專利名稱：用于形成半導(dǎo)體器件的微細圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于形成半導(dǎo)體器件的微細圖案的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件制造技術(shù)的發(fā)展以及存儲器件領(lǐng)域的擴展，已經(jīng)急迫地需求在保持電氣特性的同時提高高容量存儲器件的集成度。結(jié)果，對于如下方面進行了多方研究，即改進照相平版印刷工序、單元結(jié)構(gòu)以及改進導(dǎo)線和絕緣膜中所使用的材料的物理性質(zhì)的限制。
目前使用的照相平版印刷方法是利用具有短波長光源(如KrF和ArF)的曝光器。然而，因為具有短波長光源的曝光器的分辨率限制為0.1μm，因此難以形成具有高集成度的半導(dǎo)體器件所需要的微細圖案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例涉及一種用于形成半導(dǎo)體器件的微細圖案的方法。
在一個實施例中，用于形成微細圖案的方法包括根據(jù)光阻劑圖案密度的差異而選擇性地在預(yù)定區(qū)域上執(zhí)行阻劑流動工序。
用于形成半導(dǎo)體器件中的微細圖案的方法包括形成光阻劑層，其包括具有第一圖案密度的第一光阻劑圖案區(qū)和具有比所述第一圖案密度更密集的第二圖案密度的第二光阻劑圖案區(qū)；使用曝光掩模來執(zhí)行曝光工序，在所述曝光掩模中，只露出第一和第二光阻劑圖案區(qū)中的其中一個進行曝光，從而使第一和第二光阻劑圖案區(qū)中的所述其中一個曝光；以及在所獲得的結(jié)構(gòu)上執(zhí)行阻劑流動工序。


圖1是SEM照片，其示出采用阻劑流動工序的一個實施例獲得的光阻劑圖案。
圖2是SEM照片，其示出采用根據(jù)本發(fā)明具體實施例的用于形成微細圖案的方法獲得的光阻劑圖案。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種用于形成半導(dǎo)體器件的微細圖案的方法。
為了要在照相平版印刷期間獲得分辨率比曝光器更佳的微細接觸孔圖案，已經(jīng)發(fā)展了(i)阻劑流動工序[Japanese Journal ofApplied Physics.Vol.37，pp.6863-6868(1998)]，或(ii)使用由TOK公司生產(chǎn)的SAFIERTM(用于增強分辨率的收縮輔助膜)材料的涂覆處理工序[Advances in Resist Technology and ProcessingXXI.Edited by Sturtevant，John L.Proceedings of the SPIE，Volume 5376，pp.533-540(2004)]。
根據(jù)阻劑流動工序，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)處或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上對曝光和顯影工序獲得的光阻劑圖案施加熱能，直到光阻劑可以熱流動為止，以降低光阻劑圖案接觸孔的尺寸。
圖1示出采用阻劑流動工序獲得的光阻劑圖案的SEM照片。
光阻劑組成物涂覆在底層上。所獲得的結(jié)構(gòu)在110℃處烘烤約90秒，以形成光阻膜。
使用5mJ/cm2或更多的能量來對光阻膜執(zhí)行曝光工序。使用具有兩類開放圖案密度區(qū)的曝光掩模來執(zhí)行曝光工序，使得可以形成具有第一圖案密度(即，單位區(qū)域中的開孔數(shù)量)的第一光阻劑圖案區(qū)以及具有比第一圖案密度更密集的第二圖案密度的第二圖案區(qū)。
所獲得的結(jié)構(gòu)在110℃處烘烤約90秒，并使用2.35wt％顯影液進行顯影。
結(jié)果，形成光阻劑圖案層，其包括具有第一圖案密度的第一光阻劑圖案區(qū)A以及具有比第一圖案區(qū)(或第一圖案密度)更密集的第二圖案密度的第二光阻劑圖案區(qū)B。
上述光阻劑圖案中孔的尺寸是310nm。
當(dāng)執(zhí)行阻劑流動工序以在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度處或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上烘烤所獲得的結(jié)構(gòu)時，第一光阻劑圖案區(qū)A和第二光阻劑圖案區(qū)B的孔的尺寸降低，從而形成第一光阻劑圖案區(qū)a和第二光阻劑圖案區(qū)b，圖案區(qū)a和b具有降低到約100nm的相同尺寸的接觸孔圖案。
