[发明专利]图案修整方法

说明书

修整光致抗蚀剂图案的方法包含：(a)提供半导体衬底；(b)在所述半导体衬底上形成光致抗蚀剂图案，其中所述光致抗蚀剂图案由包含以下的光致抗蚀剂组合物形成：包含酸不稳定基团的第一聚合物；和光酸产生剂；(c)在所述光致抗蚀剂图案上涂布图案修整组合物，其中所述图案修整组合物包含第二聚合物和溶剂系统，其中所述溶剂系统包含以所述溶剂系统计组合量为50重量％或更多的一种或多种单醚溶剂；(d)将所述经涂布半导体衬底加热，由此引起所述光致抗蚀剂图案的表面区域在待施加的冲洗剂中的溶解度变化；以及(e)使所述光致抗蚀剂图案与冲洗剂接触以去除所述光致抗蚀剂图案的所述表面区域，进而形成经修整光致抗蚀剂图案。所述方法尤其适用于制造半导体装置。

背景技术

本发明大体上涉及电子装置的制造。更确切地说，本发明涉及修整光致抗蚀剂图案的方法和适用于形成精细光刻图案的光致抗蚀剂图案修整组合物。

在半导体制造工业中，光致抗蚀剂材料用于将图像转移到安置在半导体衬底上的一个或多个底层，如金属、半导体和介电层，以及所述衬底本身。为了提高半导体装置的集成密度和允许形成尺寸在纳米范围内的结构，已开发并且继续开发具有高分辨率能力的光致抗蚀剂和光刻处理工具。

正型化学增幅光致抗蚀剂常规地用于高分辨率处理。此类抗蚀剂通常采用具有酸不稳定离去基的树脂和光酸产生剂。经由光掩模逐图案曝露于活化辐射使得酸产生剂形成酸，其在曝光后烘烤期间造成树脂的曝光区域中的酸不稳定基团的裂解。此产生水性碱性显影剂溶液中的抗蚀剂的曝光与未曝光区之间的可溶性特征差异。在正型显影(PTD)方法中，抗蚀剂的曝光区域可溶于水性碱性显影剂中且从衬底表面去除，而不溶于显影剂中的未曝光区在显影之后保留以形成正像。

光刻定标常规地通过增加光学曝光设备的数值孔径和使用较短曝光波长来实现。为了形成比通过单独直接成像所可达到更精细的光致抗蚀剂图案，已在例如US2014/0186772A1中提出光致抗蚀剂图案修整方法。光致抗蚀剂修整方法通常涉及使包括具有酸不稳定基团的聚合物的光致抗蚀剂图案与含有酸或热酸产生剂的组合物接触。酸或所产生的酸在抗蚀剂图案的表面区域中造成去保护，所述区域随后例如通过与显影剂溶液接触而去除。所得抗蚀剂图案的特征由此相比于初始抗蚀剂图案而在尺寸方面有所减少。

目前，ArF(193nm)光刻是大批量生产高级半导体装置的标准。ArF光致抗蚀剂聚合物通常基于(甲基)丙烯酸酯化学物质，且在聚合物中不含或基本上不含芳香族基团，归因于其在曝光波长下的较高吸收。为了形成与在ArF光刻情况下可能的相比更精细的装置几何结构，已经且持续开发EUV光刻方法和材料用于下一代装置。这种技术的优点是缺乏芳香族基团对EUV辐射的吸收，由此开放使用对于ArF光刻不实用的光致抗蚀剂材料平台的可能性，例如乙烯基芳香族类聚合物，如聚羟基苯乙烯类聚合物。例如从耐蚀刻性、蚀刻选择性、敏感性和成本中的一种或多种的观点来看，此类材料可为有益的。然而，已发现，使用具有芳香族类光致抗蚀剂聚合物系统的ArF抗蚀剂图案修整产品引起较差的图案化性能。

所属领域中需要可解决与现有技术水平相关的一种或多种问题的适用于电子装置制造的光致抗蚀剂图案修整方法和组合物。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供修整光致抗蚀剂图案的方法。所述方法包含：(a)提供半导体衬底；(b)在所述半导体衬底上形成光致抗蚀剂图案，其中所述光致抗蚀剂图案由包含以下的光致抗蚀剂组合物形成：包含酸不稳定基团的第一聚合物；和光酸产生剂；(c)在所述光致抗蚀剂图案上涂布图案修整组合物，其中所述图案修整组合物包含第二聚合物和溶剂系统，其中所述溶剂系统包含以所述溶剂系统计组合量为50重量％或更多的一种或多种单醚溶剂；(d)将所述经涂布半导体衬底加热，由此引起所述光致抗蚀剂图案的表面区域在待施加的冲洗剂中的溶解度变化；以及(e)使所述光致抗蚀剂图案与冲洗剂接触以去除所述光致抗蚀剂图案的所述表面区域，进而形成经修整光致抗蚀剂图案。

还提供可用于本发明方法的图案修整组合物。本发明的光致抗蚀剂图案修整方法和组合物可产生具有可控地减小的抗蚀剂图案尺寸的精细光刻图案。