專利名稱：形成半導(dǎo)體器件的圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用濕浸式光刻工序形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖 案的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的集成度增加， 一直需要對用于形成亞微米精 細(xì)圖案的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并且開發(fā)光刻工序的研究已經(jīng)加快，以實(shí)現(xiàn) 半導(dǎo)體制造工序中的電路集成。
在傳統(tǒng)的光刻工序中，使用諸如g-線(436nm)和i-線(365nm)等 光源作為曝光光源。近年來，作為深紫外(DUV)區(qū)光源的KrF(248nm) 和ArF(193nm)，以及作為短波長光源的F2(157nm)和極紫外光 (EUV)(13nm)已經(jīng)應(yīng)用在制造工序上。
由于新的光源需要開發(fā)新的曝光器，這在制造成本方面是昂貴 的。另外，因?yàn)槭褂枚滩ㄩL光源從曝光設(shè)備獲得的圖案的分辨率限制 在O.lnm，所以制造具有精細(xì)圖案的高度集成的半導(dǎo)體器件是困難 的。
為了取代干式曝光工序，濕浸式光刻工序已經(jīng)應(yīng)用在器件制造 工序中。該濕浸式光刻工序使用一種系統(tǒng)來進(jìn)行曝光工序，該系統(tǒng)包 括介于曝光透鏡和晶片之間的溶液。由于濕浸式光刻工序是采用折射 率介于光阻膜和曝光透鏡之間的溶液作為介質(zhì)來進(jìn)行的，因此可獲得 對應(yīng)于水對空氣的折射率的超大NA(數(shù)值孔徑)透鏡，從而提高光刻 工序的分辨率。另外還不會減小聚焦深度，因此可以形成具有小間距 的超精確圖案。
由于在濕浸式光刻工序中使用的介質(zhì)是例如比熱較高的水等溶 液，因此一部分溶液會殘留在圖案上，該圖案在干燥工序之后會產(chǎn)生 具有圓形橋樣式的水痕效果或水泡。另外，污染物從光阻膜溶析至介質(zhì)(溶液)，從而污染所接觸的曝光透鏡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法， 所述方法包括在濕浸式光刻工序中以垸溶劑或醇來預(yù)處理光阻膜的 頂部，并且在經(jīng)預(yù)處理的光阻膜上形成上方涂覆膜。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例， 一種形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的 方法包括如下步驟在包括底層的基板上涂覆光阻膜；以溶劑預(yù)處理 所述光阻膜的表面，所述溶劑包括醇、烷或兩者；在所述光阻膜上形 成上方涂覆膜；以及以濕浸式曝光器曝光所得的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括 設(shè)置于所述光阻膜上的上方涂覆膜。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的方 法的SEM照片；
圖2a和2b是示出根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件精 細(xì)圖案的方法的橫截面圖；以及
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案 的方法的SEM照片，其中上方涂覆組成物是形成于經(jīng)預(yù)處理的光阻 膜上。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的方 法的SEM照片。
在形成于基板上的底層的上方涂覆光阻組成物。以光阻組成物 的溶劑預(yù)處理光阻膜的頂部。在經(jīng)預(yù)處理的光阻膜11上方形成上方 涂覆膜13，以防止污染所接觸的曝光透鏡。在該結(jié)構(gòu)上進(jìn)行濕浸式 光刻工序。
這里， 一部分光阻膜會溶解在上面的預(yù)處理溶劑中，并且當(dāng)形
成上方涂覆膜時，溶解的光阻膜15會與上方涂覆組成物的溶劑混合。 結(jié)果，難以形成均勻的上方涂覆膜。
圖2a和2b是示出根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件精 細(xì)圖案的方法的橫截面圖。
在形成于半導(dǎo)體基板上的底層110的上方涂覆光阻組成物，并 且在100 12(TC下軟烤約80~100秒以獲得光阻膜111。
可使用任何種類的底層。舉例來說，底層選自一個群組，該群 組包括氮化硅膜、氧化硅膜、硼磷硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃、無 摻雜的硅酸鹽玻璃、等離子增強(qiáng)的四乙氧基硅酸鹽玻璃(PE-TEOS)氧 化物膜、氮氧化硅(SiON)膜、多晶硅膜、有機(jī)漫反射膜、無機(jī)漫反射 膜、及其組合。
