形成窄沟槽的方法与流程

形成窄沟槽的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本公开内容要求于2019年9月19日提交的美国临时申请第62/902,434号的权益，该美国临时申请的全部内容通过引用整体并入本文中。
技术领域
3.本公开内容涉及微制造，包括集成电路的微制造以及使半导体基板图案化中所涉及的过程。


背景技术：

4.在材料处理方法学(诸如光刻法)中，产生图案化层通常涉及将辐射敏感材料(诸如光致抗蚀剂)的薄层施加至基板的上表面。该辐射敏感材料被转化为图案化掩模，所述图案化掩模可以用于将图案蚀刻或转移到基板上的下层中。辐射敏感材料的图案化通常涉及使用例如光刻系统由辐射源通过标线片(reticle)(和相关联的光学器件)曝光至辐射敏感材料上。该曝光在辐射敏感材料内产生潜在图案，然后可以使所述潜在图案显影。显影是指溶解和去除辐射敏感材料的一部分以产生形貌或浮雕图案。例如，显影可以包括使用显影溶剂去除辐射敏感材料的照射区域(如在正性光致抗蚀剂的情况下)或非照射区域(如在负性抗蚀剂的情况下)。然后，浮雕图案可以用作掩模层。


技术实现要素：

5.本公开内容涉及在基板上形成图案。
6.第一方面是一种在基板上形成图案的方法。该方法包括：在基板的下层上形成第一层，并且第一层被图案化以具有第一结构。在第一结构的侧表面上沉积接枝材料，并且接枝材料包括溶解性转移材料。将溶解性转移材料扩散预定距离进入邻接溶解性转移材料的相邻结构中，并且溶解性转移材料改变相邻结构在显影剂中的溶解性。使用显影剂去除相邻结构的可溶部分以形成第二结构。
7.在一些实施方式中，第一结构包括第一层的第一开口。相邻结构可以是第一层的一部分，并且第一层可以包括光致抗蚀剂材料。第二结构包括第一层的第二开口，其中，通过在扩散溶解性转移材料之前将第一层图案化曝光于光化辐射来形成第二开口的潜在图案。在一个示例中，溶解性转移材料使相邻结构不溶于显影剂，并且第一开口与第二开口间隔至少预定距离。在另一示例中，溶解性转移材料使相邻结构可溶于显影剂，并且第一开口与第二开口连接。
8.在一些实施方式中，第一结构包括心轴或线。相邻结构可以是第一层的一部分。通过利用具有接枝材料的溶液涂覆基板来实现沉积接枝材料，其中，接枝材料沉积在基板的所有未覆盖的表面上。在扩散溶解性转移材料之后，该方法还可以包括从基板去除接枝材料，并且在基板上沉积光致抗蚀剂材料以形成第二结构的潜在图案，其中光致抗蚀剂材料邻接第一结构。例如，溶解性转移材料可以使填充材料的邻接部分可溶于显影剂，并且第一
结构可以与第二结构间隔至少预定距离。
9.在一些实施方式中，第一结构包括心轴或线，并且相邻结构可以是在沉积接枝材料之后沉积在基板上的光致抗蚀剂材料。
10.第二方面是一种在基板上形成图案的方法。该方法包括：在基板的下层上形成图案化的第一层，其中图案化的第一层包括第一材料，并且下层包括与第一材料化学上不同的第二材料。图案化的第一层具有第一结构。在基板上沉积接枝材料，并且接枝材料选择性地粘附至第一结构的未覆盖表面。接枝材料包括溶解性转移材料。在基板上沉积填充材料，并且填充材料邻接接枝材料。溶解性转移材料扩散预定距离进入填充材料的邻接部分中，并且溶解性转移材料改变填充材料的邻接部分在显影剂中的溶解性。使用显影剂去除填充材料的可溶部分，使得填充材料的剩余部分形成第二结构。
11.在一些实施方式中，溶解性转移材料使填充材料的邻接部分可溶于显影剂，并且第一结构与第二结构间隔至少预定距离。在替选实施方式中，溶解性转移材料使填充材料的邻接部分不溶于显影剂，并且第一结构与第二结构接触。
12.在一些实施方式中，溶解性转移材料包括热酸生成剂，并且该方法还可以包括在将溶解性转移材料扩散到填料材料中之前通过热来活化热酸生成剂。在一些实施方式中，溶解性转移材料包括光酸生成剂，并且该方法还可以包括在将溶解性转移材料扩散到填料材料中之前通过光化辐射来活化光酸生成剂。例如，可以利用光掩模执行光化辐射，使得通过光化辐射的图案化曝光来活化溶解性转移材料。在一些实施方式中，溶解性转移材料包括中和酸的碱。
13.在一些实施方式中，填充材料包括光致抗蚀剂材料。该方法还可以包括在将溶解性转移材料扩散到填料材料中之前，经由光化辐射的图案化曝光在光致抗蚀剂材料中形成第二结构的潜在图案。在一些示例中，潜在图案可以与光致抗蚀剂材料的邻接部分交叠。
14.在一些实施方式中，第一结构包括心轴或线。在基板上沉积接枝材料之前，可以使心轴或线硬化。
