发明名称 倍频混合式光阻
摘要 本发明揭示一种光阻组合物,其具有负色调与正色调回应,导致间隔系在曝露于中间量辐射能下之绕射区域中形成。此光阻材料可用以印刷甜甜圈形状,或可接受第二个遮蔽步骤以印刷线条。此外,较大及较小表面特征可在调制盘中使用灰度滤波器获得,以产生较大面积之中间曝光区域。
申请公布号 TW463227 申请公布日期 2001.11.11
申请号 TW086113401 申请日期 1997.09.15
申请人 万国商业机器公司 发明人 马克C.黑凯;史提芬J.厚米斯;大卫V.厚克;艾梅德D.卡那尼;尼瑞珍M.帕特;保罗A.拉比多克斯
分类号 H01L21/02 主分类号 H01L21/02
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种光阻组合物,包含一有效量之负色调成份及正色调成份以使该正色调及负色调成份共同响应于一单一曝光,俾使一第一部份之光阻,其在曝露于该单一曝光之一第一光化能阶下能保持感光性;一第二部份之光阻,其在曝露于该单一曝光之一第二光化能阶下变成实质非感光的;及一第三部份之光阻,其在曝露于介于该第一及第二光化能阶之中间范围光化能下变成可溶解于显像液。2.如申请专利范围第1项之光阻组合物,其中该正色调成份对曝光后烘烤条件较该负色调成份不敏感。3.如申请专利范围第1项之光阻组合物,其中该第一光化能阶低于该第二光化能阶。4.如申请专利范围第1项之光阻组合物,其中该第二光化能阶低于该第一光化能阶。5.如申请专利范围第1项之光阻组合物,其中该正色调成份包含一预定浓度之溶解抑制剂之树脂。6.如申请专利范围第5项之光阻组合物,其中该溶解抑制剂之浓度系被增加以减少印刷间隔之宽度或被减少以增加印刷间隔之宽度。7.如申请专利范围第6项之光阻组合物,其中该溶解抑制剂之浓度系被增加以扩大负色调线条之等焦点印刷偏差或被减少以降低负色调线条之等焦点印刷偏差。8.如申请专利范围第1项之光阻组合物,其中该曝露于该单一曝光之一第一光化能阶下之第一部份光阻更维持不溶解于显像液。9.如申请专利范围第1项之光阻组合物,其中该曝露于该单一曝光之一第二光化能阶下之第二部份光阻变成不溶解于显像液。10.如申请专利范围第1项之光阻组合物,其中该曝露于介于该第一及第二光化能阶之中间范围光化能阶下之该第三光阻部份更维持感光性。11.如申请专利范围第1项之光阻组合物,其中第一程度之曝光几乎无曝光且第二程度之曝光则几乎全曝光。12.一种制造积体电路晶片之方法,其包括以下步骤:选择包含负色调成份与正色调成份之光阻组合物,其中正色调成份系在第一个光化能阶下发生作用,而其中负色调成份系在第二个光化能阶下发生作用,该第一个与第二个光化能阶系被中间范围之光化能阶分隔;沈积一层经选择之光阻材料于一个表面上,于是形成薄膜;使经选择之薄膜部份曝露至第一个光化能阶,一范围之中间能阶及第二个光化能阶;及使薄膜显像,于是形成至少一个线条及至少一个间隔。13.根据申请专利范围第12项之方法,其进一步包括在使薄膜曝光后及显像前,烘烤薄膜之步骤。14.根据申请专利范围第13项之方法,其进一步包括在曝光步骤后及烘烤步骤前,使薄膜被覆曝光至低剂量光化能量下之步骤。15.根据申请专利范围第13项之方法,其进一步包括在烘烤步骤后及显像步骤前,使薄膜被覆曝光之步骤。16.根据申请专利范围第13项之方法,其进一步包括在烘烤步骤后及显像步骤前,以影像复制方式使薄膜再曝光之步骤。17.根据申请专利范围第12项之方法,其中曝光剂量之改变对于至少一个线条及至少一个间隔之尺寸没有影响。18.根据申请专利范围第12项之方法,其进一步包括选择具有线条与间隔之调制盘,其中线条与间隔两者具有长度与宽度,用于使所选择之薄膜部份曝光,其中在调制盘之线条与间隔之宽度上之变异,对于至少一个线条之宽度没有影响。19.根据申请专利范围第12项之方法,其进一步包括选择具有线条与间隔之频率之调制盘,其中线条与间隔之频率系被加倍。20.根据申请专利范围第12项之方法,其进一步包括选择正色调成份与负色调成份之步骤,以致使第一个光化能阶低于第二个光化能阶。