TW322598B - Forming birefringence material to lower down photoresist inner-standing wave effect - Google Patents

Description

322598 A7 B7 五、發明説明（ 經 部 標 準 局 η 工 消 費 合 作 社 印 簟 技術領域： 本發明係關於積體電路的製造方法，特別是關於一種 在上光阻之前形成一層雙折射物質於基板表面以減輕光阻 内駐波效應的新製程。 發明背景： 按，微影技術係影響積體電路高積集密度（packing density)發展趨勢的最重要因素，而微影技術的一大瓶頸 就是如何於曝光和對準過程中精確地控制和監測 (monitor) *如此之情況一直是半導魏工業界一個非常困擾 的問題。所以各家半導體之廠商，都想盡辦法不断地致力 於微影技術的研發。 請參閱圖一，傳統習知使用“光”做為曝光步驟的曝 光來源，會產生一種稱為駐波（Standing Wave)的現象。當 曝光在進行時，部份沒有被光阻吸收的光，將透過光阻到 達晶片的表面，且因而反射（Reflect)而與入射的光波產生 建設性（Constructive)及破壞性（Destructive)的干涉 (Interference)，而形成所謂的駐波，這將使得光阻屬接 受曝光的強度不均勻，如圖一（A)所示，所以經顯影後，光 阻層的側面將成為如圖一（B)所示的波紋狀。這個結果將導 致光阻線寬（Line-Width)的改變，進而影響後續的製程。 習知解決這個問題的方式之一，是在光阻經過曝光之 後，在執行顯影之前，增加一道光阻烘烤的程序，稱為 “曝光後供骑”（post exposure bake ; PEB)。這個供骑的 步驟，可以使得曝光過的光阻結構擴散重新排列，以使駐 ^^^1 m I ^^^1 ^^^1 —4mn n^— t ml n ' ,1 * (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 y 本紙張尺度逋用中國國家椟率（CNS > A4规格（2lOX297公釐） 322598_ 五、發明説明（¥ ) 波的現象減輕，如圖一（c)所示。曝光後烘烤所使用的溫 度，通常較軟烤所使用的還高，以熱墊板烘烤為例，約在 110°C到130°C之間，時間約數十秒到2分鐘左右。但是， 經過“曝光後烘烤”的光阻於顯影之後，依舊無法得到十分 垂直的光阻輪廓，無法符合目前次微米或深次微米積體電 路製程的良率要求。 因此，本發明提供一種在上光阻之前形成一層雙折射 物質於基板表面的新製程，可以降低光阻内的駐波效應並 使得曝光顯影後得到理想的垂直光阻輪廓，而沒有習知方 法的各種缺點。 發明之概述： 本發明之主要目的為提供一種在上光阻之前形成一層 雙折射物質於基板表面的新製程，可以降低光阻内的駐波 效應。 本發明之次要目的為提供—種在上光阻之前形成—層 雙折射物質於基板表面的新製程，可以使曝光顯影後得到 理想的垂直光阻輪腐（profile)。 經 濟 部 t 橾 準 局 貝 工 消 費 合 作 社 印 製 本發明之再一目的為提供—種在上光阻之前形成一層 雙折射物質於基板表面的新製程，可以提界產品的良率。 本發感係利用以下的製程方式，而達成上述之各種目 的：首先，形成一層雙折射物質於基板表面，接著’利用 旋塗方式，形成一層光阻於雙折射物質表面，再將所述光 阻以空氣為介質曝光，所述雙折射物質通常是方解石 (Calcite)、BaTi03、LiNb03、PbMo04、Te02或是氧化鉢 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） y 經濟部中f棋準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（，） (Ti02)。本發明之重點在對於不同的基板，適當的選取雙 折射物質的厚度約為=—-—，即可減輕光阻内駐波 4(«x ~ ny) 效應，使曝光顯影後得到理想的光阻輪廟。 圖式說明： 圖一（A)至圖一（C)為習知技藝光阻曝光後光阻内產生 駐波效應示意圓〇 圖二為本發明實施例各層次位置關係之示意圖。 圖三為本發明實施例曝光時光線行進方向之示意圖。 圖四為本發明實施例基板表面有無雙折射物質*其光 P且位置（厚度）與能置分佈之關係圖。 圖號說明： 1-基板 3-雙折射物質 5-光阻 7-空氣 發明詳細說明： 請參閱圖二，首先，形成—層雙折射物質 (birefringence material)3於基板1表面，接著，利用放 塗（spin)方式，形成一層光阻5於雙折射物質3表面，再將 所述光阻以空氣7為介質曝光。所述基板，通常是成分為矽 或是砷化鎵（GaAs)的半導賊晶Η，亦可為液晶顯示器（LCD) 使用之玻璃面板（glass flat panel)或用於半導體製造的 各種材料。所述雙折射物質通常是方解石（Calcite ; CaC03)、BaTi03、LiNb03、PbMo04、Te02 或是氧化就 (Ti02)，亦可為任何型態的雙折射物質，係利用一般的長 本纸張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) r.装. 訂 經濟部中央搮準局貝工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（4 ) 晶技術如：濺鍍（sputtering)或化學氣相沈積法（CVD)形 成，所述雙折射物質的光學特性，請參閱Pochi Yeh所著的 "Optical Waves in Layered Media”，第280至281貫。所 述光阻通常是利用旋轉速率3000到6000rpm之間塗佈於雙折 射物質3表面，形成厚度約為1GGG0埃的光阻膜。所述曝光 通常是利用積體電路工業常用的紫外線（Ultra Violet ; UV)、深紫外線（Deep Ultra Violet ; Deep UV)、X-光（X-Ray)或電子東（E-Beam)等光源進行。 接下來的計算為本發明之重點所在，估算出雙折射物 質3最理想的厚度，而能有效地降低光阻内駐波效應’為了 簡化計算過程，我們假設基板厚度有限’且光線是垂直入 射的，先定義物質之阻抗（impedance)為： ⑴ η 其中c是自由空間中的光速，μ是導磁率 (permeability)，《是該物質之折射率（複數）。 請參閲圖三，空氣7、光阻5、雙折射物質3和基板1的 阻抗分別以η〗、η2、η3、Ή4表示之’而光阻5和雙折射物質 3的厚度則以LP、Lb表示之。 同時，光阻5和雙折射物質3的波數分別以&、(k3x，k3y) 表示，與折射率的關係為： 2π ~ 2^· , _ 2/Γ ⑺ = » k^x = -^mx » k3y~~jmy ㈠ 本紙張纽ϋ用中_家鮮（CNS >Α4雜(210x297公釐) I .-----J---Γ- '1 装-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 >-