15.第三方面是一种在基板上形成图案的方法。该方法包括：在基板的下层上形成图案化的第一层，并且图案化的第一层具有第一结构。在基板上沉积接枝材料，并且接枝材料选择性地粘附至第一结构的未覆盖表面，导致在第一结构的侧壁上的预定厚度的接枝材料。由光致抗蚀剂在基板上形成第二结构，并且第二结构邻接接枝材料。去除接枝材料，使得第一结构与第二结构间隔开与预定厚度对应的距离。
附图说明
16.当与附图一起阅读时，从以下详细描述最好地理解本公开内容的各方面。注意，根据工业中的标准实践，未按比例绘制各种特征。实际上，为了讨论清楚，可以增大或减小各种特征的尺寸。
17.图1是根据本公开内容的一些实施方式的在基板上形成图案的方法的流程图。
18.图2是根据本公开内容的一些实施方式的在基板上形成图案的方法的流程图。
19.图3a、图3b、图3c、图3d、图3e和图3a’、图3b’、图3c’、图3d’和图3e’示出了根据本公开内容的实施方式的在利用热酸生成剂(tag)形成图案的各个中间步骤的基板的示意性截面图和俯视图。
20.图4a、图4b、图4c、图4d、图4e、图4f和图4a’、图4b’、图4c’、图4d’、图4e’和图4f’示出了根据本公开内容的实施方式的在使用光酸生成剂(pag)形成图案的各个中间步骤的基板的示意性截面图和俯视图。
21.图5a、图5b、图5c、图5d、图5e、图5f、图5m、图5n、图5p、图5q和图6a、图6b、图6c、图6d、图6e、图6f、图6m、图6n，图6p、图6q和图7a、图7b、图7c、图7d、图7m、图7n、图7p、图7q和图8a、图8b、图8c、图8d、图8m和图8n示出了根据本公开内容的实施方式的使用功能性接枝材料以在结构或开口之间产生间隙或连接而不管叠对误差或光刻未对准的实施方式。
22.图9a、图9b、图9c、图9d、图9e、图9f和图9a’、图9b’、图9c’、图9d’、图9e’和图9f’示出了根据本公开内容的实施方式的在图案形成的各个中间步骤的基板的示意性三维(3d)视图和俯视图。
23.图10a、图10b和图10c示出了根据图9的示例处理的在基板上的图案形成。
24.图11是根据本公开内容的实施方式的在基板上形成图案的方法的流程图。
25.图12a、图12b、图12c、图12d、图12e和图12f示出根据本公开内容的一些实施方式的在图案形成的各个中间步骤的基板的示意性3d视图和俯视图。
具体实施方式
26.以下公开内容提供了用于实现所提供的主题的不同特征的许多不同实施方式或示例。下面描述部件和布置的具体示例以简化本公开内容。当然，这些仅是示例而并非旨在限制。例如，在以下描述中，第一特征形成于第二特征上方或之上可以包括第一特征和第二特征形成为直接接触的实施方式，并且还可以包括附加特征可以形成在第一特征与第二特征之间使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施方式。另外，本公开内容可以在各种示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是出于简单和清楚的目的，并且其本身并不指示所讨论的各种实施方式与/或配置之间的关系。此外，在本文中可以使用空间上相对的术语，例如“顶部”、“底部”、“下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”等，以便于描述如图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。除了图中所描绘的取向之外，空间上相对的术语旨在涵盖设备在使用或操作中的不同取向。可以以其他方式定向(旋转90度或以其他取向)装置，并且可以同样对应地解释在本文中使用的空间相对描述符。
27.为了清楚起见，已经呈现了本文中描述的不同步骤的讨论顺序。通常，这些步骤可以以任何合适的顺序执行。另外，尽管本文中的不同特征、技术、配置等中的每一个可以在本公开内容的不同地方论述，但是预期的是可以彼此独立地或彼此组合地执行概念中的每一个。因此，本发明可以以许多不同的方式实施和观看。
28.以亚分辨率间距印刷特征的一种方法是以松弛间距在两个掩模之间分割图案并且在连续的光刻和蚀刻步骤中重新组合。然而，这种方法可能遭受叠对误差和边缘放置误差(epe)。这种方法的一个缺点是将图案分割成两次曝光和蚀刻降低了产量。第二个缺点是多图案未对准。反间隔物是不受分辨率限制的自对准工艺，其同时解决了这两个挑战。另外，本文中描述的用于反间隔物形成的类似技术可以用于“快速攫取至(snap to)”和“快速攫取掉(snap away)”技术。快速攫取(snap)技术还通过使用活性物质来减轻叠对对边缘集合的影响。
