[发明专利]使用原位图像修改层的高分辨率成像工艺

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光刻工艺并且具体地涉及一种用于获得高分 辨率半导体特征的半导体光刻处理方法。

背景技术

半导体器件制造业对作为用来生成亚微米特征的手段的光刻工 艺有高要求。微型电子器件的新几何形状和不断收缩的尺度在产生 纵横比更大的更高分辨率特征的能力和在外形之上成像的能力方面 要求提高光刻胶性能。

电子工业内的显著性能提高和成本减少可以在很大部分上归功 于光学光刻领域中的创新。光学投影步进扫描机与其它构图技术相 比赋予明显更高的吞吐量并且是用于在制造业中构图高级集成电路 的主流选择。最小可印刷特征尺寸(分辨率)也已经在数量级上减 少从而实现更复杂和更高密度的电路。

在光学投影光刻中，分辨率通常取决于下式：

W＝k₁λ/NA

其中W是最小可印刷特征尺寸，λ是曝光波长，NA是数值孔径， 而k₁是代表光刻工艺的常数。为了提高分辨率，曝光波长已经从汞 灯G-线(436nm)稳步地减少到H-线(405nm)又到I-线(365nm) 又到深UV(248nm和193nm)而光学元件的数值孔径已经稳步地增 加。

光刻胶材料、工艺和掩模制作中的进步以及比如刻线增强技术 (RET)和离轴光照(OAI)的使用这样的创新也已经将k₁减少到这 样的一种程度，即其位于0.30-0.45的范围内的值在当今制造业中是 典型的。考虑到0.25是衍射光学元件的理论限制，这确实不同寻常。 将通过比如浸渍光刻这样的增强来实现未来的分辨率进展。在浸渍 光刻中在成像表面与成像光学元件的最后透镜元件之间引入折射率 大于空气(n＝1.0)的流体。这使光学光刻系统的数值孔径能够超过 1.0并且可能接近浸渍流体的折射率。使用水作为浸渍流体，数值孔 径高达1.35的光刻系统可以是有可能的。

进一步的波长减少是又一种用以提高分辨率的方法。可能的选 择包括F₂受激准分子激光(157nm)和超紫外线(13nm)光。然而 随着波长变得更短，光源变得更复杂和昂贵。此外，为了支持使用 更短波长来成像而需要的成像材料、工艺、光学元件和掩模的技术 复杂度也显著地增加。可设想的是转变成新波长的成本从财务角度 上看来可能令人不敢问津和不合理。因此，可设想的是使用ArF受 激准分子激光(193nm)的光学光刻可能是在未来一段时间内可用的 唯一成本有效的光学光刻选择。为了将用于亚波长构图的ArF光刻 拓展到90nm半间距以外，工艺和材料创新将至关重要。