[发明专利]光致抗蚀剂图案缩小组合物与图案缩小方法

说明书

本发明的目的在于，在半导体制造工艺中提供利用光致抗蚀剂可缩小(Shrink)光致抗蚀剂图案的光致抗蚀剂图案缩小用组合物与利用该组合物的图案缩小方法，在形成光致抗蚀剂图案时，缩小要形成的图案，大幅度减少半导体制造工艺的工艺数量，不仅如此还节省制造时间以及制造成本。

技术领域

本发明涉及在半导体制造工艺中利用光致抗蚀剂的光致抗蚀剂图案的缩小方法与组合物。

背景技术

近来，随着半导体器件的小型化和集成化，正在要求精细的图案，作为形成这种精细图案的方法，通过曝光设备的开发或者通过附加工艺的导入的光致抗蚀剂图案精细化非常有效。

作为增加半导体装置的集成密度并且形成具有更加微小的纳米范围尺寸的结构的方法，正在开发具有高分辨率的光致抗蚀剂以及光刻工艺工具。

在制造半导体工艺中，过去使用波长为365nm的i线(i-line)光源在半导体基板上形成图案，但为了形成更加精细的图案需要具有更小波长带的光源。

实际上，从KrF(248nm)开始正在开发利用ArF(198nm)、EUV(extreme ultraviolet-极端紫外线，13.5nm)光源的光刻(lithography)技术，且目前已经商用化或者正在商用化，进而能够实现更加精细的波长。然而，以现在空间为基准形成30nm至50nm水准的图案，并且正在要求更加小型化以及集成化的技术，因此需要缩小至更加微小的图案尺寸(5nm水准)的图案

光致抗蚀剂图案形成方法包括：使用碱性显影液形成图案的正性显影工艺(PTD)；使用有机溶剂形成图案的负性显影工艺(NTD)。使用所述正性显影液的图案形成方法是利用碱性显影液选择性地溶解并去除光致抗蚀剂膜的曝光区域以形成图案，而相比于使用正性显影液的图案形成方法，使用负性显影液的图案形成方法更容易形成图案，并且由于去除未曝光部分，因此能够更加有效形成光致抗蚀剂图案。

为了将用所述的正性显影或者负性显影抗蚀剂图案化技术形成的图案更加微小化，正在提出用于缩小图案的各种工艺，例如有抗蚀剂流动工艺以及RELACS(ResolutionEnhancement Lithography Assisted by Chemi cal Shrink，酸扩散抗蚀剂生长)工艺等。

抗蚀剂流动工艺是指实施曝光工艺与显影工艺形成曝光设备分辨率程度的光敏膜图案之后施加光敏剂的玻璃化转变温度以上的热能以使光敏剂热流动(thermal flow)的工艺。此时，已形成的图案通过供应的热能以缩小原来大小的方向热流动，最终得到集成工艺要求的微小图案。通过导入这种抗蚀剂流动工艺，可形成曝光设备的分辨率以下的微小图案，但是存在如下的问题：在抗蚀剂流动工艺中在特定温度下，尤其是光致抗蚀剂树脂的玻璃转变温度以上的温度下出现光敏剂急剧流动，可使图案的轮廓(profile)弯曲或者坍塌，在发生过度的流动时，出现图案被埋没而丢弃的现象(over flow)等。这是因为大部分的光敏剂对施加的热反应非常敏感，因此在无法调节温度或者流动时间长于设定值时发生过度的热流动。这种现象是在形成的接触孔(Contact hole)中上层部、中央部以及下层部存在的可流动的聚合物的量不同而出现的，在上层部以及下层部中可流动的聚合物的量比中央部相对较少，因此在传达相同的热能时，产生的流动少，因此流动之后形成的图案出现弯曲。为了解决这种问题，在现有技术中正在使用提高施加热的烤箱(bake oven)的温度的均匀度或者准确地调节在烤箱保持的时间的方法，但是始终存在烘烤工艺的改善程度未达到能够解决过度流动问题的水准，而且只通过调节烤箱并不能改善如上所述的弯曲的图案模样等的问题。