[发明专利]光刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光刻方法，更具体地，涉及一种适合按照大组装密度来限定非常小特征的光刻方法。

背景技术

因为使用现代光刻系统可实现的精细细节非常适合于半导体制造，光刻最普遍地用于使半导体形成图案。然而，也可以将该方法用在其他技术领域中，包括纳米技术、衍射光栅的制造、或者实际上用于其中要求精细图案的任意领域中。

存在对于形成越来越小特征的图案的持续需求。在光刻中，可以由光学成像系统印刷的最小间距由成像系统的光学分辨率限制。通常，可以印刷所述特征的最小间距p由以下等式定义：

p/2＝k₁λ/NA

其中，NA是成像系统的数值孔径，λ是成像系统中所使用的光的波长，以及k₁是工艺相关常数，反映与除了波长和数值孔径之外的光刻工艺有关的任意参数。k₁的衍射极限最小值对于相干光是0.5。

针对线：间隔比为1∶1的密集特征，分辨率R由p/2给出，即：

R＝p/2＝k₁λ/NA

使p最小化的许多方法是可能的。一种方法是使使用的光的波长λ最小化，并且这已经导致使用短波长紫外光或者甚至x射线的成像系统的发展。另一种方法是减小k₁，例如，通过使用非相干光、离轴照射或相移掩模。使用这些方法，将k₁的值减小到0.25的理论最小值。

利用具有较低值k₁的系统的困难在于：来自光调制系统的光将不具有硬边线(hard edge)。通常，只有最低衍射级的图案被光学成像系统中的透镜捕捉到，并且这意味着穿过待印刷的衬底表面的光调制实质上是正弦曲线。

实际图案形成可以使用光致抗蚀剂系统来实现，所述光致抗蚀剂系统与光起反应以释放与入射照射剂量成比例的酸。在传统光致抗蚀剂系统中，对光致抗蚀剂聚合物进行曝光，然后对其进行曝光后烘烤，例如120℃下90秒。在该温度下发生酸催化反应，其中去除了聚合物的主链上的非极性基，使得聚合物更有极性。该反应发生的程度随着光学曝光步骤期间在抗蚀剂内部形成的酸量而变化，所述酸量又与入射照射剂量成比例。结果，抗蚀剂的极性是光学曝光的函数。

为使光致抗蚀剂显影，水基显影剂仅溶解其中已经实现了从非极性基到极性基的足够化学变化的区域中的已曝光的光致抗蚀剂。在确定的阈值曝光以上，聚合物变得足够有极性而在显影步骤的时间里溶解在显影剂中。按照这种方式，可以实现每一次光学周期光致抗蚀剂中的一个图案。

已经建议许多方法，以便通过在每一个光学周期中实现多于一个特征从而按照比这种方法更小的间距形成特征图案。

US 2003/0031956通过形成特征图案两次、在每一次形成图案步骤之间使掩模偏移非常小的量而在每一次光学周期中产生两个特征。然而，小于光学周期的该非常小的偏移非常难以可靠地实现。

在US 6,534,243中公开了一种替代的方案。在该方案中，形成抗蚀剂并且使其形成图案，留下抗蚀剂区以及抗蚀剂区之间的间隙。在整个表面上形成涂层。然后在剩余的抗蚀剂中形成“解除保护”区，并且使其被去除，留下两个特征。然而，用于形成“解除保护”区的工艺在形成抗蚀剂区之后要求另外的无掩模曝光，并且利用抗蚀剂的边缘处和抗蚀剂的中央位置的光致抗蚀剂的不同性质，在涂层中使用氢氧离子，该氢氧离子扩散到抗蚀剂的边缘中消耗(mopping up)所产生的酸，但不进入中央的解除保护区。因此，在该工艺中的工艺控制可能是困难的。

另外的选择是在US 6,338,934中描述的混合抗蚀剂。这描述了使用具有感光性酸引发剂(PAG)和感光性碱引发剂(PBG)两者的光致抗蚀剂。例如，PAG可以在特定的阈值剂量(D1)以上释放酸，而PBG将在D2>D1的第二阈值剂量(D2)以上释放淬灭剂分子。按照这种方式针对中间曝光实现了抗蚀剂提高的溶解性。因此，当由正弦图案的光强度进行曝光时，波峰和波谷是可溶的，而中间区是不可容的，因而导致倍频。US 6,338,934描述了另外的改进，即可以将光致抗蚀剂用作负性光致抗蚀剂或正性光致抗蚀剂。

然而，该方案要求使用包括光化学激活淬灭剂的复杂光致抗蚀剂。

因此，仍然需要改进的光刻方法。

发明内容

根据本发明，提出了一种光刻形成图案的方法，包括：

将光致抗蚀剂涂到将要形成图案的表面上；