[發明專利]圖案形成方法和光致抗蝕劑圖案外涂層組合物

有效

• 申請號: 201810396587.0
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108803236B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 侯希森;劉聰;I·考爾
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限責任公司
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;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

一種圖案形成方法，包含：(a)提供半導體襯底；(b)在所述半導體襯底上形成光致抗蝕劑圖案，其中所述光致抗蝕劑圖案由光致抗蝕劑組合物形成，所述光致抗蝕劑組合物包含：包含酸不穩定基團的第一聚合物；和光酸產生劑；(c)在所述光致抗蝕劑圖案上涂布圖案外涂層組合物，其中所述圖案外涂層組合物包含第二聚合物和有機溶劑，其中所述有機溶劑包含一種或多種酯溶劑，其中所述酯溶劑具有式R₁?C(O)O?R₂，其中R₁是C3?C6烷基并且R₂是C5?C10烷基；(d)烘烤經涂布的所述光致抗蝕劑圖案；和(e)用沖洗劑沖洗所述經涂布的光致抗蝕劑圖案以去除所述第二聚合物。所述方法尤其適用于制造半導體裝置。

技術領域

本發明大體上涉及電子裝置的制造。更具體地說，本發明涉及適用于形成精細光刻圖案的圖案形成方法和光致抗蝕劑圖案外涂層組合物。

背景技術

在半導體制造工業中，光致抗蝕劑材料用于將圖像轉移到安置在半導體襯底上的一個或多個底層，如金屬、半導體和介電層，以及所述襯底本身。為了提高半導體裝置的集成密度和允許形成尺寸在納米范圍內的結構，已開發并且繼續開發出具有高分辨率能力的光致抗蝕劑和光刻處理工具。

正型化學增幅光致抗蝕劑常規地用于高分辨率處理。這類抗蝕劑典型地采用具有酸不穩定離去基團的樹脂和光酸產生劑。經由光掩模逐圖案暴露于活化輻射使得酸產生劑形成酸，其在曝光后烘烤期間造成樹脂的曝光區域中的酸不穩定基團的裂解。這產生水性堿性顯影劑溶液中的抗蝕劑的曝光與未曝光區域之間的可溶性特征差異。在正型顯影(PTD)方法中，抗蝕劑的曝光區域可溶于水性堿性顯影劑中并且從襯底表面去除，而不溶于顯影劑中的未曝光區在顯影之后保留以形成正像。

常規地通過增加曝光設備的數值孔徑和使用更短的曝光波長來實現光刻縮放。目前，ArF(193nm)光刻是大批量生產高級半導體裝置的標準。ArF光致抗蝕劑聚合物典型地基于(甲基)丙烯酸酯化學物質，并且在聚合物中不含或基本上不含芳香族基團，歸因于其在曝光波長下的較高吸收。為了形成比由單獨直接成像可獲得的光致抗蝕劑圖案更精細的光致抗蝕劑圖案，已經提出了光致抗蝕劑圖案修整方法，例如在US2014/0186772A1中。光致抗蝕劑修整方法典型地涉及使包括具有酸不穩定基團的聚合物的光致抗蝕劑圖案與含有酸或熱酸產生劑的組合物接觸。酸或所產生的酸在抗蝕劑圖案的表面區域中造成去保護，所述區域隨后例如通過與顯影劑溶液接觸而去除。這允許例如修整光致抗蝕劑圖案，得到比使用單獨直接成像時更精細的抗蝕劑線和柱圖案或更大直徑的接觸孔圖案。

為了形成與在ArF光刻情況下可能的相比更精細的裝置幾何結構，已開發并且繼續開發EUV(例如，13.5nm)光刻方法和材料用于下一代半導體裝置。這種技術的優點是缺乏芳香族基團對EUV輻射的吸收.由此開放使用對于ArF光刻不實用的光致抗蝕劑材料平臺的可能性，例如乙烯基芳香族類聚合物，如聚羥基苯乙烯(PHS)類聚合物。例如從耐蝕刻性、蝕刻選擇性、敏感性和成本中的一種或多種的觀點來看，此類材料可為有益的。然而，已發現使用ArF抗蝕劑圖案修整芳香族類光致抗蝕劑聚合物系統的產物導致不良的圖案化性能，例如在局部臨界尺寸均勻性(LCDU)、涂層缺陷和圖案損傷方面。

所屬領域中需要可解決與現有技術水平相關的一種或多種問題的適用于電子裝置制造的光致抗蝕劑圖案形成方法和抗蝕劑圖案外涂層組合物。

發明內容