多图案形成方法技术

本发明专利技术提供多图案形成方法。所述方法包含：(a)提供包含一个或多个待图案化的层的半导体衬底；(b)在所述一个或多个待图案化的层上方形成光致抗蚀剂层，其中所述光致抗蚀剂层由包含以下各者的组合物形成：包含酸不稳定基团的基质聚合物；光酸产生剂；和溶剂；(c)逐图案曝光所述光致抗蚀剂层以活化辐射；(d)烘烤所述曝光的光致抗蚀剂层；(e)使所述烘烤的光致抗蚀剂层与第一显影剂接触以形成第一抗蚀图案；(f)用包含用于将所述第一抗蚀图案的侧壁区的可溶性从可溶转变为不溶的手段的涂料组合物处理所述第一抗蚀图案，所述可溶性为就不同于所述第一显影剂的第二显影剂来说的；和(g)使所述处理的第一抗蚀图案与所述第二显影剂接触以去除一部分所述第一抗蚀图案，留下所述可溶性转变的侧壁区以形成多图案。所述方法尤其适用于半导体制造工业以形成精细光刻图案。

【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，本专利技术涉及用于形成精细光刻图案的多图案形成方法。
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个或多个底层，如金属、半导体或介电层，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。一种实现半导体装置中的纳米级特征尺寸的方法为在化学放大光致抗蚀剂的曝光期间使用短波长，例如193nm或更小的光。浸没光刻有效地增加成像装置，例如具有KrF或ArF光源的扫描仪的透镜的数值孔径。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。浸没流体允许相比于在空气或惰性气体介质的情况下将出现较大量的光聚焦到抗蚀剂层中。对于印刷线/隙图案，193nm浸没扫描器通常能够分辨36nm半节线/隙图案。印刷接触孔或任意2D图案的分辨率由于暗场掩模情况下的低空图像对比度而进一步受限。浸没光刻的接触孔的最小半节距一般限于约50nm。标准浸没光刻工艺一般不适合于制造需要较大分辨率的装置。在致力于实现较大分辨率和扩展现有光刻工具的能力中，已提出各种双重图案化技术。一种此类技术为自对准双重图案化(SADP)(参见例如US2009/0146322A1)。在常规SADP方法中，在预图案化线上方形成分隔层，接着蚀刻以去除线/隙的水平表面上的分隔层材料，仅留下线的侧壁上的材料。随后蚀刻掉初始图案化线，留下侧壁隔片，其用作蚀刻一个或多个底层的掩模。由于每一条线存在两个隔片，线密度有效地加倍。常规SADP方法需要使用复杂的沉积和蚀刻设备和处理流程，且可能导致不佳产量和增加的晶片污染概率。需要采用避免此类问题或使其最小化的更简单的双重图案化方法。另一双重图案化技术为例如描述于文献《使得能够双型显影的新颖抗蚀化学物质和加工方法的探索》(ExplorationofNewResistChemistriesandProcessMethodsforEnablingDual-ToneDevelopment)C.丰塞卡(C.Fonseca)等人，第6届浸没式光刻扩展国际研讨会(6thInternationalSymposiumonImmersionLithographyExtensions)，捷克布拉格(Prague，CzechRepublic)(2009年10月22日)中的双重显影方法。此技术通过对光致抗蚀剂层显影两次，第一次通过正型显影剂(例如TMAH)去除高曝光剂量区域且随后通过负型显影剂(有机溶剂)去除未曝光或最低曝光剂量区域而使由光致抗蚀剂层形成的特征的数目加倍。负型显影剂意图去除在正型显影之后形成的抗蚀图案的中心部分，同时留下通常界定抗蚀图案的两个相对的侧壁的中间剂量区域。与碱性双重显影方法相关的问题包括不佳线宽粗糙度(LWR)和不可接受的图案形状。这些问题理解为由正型显影之后图案侧壁的低酸对比度所致。C.丰塞卡等人文献另外描述一种双重显影方法，其包括在正型显影之后整片曝光(floodexposure)和烘烤的步骤。相信此由于侧壁区中的酸不稳定基团的去保护而在抗蚀图案的侧壁中产生高酸含量，使得侧壁部分不溶于负型显影剂中。但是，此方法可能不利，因为在包括前述低剂量区的整个抗蚀图案中的酸不稳定基团可能同时在整片曝光和烘烤期间变得去保护。此可使得低剂量区不溶或部分不溶于负型显影剂中，使得显影剂难以渗透到抗蚀图案的中心部分中且将其完全去除，导致图案缺陷。所属领域中继续需要解决与目前先进技术相关的前述问题中的一者或多者的适用于电子装置制造的多图案化方法。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供多图案形成方法。所述方法包含：(a)提供包含一个或多个待图案化的层的半导体衬底；(b)在一个或多个待图案化的层上方形成光致抗蚀剂层，其中光致抗蚀剂层由包含以下各者的组合物形成：包含酸不稳定基团的基质聚合物；光酸产生剂；和溶剂；(c)逐图案曝光光致抗蚀剂层以活化辐射；(d)烘烤曝光的光致抗蚀剂层；(e)使烘烤的光致抗蚀剂层与第一显影剂接触以形成第一抗蚀图案；(f)用包含用于将第一抗蚀图案的侧壁区的可溶性从可溶转变为不溶的手段的涂料组合物处理第一抗蚀图案，所述可溶性为就不同于第一显影剂的第二显影剂来说的；和(g)使处理的第一抗蚀图案与第二显影剂接触以去除一部分第一抗蚀图案，留下可溶性转变的侧壁区以形成多图案。本专利技术的方法尤其适用于制造提供高分辨率图案的半导体装置。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。附图说明将参照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，其中：图1A-G说明通过根据本专利技术的双重显影方法形成光刻多图案的方法流程；图2A-G说明通过根据本专利技术的另一方面的双重显影方法形成光刻多图案的方法流程；且图3A-H说明通过根据本专利技术的另一方面的双重显影方法形成光刻多图案的方法流程。具体实施方式现在将参看图1描述根据本专利技术的方法，所述图说明形成多图案的示例性方法流程。图1A以横截面描绘可以包括各种层和特征的衬底100。衬底可以具有如半导体，如硅或化合物半导体(例如III-V或II-VI)、玻璃、石英、陶瓷、铜等的材料。通常，衬底为半导体晶片，如单晶硅或化合物半导体晶片，且可以具有形成于其表面上的一个或多个层和图案化特征。待图案化的一个或多个层102可以提供于衬底100上方。任选地，底层基底衬底材料本身可经图案化，例如当需要在衬底材料中形成沟槽时。在对基底衬底材料本身进行图案化的情况下，图案应被认为形成于衬底的层中。层可以包括例如一种或多种导电层，如铝、铜、钼、钽、钛、钨、合金、此类金属的氮化物或硅化物、掺杂非晶硅或掺杂多晶硅的层，一种或多种介电层，如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或金属氧化物的层，半导体层，如单晶硅，和其组合。待蚀刻的层可以由各种技术形成，例如化学气相沉积(CVD)，如等离子体增强CVD、低压CVD或磊晶生长，物理气相沉积(PVD)，如溅镀或蒸镀，或电镀。待蚀刻的一个或多个层102的特定厚度将取决于材料和形成的特定装置变化。取决于待蚀刻的特定层、膜厚度和待使用的光刻材料和方法，可能需要使用硬掩模层和/或底部抗反射涂层(BARC)，在其上方涂布光致抗蚀剂层104。使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多图案形成方法，其包含：(a)提供包含一个或多个待图案化的层的半导体衬底；(b)在所述一个或多个待图案化的层上方形成光致抗蚀剂层，其中所述光致抗蚀剂层由包含以下各者的组合物形成：包含酸不稳定基团的基质聚合物；光酸产生剂；和溶剂；(c)使所述光致抗蚀剂层逐图案曝光于活化辐射；(d)烘烤所述曝光的光致抗蚀剂层；(e)使所述烘烤的光致抗蚀剂层与第一显影剂接触以形成第一抗蚀图案；(f)用包含用于将所述第一抗蚀图案的侧壁区的可溶性从可溶转变为不溶的手段的涂料组合物处理所述第一抗蚀图案，所述可溶性为就不同于所述第一显影剂的第二显影剂来说的；和(g)使所述处理的第一抗蚀图案与所述第二显影剂接触以去除一部分所述第一抗蚀图案，留下所述可溶性转变的侧壁区以形成多图案。

