形成半导体器件的精细图案的方法技术

本发明专利技术提供一种形成半导体器件的精细图案的方法。该方法包括：在衬底上形成多个第一掩模图案，使得多个第一掩模图案在平行于衬底的主表面的方向上由位于其间的空间彼此分隔开；在多个第一掩模图案的侧壁和顶表面形成多个盖膜，该盖膜由在溶剂中具有第一溶解度的第一材料形成。该方法还包括形成由在该溶剂中具有第二溶解度的第二材料形成的第二掩模层，以填充位于多个第一掩模图案之间的空间，其中第二溶解度小于第一溶解度；以及形成与所述第二掩模层的剩余部分相对应的多个第二掩模图案，其中所述第二掩模层的剩余部分是在利用溶剂去除多个盖膜和一部分第二掩模层之后保留在位于多个第一掩模图案之间的空间中的部分。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种，更具体地，涉及一种形成 半导体器件的精细图案的方法，依照该方法精细图案通过采用双图案化工艺以精细节距 (fine pitch)的间隔重复形成，从而克服现有曝光设备的分辨率限制。
技术介绍
在高度集成的半导体器件的制造中形成精细图案是重要的。为了在小的区域内集 成许多元件，单个元件的尺寸应最小化。此外，为了形成小的元件，与将要形成的每个图案 的宽度之和相对应的节距以及相邻图案之间的间隔应设计为是小的。而且，随着近来半导 体器件的设计规则的缩小，由于用于形成制造半导体器件所需的图案的光刻中的分辨率限 制，所以会存在对形成期望的精细节距的图案的限制。为克服光刻工艺中的分辨率限制，已 经提出了一些通过使用双图案化工艺形成具有精细节距的精细硬掩模图案的方法。但是， 由于根据双图案化工艺的沉积和刻蚀工艺是在具有高深宽比和小宽度的精细开口(fine aperture)中进行的，所以工艺复杂且制造成本高。因此，本领域中需要一种不需要使用昂贵的沉积设备的形成半导体器件的精细图 案的方法。
技术实现思路
本专利技术的示范性实施例提供一种利用双图案化工艺形成半导体器件的精细图案 的方法，利用该方法，刻蚀掩模图案通过利用化学反应而无需使用昂贵的沉积设备在预定 区域内以双倍密度形成。根据本专利技术的示范性实施例，提供了一种。该 方法包括在衬底上沿平行于衬底主表面的方向形成多个第一掩模图案，使得多个第一掩 模图案由位于其间的空间彼此分隔开；在多个第一掩模图案的侧壁和顶表面上形成多个盖 膜(capping film)，该盖膜由在溶剂中具有第一溶解度的第一材料形成。该方法还包括 形成由在溶剂中具有第二溶解度的第二材料形成的第二掩模层，以便填充位于多个第一掩 模图案之间的空间，其中第二溶解度小于第一溶解度；以及形成多个第二掩模图案，该多个 第二掩模图案对应于第二掩模层的的剩余部分，在利用溶剂去除多个盖膜和一部分第二掩 模层之后该剩余部分保留在位于多个第一掩模图案之间的空间中。多个盖膜可以由包括具有氮原子的杂环化合物(heterocyclic compound)的材料 形成。多个盖膜可以在多个盖膜的形成过程中通过暴露在多个第一掩模图案表面的氢原子 与多个盖膜的氮原子之间的离子键附着到多个第一掩模图案的表面。溶剂可以是碱性水溶液。第二掩模层可形成为填充位于多个第一掩模图案之间的空间且完全覆盖形成在 多个第一掩模图案的上部的多个盖膜。该方法还包括在去除多个盖膜之前，利用溶剂去除第二掩模层的覆盖形成在多个第一掩模图案的上部的多个盖膜的部分直到暴露多个盖膜。第二掩模层可形成为仅填充位于多个第一掩模图案之间的空间使得在形成第二 掩模层之后多个盖膜在多个第一掩模图案的上部暴露。