用于光刻图案化的方法技术

一种用于光刻图案化的方法，包括在衬底上方形成材料层，将材料层的部分暴露于辐射；并且在显影剂中去除材料层的曝光部分，产生图案化的材料层。该显影剂包括水、有机溶剂和碱性溶质。在实施例中，碱性溶质小于显影剂重量的30％。

Method for patterning photolithography

A method for lithography patterning includes forming a material layer above a substrate, exposing part of the material layer to radiation, and removing the exposure part of the material layer in a developer to produce a patterned material layer. The developer includes water, organic solvent and alkaline solute. In the embodiment, the alkaline solute is less than 30% of the weight of the developer.

【技术实现步骤摘要】
用于光刻图案化的方法
本专利技术的实施例涉及用于光刻图案化的方法。
技术介绍
半导体集成电路(IC)工业已经经历了指数增长。IC材料和设计中的技术进步已经产生了多代IC，其中，每一代都比上一代具有更小和更复杂的电路。在IC演化过程中，功能密度(即，每芯片面积的互连器件的数量)已经普遍增大，而几何尺寸(即，可以使用制造工艺产生的最小组件(或线))已经减小。这种按比例缩小工艺通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供益处。这种按比例缩小已经增加了处理和制造IC的复杂性。例如，光刻已经成为用于将IC图案转移至半导体晶圆的传统方法。在典型的光刻工艺中，将光刻胶膜涂覆在晶圆的表面上并且随后曝光和显影光刻胶膜以形成光刻胶图案。之后，将光刻胶图案用于蚀刻晶圆以形成IC。光刻胶图案的质量直接影响最终IC的质量。随着按比例缩小工艺持续发展，光刻胶图案的线边缘粗糙度(LER)和线宽粗糙度(LWR)变得更加关键。许多因素影响光刻胶图案的LER/LWR，其中之一是显影剂，即，用于显影曝光的光刻胶膜的化学溶液。目前，碱性水性显影剂用于正性显影(PTD)工艺，而具有有机溶剂的显影剂用于负性显影(NTD)工艺。前者常常引起光刻胶膨胀问题以及光刻胶图案崩溃问题，而后者不提供足够的光刻胶对比对比度。因此，需要新型的光刻胶显影剂。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种用于光刻图案化的方法，包括：在衬底上方形成材料层；将所述材料层的部分暴露于辐射；以及在显影剂中去除所述材料层的曝光部分，产生图案化的材料层，其中，所述显影剂包括水、有机溶剂和碱性溶质。本专利技术的另一实施例提供了一种用于光刻图案化的方法，包括：在衬底上方形成光刻胶层；将所述光刻胶层的部分暴露于辐射；以及在显影剂中去除所述光刻胶层的曝光部分，产生图案化的光刻胶层，其中，所述显影剂包括：碱性溶质，小于所述显影剂的重量的30％；水，大于所述显影剂的重量的20％；和有机溶剂，大于所述显影剂的重量的5％。本专利技术的又一实施例提供了一种用于光刻图案化的方法，包括：在衬底上方形成材料层；将所述材料层的部分暴露于辐射；以及在正性显影剂中去除所述材料层的曝光部分，产生图案化的材料层，其中，所述正性显影剂包括有机溶剂和碱性溶质。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1示出了根据本专利技术的各个方面的光刻图案化方法的流程图。图2A、图2B、图2C、图2D、图2E和图2F示出了根据实施例的根据图1的方法形成目标图案的截面图。图3和图4示出了根据一些实施例的可以由图1的方法使用的装置。图5示出了根据本专利技术的各个方面的另一光刻图案化方法的流程图。图6示出了根据一些实施例的根据图5的方法在制造阶段期间形成目标图案的截面图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)原件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。本专利技术通常涉及一种用于半导体器件制造的方法，并且更具体地，涉及用于在光刻中显影曝光的光刻胶膜的组分及其使用方法。