形成包括屏蔽区的形状阵列的图形的方法技术

本发明专利技术涉及形成包括屏蔽区的形状阵列的图形的方法。在衬底上形成具有第二光敏性的第二光致抗蚀剂。在第二光致抗蚀剂上形成具有大于第二光敏性的第一光敏性的第一光致抗蚀剂。优选地，第一光致抗蚀剂为在曝光后变为透明的灰抗蚀剂。采用具有第一图形的第一母掩模光刻曝光第一抗蚀剂的至少一部分以形成至少一个透明的光刻曝光的抗蚀剂部分，而第二光致抗蚀剂保持完整。采用包括第二图形的第二母掩模光刻曝光第二抗蚀剂以在第二光致抗蚀剂中形成多个光刻曝光的形状。通过将第二图形限制在仅仅所述至少一个透明的光刻曝光的抗蚀剂图形的区域内，所述多个光刻曝光的形状具有源自第二图形的合成图形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体处理方法，具体而言，涉及采用不同敏感性的光敏层的垂直叠 层的双曝光光刻方法及其实现结构。
技术介绍
在半导体制造中，采用光刻在光致抗蚀剂中构图特征。光致抗蚀剂层被暴露到入 射光，该入射光可以为深紫外(DUV)辐射、中紫外(MUV)辐射、或X射线辐射。可替代地，在 电子束光刻中，光致抗蚀剂层可被暴露到高能电子。光子或电子的能量使光致抗蚀剂的暴 露部分的化学组成改变，例如，通过交联、裂变、侧链去除等等。可以采用光致抗蚀剂的预烘 或后烘来使光致抗蚀剂层的曝光部分相对于光致抗蚀剂层的未曝光部分的化学特性改变 最大化。曝光的光致抗蚀剂被显影以相对于另一者去除光致抗蚀剂的曝光的部分的组和 光致抗蚀剂的未曝光部分的组中的一者。根据曝光后的化学性质的改变，光致抗蚀剂层分 为正光致抗蚀剂和负光致抗蚀剂。如果光致抗蚀剂在曝光后变得在化学上较不稳定，则该 光致抗蚀剂为正光致抗蚀剂。如果光致抗蚀剂在曝光后变得在化学上更稳定，则该光致抗 蚀剂为负光致抗蚀剂。在采用正光致抗蚀剂的情况下，通过显影去除正光致抗蚀剂的曝光 部分。在采用负光致抗蚀剂的情况下，通过显影去除正光致抗蚀剂的未曝光部分。经显影的光致抗蚀剂包括光刻图形。光刻图形的特征具有与“最小特征尺寸”(也 称为“临界尺寸”)相同或大于“最小特征尺寸”的尺寸。最小特征尺寸为用于形成光刻图 形的光刻工具的函数。投影系统可以印刷的最小特征尺寸F近似由下式表示F = kX A /Na,其中k为反映体现光刻系统的效率的工具特定比例常数和其他工艺相关因子的 系数，X为用于辐射的光的波长，NA为透镜的数值孔径。典型地，系数k的值在约0.3到约 0.5的范围内。虽然仅仅关于光刻工具限定了最小特征尺寸并且最小特征尺寸通常随每一代半 导体技术而改变，但是应该理解，最小特征尺寸(即，临界尺寸)是关于半导体制造时可得 的光刻工具的最佳性能而限定的。最小特征尺寸包括最小线宽和嵌套的线图形的最小线间 隔以及嵌套的过孔图形的最小过孔直径。通常，最小特征尺寸根据将要印刷在光致抗蚀剂 上的特征的几何形状而改变。然而，给定几何形状并给定特定的光刻工具，最小特征尺寸被 限定为可量化数。此外，因为最小可得波长由商业可得的光刻工具中的光源的类型确定，对 于给定的几何形状，可以基于任何给定时刻的技术能力来限定最小特征尺寸。到2009年为 止，最小特征尺寸为约40nm，并预期在未来会缩小。任何小于光刻最小尺寸的尺寸称为“亚 光刻尺寸”。随后，采用经显影的光致抗蚀剂和蚀刻掩模，将经显影的光致抗蚀剂中的图形转 移到下伏的层。由此，在半导体结构中可形成的特征尺寸与经显影的光致抗蚀剂中的特征 尺寸直接相关。重复的光刻图形的最小间距(Pitch)为最小特征尺寸的两倍，这是因为每4一个单元图形包括线路和间隔或过孔和周围间隔物。标准光刻方法形成具有光刻尺寸(即，大于最小特征尺寸的尺寸)的图形。由此， 每一代光刻工具对光刻图形的宽度、间隔以及间距施加限制。这样的限制是对半导体器件 阵列的单元基元尺寸的固有限制。例如，静态随机存取存储器(SRAM)器件、动态随机存取 存储器(DSRAM)器件、以及闪速存储器器件采用单元基元的阵列。
技术实现思路
本专利技术提供用于形成包括多种形状的光刻图形和未构图的区域的方法。通过图形 转移将光刻图形转移到下伏的层中。在本专利技术中，在衬底上形成具有第二光敏性的第二光致抗蚀剂。在所述第二光致 抗蚀剂上形成具有大于第二光敏性的第一光敏性的第一光致抗蚀剂。优选地，所述第一光 致抗蚀剂为在曝光后变为透明的灰抗蚀剂(grayresist)。采用具有第一图形的第一母掩 模(reticle)光刻曝光所述第一光致抗蚀剂的至少一部分以形成至少一个透明的光刻曝 光的抗蚀剂部分，而所述第二光致抗蚀剂保持完整。采用包括第二图形的第二母掩模光刻 曝光所述第二光致抗蚀剂以在所述第二光致抗蚀剂中形成多个光刻曝光的形状。通过将 所述第二图形限制在仅仅所述至少一个透明的光刻曝光的抗蚀剂图形的区域内，所述多 个光刻曝光的形状具有源自所述第二图形的合成图形(composite pattern) 0所述第二 图形可以采用来自所述第二掩模上的多个形状的干涉以提高图形保真度。