用于浸没式光刻的液体组合物及光刻法制造技术

本发明专利技术披露用于浸没式光刻的液体组合物，及使用该组合物的光刻法。该液体组合物包括至少一种非离子表面活性剂，其选自聚乙烯醇、季戊四醇类化合物、包含环氧烷的聚合物以及化学式Ⅰ代表的化合物，其中Ｒ为直链或支链的取代的Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４０］烷基，且ｎ为１０到１０，０００的整数。该液体组合物的表面张力由于非离子表面活性剂的存在而下降，因此可解决该液体组合物在具有精细布局的晶片上无法被完全填满和被部分浓缩的问题，并且可移除光刻胶膜和该液体组合物之间的微形气泡。（见式Ⅰ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于浸没式光刻(immersion lithography)的液体组合物和光刻法。更具体地，本专利技术涉及尺寸小于50纳米(nm)装置的显影光刻法中，用于浸没式光刻的液体组合物，以及使用该液体组合物的光刻法。
技术介绍
目前所用的光刻法为干式光刻法，其使用在曝光透镜和晶片之间填充空气用的一种曝光系统。当为干式光刻法时，用于显影50纳米装置的新颖曝光系统使用F2激光或远紫外线(EUV)激光作为光源。因此，F2激光在显影薄膜时产生问题，而远紫外线激光则会在显影掩膜和光源时发生问题，从而为装置大量制造时的一个缺点。为了解决上述问题，已经将浸没式光刻法发展成为惰性的光刻法(noblelithography process)。该浸没式光刻可改善分辨能力，所采取的方式为在最终投影透镜和晶片中置放液体，并且增加光学系统的数值孔径(下文简写为“NA”)(相当于液体的折射率)。此处，透过液体的光源的实际波长相当于空气中的波长除以相应介质的折射率所得的数值。因此，当波长为193纳米的光(ArF激光)通过水介质时，离开该介质的ArF激光的波长会从193纳米降到134纳米(以水的折射率1.44为基准)，获得与较短光源(例如，157纳米的F2激光)的相同效果。图1为说明浸泡式曝光计(immersion exposer)优点的图。如图所示，当既定间距中的NA值为固定时，显示其焦距深度(下文简写为“DOF”)增加。当NA值增加到大于1时，透镜的分辨能力会获得改善。对于50纳米装置的显影而言，用于浸没式光刻的液体组合物必须使用上述浸没式光刻法。在此，用于浸没式光刻的液体组合物应该要能够将晶片的精细布局(fine topology)表面完全覆盖，并且微形气泡应该要从光刻胶膜和该液体组合物间被完全移除。图2为说明常规浸没式光刻法中问题实例的横截面图。当将用于浸没式光刻的液体组合物20涂覆于具有精细布局的晶片10上时，图2显示该液体组合物20无法完全地填充在该晶片10的精细布局上(以“A”表示)。因为不被该液体组合物填充的部分反而是被空气所填满，图案的分辨能力由于液体组合物和空气折射率的差异而会大幅度的下降。
技术实现思路
本专利技术披露一种用于浸没式光刻的液体组合物。该液体组合物包含主要成份和添加剂，其中该主要成份为水，且该添加剂为非离子表面活性剂，其选自聚乙烯醇、季戊四醇类化合物、包含环氧烷的聚合物、如下化学式I代表的化合物和其混合物。该式I化合物为 其中R为直链或支链的取代的C1-C40烷基，且n为10到10,000的整数。本文也公开了制造半导体器件的方法。该方法包括提供晶片，于该晶片上形成光刻胶膜，利用上文所述含非离子表面活性剂的液体组合物曝光该光刻胶膜，以及显影经曝光的光刻胶膜，获得光刻胶图案。附图说明为能够更完整地了解本专利技术，应参考以下详细说明和附图，其中图1为说明浸泡式曝光计优点的图；图2为说明常规浸没式光刻法中问题的实例的横截面图；图3a为说明本专利技术实施方式的浴缸式(bath-type)的浸没式光刻装置的横截面图；图3b为说明本专利技术实施方式的淋浴式(shower-type)的浸没式光刻装置的横截面图；和图3c为说明本专利技术实施方式的潜艇式(submarine-type)的浸没式光刻装置的横截面图。虽然所揭示专利技术可以有各种不同形式的实施方式，附图(下文将予以说明)中图解说明本专利技术的具体实施方式，但必须了解地是，公开的内容和图式用于解说，并非意图用来将本专利技术限制于其中所述的具体实施方式。附图中各组件的符号10晶片20液体组合物30浸没透镜(immersion lens)单元40晶片座台(wafer stage)50投影透镜(projection lens)单元具体实施方式本文提供用于浸没式光刻的液体组合物，该组合物包含作为主要成份的水和作为添加剂的非离子表面活性剂。