專(zhuān)利名稱(chēng)：用于照相制板工藝的增加聚焦深度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種在照相制板工藝過(guò)程中增加聚焦深度，進(jìn)而提高光學(xué)分辨率的方法。
在照相制板工藝過(guò)程中，光學(xué)分辨率是一個(gè)決定沉積步驟的準(zhǔn)確度的重要因素，它同時(shí)也控制了半導(dǎo)體組件可縮小的程度。聚焦深度(DOF)是區(qū)間深度(depthinterval)的一種定量方式，其中所有點(diǎn)都具有相同焦距，用于限定照相制板工藝過(guò)程中光學(xué)分辨率的大小。有許多方法可以增加聚焦深度，如使用像位移光罩，變形照明，或使用抗反射薄膜等。
然而，使用上述增加聚焦深度的方法常會(huì)產(chǎn)生其它問(wèn)題。由于光阻層厚度固定，使用較大光圈可得到較高分辨率，但會(huì)影響聚焦深度。結(jié)果可能會(huì)在光阻層表面或底部，或許兩部份均產(chǎn)生失焦(out of focus)的現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問(wèn)題，光阻層的厚度應(yīng)該適當(dāng)縮小，但是，縮小光阻層厚度不可避免地也降低了光阻層的機(jī)械性或化學(xué)抗蝕性。部份現(xiàn)有技術(shù)嘗試發(fā)展增加光阻層的聚焦深度同時(shí)在蝕刻或離子植入過(guò)程中保持強(qiáng)度的方法，其中包括硬烤及紫外光照射固化步驟。然而，這些方法只改進(jìn)了光阻層的機(jī)械強(qiáng)度，卻無(wú)法改善其化學(xué)抗蝕性。因此，光阻層的厚度成為縮小半導(dǎo)體組件尺寸的瓶頸。
美國(guó)專(zhuān)利案第5,262,283號(hào)揭示一個(gè)高分辨率的光阻層結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是明顯的邊緣以及特別在深紫外光區(qū)域中具有的高分辨率。所述光阻層包括一個(gè)含有氫化物群的聚合物，所述聚合物用于包圍一活性光化合物所含的酰亞胺基或酚類(lèi)的羥基部份，并在照光過(guò)程中反應(yīng)生成一強(qiáng)酸，所述聚合物先沉積在一基板上，之后再照光形成圖案。照光后的光阻層與一種以水為底，或以水-酒精為底，其中溶有包含數(shù)個(gè)胺基或羥基的硅氧烷類(lèi)的溶液先反應(yīng)，在置于富含氧的等離子體中蝕刻。
美國(guó)專(zhuān)利案5,340,684揭示一種包含一聚胺類(lèi)的感光成分，所述聚胺類(lèi)成分由一具有羥基的重復(fù)單元以及一具有硅氧烷鍵的重復(fù)單元所構(gòu)成，或由一具有羥基的重復(fù)單元、一具有硅氧烷鍵的重復(fù)單元、一不是前述這兩種成分的重復(fù)單元以及一種感光劑所構(gòu)成。所述感光劑由酯類(lèi)組成，或者由奈昆雙迭氮磺酸或昆雙迭氮磺酸的胺-酯類(lèi)成分組成。所述感光成分用于當(dāng)作半導(dǎo)體組件的鈍態(tài)薄膜或光阻。
美國(guó)專(zhuān)利案5,387,494揭示一個(gè)含水的光成像組成，它可作為光阻，包括一種含有足夠的碳酸功能基的橡膠結(jié)合聚合物，使其可在堿性溶液中顯像，一個(gè)光聚合單體部分，一種光啟始劑以及一聚硅氧烷化合物。
美國(guó)專(zhuān)利第5,711,987號(hào)揭示一個(gè)多層有次序的電子式涂層(multi-layer tamperproof electronic coating)，其中第一層是保護(hù)層，由過(guò)磁化含硅材料與至少一種填料組成。第二層是一層橡膠底漆，其組成物為膠狀無(wú)機(jī)硅氧烷橡膠、苯并環(huán)丁烯橡膠、酰胺酚聚合物或硅氧烷聚酰胺酚類(lèi)任何一種。
美國(guó)專(zhuān)利案4,200,668揭示一個(gè)修理缺陷光罩的接腳孔的方法，它是在所述光罩表面沉積一種促進(jìn)接著薄膜(如硅氧烷)，然后在所述促進(jìn)接著薄膜上沉積一個(gè)溶劑溶解層(如光阻層)，以激光燒去接腳孔部份的光罩層以及其上各層，便可以在所述接腳部份形成一個(gè)窗戶(hù)(window)。經(jīng)蝕刻后，以溶劑去除所述光罩上的溶劑溶解層。
如上所述，雖然現(xiàn)有技術(shù)具有硅氧烷并入光阻層的優(yōu)點(diǎn)，然而，由于硅氧烷具有高度的化學(xué)不活化性，使得結(jié)合硅氧烷時(shí)須使用強(qiáng)顯影劑，因而操作上存在困難。