【技术特征摘要】
2014.08.27 US 62/0427861.一种多图案形成方法，其包含：
(a)提供包含一个或多个待图案化的层的半导体衬底；
(b)在所述一个或多个待图案化的层上方形成光致抗蚀剂层，其中所述光致抗蚀
剂层由包含以下各者的组合物形成：包含酸不稳定基团的基质聚合物；光酸产生剂；
和溶剂；
(c)使所述光致抗蚀剂层逐图案曝光于活化辐射；
(d)烘烤所述曝光的光致抗蚀剂层；
(e)使所述烘烤的光致抗蚀剂层与第一显影剂接触以形成第一抗蚀图案；
(f)用包含用于将所述第一抗蚀图案的侧壁区的可溶性从可溶转变为不溶的手
段的涂料组合物处理所述第一抗蚀图案，所述可溶性为就不同于所述第一显影剂的第
二显影剂来说的；和
(g)使所述处理的第一抗蚀图案与所述第二显影剂接触以去除一部分所述第一
抗蚀图案，留下所述可溶性转变的侧壁区以形成多图案。
2.根据权利要求1所述的多图案形成方法，其中所述涂料组合物包含可溶于所述第
二显影剂中的聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的多图案形成方法，其中所述涂料组合物包含有机溶剂。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的多图案形成方法，其中用于转变可溶性的所
述涂料组合物手段包含酸或选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：CY·洪，CB·徐，J·W·金，C·刘，S·山田，L·A·乔斯顿，CB·李，P·D·赫斯泰达，J·C·泰勒，
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，罗门哈斯电子材料韩国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US