影工藝的多個(gè)制造階段期間的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化圖。

其中，附圖標(biāo)記

10：敏感材料

12：共聚物

12a：疏水單元

12b：連接單元

12c：親水單元

14：溶劑

30：方法

31、32、33、34、35a、35b：步驟

42：中性層

44：共聚物光阻層

52：極性條

52'：條

54：非極性條

62：曝光特征

64：未曝光特征

82：窄溝道

84：窄線

102：圓柱體

102'：圓柱體

104：非極性矩陣

132：窄孔

134：窄圓柱體

具體實(shí)施方式

應(yīng)了解，以下揭示案提供用于實(shí)施多個(gè)實(shí)施例的不同特征的許多不同實(shí)施例或范例。在下文中描述元件及布置的特定范例，以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，此些僅為范例，而不意欲為限制。例如，以下描述中，第二特征上面或上方的第一特征的形成可能包括以下實(shí)施例：第一及第二特征以直接接觸的方式形成；及在第一特征與第二特征之間形成額外的特征，以使得第一特征及第二特征不直接接觸。此外，在多個(gè)范例中本發(fā)明可能重復(fù)元件符號(hào)及/或字母。此重復(fù)是為達(dá)簡(jiǎn)化和清晰的目的，而就其本身而言，此重復(fù)并不表示多個(gè)實(shí)施例及/或討論的設(shè)置之間的關(guān)系。

圖1為根據(jù)另一實(shí)施例中本發(fā)明的態(tài)樣圖示敏感材料10的方框圖。

敏感材料10包括共聚物12，共聚物12包含由化學(xué)鍵耦接的一或更多個(gè)聚合物單元。一或更多個(gè)聚合物單元包括疏水單元12a、連接單元12b和親水單元12c，三者如圖1所示進(jìn)行耦接。在一實(shí)施例中，疏水單元12a可包含提 供抗酸擴(kuò)散的穩(wěn)定基團(tuán)。此實(shí)施例中進(jìn)一步而言，連接單元12b可包含遇酸不穩(wěn)定基團(tuán)，遇酸不穩(wěn)定基團(tuán)在與酸反應(yīng)時(shí)會(huì)進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換。例如，當(dāng)與酸反應(yīng)時(shí)，遇酸不穩(wěn)定基團(tuán)可從非極性轉(zhuǎn)換為極性。此外，在此實(shí)施例中，親水單元12c可包含酸產(chǎn)生劑基團(tuán)，當(dāng)曝露于可見光、紫外線輻射及/或其他類型的能量(包括但不限于光子能、熱能、電子能及/或機(jī)械能)下時(shí)，酸產(chǎn)生劑基團(tuán)產(chǎn)生酸。

可根據(jù)疏水單元12a、連接單元12b及親水單元12c的體積分率(vol％)針對(duì)特定應(yīng)用調(diào)整共聚物12的組份。更特定言之，體積分率可經(jīng)調(diào)整，以便藉由自組裝在微相分離時(shí)形成特定形態(tài)。在一實(shí)施例中，疏水單元12a及親水單元12c兩者的體積分率均在30vol％與60vol％的范圍之間，而連接單元12b的體積分率在0vol％與20vol％的范圍之間。在此實(shí)施例中，共聚物12藉由自組裝在微相分離時(shí)形成層狀形態(tài)。在另一實(shí)施例中，疏水單元12a的體積分率在60vol％與90vol％的范圍之間，連接單元12b的體積分率在0vol％與20vol％的范圍之間，而親水單元12c的體積分率在10vol％與40vol％的范圍之間。在此實(shí)施例中，共聚物12藉由自組裝在微相分離時(shí)可形成圓柱狀形態(tài)。在又一實(shí)施例中，疏水單元12a、連接單元12b及親水單元12c各自的體積分率在20vol％與40vol％的范圍之間。在此實(shí)施例中，可能出現(xiàn)共聚物12的有限分離或無(wú)微相分離，從而導(dǎo)致一隨機(jī)相?；蛘?，可選擇共聚物12的另一組分，以便達(dá)成多個(gè)其他形態(tài)或其他性質(zhì)。

敏感材料10可進(jìn)一步包括溶劑14。敏感材料10中溶劑14的存在及相對(duì)量可有所不同。在一實(shí)施例中，藉由蒸發(fā)及烘烤步驟(例如：軟烘烤及硬烘烤)可全部或部分移除溶劑14。在一些實(shí)施例中，溶劑14可包括一或更多種添加劑材料，例如：增強(qiáng)顯影工藝的表面活化劑。

