用于涂覆光刻胶图案的组合物制造技术

一种用于涂覆光刻胶图案的组合物，其包括水及包含由式１表示的重复单元的化合物。将该组合物涂覆于先前已形成的图案上，藉此有效地减小光刻胶图案的间隔或接触孔的尺寸。使用该组合物形成光刻胶图案的方法有用地应用于所有用于形成精细图案的半导体工艺中。其中，在说明书中定义了Ｒ↓［１］至Ｒ↓［６］、Ｒ′、Ｒ″和ｎ。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容涉及用于涂覆光刻胶(photoresist)图案的组合物及使用该组合物来形成精细光刻胶图案的方法。更具体地，本公开内容涉及包括水及水溶性聚合物的组合物，其用于涂覆光刻胶图案以形成精细接触孔，以及使用该组合物形成精细图案的方法。
技术介绍
在半导体精细图案中形成接触孔的期间，通常引入抗蚀剂流动工艺(resist flow process，RFP)或通过化学物质收缩辅助的抗蚀剂增强微影术(resist enhancement lithography assisted by chemical shrink)(下文中称为“RELACS”)工艺以形成精细接触孔。在抗蚀剂流动工艺中，进行曝光过程及显影过程来形成光刻胶图案，且施加热使温度上升至光刻胶的玻璃化转换温度(glass transitiontemperature)以上，以使光刻胶可以热流动。提供的热量逐渐减小先前形成的图案，从而获得如图1所示的整体工艺中所需的精细图案。此外，即使是在RFP期间在光刻胶的整个表面上传输均匀的热量时，来自上部及下部的光刻胶比来自中间部分的光刻胶流动更快。因此，图案外形可能会弯曲或坍缩，从而不是垂直的。此外，图案或接触孔会因RFP期间的溢流而被填塞。由于光刻胶对所施加的热很敏感，因此，在不能精确控制温度且流动时间变得比预定值长时，上述现象如图案的偏移、坍缩及填塞会加剧。为了解决上述问题，已经使用增加施加热量的烘箱的温度均匀性或精确调节烘箱处所维持的时间的方法。然而，烘箱过程的改善程度无法克服上述的溢流问题，而且对烘箱的调节不能改善弯曲或不垂直的图案。同时，在RELACS工艺中，在形成于基板21上的底层22上形成通用接触孔光刻胶图案23，该图案具有大于待形成的最终接触孔的接触开口，然后在初始光刻胶图案23上涂覆水溶性聚合物24。水溶性聚合物24与光刻胶图案23反应，使得沿着图案的表面形成不可溶交联层。之后，清洗光刻胶图案以除去未反应的聚合物。因此，交联层25增加了光刻胶图案的有效尺寸，以减小接触开口或L/S图案中的间隔(参见图2)。然而，虽然RELACS工艺可均匀地减小预定尺寸而不考虑占空率(duty ratio)，但是由于不能完全除去水溶性聚合物，剩余物仍残留在图案中。在随后的蚀刻过程期间，该剩余物增加了最终装置中的缺陷，使装置的可靠性合格率降级。此外，虽然通过两步法可减小残留在晶圆上的剩余物质的量，该两步法中，用第一清洗溶液清洗晶圆且然后用水清洗晶圆，但是程序变得过于复杂，增加了至少一步额外的步骤，因此成本增加。
技术实现思路
本公开内容提供用于涂覆光刻胶图案的组合物，该组合物包括水溶性聚合物及水。所公开的组合物可沿着涂覆于先前所形成的光刻胶图案上的光刻胶图案的表面形成涂覆薄膜。本公开内容还提供使用所公开的组合物形成光刻胶图案的方法，以及由该方法制造的半导体装置。结合附图、实施例及所附权利要求，通过对下列描述的考察，本专利技术的其它特征及优点对本领域的技术人员会变得显而易见。附图说明图1是说明减小光刻胶图案宽度的常规的抗蚀剂流动工艺的示意图。图2是说明减小光刻胶图案宽度的常规的RELACS工艺的示意图。图3是说明使用所公开的用于涂覆光刻胶图案的组合物来减小光刻胶图案宽度的方法的示意图。图4示出了由比较例获得的光刻胶图案的照片。图5示出了由实施例3获得的光刻胶图案的照片。图6示出了由实施例4获得的光刻胶图案的照片。本公开内容及附图意指为说明性的，而非意指将所附权利要求限制于本文中所描述的特定的实施方式。图中主要部分的标记说明11、21、31半导体基板12、22、32底层薄膜13、23、33光刻胶薄膜24水溶性聚合物25交联层34所公开的组合物的薄膜具体实施方式本专利技术公开了用于涂覆光刻胶图案的组合物。所公开的组合物可沿着涂覆于先前所形成的光刻胶图案上的图案的表面形成涂覆薄膜。该组合物包含水(H2O)及包括式1的重复单元的水溶性聚合物式1 其中R1至R6分别选自H、C1-C10烷基、卤素元素如F、Cl、Br及I，以及-CN基团；R′及R″分别选自H、C1-C20烷基及C7-C20烷基芳基；且n为10至3,000的整数。优选地，R′及R″选自甲基、乙基、丙基、丁基、辛基、辛基苯基、壬基、壬基苯基、癸基、癸基苯基、十一烷基、十一烷基苯基、十二烷基、十二烷基苯基。此处n不受限制。此外，水优选为蒸馏水。