29.反间隔物技术使用活性物质的扩散长度来限定临界尺寸(cd)，从而产生例如窄沟
槽或槽接触。可以通过活性物质的分子量改变、活性物质的分子结构和烘烤温度/时间来调节该cd。如果通过掩模或选择性沉积经由曝光可以空间地控制活性物质，则可以形成窄槽接触而不是窄沟槽。产生窄槽接触的另一种方法是在形成窄沟槽之后使用保持/切割掩模。然而，该技术引入了另一种光刻曝光和膜堆叠。在本公开内容中，为了便于解释，示例将集中于使用酸作为活性物质。
30.本文中的技术包括使用溶解性转移材料的扩散长度来图案化基板以在相邻结构或开口之间形成窄沟槽或提供缓冲(即，形成槽接触)的处理流程。本文中的技术包括：形成具有第一结构的图案化的第一层，在第一结构的侧表面上沉积包括溶解性转移材料的接枝材料，将溶解性转移材料扩散到相邻结构中，以及去除相邻结构的可溶部分。通过控制扩散条件和持续时间，可以限定和利用亚分辨率cd以用于“快速攫取至”和“快速攫取掉”技术。
31.图1是根据本公开内容的一些实施方式的用于在基板上形成图案的方法100的流程图。方法100以步骤s101开始，在步骤s101中，在基板的下层上形成第一层，并且第一层被图案化以具有第一结构。第一结构可以例如包括第一层的心轴/线(例如图3至图6和图9至图10)或开口(例如图7至图8)。
32.在步骤s102处，在第一结构的侧表面上沉积包括溶解性转移材料的接枝材料。在一些实施方式中，接枝材料选择性地粘附至第一结构线的未覆盖表面(例如图3至图6)。在其他实施方式中，接枝材料非选择性地沉积在基板的所有未覆盖表面上(例如图7至图10)。例如，接枝材料可以沉积在开口的侧表面和底表面上以及图案化的第一层的顶表面上(例如图7至图8)。在另一示例中，接枝材料可以沉积在心轴的侧表面和顶表面上以及下层的顶表面上(例如图9至图10)。
33.在步骤s103和步骤s104处，将溶解性转移材料扩散预定距离进入邻接溶解性转移材料的相邻结构中，并且然后使用显影剂去除相邻结构的可溶部分以形成第二结构。设计溶解性转移材料以改变相邻结构在特定显影剂中的溶解性。在一些实施方式中，溶解性转移材料使相邻结构可溶于特定显影剂，使得第一结构与第二结构间隔开至少预定距离(例如图3至图6和图9至图10)。在一些实施方式中，溶解性转移材料使相邻结构不溶于特定显影剂，使得第一结构与第二结构接触(例如图5至图6)。在一些实施方式中，溶解性转移材料使相邻结构可溶于特定显影剂，使得第一结构与第二结构接触(例如图7至图8)。在一些实施方式中，溶解性转移材料使相邻结构不溶于特定显影剂，使得第一结构与第二结构间隔至少预定距离(例如图7至图8)。另外，在一些实施方式中，可以在步骤s103之前活化溶解性转移材料。
34.仍然参照步骤s103和步骤s104，在第一结构是第一层的开口的示例中，相邻结构是第一层的一部分(例如图7至图8)。因此，第二结构可以是与第一开口间隔开或与接触的第二开口。在第一结构是心轴或线的另一示例中，相邻结构可以是第一层的一部分(例如图9至图10)或者是在沉积接枝材料之后沉积在基板上的光致抗蚀剂材料层(例如图3至图6)。实际上，方法100包括表示各种处理流程的至少十一个实施方式(例如图3至图10)，稍后将详细说明其中的每一个。
35.图2是根据本公开内容的一些实施方式的用于在基板上形成图案的方法200的流程图。方法200可以包括图1中的方法100的至少六个实施方式(例如图3至图6)。在步骤s201处，在基板的下层上形成图案化的第一层。图案化的第一层包括第一材料，并且下层包括与
第一材料化学上不同的第二材料。图案化的第一层还可以具有第一结构，例如心轴或线。例如，心轴可以由第一光致抗蚀剂材料制成。注意，对方法200的讨论将集中在第一光致抗蚀剂材料和心轴上，但是第一材料也可以是硬掩模材料，并且第一结构可以包括其他结构。
36.在步骤s202处，在基板上沉积包括溶解性转移材料的接枝材料，其中，接枝材料选择性地粘附至第一结构的未覆盖表面。接枝材料(也称为刷)是具有连接基团的聚合物或短链聚合物。基于所选择的特定头部基团，接枝材料可以附着至特定材料的表面而不附着至其他材料的表面。接枝材料可以是自组装单层(sam)。在一些实施方式中，接枝材料优选地比用烃链配制的更聚合。可以经由旋涂沉积、物理气相沉积或其他方式施加接枝材料。在一些实施方式中，在沉积特定的接枝材料之后，执行烘烤处理。烘烤将接枝材料接合至第一光致抗蚀剂材料，而不接合至下层。然后可以使用溶剂剥离工艺去除未接合的材料(例如底板材料)。接枝材料的另一侧可以包括官能团，例如热酸生成剂(tag)、光酸生成剂(pag)、碱或另一种溶解性转移材料。