在一些實(shí)施例中，敏感材料10可為化學(xué)增幅型(chemically amplified，CA)光阻。此些實(shí)施例中進(jìn)一步而言，敏感材料10可包括用于淬滅酸反應(yīng)的淬滅劑。在一替代實(shí)施例中無(wú)需淬滅劑，因?yàn)樗岙a(chǎn)生及擴(kuò)散受限于共聚物12的特定微相。

圖2繪示根據(jù)一實(shí)施例的共聚物12的化學(xué)式。如圖1中所示，共聚物12包括疏水單元12a、連接單元12b及親水單元12c。在化學(xué)式的一實(shí)施例中，Rb包含從以下化學(xué)基團(tuán)的一者中選擇的一化學(xué)基團(tuán)：H及CH₃。Ra包含選自 以下化學(xué)基團(tuán)的一化學(xué)基團(tuán)：飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環(huán)狀的烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、酰胺基及胺基，且以上該些化學(xué)基團(tuán)具有一長(zhǎng)度范圍在0與12個(gè)碳單位之間的碳鏈。X包含選自以下化學(xué)基團(tuán)的一化學(xué)基團(tuán)：H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環(huán)狀烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、酰胺基、胺基、亞胺基、酰亞胺基、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該些化學(xué)基團(tuán)具有一長(zhǎng)度范圍在1與12個(gè)碳單位之間的碳鏈。S包含選自以下化學(xué)基團(tuán)的一化學(xué)基團(tuán)：飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環(huán)狀的烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基及羥基，且以上該些化學(xué)基團(tuán)具有一長(zhǎng)度范圍在0與12個(gè)碳單位之間的碳鏈。AG包含選自以下化學(xué)基團(tuán)的一化學(xué)基團(tuán)：芳香環(huán)、二維或三維碳環(huán)、H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環(huán)狀的烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、羥基、酰胺基、胺基、亞胺基、酰亞胺基、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該些化學(xué)基團(tuán)具有一長(zhǎng)度范圍在1與16個(gè)碳單位之間的碳鏈。Pa包含選自以下極性基團(tuán)的一極性基團(tuán)：H、鹵素、飽和、不飽和、直鏈、支鏈或環(huán)狀的烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、羰基、羥基、羧基、酯基、醚基、羥基、酰胺基、胺基、亞胺基、酰亞胺、硝酸鹽基、腈基及端基，且以上該些極性基團(tuán)具有一長(zhǎng)度范圍在1與16個(gè)碳單位之間的碳鏈。Pb包含選自以下光酸產(chǎn)生劑(photoacid generator，PAG)的一光酸產(chǎn)生劑基團(tuán)：重氮鹽、鏻鹽、锍鹽、碘鹽、酰亞胺磺酸鹽、肟磺酸鹽、重氮基二砜、二砜及鄰硝基芐基磺酸鹽。當(dāng)PAG暴露于可見光、紫外線輻射及/或其他類型的能量，包括但不限于光子能、熱能、電子能及/或機(jī)械能，時(shí)，PAG產(chǎn)生酸。

在另一實(shí)施例中，Pa可進(jìn)一步包含選自以下化學(xué)基團(tuán)的一者的一化學(xué)基團(tuán)：-COOH、-OH、-NH₂、醛基及羰基。

圖3為繪示微影圖案化工藝的方法30的一實(shí)施例的流程圖。圖4至圖23為根據(jù)多個(gè)實(shí)施例微影工藝的多個(gè)制造階段期間的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化圖。

參閱圖3、圖4、圖9、圖14及圖19，方法30從涂覆步驟31開始，步驟包含在中性層42上涂覆包含敏感材料10的共聚物光阻層44?？蓪⒅行詫?2涂覆于諸如半導(dǎo)體晶圓的一基板上，或涂覆于其他適當(dāng)結(jié)構(gòu)上，結(jié)構(gòu)上形成有或待形成諸如集成電路的圖案?；蹇砂ň哂卸鄠€(gè)摻雜區(qū)域、介電特征及/ 或多級(jí)互連的硅基板?；蹇商娲匕ㄆ渌m當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料，包括Ge、SiGe或GaAs?；蹇商娲匕ǚ前雽?dǎo)體材料，諸如用于薄膜晶體管液晶顯示器(thin-film-transistor liquid crystal display，TFT-LCD)裝置的玻璃板、用于掩膜的融合石英基板或用于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的磁性材料?；蹇蛇M(jìn)一步包括待圖案化的一或更多層材料層。

