[發明專利]圖案處理方法

在審

• 申請號: 201611096581.9
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106855680A
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: J·K·樸;李明琦;A·M·科沃克;P·D·休斯塔德
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限責任公司;陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G03F7/09;G03F7/004
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陳哲鋒,胡嘉倩

技術領域

本發明大體上涉及電子裝置的制造。更確切地說，本發明涉及在半導體裝置襯底上處理圖案的方法。所述方法尤其適用于在形成精細圖案的收縮工藝中制造半導體裝置。

背景技術

在半導體制造工業中，為了擴展分辨能力超越用標準抗蝕劑圖案化技術獲得的分辨率，已提出多種圖案收縮方法。這些方法涉及增加抗蝕劑圖案側壁的有效厚度以減小(即“收縮”)例如相鄰線之間或溝槽或穿孔圖案內的間距。以這種方式，可使得例如由圖案形成的溝槽和接觸孔的特征較小。已知收縮技術包括例如化學氣相沉積(CVD)輔助、酸擴散抗蝕劑生長、熱流動及聚合物摻合物自組裝。

CVD輔助收縮方法(參見K.Oyama等人,“朝向22nm節點的強化光致抗蝕劑收縮方法技術(The enhanced photoresist shrink process technique toward 22nm node)”《國際光學工程學會會刊(Proc.SPIE)》7972,抗蝕劑材料及處理技術的進步(Advances in Resist Materials and Processing Technology)XXVIII,79722Q(2011))使用在包括例如接觸孔、線/空間或溝槽圖案的光致抗蝕劑圖案上方形成的CVD沉積層。CVD材料經回蝕(etch back)，留下在抗蝕劑圖案的側壁上的材料。這增加抗蝕劑圖案的有效橫向尺寸，進而減少曝光待蝕刻的底層的開放區。CVD輔助收縮技術需要使用成本高的CVD及蝕刻工具，增加方法的復雜度并且就方法產量來說不利。

在酸擴散抗蝕劑生長方法(也稱為RELACS方法)(參見L.Peters,“抗蝕劑加入次λ變革(Resists Join the Sub-λRevolution)”,《半導體國際》(Semiconductor International),1999.9)中，在正型顯影(PTD)的抗蝕劑圖案化表面上方涂布酸催化可交聯材料。材料的交聯通過在烘烤步驟期間擴散到可交聯材料中的存在于抗蝕劑圖案中的酸組分催化。交聯在酸擴散區中的抗蝕劑圖案附近的材料中進行以在圖案側壁上形成涂層，進而減小圖案的開放區的橫向尺寸。這種方法通常遭受疏密線寬偏差(iso-dense bias；IDB)，其中取決于鄰近抗蝕劑圖案的密度(其間的間距)，抗蝕劑圖案上的交聯層生長跨越裸片表面不均勻地出現。因此，基于圖案密度，裸片上相同特征的“收縮”程度可能變化。這可能對于打算成為相同裝置的裝置導致跨越裸片的圖案化缺陷及電特性變化。

聚合物摻合物自組裝(參見Y.Namie等人,“用于定向自組裝的聚合物摻合物(Polymer blends for directed self-assembly)”,《國際光學工程學會會刊》8680,替代光刻技術(Alternative Lithographic Technologies)V,86801M(2013))涉及在光致抗蝕劑圖案上方涂布含有親水性及疏水性聚合物的不可混溶摻合物的組合物。組合物隨后經退火，使得聚合物相分離，其中親水性聚合物優先分離到抗蝕劑圖案側壁并且疏水性聚合物填充抗蝕劑圖案側壁之間的體積的其余部分。疏水性聚合物隨后通過溶劑顯影去除，留下抗蝕劑圖案側壁上的親水性聚合物。已發現聚合物摻合物自組裝遭受鄰近及尺寸作用。由于收縮比由兩種聚合物的體積比決定，因此所有特征以相同相對百分比而非以相同絕對量收縮。這可能導致關于酸擴散抗蝕劑生長技術描述的相同問題。

還提出聚合物接枝收縮技術(參見例如美國專利申請公開案第2015/0086929A1號)。如圖1A及1B中所示，在這一方法中，光致抗蝕劑圖案1及襯底2外涂有收縮組合物3，其含有具有結合到抗蝕劑圖案表面的基團的聚合物。在用溶劑沖洗殘余未結合聚合物之后，來自收縮組合物的經結合聚合物的層3留存在光致抗蝕劑圖案上。本發明人觀察到聚合物與抗蝕劑圖案的附著可產生基腳層4，其在襯底表面上形成。基腳的出現可起因于聚合物與襯底表面的結合及與抗蝕劑側壁結合的聚合物濕潤到與襯底結合的聚合物上。基腳的出現為不合需要的，因為其可引起圖案化缺陷，例如橋聯缺陷或遺失接觸孔，其可不利地影響裝置良率。

在所屬領域中持續需要解決與現有技術水平相關的一個或多個問題并且允許在電子裝置制造中形成精細圖案的改進的圖案處理方法。

發明內容