可使用的光阻組成物的例子包括下列專利中公開的光阻組成 物美國專利5,212,043 (1993年5月18日)、美國專利5,750,680 (1998年5月12日)、美國專利6,051,678 (2000年4月18日)、美國 專利6,132,926 (2000年10月17日)、美國專利6,143,463 (2000年 11月7日)、美國專利6,150,069 (2000年11月21日)、美國專利 6,180,316 Bl (2001年1月30日)、美國專利6,225,020 Bl (2001年5 月1日)、美國專利6,235,448 Bl (2001年5月22日)和美國專利 6,235,447 Bl (2001年5月22日)，上述所有專利的內(nèi)容以引用的方 式并入本文。光阻膜包括選自于一個群組的主劑，該群組包括聚乙 烯酚類、聚羥基苯乙烯類、聚降冰片烯類、聚金剛垸類、聚酰亞胺類、 聚丙烯酸酯類、聚甲基丙烯酸酯類、聚氟類、及其組合。具體而言， 光阻膜的主劑包括選自于一個群組的聚合物，該群組包括ROMA-型聚合物(包括開環(huán)的順丁烯二酸酐重復(fù)單元)、COMA-型聚合物(包 括環(huán)烯烴重復(fù)單元、順丁烯二酸酐重復(fù)單元以及甲基丙烯酸酯或丙烯 酸酯重復(fù)單元)、及其混合型聚合物。
圖2a示出在光阻膜111上進(jìn)行的預(yù)處理工序112。通過將溶劑 以氣態(tài)噴灑或以液態(tài)涂覆一次或多次而進(jìn)行該預(yù)處理工序。在60到 15(TC范圍內(nèi)的溫度下將該預(yù)處理工序進(jìn)行50~150秒。
可使用任何不溶解光阻膜的醇。該醇是C4或碳數(shù)更多的醇。舉
例來說，該醇可以是CVd5醇。在本發(fā)明的實(shí)施例中，該醇為選自 于一個群組中的一種或多種，該群組包括丁醇、戊醇、庚醇、辛醇、 壬醇和癸醇。
可使用任何不溶解光阻膜的烷溶劑。該烷溶劑是C7或碳數(shù)更多 的烷溶劑。舉例來說，該烷溶劑可以是C7-C2。烷溶劑。在本發(fā)明的 實(shí)施例中，該烷溶劑為選自于一個群組中的一種或多種，該群組包括 庚垸、辛垸、壬垸和癸烷。
圖2b示出在經(jīng)預(yù)處理的光阻膜111上形成的上方涂覆膜113。 該上方涂覆膜包括具有低折射率的氟烴化合物。舉例來說，用于濕浸 式光刻的上方涂覆膜可以用于本實(shí)施例中。該上方涂覆膜包含溶劑 (例如C4或碳數(shù)更多的醇以及C7或碳數(shù)更多的烷)以及溶于C4或 碳數(shù)更多的醇與C7或碳數(shù)更多的烷中的全氟烴基化合物。舉例來說，
該上方涂覆膜由TCX-041(JSR Co.所生產(chǎn))借助于旋涂方法形成。
由于光阻膜是采用類似于上方涂覆膜的溶劑而非溶解光阻膜的 溶劑進(jìn)行預(yù)處理的，因此光阻膜不會溶于上述預(yù)處理溶劑。還有，要 避免在形成上方涂覆膜時將光阻膜與上方涂覆膜混合，并且避免增加 光阻膜表面的濕潤特性。結(jié)果，如圖3所示，可以在連續(xù)的工序中在 300mm的晶片上以少量的溶劑涂覆均勻的上方涂覆膜，從而降低制 造成本。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，該方法可進(jìn)一步包括在形成光阻 膜之前，在底層上形成底部抗反射膜。采用溶液對該底部抗反射膜的
頂部進(jìn)行預(yù)處理，以使其具有前光感性(pro-photosensitivity)，該溶液 是選自于一個群組的溶液，該群組包括丙二醇甲醚醋酸酯 (PGMEA)、丙二醇單甲醚、3-甲氧基丙酸甲酯、醋酸叔丁酯、及其組 合。在所獲得的結(jié)構(gòu)上方形成光阻膜。
該濕浸式光刻工序是采用選自于一個群組的曝光光源來進(jìn)行 的，該群組包括KrF、 ArF、 VUV、 EUV、電子束、X射線以及離 子束。所使用的曝光能量在O.l到100mJ/cn^的范圍內(nèi)。
該濕浸式光刻工序是采用選自于一個群組的溶劑作為介質(zhì)來進(jìn) 行的，該群組包括水、己烷、二甲苯、環(huán)辛垸、全氟聚醚、及其組
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的方 法包括采用用于形成上方涂覆膜的溶劑預(yù)處理光阻膜，以及在所獲 得的結(jié)構(gòu)上形成上方涂覆膜，從而以小量的溶劑獲得均勻的上方涂覆 膜。
本發(fā)明的上述實(shí)施例是示例性的而非限制性的。各種替代形式 及等同實(shí)施例都是可行的。本發(fā)明并不限于在此所述的光刻步驟。本 發(fā)明也不限于任何特定類型的半導(dǎo)體器件。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于 動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)或非易失存儲器中?？紤]到本發(fā)明所 公開的內(nèi)容，其它的增加、減少或修改顯而易見并且位于所附權(quán)利要 求書的范圍內(nèi)。
本申請要求2006年12月1日提交的韓國專利申請No. 10-2006-0120723的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本 文。