21.根据申请专利范围第12项之方法,其进一步包括选择正色调成份与负色调成份之步骤,以致使第二个光化能阶低于第一个光化能阶。22.根据申请专利范围第12项之方法,其进一步包括选择对于曝光后烘烤条件相对于负色调成份较不敏感之正色调成份之步骤。23.根据申请专利范围第12项之方法,其中光阻组合物进一步包含一预定浓度之溶解抑制剂,其进一步包括选择溶解抑制剂之浓度以获得所要间隔宽度之步骤。24.根据申请专利范围第12项之方法,其进一步包括在曝光步骤期间利用灰度泸波器,藉以产生中间曝光区域之步骤。25.一种积体电路晶片,其系藉由根据申请专利范围第12项之方法所制成。26.根据申请专利范围第25项之积体电路晶片,其中该产物系利用制造数元线层之方法,达成六平方经折叠数元线构造。27.根据申请专利范围第25项之积体电路晶片,其中该产物系利用制造数元线层及沿着轴之浅壕沟隔离层之方法,达成四平方经折叠数元线构造。28.一种根据下列之步骤组成之方法所制造之积体电路晶片,该方法包含下列步骤:(a)选择包含负色调成份与正色调成份之光阻组合物,其中正色调成份系在第一个光化能阶下发生作用,而其中负色调成份系在第二个光化能阶下发生作用,该第一个与第二个光化能阶系被中间范围之光化能阶分隔;(b)沈积一层经选择之光阻材料于一个表面上,于是形成薄膜;(c)使经选择之薄膜部份曝露至第一个光化能阶,一范围之中间能阶及第二个光化能阶;及(d)使薄膜显像,于是形成至少一个线条及至少一个间隔。29.如申请专利范围第28项之积体电路晶片,其中该晶片具有六平方经折叠数元线构造,该构造系根据申请专利范围第28项之制造数位线层之方法制成。30.如申请专利范围第28项之积体电路晶片,其中该晶片具有四平方经折叠数元线构造,该构造系根据申请专利范围第28项之制造数位线层及沿着轴之浅槽沟隔离层之方法制成。31.一种根据申请专利范围第28项之方法所制造之积体电路晶片,其中该方法更包含在使薄膜在曝光后及影像前烘烤薄膜之步骤。32.一种根据申请专利范围第31项之方法所制造之积体电路晶片,其中该方法更包含在曝光步骤后及烘烤步骤前,使薄膜被覆曝光至低剂量光化能量下之步骤。33.一种根据申请专利范围第31项之方法所制造之积体电路晶片,其中该方法更包含在烘烤步骤后及显像步骤前,使薄膜被覆曝光之步骤。34.一种根据申请专利范围第31之方法所制造之积体电路晶片,其中该方法更包含在烘烤步骤后及显像步骤前,以影像复制方式使薄膜再曝光之步骤。35.一种根据申请专利范围第28项之方法所制造之积体电路晶片,其中曝光剂量之改变对于至少一个线条及至少一个间隔之尺寸没有影响。36.一种根据申请专利范围第28项之方法所制造之积体电路晶片,其中该方法进一步包括选择具有线条与间隔之调制盘,其中线条与间隔两者具有长度与宽度,用于使所选择之薄膜部份曝光,其中在调制盘之线条与间隔之宽度上之变异,对于至少一个线条之宽度没有影响。37.一种根据申请专利范围第28项之方法所制造之积体电路晶片,其中该方法进一步包括选择具有线条与间隔之频率之调制盘,其中线条与间隔之频率系被加倍。38.一种根据申请专利范围第28项之方法所制造之积体电路晶片,其中该方法更包含进一步包括选择正色调成份与负色调成份之步骤,以致使第一个光化能阶低于第二个光化能阶。39.一种根据申请专利范围第28项之方法所制造之积体电路晶片,其中该方法更包含进一步包括选择正色调成份与负色调成份之步骤,以致使第二个光化能阶低于第一个光化能阶。40.一种根据申请专利范围第28项之方法所制造之积体电路晶片,其中该方法更包含进一步包括选择对于曝光后烘烤条件相对于负色调成份较不敏感之正色调成份之步骤。41. 一种根据申请专利范围第28项之方法所制造之积体电路晶片,其中光阻组合物进一步包含一预定浓度之溶解抑制剂,其进一步包括选择溶解抑制剂之浓度以获得所要间隔宽度之步骤。42.一种根据申请专利范围第28项之方法所制造之积体电路晶片,其中该方法进一步包括在曝光步骤期间利用灰度泸波器,以产生中间曝光区域之步骤。