在光刻图案化中，在将光刻胶膜暴露于诸如深紫外(DUV)射线、极紫外(EUV)射线或电子束(e-束)的辐射之后，将光刻胶膜在显影剂(化学溶液)中显影。显影剂去除了光刻胶膜的部分，从而形成可以包括线图案和/或沟槽图案的光刻胶图案。之后，光刻胶图案用作随后的蚀刻工艺的蚀刻掩模，将图案转移至下面的图案化层。通常，用于显影曝光的光刻胶膜的工艺有两种类型：正性显影(PTD)工艺和负性显影(NTD)工艺。PTD工艺使用PTD显影剂。NTD工艺使用NTD显影剂。如本文使用的，术语“PTD显影剂”表示选择性溶解和去除曝光不小于第一阈值(例如，曝光剂量值)的光刻胶膜的区域的显影剂。如本文使用的，术语“NTD显影剂”表示选择性溶解和去除未曝光的或曝光不足的光刻胶膜的区域(即，曝光不大于第二阈值的区域)的显影剂。第一阈值和第二阈值可以相同或不同，这取决于光刻胶材料和显影剂的参数。在以下公开内容中，术语光刻胶膜(或光刻胶层)的“未曝光区域”包括光刻胶膜的未曝光或曝光不足的区域。目前，常用的PTD和NTD显影剂在先进的光刻中均具有它们自身的缺点。例如，常用的PTD显影剂常常引起光刻胶膨胀。已经观察到，在PTD工艺期间，光刻胶膜的曝光区域可能膨胀至100％或超过100％。光刻胶膨胀增加了显影的光刻胶图案的线边缘粗糙度(LER)和线宽粗糙度(LWR)。常用的PTD显影剂的另一问题是显影的光刻胶图案有时由于PTD显影剂引起的表面张力太大而崩溃。常用的NTD显影剂通常未观察到光刻胶膨胀问题和光刻胶图案崩溃问题。然而，NTD显影剂不产生与PTD显影剂一样好的光刻胶对比度，导致高LER、高LWR和/或低图案化保真度。本专利技术的目的是提供具有低LER、低LWR和高光刻胶对比度的可以显影光刻胶膜的新的和改进的PTD显影剂。新的显影剂将满足包括EUV光刻和e-束光刻的现今先进的光刻工艺的需求。图1是根据本专利技术的各个方面的图案化衬底(例如，半导体晶圆)的方法100的流程图。方法100可以全部或部分地通过采用深紫外(DUV)光刻、极紫外(EUV)光刻、电子束(e-束)光刻、x-射线光刻和其它光刻工艺的系统来实现。在本实施例中，EUV光刻用作主要实例。可以在方法100之前、期间和之后提供额外的操作，并且对于方法的额外的实施例，可以替换、消除或改变所描述的一些操作。方法100仅仅是实例，并且除了权利要求中的明确表述之外，方法100不旨在限制本专利技术。以下结合图2A至图2F描述方法100，其中，使用方法100的实施例制造半导体器件200。此外，图3和图4示出了在一些实施例中可以由方法100使用的装置。在各个实施例中，半导体器件200可以是在IC的处理期间制造的中间器件或IC的部分，可以包括静态随机存取存储器(SRAM)和/或逻辑电路、无源组件(诸如电阻器、电容器和电感器)以及有源组件(诸如p-型场效应晶管(PFET)、n-型FET(NFET)、鳍式FET(FinFET)、其它多栅极FET、金属-氧化物半导体FET(MOSFET)、互补金属-氧化物半导体(CMOS)晶体管、双极晶体管、高压晶体管、高频率晶体管)、其它有源器件和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光刻图案化的方法，包括：在衬底上方形成材料层；将所述材料层的部分暴露于辐射；以及在显影剂中去除所述材料层的曝光部分，产生图案化的材料层，其中，所述显影剂包括水、有机溶剂和碱性溶质。

【技术特征摘要】
2017.03.27 US 15/470,3321.一种用于光刻图案化的方法，包括：在衬底上方形成材料层；将所述材料层的部分暴露于辐射；以及在显影剂中去除所述材料层的曝光部分，产生图案化的材料层，其中，所述显影剂包括水、有机溶剂和碱性溶质。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碱性溶质小于所述显影剂的重量的30％。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水大于所述显影剂的重量的20％。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有机溶剂包括下列中的一种：OH官能团、NH官能团、NH2官能团、SH官能团、OMe官能团和OEt官能团。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有机溶剂包括RO(CH2)nOR官能团，并且其中，n为≥2的整数。6.根据权利要求5所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朕与，张庆裕，林进祥，
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