专利名称：应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体工艺技术，特别是涉及一种改良的湿浸式光刻技术以及其所使用的湿浸介质。现有技术中常用来阻挡光酸扩散的上保护层可以在本发明中被省略。
背景技术：
光刻工艺技术在IC制造中一直扮演着举足轻重的角色，随着IC产品技术需求的提升，光刻技术也需不断地提高分辨率以制作更微小的特征尺寸。
如本领域技术人员所熟知，光学光刻系统的分辨率(r0)可以下面的方程式表示r0＝k1λ/NA (1)其中λ是光学光刻系统操作时所使用的光波长，NA代表数值孔径，而数值孔径又可用下面的方程式表示NA＝n sin θ0(2)其中n即代表光线光学光刻系统的光学透镜与晶片之间的介质的折射率(refraction index)。
由前述方程式可知，要提高分辨率通常可以采下列几种方法进行(1)缩短光源波长λ，例如从较早使用的g-line汞灯光源、193纳米准分子激光光源到157纳米，甚至发展中的极短紫外线光；(2)采用分辨率加强技术(resolution enhancement techniques)，例如相位移光掩模、偏轴照明等；(3)经由改善光学系统加大数值孔径(NA)。
湿浸式光刻技术则提供另一种提高分辨率的方法。所谓湿浸式光刻技术乃将光学透镜与光致抗蚀剂之间的空气介质以流体取代的技术，利用光通过流体介质后，缩短光源波长以提升其分辨率，公式为λ′＝λ/n(λ′为通过流体介质后的波长；λ为在空气中的波长；n为流体介质的折射率)。若将目前193纳米波长曝光机器中，在光源与晶片之间加入纯水为介质(水的折射率约为1.43)，其波长可缩短为132纳米。
然而湿浸式技术仍有几项关键因素待克服，例如纯水与光致抗蚀剂交互作用以及水中微泡的控制等等。若湿浸式技术能研发成功，将可以继续使用193纳米曝光机，进行65纳米以及45纳米等先进工艺研发，而可以省下可观的曝光机的设备成本支出。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种改良的湿浸式光刻技术，以解决现有技艺中光致抗蚀剂照光产生光酸与其对湿浸介质所造成的影响。
本发明提供一种应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其中该湿浸介质填满在由一步进机的成像透镜的前表面与一光致抗蚀剂层的上表面所定义的间格空隙中，其中该湿浸介质的pH值与该光致抗蚀剂层的pH值匹配，藉此避免由于该光致抗蚀剂层照光产生光酸由该光致抗蚀剂层渗出到该湿浸介质中所产生的影响。该光致抗蚀剂层直接接触该湿浸介质，而可以省略一上保护层。
为了进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而附图仅供参考与辅助说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1绘示的是本发明优选实施例的剖面示意图。
简单符号说明10半导体基材 11上表面12抗反射膜13上表面14光致抗蚀剂层16湿浸介质18间格空隙19前表面20成像透镜
具体实施例方式
本发明关于一种改良的湿浸式光刻技术，其中特别涉及一种非中性的湿浸介质的使用，目的在解决现有技艺中光致抗蚀剂照光产生光酸(photo acidgenerator，PAG)与其对湿浸介质所造成的影响，藉此有效地延长ArF步进机器在半导体工艺中的使用极限。下文中，所谓的“非中性”指的是该湿浸介质的pH值不等于7.0。
请参阅图1，其绘示的是本发明优选实施例的剖面示意图。如图1所示，在一晶片转台(图未示)上放置有一硅晶片或半导体基材10，其中半导体基材10具有一上表面11，其上设有一层抗反射膜12，在抗反射膜12上形成有一光致抗蚀剂层14。根据本发明的优选实施例，光致抗蚀剂层14为一正光致抗蚀剂，但不限于此。较重要的是，光致抗蚀剂层14具有在照光时产生光酸的特性，前述的光在此实施例中指的是ArF 193纳米准分子激光。如前所述，由于光致抗蚀剂层14在照光时产生大量光酸，并渗入与其接触的湿浸介质，例如纯水中，因而改变了纯水的pH值以及成像品质。
