通过使用光剂来进行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形成在下伏层上的图案化层的衬底，图案化层包括辐射敏感材料以及具有第一临界尺寸的变化的高度的图案。该方法还包括：在图案化层之上施加外涂层，外涂层包含光剂，光剂选自于光敏剂生成剂化合物、光敏剂化合物、光酸生成剂化合物、光活性剂、含酸化合物或它们中的两个或更多个的组合。然后，将外涂层曝光于电磁辐射，其中，被施加于衬底的不同区域的电磁辐射的剂量是变化的，然后对外涂层和图案化层进行加热。该方法还包括：对外涂层和图案化层进行显影以将图案化层的第一临界尺寸变更为第二临界尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过使用光剂来进行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“CriticalDimensionControlbyUseofaPhoto-ActiveAgent”的美国临时专利申请第62/335,991号的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍

本专利技术涉及特定于位置的临界尺寸(criticaldimension,CD)变更/校正流程和用于改善CD均匀性的工艺。相关技术的描述本文所公开的技术涉及微加工，并且具体地涉及光刻和图案化工艺。在材料加工方法(例如光刻)中，产生图案化层通常涉及将诸如光致抗蚀剂的辐射敏感材料薄层施加于衬底的表面。该辐射敏感材料被转换成图案化掩模，该图案化掩模可用于将图案蚀刻或转移到衬底上的下伏层中。对辐射敏感材料的图案化通常涉及使用例如光刻系统通过分划板(reticle)(和相关光学器件)将辐射源曝光到辐射敏感材料上。该曝光在辐射敏感材料内产生潜在图像或图案，然后可以被显影。特定光波长使辐射敏感材料的曝光部分通过变得可溶或不溶于特定溶剂而改变其溶解度。显影是指溶解和除去辐射敏感材料的一部分以产生形貌或物理图案，即浮雕图案。例如，显影可以包括使用显影溶剂除去辐射敏感材料的照射区域(如正性光致抗蚀剂的情况)，或非照射区域(如负性抗蚀剂的情况)。然后，浮雕图案可以用作用于后续处理的掩模层。随着工业的缩小继续将最小特征尺寸推向越来越小的CD并且具有EUV(13.5nm)的延迟和潜在的高成本，业界已经寻找进一步扩展其当前ArF(193nm)浸入(ArFi)扫描仪系统的工艺，包括基础设施和专业知识。传统的后光刻ArFi附近的分辨率受限的抗蚀剂特征的CD变更(例如收缩/减薄)就是这样的一种扩展。在当前CD目标周围改善跨晶片临界尺寸均匀性(CDU)和/或在受控工艺中变更孔、沟槽和/或线的CD的能力具有当前和未来在单一图案化例如在其中栅极层具有非常小的略微不太激进的间距的特征的逻辑设计中和在双图案化/多图案化方案例如在光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(LELE)或光刻-蚀刻中重复“n”次(LEn)、光刻-光刻-蚀刻(LLE)和侧壁间隔物的前驱体中的应用。历史上已经通过3种方法实现了CD变更工艺。第一种CD变更方法使用基于后光刻蚀刻的等离子体修整工艺用于线(或者孔或沟槽的锥形蚀刻工艺)，其中工艺流程包括涂覆→曝光→曝光后烘烤(PEB)→显影(标称温度)→蚀刻修剪/收缩。最近，已经提出了第二种CD变更方法，即湿法工艺，其中在光刻单元中执行额外的处理步骤，例如正性热显影(>30℃)工艺或酸冲洗/酸冲洗烘烤工艺、或两者的组合。热显影工艺将显影停止所达到的去保护水平转移到较低的去保护水平。正性热显影工艺流程包括涂覆→曝光→PEB→正性显影(标称温度)→正性热显影(>30℃)。酸冲洗/酸冲洗烘烤工艺将经第一显影的特征的基质内的去保护水平转移到更高的水平，允许第二显影工艺使用标准或改性的显影溶液来变更特征的CD。酸冲洗/酸冲洗烘烤工艺流程包括涂覆→曝光→PEB→正性显影(标称温度)→酸冲洗→酸冲洗烘烤→正性显影(标称温度)。