[发明专利]使用聚硅氮烷形成反色调图像的硬掩模方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用反色调硬掩模成像方法在器件上形成精细图案的方法。

背景技术

光致抗蚀剂组合物用于缩微光刻方法，这些方法例如在计算机芯片和集成电路的制造中用于制造小型化电子元件。通常，在这些方法中，首先将光致抗蚀剂组合物的薄涂膜施加于基材材料上，例如用于制造集成电路的硅晶片上。然后烘烤该已涂覆的基材以使该光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂蒸发并将涂层固定到基材上。该涂覆在基材上的光致抗蚀剂接下来经历暴露在辐射下的成像式曝光。

该辐射曝光导致该涂覆表面的曝光区域发生化学转变。目前，可见光、紫外(UV)光、电子束、远紫外线(euv)和X射线辐射能是缩微光刻方法中常用的辐射类型。在这一成像式曝光之后，任选地烘烤经涂覆基材，然后用显影剂溶液处理以溶解和除去该光致抗蚀剂的经辐射曝光(正性光致抗蚀剂)或未经曝光的区域(负性光致抗蚀剂)。

正性作用光致抗蚀剂当它们对辐射成像式曝光时会使该光致抗蚀剂组合物对辐射曝光的那些区域变得更加可溶于显影剂溶液，而没有曝光的那些区域保持相对不可溶于显影剂溶液。曝光后烘烤可用来处理光致抗蚀剂成像的部分。用显影剂对经曝光的正性作用光致抗蚀剂的处理使得涂层的曝光区域被除去和在光致抗蚀剂涂层中形成正像。再次露出位于下方的表面的所需部分。

在需要亚半微米(μm)几何结构的情况下，经常使用对短波长(大约100nm到大约300nm)敏感的光致抗蚀剂。尤其优选的是在200nm以下，例如193nm和157nm处敏感的深uv光致抗蚀剂，其包含非芳族聚合物，光酸产生剂，任选地，溶解抑制剂，碱猝灭剂和溶剂。高分辨率、化学放大的、深紫外(100-300nm)正色调光致抗蚀剂可用来将具有小于四分之一微米几何结构的图像构图。也可以使用可用于压印技术的光致抗蚀剂。

光致抗蚀剂用来在基材上形成掩模图案并且在开放区进一步蚀刻基材以在基材中形成图案。然而，需要使用光致抗蚀剂在基材中提供非常窄和深的沟道或孔。此外，已经发现使用正性光致抗蚀剂的硬掩模构图在基材上方得到高分辨率图案。

发明内容

本发明涉及在器件上形成图案的方法以致在基材上形成反色调图案；所述方法使用光致抗蚀剂图案，该光致抗蚀剂图案具有在光致抗蚀剂上方涂覆的聚硅氮烷涂层，该聚硅氮烷涂层充当前体硬掩模用于将图案蚀刻到基材中。所述聚硅氮烷配方使用不与光致抗蚀剂相容的溶剂以致图案化光致抗蚀剂在施用期间不溶解；因此，光致抗蚀剂图案在聚硅氮烷涂覆步骤之前不必定需要不溶解化处理步骤，而是可以应用不溶解化步骤。在加工期间将聚硅氮烷膜转化成经氧化的硅硬掩模。有利地，在将聚硅氮烷涂覆在光致抗蚀剂图案上方之前不必要处理图案化的光致抗蚀剂。硅硬掩模技术允许非常深且窄的沟道或孔在基材中形成。

发明概述

本发明涉及在器件上形成反色调图像的方法，包括：

a)任选地，在基材上形成吸收性有机底层；

b)在所述底层或基材上形成光致抗蚀剂的涂层；

c)在所述光致抗蚀剂层中形成光致抗蚀剂图案；

d)在所述光致抗蚀剂图案上方由聚硅氮烷涂料组合物形成聚硅氮烷涂层，其中所述聚硅氮烷涂层比所述光致抗蚀剂图案厚，和进一步其中所述聚硅氮烷涂料组合物包含硅/氮聚合物和有机涂料溶剂；

e)蚀刻所述聚硅氮烷涂层以除去所述聚硅氮烷涂层至少直到其中所述光致抗蚀剂图案的顶部露出的程度；和

f)干蚀刻以除去所述光致抗蚀剂和在所述光致抗蚀剂下方的任选的底层，从而在曾经存在所述光致抗蚀剂图案的位置的下方形成开口。

本发明进一步涉及上述方法的产品和由使用上述方法制成的微电子器件。

附图说明

图1示出了具有任选的底层涂层1(层1)的基材0。

图2示出了具有底层的涂层1(层1)和光致抗蚀剂2(层2)的基材0。

图3示出了在底层1和基材0上方的经成像的光致抗蚀剂2，其中D₁表示光致抗蚀剂特征的宽度。

图4示出了涂在光致抗蚀剂图案2、底层1和基材0上方的聚硅氮烷硅层3(层3)。

图5示出了已经回蚀刻到聚硅氮烷层与光致抗蚀剂图案2具有几乎相同厚度的位置的聚硅氮烷层3，该光致抗蚀剂图案2在底层1和基材0的上面，并且光致抗蚀剂图案的顶部露出。

图6示出了反色调聚硅氮烷涂层3，该反色调聚硅氮烷涂层3在底层1和基材0上面的光致抗蚀剂图案的除去之后转化成硬掩模。