專利名稱：可調式偏振光反應光阻與應用該光阻微影工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體工藝(Semiconductor Process)與其中所使用的材料，且特別涉及一種可調式偏振光反應光阻與應用此光阻的微影工藝。
然而，當曝光光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑提高至0.7以上時，卻容易產(chǎn)生圖案變形的缺點。其原因簡述如下首先，在曝光工藝中皆采用偏極化的光源(Polarized Light)，其具有電/磁場偏振方向互相垂直的P偏振光與S偏振光兩種成分，而對某一特定指向的圖案而言，P偏振光與S偏振光在光阻層中所造成的強度輪廓(Intensity Profile)并不相同，而決定光阻圖形形狀的總強度輪廓是S偏振光與P偏振光的強度輪廓加成后的結果。
當數(shù)值孔徑在0.7以下時，由于P偏振光與S偏振光二者的穿透系數(shù)相同，所以不論圖案的指向為何，所得的總強度輪廓與光阻圖形形狀并不會隨之改變。但是，當數(shù)值孔徑提高至0.7以上時，P偏振光的穿透系數(shù)則高于S偏振光的穿透系數(shù)，且二者差異幅度隨數(shù)值孔徑增加而增加。因此，隨著圖案指向的改變，總強度輪廓與光阻圖形形狀即會產(chǎn)生不一致的情形，以下將舉例說明。
請參照

圖1、圖2A與圖2B，是公知技術中P/S偏振光穿過Y/X走向圖案而在光阻層中造成的強度輪廓與總強度輪廓，以及對應的光阻圖形間距離(采用正光阻時，但光阻層未繪出，僅以圖2A/2B示意)。如圖1所示，P偏振光與S偏振光的電場偏振方向分別為X方向與Y方向，且光罩100上有圖形間距離a相同的Y走向的圖案102與X走向的圖案104。
接著請參照圖2A，由于Y走向的圖案102與S偏振光的偏振方向相同，故S偏振光的強度輪廓202s的分布窄于P偏振光的強度輪廓202p的分布。另一方面，由于P偏振光的穿透系數(shù)大于S偏振光，故強度輪廓202p的積分值大于強度輪廓202s。簡單地說，就是Y走向的圖案102的總強度輪廓212由較寬的強度輪廓202p主導。
接下來請參照圖2B，由于X走向的圖案104與P偏振光的電場偏振方向相同，故P偏振光的強度輪廓204p的分布窄于S偏振光的強度輪廓204s的分布。另一方面，由于P偏振光的穿透系數(shù)大于S偏振光，故強度輪廓204p的積分值大于強度輪廓204s。簡單地說，就是X走向的圖案104的總強度輪廓214由較窄的強度輪廓204p主導。
請同時參照圖2A與圖2B，由于Y走向的圖案102的總強度輪廓212由較寬的強度輪廓202p主導，而X走向的圖案104的總強度輪廓214由較窄的強度輪廓204p主導，所以總強度輪廓212的分布大于總強度輪廓214的分布。因此，當所使用的光阻型態(tài)為正光阻時，在一定的曝光啟始強度設定Eth下X走向的圖案104的光阻圖形間距離bX會小于Y走向的圖案102的光阻圖形間距離bY。
為解決上述誤差問題，采用高數(shù)值孔徑的曝光工藝前必須作一些修正。由于現(xiàn)有的光學近接修正模式只是針對入射光的矢量(Scalar)進行計算與設計，而未考慮入射光(S/P偏振光)的向量(Vector，即其偏振方向)，所以無法有效彌補因偏振光穿透系數(shù)差異與圖形指向改變所造成的強度輪廓差異，并使光阻圖形間距離或圖形寬度隨其指向變化而產(chǎn)生不同比例的誤差。
本發(fā)明的目的還在于提供一種微影工藝，其中所使用的光阻即為上述本發(fā)明的可調式偏振光反應光阻。
本發(fā)明的可調式偏振光反應光阻的組成包括一感光聚合物，其例如是一線狀感光聚合物。此感光聚合物能吸收曝光光源而產(chǎn)生光反應，且此感光聚合物可以用一物理方式，例如是以施加電場或磁場的方式排列成一特定指向，而此感光聚合物與一偏振光的反應性隨此特定指向與此偏振光的偏振方向的夾角而改變。
