[發(fā)明專利]抗蝕覆蓋膜形成材料、抗蝕圖案形成方法、電子器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710146875.2
• 申請(qǐng)日: 2007-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN101135849A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小澤美和;野崎耕司;并木崇久
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富士通株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G03F7/004
• 分類號(hào): G03F7/004;G03F7/11;G03F7/20;H01L21/027
• 代理公司: 隆天國際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 高龍鑫

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)是基于并且要求2006年8月30日提交的第2006-234182號(hào)在先日本專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，并且通過引用的方式將其全部內(nèi)容并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及抗蝕覆蓋膜形成材料，其可適用于制造具有高ArF受激準(zhǔn)分子激光和/或F₂受激準(zhǔn)分子激光透射率的液浸曝光(immersion?exposure)用的抗蝕覆蓋膜，以在液浸曝光技術(shù)使用的介質(zhì)(液體)中保護(hù)抗蝕膜，通過在曝光設(shè)備的物鏡與晶片之間充滿折射率(n)大于1(空氣的折射率)的介質(zhì)，使實(shí)現(xiàn)改善的分辨率的目的；本發(fā)明還涉及抗蝕圖案的形成方法；和電子器件及其制造方法。

背景技術(shù)

近年來，半導(dǎo)體集成電路被高度的集成，且最小線寬已被小型化到100nm或更小。通過例如包括以下步驟的常規(guī)方法獲得精細(xì)的圖案：用抗蝕膜覆蓋薄膜沉積處理過的工件表面，選擇性地使抗蝕膜曝光，使抗蝕膜顯影從而形成抗蝕圖案，然后用抗蝕圖案作為掩模進(jìn)行干蝕刻，并除去抗蝕圖案使在工件上形成所需的圖案。

為了形成更精細(xì)的圖案，使得到高分辨率圖案，需要縮短曝光光源的波長，以及開發(fā)具有適于曝光光源特征的抗蝕材料。然而，由于開發(fā)成本高，改進(jìn)曝光設(shè)備以縮短曝光光源的波長面對(duì)極大的困難。近年來，波長為193nm的ArF(氟化氬)受激準(zhǔn)分子激光廣泛地用作為新一代曝光光源，取代常規(guī)波長為248nm的KrF(氟化氪)受激準(zhǔn)分子激光。因此，ArF受激準(zhǔn)分子激光的曝光設(shè)備在目前市場上有售；然而其價(jià)格仍然相當(dāng)昂貴。另外，可適用于短波長曝光光源的抗蝕材料的開發(fā)并不容易，因此還沒有此類抗蝕材料的供應(yīng)。由于這些原因，難以利用常規(guī)的抗蝕圖案形成方法得到更精細(xì)的圖案。

液浸曝光技術(shù)作為最新的曝光技術(shù)成了人們注意的焦點(diǎn)。利用液浸曝光技術(shù)，可通過在步進(jìn)曝光機(jī)(stepper)的物鏡和晶片之間充滿折射率大于1(空氣的折射率)的介質(zhì)(液體)得到提高的分辨率。步進(jìn)曝光機(jī)的分辨率一般可以由此方程式表示，“分辨率＝k(工藝因子)xλ(波長)/NA(數(shù)值孔徑)”；波長越短，物鏡的NA越大，分辨率就越高。NA可以由“NA＝n×sina”得到，其中“n”是曝光光源穿過介質(zhì)時(shí)介質(zhì)的折射率，且“α”是由曝光光源形成的最大入射角。由于在常規(guī)的圖案形成方法中，曝光步驟是在空氣中進(jìn)行的，所以介質(zhì)的折射率是1。但是，在液浸曝光技術(shù)中，在物鏡和晶片之間使用折射率大于1的液體。因此，只要“α”為常數(shù)，增加NA的方程式中的“n”可由此將最小分辨率減少“n”倍。而且，當(dāng)NA為常數(shù)時(shí)，可以將“α”減少，并且可以將焦距深度(DOF)增加“n”倍。

這種使用比空氣的折射率大的液體的液浸技術(shù)在顯微鏡領(lǐng)域中是已知的技術(shù)，但是，此技術(shù)在精加工技術(shù)中的應(yīng)用，僅在于提供一種曝光設(shè)備，其中在物鏡(lens)與晶片之間放置液體，該液體的折射率基本上等于或稍微小于物鏡折射率(參見日本專利申請(qǐng)(JP-A)第62-065326號(hào))。由于僅僅在最近幾年中人們才開始嘗試在精細(xì)加工技術(shù)中應(yīng)用液浸技術(shù)，目前的情況是液浸曝光設(shè)備和液浸曝光設(shè)備所用的抗蝕材料的問題逐漸顯現(xiàn)出來。

上述問題之一在于，將抗蝕膜暴露于填充在物鏡和晶片之間縫隙的液體(例如水)，抗蝕膜在曝光期間產(chǎn)生的酸性成分會(huì)釋放到液體中，導(dǎo)致光刻膠(resist)靈敏度變差。另外，在滲透了水(water-infiltrated)的抗蝕膜在受激準(zhǔn)分子激光下曝光時(shí)，會(huì)發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)，其可損害抗蝕膜(resist)的固有性能，并且通過脫氣污染物鏡。鏡頭上的污物是個(gè)問題，因?yàn)槠鋾?huì)導(dǎo)致曝光失敗和分辨力變差。

雖然已經(jīng)考慮過在抗蝕膜的頂部表面形成抗蝕覆蓋膜的方法以克服這些問題，但是這個(gè)方法也在形成抗蝕覆蓋膜而不溶解抗蝕膜且不引起抗蝕覆蓋膜與抗蝕膜混合方面遇到困難。另外，波長為193nm的ArF受激準(zhǔn)分子激光和波長為157nm的F2受激準(zhǔn)分子激光(后者的波長遠(yuǎn)比ArF受激準(zhǔn)分子激光短)均不能穿透一般的有機(jī)材料。因此，可用于抗蝕覆蓋膜的材料的選擇范圍是極窄的。即使得到了這樣的材料，該材料不能溶解在一般的堿性顯影劑中。因此，在顯影前需要使用特別為抗蝕覆蓋膜設(shè)計(jì)的除去劑除去抗蝕覆蓋膜。另外，最重要的還需要確保能夠避免不必要的抗蝕劑成分在曝光介質(zhì)中的洗脫(elution)。