本文所述表面活性剂应对光源是透明的，其折射率与水相近，并且若将其加入用于浸没式光刻的液体组合物中时，不会在其间产生气泡。满足以上条件的表面活性剂优选为非离子表面活性剂，而更优选为该非离子表面活性剂不包含芳香基团。该非离子表面活性剂优选选自化学式I代表的化合物(如下所示)、聚乙烯醇、季戊四醇类化合物、包含环氧烷的聚合物和其混合物。 其中R为直链或支链的取代的C1-C40烷基，且n为10到10,000的整数。以组合物总重为基准，该表面活性剂的含量优选为0.01重量％(wt.％)到5wt.％，更优选为0.05wt.％到1wt.％。当表面活性剂的量超过5wt.％时，透镜在曝光时会被表面活性剂所污染，并且发现假如表面活性剂的量低于0.01wt.％时，其效果就不是那么地显著。式I化合物优选选自聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯-异辛基环己醚、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇三油酸酯和其混合物。聚乙烯醇的重均分子量优选为1,000到150,000。季戊四醇类化合物的数均分子量优选为10到10,000。季戊四醇类化合物优选选自季戊四醇乙氧化物、季戊四醇单油酸酯和其混合物。包含环氧烷之聚合物的数均分子量优选为10到20,000。该环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷和其组合。以聚合物总重为基准，此处环氧烷的含量为70wt.％到90wt.％。当环氧烷的含量超过90wt.％时，表面活性剂的效果会下降，并且如果在环氧烷含量低于70wt.％情况下，当将表面活性剂溶于水中时，其为不透明。包含环氧烷的聚合物为包含80wt.％环氧乙烷以及数均分子量为2,250的聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)，包含82.5wt.％环氧乙烷以及数均分子量为14,600的聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)，或是包含80wt.％环氧乙烷以及数均分子量为8,400的聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)。例如，包含80wt.％环氧乙烷的聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)是指，聚(乙二醇)的含量占聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)总重的80wt.％。在液体组合物中，当水为去离子水时，其温度范围为20℃到25℃，优选为22℃到23℃，并且经过滤除去杂质。此外，将已经通过过滤器除去杂质的去离子水与表面活性剂混合，然后再次过滤，获得所公开的用于浸没式光刻的液体组合物。所公开的用于浸没式光刻的液体组合物包含上述非离子表面活性剂，其可降低液体组合物的表面张力。因此，使用本专利技术液体组合物时，液体组合物无法在具有精细布局的晶片和普通的晶片上被完全填满和被部分浓缩的问题可获得解决，并且得以移除介于光刻胶膜和该液体组合物间的微形气泡。本专利技术也提供浸没式光刻装置，其包含浸没透镜单元、晶片座台和投影透镜单元，其中所公开的用于浸没式光刻的液体组合物使用在浸没透镜单元中。上述浸没透镜单元装设成具有用于浸没式光刻的液体组合物的接收部分，供给部分和复原部分。安装在晶片座台上的晶片包括具有精细布局的晶片和普通的晶片，并且所公开的用于浸没式光刻装置优选选自淋浴式装置，浴缸式装置和潜艇式的装置。参照图3a，图3a图示一种浴缸式的浸没式光刻装置，其包含浸没透镜单元30，以使用于浸没式光刻的液体组合物20可覆盖晶片10的整个表面。参照图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于浸没式光刻的液体组合物，包含主要成份和添加剂，其中该主要成份为水且该添加剂为非离子表面活性剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：孔根圭，金炯崙，金炯秀，郑载昌，李晟求，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]