CN1264063C - 形成无侧叶现象的光致抗蚀剂层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种形成不具有一侧叶(sidelobe)的光致抗蚀剂层的方法，其利用对一光掩模进行曝光而完成，光掩模具有一侧叶区、一图案区以及一中间区，侧叶区对应于光致抗蚀剂层产生侧叶的区域，图案区对应于光致抗蚀剂层产生一图案的区域，中间区介于侧叶区与图案区的中间区域，本方法的特征为：设定侧叶区的穿透率低于中间区的穿透率，使侧叶区的光强度低于引发光致抗蚀剂层的光反应的能量阈。

Description

形成无侧叶现象的光致抗蚀剂层的方法

技术领域

本发明涉及一种形成无侧叶(sidelobe)现象的光致抗蚀剂层的方法，特别是涉及一种利用改善光掩模设计而形成无侧叶现象的光致抗蚀剂层的方法。

背景技术

光学光刻在最近几年已发展到可以产生非常小的图案特征，近来，光学光刻最重要的进展为引进一种称之为相位移光掩模(phase shift mask，PSM)的光掩模结构。相位移光掩模能够补偿光的散射效应，否则，光的散射效应会限制光学光刻所能转移的最小图案的特征。

光学光刻，一般指通过对形成在基材上的影像进行显影，以蚀刻一图案在基材上的技术。此技术的过程涉及射入光线(如紫外光)并穿过一光掩模，以对先前已形成在基材上的感光薄膜进行曝光。如果感光薄膜为一正光致抗蚀剂，而且正光致抗蚀剂位于光掩模的透明区域底下，则正光致抗蚀剂将进行一化学与物理改变，使得它在显影液中可溶解，此过程使得光掩模上的影像可以转移到感光薄膜中。最后，再以感光薄膜为屏蔽，进行蚀刻，则可以转移感光薄膜的图案至基材中。

图1a至图1d中说明根据现有技术，光掩模图案、光穿透率、光强度、与光刻图案的相对关系。请先参考图1a与图1d，光掩模10用以对覆盖有光致抗蚀剂层26的晶片20进行选择性的曝光，光掩模10包括一非透明区12、一部分透明区14以及一透明区16，光线30穿过光掩模10，并对晶片20上的光致抗蚀剂层26进行曝光。

光掩模10的穿透率显示于图1b中，其中，非透明区12、部分透明区14与透明区16的穿透率分别为0％，6％与100％。

图1c说明曝于光致抗蚀剂层26中的光强度，曝光强度的曲线具有一主峰42，其对应于透明区16的中心。远离主峰42则是一次峰46，其对应于部分透明区14的中心，次峰46的高度高于引发光致抗蚀剂层26的光反应的能量阈，其能量阈如图1c中的虚线所示。

图1d说明利用图1a光掩模10为曝光的屏蔽，而被光刻出来的光致抗蚀剂层26。在光致抗蚀剂层26中，孔洞24与非预期的侧叶洞(sidelobehole)28均形成。其中，对应于光掩模10透明区16中心的孔洞24，用以形成一孔洞于光致抗蚀剂层26的下方；然而，侧叶洞28并无相对应的图案在光掩模10上，而且并不是预期中要形成在光致抗蚀剂层26中的图案。在后续的蚀刻步骤中，侧叶洞28将会在光致抗蚀剂层26的下层薄膜形成一侧叶(sidelobe)现象，此种现象通常导致制作工艺容忍度(process window)的下降。

因此，针对此种侧叶现象，实有必要提出一方法或改变光掩模的设计，以抑制侧叶现象的产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决侧叶现象的方法。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种形成光致抗蚀剂层的方法，该光致抗蚀剂层是以一光掩模为屏蔽进行曝光，光掩模具有一侧叶区、一图案区以及一中间区，侧叶区对应于光致抗蚀剂层可能产生侧叶的区域，图案区对应于光致抗蚀剂层产生一图案的区域，中间区介于侧叶区与图案区，本方法的特征为：设定侧叶区的穿透率低于中间区的穿透率，使侧叶区的光强度低于引发光致抗蚀剂层的光反应的能量阈。