组合工艺流程包括涂覆→曝光→PEB→正性显影(标称温度)→正性热显影(>30℃)→酸冲洗→酸冲洗烘烤→正性显影(标称温度)。甚至最近，已经提出了第三种CD变更方法，其也是湿法工艺，其中利用附加的处理步骤，例如在第二显影之前的非特定于位置的泛曝光(floodexposure)和烘烤，来实现膜到完全或几乎完全去保护的状态，此时显影受显影时间的控制。工艺流程包括涂覆→曝光→PEB→正性显影(标称温度)→泛曝光→泛烘烤→第二显影。上面的湿法工艺实施例是历史上提出湿法工艺CD变更的各种方式的子集。第一种CD变更方法是基于蚀刻的等离子体方法，由于缺乏任何表面张力效应(在湿法处理中存在)，具有较少的图案坍塌的可能性，这意味着没有毛细力，但已经显示出以下可能的问题，这些问题在非常小的CD目标和持续缩小时变得更成问题：潜在的负面影响或损坏有机底部抗反射涂层(BARC)；一些次要影响，如聚合物致密化，开始在非常小的尺寸上对结构完整性能产生负面影响；图案密度效应，即等密度偏差；室蚀刻均匀性问题(中心到边缘)；工艺稳定性/可维护性(由于在室壁上重新沉积)；和/或潜在的高额外前端资本成本。最近提出的第二CD变更方法是湿法工艺，在避免蚀刻特定问题的同时具有使CD变化的幅度和控制与航空图像对数斜率(ILS)高度相关并且导致在正性显影工艺流程中的去保护基质/梯度的问题。第二种CD变更方法(例如酸冲洗/酸冲洗烘烤或组合工艺流程)的其他工艺流程(包括酸冲洗和烘烤步骤)同样带来一些新的担忧。它最终是基于扩散的工艺，意味着局部量的CD变更与局部浓度水平和反应动力学以及时间和温度相关。通过模拟，已经观察到这可能由于通过散焦的去保护基质的局部变化导致潜在的底切以及可能由于抗蚀剂组分的不均匀性导致的图案破坏失效机理，从而导致线的随机弱点。第三种CD变更方法，也是湿法工艺，其中工艺流程包括毯式泛曝光和泛烘烤，类似地带来一些新的担忧。因为它试图将膜带到完全去保护状态(为了获得均匀性效益)，它需要修改显影溶液条件以通过显影时间确保工艺控制。历史上，基于湿法CD变更的概念围绕其中湿化学显影的时间和/或浓度与CD变更的量和控制相关联的方法进行。此外，为了保持轮廓控制同时最大化在这些额外的显影处理步骤下可实现的CD变更量(CD变更量先前受到图案化曝光中抗蚀剂基质内保留的去保护水平的限制)，如果例如通过毯式泛热酸生成剂(TAG)和酸冲洗没有完全去保护抗蚀剂基质，试图通过引入增加去保护水平的方法使抗蚀剂基质达到更均匀化的状态。在减薄/收缩显影步骤(即，在第二显影)之前完全去保护的抗蚀剂基质的条件通常意味着顶部损失将等同于侧面损失。此外，这意味着必须变更显影化学，例如，使用负性显影(NTD)工艺并以最小显影速率(Rmin)显影，在正性显影(PTD)工艺中使用稀释含水碱显影剂并且以改变的显影速率最大值(Rmax)进行显影，在PTD工艺中使用抑制的含水碱显影剂并在抑制的Rmax下显影，和/或在PTD工艺中使用冷的含水碱显影剂并以改变的Rmax显影，以使CD变更率合理(例如，0.1nm/s至几nm/s)而不在第二显影的前几毫秒中完全洗掉特征。类似地，通过酸冲洗扩散和烘烤留下的去保护基质预减薄显影条件(第二显影)通常意味着顶部损失将等同于侧面损失。因此，需要一种方法来最大化可实现的CD变更量，同时允许更标准的显影条件。
技术实现思路
本公开提供了最大化CD变更量的替代方式和用于控制/校正的替代流程。在一个实施方式中，该方法包括：接纳具有下伏层和在下伏层上形成的图案化层的衬底，图案化层包括辐射敏感材料并且还包括具有变化的高度并且具有第一临界尺寸的图案。该方法还包括：在图案化层之上施加外涂层，外涂层包括光剂，光剂选自于光敏剂生成剂化合物、光敏剂化合物、光酸生成剂化合物、光活性剂、含酸化合物或它们中的两个或更多个的组合。然后将外涂层曝光于电磁辐射，其中，被施加于衬底的不同区域的电磁辐射的剂量是变化的，然后对外涂层和图案化层进行加热。