使用双波长形成自动对准图案的方法技术

本发明专利技术披露一种在次光刻尺度图案化细微结构的集成电路制造方法。该制造方法包括接续地曝光具有光碱产生剂和催化量的水的芳基烷氧基硅烷的薄膜。该薄膜涂层在设在基材上的现有的亲脂性光阻层上方，并以第一及第二光刻波长的辐射来曝照。该第一光刻波长短于该第二光刻波长。对第一光刻波长的曝光造成在该光阻层中形成一个自动对准光罩。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大致上关于自动对准图案的形成。详言的，本专利技术系关于使用双波长的自动对准图案的形成，以达到比现有紫外(UV)光光刻术所能达到更小的分辨率。
技术介绍
半导体或集成电路(IC)产业的目标系在较小的芯片面积上制造出具有越来越高组件密度的集成电路，以达到更多的功能并减少制造的成本。对于这种高积集度的需求则不断地引导着电路尺寸及组件的细微结构(feature)缩小。至于缩小诸如场效晶体管中的闸极长度及导线宽度等结构尺寸的能力，则取决于光刻术的性能。半导体制造技术中时常用到一个光罩(亦称为卷膜)或一个罩幕(reticle)。藉由将辐射穿过该光罩或罩幕，或辐射从该光罩或罩幕上反射出来，而于半导体晶圆上形成图像。一般说来，该图像系聚焦于该晶圆上以图案化一层诸如光阻材料的材料。接着，该光阻材料可用来定义掺杂区域、沉积区域、蚀刻区域或其它与集成电路(IC)相关的结构。该光阻材料亦可定义与集成电路的金属层相关的导线或导垫。再者，该光阻材料可定义隔离区域、各晶体管闸或其它的晶体管结构与组件。为了将图像或图案转印至光阻材料上，传统的光刻系统一般包括光源，该光源组构成用来提供一个或多个波长的电磁辐射或光线。该光源可产生波长为365nm(毫微米)、248nm及(或)193nm的辐射。由此种辐射而图案化的光阻材料系选用可反应此种辐射的波长的材料。最好在受到辐射入射的光阻材料的区域经历光化学反应，使得该光阻材料在后续显像工艺步骤中适当地变成可溶解或不可溶解。由于集成电路细微结构的分辨率在某种程度上系正比于曝光波长，故应当使用较短的曝光波长(例如，157nm、126nm、或13.4nm)来图案化光阻材料。很遗憾的是，即使有任何的材料或工艺得以自洽地在如此短的波长下制造半导体集成电路组件，但是其种类非常少。然而，当试图在365nm、248nm或193nm的光刻系统中使用诸如有机光阻材料等传统的光阻材料时，并非全无问题。在较短光刻或曝光波长下，有机光阻材料于单层图案化应用中表现出很高的单位厚度的光吸收度。因此，传统的有机光阻材料对于照射于其上的辐射而言变得越来越不透明，而且其所需的光化学反应亦无法发生在整个材料的厚度上。为克服此一缺点，已尝试以一层较薄的传统光阻材料(相较于使用较长的光刻波长的光阻材料层的厚度)用于较短的光刻波长。很不幸地，使用一层较薄的光阻材料是有问题的，尤其是对于蚀刻工艺而言。在其它方面，使用一层较薄的光阻材料将导致图案精确度较低、薄膜较不稳定及(或)图像效应较不足等问题。因此，需要发展出一种系统与方法以有效地将传统光阻材料的使用，延伸至能够在诸如深紫外光(DUV)或极短紫外光范围(EUV)内的较短光刻波长下使用。进一步需要发展一种图案形成的系统与方法，在毋须大幅修改传统的光刻技术、材料或装备的前提下，俾达到使用较短光刻波长的细微结构的分辨率。更进一步需要发展一种工艺或方法，以提供图案自动对准并排除覆盖光罩的需求。
技术实现思路
本专利技术的某一实施例系相关于集成电路的工艺。该工艺包括以具有第一光刻波长的第一辐射曝照底材上所覆盖的光阻材料，且依照光罩或罩幕上所提供的图样，选择性地改变该光阻材料的上方部份。该工艺进一步包括以具有第二光刻波长的第二辐射曝照该光阻材料。该第一光刻波长系小于该第二光刻波长。该改变了的光阻材料上方部份对于第二辐射系不透明的。本专利技术的另一实施例系相关于集成电路的制造系统。该系统系由以第一光刻波长提供第一辐射的第一光源以及以第二光刻波长提供第二辐射的第二光源所构成。该系统进一步包括包含于光阻层的自动对准光罩。该自动对准光罩系依照图案化了的光罩或罩幕，以具有第一光刻波长的第一辐射曝照后所形成。本专利技术的再一实施例系相关于一种将现有的DUV-248nm及DUV-193nm光阻材料延伸至157nm、127nm及13.4nm的光刻区域内使用的方法。