在本發(fā)明的一個實施例中，用于形成半導(dǎo)體器件的微細圖案的方法包括形成光阻劑層，其包括具有第一圖案密度的第一光阻劑圖案區(qū)以及具有比第一圖案密度更密集的第二圖案密度的第二光阻劑圖案區(qū)。使用曝光掩模來執(zhí)行曝光工序，其中只露出第一和第二光阻劑圖案區(qū)的其中一個來使第一和第二光阻劑圖案區(qū)的該其中一個曝光。在移除曝光掩模后，在所獲得的結(jié)構(gòu)上執(zhí)行阻劑流動工序以形成微細圖案。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在阻劑流動工序期間，只在未曝光區(qū)中發(fā)生阻劑流動。結(jié)果，在未曝光區(qū)中形成具有較高分辨率的光阻劑圖案，從而獲得光阻劑圖案層，其中每個光阻劑圖案層取決于密度而具有不同的尺寸。
下面將參照附圖對本發(fā)明進行詳細的說明。
圖2是示出采用根據(jù)本發(fā)明具體實施例的用于形成微細圖案的方法獲得的光阻劑圖案的SEM照片。
光阻劑組成物涂覆在底層上，并且在110℃處軟烤約90秒，以獲得光阻膜。
可以使用任何類型的底層。例如，底層可以選自由多晶硅、氧化物(SiO)、氮化物(SiON)以及金屬例如鎢(W)或鋁(Al)所組成的群組。
光阻劑包括具有酸不穩(wěn)定基團的化學(xué)增幅型光阻劑聚合物，并且可以使用具有由官能團的脫離反應(yīng)(abscission reaction)形成的羧酸作為端基的任何化學(xué)增幅型光阻劑聚合物。例如，光阻劑包括選自由包含開環(huán)馬來酐重復(fù)單元的ROMA-類聚合物；包含環(huán)烯烴重復(fù)單元、馬來酐重復(fù)單元和甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯重復(fù)單元的COMA-類聚合物；及其混合型聚合物所組成的群組的聚合物。在本發(fā)明的該實施例中，使用的是ROMA-類ArF光阻劑、A52T3光阻劑(由GeumhoPetrochemicals公司所生產(chǎn))。
對光阻膜執(zhí)行第一曝光工序。
使用選自由KrF(248nm)、ArF(193nm)、VUV(157nm)、EUV(13nm)、電子束、X-射線和具有從5到300mJ/cm2曝光能量的離子束所組成的群組的曝光光線來執(zhí)行第一曝光工序。
使用第一曝光掩模來執(zhí)行第一曝光工序，在第一曝光掩模中，第一圖案區(qū)或更密集的第二圖案區(qū)是露出的，以便形成第一和第二光阻劑圖案的殘余圖像。
在第一次曝光后，該方法可以進一步包括對光阻膜執(zhí)行后烘工序。
軟烤工序或后烘工序可以在70到200℃的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行。
使用堿性顯影液例如0.01～5wt％氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液執(zhí)行顯影工序。
結(jié)果，形成尺寸為約110nm的光阻劑圖案層，其包括具有第一圖案密度的第一光阻劑圖案區(qū)C以及具有更密集的第二圖案密度的第二光阻劑圖案區(qū)D。
使用第二曝光掩模來對光阻劑層執(zhí)行第二曝光工序，其中只露出第一光阻劑圖案區(qū)C和第二光阻劑圖案區(qū)D中的其中一個。
第二曝光工序的條件與第一曝光工序的條件相同。
在光阻劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度處或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上，在所獲得的結(jié)構(gòu)上執(zhí)行阻劑流動工序，以便將未曝光區(qū)中的最小尺寸的光阻劑圖案降低約5％到20％。
可以參照Japanese Journal of Applied Physics.(Vol.37，pp.6863-6868(1998))的內(nèi)容來調(diào)整阻劑流動工序。當(dāng)光阻劑聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是在140到170℃的范圍內(nèi)時，在140～200℃執(zhí)行阻劑流動工序1～90秒。
結(jié)果，在曝光區(qū)中沒有發(fā)生阻劑流動，在未曝光區(qū)中選擇性地發(fā)生阻劑流動。
例如，當(dāng)使用其中第一光阻劑圖案區(qū)露出的曝光掩模來執(zhí)行第二曝光工序時，在阻劑流動工序期間，在第一光阻劑圖案區(qū)c中沒有發(fā)生阻劑流動。另一方面，在作為未曝光區(qū)的第二光阻劑圖案區(qū)d中發(fā)生阻劑流動，因此，獲得降低至約90nm的光阻劑圖案。
因為在第二曝光工序期間，在曝光區(qū)的光阻劑中生成羧酸，于是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度增加。因此，即使在光阻劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度處或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上施加熱能，在曝光區(qū)中也沒有發(fā)生阻劑流動。另一方面，因為未曝光區(qū)中的光阻劑具有光阻劑的本質(zhì)特性，因此在阻劑流動工序期間，在未曝光區(qū)中發(fā)生阻劑流動。
