专利名称：浸没式微影制程以及应用于浸没式微影制程的结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微影制程。特别是，本发明涉及一种浸没式微影制程(immersion lithography process)以及应用于浸没式微影制程的结构。
背景技术：
微影技术在半导体组件的制造过程中可说是举足轻重的技术之一，凡是与金氧半导体(Metal Oxide Semiconductor)组件结构相关的，例如各层薄膜的图案(Pattern)，及掺有杂质(Dopants)的区域，都是由微影这个步骤来决定的。一般，微影制程包括了曝光步骤以及显影步骤，其中，曝光步骤是令曝光光束经光罩而照射至光阻层，或是使曝光光束直接照射(直写)至光阻层，而使得光阻层之曝光区产生化学变化。在进行显影步骤之后，即可以图案化光阻层，而使光罩图案或是直写图案得以转移到光阻层。
而随着集成电路的积集度的提高，整个集成电路的组件尺寸也必须随之缩小。因此，为了适应组件尺寸的缩小化，一种浸没式微影技术已在积极的发展中。此种微影技术的曝光步骤是在液相环境中进行，由于液体折射率小于空气折射率的性质，使得曝光步骤的分辨率可以大幅的提升，进而达到组件缩小化目的。
然而，当在进行浸没式微影制程的曝光步骤时，因光阻层会与浸没式曝光步骤的浸没液体接触，因此光阻层中的部分化学物质会扩散至上述液体中，而改变浸没液体的性质，进而产生浸没液体污染的问题。甚至，浸没液体也可能会扩散至光阻层中，而使光阻层的性质改变。如此一来，对于光阻图案的关键尺寸及均匀度等等都会造成影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种浸没式微影制程，以解决传统浸没式微影制程存在的因光阻层中的化学物质会扩散至浸没液体，而产生浸没液体污染的问题。
本发明的另一目的是提供一种应用于浸没式微影制程的结构，此结构可以避免光阻层中的化学物质扩散至浸没液体中，也可以防止浸没液体扩散至光阻层中。
本发明提出一种浸没式微影制程，其包括以下步骤，首先在材料层上形成光阻层，并且在光阻层上形成阻隔层。接着，进行浸没式曝光步骤(immersion exposure)，以在光阻层中形成曝光区(exposed area)以及未曝光区(non-exposed area)。之后，进行处理步骤，以改变光阻层曝光区上方的阻隔层的性质。随后，进行显影步骤，以移除光阻层的曝光区以及其上方的阻隔层，而将光阻层以及阻隔层一并图案化。
本发明还提出一种浸没式微影制程，其包括以下步骤，首先在材料层上形成光阻层，并且在光阻层上形成酸供应层，在酸供应层上形成阻隔层。接着，进行浸没式曝光步骤，以在光阻层中形成曝光区以及未曝光区，且酸供应层在受到光的照射后会产生酸。之后，进行处理步骤，以使酸供应层产生的酸扩散至上方的阻隔层及光阻层的未曝光区。随后，进行一显影步骤，以图案化阻隔层、酸供应层以及光阻层。
本发明又提出一种应用于浸没式微影制程的结构，其包括光阻层以及阻隔层，其中光阻层配置在材料层上，而阻隔层配置在光阻层上。在另一优选实施方案中，光阻层以及阻隔层之间更包括配置有酸供应层。
由于本发明在光阻层上覆盖有阻隔层，此阻隔层可以避免光阻层中的化学物质扩散至浸没液体中，也可以防止浸没液体扩散至光阻层中。因此，本发明可以解决传统浸没式微影制程中浸没液体与光阻层之间的扩散问题。
本发明所使用的阻绝层可以在光阻层的显影步骤中同时图案化，因此，此阻隔层无须额外的移除步骤，而可以简化制程。
本发明更在阻隔层以及光阻层之间形成酸供应层，且酸供应层在曝光步骤所产生的酸在后续的处理步骤中会扩散至其上方的阻隔层中，也会扩散至光阻层的未曝光区，因此除了可以使阻隔层在显影步骤中同时图案化之外，也可以使所形成的光阻图案的尺寸缩小。
图1A至图1D是根据本发明优选实施方案的微影制程的流程剖面示意图。
图2A至图2E是根据本发明另一优选实施方案的微影制程流程剖面示意图。
具体实施例方式
为使本发明的上述和其它目的、特征、以及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施方案，并配合所附图式，作详细说明如下。
