图案收缩方法技术

技术编号:12855391 阅读:141 留言:0更新日期:2016-02-11 19:58
图案收缩方法包含:(a)提供一种包含一或多个待图案化的层的半导体衬底;(b)在所述一或多个待图案化的层上方提供抗蚀图案;(c)在所述图案上方涂布收缩组合物,其中所述收缩组合物包含聚合物和有机溶剂,其中所述聚合物包含基团,所述基团含有可有效地与所述抗蚀图案表面处的酸基和/或醇基形成一键的氢受体,且其中所述组合物不含交联剂;和(d)从所述衬底冲洗残余收缩组合物,留下粘合于所述抗蚀图案的一部分所述聚合物。还提供由所述方法形成的图案收缩组合物,和涂布衬底以及电子装置。本发明专利技术尤其适用于制造提供高分辨率图案的半导体装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及电子装置的制造。更确切地说,本专利技术涉及允许使用图案收缩 方法形成精细图案的光刻方法。本专利技术尤其适用于半导体制造工业。
技术介绍
在半导体制造工业中,光致抗蚀剂材料用于将图像转移到安置在半导体衬底上的 一或多个底层,如金属、半导体和介电层,以及所述衬底本身。为了增加半导体装置的集成 密度和允许形成具有纳米范围内的尺寸的结构,已开发且继续开发具有高分辨率能力的光 致抗蚀剂和光刻处理工具。 正型化学放大光致抗蚀剂常规地用于使用正型显影(PTD)方法的高分辨率处理。 在PTD方法中,光致抗蚀剂层的曝光区域可溶于显影剂溶液(通常含水碱性显影剂)中,且 从衬底表面去除,而不溶于显影剂的未曝光区在显影之后保留以形成正像。为改进光刻性 能,已开发浸没光刻工具以有效地增加成像装置,例如具有KrF或ArF光源的扫描仪的镜头 的数值孔径(NA)。此通过在成像装置的最后一个表面与半导体晶片的上表面之间使用相对 高折射率流体(即浸没流体)实现。 已从材料和处理观点对于使实际分辨率延伸到通过正型显影实现的分辨率之外 作出大量努力。一个此类实例为负型显影(NTD)方法。NTD方法通过利用使用亮场掩模印 刷临界暗场层获得的优良成像品质而允许相比于标准正型成像改进的分辨率和工艺窗口。 NTD抗蚀剂通常采用具有酸不稳定(在本文中也被称作酸可裂解)基团和光酸产生剂的树 月旨。曝光于光化辐射使得光酸产生剂形成酸,其在曝光后烘烤期间导致酸不稳定基团的裂 解,在曝光区域中产生极性转换。因此,在抗蚀剂的曝光区与未曝光区之间产生可溶性特征 的差异,使得抗蚀剂的未曝光区可以通过有机溶剂显影剂去除,留下由不溶曝光区域产生 的图案。 为了进一步将分辨能力延伸到通过标准抗蚀图案化技术通常获得的那些之外,已 提出各种用于图案收缩的方法。这些方法涉及增加抗蚀图案侧壁的有效厚度以减小(即 "收缩")例如相邻刻线之间或沟槽或穿孔图案内的间距。以这种方式,可以使得如由图案 形成的沟槽和接触孔的特征较小。已知收缩技术包括例如化学气相沉积(CVD)辅助、酸扩 散抗蚀生长和聚合物掺合物自组装。 CVD辅助收缩方法(参见K小山(K. Oyama)等人,"朝向22nm节点的强化光致抗 蚀齐丨J收缩方法技术(The enhanced photoresist shrink process technique toward 22nm node) "《国际光学工程学会会刊》(Proc. SPIE) 7972,抗蚀材料和处理技术的进步(Advances in Resist Materials and Processing Technology)XXVIII,79722Q(2011))使用在包括例 如接触孔、刻线/空间或沟槽图案的光致抗蚀图案上方形成的CVD沉积层。CVD材料经回蚀 (etch back),留下抗蚀图案的侧壁上的材料。这增加抗蚀图案的有效横向尺寸,进而减少 曝光待蚀刻的底层的开放区。CVD辅助收缩技术需要使用成本高的CVD和蚀刻工具,增加方 法的复杂度且就方法通量来说不利。 在酸扩散抗蚀生长方法(也称为RELACS方法)(参见L彼得斯(L. Peters),"抗蚀 剂加入次 λ 革命(Resists Join the Sub-ARevolution) ",《半导体国际》(Semiconductor International),1999. 9)中,在PTD产生的抗蚀图案化表面上方涂布酸催化可交联材料。 材料的交联通过在烘烤步骤期间扩散到可交联材料中的存在于抗蚀图案中的酸组分催化。 交联在酸扩散区中的抗蚀图案附近的材料中进行以在图案侧壁上形成涂层,进而减小图案 的开放区的横向尺寸。此方法通常遭受疏密线宽偏差(iso-dense bias ;IDB),其中取决于 密度(在...