專利名稱：減輕雙曝光工藝中的抗蝕劑圖案關鍵尺寸變化的方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及半導體制造的方法，并且更加具體地涉及用于減輕雙曝光工藝 中抗蝕劑圖案關鍵尺寸(CD)變化的方法。
背景技術：
半導體集成電路通常使用光刻技術制造。在光刻工藝中，光抗蝕劑層在襯底如硅 晶片上淀積。對襯底進行烘焙以去除保留在光抗蝕劑層中的溶劑。通過具有所需要的圖案 的光掩模將光抗蝕劑曝光于光化輻射的源。輻射曝光在光抗蝕劑的曝光區(qū)域內(nèi)引起化學反 應，并且在光抗蝕劑層中產(chǎn)生了對應于掩模圖案的潛像。繼而在顯影劑溶液中顯影光抗蝕 齊U，以便對于正性光抗蝕劑去除光抗蝕劑的曝光部分，或者對于負性光抗蝕劑去除光抗蝕 劑的未曝光部分。然后構(gòu)圖的光抗蝕劑可以用作掩模，用于襯底的后續(xù)制造工藝，如淀積、 刻蝕或離子注入工藝。浸沒式光刻是一種光刻分辨率增強技術，半導體行業(yè)已經(jīng)將該技術用于45nm和 32nm節(jié)點，以及可能的除此以外的節(jié)點。在浸沒式光刻工藝中，將液體介質(zhì)置于光刻工具的 最后透鏡和晶片之間，代替?zhèn)鹘y(tǒng)干法光刻工藝中的氣體介質(zhì)。與干法光刻工藝相比較，浸沒 式光刻可以將分辨率提高與液體的折射率相同的系數(shù)。當前的193nm浸沒式光刻工具使用 水作為液體介質(zhì)，其在193nm具有1. 44的折射率。采用193nm浸沒式光刻的一個主要挑戰(zhàn)是缺陷控制。已經(jīng)表明水從光抗蝕劑中提 取出光酸產(chǎn)生劑(PAG)和光生酸。進入到水中的PAG以及酸的浙濾可能造成光抗蝕劑的缺 陷。另外，提取出的PAG和酸還可能污染或腐蝕光刻工具的透鏡。為了解決這些問題，使用 頂涂層直接放置在光抗蝕劑的頂上。頂涂充當水和光抗蝕劑之間的阻擋層，并且能夠有效 地減少從光抗蝕劑的進入到水中的PAG和酸的浙濾。頂涂通常是酸性材料，其可以在光抗 蝕劑的顯影步驟期間通過水基顯影劑去除。為了增加集成電路的特征密度，半導體行業(yè)已經(jīng)開發(fā)了多種雙構(gòu)圖技術，例如雙 曝光和雙曝光雙刻蝕。在雙曝光工藝中，光抗蝕劑層通過使用兩個光掩模的兩個獨立曝光 序列進行曝光。該技術通常用于在相同的層中產(chǎn)生不同的或具有不一致的密度或間距的圖 案。在雙曝光雙刻蝕工藝中，曝光光抗蝕劑的第一層。在第一光抗蝕劑中形成的圖案通過 第一刻蝕工藝傳遞到其下的硬掩模層，以在硬掩模中形成第一圖案。光抗蝕劑的第二層涂 敷在硬掩模上。第二光抗蝕劑經(jīng)過第二曝光以在第二光抗蝕劑中形成第二圖案。硬掩模中 的第一圖案和第二光抗蝕劑中的第二圖案形成組合的掩模，其在第二刻蝕工藝中傳遞到下 面的最后層。雙曝光雙刻蝕技術允許特征密度的增加。雖然雙構(gòu)圖技術在增強圖案密度方面效果相對較好，但是存在一個普遍的問題， 第一曝光之后形成的圖案的CD可能在后續(xù)工藝期間變化，造成CD變化的附加來源。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，本發(fā)明涉及光 刻方法，包括以下步驟在襯底之上形成光抗蝕劑層；將光抗蝕劑層曝光于第一輻射；對光抗蝕劑層進行顯影以在光抗蝕劑層上形成第一圖案； 在光抗蝕劑層之上形成頂涂層；將頂涂層和光抗蝕劑層曝光于第二輻射；去除頂涂層；以 及對光抗蝕劑層進行顯影以在光抗蝕劑層中形成第二圖案。優(yōu)選地，將頂涂層和光抗蝕劑層曝光于第二輻射是使用浸沒式光刻工藝來實施 的。在另一個實施方式中， 本發(fā)明涉及光刻方法，包括以下步驟在襯底之上形成光 抗蝕劑層；在光抗蝕劑層之上形成第一頂涂層；將第一頂涂層和光抗蝕劑層曝光于第一輻 射；對光抗蝕劑層進行顯影以在光抗蝕劑層中形成第一圖案；在光抗蝕劑層上形成第二頂 涂層；將第二頂涂層和光抗蝕劑層曝光于第二輻射；去除第二頂涂層；以及，對光抗蝕劑層 進行顯影以在光抗蝕劑層中形成第二圖案。