为解决传统浸没式微影制程中存在有光阻层中化学物质会扩散至浸没式曝光步骤的液体，甚至浸没式曝光步骤的液体也可能会扩散至光阻层中，而衍生的种种问题，本发明提出了一种浸没式微影制程以及应用于浸没式微影制程的结构，其包括在光阻层上形成阻隔层，以阻绝浸没液体与光阻层之间的扩散问题，甚至更在光阻层以及阻隔层之间再形成酸供应层，以促进光阻图案之缩小化。以下将以优选实施方案来详细说明本发明，但并非用以限定本发明。
图1A至图1D示出了根据本发明优选实施方案的微影制程的流程剖面示意图。参照图1A，首先提供材料层102，其中，该材料层102例如是预定被图案化的材料层，其例如是介电材料层、导电材料层或是其它材料层等。此材料层102亦可以是预定进行离子布植的材料层，其例如是硅基底、介电层或是导电层等等。本发明并不对材料层102做特别的限定，只要是需利用光阻层对其进行后续的制程步骤者皆可。
如图1A所示，在材料层102上形成有光阻层106，其中光阻层106的材质例如是现有的感光材料，而形成光阻层106的方法是利用已知的光阻涂布以及热烘烤等步骤。在形成光阻层106前，更可以先在材料层102上先形成有抗反射层104，之后再于抗反射层104上形成光阻层106。抗反射层104例如是有机抗反射层或是无机抗反射层，而形成抗反射层104作用是为了避免后续在进行曝光步骤时，光线在穿透光阻层106后反射出的反射光线与入射光线产生干涉而形成驻波，以影响后续所形成的光阻图案的轮廓。
如图1A所示，在形成光阻层106之后，在光阻层106上形成有阻隔层108。形成阻隔层108的方法例如是利用涂布法或其它任何适用的方法，所形成的阻隔层108可以使得光阻层106与后续进行的浸没式曝光步骤的浸没液体之间隔离开来。
图1B示出了，进行浸没式曝光步骤，在光阻层106中形成有曝光区106a以及未曝光区106b。其中，上述浸没式曝光步骤在浸没液体中进行，且曝光光源可以是现有的任何一种曝光波长的曝光光源。而曝光光束110经光罩(未示出)并穿透阻隔层108后照射至光阻层106中。当然，此曝光步骤亦可以是直写式，亦即曝光光束110是穿透阻隔层108而直写至光阻层106中。由于浸没式瀑光步骤是在浸没液体中进行，曝光光线110是通过液体介质后才进入光阻层106中，因而液体折射率低于空气折射率。因此，曝光步骤的分辨率得以提升。
特别是，本发明在光阻层106上覆盖有阻隔层108，此阻隔层108可以阻止光阻层106中的化学物质扩散至浸没液体中，也可以阻止浸没液体扩散至光阻层106中。因此，传统的浸没液体会遭到光阻层的化学物质污染的问题就不会发生，而且也可以确保光阻层不会因浸没液体的扩散进入而改变其性质。
如图1B所示，在进行曝光步骤后，光阻层的曝光区106a在受到光照射后产生化学变化，以使该处具有能溶于显影液的性质。在一优选实施方案中，光阻层的曝光区106a在受到光照射后，光阻层的曝光区106a产生酸，而使得光阻层的曝光区106a的极性发生变化，因此光阻层的曝光区106a会由原先亲油性质(hydrophobic)转变成亲水性质(hydrophilic)。
图1C示出了处理步骤，以改变光阻层的曝光区106a上方的阻隔层108的性质，而使得该处同样具有能溶于显影液的性质。在一优选实施方案中，上述处理步骤例如是进行热烘烤步骤，以使先前曝光步骤中，光阻层曝光区106a所产生的酸扩散至其上方的阻隔层108，如图1C箭头112所示。如此一来，将使得光阻层的曝光区106a上方的阻隔层108的极性改变，其例如是由原先的亲油性质转变成亲水性质。
图1D示出了显影步骤，用以移除光阻层的曝光区106a以及其上方的阻隔层108(如图1C所示)，而留下光阻层的未曝光区106b及其上方的阻隔层108a。在此，因先前的曝光步骤以及处理步骤已使得光阻层的曝光区106a及其上方的阻隔层108的性质改变成具有能溶于显影液的性质(如图1B及图1C所示)，因此当在进行显影步骤时，便可以同时将光阻层106以及阻隔层108图案化，而形成光阻图案106b及阻隔层108a。因此本发明方法在进行显影步骤前，无须再进行额外的阻隔层移除步骤。
接着，将可以以光阻图案106b及阻隔层108a作为罩幕进行蚀刻步骤或是离子植入步骤。