同時，本發(fā)明提供一種由前述用于制造半導(dǎo)體器件的方法所制造的半導(dǎo)體器件。
下面參照下列實例詳細地說明上述圖案，下列實例并不意圖用來限制本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
比較例1在經(jīng)六甲基硅氮烷(HMDS)處理的硅晶片上形成用于底層的氧化物，再以250nm的厚度旋涂ArF光阻劑(KUPR-A52T3G1，由GeumhoPetrochemicals公司所生產(chǎn))。將所獲得的結(jié)構(gòu)在約110℃溫度處軟烤約90秒，以形成光阻膜。在烘烤之后，使用ArF曝光器(XT 1400E，由ASML公司所生產(chǎn))以及第一曝光掩模，且以23mJ/cm2的能量來曝光光阻膜，其中在第一曝光掩模中，第一光阻劑圖案密度區(qū)和更密集的第二光阻劑圖案密度區(qū)是露出的。所獲得的結(jié)構(gòu)在110℃處軟烤90秒。
在完成后烘之后，所獲得的結(jié)構(gòu)在2.38wt％TMAH溶液中顯影約30秒，以獲得110nm的光阻劑層，其中形成第一光阻劑圖案區(qū)A和更密集的第二光阻劑圖案區(qū)B(參見圖1)。
所獲得的結(jié)構(gòu)在148℃處烘烤60秒，以便使光阻劑流動，從而獲得90nm的光阻劑接觸孔圖案，其中第一光阻劑圖案區(qū)a和第二光阻劑圖案區(qū)b中的孔降低為相同的尺寸(參見圖1)。
實例1在經(jīng)HMDS處理的硅晶片上形成用于底層的氧化物，再以250nm的厚度旋涂ArF光阻劑(KUPR-A52T3G1，由Geumho Petrochemicals公司所生產(chǎn))。所獲得的結(jié)構(gòu)在約110℃處軟烤約90秒，以形成光阻膜。在烘烤之后，使用ArF曝光器(XT 1400E，由ASML公司所生產(chǎn))以及第一曝光掩模，且以23mJ/cm2的能量來曝光光阻膜，其中在第一曝光掩模中，第一光阻劑圖案密度區(qū)和更密集的第二光阻劑圖案密度區(qū)是露出的。所獲得的結(jié)構(gòu)在110℃處軟烤90秒。
在完成后烘之后，所獲得的結(jié)構(gòu)在2.38wt％TMAH溶液中顯影約30秒，以獲得110nm的光阻劑層，其中形成第一光阻劑圖案區(qū)C和更密集的第二光阻劑圖案區(qū)D(參見圖2)。
使用其中第一光阻劑圖案區(qū)C露出的曝光掩模和70mJ/cm2的能量來對所獲得的結(jié)構(gòu)執(zhí)行第二曝光工序。
在曝光工序后，所獲得的結(jié)構(gòu)在148℃處烘烤60秒，以便使光阻劑流動。結(jié)果，在曝光的第一光阻劑圖案區(qū)c中沒有發(fā)生阻劑流動，但在未曝光的第二光阻劑圖案區(qū)d中發(fā)生了阻劑流動，從而在第二光阻劑圖案區(qū)d中獲得90nm的光阻劑接觸孔圖案。
實例2在經(jīng)HMDS處理的硅晶片上形成用于底層的氧化物，再以250nm的厚度旋涂ArF光阻劑(KUPR-A52T3G1由Geumho Petrochemicals公司所生產(chǎn))。所獲得的結(jié)構(gòu)在約110℃處軟烤約90秒，以形成光阻膜。在烘烤之后，使用ArF曝光器(XT 1400E，由ASML公司所生產(chǎn))以及第一曝光掩模，且以23mJ/cm2的能量來曝光光阻膜，其中在第一曝光掩模中，第一光阻劑圖案密度區(qū)和更密集的第二光阻劑圖案密度區(qū)是露出的。所獲得的結(jié)構(gòu)在110℃下軟烤90秒。
在完成后烘之后，所獲得的結(jié)構(gòu)在2.38wt％TMAH溶液中顯影約30秒，以獲得110nm的光阻劑層，其中形成第一光阻劑圖案密度區(qū)和具有比第一圖案區(qū)更密集的圖案密度的第二光阻劑圖案密度區(qū)。
使用其中第二圖案區(qū)露出的曝光掩模和70mJ/cm2的能量來對所獲得的結(jié)構(gòu)執(zhí)行第二曝光工序。
在曝光工序后，所獲得的結(jié)構(gòu)在148℃處烘烤60秒，以使光阻劑流動。結(jié)果，在曝光的第二光阻劑圖案區(qū)中沒有發(fā)生阻劑流動，但在未曝光的第一光阻劑圖案區(qū)中發(fā)生了阻劑流動，從而在第一光阻劑圖案區(qū)中獲得90nm的光阻劑接觸孔圖案。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于形成半導(dǎo)體器件的微細圖案的方法包括形成包含兩類光阻劑圖案的光阻劑層，其中各類光阻劑圖案具有不同的密度；取決于密度的差異而執(zhí)行曝光工序；然后執(zhí)行阻劑流動工序以選擇性地降低未曝光區(qū)中的光阻劑圖案。
