光致抗蚀剂薄膜在光刻掩膜制作中的应用.pdfVIP

2000年10月·广西·北海 第七届全国周体薄膜学术会议 光致抗蚀剂薄膜在光刻掩模制作中的应用 侯德胜孙方冯伯儒张锦 (中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室，成都，610209) 羹要本文介绍光致抗蚀剂薄膜在光刻掩模制作中的一种新的应用，即用光致抗蚀剂 薄膜来制作光刻用的衰减相移掩横。介绍这种新方法的原理和制作工艺，并将制作的光致 抗蚀剂衰减相移掩模用于KrF准分子激光投影光刻曝光实验，得出了显著提高光刻分辨力 的实验结果。 关■弼：光致抗蚀剂薄膜光刻掩模衰减相移掩模分辨力 1．前言 在光致抗蚀荆发展初期，有人曾用其制作光刻掩模，由于当时的曝光方法尚处于接触 式曝光阶段．而光致抗蚀剂质地较软，使用次数多了就会增加掩模上的缺陷，甚至无法使用。 所以，后来人们选择并采用“铬”这一质地坚硬耐磨的材料制作光刻掩模之后．光致抗蚀 剂掩横就被淘汰了。 随着大规模集成电路的不断发展，要求越来越高的图形分辨力，对光刻掩模的制作要 求也越来越高。特别是随着相移掩横技术的兴起．人们又开始寻求用新材料新方法来制作 所需要的各种相移掩模。 相移掩模可以在现有光刻设备的基础上，有效地提高光刻图形的分辨力。相移掩模的 种类有多种，先期研究的类型有Levenson交替型、无铬塑、边沿型等，这些类型的相移掩 模分别适用于不同类型的图形，并且需要特殊的制作方法，存在应用局限性。近年来又发 展了一种衰减型相移掩模，其特点是适合于各种类型的图形。 衰减相移掩横的结构先期发展的为双层结构．即一层膜为相移层控制相移度，另一层 膜为衰减层控制透过率。双层结构由于结构复杂，制作困难，后期又发展了单层结构的衰 减相移掩模。单层结构的衰减相移掩摸一般采用CrO、CrON等材料制作同时起衰减和相移 作用的单层膜层…。单层结构的衰减相移掩模结构简单．但其制作过程仍较复杂．CrO、CrON 等材料的单层膜制作均需要采用溅射镀膜工艺．需要的设备和工艺都比较复杂，制作周期 长，成本高。 本文提出一种结构简单．制作容易，成本低，不需要镀膜设备和镀膜工艺的单层膜结 构的衰减相移掩模的制作新方法，即用光致抗蚀剂薄膜来翩作衰减相移层。 2．用光致抗蚀剂稍作衰减相移掩模 11)原理及方法 光致抗蚀耕衰减相移掩摸采用光致抗蚀荆膜层来代替CrO、CrON等单层材料膜层，同 时起相移层和衰减层的作用。用普通的匀胶方法将光致抗蚀荆均匀涂敷在玻璃或石英等透 明基片上．做成单层结构的衰减相移掩模基板，再对衰减相移掩模基板进行曝光显影等工 艺后．制成有图形的实用衰减相移掩模。 匀胶的光致抗蚀剂膜层的厚度，由抗蚀荆材料的折射率和曝光波长等参数确定，其基 本要求是使^射光通过此厚度的抗蚀荆膜层后，位相产生180度或其奇数倍的移动，同时 使人射光的透过率在5～20％的范围内。 190 ∞吣年10胃-广西·北海 第七屑全国固体薄膜学术会议 厚度d的表达式为 ^ d=——X f2m+1) 2{n-1) 其中，n为光致抗蚀剂材料的折射率：^为光瓤曝光光源的披长：{2m+1)表示基本厚度的 倍率．这里可取m=0，1，2，3，……．当m=0时．求出的厚度为180度相穆的基本厚 度，当m=1．2，3．…!v时，求出的厚度为基本厚度的奇数倍的厚度。通过实验选取适 当的m值，使得到的厚度d同时满足相移度和透过率的基本要求。 按照经实验确定的匀胶厚度d，在玻璃或石 英等透明基片上用匀胶机均匀涂敷所需厚度的光致 抗蚀剂后，就做成了单层结构的衰减相移掩模基 板。再利甩与传统掩横相同的曝光方法I如电子柬 曝光、激光直写曝光等)在基板上制作掩模图形， 经显影后就形成有图形的可直接用于光麴曝光的衰 减相移掩模。 。 (2l互薏飘：较 r 圈l是翳cro、-c螂等材辩精骥囊嘲-湘榛糍簿 的基奉蕊艺；j穗狂龃l以，e袖膜层为织“一j彗先崔树参 好翦玻螭或磊蒸尊透嚼基片【根器翮的曝光渡长 选用零肄材瓣钓基片)上．甩巍射渡揍翥法攮熊设 计的厚度要求均匀簸—谣cr。膜层