[發明專利]用于光刻膠的曝光后烘焙的方法和設備

無效

• 申請號: 200680018005.0
• 申請日: 2006-04-29
• 公開（公告）號: CN101203809A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: K·埃里安;M·塞巴德
• 申請（專利權）人: 奇夢達股份公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F7/38
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余剛;尚志峰

背景技術

1.技術領域

本發明涉及對化學增強光刻膠層進行圖樣化的方法以及對化學增強光刻膠層進行曝光后烘焙的設備。

2.相關技術的描述

當化學增強光刻膠(Chemically?Amplified?Resist，CAR)被暴露到橫向調整強度的輻射中時，生成光產品的潛像，其中，光產品通常是酸性光產品。在后續的曝光后烘焙的步驟中，光刻膠被加熱到高溫，在此高溫，光產品催化光刻膠的轉換，從而改變光刻膠層的溶解屬性。因此，酸性光產品的每個分子均催化多個光刻膠分子的轉換。由于這一增強處理，相當低的劑量對于光刻結構化是足夠的。

由于曝光前烘焙的存在，通過高溫驅動兩種處理，即，作為催化物的化學反應和擴散的催化轉換，以及化學反應的次產品。化學反應的速率通過速率常量k_c來描述。根據Arrhenius定律，該速率常量k_c是溫度T的公式：

?????????????????k_c∝exp(-E_a/RT)

其中，E_a是化學反應的活化能，R是氣體常量。類似地，擴散率通過速率常量k_d描述，其對溫度T的依賴同樣通過Arrhenius定律近似描述：

?????????????????k_d∝exp(-E_d/RT)

其中，E_d是擴散中的單個運動步驟的活化能。

催化物的擴散對于催化物的每個單個分子從一個光刻膠分子到另一光刻膠分子的傳輸來說是重要的。在沒有擴散的情況下，催化物的一個分子僅可催化一個單個光刻分子的轉換，沒有增強效果。

然而，催化物的擴散同樣污損了圖像。因此，期望最小的k_d和最大的k_c。但是，可以從上述公式看出，對于給定的活化能E_a、E_d，快速化學反應在高溫T實現，并伴隨有所述的擴散。在低溫T實現較小的擴散，但伴隨有較慢的化學反應。

由化學增強光刻膠中的擴散所造成的污損似乎通常在10nm或更輕微的數量級。只要用于光刻的波長和臨界尺寸(CD)相對于擴散的范圍較大，擴散的問題被忽略。然而，隨著前述微電子或微機械設備的小型化，CD接近擴散范圍幅度的數量級，由于擴散而造成的污損將不能被忽略。

正如從上述公式所看到的，可以通過降低化學反應的活化能E_a來提高催化的化學反應速率，而不增加擴散的速率。這種方法引起從所謂的高活化能光刻膠到所謂的低活化能光刻膠。而高活化能光刻膠的曝光后烘焙通常在80℃和150℃之間進行，低活化能光刻膠需要相當較低的曝光后烘焙溫度，低至室溫。

然而，低活化能光刻膠存在重大缺陷。特別地，由于低活化能，轉換光刻膠分子的化學反應已經在曝光過程中發生。反應產品從光刻膠層蒸發，并凝結在透鏡和其它光學設備的表面。進而，由于缺乏催化物的活化能同樣被減少，較低的活化能提供了縮短的保存期。基于同樣原因，新鮮涂覆的未曝光的光刻層需要以降低的溫度被干燥，這將很難獲得致密和機械魯棒性的光刻膠層。

對現代光刻膠的概述參見Hiroshi?Ito的“Deep-UV?resist：Evolution?and?status”(Solid?State?Technology，July?1996，pp.164-170)。以較低活化能對化學增強光刻膠進行光刻參見G.M.Wallraff等人的“Sub-50nm?Half?Pitch?Imaging?with?a?Low?ActivationEnergy?Chemically?Amplified?Photoresist”(Journal?of?Vacuum?Science&?Technology，Vol.22，Issue?6，pp.3479-3484，November?2004)。

發明內容

本發明的目的在于提供對化學增強光刻膠層進行圖樣化的方法以及對化學增強光刻膠層進行曝光后烘焙的設備，其中減少了由于催化物的擴散而造成的污損。

通過根據權利要求1的方法和根據權利要求24的設備來實現這一目標。

本發明的優選實施例在從屬權利要求中限定。