優(yōu)選地，將第一頂涂層和光抗蝕劑層曝光于第一輻射以及將第二頂涂層和光抗蝕 劑層曝光于第二輻射是使用浸沒式光刻工藝來實施的?？梢酝ㄟ^將頂涂層與有機溶劑接觸而去除頂涂層。所述有機溶劑可以包括1-丁 醇、甲醇、乙醇、1-丙醇、乙烯乙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2-丙二醇、 1，3_丙二醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚 醇、4-庚醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-甲基-3-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲 基-2-戊醇、3-甲基-3-戊醇、4-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2，4-二甲基-3-戊醇、 3-乙基-2-戊醇、1-甲基環(huán)戊醇、2-甲基-1-己醇、2-甲基-2-己醇、2-甲基-3-己醇、
3-甲基-3-己醇、4-甲基-3-己醇、5-甲基-1-己醇、5-甲基-2-己醇、5-甲基-3-己醇、
4-甲基環(huán)己醇、1，3_丙二醇、辛醇、癸烷或包含一種或兩種上述溶劑的組合物。頂涂層優(yōu)選地包括包含酸基團的聚合物。酸基團可以包括羧酸、氟醇、氟磺胺，或 包括一種或兩種上述基團的組合。頂涂層優(yōu)選地可溶于水合堿性顯影劑中。同樣優(yōu)選地，第一輻射和第二輻射都具有大約193nm的成像波長。光刻方法可以進一步包括至少一個以下步驟在對光抗蝕劑層進行顯影以在光抗 蝕劑層中形成第一圖案之前，以第一溫度烘焙襯底；在對光抗蝕劑層進行顯影以在光抗蝕 劑層中形成第二圖案之前，以第二溫度烘焙襯底；以及，在對光抗蝕劑層進行顯影以在光抗 蝕劑層中形成第二圖案之后，將第二圖案傳遞到襯底中。將第二圖案傳遞到襯底中可以包 括刻蝕或離子注入襯底沒有被光抗蝕劑層覆蓋的部分。上述以及其他特征通過以下的附圖和詳細描述舉例說明。


包括了附圖以提供對本發(fā)明的進一步理解，將其并入說明書并構(gòu)成說明書的一部 分。附圖示出了本發(fā)明的實施方式，并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的光刻方法的流程圖；圖2-圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的光刻方法的示例性加工步驟的 截面圖；圖9示出了在根據(jù)圖1的工藝產(chǎn)生第一曝光之后，構(gòu)圖的光抗蝕劑的俯視圖的掃 描電子顯微圖；圖10示出了在根據(jù)圖1的工藝產(chǎn)生第二曝光之后，構(gòu)圖的光抗蝕劑的俯視圖的掃描電子顯微圖；圖11示出了在使用標準雙曝光工藝產(chǎn)生第二曝光之后，構(gòu)圖的光抗蝕劑的俯視圖的掃描電子顯微圖。
具體實施例方式在描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式時，此處將參考附圖的圖1-圖11，其中相同的數(shù)字 指示本發(fā)明的相同特征。本發(fā)明的特征在附圖中不一定按比例示出。可以理解，當元件，例如層，稱為在另一個元件“上”或“之上”時，其可以直接位于 其它元件上或者也可以存在居間元件。相反，當元件稱為“直接”在另一元件“上”或“之上” 時，不存在居間元件。本發(fā)明提供了一種光刻方法，其減輕了雙曝光工藝中抗蝕劑圖案CD的變化。在該 方法中，首先對光抗蝕劑層進行曝光和顯影以在光抗蝕劑中形成第一圖案。