中性層42包含有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料、處理或以上各者的一適當(dāng)?shù)慕M合。在本實(shí)施例中，中性層12包含具有與共聚物12(亦即疏水單元12a、連接單元12b及親水單元12c)相同的聚合物單元，配置為各聚合物單元的體積分率的范圍在20vol％與40vol％之間。中性層42可替代地包含配置為具有另一適當(dāng)?shù)捏w積分率的共聚物12。中性層42可進(jìn)一步包括一金屬合金，包括但不僅限于包含金、銀、銅、鉑、鐵、鉻、鋁、鈦、鎢及鋅的一或更多者的一合金。中性層可進(jìn)一步包含旋涂涂層，諸如底部抗反射涂層(BARC及/或Si-BARC)。根據(jù)一或更多個(gè)處理，包括但不限于紫外線固化、溶劑流體沖洗、水流體沖洗、氣體蒸汽處理及電漿處理，可進(jìn)一步對(duì)中性層42進(jìn)行處理。

藉由設(shè)置于中性層42上形成共聚物光阻層44，使用任何適當(dāng)技術(shù)形成敏感材料10，諸如旋涂技術(shù)。共聚物光阻層44的厚度為可設(shè)置的，且可藉由調(diào)整涂覆工藝及/或敏感材料10的組分決定共聚物光阻層44的厚度。在一些實(shí)施例中，共聚物光阻層的厚度可在10納米與200納米之間的范圍內(nèi)。在另一實(shí)施例中，共聚物光阻層可形成一單層，諸如自組裝單層(self-assembled monolayer，SAM)。本實(shí)施例中，在進(jìn)行涂覆步驟31期間，共聚物光阻層44發(fā)生有限分離或無(wú)微相分離。亦即，共聚物10實(shí)質(zhì)上隨機(jī)安置于基板表面的上方。在一替代實(shí)施例中，共聚物光阻層44可經(jīng)設(shè)置，以使得共聚物12在涂覆步驟31期間發(fā)生完全分離或部分微相分離。例如，可藉由選擇適當(dāng)?shù)耐扛布夹g(shù)(諸如適當(dāng)受控的浸涂技術(shù))達(dá)成微相分離。

參閱圖3、圖5、圖10、圖15及圖20，方法30進(jìn)行至預(yù)烘烤步驟32，步驟32包含使用適當(dāng)?shù)暮婵緳C(jī)構(gòu)(諸如加熱板或烘箱)預(yù)烘烤共聚物光阻層44。在步驟32期間，具有中性層42及共聚物光阻層44的基板經(jīng)加熱至高烘烤溫度。在一些實(shí)施例中，烘烤溫度的范圍在100℃與250℃之間，而烘烤時(shí)間的范圍在一分鐘與三分鐘之間。替代地，可使用其他適當(dāng)?shù)暮婵緶囟燃皶r(shí)間。在一些實(shí)施例中，預(yù)烘烤步驟32為軟烘烤工藝，其中共聚物光阻層44中的部 分溶劑14蒸發(fā)。

在預(yù)烘烤步驟32期間，共聚物光阻層44中的共聚物12自組裝在中性層42的表面形成二維形態(tài)。由烘烤的熱能驅(qū)動(dòng)的自組裝引起共聚物12的疏水單元12a及親水單元12c分為非極性與極性微相。如以上參閱圖1所討論的內(nèi)容，自組裝期間獲得的特定形態(tài)可經(jīng)設(shè)置，例如藉由選擇共聚物12中適當(dāng)體積分率的疏水單元12a、連接單元12b及親水單元12c來(lái)設(shè)置。其他參數(shù)可進(jìn)一步有助于在自組裝期間獲得形態(tài)，包括但不限于共聚物12的單元12a-12c的長(zhǎng)度及/或化學(xué)式；溶劑14及/或敏感材料10的組分；中性層42的材料；下層基板上存在的經(jīng)圖案化的結(jié)構(gòu)；以及涂覆步驟31及預(yù)烘烤步驟32的處理參數(shù)。

