[发明专利]形成电子器件的方法

说明书

技术领域

本申请在35U.S.C§119(e)下要求2009年6月26日提交的号为61/269,600和2009年11月19日提交的号为61/281,681的U.S.临时申请的优先权，这些申请的整个内容在此并入作为参考。

本发明一般地涉及电子器件的制造。更具体地，本发明涉及形成光刻图形的方法，其中光刻胶图形用可有效地使该光刻胶图形的表面碱性化(alkaline)的材料处理。本发明在用于形成高密度光刻图形和功能元件(feature)的半导体器件制造中有特别的用处。

背景技术

在半导体制造工业中，光刻胶材料用于将图像转印到一个或更多的下层，例如沉积在半导体衬底上的金属、半导体或介电层，以及衬底本身。为提高半导体器件的集成密度和容许具有纳米级尺寸的结构的形成，具有高分辨率的光刻胶和光刻工艺工具已经且继续发展。

在半导体器件中实现纳米级功能元件尺寸的一个方法是在化学增强光刻胶曝光时使用短波长的光，例如，193nm或更小。浸没式光刻有效地增大成像器件例如具有KrF或ArF光源的扫描器的透镜的数值孔径。这通过在成像器件的最底部(last)的表面和半导体晶片的上表面之间使用相对高折射率的流体(fluid)(即，浸没液)来实现。相比于空气或惰性气体媒介，浸没液允许更多量的光被聚焦进入光刻胶层。

根据下示的雷利(Rayleigh)公式定义理论上的分辨限制：

R=k1λNA]]>

其中k₁是工艺因子，λ是成像工具的波长以及NA是成像透镜的数值孔径。当使用水作为浸没液，可提高最大数值孔径，例如从1.2到1.35。对于印刷线和间隙图形的情况，k₁为0.25，193nm的浸没扫描器将只能分辨36nm的半间距线和间隙图形。由于具有暗场掩模的低虚像对比，印刷接触孔或任意2D图形的分辨率进一步被限制，其中理论上k₁的限制是0.35。接触孔的最小半间距因此而限制为大约50nm。标准的浸没光刻工艺一般不适合于制造要求更高的分辨率的器件。

为了克服理论分辨率的限制，实现更高的分辨率和扩展现有制造工具的能力，发展出了各种双重图形工艺(double patterning process)，例如，自对准双重图形(SADP)、版-刻-版-刻(LELE)和版-版-刻(LLE)技术。虽然这些技术通常改善了缺点，但是，总有一个或更多的缺陷。SADP工艺通常包括相对大数目的工艺步骤，从而对产出产生不利影响。LELE技术中，晶片在曝光和刻蚀工艺模块之间的来回输送以及蚀刻版画和光刻胶的去除工艺自身会产生产品污染和缺陷。LLE工序包括第一平版(L1)光刻胶图形的形成和稳定化，紧接着第二平版(L2)图形的形成。提出了各种光刻胶稳定化技术，例如，离子注入(implantation)、UV固化、热硬化、热固化和化学固化。Brzozowy等人的美国专利申请公开号US2008/0199814A1公开了一种外涂(overcoat)化学固化技术，其中光刻胶图形用定影剂溶液涂覆，所述定影剂溶液包括溶剂、具有至少两个与光刻胶聚合物中的锚基团(anchor group)反应的官能团的定影化合物和可选的添加剂例如催化剂、表面活性剂和聚合物。虽然LLE工艺比SADP和LELE包括更少的工艺步骤，但是其难以避免：在光刻胶稳定化过程中的图形变形；在L2光刻胶涂覆/软烘烤工艺中L1和L2光刻胶层之间的混杂；以及在L2曝光/显影工艺中L1图形的显影。

人们不断地需要用于多重图形工艺的处理与该描述的技术有关的一个或更多的问题的技术。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供形成电子器件的方法。所述方法包括：(a)提供包括要被图形化的一层或更多层的半导体衬底；(b)在该一层或更多层上形成光刻胶图形，该光刻胶图形包括第一多个开口；(c)采用可有效使该光刻胶图形的表面碱性化的材料处理该光刻胶图形；(d)在硬烘烤工艺中热处理该光刻胶图形；(e)在该光刻胶图形的第一多个开口中施加组合物层，该组合物包括树脂成分和酸产生剂；(e)将该层暴露于使该酸产生剂产生酸的环境；以及(f)使该光刻胶图形和该层接触显影剂溶液。