在構(gòu)圖的光抗 蝕劑的頂上形成頂涂層。該頂涂層包括通常用于浸沒式光刻的頂涂材料。光抗蝕劑經(jīng)過第 二曝光。在第二曝光之后，在對光抗蝕劑進行顯影之前，使用有機溶劑去除頂涂層。然后對 光抗蝕劑進行顯影以形成第二圖案。與在水合堿性顯影劑中對光抗蝕劑進行顯影時去除頂 涂層的傳統(tǒng)雙曝光方法相比，在對光抗蝕劑進行顯影之前使用有機溶劑去除頂涂層能夠顯 著減輕第一圖案的CD變化。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的光刻方法的流程圖。步驟100包括在 襯底之上形成光抗蝕劑層。本發(fā)明中的襯底適合是傳統(tǒng)上用于涉及光抗蝕劑的工藝中的任 何襯底。例如，襯底可以是硅、氧化硅、鋁-氧化鋁(aluminum-aluminum oxide)、砷化鎵、陶 瓷、石英、銅及其任何組合，包括多層。襯底可以包括一個或多個半導體層或結(jié)構(gòu)，并且可以 包括半導體器件的有源或可操作部分。光抗蝕劑可以是傳統(tǒng)上用于半導體行業(yè)中的任何光抗蝕劑，包括193nm和248nm 光抗蝕劑。優(yōu)選地，本發(fā)明中使用的光抗蝕劑是化學增強光抗蝕劑。正型光抗蝕劑和負型 光抗蝕劑都適合用于本發(fā)明。一般地，光抗蝕劑可以包括包含酸敏基團的聚合物、輻射敏感 成分諸如光酸產(chǎn)生劑(PAG)、溶劑，以及其它性能增強添加劑，例如，急冷劑和表面活性劑。 聚合物上的酸敏基團可以包括叔烷基碳酸酯(tertiary alkyl carbonate)、叔烷基酯、叔 烷基醚、乙縮醛或縮酮?？梢酝ㄟ^包括旋涂的實質(zhì)上任何標準方法形成光抗蝕劑層?？梢詫饪刮g劑層進 行烘焙(涂后烘焙(PAB))以從光抗蝕劑去除剩余溶劑，并改善光抗蝕劑層的一致性。用于 光抗蝕劑層的PAB溫度的優(yōu)選范圍是從大約70°C到大約150°C，更優(yōu)選地從大約90°C到大 約130°C。光抗蝕劑層的優(yōu)選厚度范圍是從大約20nm到大約400nm，更優(yōu)選地從大約50nm 到大約300nm。步驟110包括將光抗蝕劑層曝光于第一輻射。本發(fā)明中采用的第一輻射可以是可 見光、紫外線(UV)、遠紫外線(EUV)或電子束(E束)。優(yōu)選地，第一輻射的成像波長是大約 365nm、248nm、193nm或13nm。更優(yōu)選地，第一輻射的成像波長是大約193nm。曝光可以使用 干法或浸沒式光刻工藝實施。在步驟120，對光抗蝕劑層進行顯影以在光抗蝕劑層中形成第一圖案?？梢栽谒?堿性溶液中顯影光抗蝕劑層。優(yōu)選地，該水合堿性溶液是四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液。進一步優(yōu)選地，TMAH溶液的濃度是大約0.263N。水基溶液可以進一步包括添加劑，如表面活 性劑、聚合物、異丙醇、乙醇等等。在使用第一輻射對光抗蝕劑層進行曝光之后，并在對其進行顯影之前，可以以第 一溫度烘焙襯底(曝光后烘焙(PEB))。第一溫度的優(yōu)選范圍是從大約60°C到大約150°C， 更優(yōu)選地從大約80°C到大約130°C。在一些實例中，由于對于某些化學品，如乙縮醛或縮酮 化學品，抗蝕劑聚合物的去保護在室溫下進行，所以可能避免第一烘焙。