圖5圖示的實(shí)施例中，預(yù)烘烤步驟期間取得的形態(tài)為層狀形態(tài)，其中共聚物12的疏水(非極性)單元12a及親水(極性)單元12c分為相反極性的平行條(亦即極性條52與非極性條54)。在層狀形態(tài)中，共聚物12的連接單元12b接合于極性條52與非極性條54之間。條52及62的寬度與共聚物12的聚合物單元12a-12c的長(zhǎng)度有關(guān)。在本實(shí)施例中，條52及54的寬度范圍在10納米與20納米之間。在基板的寬區(qū)域之上，共聚物光阻層44的條在預(yù)烘烤步驟32之后可形成多個(gè)布置。在一實(shí)施例中，共聚物光阻層44可形成隨機(jī)定向條的網(wǎng)狀布置。在另一實(shí)施例中，共聚物光阻層44可形成平行條的規(guī)則圖案。在又一實(shí)施例中，共聚物光阻層44可形成與基板的下層特征(諸如集成電路特征)對(duì)準(zhǔn)的條。

在圖10圖示的替代實(shí)施例中，預(yù)烘烤步驟32期間取得的形態(tài)為圓柱狀形態(tài)，其中共聚物12的親水(極性)單元12c及疏水(非極性)單元12a分為嵌入非極性矩陣104中的極性圓柱體102。在圓柱狀形態(tài)中，共聚物12的連接單元12b接合于極性圓柱體102與非極性矩陣104之間。圓柱體102的半徑及間隔與共聚物12的聚合物單元12a-12c的長(zhǎng)度有關(guān)。在本實(shí)施例中，圓柱體102的半徑的范圍在10納米與20納米之間。在基板的寬區(qū)域之上，共聚物光阻層44的圓柱體在預(yù)烘烤步驟32之后可形成多個(gè)布置。在一實(shí)施例中，共聚物光阻層44可形成隨機(jī)定位圓柱體的布置。在另一實(shí)施例中，共聚物光阻層44可形成規(guī)則的圓柱體圖案，諸如柵格或六角柱圖案。在又一實(shí)施例中，圓柱體的位置可與基板的下層特征(諸如集成電路特征)對(duì)準(zhǔn)。

參閱圖3、圖6、圖11、圖16及圖21，方法30進(jìn)行至曝光步驟33，在 步驟期間使用微影曝光工具(諸如在用于曝光的步驟及掃描操作中可供操作的掃描器)曝光共聚物光阻層44。在曝光步驟33期間，具有中性層42及共聚物光阻層44的基板移送至微影曝光工具進(jìn)行曝光工藝。在曝光工藝的實(shí)施例中，共聚物光阻層44曝光于輻射能，諸如深紫外線(deep ultra-violet，DUV)或極紫外線(extreme ultra-violet，EUV)，及/或帶電粒子束，諸如電子束或離子束。在用于說(shuō)明的多個(gè)范例中，輻射能可包括氟化氪(KrF)準(zhǔn)分子激光器的248納米束或氟化氬(ArF)準(zhǔn)分子激光器的193納米束。在其他說(shuō)明性范例中，輻射能可包括波長(zhǎng)約為13.5納米的EUV、波長(zhǎng)小于約1納米的X射線輻射及/或能量小于約100eV的電子束。

在圖6及圖11圖示的實(shí)施例中，共聚物光阻層44經(jīng)由具有圖案(諸如根據(jù)設(shè)計(jì)布局預(yù)定的集成電路圖案)的掩膜(遮罩或主掩膜)曝露于輻射。掩膜導(dǎo)致共聚物光阻層44上出現(xiàn)投影圖案，包括一或更多個(gè)曝光區(qū)域(諸如曝光特征62)及一或更多個(gè)未曝光區(qū)域(諸如未曝光特征64)。在一些實(shí)施例中，投影圖案的特征可具有與自組裝共聚物形態(tài)的特征類似的尺寸。在此些實(shí)施例中，由組合投影圖案與自組裝組裝共聚物形態(tài)所得的光阻圖案可包括孤立(iso)間距特征或半孤立(semi-iso)間距特征。在一替代實(shí)施例中，投影圖案的特征可具有比自組裝共聚物形態(tài)的特征更大的尺寸。在此些范例中，光阻圖案可包括密集間距特征，密集特征主要由自組裝共聚物形態(tài)而非投影圖案界定。

