1238290 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 B7 五、發明說明(立) 在美國專利第5,096,802號中爲獲得較小形體尺寸的 另一傳統技術,光阻劑的流動速率是經由硬式烘烤和深-UV(DUV)曝光來控制,而產生了較小的形體尺寸。然而, 在流動光阻劑中所形成的開口側壁爲漸細的。假如形成了 具有由該漸細側壁所界定之開口的光阻劑圖案,在隨後的 乾式蝕刻之中,該光阻劑圖案下面的靶層會沿著漸細的側 壁而被蝕刻,所以在靶層中形成了由漸細側壁所界定的開 口,會造成在該開口的上方和較低部分之間有不同的臨界 尺寸。一般而言,沿著該開口周圍在開口的側壁上其漸細 的程度是不同的,因而造成了在整個晶圓表面上方的靶層 中所形成的數個孔洞具有不同的臨界尺寸。 如上所述,使光阻劑圖案流動的傳統技術,對於流動 光阻劑圖案不能夠提供良好的側壁外形。 本發明之槪要 本發明的目的是提出一種適合於形成微細圖案的光阻 劑複合物,該微細圖案爲超越了在微影技術中的波長限制 〇 本發明的另一個目的是提出一種經由光阻劑圖案的加 熱流動來形成微細圖案的方法,將微細圖案中之開口或空 隙側壁上外形的變形降至最小,使得較小形體尺寸進一步 減小。 爲了達到第一個目的,所提供的光阻劑複合物包含有 :光阻劑組成物,其用來經由微影製程而形成光阻劑圖案 ;以及自由基引發劑,當溫度在等於或是高於該光阻劑組 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------· 1238290 A7 _________B7__ 五、發明說明($ ) 成物之玻璃轉換溫度上由於加熱製程而分解時,該自由基 引發劑導致光阻劑組成物中發生部分交聯反應。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 較佳地,該光阻劑組成物包含有酚醛淸漆樹脂和重氮 萘醌化合物,或者是含有光酸生成劑(PAG)的化學增幅光阻 劑組成物。 較佳地,自由基引發劑的含量在基於光阻劑固體物之 下爲3〜15%重量比。 自由基引發劑可以是選擇自醯基過氧化物、烷基過氧 化物、過酸酯、氫過氧化物和偶氮化合物所組成之族群中 。較佳地,該自由基引發劑是選擇自苯甲醯過氧化物、二 枯基(dicumyl)過氧化物、二-特丁基過氧化物、枯基氫過氧 化物和偶氮雙(異丁腈)所組成之族群中。 較佳地,該光阻劑複合物在基於光阻劑組成物之下更 包含0.01〜2.0%重量比的有機鹼。 較佳地,該有機鹼是選擇自由N,N’-二甲基苯胺、 N,N,-二乙基苯胺、三乙基胺、三異丁基胺、二乙醇胺和三 乙醇胺所組成的族群中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了達到本發明的第二個目的,提供了一種形成微細 圖案的方法,包含的步驟有:在一半導體基材上形成要被 蝕刻的靶層。該靶層塗覆上含有光阻劑組成物和自由基引 發劑的光阻劑複合物以形成一光阻劑複合物層’該光阻劑 組成物具有一^預先決定好的玻璃轉換溫度’而該自由基引 發劑在溫度等於或是高於該玻璃轉換溫度時會產生自由基 。然後,在光阻劑複合物層上進行微影製程以形成具有開 6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) A7 1238290 ___B7__ 五、發明說明(屮) 口的光阻劑圖案’每一^個開口經由弟一^寬度曝露祀層’而 後將具有光阻劑圖案的半導體基材的溫度加熱到等於或是 高於該玻璃轉換溫度上,以使得光阻劑組成物流動且同時 藉由從自由基引發劑所產生的自由基造成在光阻劑組成物 中的部分交聯反應,產生了具有第二寬度之開口的修正光 阻劑圖案,每一個開口經由比第一寬度更小的第二寬度曝 露耙層。 較佳地,加熱步驟包含有將具有光阻劑圖案之半導體 基材加熱到第一溫度的子步驟,該第一溫度爲等於或是高 於該玻璃轉換溫度。然後,將具有光阻劑圖案的半導體基 材冷卻到室溫下,且再加熱到比第一溫度還要高的第二溫 度上。 較佳地,用來形成微細圖案的方法更包括了,在加熱 到第二溫度之後,將半導體基材重覆冷卻且再加熱到等於 或是高於該玻璃轉換溫度的步驟。 較佳地’加熱步驟包括了將半導體基材加熱到比玻璃 轉換溫度筒5〜20°C的温度上之子步驟。同樣地,在加熱的 步驟中’光阻劑圖案可以被加熱到高於玻璃轉換溫度的溫 度上60〜180秒。 根據本發明,光阻劑複合物包含有一自由基引發劑, 該自f基引發劑在光阻劑圖案的加熱流動之溫度上會導致 適當交聯反應發生在每個不同的光阻劑複合物中,而不影 響到傳統光阻劑組成物的性能。