用于光刻胶图案化的光刻处理窗增强制造技术

一种用于在光刻处理期间增强焦深处理窗的方法包括在设置在基板上的材料层上施加包括光酸产生剂的光刻胶层，在光刻曝光处理中，使未受光掩模保护的光刻胶层的第一部分暴露于光辐射，在曝光后烘烤处理中向光刻胶层提供热能，在实行曝光后烘烤处理的同时，施加电场或磁场，和在向光刻胶层提供热能的同时，动态地改变所产生的电场的频率。地改变所产生的电场的频率。地改变所产生的电场的频率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光刻胶图案化的光刻处理窗增强


[0001]本揭示内容总体上涉及用于处理基板的方法和设备，并且更特定地涉及用于增强光刻胶轮廓控制的方法和设备。

技术介绍

[0002]集成电路已发展成可在单芯片上包含数百万个元件(例如，晶体管、电容器、和电阻)的复杂装置。光刻可用于在芯片上形成元件。通常，光刻的处理涉及几个基本阶段。最初，在基板上形成光刻胶层。可以通过例如旋涂来形成光刻胶层。光刻胶层可包括抗蚀剂树脂和光酸产生剂。在随后的曝光阶段中暴露于电磁辐射后，光酸产生剂会改变光刻胶在显影处理中的溶解性。可在曝光前烘烤(pre
‑
exposure bake)处理中去除多余的溶剂。
[0003]在曝光阶段，可使用光掩模或掩模版来选择性地将设置在基板上的光刻胶层的某些区域暴露于电磁辐射。其他曝光方法可以是无掩模曝光方法。电磁辐射可具有任何合适的波长，例如在极紫外区域中的波长。电磁辐射可以从任何合适的源，例如193nm ArF激光、电子束、离子束、或其他源形成。暴露于电磁辐射可使光酸产生剂分解，从而产生酸并在抗蚀剂树脂中产生潜酸图像。曝光后，可以在曝光后烘烤处理中加热基板。在曝光后烘烤处理中，由光酸产生剂产生的酸与光刻胶层中的抗蚀剂树脂反应，从而改变在随后的显影处理期间光刻胶层的抗蚀剂的溶解性。
[0004]在曝光后烘烤之后，可以显影(develope)并冲洗(rinse)基板，尤其是光刻胶层。显影和冲洗后，接着在基板上形成图案化的光刻胶层，如图1所示。图1描绘了基板100的示例性正交截面图，基板100具有设置在将要蚀刻的目标材料(target material)102上的图案化的光刻胶层104。在显影和冲洗处理之后，开口106界定在图案化的光刻胶层104之间，从而暴露出下面的目标材料102以进行蚀刻以将特征转移到目标材料102上。然而，光刻曝光处理的不精确控制或低分辨率可能无法保持光刻胶层104的关键尺寸，从而导致不可接受的线宽粗糙度108。此外，在曝光处理期间，从光酸产生剂产生的酸(如图1所示)可能会随机扩散到任何区域，包括在掩模下方的受保护的不希望被扩散到的区域，从而在与开口106相接的图案化的光刻胶层104的边缘或界面处形成不想要的摆动或粗糙轮廓150。光刻胶层104的大的线宽粗糙度108和不想要的摆动轮廓150可能导致到目标材料102的不精确的特征转移，因此，最终导致装置故障和产率损失。
[0005]因此，需要一种控制线宽粗糙度并提高分辨率以及剂量敏感性的方法和设备，以便获得具有所需关键尺寸的图案化光刻胶层。