该方法包括提供一具有短光刻波长的第一辐射。该方法进一步包括依照光罩或罩幕上的图案，以改变底材上所覆盖的一层光阻层的上方部份。该改变了的光阻层上方部份包括至少一个第一辐射入射于其上的聚合区。该改变了的上方部份则系由光罩或罩幕的图样所构成。附图说明第1图系显示硅晶圆底材上方的亲脂性光阻层的剖面示意图。第2图系在亲脂性光阻层上方的有机三烷氧基硅烷、光碱产生剂及催化量的水的薄膜的剖面示意图。第3图系第2图中所示集成电路的部份的剖面示意图，其中显示使用波长λ1的第一曝光步骤。第4图系第3图中所示集成电路的部份的剖面示意图，其中显示在使用波长λ1的第一曝光步骤中，藉由从光碱产生剂来的光产生碱及催化量的水，而将有机三烷氧基硅烷层的曝光部份聚合化。第5图系第4图中所示集成电路的部份的剖面示意图，其中显示紧接着以水/甲醇溶液洗去未聚合化的有机三烷氧基硅烷的自动对准图案形成步骤。第6图系第5图中所示集成电路的部份的剖面示意图，其中显示紧接着以烘烤该聚合化的有机三烷氧基硅烷层的自动对准图案形成的步骤。第7图系第6图中所示集成电路的部份的剖面示意图，其中显示使用波长λ2的泛射式曝光步骤。第8图系第7图中所示集成电路的部份的剖面示意图，其中显示后曝光烘烤步骤。第9图系第8图中所示集成电路的部份的剖面示意图，其中显示显像步骤。第10图系以有机三烷氧基硅烷作为代表，波长介于150nm至200nm间的光吸收度光谱线图。具体实施例方式此处所披露的较佳实施例可藉由以下的详细说明并配合所附图式而得以完全理解，其中，相同的参考数字系代表相同的组件。以自动对准的方式将图案形成于光阻材料上的较佳实施例设计，将以参考第1图至第10图的方式予以描述。该较佳设计亦提供小于第一波长λ1的分辨率极限量级(双波长中的较短者)的次光刻细微结构分辨率。请参考第1图，其中在集成电路(IC)的一部份上进行着较具优点的工艺的第一曝光步骤。该部份包括在底材12上所设置的光阻层14。底材12可为IC晶圆、半导体材料、绝缘材料、导体材料、上列材料上的层、或基础层。底材12可为工业标准的硅晶圆。底材12并非以限定的方式描述。底材12可包括其上表面之上或之下的绝缘、导体或半导体层。该绝缘、导体或半导体层可沉积或成长于底材12之上，或者于底材12上的诸层上的层上。虽然层14系直接显示位于底材12之上，但是其亦可设在基础层、中间层、抗反射涂层或其它层之上。光阻层14系选用对来自第一光源18的电磁辐射16具有光化学反应的材料(第3图)。光阻层14可由任何传统的正光阻材料构成。光阻层14较佳地系由对193nm或248nm波长的光敏感的亲脂性高分子材料所构成，其藉由自旋涂层的方式在底材12上涂抹一层具有100至500nm厚度的适当的光酸产生剂。第一光源18可为任何数目的电磁辐射源。第一光源18可为单一光源或多重光源，藉以提供具较短波长的辐射16。第一光源18较佳地在深紫外光(DUV)或真空紫外光区域内(157nm，126nm)或在极短紫外光(EUV)区域内(譬如11.4nm，13.4nm)提供具较短波长(193nm，248nm)的辐射16。该短波长λ1的辐射16(亦称的为短光刻波长)较佳地得以在同时存在诸如o-硝基(苯甲醯)氨基甲酸脂(o-nitrobenzoyl carbamates)及氨基甲酸乙酯(urethane)、o-醯(o-a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路制造方法，其特征为：以具有第一光刻波长（λ↓［１］）的第一辐射（１６）对形成于底材之上的光阻材料（１４）进行曝光，该光阻材料包括芳基烷氧基硅烷（１５）；　依照光罩或罩幕所提供的图案将该光阻材料（１４）的顶部进行选 择性的变换；以及以具有第二光刻波长（λ↓［２］）的第二辐射（３０）对该光阻材料（１４）进行曝光，其中该第一光刻波长（λ↓［１］）小于该第二光刻波长（λ↓［２］），且该光阻材料（１４）的变换后的顶部对于该第二辐射（λ↓［２］） 而言是不透明的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：U奥科罗安彦乌，AC博泰利，
申请(专利权)人：先进微装置公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]