本發(fā)明的微影工藝的步驟如下首先提供一曝光光源，其具有偏振方向互相垂直的P偏振光與S偏振光，且P偏振光的穿透系數(shù)大于S偏振光。接著將上述光阻施加于基底上以形成一光阻層，其方法例如為旋涂法(Spin Coating)或氣相沉積法(Vapor Deposition)，并以一物理方式將光阻層中的感光聚合物排成一預設指向，使此感光聚合物對P偏振光的反應性低于對S偏振光的反應性，而能夠彌補P偏振光的穿透系數(shù)大于S偏振光的現(xiàn)象，并使得S偏振光所引發(fā)的光反應量大致等于P偏振光所引發(fā)的光反應量。然后以上述曝光光源與一光罩對光阻層曝光，再使光阻層顯影即完成。
如上所述，本發(fā)明的可調式偏振光反應光阻中含有光反應性隨指向而變的感光聚合物，并通過調整感光聚合物指向的方式改變其對P偏振光與S偏振光的反應性，以彌補P偏振光與S偏振光的穿透系數(shù)差異。因此，P偏振光與S偏振光二者加成所得的總強度輪廓不會隨圖案指向而變，并能防止光阻圖案變形。
圖中標記分別是
20線狀感光聚合物100、400光罩102、402Y走向圖案104、404X走向圖案202p/s、204p/sP/S偏振光的強度輪廓502p、504pP偏振光的有效強度輪廓502s、504sS偏振光的強度輪廓212、214總強度輪廓512、514有效總強度輪廓a、c光罩圖形間距離bY、bX光阻圖形間距離d光阻圖形間距離或圖形寬度θ夾角當感光單體為PMDA，且抗蝕刻單體為ODA時，二者共聚合所形成的線狀感光聚合物(I)的結構式如下 當感光單體為PMDA，且抗蝕刻單體為PDA時，二者共聚合所形成的線狀感光聚合物(II)的結構式如下 請繼續(xù)參照圖3，此線狀感光聚合物20的分子軸(虛線箭號)與P(S)偏振光的電場偏振方向重合時，即對P(S)偏振光有最高的反應性，且對S(P)偏振光有最低的反應性。因此，當S偏振光與P偏振光的穿透系數(shù)比例為m∶1(m＜1)時，只要調整線狀感光聚合物20的指向較為靠近S偏振光的電場偏振方向，使其對S偏振光與P偏振光的反應性比約為1∶m，則可令線狀感光聚合物20對P偏振光與S偏振光的反應量為1∶1。
另外，調整線狀感光聚合物20的方向時則可施加電場或磁場。當線狀感光聚合物20具有電偶極時，可以施加電場來調整線狀感光聚合物20的指向，而電場的來源可為電漿、偏極化的紫外光，或是微波等等。另外，當線狀感光聚合物20具有磁偶極時，即可施加磁場來調整感光聚合物20的指向，而磁場來源例如是電漿。
請參照圖4與圖5A/5B，是本發(fā)明較佳實施例的微影工藝，X走向的圖案與Y走向的圖案因線狀感光聚合物指向的調整而能造成相同的“有效”總強度輪廓。此處在“總強度輪廓”之前加上“有效”二字乃是因為感光聚合物對P偏振光與S偏振光的反應性不同，故需對實際的總強度輪廓加以修正。此處為便于說明起見，將線狀感光聚合物20對S偏振光的反應性定為1，并將對P偏振光的反應性設定為m(m＜1)，而S偏振光與P偏振光的穿透系數(shù)比例則為m∶1。由于此處設定P偏振光的反應性小于1，故下文中P偏振光的“強度輪廓”之前皆加上“有效”二字。
如圖4所示，光罩400上有Y走向的圖案402與X走向的圖案404。接著請參照圖5A，Y走向的圖案402的有效總強度輪廓512為P偏振光的“有效”強度輪廓502p與S偏振光的強度輪廓502s之和，其中有效強度輪廓502p的分布寬于強度輪廓502s的分布，且因線狀感光聚合物20對P偏振光反應性經(jīng)過前述調整，故有效強度輪廓502p低于實際的強度輪廓(虛曲線)，使得有效強度輪廓502p的積分值等于強度輪廓502s的積分值。
然后請參照圖5B，X走向的圖案404的有效總強度輪廓514為P偏振光的有效強度輪廓504p與S偏振光的強度輪廓504s之和，其中有效強度輪廓504p的分布窄于強度輪廓504s的分布，且因線狀感光聚合物20對P偏振光反應性經(jīng)過前述調整，使有效強度輪廓504p低于實際的強度輪廓(虛曲線)，而使有效強度輪廓504p的積分值等于強度輪廓504s的積分值。
接著請同時參照圖5A與圖5B，由于Y走向的圖案402的有效強度輪廓502p經(jīng)過比例調降，故與X走向的圖案404的強度輪廓504s相同；且X走向的圖案404的有效強度輪廓504p經(jīng)過比例調降，故與Y走向圖案402的強度輪廓502s相同。因此，經(jīng)加成后Y走向圖案402的有效總強度輪廓512與X走向圖案404的有效總強度輪廓514相同，使顯影后所得的Y走向光阻圖案的圖形間距離/圖形寬度(使用正光阻/負光阻時)與X走向光阻圖案相同。
