[发明专利]在化学敏感型光刻胶上形成图形的方法

说明书

本发明涉及一种在化学敏感型光刻胶上形成图形的方法，特别是，涉及一种在化学敏感型光刻胶上形成图形的方法，以获得光刻胶掩模，其可用作在半导体衬底上的腐蚀掩模或离子注入掩模。

在半导体器件领域，通过使用光刻法技术获得的用于器件元件的细微图形已经获得了较高集成度和较高速度的操作。使用0.5μm设计规则的常用半导体器件可通过g线平版印刷法以436nm的曝光波长来制造，而使用0.5-0.35μm设计规则的半导体器件可通过i线平版印刷法以365nm的曝光波长来制造。

未来将要开发的下一代半导体器件可以以0.30-0.18μm的设计规则来制造。使用248nm曝光波长的KrF激光器光刻法可期望提供这种精细的设计规则。

常用光刻技术通常可提供比光刻技术中所使用的曝光波长大的各设计规则的图形。另一方面，期望KrF激光器可提供0.18μm细微设计规则的图形，其要小于KrF激光器的波长248nm。在这种情况下，应当考虑分辨率和聚焦深度不够的问题。

分辨率R和聚焦深度(DOF)表示如下：

R=k₁·λ/NA，和

DOF=k₂·λ/(NA)²，

其中λ和NA分别表示曝光系统的曝光波长和数值孔径，并且k₁和k₂为常数。

在上式中，分辨率R可通过使用较小曝光波长和较大数值孔径而得到改善，而DOF会随着曝光波长变小和数值孔径变大而突然减小。也就是说，曝光系统中的分辨率R和DOF只能选择其一。

另外，在KrF激光器光刻法中，使用正型光刻胶，即已经在g线和i线光刻法中使用的酚醛树脂和萘醌-二价酸化合物所获得的，通常是困难的。这是因为酚醛树脂对于248nm波长的光具有大的光吸收性，并且其不能提供具有锐直角的适用外形。

鉴于上述情况，已经进行了各种有效的研究，用以获得新型的光刻胶，即称作化学敏感型光刻胶。化学敏感型光刻胶可由基本树脂，在曝光过程中产生酸的酸生成剂，和具有保护基团且可根据酸的量而改变显影液的化合物溶解度的化合物制成。基本树脂通常可选自酚类树脂，其对于248nm波长的光具有高透射系数。

作为一种超过常用构图技术的使用化学敏感型光刻胶形成微细图形的技术，专利公告IP-A-4-364021提供了一种方法，其可在构图以后将光刻胶加热到其软化点左右，以便使光刻胶膨胀以获得微细图形。

然而，在所提供的方法中，将光刻胶加热到其软化点会引起其外形质量变差和所得光刻胶图形尺寸难以控制的实际问题。

鉴于上述问题，本发明的目的就是提供一种在化学敏感型光刻胶上形成图形的方法，其能够提供优异的外形和优异的尺寸控制能力。

本发明提供了一种在化学敏感型光刻胶上形成图形的方法，其包括下列步骤：通过掩模图形使光刻胶膜曝光，将所曝光的光刻胶膜显影以形成光刻胶图形，将保护基团与光刻胶图形分开，和将光刻胶图形进行热处理。

按照本发明的方法，提供与将光刻胶图形进行热处理步骤分开的将光刻胶基团与光刻胶图形分开的步骤，用以使光刻胶图形具有膨胀特性，由此可获得分辨率和尺寸控制能力的改善。本发明是基于这样的发现，即将化学敏感型光刻胶加热到其软化点左右会同时引起保护基团的分离和光刻胶的膨胀，而这在常用技术中会降低光刻胶的分辨率和控制能力。

下面通过参照附图对本发明的详细描述将会使本发明的上述和其他目的、特征和优点更加清楚。

图1-4是表示按照本发明的实施例分步地构成半导体器件图形各步骤的截面图。

现在，将参照本发明的优选实施例更加详细地描述本发明。

在本发明的优选实施例中，在衬底上所形成的化学敏感型光刻胶膜通过具有图形的掩模由KrF激光器进行曝光，接着将光刻胶膜与衬底一起加热，用以在曝光区域进行催化反应。接着，将光刻胶膜用碱性水溶液进行显影，以便将图形固定到光刻胶膜上。然后，将经过构图的光刻胶膜(光刻胶图形)与衬底一起保持在酸性溶液或酸性环境中一定时间，由此通过解吸使保护基团与光刻胶图形分离。在保护基团解吸以后，光刻胶图形具有优异的敏感性，以便膨胀。

接着，将光刻胶图形与衬底一起加热，以便使光刻胶图形拥有膨胀性，由此在光刻胶图形上再形成开孔，如接触孔或空间，同时减小了开孔的尺寸。通过上述步骤，可以在化学敏感型光刻胶膜上获得较小设计规则的优异图形，而不会降低所得光刻胶图形的形状。