该方法还包括通过去除与第二掩模层的剩余部分相对应的多个第二掩模图案的 部分来减小多个第二掩模图案中的每个的宽度，其中第二掩模层的剩余部分是在形成多个 第二掩模图案的过程中去除多个盖膜之后保留在空间中的部分。可使用溶剂减小多个第二 掩模图案的每个的宽度。该方法还可包括在形成多个盖膜之前硬化多个第一掩模图案，以使多个第一掩模 图案不溶于有机溶剂。附图说明根据下面的结合附图的具体描述，将更具体地理解本专利技术的示范 性实施例，附图 中图IA到IH是用于描述根据本专利技术示范性实施例的形成半导体器件的精细图案的 方法的截面图。具体实施例方式现在将参考附图更全面地描述本专利技术，附图中示出了本专利技术的示范性实施例。但 是，本专利技术可以以许多不同的方式实施，且不应解释为限于在此阐明的示范性实施例。在附 图中，为了清楚起见夸大了层和区域的厚度。附图中相同的附图标记表示相同的元件。图IA到IH是用于描述根据本专利技术示范性实施例的形成半导体器件的精细图案的 方法的截面图。参考图1A，要被刻蚀的膜110 (to-be-etched film)形成在衬底110上，多个第一 掩模图案120形成在要被刻蚀的膜110上。多个第一掩模图案120在与衬底100的主表面平行的方向上由空间Sl彼此相等 地分隔开。例如，多个第一掩模图案120可以以第一节距2P为间隔重复地形成，其中第一节 距2P是将要形成在要被刻蚀的膜110上(将要由要被刻蚀的膜110形成)的多个精细图 案的节距P的两倍大。每个第一掩模图案120的宽度WMl可等于将要形成在要被刻蚀的膜 110上的每个精细图案的宽度。每个第一掩模图案120的宽度WMl也可小于或大于将要形 成在要被刻蚀的膜110上的每个精细图案的宽度。衬底100可以是例如硅衬底。要被刻蚀的膜110可以根据将要形成在要被刻蚀的膜110上的精细图案的用途由 任何材料形成。如果栅电极形成在衬底100上，则要被刻蚀的膜110可以是导电层，例如，掺杂多 晶硅层或包括掺杂多晶硅层和金属硅化物层的层叠结构。如果位线形成在衬底100上，则 要被刻蚀的膜110可由金属例如钨或铝形成。可选地，要被刻蚀的膜110可以是，例如，在 金属镶嵌方法(damascene method)中用作模层(mold layer)的绝缘膜。如果最终要形成 的精细图案是通过刻蚀衬底100形成的，则可以不形成要被刻蚀的膜110。例如，如果通过使用根据本专利技术示范性实施例的方法在衬底100中定义有源区，则可以不形成要被刻蚀的 膜110。在某些情况下，在第一掩模图案120形成在要被刻蚀的膜110上之前，由例如有机 材料、无机材料或其组合形成的抗反射层可进一步形成在要被刻蚀的膜110上。 第一掩模图案120可由，例如，有机材料形成。例如，第一掩模图案120可以是由 常规抗蚀剂组合物形成的抗蚀剂图案。为了形成第一掩模图案120，例如，抗蚀剂膜可以通 过用光致抗蚀剂材料涂覆要被刻蚀的膜110的顶表面而形成，然后，抗蚀剂膜可根据典型 的光刻工艺经过曝光和显影从而形成具有暴露要被刻蚀的膜110的顶表面的部分的开口 的抗蚀剂图案。该部分可具有预定的宽度，例如，空间Sl的宽度。例如，第一掩模图案120可由包括光生酸剂(PAG)的正性化学放大型抗蚀剂组合 物形成。在这点上，第一掩模图案120可由，例如，用于KrF受激准分子激光器(248nm)的 抗蚀剂组合物、用于ArF受激准分子激光器(193nm)的抗蚀剂组合物或用于EUV(13. 5nm) 的抗蚀剂组合物形成。可选地，第一掩模图案120可由，例如，负性抗蚀剂组合物形成。参考图1B，第一掩模图案120可经历硬化122。硬化122可通过，例如，热处理、Ar 等离子体处理或HBr等离子体处理进行。