[发明专利]利用化学增幅型光刻胶组合物进行小沟槽图案化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造，具体而言，涉及图案化的方法及光刻胶材料。

背景技术

半导体集成电路(IC)产业已经历了快速发展。在IC材料和设计方面的技术进步已产生了数代IC，其中每一代都具有比前一代更小且更复杂的电路。在IC的发展进程中，功能密度(即每芯片面积上互连器件的数目)大幅增加了，而几何尺寸(即利用制造工艺能够产生的最小的元件(或线))降低了。这种按比例缩小的工艺通常通过增加生产效率和降低相关成本而提供效益。这种按比例缩小也增加了加工和制造IC的复杂度，因此，为了实现这些进步，需要在IC加工和制造方面的类似发展。例如，常规的光刻胶层或感光层包含不具有感光性的碱。因此，在曝光工艺之后，光刻胶层的曝光区域会表现出小于所需的酸分布对比度(acid distribution contrast)和碱分布对比度(base distribution contrast)。这导致降低图案对比度，形成不清晰的图案轮廓和/或较差的分辨率，尤其是当图案部件继续减小尺寸时。

用于形成小沟槽临界尺寸(CD)和小沟槽端-端间隔(end-to-end space)的老方法通常需要高成本的曝光工具，诸如EUV。图案收缩经常与用于端-端CD的沟槽CD相互制衡，仍存在问题。

因此，需要一种用于制造解决上述问题的集成电路器件的方法和光刻胶材料。

发明内容

本发明涉及一种用于在衬底上形成图案的方法。该方法包括提供衬底；在衬底上方形成感光层；通过第一掩模使感光层暴露于第一曝光能量；通过第二掩模使感光层暴露于第二曝光能量；烘烤感光层；以及使经曝光的感光层显影。该感光层包括转变成溶于显影液的聚合物、至少一种光生酸剂(PAG)、以及至少一种光生碱剂(PBG)。暴露于第二曝光能量的层的一部分与暴露于第一曝光能量的一部分重叠。

在所述的方法中，所述第一曝光能量足以活化所述PAG，所述第二曝光能量足以活化所述PAG和PBG。

在所述的方法中，所述PAG以第一浓度存在，以及所述PBG以第二浓度存在。

在所述的方法中，所述第二浓度大于或等于所述第一浓度。

所述的方法，进一步包括调节所述第一浓度、所述第二浓度、或这两者以改善所述图案中的对比度和/或临界尺寸。

在所述的方法中，所述第二浓度大于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使经曝光的所述感光层显影之后仍保留。

在所述的方法中，所述第二浓度约等于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使所述经曝光的感光层显影之后被洗掉。

在所述的方法中，所述第二曝光能量的强度高于所述第一曝光能量的强度。

所述的方法，进一步包括调节所述第一曝光能量、所述第二曝光能量、或这两者的强度以改善所述图案中的对比度和/或临界尺寸。

在所述的方法中，所述PAG包含锍鎓盐、碘鎓盐、磺酰基重氮甲烷类化合物、N-磺酰基氧基酰亚胺类化合物、苯偶姻磺酸酯类化合物、连苯三酚三磺酸酯类化合物、硝基苄基磺酸酯类化合物、砜类化合物、以及乙二肟衍生物中的一种或多种。

在所述的方法中，所述PBG包含氨基甲酸酯、氨基甲酰基羟胺、肟、磺酰胺、或内酰胺中的一种或多种。

在另一个实施例中，用于在衬底上形成图案的方法包括提供衬底；在衬底上形成感光层；通过第一掩模使感光层暴露于第一曝光能量；通过第二掩模使感光层暴露于第二曝光能量；烘烤感光层；以及使经曝光的感光层显影。该感光层包括转变成溶于显影液的聚合物、响应于第一曝光能量分解以形成酸的第一浓度的PAG、以及响应于第二曝光能量分解以形成碱的第二浓度的PBG。暴露于第二曝光能量的层的一部分与暴露于第一曝光能量的一部分重叠。

在所述的方法中，所述第二曝光能量高于所述第一曝光能量，以活化所述PAG和所述PBG。

所述的方法，进一步包括调节所述第一曝光能量、所述第二曝光能量、或这两者的强度，以改善所述图案中的对比度和/或临界尺寸。

所述的方法，进一步包括调节所述第一浓度、所述第二浓度、或这两者，以改善所述图案中的对比度和/或临界尺寸。

在所述的方法中，所述第二浓度大于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使经曝光的所述感光层显影之后仍保留。

在所述的方法中，所述第二浓度约等于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使经曝光的所述感光层显影之后被洗掉。