步驟130包括在光抗蝕劑層之上形成頂涂層。頂涂層可以是通常用于193nm浸沒 式光刻的頂涂材料。在一個實施方式中，頂涂材料包括包含酸基團的聚合物。適合的酸基 團的示例包括但不限于羧酸、氟醇、氟磺胺(fluorosulfonamide)，或包括兩種或更多上述 基團的組合。頂涂材料可以進一步包括至少一種溶劑。溶劑優(yōu)選地與下面的光抗蝕劑不可 混合。適合的溶劑包括但不限于1- 丁醇、甲醇、乙醇、1-丙醇、乙烯乙二醇、1，2- 丁二醇、1， 3_ 丁二醇、1，4-丁二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-己 醇、3-己醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、4-庚醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基_2_戊醇、2-甲 基-3-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基-2-戊醇、3-甲基-3-戊醇、4-甲基-1-戊醇、4-甲 基-2-戊醇、2，4-二甲基-3-戊醇、3-乙基-2-戊醇、1-甲基環(huán)戊醇、2-甲基-1-己醇、2-甲 基-2-己醇、2-甲基-3-己醇、3-甲基-3-己醇、4-甲基-3-己醇、5-甲基-1-己醇、5-甲 基-2-己醇、5-甲基-3-己醇、4-甲基環(huán)己醇、1，3-丙二醇、辛醇、癸烷或包括兩種或更多種 上述溶劑的組合物。頂涂層優(yōu)選地可溶于水合堿性顯影劑。頂涂層可以通過包括旋涂的任何標準方法形成?？梢詫斖繉舆M行烘焙以從頂涂 去除剩余的溶劑，并改善頂涂層的一致性。頂涂層的烘焙溫度的優(yōu)選范圍是從大約70°C到 大約130°C，更優(yōu)選地從大約90°C到大約110°C。頂涂層的厚度的優(yōu)選范圍是從大約IOnm 到大約200nm，更優(yōu)選地從大約30nm到大約lOOnm。步驟140包括將頂涂層和光抗蝕劑層曝光于第二輻射。第二輻射可以是可見光、 UV、EUV或E束。優(yōu)選地，第二輻射的成像波長是大約365nm、248nm、193nm或13nm。更優(yōu)選 地，第二輻射的成像波長是大約193nm。曝光可以使用干法或浸沒式光刻工藝實施。優(yōu)選 地，頂涂層和光抗蝕劑層的曝光使用浸沒式光刻工藝實施。步驟150包括去除頂涂層?？梢酝ㄟ^使頂涂層與有機溶劑接觸而去除頂涂層。有 機溶劑優(yōu)選地不溶解下面的光抗蝕劑層。適合的有機溶劑的示例包括但不限于ι-丁醇、 甲醇、乙醇、1-丙醇、乙烯乙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，2-丙二醇、 1，3_丙二醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚 醇、4-庚醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-甲基-3-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲 基-2-戊醇、3-甲基-3-戊醇、4-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2，4-二甲基-3-戊醇、 3-乙基-2-戊醇、1-甲基環(huán)戊醇、2-甲基-1-己醇、2-甲基-2-己醇、2-甲基-3-己醇、
3-甲基-3-己醇、4-甲基-3-己醇、5-甲基-1-己醇、5-甲基-2-己醇、5-甲基-3-己醇、
4-甲基環(huán)己醇、1，3_丙二醇、辛醇、癸烷或包括兩種或更多種上述溶劑的組合物。在步驟160，對光抗蝕劑層進行顯影以在光抗蝕劑中形成第二圖案。可以在水合堿 性溶液中對光抗蝕劑層進行顯影。優(yōu)選地，水基溶液是TMAH溶液。TMAH溶液的濃度優(yōu)選地 是大約0. 263N。水基溶液可以進一步包括添加劑，如表面活性劑、聚合物、異丙醇、乙醇等寸。
在去除頂涂層之后并且在對光抗蝕劑進行顯影之前，可以以第二溫度烘焙襯底。 第二溫度的優(yōu)選范圍是從大約60°C到大約150°C，更優(yōu)選地從80°C到大約130°C。在一些 實例中，由于對于某些化學品，如乙縮醛或縮酮化學品，抗蝕劑聚合物的去保護在室溫下進 行，所以有可能避免第一烘焙。
可以通過去除襯底沒有被構(gòu)圖的光抗蝕劑層覆蓋的部分，將光抗蝕劑中的第二圖 案傳遞到襯底中。通常，通過反應離子刻蝕或本領域技術人員所知的一些其它技術去除襯 底的部分。還可以通過離子注入襯底沒有被光抗蝕劑覆蓋的部分，而將第二圖案傳遞到襯 底。本發(fā)明的方法可以用于產(chǎn)生構(gòu)圖的結(jié)構(gòu)例如可以用于集成電路器件的設計的金屬布線 線路、用作接觸或通孔的洞、絕緣部分(例如，大馬士革溝槽或淺溝槽隔離)，電容結(jié)構(gòu)的溝 槽等等。圖2-圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的示例性加工步驟的截面圖。在圖 2a中，在襯底200之上形成光抗蝕劑層202，如以上步驟100所述。雖然沒有示出，但是 襯底200可以包括一個或多個半導體層或結(jié)構(gòu)，例如襯底層、電介質(zhì)層和底部防反射涂層 (BARC)層，并且可以包括半導體器件的有源或可操作部分。優(yōu)選地通過旋涂形成光抗蝕劑 層202?？梢詧?zhí)行PAB步驟以去除光抗蝕劑層202中的任何剩余溶劑?？蛇x但不是必須地，在光抗蝕劑層202之上可以形成第一頂涂層204，如圖2b所 示。第一頂涂層204可以防止光抗蝕劑層202中的成分浙濾到浸沒式光刻工藝的水中。第 一頂涂層204優(yōu)選地包括包含酸基團的聚合物。酸基團可以包括羧酸、氟醇、氟磺胺，或包 括兩種或更多種上述基團的組合。第一頂涂層204優(yōu)選地可溶于水合堿性顯影劑中。用于形成第一頂涂層204的頂涂材料可以進一步包括至少一種溶劑。溶劑優(yōu)選地 與下面的光抗蝕劑層202為不溶混的。適合的溶劑包括但不限于1-丁醇、甲醇、乙醇、1-丙 醇、乙烯乙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1-戊 醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、4-庚醇、2-甲 基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-甲基-3-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基-2-戊醇、3-甲 基-3-戊醇、4-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2，4-二甲基-3-戊醇、3-乙基-2-戊醇、 1-甲基環(huán)戊醇、2-甲基-1-己醇、2-甲基-2-己醇、2-甲基-3-己醇、3-甲基-3-己醇、 4-甲基-3-己醇、5-甲基-1-己醇、5-甲基-2-己醇、5-甲基-3-己醇、4-甲基環(huán)己醇、1， 3_丙二醇、辛醇、癸烷或包括兩種或更多種上述溶劑的組合物?？梢酝ㄟ^包括旋涂的任何標準方法形成第一頂涂層204?？梢赃M一步對第一頂涂 層204進行烘焙以從頂涂去除剩余的溶劑，并改善頂涂層的一致性。頂涂層204的烘焙溫 度的優(yōu)選范圍是從大約70°C到大約130°C，更優(yōu)選地從大約90°C到大約110°C。頂涂層204 的厚度的優(yōu)選范圍是從大約IOnm到大約200nm，更優(yōu)選地從大約30nm到大約lOOnm。在圖3中，通過第一構(gòu)圖的光掩模220將光抗蝕劑層202曝光于第一輻射210中， 如以上步驟110所述。第一曝光可以使用干法或浸沒式光刻工藝實施。優(yōu)選地，第一曝光 使用浸沒式光刻工藝實施。構(gòu)圖的掩模220包括圖案，其中掩蓋的部分222基本上對于輻射是不透明的或?qū)?