形成图形的方法技术

一种形成具有高分辨率和高精确度的蚀刻图形的方法，该方法防止在有机抗反射膜和光敏感材料膜之间的界面中形成反应产物，并在蚀刻后减少了已蚀刻膜的残余物。在半导体基质１０上形成由多晶硅组成的可蚀刻膜１１，有机抗反射膜１２，和由化学放大抗蚀剂制成的光敏材料膜１３，该抗蚀剂含有（ａ）一种鎓盐化合物和（ｂ）至少一种磺酸酯化合物。通过掩模１４对光敏材料膜１３曝光并显影以形成已摹制的光敏材料膜１３ｂ。其后用ＳＯ↓［２］－Ｏ↓［２］混合气体干法蚀刻抗反射膜，并且干法蚀刻已蚀刻的膜以形成蚀刻膜的图形。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，并且更特别涉及形成由可蚀刻层构成的图形的方法，该方法通过在可蚀刻层上形成已摹制的辐射敏感材料涂层的掩模，在半导体的基质上对所形成的可蚀刻层进行干法蚀刻，该可蚀刻层具有由彼此介入(intervened)的有机材料组成的抗反射涂层。
技术介绍
随着使用复杂半导体集成电路设备的不断小型化，已经形成了具有非常精细图形的半导体电路。随着该小型化的发展，按照图形平板印刷术方法使用已摹制的辐射敏感材料涂层作为掩模在小尺寸芯片上形成复杂的电路已经变得非常困难。该困难的一个原因是由于使用具有较短波长的能量束曝光，能量束可以被基质或可蚀刻层反射，由于在基质上或在可蚀刻层上的非均匀的阶差(step difference)，透过辐射敏感材料涂层的能量束以非均匀的方向被反射，因此曝光区域内的辐射敏感材料涂层不能被曝光。这导致了在通过平板印刷术方法形成的图形中产生许多缺陷和尺寸变动。作为解决该问题的一个方法，人们建议在辐射敏感材料涂层下面形成一种有机抗反射涂层，该有机抗反射涂层可以吸收可透过辐射敏感材料涂层的能量束，并因此防止能量束在透过辐射敏感材料涂层后以非均匀的方向被反射。下面通过图3A和图3B将描述一种使用这种抗反射涂层的形成图形的常规方法。首先，如在图3A中所示，在沉积在半导体基质1上的可蚀刻层2上形成由有机材料组成并且能够吸收能量束的抗反射涂层3，并且在所述的抗反射涂层3上进一步形成辐射敏感材料涂层。然后，用能量束通过掩模将辐射敏感材料涂层曝光，并且用显影剂除去曝光或非曝光区域的辐射敏感材料涂层，由此形成由它们的曝光或非曝光区域组成的已摹制的辐射敏感材料涂层4。接着，使用已摹制的辐射敏感材料涂层4作为掩模干法蚀刻抗反射涂层3，以除去那些与已摹制的辐射敏感材料涂层4的缝隙相对应的抗反射涂层3的区域。进一步使用已摹制的辐射敏感材料涂层4作为掩模干法蚀刻可蚀刻层2，接着除去抗反射涂层3和辐射敏感材料涂层4以得到如图3B所示的在半导体基质1上由可蚀刻层2构成的图形2A。如此形成的抗反射涂层3吸收可透过辐射敏感材料涂层4的能量束，甚至在半导体基质1或可蚀刻层2上存在的阶梯状区域也用来防止非均匀反射和防止不需要曝光的区域曝光，因此形成具有良好尺寸准确性的图形2A的可蚀刻层。最近，人们已经常常使用化学放大(amplified)抗蚀剂(resists)作为辐射敏感材料涂层。但是人们已经发现，就使用化学放大抗蚀涂层作为辐射敏感材料涂层的材料并在抗反射涂层上形成化学放大抗蚀剂来说，在抗反射涂层3和辐射敏感材料涂层4之间的界面中形成了反应产物5。当在常规条件下将辐射敏感材料涂层4和抗反射涂层3显影或蚀刻时，反应产物5不能被除去而是遗留在可蚀刻层2上。如果将可蚀刻层2与遗留的反应产物一起干法蚀刻，反应产物5起蚀刻掩模的作用，并且其产生的问题如图3B中所示，在那些打算蚀刻掉的(空格区域)区域形成可蚀刻层2的残余物6，或者被要求垂直的可蚀刻层2的侧壁2a具有不均匀的轮廓。同等形成的残余物6与辐射敏感材料涂层4的图形缝隙比例无关，即与图形的密度无关。因此，在图形密集的区域中在图形间的空格中形成的残余物6。作为用于除去在该抗反射涂层3和辐射敏感材料涂层4之间的界面中形成的反应产物5的一个方法，可以考虑在用于除去反应产物的条件下进行干法蚀刻。但是，由于下列原因作为在可蚀刻层中通过干法蚀刻将抗反射涂层3与反应产物5一起除去的方法是无效的。即与提到的抗反射涂层3的去除相比，反应产物5的去除需要更强的蚀刻条件。因此，当选择足够强的蚀刻条件以除去反应产物时，具有约相同蚀刻性质的已摹制的辐射敏感材料涂层4将被同时蚀刻掉。因此不能保持具有良好尺寸准确性的抗蚀剂图形。因此已摹制的辐射敏感材料涂层4不能起掩模的作用。在另一方面，如果是在已摹制的辐射敏感材料涂层4的蚀刻是最弱小的条件下进行抗反射涂层3干法蚀刻，反应产物5和抗反射涂层3将会大量的遗留在可蚀刻层2上。