使用光敏化学品或光敏化学放大抗蚀剂的临界尺寸控制制造技术

一种用于临界尺寸控制的方法，其中接纳具有下伏层和在下伏层上的辐射敏感材料层的衬底。辐射敏感材料通过图案化掩模被曝光于UV光谱中的第一光波长，并且被第一次显影。辐射敏感材料被泛曝光于与第一光波长不同的第二光波长，并且被第二次显影以形成图案。在泛曝光之前，辐射敏感材料具有：第一光波长激活阈值，第一光波长激活阈值控制在辐射敏感材料层中的至第一酸浓度的酸的生成并且控制辐射敏感材料层中的光敏剂分子的生成；以及与第一光波长激活阈值不同的第二光波长激活阈值，第二光波长激活阈值能够激发光敏剂分子从而得到包括大于第一酸浓度的第二酸浓度的酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用光敏化学品或光敏化学放大抗蚀剂的临界尺寸控制对相关申请的交叉引用本申请要求2016年5月13日提交的标题为“CriticalDimensionControlbyUseofPhoto-SensitizedChemicalsorPhoto-SensitizedChemicallyAmplifiedResist”的美国临时专利申请第62/335,977号的权益，其全部内容通过引用合并入本文。
技术介绍

本专利技术涉及图案化临界尺寸均匀性(criticaldimensionuniformity,CDU)控制。具体地，本公开涉及将光敏化学放大抗蚀剂(PSCAR)化学品合并到抗蚀剂基质中以获得更好/可替选CDU控制方法。相关技术的描述PSCAR是配制用于双曝光处理的抗蚀剂组合物，以在显影抗蚀剂之前完全产生潜在图案。这种双重曝光不同于常规光致抗蚀剂的使用，其中通过掩模的单次辐射曝光生成去保护(正色调)或受保护(负色调)材料的区域，该区域限定可溶或不可溶区域以用于后续显影。相比之下，PSCAR可以包括非化学选择性曝光，然后在显影抗蚀剂之前进行化学选择性曝光。光致抗蚀剂材料的第一(非化学选择性)曝光通常通过第一辐射波长或波长范围的掩模发生。该第一曝光在光致抗蚀剂中产生对二次化学选择性曝光敏感的区域。第二(化学选择性)曝光，传统上与烘烤工艺相结合，然后使这些化学敏感区域改变PSCAR在这些区域中的溶解度。换句话说，所产生的酸允许聚合物主链在受保护位点处的自催化去保护反应(通常涉及烘烤)，从而在随后的显影期间改变抗蚀剂的溶解度。然后完全产生具有所需去保护轮廓的目标潜在图像或图案，然后可以将这种抗蚀剂膜显影成浮雕图案。关于使用光敏化学放大抗蚀剂的更多细节可以在S.Tagawa等人的“Super-SensitivityEnhancementbyPhoto-SensitizedChemicallyAmplifiedResistProcess”，JournalofPhotopolymerScienceandTechnology，第26卷，第6期(2013年)，第825-830页中找到。当光子密度低时，例如当使用EUV(极紫外)波长进行曝光图案化时，使用PSCAR能够对光致抗蚀剂光刻图案化具有更高的灵敏度。在初始EUV(或eBeam、或准分子激光，例如使用氪氟(KrF)、氩氟(ArF)等)通过中间体的反应曝光期间产生光敏剂。随后的UV(紫外线)泛曝光(floodexposure)使得光敏剂能够使光酸生成剂(PAG)生成酸，从而通过所生成的酸和受保护的聚合物位点之间的自催化去保护反应来改变PSCAR的溶解度。UV泛波长的选择可以基于给定光敏剂的特定特征。选择使光敏剂吸收最大化同时使PAG和光敏剂的前驱体的吸收最小化的波长(或波长范围)通常是有益的。这种优化有助于防止泛曝光在没有产生光敏剂的区域中生成酸。激发的光敏剂吸收来自UV泛曝光的UV光，然后将分解光敏剂附近的PAG。这种分解放大了曝光区域中的酸生成，同时基本上保持了在暗区中由最初的EUV(或eBeam或准分子激光)曝光的缺乏酸形成。这意味着避免与泛UV曝光相关的膜中的DC偏移。