[发明专利]光阻剂组成物及形成半导体器件的图案的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光阻剂组成物及形成半导体器件的图案的方法，更具体地说，涉及光阻剂组成物、以及形成克服半导体制造过程中的光刻工序分辨率限制的精细(微)图案的方法。

背景技术

即使采用湿浸式光刻工序，仍然难以利用1.0(或更小)数值孔径(NA)ArF曝光设备的一次曝光形成大小为50nm或更小的线/距图案。为了改进光刻工序中的分辨率以及增加工序裕量，已经对双重图案化(double patterning)技术进行了多方面的研究。双重图案化技术是这样一种方法：使用两个掩模将涂覆有光阻剂材料的晶片曝光，然后进行显影。双重图案化主要用于复杂的图案(并非简单的线条或触点)，或者用于密集图案与孤立图案的曝光，以增加工序裕量。双重图案化工序涉及将第一图案进行曝光与蚀刻，以使其图案周期加倍，然后在第一图案之间将具有相同图案周期的第二图案进行曝光与蚀刻。由于在第一掩模与蚀刻工序之后进行第二掩模与蚀刻工序，因此可以测量覆盖程度。关于失准以及其它因素，可以克服缺陷，并且可以获得所要的分辨率。然而，该技术增加了工序步骤的数量，从而使半导体器件变得复杂并增加制造成本。

发明内容

本发明提供光阻剂组成物、以及采用双重图案化工序形成半导体器件的图案的方法，所述方法包括如下步骤：形成并固化第一光阻图案，接着形成与所述第一光阻图案不重叠的第二光阻图案，然后使用所述第一光阻图案和所述第二光阻图案作为蚀刻掩模来蚀刻基层。

附图说明

图1a至1e为横截面图，示意性地示出根据本发明的图案形成方法中的双重图案化工序。

图2示出在制备实例1中所制备的聚合物的NMR谱。

图3示出在制备实例2中所制备的聚合物的NMR谱。

图4示出在制备实例3中所制备的聚合物的NMR谱。

图5是示出在实例3中所形成的光阻图案的SEM照片。

图6是示出在实例4中所形成的光阻图案的SEM照片。

具体实施方式

本发明涉及光阻剂组成物以及形成半导体器件的图案的方法。

更具体地说，本发明提供一种可以用于双重图案化工序的光阻剂组成物，以及一种使用双重图案化工序形成图案的方法。

本发明的光阻剂组成物包含基础树脂(主剂)、具有丙烯酸或甲基丙烯酸与3，3-二甲氧基丙烯重复单元的共聚物、光致酸产生剂、有机碱、以及有机溶剂。

优选的是，共聚物中丙烯酸或甲基丙烯酸与3，3-二甲氧基丙烯的摩尔比率是在0.08∶0.92至0.15∶0.85的范围内。

任何适当的含羟基光阻聚合物都可以用作基础树脂。基础树脂优选地包括但不限于：具有(叔丁基-2，2，1-双环庚烷羧酸酯/2-羟乙基-2，2，1-双环庚烷羧酸酯/马来酸酐)重复单元的共聚物、或具有(甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷酯/甲基丙烯酸2-羟乙酯/N-异丙基丙烯酰胺)重复单元的共聚物。优选的是，叔丁基-2，2，1-双环庚烷羧酸酯与2-羟乙基-2，2，1-双环庚烷羧酸酯与马来酸酐的摩尔比率是在(0.35～0.45)∶(0.15～0.05)∶0.5的范围内，而甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷酯与甲基丙烯酸2-羟乙酯与N-异丙基丙烯酰胺的摩尔比率是在(0.4～0.6)∶(0.4～0.6)∶(0.05～0.10)的范围内。

任何适当的光致酸产生剂(即，通过暴露于光而能够产生酸的物质)都可以用于本发明的光阻剂组成物中。举例来说，可以单独或组合使用如下物质：九氟丁烷磺酸三苯基锍、邻苯二甲酰亚氨基三氟甲烷磺酸盐、二硝基苄基甲苯磺酸盐、正癸基二砜、萘酰亚氨基三氟甲烷磺酸盐、六氟磷酸二苯基碘、六氟砷酸二苯基碘、六氟亚锑酸二苯基碘、三氟甲烷磺酸二苯基对甲氧基苯基锍、三氟甲烷磺酸二苯基对甲苯基锍、三氟甲烷磺酸二苯基对异丁基苯基锍、六氟砷酸三苯基锍、六氟亚锑酸三苯基锍、三氟甲烷磺酸三苯基锍、以及三氟甲烷磺酸二丁基萘基锍。

有机碱是在光阻剂组成物中用作淬灭剂的任何适当的化合物。有机碱优选地包括但不限于：三乙醇胺、三乙胺、三异丁胺、三异辛胺、三异癸胺、或二乙醇胺，这些物质可以单独或组合使用。

有机溶剂可以是任何适当的有机溶剂。例如但并非限制性地，环己酮、二乙二醇二乙醚、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇甲醚乙酸酯和2-庚酮为优选的，这些物质可以单独或组合使用。