另外，为了改进对抗反射涂层3尺寸控制性能，包括在抗反射涂层3的侧壁上形成沉积物的干法蚀刻工艺将易于引起从抗反射涂层3的侧壁脱落沉积物附着在可蚀刻层2上，并且该沉积物将又起掩模的作用形成由可蚀刻层构成的残余物6。通过图4，更详细地描述了当由可蚀刻层2构成的并在半导体基质1上形成的残余物6存在时或当可蚀刻层2的图形侧壁2a具有不均匀的轮廓时所引起的问题。图4是图3A中单点点划线(one-dot chain line)所围区域的放大图。如图4所示，在半导体基质1上形成的由多晶硅层，即可蚀刻层构成的门电极(gate electrodes)7，和在半导体基质1，即源漏(source drain)区域上的门电极7之间的区域中遗留的多晶硅层的残余物6。在门电极7的侧面上形成一种绝缘材料，例如Si3N4，TEOS或HTO的侧壁8。为了减少所得到的集成电路元件的电阻，用TiSi2或类似物硅化(silicidated)门电极7和源漏区域的表面以形成覆盖表面的硅化物层9。但是由于门电极7的侧面轮廓是不均匀的，因此从侧壁8，门电极7被部分阻挡。在门电极7的被阻挡区域上和多晶硅残余物6的表面上共同形成硅化物层9。因此，通过在门电极7的表面上的硅化物层9或多晶硅残余物6的表面上的硅化物层9，门电极7和源漏区域相互导电，即在门电极7和源漏区域之间流动着异常漏电电流。正如上面所描述的，当使用由导电材料例如多晶硅制成的可蚀刻层2时，那里产生的问题是在相同导电层上形成的布线图通过残余物6或更进一步的在半导体基质1上形成的导电层相互导电，并且在具有中间绝缘涂层的导电层上形成的布线图通过残余物6相互导电引起布线图之间或导电层和布线图之间漏电，因此使半导体集成电路的元件性能变差或元件产量降低。在另一方面，作为目前公知的化学放大抗蚀剂组合物，它们含有(a)一种存在于酸中的有机原料，该有机原料具有一个或数个能够脱落的取代基，和(b)一种由鎓盐化合物组成的化合物，该鎓盐化合物通过辐射曝光能够产生酸(酸发生剂)。虽然当曝光时鎓盐化合物产生一种比较强的酸，但是鎓盐化合物具有很强的抑制抗蚀剂溶解的能力，使得辐射敏感材料的未曝光部分对显影剂表现出较小的溶解性。因此，含有鎓盐化合物的化学放大抗蚀剂能够提供具有良好尺寸准确性和高清晰度的防蚀图像。在另一方面，它的缺点是在抗蚀剂图形上易于形成驻波，并且在一些工艺环境条件下，在形成凸出轮廓的抗蚀剂图形的抗蚀剂层的表面上产生一个称作T顶点的不溶层。因此，对于使用含有鎓盐化合物的化学放大抗蚀剂形成抗蚀剂图形，然后蚀刻可蚀刻层，有时得到具有不希望的行宽和轮廓的图形。本专利技术的一个目的是提供一种没有上述缺陷的。即本专利技术的首要目的是提供一种，虽然在可蚀刻层和辐射敏感材料涂层之间存在由有机材料组成的抗反射涂层，但是该方法防止了在抗反射涂层和辐射敏感材料涂层之间的界面中反应产物的形成，因此减少由可蚀刻层组成的残余物数量。本专利技术的第二个目的是提供一种形成可蚀刻层的高质量图形的方法，该方法提供一种不形成驻波和T顶点的具有良好尺寸准确性和高清晰度抗蚀剂图像。本专利技术的另一目的是提供一种，该图形含有的由可蚀刻层组成的残余物数量减少了，甚至当在抗反射涂层和辐射敏感材料涂层之间的界面中形成反应产物时，在蚀刻抗反射涂层时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成图形的方法，包括：第一步，在半导体基质上形成的可蚀刻层上形成抗反射层，抗反射层由有机材料组成并且能够吸收能量束；第二步，在抗反射涂层上形成辐射敏感材料涂层；第三步，用能量束选择性地曝光辐射敏感材料涂层，然后除去曝光或非曝光区域的辐射敏感材料涂层以形成辐射敏感材料涂层的图形；第四步，使用辐射敏感材料涂层的图形作为掩模干法蚀刻抗反射涂层和可蚀刻层以形成由可蚀刻层组成的图形，其中辐射敏感材料涂层由化学放大抗蚀剂制成，该抗蚀剂含有（ａ）一种含有一个或数个在酸存在下能够脱落的取代基的有机原料，和（ｂ）通过用辐射曝光能够产生酸的成份，该成份包括至少一种鎓盐和至少一种磺酸酯化合物；基于１００重量份含有一个或数个在酸存在下能够脱落的取代基的有机原料，鎓盐化合物为０．１～５重量份，磺酸酯化合物为０．５～１０重量份。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：下村幸司，木下义章，船户觉，山口优子，
申请(专利权)人：AZ电子材料日本株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]