尽管PSCAR能够实现EUV光刻和其中光密度或电子密度低的其他光刻，但是使用PSCAR图案化可能具有临界尺寸(CD)均匀性的挑战。CD均匀性(CDU)可能在整个衬底表面上变化。例如，给定晶片可以在晶片的中心部分具有一个CD值，而在更接近晶片边缘具有另一个CD值。晶片还可能具有基于曝光进程的顺序而变化的CD，例如当使用步进曝光系统时。根据给定衬底的特定区域，CD可能太大或太小，并且CD变化可能在整个晶片上随机扩散，可以基于径向位置，和/或可以与诸如划线道的位置的特定特征相关联。随着工业收缩继续将最小特征尺寸推向越来越小的临界尺寸，并且随着EUV(13.5nm)的延迟和潜在成本，该行业已经寻找进一步扩展其当前ArF(193nm)浸入式(ArFi)扫描仪系统的工艺。在多图案化中，边缘放置误差预算强烈依赖于上覆以及后显影检查(ADI)/蚀刻后检查(AEI)CDU。更严格地控制CDU的能力具有重要价值和重要性。历史上，图案化步骤(光刻或蚀刻)的CD控制涉及三种方法之一。第一种方法是TEL的CD优化器(CDO)，其中临界尺寸控制是在曝光后烘烤(PEB)期间通过区域温度补偿。第二种方法是ASML的DoseMapper(DoMa)，其中临界尺寸控制是通过曝光期间的场内和/或场间剂量补偿。第三种方法是LamResearch的Hydra，其中临界尺寸控制是通过蚀刻期间的区域温度控制。需要用于CD控制的替代方法，特别是与PSCAR图案化组合。
技术实现思路
本公开提供了最小化图案化CDU的替代方式和用于控制/校正的替代流程。在实施方式中，该方法包括接纳具有下伏层和沉积在下伏层上的辐射敏感材料层的衬底。该方法还包括将第一光波长通过图案化掩模曝光到辐射敏感材料层上，第一光波长包括UV光谱中的波长；对经图案曝光的辐射敏感材料层进行第一显影；将第二光波长泛曝光到经第一显影的辐射敏感材料层，第二光波长包括与第一光波长不同的波长；以及对经泛曝光的辐射敏感材料层进行第二显影，形成辐射敏感材料图案。在泛曝光步骤之前，辐射敏感材料包括：第一光波长激活阈值，第一光波长激活阈值控制在辐射敏感材料层中的至第一酸浓度的酸的生成并且控制在辐射敏感材料中的光敏剂分子的生成；以及第二光波长激活阈值，第二光波长激活阈值可以激发辐射敏感材料层中的光敏剂分子从而得到包括大于第一酸浓度的第二酸浓度的酸，第二光波长激活阈值不同于第一光波长激活阈值。在第二显影步骤之后，辐射敏感材料图案包括在整个衬底或衬底的一部分上的经校正的或减薄的临界尺寸(CD)。当然，为了清楚起见，已经呈现了如本文所述的不同步骤的讨论顺序。通常，这些步骤可以以任何合适的顺序进行。另外，尽管本文中的不同特征、技术、配置等中的每一个可以在本公开的不同位置讨论，但是意图是概念中的每个可以彼此独立地执行或者彼此组合地执行。因此，可以以许多不同方式实施和查看本专利技术。注意，该概述部分未指定本公开或要求保护的专利技术的每个实施方式和/或递增的新颖方面。相反，本
技术实现思路
仅提供了对传统技术的不同实施方式和新颖性的对应点的初步讨论。对于本专利技术和实施方式的附加细节和/或可能的观点，读者可以参考下面进一步讨论的本专利技术的具体实施方式部分和相应的附图。附图说明参考以下具体实施方式，特别是当结合附图考虑时，本专利技术的更完整的理解及其许多伴随的优点将变得明显，在附图中：图1A是描绘在第一图案化曝光之后酸和光敏剂浓度的曲线图；图1B是描绘在第二泛曝光之后酸和光敏剂浓度的曲线图；图2是描绘用光敏剂选择性吸收UV光的曲线图；图3是示出变更晶片内递送的径向剂量特征(signature)以变更最终临界尺寸均匀性特征的各种途径的表；以及图4是描绘根据本专利技术的实施方式的用于临界尺寸控制的工艺的流程图。具体实施方式本专利技术的第一实施方式提出使用PSCAR化学品而不是传统的CAR化学品作为多图案化抗蚀剂材料。PSCAR包括具有隔离激活能力的光致抗蚀剂，其能够在不同时间和不同工艺条件下在光致抗蚀剂内生成化学品。