同樣地,在根據本發明形 成微細圖案的方法中,在加熱流動之間控制光阻劑圖案的 7 ^張尺度適用中國國家標準χ 297公-- 裝---------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1238290 A7 B7 五、發明說明(r) 速率是很容易的。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 因此,將接觸孔洞的側壁上外形的變形降爲最小而保 持了側壁的垂直外形。此外’可以在光阻劑圖案中形成超 越了在一般的微影技術中受到波長限制的開口。 圖式簡要說明 經由在較佳具體實施例中詳細的說明及參考隨附於後 的圖式,本發明上述的目的和優點將變爲更淸楚明白,其 中: 圖1A到1D的剖視圖說明了根據本發明較佳具體實施 例在形成微細圖案的方法中前後的步驟;以及 圖2是以圖表顯示了分別對於各個加熱製程之溫度, 該光阻劑圖案流動的數量,該圖表是用來評估根據本發明 之光阻劑複合物對溫度的關聯性。 齩佳具體實施例之說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在根據本發明之較佳具體實施例形成微細圖案的方法 中,參考圖1A,在一半導體基材10上形成一靶層20,該 靶層20是要被蝕刻以形成例如具有接觸孔洞的圖案。該靶 層20可以由任何一層所形成,例如包括一砂層、一氧化物 層或一氮化物層的絕緣層以及一導電層。爲了要在靶層20 中形成接觸孔洞,該靶層20是由氧化物所製成而形成作爲 絕緣層。 然後,光阻劑複合物包含了在一般微影製程中所使用 的光阻劑組成物和一自由基引發劑,該自由基引發劑在高 於該光阻劑組成物之玻璃轉換溫度的溫度時會產生自由基 8 $^尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1238290 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7__ 五、發明說明() ,將該光阻劑複合物塗覆在靶層20上,產生一光阻劑複 合物層30。 該光阻劑複合物層30的光阻劑組成物可以是任何用於 G-線、i-線、深-UV、ArF、E-電子束或是X-射線的光阻劑 組成物。同樣地,該光阻劑組成物可能具有正極性或是負 極性。 例如’光阻劑組成物可能是一種含有酚醛淸漆樹脂和 重氮萘醌(DNQ)化合物的組成物,或是含有光酸生成劑 (PAG)的一般化學增幅光阻劑組成物。 將光阻劑複合物層30的自由基引發劑加入是爲了在光 阻劑圖案的加熱流動之間,使在光阻劑圖案中光阻劑的流 動速率爲容易控制。 自由基引發劑不會影響到光阻劑組成物的性能,在一 般的微影製程中該影響是可能發生的。同樣地,重要的是 以考慮到光阻劑複合物的感光度、透明度和儲存期限來選 擇一合適的自由基引發劑,該光阻劑複合物是將自由基引 發劑與光阻劑組成物混合而成的。 其可能被包括在光阻劑複合物中的自由基引發劑,例 如可能包括了醯基過氧化物、烷基過氧化物、過酸酯類、 氫過氧化物和偶氮化合物。較佳地,該自由基引發劑是選 擇自由苯甲醯過氧化物、二枯基過氧化物、二-特丁基過氧 化物、枯基氫過氧化物和偶氮雙(異丁腈)所組成的族群 中。較佳地,自由基引發劑在基於光阻劑固體之下以 3~15%重量比的比例來混合。 9 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ' " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝—------訂---------. 1238290 A7 B7 五、發明說明(7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了促進含在光阻劑複合物中從自由基引發劑形成自 由基,可以進一步添加有機鹼到光阻劑複合物中,使得在 光阻劑複合物中,利用在自由基引發劑和有機鹼之間的氧 化還原反應而導致氧化還原引發系統。因此,自由基引發 劑的反應性可以藉由添加有機鹼到光阻劑複合物中來控制 。在本發明中可以使用的有機鹼包括有N,N’-二甲基苯胺、 N,N’-二乙基苯胺、三乙基胺、三異丁基胺、二乙醇胺和三 乙醇胺。該有機鹼可以在基於光阻劑組成物之下以 0.01〜0.2%重量比的比例來混合。 參考圖1B,根據一般微影製程在光阻劑複合物層30 上進行軟式烘烤、曝光、後曝光烘烤(PEB)和顯影,產生了 具有數個開口 H1的光阻劑圖案30a,每一個H1經由H1曝 露靶層30。