在圖16及圖21所示的實(shí)施例中，在曝光工藝中不使用掩膜。在此些實(shí)施例中，曝光區(qū)域62包含所有或大部分基板。在無(wú)投影圖案的情況下，光阻圖案全部或幾乎全部由自組裝共聚物形態(tài)界定。所得光阻圖案具有密集間距特征。

在曝露步驟33期間，藉由共聚物光阻層44的PAG在經(jīng)曝光的特征62內(nèi)的共聚物光阻層44中產(chǎn)生酸。更特定言之，在圖6所示的實(shí)施例中，酸產(chǎn)生可部分或全部定位于經(jīng)曝光的特征62內(nèi)部的極性條52'。同樣地，在圖11所示的實(shí)施例中，酸產(chǎn)生可部分或全部定位于經(jīng)曝光的特征62內(nèi)部的極性圓柱體102'。因?yàn)楣簿畚?2的親水(極性)單元12c中包括共聚物光阻層44的PAG，而疏水(非極性)單元12a中不包括共聚物光阻層44的PAG，所以發(fā)生局部化(localization)。因此，曝光步驟33期間，在經(jīng)曝光的極性特征(亦即條52’及/或圓柱體102’)中產(chǎn)生酸，但是共聚物光阻層44中其他地方不產(chǎn)生大量的 酸。

參考圖3、圖7、圖12、圖17及圖22，方法30進(jìn)行至后烘烤步驟34，步驟可包含后曝光烘烤(post-exposure bake，PEB)工藝。在后烘烤步驟34中，使用適當(dāng)?shù)暮婵緳C(jī)構(gòu)(諸如加熱板或烘箱)將具有中性層42及共聚物光阻層44的基板加熱至高烘烤溫度。在一實(shí)施例中，烘烤溫度可高于預(yù)烘烤步驟32中使用的烘烤溫度，例如，兩者溫度差的范圍可在5℃與30℃之間。替代地，可使用其他適當(dāng)?shù)暮婵緶囟取Ｔ谝恍?shí)施例中，后烘烤步驟34為硬烘烤工藝，其中共聚物光阻層44中大部分或所有剩余溶劑14蒸發(fā)。

本實(shí)施例中，在后烘烤步驟34期間，在曝光步驟33期間的極性特征(亦即條52'及/或圓柱體102’)中產(chǎn)生的酸從共聚物的親水單元12c擴(kuò)散至相鄰的連接單元12b，且與連接單元12b的遇酸不穩(wěn)定基團(tuán)進(jìn)行催化酸反應(yīng)。在一實(shí)施例中，催化酸反應(yīng)可將連接單元12b從非極性轉(zhuǎn)換至極性。在此實(shí)施例中，親水單元12c中的酸擴(kuò)散及/或反應(yīng)機(jī)制可受到抑制，進(jìn)而將催化反應(yīng)局限至極性特征(亦即條52'及/或圓柱體102’)及任何相鄰的連接單元12b中。烘烤步驟44的擴(kuò)散及反應(yīng)機(jī)制受烘烤機(jī)構(gòu)提供的熱能驅(qū)動(dòng)。完成后烘烤步驟34時(shí)，曝光的極性特征(亦即條52'及/或圓柱體102’)及相鄰的連接單元具有極性微相。藉由自組裝共聚物的形態(tài)而造成的催化反應(yīng)的局部化(localization)，在極性與非極性區(qū)域之間提供非常劇烈的過(guò)渡。

參閱圖3、圖8a、圖13a及圖23a，方法30進(jìn)行至水顯影步驟35a。在水顯影步驟35期間，具有中性層42及共聚物光阻層44的基板完全或部分地浸入水(極性)顯影溶液中。水顯影溶液溶解共聚物光阻層44的極性特征，但并不溶解非極性特征。后烘烤步驟34之后，共聚物光阻層44的極性特征包括曝光特征62內(nèi)共聚物12的連接單元12b及親水單元12c。因此，水顯影步驟35a導(dǎo)致在共聚物光阻層44的曝光特征62內(nèi)形成窄溝道82(圖8a)及/或窄孔132(圖13a)，但保留其他光阻部分。圖8a及圖13a圖示的實(shí)施例中，在曝光步驟33期間使用掩膜，則轉(zhuǎn)印了代表掩膜圖案及自組裝共聚物形態(tài)疊加的正像。在圖18a及圖23a所示的實(shí)施例中，其中在曝光步驟33期間未使用掩膜，則轉(zhuǎn)印了實(shí)質(zhì)上包含自組裝共聚物形態(tài)的所有極性區(qū)域的圖像。