如上所述，本發(fā)明較佳實施例的可調式偏振光反應光阻中含有反應性隨指向而變的線狀感光聚合物，并通過調整線狀感光聚合物指向的方式改變其對P偏振光與S偏振光的反應性，以彌補P偏振光與S偏振光的穿透系數(shù)差異。因此，P偏振光與S偏振光二者加成所得的總強度輪廓不會隨線狀圖案的走向而改變，使所得的線狀光阻圖形的線寬或線間距能保持一致。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉該技術的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內所作的更動與潤飾，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種可調式偏振光反應光阻，適用于一微影工藝，其特征在于該光阻的組成中包括一感光聚合物，并且該感光聚合物能吸收該微影工藝中所使用的一曝光光源，而產(chǎn)生光反應；該感光聚合物能通過一物理方式排列，以具有一特定指向；該感光聚合物對一偏振光的反應性隨該特定指向以及該偏振光的偏振方向的夾角而改變。
2.根據(jù)權利要求1所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于該感光聚合物是一線狀感光聚合物。
3.根據(jù)權利要求2所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于當該線狀感光聚合物的指向與該偏振光的電場偏振方向平行時，該線狀感光聚合物對該偏振光的反應性最大；而當該線狀感光聚合物的指向與該偏振光的電場偏振方向垂直時，該線狀感光聚合物對該偏振光的反應性最小。
4.根據(jù)權利要求2所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于該線狀感光聚合物的分子量介于102至108之間。
5.根據(jù)權利要求2所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于該線狀感光聚合物的分子量介于104至106之間。
6.根據(jù)權利要求2所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于該線狀感光聚合物是一感光單體與一抗蝕刻單體的一共聚合物(copolymer)。
7.根據(jù)權利要求6所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于該感光單體包括PMDA(pyromellitic dianhydride)。
8.根據(jù)權利要求6所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于該抗蝕刻單體包括ODA(4.4′-oxydianiline)。
9.根據(jù)權利要求6所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于該抗蝕刻單體包括PDA(para-phenylene diamine)。
10.根據(jù)權利要求1所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于該感光聚合物具有一電偶極，且該物理方式為施加電場。
11.根據(jù)權利要求10所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于施加電場的方法包括使用電漿。
12.根據(jù)權利要求10所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于施加電場的方法包括使用偏極化的紫外光。
13.根據(jù)權利要求10所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于施加電場的方法包括使用微波。
