[其他]涂敷光刻胶的方法

说明书

本发明涉及一种涂敷光刻胶的方法，特别涉及用于生产在显影图形尺寸方面允许有很小差异的高集成电路元件工艺所采用的涂敷光刻胶的方法。

一种涂敷光刻胶的方法已经在日本专利公开号为155925/1984中公开。根据这种方法，在涂敷光刻胶之前先进行光敏反应。然而它并没有提到有关光刻胶膜的理想厚度问题，还有，日本专利公开号为155930/1984，155927/1984和155921/1984中公开了有关形成完好的图形而涂敷光刻胶的方法，但是都没有能指出如何使光刻胶膜的厚度最佳化。

本发明的目的是提供一种涂敷光刻胶的方法，它能增加高集成电路元件的生产量而同时降低在硅片上形成的元件显影尺寸的差异。

如果光刻胶膜涂敷得过厚，很少的光射入射光刻胶膜内，而在显影之后尺寸产生变化。这称之为体效应。然而，当使用一个简缩的投影曝光装置时（它采用单一波长的光），由于在光刻胶膜中光的干涉，光刻胶表面上的反射率是变化的。因此，干涉使得显影图形的尺寸随着膜的厚度增加按正弦曲线而脉动变化。在这种情况下，显影图形尺寸的差异可通过将光刻胶膜的厚度设置到某一个值的办法来减小。这个值与一个脉动的极值（代表了显影尺寸光刻胶膜厚之间的依赖关系的曲线的斜率等于零的部位）相应。

图1示出了根据本发明的实施方案光刻胶的显影尺寸与光刻胶的膜厚的依赖关系;

图2是光刻胶的剖面图;

图3说明了掩膜图形投影到光刻胶上的图形;

图4是用于解释显影尺寸中差异的分布图;

图5示出了光刻胶显影尺寸与旋涂器旋转数之间相依关系。

本发明的实施例将联系图1加以描述。可发现当光刻胶的膜厚每次增加约10nm时，光刻胶尺寸（即图2中光刻胶线条6的宽度1r，它应与构成线条4和间隔部位5的掩膜图形的线宽度1m理想地相等）在显影后的脉动情况，如图1中曲线3所示。用于在硅衬底7上形成的光刻胶线条6的工艺将参照图3描述。首先硅衬底7旋涂上约1μm厚的光刻胶10。然后，用紫外线光源照射包括间隔部位和线条部位的投影图像的掩膜图形。在此情况下，光刻胶10上光的强度在其与线条部分相应的位置是弱的，而在与间隔部位相应的位置是强的，如曲线9所示，如果在用紫外线照射之后显影，与强烈照射的间隔部位5相应的部分的光刻胶熔化。光刻胶在弱照射部位4的地方就不熔化，如图2所示，留下来的部分形成光刻胶线条6。

这是正性光刻胶，而另一方面，在负性光刻胶情况中，光刻胶线条形成在与间隔部分相应的地方。

一般地，当硅片旋涂约1μm厚度的光刻胶时，膜的厚度变得不均匀，其变动可达200A°左右，因此，在显影后，光刻胶线条宽度的差异就会形成。正如图1所证实的那样，线条宽度的误差范围很大地取决于光刻胶膜厚的设定点（光刻胶膜厚差异的中心数值）。例如，假设光刻胶的膜厚用t₃表示，则膜厚的变化范围为△t，相应地，显影图形变化范围为△l₃，然而，假如光刻胶的厚度设置到相相应于曲线3的最小值的t₂，则尽管光刻胶膜厚的变化在同样的范围△t，而显影图形变化范围却为△l₂，该值缩小到△l₃的五分之一左右。即便光刻胶的膜厚设置到相应于曲线3上的最大值1的t₁，显影尺寸变化范围为△l₁，该值缩小到范围△l₃的五分之一左右，这里，一般地说△l₃范围的值为0.3μm。在光刻胶的尺寸接近1μm时这个数值是不允许的。

这里，设想用于生产半导体元件的光刻工艺，相对于设计尺寸ld，显影尺寸的所允许的差异变化值是±△l。现假设光刻胶膜厚的设定值错误地设置到图1中的t₃，则显影图形的尺寸会增大，而相对于显影图形的半导体元件数目由分布曲线11所代表。这时许多在允许图形1d±△l之外的元件（12，13所表注的那些）是有缺陷的，然而，当光刻胶膜厚的设定点设置在图1中的t₁或t₂时，由曲线14所表示的显影图形中的差异就变小，有缺陷元件的比例降低到少于10%，正如15和16所表示的分布情况那样。