[发明专利]图案形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用化学放大型抗蚀剂组合物的形成图案的方法，以提供改进的线边缘粗糙度(LER)和高的分辨率。

背景技术

目前的许多努力被付诸于获得更精细的图案规格，从而实现更高的集成化和提高LSI装置的运行速度。使用KrF或者ArF准分子激光器的深紫外光刻已经成为微细加工技术的主流。深紫外光刻与化学放大型抗蚀剂相结合，能够形成图案特征尺寸为0.2μm或更小，但是图案形成过程的特征尺寸小于0.065μm则已成为目的。同样在电子束(EB)光刻领域，化学放大型抗蚀剂已经发展到对更高能量的EB实际可接受的敏感度，预示加工成更精细的规格成为可能。另外在使用EUV的光刻领域，认为使用化学放大型抗蚀剂对于达到实际可接受的敏感度至关重要。

在这些化学放大型正型抗蚀剂组合物的开发过程中，曾提出过不同抗蚀剂组分的加入和改进，以改善分辨率，敏感度，图案轮廓，曝光后延迟(PED，曝光后随着持续时间而产生的图案轮廓变化)和基材依赖的突出问题。此外，溶剂是一个重要的组分，它赋予含有化学放大型抗蚀剂组合物的涂敷组合物具有均匀涂敷能力。已提供各种溶剂以使有效抗蚀涂敷能够实现。形成均匀涂层的能力对提高线边缘粗糙度(LER)和分辨率是必不可少的。为了抗蚀剂组分溶解均匀的同时沉积出均匀涂层，通常使用混合溶剂，而不是单一溶剂。

在JP-A 2000-267269提出一种典型的溶剂混合物，包括丙二醇单烷基醚醋酸酯和丙二醇单烷基醚。该溶剂混合物可用于抑制抗蚀剂膜的缺陷形成，且按基于溶剂总重量计算当丙二醇单烷基醚的比例超过50％时有效。

在JP-A 2001-183837中提出另一种有效改进LER的混合溶剂，其含有丙二醇单烷基醚醋酸酯、丙二醇单烷基醚和任选的γ-丁内酯。据称选用此溶剂混合物能克服在显影期间的微粒问题(具有100μm或更小的粒状异物)。

在JP-A H07-084359提出另一种溶剂混合物，其提供具有储存稳定性和良好的图案轮廓的抗蚀剂组合物，其包含丙二醇单烷基醚醋酸酯、丙二醇单烷基醚、和乳酸乙酯。按基于溶剂总重量计算，当乳酸乙酯的比例是30-90％时该溶剂混合物有效。

如前所述，通过改变化学放大型正型抗蚀剂组合物可改善线边缘粗糙度(LER)。也可通过图案形成过程的改善使LER得到改进。例如，JP-A 2005-19969的方法，是通过向显影形成的抗蚀剂图案提供溶剂气体，以溶解抗蚀剂表面，然后实行热处理以蒸发掉溶剂和使抗蚀剂膜烧结以改善LER。然而该方法是不合乎需要的，在显影后给抗蚀剂图案提供溶剂气体的单元以及溶剂回收单元必须被加入到显影系统中，因此整个系统变得昂贵。

引用文件列表

专利文件1：JP-A 2000-267269

专利文件2：JP-A 2001-183837

专利文件3：JP-A H07-084359

专利文件4：JP-A 2005-19969

专利文件5：WO 2001/080292

专利文件6：JP-A 2001-142199

专利文件7：JP-A 2007-182488(US 2007160929)

专利文件8：JP-A 2007-212941(US 2007190458)

专利文件9：JP-A 2006-201532(US 20060166133，EP 1684118，CN 1825206)

专利文件10：JP-A 2003-233185(USP 6,861,198)

专利文件11：JP-A 2006-145775

专利文件12：JP-A H09-325497

专利文件13：JP-A 2008-133448(USP 7,569,326)

发明内容

近年来集成电路更高集成化的趋势驱使抗蚀剂图案趋于小型化，达到特征尺寸为50纳米或更小。如果抗蚀剂膜的厚度保持现有技术的厚度不变，试图达到这样的精细特征的尺寸，则期间将会导致抗蚀剂图案有过高″纵横比″(薄膜厚度/特征宽度)，从而在显影时发生变形并最终导致塌陷。由此，必须使抗蚀剂膜的厚度变薄实现小型化。例如，作为形成特征尺寸是50纳米或更小的图案的一种尝试，抗蚀剂的膜的厚度必须减至150nm或更小。据WO 2001080292报道，就多层光刻而言，为了形成精细尺寸的图案，尝试使用厚度为10纳米到100纳米的抗蚀剂膜。