该方法还包括：对外涂层和图案化层进行显影以将图案化层的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对衬底进行图案化的方法，包括：接纳衬底，所述衬底包括：下伏层，以及形成在所述下伏层上的图案化层，所述图案化层包括辐射敏感材料并且还包括具有变化的高度并且具有第一临界尺寸的图案；在所述图案化层之上施加外涂层，所述外涂层包括光剂，所述光剂选自于光敏剂生成剂化合物、光敏剂化合物、光酸生成剂化合物、光活性剂、含酸化合物或它们中的两个或更多个的组合；将所述外涂层曝光于电磁辐射，其中，被施加于所述衬底的不同区域的电磁辐射的剂量是变化的；对所述外涂层和所述图案化层进行加热；以及对所述外涂层和所述图案化层进行显影以将所述图案化层的所述第一临界尺寸变更为第二临界尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.13 US 62/335,9911.一种用于对衬底进行图案化的方法，包括：接纳衬底，所述衬底包括：下伏层，以及形成在所述下伏层上的图案化层，所述图案化层包括辐射敏感材料并且还包括具有变化的高度并且具有第一临界尺寸的图案；在所述图案化层之上施加外涂层，所述外涂层包括光剂，所述光剂选自于光敏剂生成剂化合物、光敏剂化合物、光酸生成剂化合物、光活性剂、含酸化合物或它们中的两个或更多个的组合；将所述外涂层曝光于电磁辐射，其中，被施加于所述衬底的不同区域的电磁辐射的剂量是变化的；对所述外涂层和所述图案化层进行加热；以及对所述外涂层和所述图案化层进行显影以将所述图案化层的所述第一临界尺寸变更为第二临界尺寸。2.根据权利要求1所述的方法，其中，曝光所述外涂层的步骤包括：将所述外涂层曝光于紫外(UV)辐射。3.根据权利要求2所述的方法，其中，紫外(UV)辐射的波长为175nm至450nm。4.根据权利要求1所述的方法，其中，曝光所述外涂层的步骤包括：扫描所述衬底、扫描辐射源、旋转所述衬底、或它们中的两个或更多个的组合。5.根据权利要求1所述的方法，其中，曝光所述外涂层的步骤包括：将所述外涂层曝光于扫描激光束。6.根据权利要求1所述的方法，其中，曝光所述外涂层的步骤包括：将所述外涂层曝光于来自数字光投影(DLP)系统的电磁辐射。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：接收来自在接纳所述衬底的步骤之前执行的第一显影后检查(ADI)的第一计量数据。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：基于所接收到的第一计量数据来变更在曝光所述外涂层的步骤期间被施加于所述衬底的不同区域的电磁辐射的剂量。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：在对所述外涂层和所述图案化层进行显影的步骤之后执行的第二显影后检查(ADI)中测量第二计量数据。10.根据权利要求9所述的方法，还包括：基于所述第二计量数据来变更在曝光所述外涂层的步骤期间被施加于随后处理的衬底的不同区域的电磁辐射的剂量。11.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用具有所述第二临界尺寸的所述图案化层作为图案来蚀刻所述下伏层；以及在蚀刻所述下伏层的步骤之后执行的蚀刻后检查(AEI)中测量第三计量数据。12.根据权利要求11所述的方法，还包括：基于所述第三计量数据来变更在曝光所述外涂层的步骤期间被施加于随后处理的衬底的不同区域的电磁辐射的剂量。13.根据权利要求1所述的方法，其中，施加和曝光所述外涂层以及对所述外涂层和所述图案化层进行加热和显影的步骤是在其中形成了所述图案...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东·J·德维利耶，迈克尔·A·卡尔卡西，
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