因为在没有修 改的情况下印刷了所述第二图形，因此消除了由所述合成图形中的所述第一图形的叠加 (superposition)对所述第二图形的破坏，其中所述第一图形限制了印刷所述第二图形的 区域。由此，所述合成图形具有由采用第二图形并同时从其中所述第一光致抗蚀剂未被光 刻曝光的区域去除所述第二图形而可能获得的图形保真度的优点。根据本专利技术的一个方面，提供一种形成构图的结构的方法，其包括以下步骤在衬 底上形成从底部到顶部为第二光致抗蚀剂层和第一光致抗蚀剂层的叠层；通过使第一曝光 波长照射通过具有第一图形的第一掩模来光刻曝光所述第一光致抗蚀剂层，其中所述第一 光致抗蚀剂层的至少一个光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分变为对第二曝光波长光学透明； 以及通过使所述第二曝光波长照射通过具有第二图形的第二掩模来光刻曝光所述第二光 致抗蚀剂层，其中在所述第二光致抗蚀剂层的至少一个光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分中 形成合成图形，其中所述第二合成图形与仅仅限制在所述至少一个光刻曝光的第一光致抗 蚀剂部分的区域内的所述第二图形相同。根据本专利技术的另一方面，提供一种构图的结构，其包括位于衬底上的从底部到顶 部的第二光致抗蚀剂层和第一光致抗蚀剂层的叠层，其中所述第一光致抗蚀剂层包括互补 地填充整个所述第一光致抗蚀剂层的至少一个光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分和至少一 个未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分，其中所述第二光致抗蚀剂层包括互补地填充整个所 述第二光致抗蚀剂层的至少一个光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分和至少一个未光刻曝光 的第二光致抗蚀剂部分，其中所述至少一个光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分仅仅存在于所 述至少一个光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分之下而不存在于所述至少一个未光刻曝光的 第一光致抗蚀剂部分之下。附图说明图1A为根据本专利技术的第一实施例的在施加了 BARC层、第二光致抗蚀剂层和第一 光致抗蚀剂层之后的第一示例性结构的垂直截面视图。图1B为对应于图1A的步骤的第一 示例性结构的自顶向下视图。图2A为根据本专利技术的第一实施例的在光刻曝光第一光致抗蚀剂层之后的第一示 例性结构的垂直截面视图。图2B为对应于图2A的步骤的第一示例性结构的自顶向下视图。图3A为根据本专利技术的第一实施例的在光刻曝光第二光致抗蚀剂层之后的第一示 例性结构的垂直截面视图。图3B为对应于图3A的步骤的第一示例性结构的自顶向下视图。 图3C为对应于图3A的步骤的第一示例性结构的水平截面视图。图4A为根据本专利技术的第一实施例的在去除了第一光致抗蚀剂层和第二光致抗蚀 剂层的曝光部分之后的第一示例性结构的垂直截面视图。图4B为对应于图4A的步骤的第 一示例性结构的自顶向下视图。图5A为根据本专利技术的第一实施例的在将合成图形转移到衬底中之后的第一示例 性结构的垂直截面视图。图5B为对应于图5A的步骤的第一示例性结构的自顶向下视图。图6A为根据本专利技术的第二实施例的在去除了第一光致抗蚀剂层的曝光部分和第 二光致抗蚀剂层的曝光部分之后的第二示例性结构的垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成构图的结构的方法，包括以下步骤：在衬底上形成从底部到顶部为第二光致抗蚀剂层和第一光致抗蚀剂层的叠层；通过使第一曝光波长照射通过具有第一图形的第一掩模来光刻曝光所述第一光致抗蚀剂层，其中所述第一光致抗蚀剂层的至少一个光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分变为对第二曝光波长光学透明；以及通过使所述第二曝光波长照射通过具有第二图形的第二掩模来光刻曝光所述第二光致抗蚀剂层，其中在所述第二光致抗蚀剂层的至少一个光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分中形成合成图形，其中所述第二合成图形与仅仅限制在所述至少一个光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分的区域内的所述第二图形相同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CC陈，黄武松，李伟健，C萨尔玛，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，英芬能技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]