43.一种制备可形成薄膜之光阻组合物之方法,其包括以下步骤:提供第一个比例之正色调成份;提供第二个比例之负色调成份;及合并第一个与第二个比例,其量足够使正色调及负色调成份共同响应于一单一曝光,俾使一第一部份之光阻,其在曝露于该单一曝光之一第一光化能阶下能保持感光性;一第二部份之光阻,其在曝露于该单一曝光之一第一光化能阶下变成实质非感光的;及一第三部份之光阻,其在曝露于介于该第一及第二光化能阶之中间范围光化能阶下变成可溶解于显像液。44.根据申请专利范围第43项之方法,其中第一能阶之光化能量曝光,系低于第二能阶。45.根据申请专利范围第43项之方法,其中正色调成份系被酸不安定基团保护之硷可溶性树脂。46.根据申请专利范围第43项之方法,其中负色调成份为一种交联剂,选自包括:四甲氧基甲基甘:2,6-双(羟甲基)-对-甲酚;甲基化三聚氰胺树脂;丁基化三聚氰胺树脂;甲基化甘;及丁基化甘。47.根据申请专利范围第43项之方法,其进一步包括以下步骤:合并光酸发生剂与第一个及第一个比例,于是形成一种混合物,及添加铸膜溶剂至混合物中,直到其稠度适合用以涂敷成为薄膜为止,且其中可形成薄膜之光阻组合物包含具有酸不安定阻断基团之树脂及交联剂。48.根据申请专利范围第47项之方法,其进一步包括以下步骤:在添加铸膜溶剂之前,将硷性添加剂与敏化剂合并在混合物中。49.根据申请专利范围第47项之方法,其中光酸发生剂系选自包括:N-(三氟甲基-磺醯氧基)-双环并[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亚胺;盐;芳族重氮盐;盐;二芳基錪盐;N-羟基-二甲醯亚胺之十二烷磺酸酯;N-羟基醯亚胺之磺酸酯;及N-羟基醯胺之磺酸酯。50.根据申请专利范围第47项之方法,其中铸膜溶剂系选自包括:丙酸乙氧基乙酯;丙酸乙氧基乙酯与-丁内脂之组合,及丙二醇单乙基醚醋酸酯。51.根据申请专利范围第48项之方法,其中硷性添加剂系选自包括:二甲胺基啶;7-二乙胺基-4-甲基香豆素;三级胺类:质子海绵;小檗硷;聚合体胺类;氢氧化四烷基铵,及氢氧化鲸蜡基三甲基铵。52.根据申请专利范围第48项之方法,其中敏化剂系选自包括:类;蒎类;萤类;酮类;二苯甲酮类;酮类;及类。图式简单说明:第一图为使用本发明之示意图;第二图为标准负型光阻配方在不同曝光能量下,对焦距(微米)作图之线宽(毫微米)之图表;第三图为本发明混合式光阻在不同曝光能量下对焦距(微米)作图之混合图样之负色调线条(毫微米)之线宽图表;第四图为一图表,说明对于被掺入本发明混合式光阻中之正色调溶解抑制剂(MOP)之量作图之线宽(毫微米);第五图为比较模式,说明在使用标准光阻配方与本发明混合式光阻配方下,对于特定线宽之焦距范围为何;第六图一图表,说明格面积与装置世代间之关系;第七图为彩色示意图,说明六平方格之试样布置,其中可使用本发之混合式光阻以形成数元线;第八图为彩色示意图,说明四平方格之试样布置,其中可使用本发明之混合式光阻以形成该装置;第九图为一图表,说明使用一种本发明之混合式光阻配方之溶解速率(毫微米/秒)作为曝光剂量(毫焦耳(mJ))之函数;第十图为使用本发明之一种混合式光阻配方所形成之线条与间隔之扫描式电子显微照片;第十一图为一图表,说明使用本发明之一种混合式光阻配方所形成之线条与间隔宽度作为铬间隔宽度之函数;第十二图为一图表,说明一种混合式光阻替代配方之溶解速率(毫微米/秒)作为曝光剂量(毫焦耳)之函数;第十三图为一图表,说明使用本发明之一种混合式光阻配方之间隔宽度偏差(微米)作为MOP负载之函数;第十四图为本发明混合式光阻配方之回应图表,其中经曝光(负型)之线条、未经曝光(正型)之线条及间隔宽度系以曝光剂量之函数作图;及第十五图为使用本发明实例2中所述之混合式光阻配方,在0.5数値孔径(NA)远紫外线(DUV)曝光工具上印刷之0.18微米光阻线条与间隔之扫描式电子显微照片。
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