開口 H1的寬度D1所具有的尺寸,是在受限於 波長的傳統微影技術的能力中得到的,且該寬度D1爲大 於本發明所意圖之微細圖案的寬度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 參考圖1C,將該光阻劑圖案30a加熱到高於光阻劑組 成物的玻璃轉換溫度,例如爲120〜170°C的溫度上一段預定 的持續時間,例如爲60〜180秒。其結果爲,光阻劑圖案 30a的光阻劑組成物開始流動且同時在光阻劑圖案30a中從 自由基引發劑產生了自由基,該自由基引發劑在高於光阻 劑組成物之玻璃轉換溫度的溫度下活化。由於該自由基, 在流動的光阻劑組成物中部分產生了交聯反應。在將光阻 劑圖案30a加熱到高於玻璃轉換溫度之溫度的同時,光阻 劑組成物的部分交聯反應和熱流爲同時產生,所以光阻劑 10 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1238290 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 ____B7__ 五、發明說明(δ ) 圖案30a的整體流動速率爲可以容易地控制,而使得光阻 劑圖案30a在側壁上外形的變形最小化。在此,增加自由 基引發劑的種類和數量,並且爲了調整自由基交聯反應的 程度而適當地決定加熱的溫度和加熱的持續時間。 將光阻劑圖案30a加熱到高於光阻劑組成物之玻璃轉 換溫度的溫度上持續一段預定的時間,形成了具有數個減 小開口 H2的修正光阻劑圖案30b,每一個減小開口 H2經 由小於寬度D1之所欲寬度D2曝露靶層20,如顯示在圖 1C中。 然後,將所產生的具有修正光阻劑圖案30b之結構冷 卻到室溫下。減小開口 H2的寬度D2可能爲小到0.05〜0.2 //m,其爲超越了一般微影製程的波長限制。 在這個具體實施例中,僅僅將顯示在圖1C中的結構 加熱到高於玻璃轉換溫度的溫度上一次,然而,假如有需 要時,可以重覆該加熱製程許多次。在這個例子中,在每 個步驟中可以逐步地增高加熱的溫度,然而,在每個加熱 步驟之後都應該要將溫度冷卻到室溫下。 參考圖1D,將經由減小開口 H2而曝露的靶層20,以 修正光阻劑圖案30b作爲蝕刻光罩來做進行乾蝕刻,產生 具有在半導體基材10上曝光所造成之接觸孔洞H3的圖案 20a 〇 如上所述,當在半導體基材上藉由根據本發明之形成 微細圖案的方法形成接觸孔洞時,藉由一般方法使用包含 一光阻劑組成物和一自由基引發劑的光阻劑複合物,並且 11 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -----------^ —------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1238290 A7 B7 五、發明說明(/) 加熱到高於光阻劑組成物之玻璃轉換溫度的溫度上來形成 光阻劑圖案。其結果爲,從在高於光阻劑組成物之玻璃轉 換溫度的溫度上活化自由基引發劑而產生自由基,且由於 所產生的自由基,可容易地控制在光阻劑圖案中該光阻劑 組成物的流動速率。當經由光阻劑圖案的熱流製程使開口 變小時,所產生之接觸孔洞側壁的變形爲最小而產生了在 垂直的外形。 在這個具體實施例中,根據本發明用來形成微細圖案 的方法,只限於接觸孔洞的形成。然而,本發明並非受到 上述的限制,而是除了具有超越傳統微影技術中波長限制 之0.05~0.2//m之小形體尺寸微細圖案的形成之外,本發明 可以應用在線端(line end)空隙圖案的形成上。 評估實例1 含有一光阻劑組成物和一自由基引發劑的光阻劑複合 物與溫度的關聯性評估如下。 首先,將作爲化學增幅光阻劑的l〇ml SEPR-430(由 ShinEtsu公司所製造)與作爲自由基引發劑的〇.〇6g苯甲醯 過氧化物(BPO)混合以獲得一光阻劑複合物。然後,藉由一 般的方法使用該光阻劑複合物在一晶圓上形成一具有數個 大小爲280nm開口的光阻劑圖案。 製備數個樣品,亦即,每個具有光阻劑圖案的晶圓, 且將該數個樣本個別加熱到155t、160°C、162°C和164°C 上120秒,以使得光阻劑圖案的加熱流動,而後冷卻到室 溫。 12 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ---—I 訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1238290 A7 _____B7____ 五、發明說明(β ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在焦距深度(DOF)爲0.4、0.2和0之下,量測在每個所 產生修正光阻劑圖案中所形成之每個接觸孔洞的開口尺寸 ,並且從該結果計算出在加熱製程期間該光阻劑圖案流動 的數量。