特别值得一提的是，由于光阻层106b上还覆盖有阻隔层108a，因此蚀刻罩幕的整体厚度将提升，而能提供较佳的抗蚀刻能力。
在上述实施方案中，在曝光步骤中光阻层所产生的酸在历经后续的处理步骤后会扩散至其上方的阻隔层，使得阻隔层的极性也因而改变。因此，后续在显影步骤时便可以同时图案化光阻层以及阻隔层，因而能简化制程。而在以下的实施方案中，除了使用上述的阻隔层外，更在光阻层以及阻隔层之间形成有酸供应层，该酸供应层在曝光步骤时同样产生酸，且在历经后续的处理步骤后，所产生的酸除了会扩散至阻隔层外，还会往光阻层的未曝光区扩散，因此在以下的实施方案中，阻隔层同样能在光阻层的显影步骤中同时被图案化，而且所形成的光阻图案还能缩小化。在以下的说明中，与图1A至图1D相同的标号表示相同或相似的膜层或步骤，以下对于相同标号的膜层或步骤将不再赘述。
图2A至图2E是依照本发明另一优选实施方案的微影制程的流程剖面示意图。如图2A所示，首先在材料层102上形成有光阻层106，且光阻层106以及材料层102之间可以选择性的形成抗反射层104。之后，先在光阻层106上形成有酸供应层202，再于酸供应层202上形成有阻隔层108。其中，酸供应层202具有经光照后产生酸的性质。
图2B示出了浸没式曝光步骤，在光阻层106中形成有曝光区106a以及未曝光区106b。在进行曝光步骤时，光阻层的曝光区106a以及酸供应层202在受到光照射后产生酸，因此光阻层的曝光区106a的极性会产生变化，而使得该处具有能溶于显影液的性质。在一优选实施方案中，光阻层的曝光区106a会由原先亲油性质转变成亲水性质。
图2C示出了处理步骤，其例如是热烘烤步骤，以使酸供应层202所产生的酸扩散至其上方的阻隔层108，如箭头112a所示。同时，酸供应层202所产生的酸还会往光阻层的未曝光区106b扩散，如箭头112b所示。这样，除了光阻层的曝光区106a上方的阻隔层108的极性会改变之外，部分的光阻层的未曝光区106b也将因酸的扩散进入而产生极性的改变，使得原先光阻层的未曝光区106b的尺寸缩小，而形成具有较小尺寸的未曝光区106c，如图2D所示。
图2E示出了显影步骤，以移除光阻层的曝光区106a以及其上方的阻隔层108与酸供应层202(图2D所示)，而留下光阻层的未曝光区106c及其上方的阻隔层108a与酸供应层202a。在此，由于先前曝光步骤以及处理步骤已使得光阻层的曝光区106a及其上方的阻隔层108的性质改变成具有能溶于显影液的性质(如图2B和图2C所示)，因此显影步骤可以同时将光阻层106以及阻隔层108都图案化，而无需在显影步骤前再进行额外的阻隔层移除步骤。另外，在上述步骤中，因酸供应层202所产生的酸会扩散至光阻层的未曝光区106b中(如图2C所示)，而形成缩小尺寸的未曝光区106c(如图2D所示)，因此在显影步骤后所形成的光阻图案106c的尺寸将可以缩小。
同样的，后续可以利用光阻图案106c以及留下来的阻隔层108a与酸供应层202a作为罩幕进行蚀刻步骤或是离子植入步骤。
在此实施方案中，由于光阻图案106c的上方同样覆盖有阻隔层108a，而且在光阻层106的阻隔层108还形成有酸供应层202，因此除了具有先前实施方案所述的各项优点外，本实施方案还具有使光阻图案缩小化的优点，并有利于集成电路组件缩小化的趋势。
因此，本发明的浸没式微影制程所使用的结构包括光阻层106以及配置在光阻层106上的阻隔层108(如图1A所示)。其中，阻隔层108可以阻绝光阻层106中的化学物质会扩散至浸没液体中，也可以阻绝浸没液体扩散至光阻层106中。而且此阻隔层108还可以在光阻层的显影步骤中同时被图案化。在另一优选实施方案中，此结构更包括酸供应层202，配置在光阻层106以及阻绝层108之间(如图2A所示)。该酸供应层202所供应的酸除了可以使其上方的阻隔层108转变成具有能溶于显影液的性质外，而且还可以缩小光阻图案。另外，为了提升曝光步骤的品质，在光阻层106的底部可以选择性的配置抗反射层104。
综上所述，本发明具有下列优点1.本发明可以避免光阻层中化学物质扩散至浸没液体中，也可以防止浸没液体扩散至光阻层中。因此，可以解决传统浸没式微影制程中浸没液体与光阻层之间的扩散问题。