37.在步骤s203处，在基板上沉积填充材料，其中填充材料邻接接枝材料。例如，填充材料的外涂层可以沉积在图案化的第一层上。填充材料可以是第二光致抗蚀剂材料或响应于溶解性转移材料的另一填充材料。在一些实施方式中，基本上选择该填充材料与酸反应以变得可溶于显影剂。本公开内容中主要使用的填充材料的一个示例是与酸反应以变得可溶于给定的显影剂的具有保护基团的聚合物。
38.在步骤s204处，溶解性转移材料扩散预定距离进入填充材料的邻接部分中，使得溶解性转移材料改变填充材料的邻接部分在特定显影剂中的溶解性。在步骤s205处，使用显影剂去除填充材料的可溶部分，使得填充材料的剩余部分形成第二结构。在一些实施方式中，溶解性转移材料使填充材料的邻接部分可溶于显影剂。因此，第一结构与第二结构间隔开至少预定距离。在其他实施方式中，溶解性转移材料使填充材料的邻接部分不溶于显影剂，使得第一结构与第二结构接触。另外，在一些实施方式中，可以在步骤s204之前执行活化溶解性转移材料的活化步骤。
39.图3示出了根据本公开内容的实施方式的在利用tag的图案形成的各个中间步骤的基板300的示意性截面图和俯视图。特别地，图3示出了使用具有为tag的官能团的接枝材料形成窄沟槽和槽接触的方法，并且可以是图2中的方法200的实施方式。因此，上面已经提供了一些描述，并且为了简化的目的此处将省略这些描述。
40.图3a’至图3e’是基板300的俯视图，并且图3a至图3e是沿z方向上切割aa至ee的线截取的对应截面图。如图3a所示，在基板300的下层320上形成图案化的第一层310。图案化的第一层310包括第一结构，例如心轴311。例如，图3a和图3a’可以示出在第一光致抗蚀剂层的曝光和显影之后形成的形貌图案。注意，本文中使用光致抗蚀剂作为主要示例，但是初始图案可以是光致抗蚀剂或诸如硬掩模材料的其他材料。
41.在图3b和图3b’中，在心轴311的未覆盖表面上选择性地沉积接枝材料321。因此，接枝材料321粘附至心轴311的顶表面311’和侧表面311”，而不粘附至下层301的未覆盖的顶表面301’。对应于图2中步骤s202的接枝材料，接枝材料321包括tag作为示例溶解性转移材料。
42.在图3c和图3c’中，在基板上沉积填充材料331以在心轴311上形成外涂层。类似地，填充材料331可以是与酸反应以变得更可溶于给定显影剂的具有保护基团的聚合物。旋
涂是沉积这样的外涂层的常用方式，并且所得的外涂层通常将不仅填充空间，而且完全覆盖第一图案化的第一层。外涂层可以是平面化的(如图所示是平坦的)或非平面化的(未示出)。此外，填充材料应当有效地不含溶解性转移材料，这意味着填充材料不包括溶解性转移材料或包括不足以减少溶解性改变的量的溶解性转移材料。
43.在图3d和图3d’中，将包括在接枝材料321中的tag扩散预定距离进入填充材料的邻接部分341中，使得tag改变填充材料的邻接部分在显影剂中的溶解性。在一些实施方式中，执行烘烤步骤，该烘烤步骤使酸扩散到填充材料331中，从而使得该扩散的部分341可溶。在酸与填充材料331反应到选定距离之后，可以在更高温度下烘烤基板300以分解心轴311中的交联剂，从而进一步降低心轴311的溶解性。例如，用于特定抗蚀剂的曝光后烘烤(peb)可以为约90℃，而tag可以在120℃-130℃之间被活化和扩散。可以用150℃-160℃的烘烤来活化给定的交联剂。在一些实施方式中，应当选择在初始图案形成(即，图案化的第一层310)的peb期间不分解的tag。根据一些实施方式，直到烘烤peb和tag之后才应当分解交联剂。
44.在该示例中，tag使得填充材料的邻接部分341可溶于显影剂。因此，在图3e和图3e’中去除填充材料的邻接部分341。具体地，执行去除填充材料的可溶部分341(即，邻接部分)的显影步骤。这在心轴311的侧壁311"上留下窄沟槽351，使得第一结构(即，心轴311)与第二结构(即，剩余填充材料331)间隔开至少预定距离。然后可以继续任何随后的图案化，例如掩蔽窄沟槽的一部分以选择性地转移到下层。
45.图4示出了根据本公开内容的实施方式的在利用pag的图案形成的各个中间步骤的基板400的示意性截面图和俯视图。与图3类似，图4示出了使用具有为pag的官能团的接枝材料形成窄沟槽和槽接触的方法，并且也可以是图2中的方法200的实施方式。与tag相比，pag更加热稳定并且可以经由光化辐射的受控暴光提供空间控制。