本发明的侧叶区、图案区与中间区利用蚀刻一非透明光掩模完成，而非透明光掩模、侧叶区、图案区与中间区的穿透率分别为0％、0至4％、100％与4至20％。光致抗蚀剂层可由I-Line光致抗蚀剂物质所组成或深紫外(deep-UV)光致抗蚀剂物质所组成。

本发明还提供一种光掩模，该光掩模至少包括：一侧叶区，其对应于一光致抗蚀剂层可能产生该侧叶的区域；一图案区，其对应于该光致抗蚀剂层产生一图案的区域；一中间区，其介于该侧叶区与该图案区之间；其中，该侧叶区的穿透率低于该中间区的穿透率，使得穿过该侧叶区的光强度低于引发该光致抗蚀剂层的光反应的能量阈，其中该中间区的穿透率为4至20％之间，该侧叶区的穿透率为0至4％之间，该图案区的穿透率为100％，由此以该光掩模为屏蔽进行曝光时，在该光致抗蚀剂层处不会形成有侧叶。

附图说明

图1a～图1d为现有技术光掩模图案、光穿透率、光强度、与光刻图案的相对关系；

图2a～图2d为本发明的方法，其光掩模图案、光穿透率、光强度与光刻图案的相对关系；

图3a与图3b分别为本发明图2a的光掩模与图2b的光致抗蚀剂层的俯视图。

具体实施方式

本发明的提供一种解决侧叶(sidelobe)问题的方法，以改善光刻制作工艺的容忍度。图2a至图2d说明根据本发明的方法，其光掩模图案、光穿透率、光强度与光刻图案的相对关系。图2a用以在光致抗蚀剂层中形成一四方矩阵排列的孔洞的光掩模剖视图。

请参考图2d，一光致抗蚀剂层226涂覆在晶片220上，光致抗蚀剂层226已根据图2a的光掩模210的图案进行光刻，光掩模210用以对覆盖有光致抗蚀剂层226的晶片220进行选择性的曝光。光掩模210包括一非透明区212、一部分透明区214以及一透明区216，其中，非透明区212位于光掩模210的周围，透明区216为孔洞产生的位置，而部分透明区214则为非透明区212与透明区216以外的区域。光线230穿过光掩模210，并对晶片220上的光致抗蚀剂层226进行曝光。

最原始的光掩模210全为非透明区212所组成。部分透明区域214与透明区域216利用蚀刻非透明区212而形成，使得非透明区212、部分透明区域214与透明区域216的穿透率分别为0％、0至20％、100％。然而，本发明并不限定于以蚀刻方法所形成的光掩模，任何其它方法所形成的光掩模，也可应用于本发明中。

部分透明区214中还包括一外部分透明区214(o)与一内部分透明区214(i)，其中，外部分透明区214(o)的穿透率为4至20％，而内部分透明区214(i)的穿透率为0至4％，且内部分透明区214(i)对应于图1d中所形成的侧叶洞28的位置。在图1d中，侧叶洞28的形成起因于散射效应，因而导致曝光强度于图1c中产生次峰46。为了消除图1c中的次峰46，本发明利用降低穿透率，以减少光掩模210在侧叶洞28的相对位置的光通过量。以此实施例而言，外部分透明区214(o)的穿透率为6％，而内部分透明区214(i)的穿透率为0％。

光掩模210的穿透率显示在图2b图中，其中，非透明区212与透明区216的穿透率分别为0％与100％，而外部分透明区214(o)与内部分透明区214(i)的穿透率分别约为6％与0％。

图2c说明曝于光致抗蚀剂层226中的光强度，曝光强度的曲线具有一主峰242，其对应于透明区216的中心。远离主峰242则是一次峰246，次峰246对应于部分透明区214的中心，次峰246的高度远低于引发光致抗蚀剂层226的光反应的能量阈，其能量阈如图2c中的虚线所示。