如果热处理用于硬化第一掩模图案120，则其上 形成有第一掩模图案120的所得到的(resultant)衬底在例如约50°C至约200°C的温度范 围内热处理约几秒钟到约几分钟，例如，1分钟。如果HBr等离子体处理用于硬化第一掩模 图案120，则通过将其上形成有第一掩模图案120的得到的衬底100加载到等离子体处理 室的静电卡盘上、引入HBr气体到等离子体处理室并施加功率到该室而产生等离子体。如 果需要，约IOW至约2000W的电源施加到等离子体处理室的上电极，且约OW的偏压电源施 加到等离子体处理室内的静电卡盘，以在等离子体处理室中产生HBr等离子体。选自由例 如H2、N2和CxHy(其中χ和y是从1到10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成半导体器件的精细图案的方法，该方法包括：在衬底上形成多个第一掩模图案，使得所述多个第一掩模图案沿平行于所述衬底的主表面的方向由位于其间的空间彼此分隔开；在所述多个第一掩模图案的侧壁和顶表面上形成多个盖膜，所述多个盖膜由在溶剂中具有第一溶解度的第一材料形成；形成由在所述溶剂中具有第二溶解度的第二材料形成的第二掩模层，以便填充位于所述多个第一掩模图案之间的所述空间，其中所述第二溶解度小于所述第一溶解度；以及形成多个第二掩模图案，所述多个第二掩模图案对应于所述第二掩模层的剩余部分，所述第二掩模层的所述剩余部分是在用所述溶剂去除所述多个盖膜和一部分所述第二掩模层之后保留在位于所述多个第一掩模图案之间的所述空间中的部分。

【技术特征摘要】
KR 2008-10-9 99345/08一种形成半导体器件的精细图案的方法，该方法包括在衬底上形成多个第一掩模图案，使得所述多个第一掩模图案沿平行于所述衬底的主表面的方向由位于其间的空间彼此分隔开；在所述多个第一掩模图案的侧壁和顶表面上形成多个盖膜，所述多个盖膜由在溶剂中具有第一溶解度的第一材料形成；形成由在所述溶剂中具有第二溶解度的第二材料形成的第二掩模层，以便填充位于所述多个第一掩模图案之间的所述空间，其中所述第二溶解度小于所述第一溶解度；以及形成多个第二掩模图案，所述多个第二掩模图案对应于所述第二掩模层的剩余部分，所述第二掩模层的所述剩余部分是在用所述溶剂去除所述多个盖膜和一部分所述第二掩模层之后保留在位于所述多个第一掩模图案之间的所述空间中的部分。2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个盖膜由包括具有氮原子的杂环化合物的材 料形成。3.如权利要求1所述的方法，其中所述多个盖膜通过与暴露在所述多个第一掩模图案 的表面上的氢原子的离子键而附着到所述多个第一掩模图案的所述表面。4.如权利要求3所述的方法，其中所述多个盖膜通过暴露在所述多个第一掩模图案的 所述表面上的氢原子和所述多个盖膜的氮原子之间的离子键而附着到所述多个第一掩模 图案的所述表面。5.如权利要求1所述的方法，其中所述溶剂是碱性水溶液。6.如权利要求1所述的方法，其中所述溶剂是标准2.38wt%的氢氧化四甲铵水溶液。7.如权利要求1所述的方法，其中所述第二掩模层由抗蚀剂组合物形成。8.如权利要求1所述的方法，其中所述第二掩模层包括具有多羟基苯乙烯单体单元的 聚合物。9.如权利要求1所述的方法，其中所述第二掩模层包括具有缩醛保护基团的聚合物。10.如权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：金亨姬，姜律，崔成云，尹辰永，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]