本發(fā)明的目的是提供一種增加照相制板工藝過(guò)程中聚焦深度的方法，它可加強(qiáng)光阻層的機(jī)械性及化學(xué)性強(qiáng)度，使得厚度變薄的光阻層仍可適應(yīng)蝕刻或離子植入的苛刻條件，而不影響其品質(zhì)，提高所述過(guò)程的光學(xué)分辨率，以制造高集成化的半導(dǎo)體組件。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于照相制板工藝的增加聚焦深度的方法，其特點(diǎn)是，它包括下列步驟于一半導(dǎo)體晶片上形成一光阻層，所述光阻層含有聚合物樹(shù)脂，所述聚合物樹(shù)脂暴露于紫外光后與六甲基乙硅氨烷氣體反應(yīng)形成一薄SiOx層；將所述光阻層置于一光罩下，以進(jìn)行一深紫外光照射反應(yīng)；使用一顯影劑移除暴露于深紫外的所述光阻層部份；將所述光阻層剩余部份置于泛紫外光中照射；以及將所述光阻層剩余部份以六甲基乙硅氨烷氣體處理，使得所述聚合物樹(shù)脂的最外層部份反應(yīng)成一含有SiOx的聚合物樹(shù)脂，而所述x介于1和2之間。
本發(fā)明主要改進(jìn)部分在于使用一種暴露于紫外光后可以和六甲基乙硅氨烷(HMDS)反應(yīng)形成一薄SiOx層的光阻層。較佳的是，所述光阻層包括以聚苯乙烯為主干、特丁氧基羰基為側(cè)煉的聚合物。所述光阻層于顯影后才置于紫外光中，因此，所述光阻層適用于一般的顯影方法。
上述步驟可以用下述化學(xué)式表示。 于顯影后所述光阻層再置于泛紫外光中照射，使得特丁氧基羰基再反應(yīng)成羥苯基團(tuán)，接著又與六甲基乙硅氨烷(HMDS)反應(yīng)形成所述SiOx層，如下式所示。此種形成所述SiOx層的變化大大增加了于其后蝕刻及離子植入反應(yīng)時(shí)所述光阻層的化學(xué)不活化性。 采用本發(fā)明的上述技術(shù)方案，由于將特丁氧基羰基轉(zhuǎn)變成SiOx層改善了接下來(lái)的蝕刻及離子植入反應(yīng)中所需的光阻層化學(xué)不活化性，因此，可在光阻層厚度減小中增加其照相制板工藝過(guò)程的聚焦深度，同時(shí)也增加其電路集成化程度，進(jìn)而縮小半導(dǎo)體組件的尺寸。
為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明的光阻層置于一光罩下進(jìn)行深紫外光照射的示意圖；圖2是本發(fā)明的光阻層進(jìn)行顯影的示意圖；圖3是光阻層剩余部份再進(jìn)行泛紫外光照射的示意圖；圖4是將所述光阻層剩余部份暴露在六甲基乙硅氨烷氣體中，使所述光阻層的最外層部份反應(yīng)形成一含SiOx的聚合物層。
本發(fā)明揭示一種在顯影后改進(jìn)光阻層機(jī)械性及化學(xué)性強(qiáng)度的方法，使較薄的光阻層仍可承受蝕刻或離子植入的苛刻條件。本發(fā)明提供一種在半導(dǎo)體組件制造過(guò)程中，光阻層厚度減小時(shí)增加照相制板工藝過(guò)程的聚焦深度，以制造尺寸更小的半導(dǎo)體組件的方法。
本發(fā)明提供一種顯影后對(duì)剩余光阻層改進(jìn)性質(zhì)的方法。本發(fā)明使用的光阻層包含一種聚合物，其暴露于紫外光后與六甲基乙硅氨烷(HMDS)氣體反應(yīng)形成一具有化學(xué)不活化性的薄SiOx層，這類(lèi)光阻層可以是一種包含特丁氧基羰基的聚苯乙烯的聚合物樹(shù)脂。通常，所述光阻層包含一光活化物質(zhì)，于照光過(guò)程中反應(yīng)生成一強(qiáng)酸。適用于本發(fā)明的光活化物質(zhì)也常用于許多現(xiàn)有技術(shù)中，所以在此便不再重復(fù)。在本發(fā)明中，因反應(yīng)形成的酸性物質(zhì)存在下，特丁氧基羰基反應(yīng)為羥苯基團(tuán)而在顯影步驟中易溶于堿性溶液。顯影之后，殘留有特丁氧基羰基的剩余光阻層將進(jìn)行一無(wú)光罩的泛紫外光照射，這將使上述的反應(yīng)進(jìn)行完全，而生成的羥苯基團(tuán)將與六甲基乙硅氨烷(HMDS)氣體反應(yīng)形成一SiOx層。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖中表示將含有特丁氧基羰基的聚苯乙烯光阻層2置于一光罩3下，進(jìn)行深紫外光照射，其中，暴露出的光阻層部份以點(diǎn)狀矩形標(biāo)示，所述部份經(jīng)過(guò)化學(xué)處理使其可因溶解而顯影。