46.类似地，图4a’至图4f’是基板400的俯视图，并且图4a至图4f是沿z方向上切割a’a’至e’e’的线截取的对应截面图。图4a和图4a’示出了在下层401上具有心轴411的图案化的第一层410。图4b和图4b’示出包括pag的接枝材料421与心轴411的附接。图4c和图4c’示出了填充材料的外涂层431。在图4d和图4d’中，执行图案化的光刻曝光，其中光掩模441定位在基板400上。箭头表示入射光，例如紫外光。在图4e和图4e’中，烘烤步骤使曝光生成的酸扩散预定距离进入填充材料451中。该预定距离是生成的酸的量、烘烤时间和烘烤温度(例如)的函数，因此可以精确地控制该距离。图4f和图4f’示出了显影步骤之后的窄槽461(例如窄沟槽)形成。
47.图5至图8示出了用于使用功能性接枝材料(例如，tag、pag或碱)在结构或开口之间产生间隙(例如窄沟槽)或连接(例如槽接触)而不管叠对误差或光刻未对准的实施方式，其可以是图2中的方法200的实施方式。因此，上面已经提供了一些描述，并且为了简化的目的此处将省略这些描述。
48.图5示出了根据本公开内容的一些实施方式的在图案形成的各个中间步骤的基板500的示意性3d视图和俯视图。图5a示出了在基板500的下层501上的形成的图案化线(结构)511，其对应于方法200中的第一结构。在该示例中，线511由第一光致抗蚀剂材料制成并且通过光刻形成。可以使用正性显影剂(ptd)使该线511显影。在形成之后，可以执行直流叠加(dcs)处理步骤以使光致抗蚀剂线511硬化从而防止其变得可溶。通过将负直流电力耦合
到等离子体室的上电极以生成撞击基板500的弹道电子流，可以在等离子体室中实现dcs。因此，线511的暴露表面(包括顶表面511’和两个侧表面511”)的物理性质改变，变得不溶于溶剂，并且形成围绕线511的新的膜513。交联可以在dcs处理期间在膜513内发生。另外，也可以使用其他处理，例如热冷冻、气体冷冻等。
49.接下来在图5b中，将具有酸官能团的接枝材料521涂覆在线511上(或更精确地，涂覆在膜513上)。然后，在图5c中可以沉积第二光致抗蚀剂材料531。在图5d中，基板500暴露于光化辐射的第二图案。通过定位在基板500上的光掩模543施加光化辐射(由箭头表示)，使得在第二光致抗蚀剂材料531内形成潜在的第二图案(未示出)。然后将酸官能团活化并且以预定距离扩散到第二光致抗蚀剂材料531中以形成扩散层541。在扩散层541内，酸改变已经接收足够酸的第二光致抗蚀剂531的溶解性。在本文中，酸使扩散层541可溶。在酸官能团是tag的实施方式中，执行烘烤步骤以用于活化和扩散。在酸官能团是pag的另一实施方式中，执行光化辐射(例如，在第二光致抗蚀剂材料531不透明的特定波长下的整片曝光或图案化曝光)以用于活化和随后的用于扩散的烘烤。
50.在图5e中，例如利用ptd使第二图案显影，以去除包括扩散层541的第二光致抗蚀剂层531的可溶部分。因此，由剩余不可溶的第二光致抗蚀剂材料531形成第二结构551。此外，在第一结构511与第二结构551之间形成间隙553。在一些实施方式中，如图5f所示，可以去除接枝材料521以进一步加宽间隙553。
51.图5m和图5n分别是图5d和图5e的俯视图。在图5m中，箭头表示扩散过程，而虚线表示图5d中暴露于光化辐射的区域，并且由533表示潜在图案，其最终将变成第二结构551。图5m示出了即使曝光(即，虚线区域)未对准，使得线(即，513和533)太靠近，来自接枝材料521的扩散(即，541)也基本上缩短了第二线533接近第一线513，以从第一线513“快速攫取掉”。换言之，在该实施方式中，酸扩散到第二线533中以确保在图5n中存在间隙553。这可以提供许多图案化益处，例如防止结构之间的短路电流路径。
52.图5p和图5q分别是根据形成“快速攫取至”结构的另一实施方式的与图5d和图5e类似的结构的俯视图。除了接枝材料521包括碱而不是酸生成剂之外，该实施方式与图5a至图5f中已经描述的类似。去除第二光致抗蚀剂层531的可溶部分的ptd中的碱使扩散层541不可溶。注意，在图5m中，尽管第二线的曝光551(即，潜在图案533)未能到达第一线513，但是第一线513在扩散(即，541)之后基本上变得更宽，使得两条线相接触而不存在将它们分开的间隙。
53.图6示出了根据本公开内容的其他实施方式的在图案形成的各个中间步骤的基板600的示意性3d视图和俯视图。由于图6类似于图5，因此将重点说明不同之处。在本文中，使用反向光掩模643，使得光掩模643和光掩模543彼此互补。即，在当前实施方式中，光掩模543的曝光区域是光掩模643的阻挡区域，并且光掩模643的曝光区域是光掩模543的阻挡区域。此外，第二光致抗蚀剂材料631是负性的而不是正性的。