之间的间距)邻近抗蚀图案,抗蚀图案上的交联层生长跨越晶粒表面不均匀 地出现。因此,基于图案密度,一致特征的"收缩"程度可能跨越晶粒变化。这可能对于打 算成为一致装置的装置导致跨越晶粒的图案化缺陷和电特性变化。 聚合物掺合物自组装(参见Y.浪江(Y. Namie)等人,"用于定向自组装的聚合物 惨合物(Polymer blends for directed self-assembly)",《国际光学工程学会会刊》8680, 替代光刻技术(Alternative Lithographic Technologies) V,86801M(2013))涉及在光致 抗蚀图案上方含有亲水性和疏水性聚合物的不可混溶掺合物的涂料组合物。组合物随后经 退火,使得聚合物相分离,其中亲水性聚合物优先分离到抗蚀图案侧壁且疏水性聚合物填 充抗蚀图案侧壁之间的体积的其余部分。疏水性聚合物随后通过溶剂显影去除,留下抗蚀 图案侧壁上的亲水性聚合物。已发现聚合物掺合物自组装遭受邻近和尺寸效应。由于收缩 比是通过两种聚合物的体积比测定,因此所有特征通过相同相对百分比而不是通过相同绝 对量收缩。这可能导致关于酸扩散抗蚀生长技术描述的相同问题。 在所属领域中持续需要解决与目前先进技术相关的一或多个问题且允许在电子 装置制造中形成精细图案的改善的光致抗蚀。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面,提供一种。所述方法包含:(a)提供一种 包含一或多个待图案化的层的半导体衬底;(b)在一或多个待图案化的层上方提供抗蚀图 案;(c)在图案上方涂布收缩组合物,其中所述收缩组合物包含聚合物和有机溶剂,其中聚 合物包含基团,所述基团含有可有效地与抗蚀图案表面处的酸基和/或醇基形成一键的氢 受体,且其中组合物不含交联剂;和(d)从衬底冲洗残余收缩组合物,留下粘合于抗蚀图案 的一部分聚合物。所述方法尤其适用于制造提供高分辨率图案的半导体装置。优选地,所 述收缩组合物包含:包含第一嵌段和第二嵌段的嵌段共聚物,其中第一嵌段包含含有可有 效地与抗蚀图案表面处的酸基和/或醇基形成一键的氢受体的基团,且第二嵌段包含由丙 烯酸(烷基)酯单体形成的单元、由乙烯基芳族单体形成的单元、含硅单元或其组合。 优选地,抗蚀图案由负型显影方法形成。示例性此类方法包含:(bl)在一或多 个待图案化的层上方涂覆光致抗蚀剂组合物的层,其中所述光致抗蚀剂组合物包含:包含 酸可裂解离去基的聚合物,所述离去基的裂解形成酸基和/或醇基;光酸产生剂;和溶剂; (b2)通过图案化光掩模将光致抗蚀剂层曝光到活化辐射;(b3)加热光致抗蚀剂层,其中由 酸产生剂产生的酸造成酸可裂解离去基的裂解,进而形成酸基和/或醇基;和(b4)用有机 溶剂显影剂对曝光的光致抗蚀剂组合物层显影以形成包含酸基和/或醇基的负型抗蚀图 案。 还提供由本文中所描述的方法形成的收缩组合物以及涂布衬底和电子装置。 本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的,且无意限制本专利技术。除非上 下文另作明确指示,否则如本文所使用,单数形式"一(a/an)"和"所述(the)"打算包括单 数和复数形式两者。对特定玻璃转化温度(T g)的参考为如通过差示扫描热量测定测量。【附图说明】 将参看以下附图描述本专利技术,其中相同的元件符号表示相同的特征,且其中: 图IA-F为根据本专利技术的收缩方法的方法流程; 图2说明在根据本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种图案收缩方法,其包含:(a)提供包含一或多个待图案化的层的半导体衬底;(b)在所述一或多个待图案化的层上方提供抗蚀图案;(c)在所述图案上方涂布收缩组合物,其中所述收缩组合物包含:包含第一嵌段和第二嵌段的嵌段共聚物,其中所述第一嵌段包含含有可有效地与所述抗蚀图案表面处的酸基和/或醇基形成一键的氢受体的基团,且所述第二嵌段包含由丙烯酸(烷基)酯单体形成的单元、由乙烯基芳族单体形成的单元、含硅单元或其组合;和有机溶剂;其中所述组合物不含交联剂;(d)从所述衬底冲洗残余收缩组合物,留下粘合于所述抗蚀图案的一部分所述聚合物。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·D·赫士德J·K·朴J·W·成J·H·朴
申请(专利权)人:罗门哈斯电子材料有限责任公司陶氏环球技术有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1