CN1185688C - 图案化光阻的形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种图案化光阻的形成方法。首先，在基底上形成第一光阻，此第一光阻适用于基底中形成沟渠。接着在第一光阻上形成第二光阻，第二光阻适用于基底中形成线型图案。然后对第一光阻与第二光阻进行曝光显影步骤以形成图案化光阻。本发明因为第一光阻位在下方，而第二光阻位于其上，且第一光阻的光酸扩散速率较大与对比能力较小。所以可以避免曝光后产生足部，并且能保持完整的图案外型，自然能使光刻的工艺裕度增加许多。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体制造的方法，且特别是关于一种图案化光阻层的方法。
背景技术
在集成电路的制造过程中，光刻工艺为相当被重视的一环，因其牵涉到线路图案的移转，所以涉及到后续制造的可靠性。在目前的光刻技术中，光学光刻技术为主流技术。因其方式为将光源所发出的光线经由掩膜投射在光阻上，以将掩膜的图案转移至光阻上，此种方式可使产能提升，所以具有成本上的优势。
目前的光学光刻技术的主流为使用248nm(使用KrF曝光机)与193nm(使用ArF曝光机)光源的曝光技术，其所能应用的工艺分别为0.25-0.15微米与0.18-0.13微米的制造方法。
以KrF光阻来说，其光阻成分可归纳为下列五种，包括聚合物(polymer)、光酸产生剂(photo-acid generator；PAG)、酸捕捉剂(acidquencher)、添加剂(additive)与溶剂等。其反应机制为光酸产生剂在照光后产生光酸(即酸性离子)来催化聚合物发生去保护基(deprotection)的化学反应，以增加聚合物在显影液中的溶解度。而KrF光阻中的酸捕捉剂可以调整光阻中光酸的扩散特性，添加剂则可以提升光阻表层对环境中碱性物质的耐受力，溶剂则作为介质(matrix)以让上述反应可以顺利进行。
对于ArF光阻来说，主要是将KrF光阻成分中的聚合物的芳环(aromatic ring)结构改成脂环烃(alicyclic)的结构，一方面可使193nm光波穿透至光阻底层，一方面可增加光阻的抗蚀刻力。而其它成分如光酸产生剂、中性添加剂与碱性添加剂等，亦需要配合ArF光阻的聚合物的化学结构来加以调整。如ArF的光酸产生剂需要具备高效率的电子转移能力，而中性添加剂可以改变光阻的溶解特性、光学效应、热性质与表面性质，至于碱性添加剂会影响到光阻的环境稳定性、酸性离子的扩散力、对比效果与去保护基的反应速率等。
一般来说，市售的光阻种类，会因为所需转移的图案的特性不同而有不同。例如要用来转移沟渠图案的光阻，其要求为光酸的扩散速率要快，光阻的对比能力(contrast)要低。而对于要用来转移单线图案(iso-line)的光阻，其要求为光酸的扩散速率要慢，光阻的对比能力要高。但是若要转移的图案，在其不同区域的图案密度差异大时，在图密度低之处需要适于转移单线图案的光阻特性，而在图案密度大之处需要适于转移沟渠图案的光阻特性，造成一个两难的局面。尤其在深次微米的制造过程中，此种光刻工艺上的困难是亟待解决的。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种图案化光阻的形成方法，以使曝完光的光阻底部不会有足部形成(footing formation)又能保持图案的完整外型(profile)。
本发明的另一目的是提供一种图案化光阻的形成方法，以利形成同时具有密线(dense line)与单线(iso-line)图案的光阻。
本发明的又一目的是提供一种图案化光阻的形成方法，以大幅增加光刻工艺的工艺裕度(process window)。
根据本发明的上述目的，本发明提供了一种图案化光阻的形成方法，该方法至少包括：形成一第一光阻于一基底上，该第一光阻适用于该基底中形成沟渠；形成一第二光阻于该第一光阻上，该第二光阻适用于该基底中形成线型图案，该第二光阻的厚度大于该第一光阻的厚度；以及对该第一光阻与该第二光阻进行一曝光显影步骤以形成一图案化光阻。
如此，第一光阻的厚度不需要太厚，只要足以让其底部不会有足部形成即可。而第二光阻的厚度主要是依照第二光阻与基底的材质的蚀刻选择比与欲蚀刻的深度而定，也就是第二光阻的厚度足以作为后续蚀刻步骤的蚀刻掩膜即可。
根据本发明的上述目的，还提供一种图案化光阻的形成方法，该方法至少包括：形成一第一光阻于一基底上；形成一第二光阻于该第一光阻上，该第二光阻的厚度大于该第一光阻的厚度；对该第一光阻与该第二光阻进行一曝光步骤，该第一光阻在该曝光步骤中产生的光酸的扩散速率大于该第二光阻在该曝光步骤中产生的光酸的扩散速率；以及对该第一光阻与该第二光阻进行一显影步骤，以形成一图案化光阻。
根据上述，因为第一光阻位在下方，而第二光阻位于其上，且第一光阻的光酸扩散速率较大与对比能力较小。所以可以避免曝光后产生足部，并且能保持完整的图案外型，自然能使光刻的工艺裕度增加许多。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