技术实现思路

[0006]本揭示内容的实施例包括用于在曝光后烘烤处理期间有效控制来自光刻胶层中的光酸产生剂的酸的分布和扩散的方法，以改善光刻处理窗，例如焦深(depth of focus)范围。所述方法可在光刻处理期间增强和扩大焦深处理窗。
[0007]在一个实施例中，一种处理基板的方法，该方法包括：在设置在基板上的材料层上
施加包括光酸产生剂的光刻胶层，在光刻曝光处理中，使未受光掩模保护的光刻胶层的第一部分暴露于光辐射，在曝光后烘烤处理中向光刻胶层提供热能，在实行曝光后烘烤处理的同时，施加电场或磁场，和在向光刻胶层提供热能的同时，动态地改变所产生的电场的频率。
[0008]在另一实施例中，一种处理基板的方法包括：在基板上施加光刻胶层，在光刻曝光处理中，将未受光掩模保护的光刻胶层的第一部分暴露于光辐射，对光刻胶层实行曝光后烘烤处理，和在向光刻胶层提供热能时，垂直地改变光刻胶层中光酸产生剂的漂移方向。
[0009]在又另一实施例中，一种装置结构包括：设置在基板上的材料层，和在材料层中形成的多个开口，其中跨基板形成的开口具有在约85度至约95度之间的隅角。
附图说明
[0010]为了可详细了解本揭示内容的上述特征的方式，可通过参照实施例获得以上简要概述的本揭示内容的更特定的描述，其中一些实施例描绘在附图中。然而，应当注意，附图仅示出本揭示内容的典型实施例，且因此不应将其视为限制其范围，因为本揭示内容可允许其他等效的实施例。
[0011]图1描绘了本领域常规地设置在基板上的图案化光刻胶层的示例性结构的正交截面图；
[0012]图2是根据一个实施例的用于处理基板的设备的示意性截面图；
[0013]图3是设置在图2的设备中的电极组件的一个实施例的俯视截面图；
[0014]图4描绘了在曝光后烘烤处理期间设置在膜结构上的光刻胶层的酸分布控制；
[0015]图5是在曝光处理和曝光后烘烤处理期间控制光刻胶层的酸分布的一种方法的流程图；和
[0016]图6描绘了在曝光后烘烤处理之后在基板上的光刻胶层的示意性截面图。
[0017]为了便于理解，已尽可能使用相同的附图标记来表示图中共同的相同元件。另外，一个实施例的元件可以有利地适用于本文描述的其他实施例中。
具体实施方式
[0018]提供了用于增强通过光刻形成的光刻胶层的轮廓控制的方法。可通过调节在曝光后烘烤处理期间施加的电场来控制在曝光后烘烤处理期间影响线边缘/宽粗糙度的由光酸产生剂产生的酸的扩散。电场的施加控制由光酸产生剂产生的酸在光刻胶层中的扩散和分布，从而扩大了可提高光刻分辨率的处理窗。例如，通过在曝光后烘烤处理期间适当控制和辅助由光酸产生剂产生的酸的扩散，可以有效地改善和提高光刻处理期间焦深的范围。在曝光后烘烤处理期间控制的合适的处理参数包括：电压水平和频率，以用于控制在烘烤处理期间产生的电场；用于产生电场的电压功率的连续或脉冲模式；基板的温度控制；以及在曝光后烘烤处理期间施加的电场的持续时间。在一个示例中，可利用曝光后烘烤处理期间的动态频率控制。
[0019]图2是根据一个实施例的用于处理基板的设备的示意性截面图。如图2的实施例所示，该设备可以是真空处理腔室200的形式。在其他实施例中，处理腔室200可以不耦接至真空源。
[0020]处理腔室200可以是独立的独立处理腔室。替代地，处理腔室200可以是处理系统的一部分，所述处理系统例如，在线处理系统(in
‑
line processing system)、群集处理系统、或轨道处理系统。处理腔室200在下文详细描述，并且可用于曝光前烘烤、曝光后烘烤、和/或其他处理步骤。
[0021]处理腔室200包括腔室壁202、电极组件216、和基板支撑组件238。腔室壁202包括侧壁206、盖组件210、和底部208。腔室壁202部分地包围处理空间212。穿过被配置为促进基板240移入和移出处理腔室200的基板传送端口(未示出)进入处理空间212。在处理腔室200是处理系统的一部分的实施例中，基板传送端口可以允许基板240被传送到邻接的移送腔室和从移送腔室传送。
[0022]泵送口214可以选择性地穿过处理腔室200的盖组件210、侧壁206或底部208中之一而设置，以将处理空间212耦接至排气口。排气口将泵送口214耦接至各种真空泵送部件，例如真空泵。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种处理基板的方法，所述方法包括：在设置在基板上的材料层上施加包括光酸产生剂的光刻胶层；在光刻曝光处理中，使未受光掩模保护的所述光刻胶层的第一部分暴露于光辐射；在曝光后烘烤处理中向所述光刻胶层提供热能；在实行所述曝光后烘烤处理的同时，施加电场或磁场中的至少一者；和在向所述光刻胶层提供所述热能的同时，动态地改变所述电场或所述磁场中的至少一者的特性。2.如权利要求1所述的方法，其中施加所述电场或所述磁场进一步包括：在实行所述曝光后烘烤处理的同时，控制光刻胶线边缘粗糙度和抗蚀剂浮渣。3.如权利要求1所述的方法，其中施加所述电场或所述磁场进一步包括：每秒至少两次循环所述电场或所述磁场的所述施加。4.如权利要求1所述的方法，其中动态地改变所述电场或所述磁场中的至少一者的特性进一步包括：以逐步的方式、线性方式、或功率曲线来施加功率。5.如权利要求4所述的方法，其中在第一电场密度和较低的第二电场密度之间调制产生所述电场的功率。6.如权利要求4所述的方法，其中通过在第一电压和较低的第二电压之间调制电压来调制产生所述电场的功率以提供第一电场和第二电场，其中产生所述第一电场和所述第二电场的所述第一电压和所述第二电压两者均为正。7.如权利要求4所述的方法，其中通过在第一电压和较低的第二电压之间调制电压来调制产生所述电场的功率以提供第一电场和第二电场，其中产生所述第一电场和所述第二电场的所述第一电压和所述第二电压中的一者为零。8.如权利要求4所述的方法，其中通过在第一电压和较低的第二电压之间调制电压来调制产生所述电场的功率以提供第一电场和第二电场，其中产生所述第一电场和所述第二电场的所述第一电压和所述第二电压具有相反的极性。9.如权利要求4所述的方法，其中产生所述电场的功率被调制以提供第一电场和第二电场，其中所述第一电场的幅度、形状或功率密度中的至少一者大于或等于所述第二电的幅度、形状或功率密度中的至少一者。10.如权利要求1所述的方法，其中在所述曝光后烘烤处理期间，将电场...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴辉雄，芒格什，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：