54.图6m和图6n分别是根据形成“快速攫取掉”结构的一个实施方式的图6d和图6e的俯视图。类似地，在图6m中，箭头表示扩散过程，而虚线区域表示图6d中暴露于光化辐射的区域，并且由633表示潜在图案，其最终将变成第二结构651。在该实施方式中，接枝材料621包括碱(其可以中和过量的酸)。利用ptd使第一线611显影，而使用ntd使第二线651显影。在曝光之后，注意，在图6m中，潜在图案633可以延伸至接枝材料621(使得两条线将接触)，但
是随后将碱扩散远离第一线613可以中和第二线633的潜在图案中的酸，使得该材料(即，扩散层641)保持不溶于ntd并且可以随后被去除以确保图6n中的第一线613与第二线651之间的间隙653。
55.图6p和图6q分别是根据形成“快速攫取至”结构的另一实施方式的与图6d和图6e类似的结构的俯视图。在该实施方式中，接枝材料621包括酸官能团(例如tag或pag)。可以由ptd或ntd使第一线611显影，并且可以由ntd使第二线651显影。类似地，尽管有叠对误差，也可以确保结构的接合。在沉积在基板600上的第二光致抗蚀剂631中形成潜在图案633。然后，来自第一线613的扩散(即，641)确保两条线接合。换言之，在当前实施方式中，酸可以从第一线611扩散以使第一线周围的区域641不溶于ntd。在使第二线651显影之后，第一线611和第二线651接合。在没有扩散步骤的情况下，结果将是两个结构之间存在间隙。
56.图7和图8示出了具有开口(例如沟槽)而不是如图5和图6所示的线的“快速攫取至”和“快速攫取掉”结构。图7示出了根据本公开内容的其他实施方式的在图案形成的各个中间步骤的基板700的示意性3d视图和俯视图。如图所示，第一沟槽711在基板700的下层701上的图案化的第一层710内的两条线713之间成像，并且然后利用具有碱官能团的接枝材料721涂覆第一沟槽711。注意，接枝材料721可以非选择性地沉积在所有未覆盖的表面上，包括侧壁711”、第一沟槽711的底表面711’和线713的顶表面713’。可选地，可以执行间隔物开口蚀刻。这是定向蚀刻，其从水平表面(即，第一沟槽711的底表面711’和线713的顶表面713’)去除接枝材料721，在第一沟槽711中留下侧壁(即，711”)沉积物(未示出)。随后，光化辐射、扩散和显影处理步骤与图5和图6中的对应步骤类似，但在图7c中未示出扩散层。因此，形成第二沟槽741并且通过线713的区域743与第一沟槽711间隔开。
57.图7m和图7n分别是根据形成“快速攫取掉”结构的一个实施方式的图7c和图7d的俯视图。在图7m中，箭头表示扩散过程，而虚线区域表示图7c中暴露于光化辐射的区域，并且由733表示潜在图案，其最终将变成第二结构741。在该实施方式中，使用具有碱的接枝材料721。图7m和图7n示出了具有叠对误差的曝光，该叠对误差会使第一沟槽和第二沟槽(即711和741)合并。即，通过光掩模731的光化曝光生成的潜在图案715与覆盖第一沟槽711的接枝材料721接触。然而，来自接枝材料721的扩散(即，743)使这些沟槽之间的区域743不可溶，使得在显影之后两个沟槽分离。另外，可以使用ptd形成第一沟槽711和第二沟槽741。
58.图7p和图7q分别是根据形成“快速攫取至”结构的另一实施方式的与图7c和图7d的结构类似的结构的俯视图。类似地，箭头表示扩散过程，而虚线区域表示图7c中暴露于光化辐射的区域，并且由733表示潜在图案，其最终将变成第二结构741。在该实施方式中，使用具有酸的接枝材料721代替具有碱的接枝材料721。图7p示出了潜在图案733不与第一沟槽711相接触。来自接枝材料721的酸扩散，使得光致抗蚀剂的分离部分743可溶，使得在显影之后两个沟槽相接触。即，在该实施方式中，根据由光掩模731限定的虚线区域，潜在图案715与第一沟槽711间隔开。然而，来自接枝材料721的酸扩散预定的距离以有效地“加宽”第一沟槽711，以确保第一沟槽711和第二沟槽741合并。另外，可以使用ptd形成第一沟槽711和第二沟槽741。
59.图8示出了根据本公开内容的其他实施方式的在图案形成的各个中间步骤的基板800的示意性3d视图和俯视图。图8示出了与图7类似的处理，但是使用反向光图案，如反向光掩模831所示。因此，ptd可以用于第一沟槽(711)显影，并且ntd可以用于第二沟槽(741)
