[发明专利]具有多个抗反射涂层的光致抗蚀剂的成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及光致抗蚀剂的成像方法，其中该光致抗蚀剂涂在有机抗反射涂层的多个层上。所述方法尤其可用于使用深紫外线(uv)区域中的辐射使光致抗蚀剂成像。

背景技术

光致抗蚀剂组合物用于缩微方法中，这些方法例如在计算机芯片和集成电路的制造中用于制造小型化电子元件。通常，在这些方法中，首先将光致抗蚀剂组合物的薄涂膜施涂于基底材料上，例如用于制造集成电路的硅晶片上。然后烘烤该已涂覆的基材以蒸发该光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂并使该涂层固定到该基材上。该涂覆在基材上的光致抗蚀剂接下来经历暴露在辐射下的成像曝光。

该辐射曝光导致该涂覆表面的曝光区域发生化学转变。目前，可见光、紫外(UV)光、电子束和X射线辐射能量是缩微光刻方法中常用的辐射类型。在这一成像曝光之后，用显影剂溶液处理该已涂覆的基材以溶解和除去该光致抗蚀剂经辐射曝光(正性光致抗蚀剂)的或未曝光(负性光致抗蚀剂)的区域。

正作用光致抗蚀剂当它们受辐射曝光成像时会使该光致抗蚀剂组合物受辐射曝光的那些区域变得更加可溶于显影剂溶液，然而没有曝光的那些区域保持相对不溶于显影剂溶液。因此，用显影剂对经曝光的正作用光致抗蚀剂的处理使得涂层的曝光区域被除去和在光致抗蚀涂层中形成正像。而且，暴露出基面的所需部分。

负作用光致抗蚀剂当它们经历辐射曝光成像时，会使该光致抗蚀剂组合物受辐射曝光的那些区域变得不溶于显影剂溶液，然而没有曝光的那些区域保持相对可溶于该显影剂溶液。因此，用显影剂对未曝光过的负作用光致抗蚀剂的处理使得涂层的未曝光区域被除去和在光致抗蚀涂层中形成负像。而且，暴露出基面的所需部分。

光致抗蚀剂分辨率定义为在曝光和显影之后该抗蚀剂组合物能在高像边缘锐度下从光掩膜转移到基材的最小特征。目前在许多制造应用的前沿中，数量级小于100nm的光致抗蚀剂分辨率是必要的。此外，几乎总是希望已显影的光致抗蚀剂壁面轮廓近似垂直于基材。该抗蚀剂涂层已显影和未显影区域之间的这些划界转化成该掩模图像到该基材上的精确图案转移。随着朝着小型化的努力降低装置上的临界尺寸，这变得更加重要。

半导体装置朝着小型化的趋势已经引起使用对越来越低的辐射波长敏感的新型光致抗蚀剂并且还引起使用尖端多级系统如抗反射涂层来克服与此类小型化有关的困难。

当需要亚半微米几何结构时，通常使用对短波长(大约100nm-大约300nm)敏感的光致抗蚀剂。尤其优选的是在200nm以下，例如193nm和157nm处敏感的深uv光致抗蚀剂，其包含非芳族聚合物，光酸产生剂，任选地，溶解抑制剂，和溶剂。

高分辨率、化学放大的、深紫外线(100-300nm)正和负色性光致抗蚀剂可用来将具有小于四分之一微米几何结构的图像形成图案。

改进光致抗蚀剂的分辨率和焦深的另一种新近的方式已使用浸渍平版印刷来扩展深uv平版印刷成像的分辨率限制。在干式平版印刷成像的传统方法中，空气或某些其它低折射指数气体位于镜头和晶片平面之间。这一折射指数方面的急剧变化导致在该镜头边缘的射线经历全内反射而不会传送到该晶片(图1)。在浸渍平版印刷中，流体存在于该物镜和该晶片之间，使得高阶光能够参与在该晶片平面成象。用这样的方式，该光学透镜的有效数值孔径(NA)可以增加到大于1，其中NA_wet＝n_isinθ，其中NA_wet是采用浸渍光刻的数值孔径，n_i是浸渍液体的折射指数，sinθ是透镜的角孔径。增加该镜头和该光致抗蚀剂之间的介质的折射指数是为了获得更大的分辨能力和焦深。这又在IC装置的制造中实现更大的工艺宽容度。浸渍平版印刷方法在′Immersion liquids forlithography in deep ultraviolet′，Switkes等人，5040卷，690-699页，Proceedings of SPIE中进行了描述，并在此引入作为参考。

对于193nm和248nm和更高波长的浸渍平版印刷来说，水具有足够的固有透明性以致它能用作该浸渍流体。备选地，若希望更高的NA，水的折射指数能通过用UV透明溶质进行掺杂来增加。然而，对于157nm平版印刷来说，水的较高吸光率使得它不适合作为浸渍流体。目前，某些低聚氟化醚溶剂已用作适合的浸渍流体。