[发明专利]光刻胶图案修整方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种电子器件的制造方法。更具体地，本发明涉及一种修整(trim)光刻胶图案的方法，其在形成精细的平版印刷图案的收缩工艺中有用处。

背景技术

在半导体制造产业中，光刻胶材料用于将图像转移到一个或多个沉积在半导体衬底上的下层，例如金属、半导体和电介质层以及半导体材料本身。为了增加半导体器件的集成度以及考虑到形成具有在纳米范围内的尺寸的结构，已经并且继续开发具有高分辨能力的光刻胶和光刻处理工具。

正型化学增强型光刻胶通常用于高分辨率工艺。这种光刻胶典型地使用具有酸不稳定离去基团的树脂和光致产酸剂。暴露于光化辐射导致产酸剂形成酸，该酸在后曝光烘焙期间引起树脂中的酸不稳定基团的分裂。这使光刻胶的曝光的和未曝光的区域在碱性显影剂溶液中溶解特性产生差异。光刻胶的曝光区域可溶解于碱性显影溶液中并且从衬底表面去除，反之不能溶于显影液中的未曝光的区域在显影后保留以形成正像。

在半导体器件中获得nm级特征尺寸的一种方法为在化学增强型光刻胶的曝光期间使用短波长光，例如193nm或更短。为了进一步改善光刻性能，已经开发出浸没式光刻工具以有效地增加成像装置的透镜的数值孔径(NA)，该成像装置例如具有KrF或者ArF光源的扫描仪。这通过在成像装置的最后表面和半导体晶片的上部表面之间使用相对高折射率的流体(即浸没流体)实现。与使用空气或者惰性气体媒介相比，该浸没流体允许更大量的光聚焦到光刻胶层。当使用水作为浸没流体的时候，可以增加最大数值孔径，例如从1.2至1.35。在这种数值孔径增加的情况下，能够在单一光刻工艺中获得40nm的半节距分辨率，因此容许改善设计收缩。然而该标准浸没光刻工艺，通常不适于需要较大分辨率的器件制造，例如，对于32nm和22nm半节距节点。

为了使实际分辨率扩大超出标准光刻工艺获得的分辨率，已经从材料和工艺方面做出相当多的努力。例如，已经提出多图案化工艺以印刷超过传统光刻工具的较低分辨率限制的CD和节距。一种这样的多图案化工艺为自对准二次图案化(SADP)，例如在美国专利申请公开号2009/0146322A1中描述的。在该工艺中，在预图案化线之上形成间隔物层。接着通过刻蚀去除在线的水平表面和间隔上的所有的间隔物层材料，仅仅保留线的侧壁上的间隔物。然后刻蚀掉原始的图案线，留下用作刻蚀一个或多个下部层的侧壁间隔物。由于每个线有两个间隔物，实际上加倍了线的密度。

对于多图案化和其他光刻工艺，在良好的工艺窗口条件下印刷具有大于2的负荷比(duty ratio)的隔离线和柱在在光刻阶段是必需的。然而，由于与密集线相比在散焦(defocus)时差的空气成像对比(aerial image contrast)，对于隔离线和柱通过直接光刻成像获得好的工艺窗口是极其困难的。

为了在电子装置制造中形成好的图案，在技术方面存在改善光刻方法的持续需求，并且其可以避免或者显著改善现有技术中的一个或多个前述问题。

发明内容

根据本发明的一方面，提供修整光刻胶图案的方法。该方法包括顺序次序的下述步骤：(a)提供包括在其上表面上的要图案化的一个或多个层的半导体衬底；(b)在要图案化的一个或多个层之上形成光刻胶图案，其中该光刻胶图案包括多个特征并且由化学增强型光刻胶组合物形成，该光刻胶图案包括具有酸不稳定基团的基质聚合物；(c)在光刻胶图案上涂覆光刻胶修整组合物，其中该修整组合物包括基质聚合物、热酸产生剂和溶剂，并且其中该修整组合物没有交联剂；(d)加热涂覆的半导体衬底以由热酸产生剂在修整组合物中产生酸，从而导致光刻胶图案的表面区域中的光刻胶基质聚合物的极性的改变；以及(e)使光刻胶图案与显影液接触以去除光刻胶图案的表面区域。作为根据本发明的方法的结果，可以显著改善形成例如隔离线和柱的图案的工艺窗口。

根据本发明的另一方面，还提供一种由此处描述的方法形成的电子器件。

如本文中：“g”代表克；wt％代表重量百分比；“nm”代表纳米；“s”代表秒；“min”代表分钟；代表埃；“mol％”代表摩尔百分比；“Mw”代表重均分子量；“共聚物”包括含有两个或多个不同类型聚合单元的聚合物；“烷基”包括线性的、分支的和环状的烷基结构；“脂肪族”包括线性的、分支的和环状的脂肪族结构；以及术语“一”和“一个”包括一个或多个。

附图说明

将参考以下附图描述本发明，其中相同的附图标记表示相同的特征，并且其中：

图1A-I示出根据本发明的光刻图案形成方法的工艺流程。

具体实施方式