显影。上面已经提供了其他描述，并且为了简化的目的此处将省略这些描述。注意，虽然图8仅示出了形成“快速攫取至”结构的实施方式，但是应当理解，使用该反向光图案也可以形成“快速攫取掉”结构。
60.图9示出了使用酸洗形成窄沟槽的附加实施方式，其可以是图1中的方法100的实施方式。图9a’至图9f’是在示例方法的各个中间步骤的基板900的俯视图，并且图9a至图9f是沿z方向切割a”a”至f”f”的线截取的对应截面图。酸洗流程是三材料工艺，其中通过将基板浸泡在活性物质的溶液中以产生自对准双图案(sadp)来将活性物质驱动到心轴中。
61.如图9a和图9a’所示，基板900包括下层901上的图案化的第一层910。在该示例中，图案化的第一层910包括由第一光致抗蚀剂材料制成的线911。在图9b和图9b’中，在形成光致抗蚀剂线911之后，酸沉积在基板900上。在图9c和图9c’中，可以执行烘烤步骤以通过将酸扩散到线911中来活化去保护区域931中的去保护。这使得一定厚度的线(即，去保护区域931)可溶于给定的显影剂。然后，需要溶剂漂洗步骤以去除任何残留的酸。然后，在图9d和图9d’中，沉积诸如第二光致抗蚀剂材料的填充材料941。填充材料941应当与第一光致抗蚀剂溶剂体系相容，以这样的方式使得：在例如通过典型的旋涂工艺使填充材料941沉积之后，去保护区域931和线911保留在基板900上。在图9e和图9e’中，填充材料941还被设计成使得可以去除覆盖层。如图9f和图9f’所示，然后可以使可溶材料931显影，从而在线911(第一结构)与剩余填充材料941(第二结构)之间留下窄沟槽961。
62.图10示出了根据图9的示例处理的在基板上的图案形成。图10示出了在基板上如何形成两个图案同时保持结构之间的足够距离。图10示出了使用酸洗以确保结构不合并的该实施方式，但是也可以使用接枝材料以确保叠对误差不使结构接合。
63.在该方法中，将图案分成两个掩模并且在连续的光刻和蚀刻步骤中重新组合，并且由放置在分离的掩模处的边缘来限定线或空间宽度。本文的技术的益处是通过基于扩散的缓冲和合适的抗蚀剂使误差的影响最小化。在自动双图案光刻(dpl)设计流程中，用于多个曝光步骤的布局的分解是挑战。存在识别多边形上的最佳切割点的挑战。因此，本文的技术可以克服在布局分解或图案缝合中面临的挑战。
64.在该方法中，应用由光刻瑞利(raleigh)准则的分辨率限制引起的叠对问题与由酸扩散引起的次分辨率沟槽之间的折衷来解决布局后分解问题。可以通过使用酸扩散旋涂材料和两层图案化来防止由于紧密邻近的曝光而引起的混搅图案交叠。
65.图10a是使用图9的示例处理形成图案之后的基板1000的俯视图。如图所示，为了生成无冲突布局(即，确保结构之间足够距离的布局)，将初始光致抗蚀剂图案l1印刷在基板1000上(l1由虚线限定的区域表示)。然后用酸洗液涂覆印刷图案l1(例如图9b)。在初始光致抗蚀剂图案l1上涂覆酸洗液并且烘烤以活化去保护区域中的去保护之后，使用溶剂漂洗步骤以去除任何残留的酸(例如图9c)。因此，剩余的光致抗蚀剂图案l1形成线1010。然后用第二层抗蚀剂1020(也称为层2或l2)涂覆图案l1(例如图9d)。l2材料必须与l1光致抗蚀剂溶剂体系相容。l2材料以这样的方式设计：当l2层缺少顶涂层(即，如图9e中所示的前述覆盖层)时，外涂层区域作为l2的显影损失而被去除。注意，l2设计中的因素是针对在l2显影期间去除l2的外涂层区域的能力以及限定在l2显影期间将发生多少特征收缩两者的溶解速率。该技术可以更成功地具有在对于l2从无顶部涂层裸露损失的高度分布与l1扩散长度方面的一致性(例如图9f)。显影损失测量为l2材料显影之前和之后的厚度差。显影损失
得益于被设计成等于由于酸洗引起的扩散损失。扩散区域限定具有亚分辨率沟槽(例如图9f中的沟槽961)的间隙区域，分辨率受约7nm的酸扩散长度限制。
66.图10b是图10a中的圈cira的放大视图，并且图10c是沿z方向切割gg的线截取的截面图。图10b和图10c还示出了线1010(l1)与线1020(l2)之间的间隙区域。特别地，间隙区域的宽度d表示烘烤处理期间酸的预定扩散长度。引入酸洗以通过图案分解产生去保护的层流是减少由于紧密邻近相互作用引起的叠对误差的独特方式。因此，本文的目标有助于减小由瑞利准则的分辨率限制引起的叠对误差。这可以用于亚分辨率沟槽。分辨率受约7nm的酸扩散长度的限制。