2.本发明所使用的阻绝层可以在光阻层的显影步骤中同时图案化，因此，此阻隔层无须额外的移除步骤，而可以简化制程。
3.本发明在阻隔层以及光阻层之间形成酸供应层，其除了可以使阻隔层能在显影步骤同时图案化之外，还可以使后续所形成的光阻图案的尺寸缩小化。
4.本发明方法可以应用在现有的浸没式微影制程中。换言之，本发明浸没式微影制程可以使用现有的曝光光源及光阻材料等。
5.因本发明所形成的光阻图案上覆盖有阻绝层，因此以此作为蚀刻罩幕将可以提供较佳的抗蚀刻能力。
虽然本发明已以优选实施方案揭示如上，但并不限定本发明，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视随附的权利要求的限定为准。
权利要求
1.一种浸没式微影制程，包括在材料层上形成有光阻层；在所述光阻层上形成有阻隔层；进行浸没式曝光步骤(immersion exposure)，以在所述光阻层中形成有曝光区(exposed area)以及未曝光区(non-exposed area)；进行处理步骤，以改变所述光阻层的所述曝光区上方的所述阻隔层的性质；以及进行显影步骤，以移除所述光阻层的所述曝光区及其上方的所述阻隔层。
2.如权利要求1所述的浸没式微影制程，其特征在于，在进行所述浸没式曝光步骤时，所述光阻层的所述曝光区产生酸，而使得所述光阻层的所述曝光区的极性改变。
3.如权利要求2所述的浸没式微影制程，其特征在于，进行所述处理步骤时，所述光阻层的所述曝光区所产生的酸会往其上方的所述阻隔层扩散，而使所述光阻层的所述曝光区上方的所述阻隔层的极性改变。
4.如权利要求3所述的浸没式微影制程，其特征在于，在进行所述浸没式曝光步骤以及所述处理步骤后，所述光阻层的所述曝光区以及其上方的所述阻隔层会由亲油性质转变成亲水性质。
5.如权利要求1所述的浸没式微影制程，其特征在于，所述处理步骤为热烘烤步骤。
6.如权利要求1所述的浸没式微影制程，其特征在于，形成所述光阻层前，更包括先在所述材料层上形成抗反射层。
7.一种浸没式微影制程，包括在材料层上形成有光阻层；在所述光阻层上形成有酸供应层；在所述酸供应层上形成有阻隔层；进行浸没式曝光步骤，以在所述光阻层中形成有曝光区以及未曝光区，且所述酸供应层在受到光的照射后产生酸；进行处理步骤，以使所述酸供应层产生的酸扩散至所述阻隔层以及所述光阻层的所述未曝光区；以及进行显影步骤，以图案化所述阻隔层、所述酸供应层以及所述光阻层。
8.如权利要求7所述的浸没式微影制程，其特征在于，在进行所述浸没式曝光步骤以及所述处理步骤后，所述光阻层的所述曝光区及其上方的所述阻隔层会由亲油性质转变成亲水性质。
9.如权利要求7所述的浸没式微影制程，其特征在于，所述处理步骤为热烘烤步骤。
10.如权利要求7所述的浸没式微影制程，其特征在于，形成所述光阻层前，更包括先在所述材料层上形成有抗反射层。
11.一种应用于浸没式微影制程的结构，包括一光阻层，配置在材料层上；以及一阻隔层，配置在所述光阻层上，其中所述阻隔层可以使所述光阻层与所述浸没式微影制程的浸没液体隔离开来。
12.如权利要求11所述的应用于浸没式微影制程的结构，更包括酸供应层，配置在所述阻隔层以及所述光阻层之间。
13.如权利要求11所述的应用于浸没式微影制程的结构，更包括抗反射层，配置在所述光阻层的底部。
全文摘要
本发明涉及一种浸没式微影制程，首先在材料层上形成有光阻层，并且在光阻层上形成有阻隔层。接着，进行浸没式曝光步骤，以在光阻层中形成有曝光区以及未曝光区。之后，进行处理步骤，以改变光阻层曝光区上方的阻隔层的性质。随后，进行显影步骤，以移除光阻层曝光区及其上方的阻隔层。由于本发明在光阻层顶部覆盖有阻隔层，因此在进行浸泡式曝光步骤时，光阻层中物质就不会扩散至浸没液中而造成污染。而且，上述阻隔层可以在进行显影步骤中一并图案化，因此可以省去移除阻隔层的步骤，进而简化制程。
文档编号G03F7/00GK1627478SQ20031012132
公开日2005年6月15日 申请日期2003年12月11日 优先权日2003年12月11日
发明者张尚文, 刘家助, 陈家桢 申请人:联华电子股份有限公司