于高能粒子是不能穿過的，未掩蓋的部分224基本上對于輻射是透明的或?qū)τ诟吣芰Ｗ邮?可穿過的。穿過未掩蓋的部分224的輻射或粒子可以傳輸?shù)焦饪刮g劑層202，其中輻射或粒 子可能導致光抗蝕劑層202的曝光區(qū)域中產(chǎn)生酸。光抗蝕劑層202的未曝光區(qū)域可以不產(chǎn)生酸。曝光于輻射或高能粒子中可以使得曝光區(qū)域可溶于水合堿性顯影劑。本發(fā)明中采用的構(gòu)圖的掩模220可以是通常用于光刻工藝的任何光掩模，包括衰 減的PSM。構(gòu)圖的掩模220上的圖案特征可以包括但不限于線路、溝槽和接觸洞。圖4是在如以上的步驟120所述的在水合堿性顯影劑中顯影光抗蝕劑層202之 后，襯底200和光抗蝕劑層202的示意圖。在光抗蝕劑層202中形成第一圖案206。在圖5中，在構(gòu)圖的光抗蝕劑層202之上形成頂涂層208。如果在第一曝光之前， 將 第一頂涂層204涂在光抗蝕劑層202之上，則頂涂層208將成為工藝中使用的第二頂涂 層。頂涂層208優(yōu)選地包括包含酸基團的聚合物。酸基團可以包括羧酸、氟醇、氟磺胺，或 包括兩種或更多種上述基團的組合。優(yōu)選地，頂涂層208可溶于水合堿性顯影劑中。頂涂 層208可以防止光抗蝕劑層202中的成分浙濾到浸沒式光刻工藝的水中。在圖6中，通過第二構(gòu)圖的光掩模240將頂涂層208和光抗蝕劑層202曝光于第 二輻射230中，如以上步驟140所述。構(gòu)圖的掩模240包括以下圖案，其中掩蓋的部分242 基本上對于輻射是不透明的或?qū)τ诟吣芰Ｗ邮遣豢纱┻^的，并且未掩蓋的部分244基本上 對于輻射是透明的或?qū)τ诟吣芰Ｗ邮强纱┻^的。穿過未掩蓋的部分244的輻射或粒子可以 傳輸?shù)巾斖繉?08和光抗蝕劑層202，其中輻射或粒子可以導致光抗蝕劑層202的曝光區(qū)域 中產(chǎn)生酸。光抗蝕劑層202的未曝光區(qū)域可以不產(chǎn)生酸。曝光于輻射或高能粒子中可以使 得曝光區(qū)域可溶于水合堿性顯影劑中。同樣地，構(gòu)圖的掩模240可以是光刻工藝中通常使用的任何光掩模，包括衰減的 PSM。構(gòu)圖的掩模240上的圖案特征可以包括但不限于線路、溝槽和接觸洞。圖7是在如以上步驟150所述的去除頂涂層208之后，襯底200和光抗蝕劑層202 的示意圖。頂涂層208可以通過使其與有機溶劑接觸而去除。在圖8中，在水合堿性顯影劑中顯影光抗蝕劑層202以形成第二圖案212，如以上 步驟160所述。在對光抗蝕劑層202進行顯影之前，可以烘焙襯底200。示例 1使用42納米的Rohm&Haas公司的商標AR40下的市售的底部防反射涂層(BARC) 涂覆硅襯底。在BARC的頂上淀積厚度為150納米的193nm光抗蝕劑層。193nm光抗蝕劑是 Rohm&Haas公司的商標EPIC2370下市售的。第一頂涂層在光抗蝕劑層的頂上以90納米的厚 度形成。第一頂涂是日本Synthetic Rubber公司的商標TCX41下市售的。使用ArF浸沒式 光刻掃描儀對光抗蝕劑進行第一次曝光，并顯影以形成光抗蝕劑中的第一圖案。第二頂涂 層在構(gòu)圖的光抗蝕劑層的頂上以90納米的厚度形成。第二頂涂也是日本SyntheticRubber 公司的TCX41。使用ArF浸沒式光刻掃描儀對光抗蝕劑進行第二次曝光。然后使用旋涂機， 使用4-甲基-2-戊醇去除第二頂涂層。然后在0. 263N的TMAH溶液中顯影光抗蝕劑以形 成光抗蝕劑中的第二圖案。圖9和圖10分別是示例1中形成的第一圖案和第二圖案的俯視圖的掃描電子顯 微圖。圖9中的第一圖案是圖10中的第二圖案的一部分。在第二曝光和顯影之后，第一圖 案的CD幾乎沒有變化。相比之下，使用標準雙曝光工藝也產(chǎn)生了光抗蝕劑圖案。在標準的工藝中，使用與 示例1(圖9)中描述的相同的過程產(chǎn)生第一圖案。