技術名稱：光學漸變層之製作與光學微影應用
技術形式：中華民國專利（1件）
授權形式：專利授權；技術移轉
技術來源：國家實驗研究院
應用產業：光電產業；半導體製程技術；光學漸變層

技術描述：
在光學微影技術為主流的製程中，目前以ArF (波長為193 nm)深紫外光微影(deep ultraviolet)應用較為廣泛，此外F2真空紫外光(vacuum ultraviolet)微影(波長為157nm)，搭配高數值孔徑(high numerical aperture)與離軸照明(off axis illumination，OAI)，相位偏移光罩(phase shifting mask, PSM)等解析增益技術，可使製程線寬順利進入65nm以下的世代。

然而，在微影曝光時，入射光在光阻與底材介面之間造成高反射光，形成入射光與反射光在光阻內有干涉現象(interference)，因此會造成光阻在側壁輪廓具有駐波效應(swing effect)。為了避免此現象，因而研發一種底部抗反射層(bottom antireflective coatings)結構，此薄膜位於光阻與底材之間。根據理想的底部抗反射層設計理念，其光學薄膜應為多層(multilayer)結構。此結構採用消光係數(extinction coefficient)由表層向內部成階梯式漸增，如此能使入射光逐漸被吸收，而反射光也因為折射率的匹配而大幅降低，如此能夠增大製程的容忍度。

由於多層底部抗反射層製作較為複雜，為了簡化製程，我們提出一種新型漸變吸收式底部抗反射層，具有多層底部抗反射層的優點。本研究利用氮化矽或氮氧化矽等無機材料，製作一均勻的底部抗反射層。如圖一所示，為了製作一光學漸變薄膜，本研究利用電漿輔助氣象沉積(PECVD)方式，針對沉基好的無機薄膜，施以氧氣(O2)或一氧化二氮(N2O)的電漿表面處理。如圖二(a)為氮化矽針對不同波長設計一低反射率(reflectance)的單層薄膜。如圖二(b)所示，可以看出經過電漿處理後薄膜，在微影波長193與157nm處，其反射率將會同時大幅降低。

根據材料分析X光電子能譜儀(XPS) 與二次離子質譜儀(SIMS)的結果，證實經過電漿處理後，其薄膜表面大部分氧化成為二氧化矽(SiO2)，薄膜內部幾乎為氮化矽(SiNx)或氮氧化矽(SiOxNy)，而且漸變深度約為100A。接著搭配等效介質理論分析光學薄膜，可以確認其折射率為逐漸改變的光學薄膜。(828字)

關鍵圖式：

圖一　電漿處理製作光學漸變式底部抗反射層，可使193與157nm微影反射光大幅下降

圖二　(a)電漿處理前 (b)電漿處理後，不同厚度氮化矽薄膜的反射率光譜圖