包括式1的重复单元的水溶性聚合物可为式2所表示的聚[(异丁烯-交替-马来酸)铵盐]或式3所表示的聚[(异丁烯-交替-马来酸)三甲胺盐]。式2 式3 其中n为10至3,000的整数。将所公开的组合物涂覆于现有的光刻胶图案上以形成水溶性聚合物薄膜，藉此减小内部光刻胶图案的间隔或孔的尺寸。为了达成上述目的，所公开的组合物应该优选具有下列特征(1)在涂覆所公开的组合物的同时不会损坏光刻胶图案；(2)具有良好的黏附特性，使得当涂覆所公开的组合物时可将组合物薄膜薄薄地涂覆于光刻胶图案表面及光刻胶图案的底层的曝露表面上；(3)具有与现有光刻胶的抗蚀性相同或更好的抗蚀性；(4)当涂覆所公开的组合物时，不会在组合物薄膜的表面上产生泡沫；且(5)在涂覆组合物之后具有垂直的图案外形。优选地，式1的化合物存在的量占该组合物的约2重量％或更少。即，所公开的组合物中，式1的化合物水的相对比率为0.0001～2重量％98～99.9999重量％。若式1的化合物存在的量小于0.0001重量％，则光刻胶薄膜上形成涂覆薄膜的能力劣化，而若式1的化合物存在的量大于2重量％，则积极效果(positive effect)几乎不变。因此，超出2重量％会浪费。为了改善溶解性及涂覆性能，所公开的组合物还可包含选自醇类化合物、表面活性剂，及其混合物的组分。醇类化合物的存在量占该组合物的20重量％及更少、优选为10重量％及更少。表面活性剂存在量占该组合物的2重量％及更少。当醇类化合物存在的量大于20重量％时，光刻胶薄膜溶解于醇类中，使得图案可能变形。当表面活性剂存在的量大于2重量％时，图案宽度大为减小，使得无法获得所需要的涂覆性能。此处，醇类化合物为C1-C10烷基醇或C2-C10烷氧基醇。优选地，烷基醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2，2-二甲基-1-丙醇，及其混合物。烷氧基醇选自2-甲氧基乙醇、2-(2-甲氧基乙氧基)乙醇、1-甲氧基-2-丙醇、3-甲氧基-1，2-丙二醇，及其混合物。此外，可使用溶解于水中的任何表面活性剂，其不限于特定的种类。在所公开的组合物中，式1的化合物∶醇类化合物∶所公开的组合物中的水的相对比率优选在0.0001～2重量％∶0.0001～10重量％∶88～99.9998重量％的范围内。通过在过滤器，优选为0.2μm的过滤器中过滤包含水及式1的化合物的混合物溶液，或者过滤在该混合物溶液中还包含醇类化合物的溶液，可获得所公开的组合物。所公开的组合物可应用于形成光刻胶图案的所有工艺。此外，用于形成光刻胶图案的方法包括(a)在于半导体基板上所形成的底层上涂覆光刻胶组合物以形成光刻胶薄膜；(b)将该光刻胶薄膜曝光；(c)显影曝光的光刻胶薄膜以获得光刻胶图案；及(d)如图3所示，涂覆用于在光刻胶图案上涂覆光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涂覆光刻胶图案的组合物，其包含水及包括式１的重复单元的水溶性聚合物：式１＊＊＊其中Ｒ↓［１］至Ｒ↓［６］分别选自Ｈ、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基、卤素元素及－ＣＮ基团；Ｒ′及Ｒ″分别选自Ｈ、Ｃ↓［１］ －Ｃ↓［２０］烷基及Ｃ↓［７］－Ｃ↓［２０］烷基芳基；且ｎ为１０至３，０００的整数。

【技术特征摘要】
KR 2004-12-28 113862/041.一种用于涂覆光刻胶图案的组合物，其包含水及包括式1的重复单元的水溶性聚合物式1 其中R1至R6分别选自H、C1-C10烷基、卤素元素及-CN基团；R′及R″分别选自H、C1-C20烷基及C7-C20烷基芳基；且n为10至3,000的整数。2.权利要求1的组合物，其中R′及R″分别选自甲基、乙基、丙基、丁基、辛基、辛基苯基、壬基、壬基苯基、癸基、癸基苯基、十一烷基、十一烷基苯基、十二烷基及十二烷苯基。3.权利要求1的组合物，其中包括式1的重复单元的水溶性聚合物为式2表示的聚[(异丁烯-交替-马来酸)铵盐]或为式3表示的聚[(异丁烯-交替-马来酸)三甲胺盐]式2 及式3 其中n为10至3,000的整数。4.权利要求1的组合物，其中式1的化合物存在的量占该组合物的2重量％或更少。5.权利要求1的组合物，其中该组合物还包含选自醇类化合物、表面活性剂，及其混合物的组分。6.权利要求5的组合物，其中醇类化合物存在的量占该组合物的20重量％或更少。7.权利要求6的组合物，其中醇类化合物存在的量占该组合物的10重量％或更少。8.权利要求5的组合物，其中醇类化合物为C1-C10烷基醇或C2-C10烷氧基醇。9.权利要求8的组合物，其中该C1-C10烷基醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李根守，文升灿，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]