所述光阻層2是形成在半導(dǎo)體晶片1上，此步驟可以以下反應(yīng)表示 接著，如圖2所示，所述光阻層以一顯影劑顯現(xiàn)其圖案，此步驟以下列反應(yīng)式表示 當(dāng)所述光阻層顯影后，再進(jìn)行一次補(bǔ)強(qiáng)的反應(yīng)，請(qǐng)參見(jiàn)圖3，其中，剩余的光阻層進(jìn)行再一次的泛紫外光照射，此步驟的化學(xué)反應(yīng)如下。 如圖4所示，所述經(jīng)泛紫外光照射的剩余光阻層與六甲基乙硅氨烷氣體反應(yīng)，使得所述光阻層的最外層部份4反應(yīng)形成一含有SiOx的聚合物樹(shù)脂，此步驟的化學(xué)反應(yīng)如下。 上述反應(yīng)式中的硅原子會(huì)與其它三個(gè)硅氧鍵結(jié)結(jié)合。在適當(dāng)?shù)臈l件下，所述SiOx層中的x為2，表示硅原子與三個(gè)硅原子鍵結(jié)之間均各連結(jié)一氧原子。
將特丁氧基羰基轉(zhuǎn)變成SiOx層改善了接下來(lái)的蝕刻及離子植入反應(yīng)中所需的光阻層化學(xué)不活化性，因此，可在光阻層厚度減小中增加其照相制板工藝過(guò)程的聚焦深度，同時(shí)也增加其電路集成化程度，進(jìn)而縮小半導(dǎo)體組件的尺寸。
前述的最佳實(shí)施例已完整說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容及目的。但該較佳實(shí)施例并非用于限定本發(fā)明。因此，熟悉本技術(shù)的人員可根據(jù)本發(fā)明的精神還可作出種種的等效變化和等效替換，這些等效變化和等效替換均在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于照相制板工藝的增加聚焦深度的方法，其特征在于，它包括下列步驟于一半導(dǎo)體晶片上形成一光阻層，所述光阻層含有聚合物樹(shù)脂，所述聚合物樹(shù)脂暴露于紫外光后與六甲基乙硅氨烷氣體反應(yīng)形成一薄SiOx層；將所述光阻層置于一光罩下，以進(jìn)行一深紫外光照射反應(yīng)；使用一顯影劑移除暴露于深紫外的所述光阻層部份；將所述光阻層剩余部份置于泛紫外光中照射；以及將所述光阻層剩余部份以六甲基乙硅氨烷氣體處理，使得所述聚合物樹(shù)脂的最外層部份反應(yīng)成一含有SiOx的聚合物樹(shù)脂，而所述x介于1和2之間。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物樹(shù)脂含有特丁氧基羰基側(cè)鏈的聚苯乙烯。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物樹(shù)脂含有特丁氧基羰基側(cè)鏈的聚苯乙烯，暴露于深紫外光或泛紫外光后所述特丁氧基羰基反應(yīng)成羥苯基團(tuán)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，以六甲基乙硅氨烷氣體處理后，所述羥苯基團(tuán)轉(zhuǎn)變成一SiOx層。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物樹(shù)脂包含特丁氧基羰基側(cè)鏈的聚苯乙烯，其化學(xué)式如下
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述特丁氧基羰基側(cè)鏈的聚苯乙烯聚合物樹(shù)脂反應(yīng)成含羥苯基團(tuán)的聚苯乙烯，其化學(xué)式如下
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述泛紫外光照射使剩余光阻層曝光。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含SiOx的聚合物樹(shù)脂以化學(xué)式表示如下 其中，硅原子通過(guò)氧鍵結(jié)而與其它硅原子連接。