I 322598 A7 B7 五、發明说明（ 於是，本發明光阻5和雙折射物質3的界面在Z軸方向的 阻抗爲： = m %+ 7¾巧(A山)以X軸為極化方向入射光（3) Z:x n3x%x + j^tan(k3xLb) η4 + J %^k_^Lb)以y軸為極化方向入射光（4) J?3y + J JJ^ikSyLb) 其等效反射係數在光阻5和雙折射物質3的界面可定義

Zdy~ %y 為： ref23x

Zzx~ Z3x+ % 23, Z3y~ % Z3y+rh (5) 同理，反射係數％為1^ = (1^-112)/(1^+12) ’透射係數 t12為 4=21^/(1+^)。 可進一步推得於Z=〇處之電場強度的振幅為： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 f Λ r (Z Qxp(~jk2z) + ref23xQxp(-jk2(2Lp-z)), .(z,〇 = Re{£〇-ii2--:---r 、 ) 1 - Γ21 · ref 23xeXd k2Lp) r exP(-> k2 z)+ ref exp(-y k2 (2 LP ~ 1 厂、⑺於光阻内之能置分佈為/>(^)«：於(以)+4(以），適當 的選取雙折射物質3的厚度約為：

E

L λ ±10% ⑻ 4(nx~ny) 其中λ為入射光的波長，nx,ny分別為該雙折射物質於X 軸和Y軸之折射率，實際的厚度須視該雙折射物質與基板之 本紙張尺度逋用中國國家揉準（ CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 A7 ___B7 _ 五'發明説明（t) 間0免-反射率而定，即可減輕光阻内駐波效應’使曝光顯影 後得到理想的光阻輪廓（profile)。 請參閱圖四*為台灣積體電路公司之研發結果’利用 公式（8)的計算形成—層厚度約為5240埃的方解石（Calcite) 雙折射物質於基板表面*在丨線（波長為祁50埃）光源操 作下，光阻位置（厚度）與能量分佈之關係圖。可由圖中得 知，曲線11為沒有雙折射物質於基板表面，其光阻内能置 分佈明顯的具有駐波效應，而曲線13為有雙折射物質於基 板表面，其光阻内能量分佈有效地減輕光阻内駐波效應， 獲得較為均勻的能量分佈。因此，本發明利用此項特徵， 即可使曝光顯影後的光阻輪廟（profile)較為垂直，進而增 力π產品之良率。本發明所述形成一層雙折射物質以降低光 阻内駐波效應的新製程於焉完成。 上述說明係以較佳實施例來闡述本發明，而非限制本 發明，並且，熟知半導通技装之人士皆能明瞭，適當而作 些微的改變及調整，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫 離本發明之精神和範圍。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局属工消费合作社印装 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. —種形成一層雙折射物質以降低光阻内駐波效應的方 法，係包含下列步驟： (a) 形成一層雙折射物質（birefringence material)於 基板表面； (b) 形成一層光阻於雙折射物質表面； (c) 將所述光阻曝光。 2. 如申請專利範圍第1項之形成一層雙折射物質以降低光 阻内駐波效應的方法，其中於所述步驟（c)將所述光阻曝 光之後，再加上一步將所述光阻顯影的步驟。 3. 如申請專利範圍第1項之形成一層雙折射物質以降低光 阻内駐波效應的方法，其中所述基板是選自琢和碎化鎵 (GaAs)半導體晶圓之—〇 4. 如申請專利範圍第1項之形成一層雙折射物質以降低光 阻内駐波效座的方法，其中所述基板是玻璃面板0 5. 如申請專利範圍第1項之形成一層雙折射物質以降低光 阻内駐波效應的方法，其中所述曝光係利用紫外線 (UV)、深紫外線（Deep UV)、X-光或電子東（E_Beam)光源 之一^ 〇 6. 如申請專利範圍第1項之形成一層雙折射物質以降低光 …阻肉駐波效應的方法，其中所述雙折射物質是選自方解 石（Calcite ; CaC03)、BaTi03、LiNb03、PbMo04、Te02或 是氧化欽(Ti02)之一。 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS > Α4规格（210X297公釐} (請先閲讀背面之注意i項再填寫本頁) <ΤΓ AWCD 六、申請專利範圍 7.如申請專利範圍第6項之形成一層雙折射物質以降低光 阻内駐波效應的方法，其中所述雙折射物質的厚度（Lb) 約為： Za=^7^)±10% 其中λ為入射光的波長，nx，ny分別為所述雙折射物質於 X軸和Y軸之折射率。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -、11 經濟部中央標隼局男工消费合作社印笨 本纸張尺度逋用中國國家榡率（CNS > A4規格（210X297公釐）