在構(gòu)圖的光抗蝕劑層的頂上淀積第二頂 涂層，以及使用ArF浸沒式光刻掃描儀對光抗蝕劑進行第二次曝光，與示例1中描述的相同。然后在0.263N的TMAH溶液中顯影光抗蝕劑以在光抗蝕劑中形成第二圖案。圖9中的 第一圖案是圖11中的第二圖案的一部分。在標準雙曝光工藝中第二次曝光和顯影之后，第 一圖案的⑶擴大了。 雖然已經(jīng)關于優(yōu)選的實施方式而特定地 示出和描述了本發(fā)明，但是本領域技術人 員可以理解，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，做出形式上和細節(jié)上的上述和 其他變化。因此，本發(fā)明不限制于描述和示出的確切形式和細節(jié)，而是落入所附的權(quán)利要求 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光刻方法，包括在襯底之上形成光抗蝕劑層；將所述光抗蝕劑層曝光于第一輻射；對所述光抗蝕劑層進行顯影以在所述光抗蝕劑層中形成第一圖案；在所述光抗蝕劑層之上形成頂涂層；將所述頂涂層和所述光抗蝕劑層曝光于第二輻射；去除所述頂涂層；以及對所述光抗蝕劑層進行顯影以在所述光抗蝕劑層中形成第二圖案。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中去除所述頂涂層包括使所述頂涂層與有機溶劑接觸。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中所述有機溶劑包括1-丁醇、甲醇、乙醇、1-丙醇、乙烯乙 二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、4-庚醇、2-甲基戊醇、 2-甲基-2-戊醇、2-甲基-3-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基-2-戊醇、3-甲基-3-戊醇、4-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2，4-二甲基-3-戊醇、3-乙基-2-戊醇、1-甲基環(huán)戊 醇、2-甲基-1-己醇、2-甲基-2-己醇、2-甲基-3-己醇、3-甲基-3-己醇、4-甲基-3-己 醇、5-甲基-1-己醇、5-甲基-2-己醇、5-甲基-3-己醇、4-甲基環(huán)己醇、1，3_丙二醇、辛 醇、癸烷或包括兩種或更多種上述溶劑的組合物。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中將所述頂涂層和所述光抗蝕劑層曝光于第二輻射是使用 浸沒式光刻工藝來實施的。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中所述頂涂層包括包含酸基團的聚合物。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中所述酸基團包括羧酸、氟醇、氟磺胺，或包括兩種或更多 種上述基團的組合。
7.如權(quán)利要求1的方法，其中所述第一輻射和所述第二輻射都具有大約193nm的成像 波長。
8.如權(quán)利要求1的方法，進一步包括在對所述光抗蝕劑層進行顯影以在所述光抗蝕劑層中形成第一圖案之前，以第一溫度 烘焙所述襯底。
9.如權(quán)利要求1的方法，進一步包括在對所述光抗蝕劑層進行顯影以在所述光抗蝕劑層中形成第二圖案之前，以第二溫度 烘焙所述襯底。
10.如權(quán)利要求1的方法，進一步包括在對所述光抗蝕劑層進行顯影以在所述光抗蝕劑層中形成第二圖案之后，將所述第二 圖案傳遞到所述襯底中。
11.如權(quán)利要求10的方法，其中將所述第二圖案傳遞到所述襯底中包括刻蝕或離子注 入所述襯底沒有被所述光抗蝕劑層覆蓋的部分。