其結果顯示在圖2中。 圖2顯示了當根據本發明形成微細圖案之方法所形成 的光阻劑圖案由於加熱而流動時,當加熱製程的溫度爲增 加時,則光阻劑圖案的流動數量爲線性增加。沒有顯示在 圖中的是,並未顯示出在熱流之後所有修正光阻劑圖案中 ,光阻劑圖案的變形,產生的接觸孔洞每個都具有垂直的 側壁。同樣地,可以確定的是,加熱製程預定的溫度越高 ,則接觸孔洞的開口尺寸爲越小。 評估實例2 在根據本發明的光阻劑複合物中,自由基引發劑含量 的效果評估如下。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 將作爲化學增幅光阻劑的DUV光阻劑SEPR-430 (由 ShinEtsu公司市售)與作爲自由基引發劑的苯甲醯過氧化 物(BPO)以0、4、6或8wt%混合以得到一光阻劑複合物。 然後,藉由一般的方法使用該光阻劑複合物在每一個晶圓 上形成一具有數個開口而每一個開口具有320nm開口尺寸 的光阻劑圖案。對於該光阻劑圖案,在l〇〇°C下進行軟性 烘烤90秒,並且在115°C下後曝光烘烤(PEB)進行90秒。 製備數個樣品,也就是每一個都具有光阻劑圖案的晶 圓,且將該數個樣本分別加熱到145°C、150°C、155°C、 160°C和165°C上120秒,以導致光阻劑圖案的加熱流動, 13 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1238290 A7 B7 五、發明說明(If ) 而然後冷卻到室溫。 量測在每個產生的修正光阻劑圖案中所形成每個接觸 孔洞的開口尺寸,並且從結果計算出在加熱製程期間該光 阻劑流動的數量。下面的表1顯示出結果。 表1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 光阻劑複合物 加熱製程 的溫度(°C) ADI (nm) AFI (nm) △流動 (nm) 外形 光阻劑+0wt%的 BPO 145 320 262 58 漸細的 150 320 214 106 漸細的 155 320 70 250 漸細的 160 320 〇(開口失敗) 溢流 變形的 165 320 〇(開口失敗) 溢流 變形的 光阻劑+4wt%的 BPO 145 320 320 〇(無流動) 垂直的 150 320 290 30 垂直的 155 320 260 60 垂直的 160 320 120 200 垂直的 165 320 (開口失敗) 溢流 開口失敗 光阻劑+6wt%的 BPO 145 320 320 〇(無流動) 垂直的 150 320 304 16 垂直的 155 320 286 34 垂直的 160 320 252 68 垂直的 165 320 86 234 垂直的 光阻劑+8wt%的 BPO 145 320 320 〇(無流動) 垂直的 150 320 320 0(無流動) 垂直的 14 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1238290 A7 五、發明說明(A ) 155 320 320 〇(無流動) 垂直的 160 320 320 〇(無流動) 垂直的 165 320 308 12 垂直的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在表1中,”ADI”(爲顯影之後檢查的縮寫)是指在顯影 之後在光阻劑圖案中所形成之開口的尺寸,”AFI”(爲流動 之後檢查的縮寫)是指經過加熱流動所獲得之修正光阻劑圖 案中開口的尺寸,且”△流動”爲在ADI和AFI之間的差値 ,是指光阻劑圖案的流動數量。同樣地,在”外形”之行中 ,爲說明了在邊壁上由修正光阻劑圖案所形成之接觸孔洞 的形狀。 評估實例3 表2顯示了一實驗的結果,該實驗是爲了調查根據本 發明之光阻劑複合物中所含自由基引發劑含量的效益所進 行的。使用一 i-線光阻劑ip-3300 (爲Tokyo Ohka Kogyo公 司市售的),並且在基於該光阻劑重量主,添加〇wt%和 8wt%作爲自由基引發劑的BP0到光阻劑中以製備成光阻劑 複合物。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後,藉由一般的方法使用該光阻劑複合物在晶圓上 形成一光阻劑圖案,該光阻劑圖案具有數個開口而該開口 具有510nm的開口尺寸。