參考圖3、圖8b及圖13b，方法30可替代地進(jìn)行至有機(jī)顯影步驟35b。在有機(jī)顯影步驟35b期間，具有中性層42及共聚物光阻層44的基板完全或部 分地浸入有機(jī)(非極性)顯影溶液中。與水顯影35a相反，用于有機(jī)顯影步驟35b的有機(jī)顯影溶液溶解共聚物光阻層44的非極性區(qū)域，而并不溶解極性部分。烘烤步驟34之后，僅有共聚物光阻層44的極性區(qū)域包括在曝露區(qū)域內(nèi)共聚物12的連接單元12b及親水單元12c。因此，顯影步驟35導(dǎo)致在共聚物光阻層44的曝露特征62內(nèi)形成窄線84(圖8b)及/或窄圓柱體134(圖13b)，同時(shí)其他光阻部分溶解。亦即，轉(zhuǎn)印了表示掩膜圖案及自組裝共聚物形態(tài)的疊加的負(fù)像。在圖8b及圖13b圖示的實(shí)施例中，其中在曝光步驟33期間使用掩膜，則轉(zhuǎn)印了表示掩膜圖案及自組裝共聚物形態(tài)的疊加的負(fù)像。在圖18b及圖23b圖示的實(shí)施例中，其中在曝光步驟33期間使用掩膜，則轉(zhuǎn)印了實(shí)質(zhì)上包含自組裝共聚物形態(tài)的所有非極性區(qū)域的圖像。

在不脫離本發(fā)明的精神及范疇的情況下可對(duì)本文進(jìn)行多種變化、置換及修改。例如，曝光工藝33可使用浸沒(méi)式(immersion)光微影技術(shù)。本實(shí)施例進(jìn)一步而言，微影曝光工具可進(jìn)一步包括半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100與微影曝光工具透鏡之間的浸沒(méi)流體。

因此，所揭示的方法及共聚物光阻材料提供正型(圖8a及圖13a)或負(fù)型(圖8b及圖13b)成像的微影圖案化技術(shù)，其中所轉(zhuǎn)印的圖像為掩膜圖案及共聚物光阻的自組裝層狀及/或圓柱狀圖案的疊加。

本發(fā)明提供一共聚物的一實(shí)施例。共聚物包含聚合物單元，聚合單元包括：疏水單元；親水單元，親水單元包含酸產(chǎn)生劑基團(tuán)；連接單元，連接單元接合于疏水單元與親水單元之間，連接單元包含遇酸不穩(wěn)定基團(tuán)。根據(jù)成分聚合物單元的體積分率，聚合物的組分可經(jīng)選擇，以在自組裝期間達(dá)成多種形態(tài)，諸如層狀或圓柱狀形態(tài)。

本發(fā)明進(jìn)一步提供一敏感材料的一實(shí)施例，諸如一化學(xué)增幅光阻。敏感材料包含如上所述的共聚物，且另外包含一溶劑。敏感材料中使用的共聚物的組分經(jīng)選擇以在設(shè)置于基板上時(shí)自組裝為非極性及極性微相的所要的形態(tài)。例如，形態(tài)可為層狀或圓柱狀形態(tài)。敏感材料在曝露于輻射能時(shí)可做出反應(yīng)，且適合用于微影工藝。

本發(fā)明進(jìn)一步提供基于上述敏感材料的微影方法的實(shí)施例。微影方法包含以下步驟：在基板上形成一光阻層，光阻層包含分為非極性及極性微相的自組裝形態(tài)的敏感材料；曝光光阻層，在極性微相中產(chǎn)生酸；烘烤光阻層，使酸擴(kuò) 散至包含遇酸不穩(wěn)定基團(tuán)的相鄰區(qū)域；以及在水或有機(jī)溶劑中顯影光阻層。

以上已概述若干實(shí)施例的特征，以便熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者可更好地了解上述實(shí)施方式。熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者應(yīng)了解，彼等可易于將本發(fā)明用作設(shè)計(jì)或修改其他工藝及結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)同一目的及/或取得本文介紹的實(shí)施例的同一優(yōu)勢(shì)。熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者亦認(rèn)識(shí)到將同等構(gòu)造不脫離本發(fā)明的精神及范疇，及可進(jìn)行多種變化、置換及修改而不脫離本發(fā)明的精神及范疇。