根据本发明的优选实施例，在光致抗蚀剂层14之上为步进机器的成像透镜20，其与光致抗蚀剂层14接近并列配置，其中成像透镜20具有一前表面19，其与光致抗蚀剂层14的上表面14定义出间隔空隙18。在此间隔空隙18中填满有非中性的湿浸介质16。为解决前述的光致抗蚀剂层14在照光时产生大量光酸，并渗入与其接触的湿浸介质的问题，本发明的非中性的湿浸介质16特别调整配方使其pH值与光致抗蚀剂层14的pH值相匹配，如此使得在光致抗蚀剂层14照光产生光酸后，不会因为光酸渗入，改变湿浸介质16的pH值，而影响成像品质。其中，光致抗蚀剂层14的pH值可以由光致抗蚀剂供货商提供，或者在光致抗蚀剂呈液态时进行测量。
此外，前述的非中性的湿浸介质16可以是包括缓冲系统的水溶液，例如由盐酸-氯化钾等缓冲溶液系统，藉此在整个光刻过程中，让湿浸介质16保持在pH值固定的状态。值得注意的是，本发明由于采用非中性的湿浸介质16，因此可以省略掉现有技艺中常覆于光致抗蚀剂表面用来阻挡光酸扩散的上保护层(topcoat)，也因此可以进一步简化工艺步骤并节省成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其中该湿浸介质填满在由步进机的成像透镜的前表面与一光致抗蚀剂层的上表面所定义的间格空隙中，其特征在于该湿浸介质的pH值与该光致抗蚀剂层的pH值匹配，藉此避免由于该光致抗蚀剂层照光产生光酸由该光致抗蚀剂层渗出到该湿浸介质中所产生的影响。
2.如权利要求1所述的应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其特征在于该湿浸介质包括一缓冲系统的水溶液，可以使该湿浸介质的pH值在光刻工艺中维持固定不变。
3.如权利要求1所述的应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其特征在于该光致抗蚀剂层具有照射光线时产生光酸的特性者。
4.如权利要求3所述的应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其特征在于其中该光线为ArF 193纳米准分子激光。
5.如权利要求1所述的应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其特征在于该光致抗蚀剂层为正光致抗蚀剂。
6.一种应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其中该湿浸介质填满在由一步进机的成像透镜的前表面与一光致抗蚀剂层的上表面所定义的间格空隙中，其特征在于该湿浸介质的pH值与该光致抗蚀剂层的pH值匹配，藉此避免由于该光致抗蚀剂层照光产生光酸由该光致抗蚀剂层渗出到该湿浸介质中所产生的影响，其中该光致抗蚀剂层直接接触该湿浸介质，而且省略一上保护层。
7.如权利要求6所述的应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其特征在于该湿浸介质包括一缓冲系统的水溶液，可以使该湿浸介质的pH值在光刻工艺中维持固定不变。
8.如权利要求6所述的应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其特征在于该光致抗蚀剂层具有照射光线时产生光酸的特性者。
9.如权利要求8所述的应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其特征在于其中该光线为ArF 193纳米准分子激光。
10.如权利要求6所述的应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其特征在于该光致抗蚀剂层为正光致抗蚀剂。
全文摘要
一种应用在湿浸式光刻工艺中的湿浸介质，其中该湿浸介质填满在由一步进机的成像透镜的前表面与一光致抗蚀剂层的上表面所定义的间格空隙中，其特征在于该湿浸介质的pH值与该光致抗蚀剂层的pH值匹配，藉此避免由于该光致抗蚀剂层照光产生光酸由该光致抗蚀剂层渗出到该湿浸介质中所产生的影响。
文档编号H01L21/02GK1831650SQ200510054310
公开日2006年9月13日 申请日期2005年3月8日 优先权日2005年3月8日
发明者林思闽 申请人:联华电子股份有限公司