對於該光阻劑圖案,在lure下 進行軟性烘烤90秒並且在110°C下進行PEB 90秒。 製備數個樣品,也就是每個都具有光阻劑圖案的晶圓 ,且將該數個樣品個別加熱到150°C、155°C、157°C和159 15 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) " 1238290 A7 ____B7 五、發明說明(β ) 它上120秒,以導致光阻劑圖案的加熱流動,而然後冷卻 到室溫。 量測在每個產生修正的光阻劑圖案中所形成之每個接 觸孔洞的開口尺寸,並且從結果計算出在加熱製程期間該 光阻劑流動的數量。結果顯示在表2中。 在表2中,”ADI”、”AFI”、”△流動”和”外形”與表1 有相同的定義。從評估實例2和3的結果可以看出,控制 在修正光阻劑圖案中所形成之接觸孔洞的開口尺寸是可能 的,該修正光阻劑圖案是使用根據本發明之光阻劑複合物 並經由加熱流動後所獲得的。同樣地,當在光阻劑複合物 中的自由基引發劑含量爲增加時,該光阻劑圖案的流動數 量爲減少,並且相對地可能形成較大的接觸孔洞。因此’ 藉由調整在光阻劑複合物中自由基引發劑的含量,可以獲 得具有所欲尺寸的接觸孔洞。 表2 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------訂------I-- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 光阻劑複合物 加熱製程 的溫度(°C) ADI (nm) AFI (nm) △流動 (nm) 外形 光阻劑+0wt%的 BPO 150 510 196 314 漸細的 155 510 10 500 漸細 157 510 0(開口失敗) 溢流 變形的 159 510 0(開口失敗) 溢流 變形的 光阻劑+6wt%的 BPO 150 510 425 85 垂直的 155 510 262 248 垂直的 157 510 190 320 垂直的 16 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公蓳) 1238290 A7 B7 五、發明說明(W) 159 510 124 386 垂直的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本文後面,現在將說明藉由根據本發明的方法,在 一半導體基材中形成微細接觸孔洞的詳細具體實施例。 具體實施例1 將作爲自由基引發劑的0.06g苯甲醯過氧化物(BPO)加 到 10ml 的 i-線光阻劑溶液 ip-3300 (爲 Tokyo Ohka Kogyo 公司所市售的)中,且將其完全溶解產生一光阻劑複合物 。該光阻劑複合物經過薄膜過濾器來過瀘。將光阻 劑複合物塗覆在以六甲基二矽氮烷(HMDS)處理過之矽晶圓 上而形成厚度約爲〇.7//m。 將在其上塗覆了光阻劑複合物的晶圓以l〇〇°C進行軟 性烘烤90秒,使用具有0.63數値孔徑i-線步進機(stepper) 將所產生的結構曝光,而在100 °C下進行後曝光烘烤 (PEB)90秒。然後,使用2.38wt%的四甲基氫氧化銨 (TMAH)溶液將所產生的結構顯影,產生具有數個開口的光 阻劑圖案,而該開口具有0.35//m(l:2間距)的開口尺寸。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將已經在其上形成光阻劑圖案的晶圓加熱150°C上120 秒,以導致光阻劑圖案的加熱流動,並且冷卻到室溫,以 形成具有數個接觸孔洞的修正光阻劑圖案,該接觸孔洞具 有0.3^/m的開口尺寸。 具體實施例2 將作爲自由基引發劑的0.06g BP0和作爲有機鹼的 2mg N,N’-二乙基苯胺加到l〇ml的i-線光阻劑溶液ip-3300 17 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1238290 A7 B7 五、發明說明(/r) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (爲Tokyo 〇hka Kogyo公司所市售的)’並且將其完全溶 解產生一光阻劑複合物。該光阻劑複合物經過薄膜 過濾器來過濾。將光阻劑複合物塗覆在一以HMDS處理過 之矽晶圓上而形成厚度約爲〇·7/«η ° 將在其上塗覆了光阻劑複合物的晶圓以l〇〇°C進行軟 性烘烤90秒,使用具有0.63數値孔徑的i-線步進機將所 產生的結構曝光,且在l〇〇°C下進行PEB 90秒。