12.—種光刻方法，包括 在襯底之上形成光抗蝕劑層；在所述光抗蝕劑層之上形成第一頂涂層； 將所述第一頂涂層和所述光抗蝕劑層曝光于第一輻射；對所述光抗蝕劑層進行顯影以在所述光抗蝕劑層中形成第一圖案；在所述光抗蝕劑層上形成第二頂涂層；將所述第二頂涂層和所述光抗蝕劑層曝光于第二輻射；去除所述第二頂涂層；以及對所述光抗蝕劑層進行顯影以在所述光抗蝕劑層中形成第二圖案。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中去除所述第二頂涂層包括使所述第二頂涂層與有機溶 劑接觸。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中所述有機溶劑包括1-丁醇、甲醇、乙醇、1-丙醇、乙烯 乙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1-戊醇、2-戊 醇、3-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、4-庚醇、2-甲基戊醇、 2-甲基-2-戊醇、2-甲基-3-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基-2-戊醇、3-甲基-3-戊醇、 4-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2，4-二甲基-3-戊醇、3-乙基-2-戊醇、1-甲基環(huán)戊 醇、2-甲基-1-己醇、2-甲基-2-己醇、2-甲基-3-己醇、3-甲基-3-己醇、4-甲基-3-己 醇、5-甲基-1-己醇、5-甲基-2-己醇、5-甲基-3-己醇、4-甲基環(huán)己醇、1，3-丙二醇、辛 醇、癸烷或包括兩種或更多種上述溶劑的組合物。
15.如權(quán)利要求12的方法，其中將所述第一頂涂層和所述光抗蝕劑層曝光于第一輻射 并且將所述第二頂涂層和所述光抗蝕劑層曝光于第二輻射是使用浸沒式光刻工藝來實施 的。
16.如權(quán)利要求12的方法，其中所述第一頂涂層和所述第二頂涂層包括包含酸基團的 聚合物。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中所述酸基團包括羧酸、氟醇、氟磺胺，或包括兩種或更 多種上述基團的組合。
18.如權(quán)利要求12的方法，其中所述第一輻射和所述第二輻射都具有大約193nm的成 像波長。
19.如權(quán)利要求12的方法，進一步包括在對所述光抗蝕劑層進行顯影以在所述光抗蝕劑層中形成第一圖案之前，以第一溫度 烘焙所述襯底。
20.如權(quán)利要求12的方法，進一步包括在對所述光抗蝕劑層進行顯影以在所述光抗蝕劑層中形成第二圖案之前，以第二溫度 烘焙所述襯底。
21.如權(quán)利要求12的方法，進一步包括在對所述光抗蝕劑層進行顯影以在所述光抗蝕劑層中形成第二圖案之后，將所述第二 圖案傳遞到所述襯底中。
22.如權(quán)利要求21的方法，其中將所述第二圖案傳遞到所述襯底中包括刻蝕或離子注 入所述襯底沒有被所述光抗蝕劑層覆蓋的部分。
全文摘要
一種減輕雙曝光工藝中抗蝕劑圖案關鍵尺寸(CD)變化的方法，通常包括在襯底之上形成光抗蝕劑層；將光抗蝕劑層曝光于第一輻射；對光抗蝕劑層進行顯影以在光抗蝕劑層中形成第一圖案；在光抗蝕劑層之上形成頂涂層；將頂涂層和光抗蝕劑層曝光于第二輻射；去除頂涂層；以及，對光抗蝕劑層進行顯影以在光抗蝕劑層中形成第二圖案。
文檔編號G03F7/00GK101859065SQ20101015940
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者李偉健, 陳光榮, 黃武松 申請人:國際商業(yè)機器公司