[发明专利]图案处理方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及电子装置的制造。更具体来说，本发明涉及用于处理图案的方法和组合物。所述方法和组合物在用于形成精细图案的负型显影(negative tone development；NTD)收缩方法中制造半导体装置中得到具体应用。

背景技术

在半导体制造工业中，使用光致抗蚀剂材料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。为了增大半导体装置的集成密度和允许形成具有纳米范围内的尺寸的结构，已开发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。

正型化学放大光致抗蚀剂常规地用于使用正型显影(PTD)方法的高分辨率处理。在PTD方法中，光致抗蚀剂层的曝光区域可溶于显影剂溶液(通常水性碱性显影剂)中，且从衬底表面去除，而不溶于显影剂的未曝光区域在显影之后保留以形成正像。为改进光刻性能，已开发浸没光刻工具以有效地增加成像装置、例如具有KrF或ArF光源的扫描仪的镜头的数值孔径(NA)。这通过在成像装置的最后一个表面与半导体晶片的上表面之间使用相对高折射率流体(即，浸没流体)来实现。

从材料和处理观点已作出大量努力使实际分辨率延伸超过正型显影实现的分辨率。一个此类实例是负型显影(NTD)方法。NTD方法通过利用使用亮场掩模印刷临界暗场层获得的优良成像品质而允许相比于标准正型成像改进的分辨率和工艺窗口。NTD抗蚀剂通常采用具有酸不稳定(在本文中也称作酸可裂解)基团的树脂和光酸产生剂。曝光于光化辐射使得光酸产生剂形成酸，其在曝光后烘烤期间导致酸不稳定基团裂解，在曝光区域中产生极性开关。因此，在抗蚀剂的曝光区域与未曝光区域之间产生溶解度特征的差异，使得抗蚀剂的未曝光区域可通过有机溶剂显影剂去除，留下由不溶曝光区域产生的图案。

为了进一步将分辨能力延伸到超过通过标准抗蚀剂图案化技术通常获得的那些能力，已提出各种用于图案收缩的方法。这些方法涉及增加抗蚀剂图案侧壁的有效厚度以减小(即“收缩”)例如相邻线之间或沟槽或穿孔图案内的间距。以这种方式，可使得如由图案形成的沟槽和接触孔的特征较小。已知收缩技术包括例如化学气相沉积(CVD)辅助、酸扩散抗蚀剂生长(RELACS)、热流动和聚合物掺合物定向自组装(DSA)和聚合物接枝方法。

CVD辅助收缩方法(参见K.Oyama等人,“朝向22nm节点的强化光致抗蚀剂收缩方法技术(The enhanced photoresist shrink process technique toward 22nm node)”《国际光学工程学会会刊(Proc.SPIE)》7972,抗蚀材料和处理技术的进步(Advances in Resist Materials and Processing Technology)XXVIII,79722Q(2011))使用在包括例如接触孔、线/空间或沟槽图案的光致抗蚀剂图案上方形成的CVD沉积层。CVD材料经回蚀(etch back)，留下抗蚀剂图案的侧壁上的材料。这增加抗蚀剂图案的有效橫向尺寸，进而减少曝光待蚀刻的底层的开放区。CVD辅助收缩技术需要使用成本高的CVD和蚀刻工具，增加方法的复杂度且就方法输出量来说不利。

在酸扩散抗蚀剂生长方法(也称作RELACS方法)(参见L.Peters,“抗蚀剂加入次λ变革(Resists Join the Sub-λRevolution)”,《半导体国际》(Semiconductor International),1999.9)中，在PTD产生的抗蚀剂图案化表面上方涂布酸催化可交联材料。材料的交联通过在烘烤步骤期间扩散到可交联材料中的存在于抗蚀剂图案中的酸组分催化。交联在酸扩散区中的抗蚀剂图案附近的材料中进行以在图案侧壁上形成涂层，进而减小图案的开放区的横向尺寸。此方法通常遭受邻近(proximity)(或疏密线宽(iso-dense))偏差，其中取决于密度(其间的间距)邻近抗蚀剂图案，抗蚀剂图案上的交联层生长跨越裸片表面不均匀地出现。因此，基于图案密度，裸片上相同特征的“收缩”程度可能变化。这可能对于打算成为相同装置的装置导致跨越裸片的图案化缺陷和电特性变化。