權(quán)利要求
1.一種形成半導(dǎo)體器件的圖案的方法，所述方法包括在形成于基板上的底層上方涂覆光阻膜；以溶劑預(yù)處理所述光阻膜的表面，所述溶劑包含醇、烷、或兩者；在所述光阻膜上形成上方涂覆膜；以及以濕浸式曝光器曝光所得的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述光阻膜上方的上方涂覆膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述底層選自一個群組，所述群組包括氮化硅膜、氧化硅膜、 硼磷硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃、無摻雜的硅酸鹽玻璃、等離子增強(qiáng) 的四乙氧基硅酸鹽玻璃(PE-TEOS)氧化物膜、氮氧化硅膜、多晶硅膜、 有機(jī)漫反射膜、無機(jī)漫反射膜、及其組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述光阻膜包括選自于一個群組的主劑，所述群組包括聚乙 烯酚類、聚羥基苯乙烯類、聚降冰片烯類、聚金剛垸類、聚酰亞胺類、 聚丙烯酸酯類、聚甲基丙烯酸酯類、聚氟類、及其組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述光阻膜包括選自于一個群組的主劑，所述群組包括包括開環(huán)的順丁烯二酸酐重復(fù)單元的ROMA-型聚合物；包括環(huán)烯烴重復(fù)單元、順丁烯二酸酐重復(fù)單元、以及甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯重復(fù)單元的COMA-型聚合物；及其混合型聚合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)處理工序是通過噴灑氣態(tài)溶劑或涂覆液態(tài)溶劑來進(jìn)行的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述溶劑包括Q-d5醇，并且在預(yù)處理所述光阻膜之后，在所述光阻膜上方形成所述上方涂覆膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述溶劑是醇，并且包括選自于一個群組中的一種或多種，所 述群組包括丁醇、戊醇、庚醇、辛醇、壬醇和癸醇。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述溶劑包括CVC20烷溶劑，并且在預(yù)處理所述光阻膜之后，在所述光阻膜上方形成所述上方涂覆膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述溶劑是烷溶劑，并且包括選自于一個群組中的一種或多種，所述群組包括庚烷、辛垸、壬垸和癸烷。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述上方涂覆膜包括氟烴化合物和溶劑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的方法，其中，所述溶劑包括Q-d5醇或C7-C20烷溶劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述氟烴化合物是溶于C4-C"醇或C7-C20烷溶劑中的全氟烴基化合物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在涂覆光阻膜之前在所述底層上方形成底部抗反射膜。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述光阻膜上方進(jìn)行涂覆之前，采用選自于一個群組的溶液 預(yù)處理所述底部抗反射膜的頂部，所述群組包括丙二醇甲醚醋酸酯、 丙二醇單甲醚、3-甲氧基丙酸甲酯、醋酸叔丁酯、及其組合。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述濕浸式光刻工序是采用選自于一個群組的曝光光源來進(jìn)行的，所述群組包括KrF、 ArF、 VUV、 EUV、電子束、X射線以及 離子束。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述濕浸式光刻工序是采用選自于一個群組的介質(zhì)來進(jìn)行的，所述群組包括水、己烷、二甲苯、環(huán)辛垸、全氟聚醚、及其組合。
全文摘要
本發(fā)明公開一種使用濕浸式光刻工序形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法，所述方法包括在濕浸式光刻工序中以烷溶劑或醇來預(yù)處理光阻膜的頂部，以形成均勻的上方涂覆膜。
文檔編號H01L21/02GK101192515SQ20071012296
公開日2008年6月4日 申請日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者鄭載昌 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司