14.根據(jù)權利要求1所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于該感光聚合物具有一磁偶極，且該物理方式為施加磁場。
15.根據(jù)權利要求14所述的可調式偏振光反應光阻，其特征在于施加磁場的方法包括使用電漿。
16.一種微影工藝，適用于一基底，其特征在于包括下列步驟提供一光阻，該光阻的組成中包括一感光聚合物，該感光聚合物能吸收該微影工藝中所使用的一曝光光源而產(chǎn)生光反應，且能以一物理方式排列而具有一特定指向，而該感光聚合物與一偏振光的反應性隨該特定指向與該偏振光的偏振方向的夾角而改變；提供一曝光光源，該曝光光源具有偏振方向互相垂直的P偏振光與S偏振光，且該P偏振光的穿透系數(shù)大于該S偏振光；將該光阻施于該基底上以形成一光阻層，并以該物理方式使該光阻層中的該感光聚合物具有一預設指向，使得該感光聚合物對該P偏振光的反應性低于對該S偏振光的反應性，而能夠彌補該P偏振光與該S偏振光的穿透系數(shù)差異，并導致該S偏振光所引發(fā)的光反應量大致等于該P偏振光所引發(fā)的光反應量；以該曝光光源與一光罩對該光阻層曝光；使該光阻層顯影。
17.根據(jù)權利要求16所述的微影工藝，其特征在于該感光聚合物是一線狀感光聚合物。
18.根據(jù)權利要求17所述的微影工藝，其特征在于當該線狀感光聚合物的指向與該偏振光的電場偏振方向平行時，該線狀感光聚合物對該偏振光的反應性最大；而當該線狀感光聚合物的指向與該偏振光的電場偏振方向垂直時，該線狀感光聚合物對該偏振光的反應性最小。
19.根據(jù)權利要求17所述的微影工藝，其特征在于該線狀感光聚合物的分子量介于102至108之間。
20.根據(jù)權利要求17所述的微影工藝，其特征在于該線狀感光聚合物的分子量介于104至106之間。
21.根據(jù)權利要求17所述的微影工藝，其特征在于該線狀感光聚合物是一感光單體與一抗蝕刻單體的一共聚合物。
22.根據(jù)權利要求21所述的微影工藝，其特征在于該感光單體包括PMDA(pyromellitic dianhydride)。
23.根據(jù)權利要求21所述的微影工藝，其特征在于該抗蝕刻單體包括ODA(4.4′-oxydianiline)。
24.根據(jù)權利要求21所述的微影工藝，其特征在于該抗蝕刻單體包括PDA(para-phenylene diamine)
25.根據(jù)權利要求16所述的微影工藝，其特征在于該感光聚合物具有一電偶極，且該物理方式為施加電場。
26.根據(jù)權利要求25所述的微影工藝，其特征在于施加電場的方法包括使用電漿。
27.根據(jù)權利要求25所述的微影工藝，其特征在于施加電場的方法包括使用偏極化的紫外光。
28.根據(jù)權利要求25所述的微影工藝，其特征在于施加電場的方法包括使用微波。
29.根據(jù)權利要求16所述的微影工藝，其特征在于該感光聚合物具有一磁偶極，且該物理方式為施加磁場。
30.根據(jù)權利要求29所述的微影工藝，其特征在于施加磁場的方法包括使用電漿。
31.根據(jù)權利要求16所述的微影工藝，其特征在于該光阻的施加方法包括旋涂法。
32.根據(jù)權利要求16所述的微影工藝，其特征在于該光阻的施加方法包括氣相沉積法。
全文摘要
一種可調式偏振光反應光阻與應用此光阻的微影工藝，適用于曝光光學系統(tǒng)的高數(shù)值孔徑。此光阻的組成中包含一感光聚合物，此感光聚合物能吸收曝光光源而產(chǎn)生光反應，且能以電場或磁場排列成一預設指向，而此感光聚合物對一偏振光的反應性是隨此預設指向與偏振光的夾角而變。另外此微影工藝中調整光阻中感光聚合物的指向，使其對P偏振光的反應性低于對S偏振光的反應性，而能夠彌補高數(shù)值孔徑下P偏振光的穿透系數(shù)大于S偏振光的現(xiàn)象，進而防止光阻圖案產(chǎn)生變形。
文檔編號G03F7/20GK1430100SQ01130268
公開日2003年7月16日 申請日期2001年12月29日 優(yōu)先權日2001年12月29日
發(fā)明者林順利, 許偉華 申請人:旺宏電子股份有限公司