然後,使 用2.38wt%的TMAH溶液將所產生的結構顯影,產生具有 數個開口的光阻劑圖案,而該開口具有〇.35//m(l:2間距) 的開口尺寸。 將已經在其上形成光阻劑圖案的晶圓加熱130°C上120 秒,以導致光阻劑圖案的加熱流動(第一加熱步驟),並且 冷卻到室溫。將所產生的結構加熱到其比第一加熱步驟之 溫度要更高的145°C上120秒(第二加熱步驟)並且冷卻到室 溫,產生具有數個接觸孔洞的修正光阻劑圖案,該接觸孔 洞具有0.3/zm的開口尺寸。 具體實施例3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將作爲自由基引發劑的0.06g BP0加到l〇ml的DUV 光阻劑溶液中並且將其完全溶解而產生一光阻劑複合物, 該DUV光阻劑溶液含有受乙縮醛保護的聚羥基苯乙烯樹脂 ,其爲由ShinEtsu公司所市售的SEPR-430。該光阻劑複合 物經過0.2//m薄膜過濾器來過濾。將光阻劑複合物塗覆在 一以HMDS處理過之砂晶圓上而形成厚度約爲〇e6//m。 將在其上塗覆了光阻劑複合物的晶圓以100 °C進行車欠 18 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1238290 A7 五、發明說明() (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 性烘烤90秒。然後,使用具有0·45數値孔徑的KrF步進 機將所產生的結構曝光,並且在115°C下進行PEB 90秒。 然後,使用2.38wt%的TMAH溶液將所產生的結構顯影, 產生具有數個開口的光阻劑圖案,而該開口具有 0.35//m(l:2間距)的開口尺寸。 將已經在其上形成光阻劑圖案的晶圓加熱158°C達120 秒,以導致光阻劑圖案的加入流動,且冷卻到室溫,以形 成具有數個接觸孔洞的修正光阻劑圖案,該接觸孔洞具有 0.22//m的尺寸。 具體實施例4 將作爲自由基引發劑的0.06g BPO和作爲有機鹼的 2mg N,N’-二乙基苯胺加到l〇ml的DUV光阻劑溶液中且將 其完全溶解而產生一光阻劑複合物,該DUV光阻劑溶液爲 由ShinEtsu公司所市售的SEPR-430。該光阻劑複合物經過 0.2//m薄膜過濾器來過濾。將光阻劑複合物塗覆在一以 HMDS處理過之矽晶圓上而形成厚度約爲0.6//Π1。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在如同具體實施例3中的相同條件下,在一晶圓上形 成了具有數個開口的光阻劑圖案,該開口具有0.30μιη(1:2 間距)的開口尺寸。然後,爲了要導致該光阻劑圖案的加熱 流動,將已經在其上形成光阻劑圖案的晶圓加熱到爲該光 阻劑玻璃轉換溫度之140°C上120秒(第一加熱步驟)並且冷 卻到室溫。然後,將所產生的結構加熱到其比第一加熱步 驟中溫度要更高的160°C上120秒(第二加熱步驟)並且冷卻 到室溫,產生形具有數個接觸孔洞的修正光阻劑圖案,該 19 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1238290 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明(㈧) 接觸孔洞具有0.2//m的開口尺寸。 具體實施例5 將作爲自由基引發劑的0.06g枯基過氧化物加到由 Shipley公司所市售的i〇mi DUV光阻劑溶液UV-III中,並 且將其完全溶解而產生一光阻劑複合物。該光阻劑複合物 經過0.2//m薄膜過濾器來過濾。將光阻劑複合物塗覆在一 以HMDS處理過之矽晶圓上而形成厚度約爲〇.6//m。 將在其上塗覆了光阻劑複合物的晶圓以130°C進行軟 性烘烤90秒,使用具有0.45數値孔徑的KrF步進機將所 產生的結構曝光,並且在140°C上進行PEB 90秒。然後, 使用2.38wt%的TMAH溶液將所產生的結構顯影,產生具 有數個開口的光阻劑圖案,而該開口具有0.30//m(l:2間距 )的開口尺寸。 然後,爲了要導致該光阻劑圖案的加熱流動,將已經 在其上形成光阻劑圖案的晶圓加熱到趨近於該光阻劑玻璃 轉換溫度之142°C上120秒(第一加熱步驟)並且冷卻到室溫 。然後,將所產生的結構加熱到其比第一加熱步驟中溫度 要更高的160°C上120秒(第二加熱步驟)並且冷卻到室溫, 產生具有數個接觸孔洞的修正光阻劑圖案,該接觸孔洞具 有0.20//m的開口尺寸。 具體實施例6 將作爲自由基引發劑的(h06g特丁基過氧化物加到由 Shipley公司所市售的10ml DUV光阻劑溶液UV-III中,並 且將其完全溶解而產生一光阻劑複合物。