67.图11是根据本公开内容的实施方式的在基板上形成图案的方法1100的流程图。方法1100以步骤s1101开始，在步骤s1101中，在基板的下层上形成图案化的第一层。图案化的第一层具有第一结构。在步骤s1102处，在基板上沉积接枝材料，使得接枝材料选择性地粘附至第一结构的未覆盖表面，从而在第一结构的侧壁上形成预定厚度的接枝材料。在步骤s1103处，由光致抗蚀剂在基板上形成邻接接枝材料的第二结构。然后，方法1100前进至步骤s110，在步骤s1104中，去除接枝材料使得第一结构与第二结构间隔开与预定厚度对应的距离。
68.图12示出了根据本公开内容的一些实施方式的在图案形成的各个中间步骤的基板1200的示意性3d视图和俯视图。虽然在图12中未示出，但是也可以执行dcs处理来使线1211硬化以防止其变得可溶，并且形成覆盖线1211的膜，如已经在图5中所示出的。由于图12中的处理流程的示例实施方式与图5中的处理流程的示例实施方式类似，因此将重点说明不同之处。在本文中，接枝材料1221可以不必包括任何溶解性转移材料。因此，如图12e所示，第二结构1251形成为与接枝材料1221接触，其间没有间隙。然后，在图12f中，去除接枝材料1221，从而留下两条线(即1221和1251)之间的间隙1261。图12示出了即使曝光图案未对准使得其交叠到接枝材料区域1221中，接枝材料1221也保持可去除以留下线之间的期望间隙1261。替选地，接枝材料1221可以包括溶解性转移材料，但是不执行扩散处理以引起任何扩散。在其他示例中，接枝材料1221可以包括溶解性转移材料，但是溶解性转移材料的量不足以改变溶解性，或者在dcs处理期间形成的膜可以防止溶解性转移材料的扩散。
69.另一实施方式是选择性涂覆流程。在选择性涂覆流程中，初始图案(例如心轴)可以是光致抗蚀剂或硬掩模材料。在该初始图案上，材料相对于底板材料选择性地附着至心轴。然后用基于有机或基于无机的另一材料覆盖该图案。然后，根据材料基体，通过rie蚀刻或显影，去除选择性涂覆材料，从而产生窄沟槽特征。
70.相关流程是原子层沉积(ald)流程。ald材料共形地沉积在基板上。间隔物开口蚀刻从除了垂直表面之外的所有表面去除ald材料，留下侧壁间隔物。该间隔物材料提供缓冲以防止来自不同掩模的结构被接合。在两个结构都被曝光和显影之后，可以例如通过蚀刻处理挖出间隔物材料，留下某些结构之间的期望间隙。
71.本文中的各种实施方式可以受益于各种优化技术。例如，可以选择具有不同且不交叠的分解温度的组分(例如tga和交联剂)的材料。应当检查溶剂相容性以施加外涂层而不剥离初始图案(例如，第一光致抗蚀剂和第二光致抗蚀剂)。光致抗蚀剂的初始图案可以被“冷冻”或使用交联使其不可溶以防止心轴在后续显影剂(例如dcs)中溶解。
72.本文中描述的各种实施方式提供了若干优点。例如，尽管光掩模未对准，通过溶解
性转移材料的扩散可以在两个结构之间形成窄沟槽或槽接触。扩散处理可以减少由于瑞利准则的分辨率限制而引起的叠对误差，并因此形成亚分辨率的“快速攫取至”和“快速攫取掉”结构。
73.在前面的描述中，已经阐述了具体细节，例如处理系统的特定几何形状以及其中使用的各种部件和过程的描述。然而，应当理解，本文中的技术可以在脱离这些具体细节的其他实施方式中实践，并且这样的细节是出于说明而非限制的目的。已经参照附图描述了本文中公开的实施方式。类似地，出于说明的目的，已经阐述了具体的数字、材料和配置，以提供透彻的理解。然而，可以在没有这样的具体细节的情况下实践实施方式。具有基本上相同的功能构造的部件由相同的附图标记表示，并且因此可以省略任何多余的描述。
74.已经将各种技术描述为多个离散操作以帮助理解各种实施方式。描述的顺序不应当被解释为暗示这些操作必然是顺序相关的。实际上，这些操作不需要以呈现的顺序执行。所描述的操作可以以与所描述的实施方式不同的顺序来执行。在附加实施方式中，可以执行各种附加操作并且/或者可以省略所描述的操作。
75.本文中使用的“基板”或“目标基板”通常是指根据本发明被处理的对象。基板可以包括设备——特别是半导体或其他电子设备——的任何材料部分或结构，并且可以例如是基础基板结构，例如半导体晶片、中间掩模、或位于或叠加在基础基板结构上的层(例如薄膜)。因此，基板不限于任何特定的基础结构、下层或叠加层、图案化或未图案化，而是设想包括任何这样的层或基础结构，以及层和/或基础结构的任何组合。描述可以参考特定类型的基板，但这仅出于说明目的。
76.本领域技术人员还将理解，可以对上述说明的技术的操作进行许多变型，同时仍然实现本发明的相同目的。这样的变型旨在被本公开内容的范围所覆盖。因此，本发明的实施方式的前述描述并非旨在是限制性的。而是在以下权利要求中呈现了对本发明的实施方式的任何限制。