9.一種改進(jìn)光阻層的化學(xué)及/或機(jī)械抗蝕性的方法，其特征在于，它步驟包括于一半導(dǎo)體晶片上形成一光阻層，所述光阻層包含聚合物樹(shù)脂，所述聚合物樹(shù)脂暴露于紫外光后與六甲基乙硅氨烷氣體反應(yīng)形成一薄SiOx層；將所述光阻層置于一光罩下，以進(jìn)行一深紫外光照射反應(yīng)；使用一顯影劑移除暴露于深紫外的所述光阻層部份；將所述光阻層剩余部份置于泛紫外光中照射；以及將所述光阻層剩余部份以六甲基乙硅氨烷氣體處理，使得所述聚合物樹(shù)脂的最外層部份反應(yīng)成一含有SiOx的聚合物樹(shù)脂，而所述x介于1和2之間。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述聚合物樹(shù)脂為含有特丁氧基羰基側(cè)鏈的聚苯乙烯。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述聚合物樹(shù)脂為含有特丁氧基羰基側(cè)鏈的聚苯乙烯，暴露于深紫外光或泛紫外光后所述特丁氧基羰基反應(yīng)成羥苯基團(tuán)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，以六甲基乙硅氨烷氣體處理后，所述羥苯基團(tuán)轉(zhuǎn)變成一SiOx層。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述聚合物樹(shù)脂包括特丁氧基羰基側(cè)鏈的聚苯乙烯，其化學(xué)式如下
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述特丁氧基羰基側(cè)鏈的聚苯乙烯聚合物樹(shù)脂反應(yīng)成含羥苯基團(tuán)的聚苯乙烯，其化學(xué)式如下
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述泛紫外光照射只使所述剩余光阻層最外層部份受影響。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述含SiOx的聚合物樹(shù)脂以化學(xué)式表示如下 其中，硅原子借助氧鍵結(jié)而與其它硅原子連接。
17.一種用于照相制板工藝的增加聚焦深度的方法，其特征在于，它包括以下步驟于一半導(dǎo)體晶片上形成一光阻層，所述光阻層包含聚合物樹(shù)脂，所述聚合物樹(shù)脂暴露于紫外光后與一活性化合物反應(yīng)形成一薄SiOx層或TiOx層，其中，x介于1和2的間，且所述活性化合物為下列化合物之一六甲基乙硅氨烷、甲基三乙氧基硅烷((C2H5O)3SiCH3)、四乙烷基原硅酸鹽(Si(OC2H5)4)、三甲氧基丙基硅烷((CH3O)3Si(CH2)2CH3)、N-(3-三甲氧基丙硅烷基)、乙二胺((CH3O)3Si(CH2)3NHCH2CH2NH2)、3-氯丙基-三甲氧基硅烷((CH3O)3Si(CH2)3Cl)、3-丙胺基三甲氧基硅烷((CH3O)3Si(CH2)3NH2)、(3-二乙氧基甲硅烷基)丙胺((C2H5O)2Si(CH3)(CH2)3NH2)、三甲氧基硅烷(HSi(OCH3)3)，及四乙氧基鈦(Ti(OC2H5)4)；將所述光阻層置于一光罩下，進(jìn)行一深紫外光照射反應(yīng)；使用一顯影劑移除暴露于深紫外的所述光阻層部份；將所述光阻層剩余部份置于泛紫外光中照射；以及將所述光阻層剩余部份與氣體活性化合物反應(yīng)，使得所述聚合物樹(shù)脂的最外層部份反應(yīng)為一層可增加化學(xué)抗蝕性的SiOx層或TiOx層聚合物樹(shù)脂。
全文摘要
一種用于照相制板工藝的增加聚焦深度的方法,它包括:于一半導(dǎo)體晶片上形成一含聚合物樹(shù)脂的光阻層,聚合物樹(shù)脂在紫外光下與一活性化學(xué)物反應(yīng)形成一薄SiOx或TiOx層;將光阻層置于一光罩下而暴露于深紫外光;使用一顯影劑處理光阻層的被紫外光照射的部分;將光阻層剩余部分暴露于泛紫外光;及使光阻層剩余部分活性化學(xué)氣體處理,使至少聚合物樹(shù)脂的最外層反應(yīng)成一含有SiOx或TiOx物且具有較佳化學(xué)抗蝕性的聚合物樹(shù)脂。它可進(jìn)一步提高光學(xué)分辨率。
文檔編號(hào)G03F7/40GK1381769SQ01116638
公開(kāi)日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2001年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月17日
發(fā)明者張文彬 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司