图2d说明利用图2a光掩模210为曝光的屏蔽，而被光刻出来的光致抗蚀剂层226，其中，光致抗蚀剂层226可为一I-line(365nm)光致抗蚀剂剂或深紫外线(deep-UV)光致抗蚀剂。在光致抗蚀剂层226中，孔洞224在无侧叶洞(sidelobe hole)出现的情况下形成，且此对应于光掩模210透明区216的孔洞224，用以形成一接触孔洞在光致抗蚀剂层226下方的薄膜层；而因为次峰246的高度已远低于促发光致抗蚀剂层226的光反应的能量阈，因此，本发明已抑制侧叶洞现象。

图3a与图3b，其分别为图2a的光掩模210与图2b的光致抗蚀剂层226的俯视图。

在图3a中，光掩模210具有一位于其周围的非透明区212、数个以四方数组分布在其上的透明区216、以及一部分透明区214。当四个透明区216位于一四方形的四个角落，四方形即为部分透明区216，其中，四方形以虚线表示。内部分透明区214(i)位于部分透明区214的中央，而外部分透明区214(o)位于部分透明区214的其它区域。

在图3b中，对应于透明区域的孔洞224，以四方数组排列，而因内部分透明区214(i)的穿透率为0，本发明已成功地解决侧叶现象。

综上所述，通过降低光掩模上对应于侧叶位置的穿透率，本发明解决了困扰已久的侧叶问题。因为，侧叶被抑制，使得孔洞224的曝光能量得以提高，同样的，聚焦深度(depth of focus，DOF)也可以增加。因此，可以改善光刻制作工艺的容忍度。

虽然结合以上一较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种形成光致抗蚀剂层的方法，其利用对一光掩模进行曝光完成，该光掩模具有一侧叶区、一图案区以及一中间区，其中，该侧叶区对应于该光致抗蚀剂层可能产生该侧叶的区域，该图案区对应于该光致抗蚀剂层产生一图案的区域，该中间区介于该侧叶区与该图案区之间，该方法的特征为：设定该侧叶区的穿透率低于该中间区的穿透率，使得该侧叶区的光强度低于引发该光致抗蚀剂层的光反应的能量阈，其中该中间区的穿透率为4至20％之间，该侧叶区的穿透率为0至4％之间，该图案区的穿透率为100％，由此形成不具有侧叶的光致抗蚀剂层。

2.如权利要求1所述的方法，其中该光致抗蚀剂层由I-线光致抗蚀剂物质所组成。

3.如权利要求1所述的方法，其中该光致抗蚀剂层由深紫外光致抗蚀剂物质所组成。

4.如权利要求1所述的方法，其中该侧叶区利用蚀刻一非透明光掩模完成。

5.如权利要求4所述的方法，其中该非透明光掩模的穿透率为0％。

6.如权利要求1所述的方法，其中该图案区利用蚀刻一非透明光掩模完成。

7.如权利要求6所述的方法，其中该非透明光掩模的穿透率为0％。

8.如权利要求1所述的方法，其中该中间区利用蚀刻一非透明光掩模完成。

9.如权利要求8所述的方法，其中该非透明光掩模的穿透率为0％。

10.一种光掩模，该光掩模至少包括：

一侧叶区，其对应于一光致抗蚀剂层可能产生该侧叶的区域；

一图案区，其对应于该光致抗蚀剂层产生一图案的区域；

一中间区，其介于该侧叶区与该图案区之间；

其中，该侧叶区的穿透率低于该中间区的穿透率，使得穿过该侧叶区的光强度低于引发该光致抗蚀剂层的光反应的能量阈，其中该中间区的穿透率为4至20％之间，该侧叶区的穿透率为0至4％之间，该图案区的穿透率为100％，由此以该光掩模为屏蔽进行曝光时，在该光致抗蚀剂层处不会形成有侧叶。

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