图1-2是依据本发明一较佳实施例的一种图案化光阻的形成方法流程剖面图。
图中符号说明：
100 基底
110、130a、140a 第一光阻
120、130b、140b 第二光阻
130 单线图案
140 密线图案
具体实施方式
如上所述要用来转移沟渠图案的光阻，其要求为光酸的扩散速率要快，光阻的对比能力要低。而对于要用来转移单线图案的光阻，其要求为光酸的扩散速率要慢，光阻的对比能力要高。
此乃因为要转移沟渠图案(曝光处)至光阻上时，光酸的扩散速率快且光阻的对比能力低，光阻的底部才容易被曝光且光酸较易扩散至光阻的底层，使其在显影后不会在曝光处的底部有光阻残留，生成足部(footing)结构。而要转移单线图案至光阻上时，光酸的扩散速率慢且对比能力高，单线图案(未曝光处)的顶端才不易被曝光且不易有大量的光酸扩散进来，在显影后造成顶部损失(top loss)形成圆顶(rounding corner)的结构。
请参照图1-2，其绘示依照本发明一较佳实施例的一种图案化光阻的形成方法流程剖面图。在图1中，先形成第一光阻110于基底100上，然后再形成第二光阻120于第一光阻110上。第一光阻110与第二光阻120的形成方法例如可为旋转涂布法。其中第一光阻110的特性为光酸扩散速率快与对比能力低，而第二光阻120的特性为光酸扩散速率慢与对比能力高。
在图2中，进行曝光显影的步骤，在基底100上形成图案化的光阻，此图案化的光阻具有单线图案130与密线图案140。在单线图案130处，因其上层的第二光阻130b的特性为光酸扩散速率慢与对比能力高，所以不会有圆顶现象的产生。而位于下层的第一光阻130a，因其特性为光酸扩散速率快与对比能力低，所以很容易使其所含的聚合物反应完全而不会有任何残余光阻(scum)而形成足部结构。同理在密线图案140处，亦有相同效果。因此即使在不同区域的光阻图案密度大小不一，亦可得到具有良好外型的光阻图案。
至于第一光阻的厚度必须要足够薄，如此才能确保不会有足部形成。例如第一光阻的厚度可约为1-300nm，较佳约为100nm，且其厚度较佳要小于第二光阻的厚度。而第二光阻的厚度必须足以承受后续蚀刻步骤的侵蚀，所以其厚度必须依照蚀刻选择比与欲蚀刻的深度来决定。例如第二光阻的厚度可约为100-800nm，较佳约为200nm。另外第一光阻与第二光阻的总厚度较佳为在1000nm以下，以利进行曝光时，能使光线到达第一光阻的底部。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有可得到良好外型光阻图案的优点。此乃因为将具有光酸扩散速率大与对比能力小的特性的第一光阻先涂布于基底之上，再将具有光酸扩散速率小与对比能力大的特性的第二光阻涂布于其上，所以既可避免曝光处的光阻底部在显影后形成足部结构，又可避免未曝光处的光阻顶端在显影后具有圆顶结构。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书并结合说明书及附图所界定者为准。
Claims (10)
1.一种图案化光阻的形成方法，该方法至少包括：
形成一第一光阻于一基底上，该第一光阻适用于该基底中形成沟渠；
形成一第二光阻于该第一光阻上，该第二光阻适用于该基底中形成线型图案，该第二光阻的厚度大于该第一光阻的厚度；以及
对该第一光阻与该第二光阻进行一曝光显影步骤以形成一图案化光阻。
2.根据权利要求1所述的图案化光阻的形成方法，其特征在于：该第一光阻在该曝光显影步骤中所产生的光酸的扩散速率大于该第二光阻在该曝光显影步骤中所产生的光酸的扩散速率。
3.根据权利要求1所述的图案化光阻的形成方法，其特征在于：该第一光阻在该曝光显影步骤中的对比能力小于该第二光阻在该曝光显影步骤中的对比能力。
4.根据权利要求1所述的图案化光阻的形成方法，其特征在于：该第一光阻的厚度足以让其底部不会有足部形成。
5.根据权利要求1所述的图案化光阻的形成方法，其特征在于：该第二光阻的厚度依该第二光阻与该基底的材质的蚀刻选择比与欲蚀刻的深度而定。
6.根据权利要求1所述的图案化光阻的形成方法，其特征在于：该第二光阻的厚度足以作为后续蚀刻步骤的蚀刻掩膜。
7.一种图案化光阻的形成方法，该方法至少包括：
形成一第一光阻于一基底上；
形成一第二光阻于该第一光阻上，该第二光阻的厚度大于该第一光阻的厚度；
对该第一光阻与该第二光阻进行一曝光步骤，该第一光阻在该曝光步骤中产生的光酸的扩散速率大于该第二光阻在该曝光步骤中产生的光酸的扩散速率；以及
对该第一光阻与该第二光阻进行一显影步骤，以形成一图案化光阻。
8.根据权利要求7所述的图案化光阻的形成方法，其特征在于：该第一光阻的厚度足以让其底部不会有足部形成。
9.根据权利要求7所述的图案化光阻的形成方法，其特征在于：该第二光阻的厚度依该第二光阻与该基底的材质的蚀刻选择比与欲蚀刻的深度而定。
10.根据权利要求7所述的图案化光阻的形成方法，其特征在于：该第二光阻的厚度足以作为后续蚀刻步骤的蚀刻掩膜。
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