該光阻劑複合物 20 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -----訂--------- 1238290 A7 _____B7_____ 五、發明說明(fV ) 經過0.2//m薄膜過濾器來過濾。將光阻劑複合物塗覆在一 HMDS處理過之矽晶圓上而形成厚度約爲0.6//m。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在如同實施例5中的相同條件下,在晶圓上形成了具 有數個開口的光阻劑圖案,該開口具有〇.30//m(l:2間距) 的開口尺寸。然後,爲了要導致該光阻劑圖案的加熱流動 ,將已經在其上形成光阻劑圖案的晶圓加熱到趨近於該光 阻劑的玻璃轉換溫度之145°C上120秒(第一加熱步驟)並且 冷卻到室溫。然後,將所產生的結構加熱到其比第一加熱 步驟中溫度要更高的160°C上120秒(第二加熱步驟)並且冷 卻到室溫,產生具有數個接觸孔洞的修正光阻劑圖案,該 接觸孔洞具有〇.2//m的開口尺寸。 县體實施例7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將作爲一光酸生成劑的l.〇g聚(甲基甲基丙烯酸酯30-特丁基甲基丙烯酸酯40-甲基丙烯酸3Q)(平均分子量 =13,500)和0.02g三苯基銃九氟甲烷磺酸塩(nonaflate)溶解 到丙二醇單甲基醚醋酸酯(PGMEA)中以製備一光阻劑溶液 。然後,將作爲自由基引發劑的〇.〇6g特丁基過氧化物和 作爲有機鹼的2mg N,N’-二乙基苯胺加到該光阻劑溶液中 ,並且將其完全溶解而產生一光阻劑複合物。該光阻劑複 合物經過0.2//m薄膜過濾器來過濾。然後,將光阻劑複合 物塗覆在一以HMDS處理過之矽晶圓上而形成厚度約爲 0.5//m 〇 將在其上塗覆了光阻劑複合物的晶圓以13〇t進行軟 性烘烤90秒,使用具有0.60數値孔徑的ArF步進機將所 21 I紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ' 1238290 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 _____B7___ 五、發明說明(f?) 產生的結構曝光,並且在140°C下進行PEB 90秒。然後, 使用〇.14wt%的TMAH溶液將所產生的結構顯影,產生具 有數個開口的光阻劑圖案,而該開口具有0.30//m(l:2間距 )的開口尺寸。將已經在其中形成光阻劑圖案的晶圓加熱到 165°C上120秒以導致光阻劑圖案的加熱流動並且冷卻到室 溫,產生了具有數個接觸孔洞的修正光阻劑圖案,該接觸 孔洞具有〇·2〇μηι的開口尺寸。 如上所述,根據本發明的光阻劑複合物包含有一自由 基引發劑而不會影響到光阻劑組成物的性能,該自由基引 發劑根據含在光阻劑複合物中光阻劑組成物的類型,在光 阻劑圖案的熱流溫度下產生適當的交聯反應。因此,當在 半導體基材中藉由根據本發明的方法使用該光阻劑複合物 形成的接觸孔洞時,經由該自由基引發劑而產生了自由基 ,該自由基引發劑在光阻劑圖案形成之後的熱流期間,在 高於該光阻劑組成物之玻璃轉換溫度的溫度下會活化,並 且經由如此所產生的自由基可以容易地控制在光阻劑圖案 中光阻劑組成物的流動速率。 因此,當經由光阻劑圖案的加熱流動而減小開口時, 光阻劑圖案的整體流動速率可以均勻地控制,所以接觸孔 洞在側壁上形狀的變形可以降低至最小,而維持了垂直的 側壁形狀。藉由根據本發明形成微細圖案的方法,其有可 能獲得具有微細開口的光阻劑圖案,該微細開口超越了受 限於曝光光線波長的一般微影技術之能力。 在本發明已特定顯示並說明在相關較佳實施例中,熟 22 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·裝 — 訂‘--------. 1238290 A7 _B7_ 五、發明說明(>〇 習此技藝者將因此瞭解而進行各種不同形式上的變化,但 其細節不脫離如所附申請專利範圍所定義之本發明的精神 和範疇。 圖式主要元件符號說明 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 10 半導體基材 20 靶層 20a 圖案 30 光阻劑複合物層 30a 光阻劑圖案 30b 修正光阻劑圖案 D1 寬度 D2 寬度 HI 開口 H2 減小開口 H3 接觸孔洞 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 23 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1238290 A5 B5 四、中文發明摘要(發明之^稱·· ) 光阳劑複合物及使用該複合物形成微細圖案_之方法 一種經由下面所述可以用來形成一微細光阻圖案的光 阻劑複合物,以及一種用來形成該微細圖案的方法,該方 法爲有能力製造在將近0.05〜〇·2μιη範圍中小的形體尺寸。 該光阻劑複合物包含有一種經由微影製程而形成光阻劑圖 案所需要的光阻劑組成物,以及一種自由基引發劑,當溫 度在等於或是高於該光阻劑組成物之玻璃轉換溫度的熱製 程而分解時,該自由基引發劑導致光阻劑組成物中產生部 分交聯反應。在形成微細圖案的方法中,在要被蝕刻的靶 層上塗覆該光阻劑複合物,並且在光阻劑複合物層上進行 微影製程以形成具有開口的光阻劑圖案,每一個開口經由 英文發明摘要(發明稱:Resist Compound and Method for Forming )
Fine Pattern Using the Same 經濟部智慧財產局員X消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁各欄) A resist compound which can be used to form a fine resist pattern through flowing of the same, and a method for forming a fine pattern, capable of implementing a small feature size in the range of approximately 0.05-0.2 μίτι. The resist compound includes a resist composition required for forming a photoresist pattern through a photolithography process, and a free radical initiator causing a partial cross-linking reaction ia the resist composition whijp being decomposed by a thermal process at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the resist composition. In the method for forming a fine pattern, the i resist cxDmpourld is coated on a target layer to be etched, and a lithography process is performed on the resist compound layer to form a photoresist pattern having openings each of which exposes the target layer through a first width. Then, the semloonductor substrate having the photoresist pattern is heated at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature, to flow the resist 2 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 1238290 A5 B5 、中文發明摘要(發明之名稱: ) 第一寬度曝露靶層。然後,將具有光阻劑圖案的半導體基 材加熱到等於或是高於該玻璃轉換溫度的溫度上,以使得 光阻劑組成物流動且同時由自由基引發劑所產生的自由基 在光阻劑組成物中產生的部分交聯反應,而產生了具有開 口之修正光阻劑圖案,每一個開口經由比第一寬度更小的 第二寬度曝露靶層。 英文發明摘要(發明之名稱 II---------裝I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁各欄) if 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇X297公釐) 1238290
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