對本發(fā)明的各種實施例的上述說明是出于舉例說明和描述的目的。并不表示為排他性的，或者將本發(fā)明限于所公開的準確形式。根據(jù)上述教導(dǎo)或者根據(jù)本發(fā)明的實施可以獲得修改和變化形式。所選擇和描述的實施例是為了解釋本發(fā)明的原則及其實際應(yīng)用，以使本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以以各種實施方式利用本發(fā)明，并且各種修改形式適合于想象得到的具體應(yīng)用。
本申請要求2006年2月23日提交的韓國專利申請No.10-2006-0017692的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
權(quán)利要求
1.一種用于形成半導(dǎo)體器件的微細圖案的方法，包括形成光阻劑層，其包括具有第一圖案密度的第一光阻劑圖案區(qū)和具有比所述第一圖案密度更密集的第二圖案密度的第二光阻劑圖案區(qū)；使用曝光掩模來執(zhí)行曝光工序，在所述曝光掩模中，只露出第一和第二光阻劑圖案區(qū)中的其中一個進行曝光，從而使第一和第二光阻劑圖案區(qū)中的所述其中一個曝光；以及在所獲得的結(jié)構(gòu)上執(zhí)行阻劑流動工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述阻劑流動工序期間，在第一和第二光阻劑圖案區(qū)的曝光圖案區(qū)中沒有發(fā)生阻劑流動，在未曝光的另一光阻劑圖案區(qū)中發(fā)生阻劑流動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述形成光阻劑層的步驟包括在半導(dǎo)體基板的底層上涂覆光阻劑組成物；烘烤所述光阻劑組成物以形成光阻膜；使用曝光掩模來對所述光阻膜執(zhí)行曝光工序，其中所述曝光掩模包括具有第一圖案密度的第一開孔部分以及具有比所述第一圖案密度相對更密集的第二圖案密度的第二開孔部分；以及在所獲得的結(jié)構(gòu)上執(zhí)行顯影工序，以形成具有所述第一圖案密度的第一光阻劑圖案和具有所述第二圖案密度的第二光阻劑圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述光阻劑組成物包括選自由包含開環(huán)馬來酐重復(fù)單元的ROMA-類聚合物；包含環(huán)烯烴重復(fù)單元、馬來酐重復(fù)單元和甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯重復(fù)單元的COMA-類共聚物；及其混合型聚合物所組成的群組的聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括在所述曝光工序之后，烘烤所述光阻膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述曝光工序使用選自由KrF(248nm)、ArF(193nm)、VUV(157nm)、EUV(13nm)、電子束、X-射線和離子束所組成的群組的曝光光線來執(zhí)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述曝光工序使用從0.1到100mJ/cm2的曝光能量來執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述曝光工序使用曝光掩模來執(zhí)行，以選擇性地曝光所述第一光阻劑圖案區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括執(zhí)行所述阻劑流動工序，以便將從前面步驟獲得的未曝光區(qū)的最小尺寸的光阻劑圖案降低約5％到約20％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述阻劑流動工序在光阻劑聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度處或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上執(zhí)行。
11.一種由根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法所制造的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
一種用于形成半導(dǎo)體器件的微細圖案的方法，包括形成光阻劑層，所述光阻劑層包括具有第一圖案密度的第一光阻劑圖案區(qū)以及具有比所述第一圖案密度更密集的第二圖案密度的第二光阻劑圖案區(qū)；使用曝光掩模來執(zhí)行曝光工序，以便曝光第一和第二光阻劑圖案區(qū)的其中一個；以及在所獲得的結(jié)構(gòu)上執(zhí)行阻劑流動工序。
文檔編號G03F7/20GK101025569SQ20061016777
公開日2007年8月29日 申請日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者鄭載昌 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司