如图1A的曲线图100所示，PSCAR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：接纳衬底，所述衬底包括：下伏层，以及沉积在所述下伏层上的辐射敏感材料层；将第一光波长通过图案化掩模曝光到所述辐射敏感材料层上，所述第一光波长包括UV光谱中的波长；对经图案曝光的所述辐射敏感材料层进行第一显影；将第二光波长泛曝光到经第一显影的所述辐射敏感材料层，所述第二光波长包括与所述第一光波长不同的波长；以及对经泛曝光的所述辐射敏感材料层进行第二显影以形成辐射敏感材料图案，其中，在泛曝光步骤之前，所述辐射敏感材料包括：第一光波长激活阈值，所述第一光波长激活阈值控制在所述辐射敏感材料层中的至第一酸浓度的酸的生成并且控制在所述辐射敏感材料层中的光敏剂分子的生成，以及第二光波长激活阈值，所述第二光波长激活阈值能够激发所述辐射敏感材料层中的所述光敏剂分子从而得到包括大于所述第一酸浓度的第二酸浓度的酸，所述第二光波长激活阈值不同于所述第一光波长激活阈值，并且其中，在第二显影步骤之后，所述辐射敏感材料图案包括在整个所述衬底或所述衬底的一部分上的经校正的或减薄的临界尺寸(CD)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.13 US 62/335,9771.一种方法，包括：接纳衬底，所述衬底包括：下伏层，以及沉积在所述下伏层上的辐射敏感材料层；将第一光波长通过图案化掩模曝光到所述辐射敏感材料层上，所述第一光波长包括UV光谱中的波长；对经图案曝光的所述辐射敏感材料层进行第一显影；将第二光波长泛曝光到经第一显影的所述辐射敏感材料层，所述第二光波长包括与所述第一光波长不同的波长；以及对经泛曝光的所述辐射敏感材料层进行第二显影以形成辐射敏感材料图案，其中，在泛曝光步骤之前，所述辐射敏感材料包括：第一光波长激活阈值，所述第一光波长激活阈值控制在所述辐射敏感材料层中的至第一酸浓度的酸的生成并且控制在所述辐射敏感材料层中的光敏剂分子的生成，以及第二光波长激活阈值，所述第二光波长激活阈值能够激发所述辐射敏感材料层中的所述光敏剂分子从而得到包括大于所述第一酸浓度的第二酸浓度的酸，所述第二光波长激活阈值不同于所述第一光波长激活阈值，并且其中，在第二显影步骤之后，所述辐射敏感材料图案包括在整个所述衬底或所述衬底的一部分上的经校正的或减薄的临界尺寸(CD)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述辐射敏感材料包括沉积在所述衬底上的作为所述辐射敏感材料的组分的光敏剂生成化合物。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在第一显影步骤之后并且在泛曝光之前，将光敏剂生成化合物涂覆到所述辐射敏感材料层上，以将所述光敏剂生成化合物合并到所述辐射敏感材料层中以与存在于所述辐射敏感材料层中的酸反应以生成光敏剂分子。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在第一显影步骤之后并且在泛曝光之前，将光敏剂化合物涂覆到所述辐射敏感材料层上，以将所述光敏剂化合物合并到所述辐射敏感材料层中。5.根据权利要求4所述的方法，其中，涂覆所述光敏剂化合物包括旋涂。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一光波长处于或高于所述第一光波长激活阈值并且低于所述第二光波长激活阈值，并且所述第二光波长处于或高于所述第二光波长激活阈值。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一光波...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·A·卡尔卡西，安东·J·德维利耶，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP