[發明專利]曝光方法

無效

• 申請號: 01137027.0
• 申請日: 2001-10-19
• 公開（公告）號: CN1350205A
• 公開（公告）日: 2002-05-22
• 發明（設計）人: 竹內幸一
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: G03F7/039
• 分類號: G03F7/039;G03F7/20;G03F7/26;H01L21/027
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 杜日新

技術領域

本發明涉及圖形形成方法，具體涉及在半導體器件、微型機械等制造中成為工藝掩模的微細光刻膠圖形的圖形形成方法。

背景技術

隨著半導體器件的集成度增高，已經提高了柵極、布線和連接孔圖形的精細程度。用光刻法形成的光刻膠圖形作掩模，腐蝕各個底膜，形成這些圖形。光刻法包括源光刻膠，圖形曝光和顯影處理等步驟。用下式(1)表示這樣制成的光刻膠圖形的最小線寬R：

R＝K1×λ/NA?????????(1)式中K1是工藝常數，λ是曝光用的光的波長，NA是投影透鏡的數字孔徑。

從式(1)看到，縮短曝光光波長λ和增大投影透鏡的數字式孔徑能有效提高光刻膠圖形的精細程度(即使最小線寬變細的程度)。因此，近年來已開發出諸如有高數字式孔徑的曝光設備的投影透鏡，因此，光刻圖形曝光中用的光的波長已縮到水銀燈的g線(波長λ為436nm)，i線(波長λ為356nm)，KrF準分子激光(波長λ為248nm)，和ArF準分子激光(波長λ為193nm)。

此外，為了進一步提高光刻膠圖形的精細程度，不僅是分辨率而且曝光的焦深的增大均很重要。即，對應襯底的散焦范圍，透鏡相差，光刻膠厚度和曝光設備的聚焦調整等都是必需的。焦深d用下式表示(2)表示，

d＝K2×λ/(NA)²?????????????????(2)????式中K2是工藝常數，λ是曝光用光的波長，NA是投影透鏡的數字式孔徑。

從式(2)看到，縮短曝光光的波長能有效增大焦深d。另一方面，看到增大投影透鏡的數字式孔徑NA能提高分辨率，減小焦深。

因此，為了補償因投影透鏡的數字式孔徑增大造成的焦深減小，必須用其它方式來增大焦深。其中一種方式是，把光刻膠形成薄膜，增大式(2)中的工藝常數K2。此外，使光刻膠膜變薄還能有效抑制顯影時由于表面張力造成的圖形缺陷。

但是，光刻膠做薄時，會擔心要處理的膜作為底層腐蝕時光刻膠膜的厚度不夠。因此，用光刻膠材料的耐腐蝕性來確定光刻膠層的薄度極限。此外，光刻膠做薄時，用底層反射光與入射光之間的干擾，即增大所謂的駐波效應，來調整光刻膠中的光吸收量。為了抑制底層反射光的影響，通常設置用CVD(化學汽相淀積)法形成的有機抗反射膜或抗反射膜作為光刻膠膜的下層。但是，用抗反射膜來防止由于光刻膠膜變薄造成的駐波效應的方法中，由于抗反射膜也需要腐蝕，所以光刻膠也必須加厚，因而由此來確定光刻膠的薄度極限。

因此，正如T.Azuma?et?al?all″resist?design?for?resolution?limit?ofKrF?imaging?towards?130nm?lithography″J.Vac.Sci.Technol.B16，3734(1998)中所公開的方法中，在要處理的膜上使用CVD法形成的氮化硅膜、多晶硅膜、或非晶硅膜作為層間膜，經過該層間膜腐蝕要處理的膜。即，用光刻膠圖形作掩模腐蝕要處理的膜，而且用該層間膜作掩模腐蝕要處理的膜。用對要處理的膜有高腐蝕選擇率的膜作層間膜。按該方法，光刻膠圖形的厚度只是需要腐蝕的層間膜的厚度，因而光刻膠膜的厚度與沒有層間膜的情況相比明顯地變薄。

此外，日本特許公開73922/1998公開了一種方法，在襯底上形成含光-酸發生劑的光刻膠圖形后，在襯底上涂敷覆蓋該光刻膠圖形的含與光酸反應的交聯劑的光刻膠膜、在光刻膠圖形與光刻膠之間的界面處發生交聯反應，以生長交聯層。這時，涂敷光刻膠膜后用光輻射，在光刻膠圖形中產生足夠的酸。按該方法，由于形成覆蓋光刻膠圖形的交聯層，交聯層的厚度加到光刻膠圖形上，因此，用光刻法形成的光刻膠圖形的厚度能減薄添加的厚度量。

但是，所述圖形形成方法有以下缺點：

即，中間膜形成方法中必須進行膜形成步驟，如CVD法，需要有膜形成時間，清洗步驟和設層間膜的時間。而且，若層間膜留下，還會損壞器件的電性能，因此，必須在腐蝕要處理的膜后進行除去層間膜的步驟。因此增大了生產成本和加長了工藝時間。

光刻膠圖形界面處形成交聯層的方法中，不需要進行膜形成步驟，如不需進行CVD法，與設層間膜的方法相比，不會增大生產成本和延長工藝時間。但是，光經過含交聯劑的光刻膠膜輻射光刻膠圖形，在光刻膠膜中會出現光的多重干擾，因而不能使襯底整個表面上的光刻膠圖形受到均勻的光輻射。因此光刻膠圖形中產生的酸量出現波動，因而不能在襯底平面中的光刻膠圖形界面處均勻形成交聯層的膜厚。而且不能達到交聯層構成的第2光刻膠圖形的尺寸精度。引起襯底平面中的光刻膠圖形波動。用該第2光刻膠圖形處的底層也不能達到尺寸精度。