微影－微影－蚀刻双图案化方法技术

本发明专利技术提供微影－微影－蚀刻双图案化方法。上述微影－微影－蚀刻双图案化方法是通过使用硅烷化固定反应，其包括：提供一基底具有一第一光致抗蚀剂层于其上，实施一第一微影工艺以产出第一图案化结构于该基底上，实施一硅烷化固定反应于该第一图案化结构，形成一第二光致抗蚀剂层覆盖该基底，以及实施一第二微影工艺以产出第二图案化结构于该基底上，其中该第一图案化构造和该第二图案化构造彼此之间交错设置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种先进微影方法，特别涉及一种通过使用硅烷化固定反应的微 影-微影-蚀刻双图案化(LLE-DP)方法。
技术介绍
在已公开的先进微影方法中，主要包括光学微影工艺、光致抗蚀剂微影迭对测量 技术(overlay metrology)、极短紫外光(Extreme UV)微影、浸润式微影、双图案化微影、及 转￡口微影(imprint lithography)技术。双图案化(double patterning，简称DP)微影是用于32nm节点的工艺技术。而微 影-微影-蚀刻双图案化(LLE-DP)微影技术属DP微影工艺的一种，相较于微影-蚀刻-微 影-蚀刻，DP微影工艺具有较低的成本优势。然而，LLE-DP微影技术需使用先进的材料及 工艺，其特性并未完全开发。使用LLE-DP微影技术，而无中间的工艺步骤，已被公开以形成 短窄间距的图案。另一种形式的LLE-DP微影技术结合正型-负型光致抗蚀剂及正型-正 型光致抗蚀剂用于双图案化微影工艺。然而，LLE-DP工艺仍无法使用于32nm节点的工艺 技术。美国专利US 6，280, 908公开一种使用气相硅烷化试剂的后显影光致抗蚀剂硬化 法，以得到硬化的光致抗蚀剂表面，使其具有相较于光致抗蚀剂表面处理前较慢的蚀刻率。图1A-1E是显示传统LLE-DP工艺步骤各阶段的剖面示意图。请参阅图1A，提供一 基底100具有一材料层110于其上。接着形成第一图案化结构11 于材料层110上。将 一固定材料层120涂布于该基底100并覆盖该第一图案化结构115a。该固定材料层120接 续被烘烤，经反应后，硬化成为第一图案化结构115，接着再将固定材料层120移除，如图IC 所示。接着，请参阅图1E，一光致抗蚀剂层130形成于该基底100之上，并覆盖该第一图 案化结构115。施以一第二微影步骤于光致抗蚀剂层130，以产出第二图案化结构135。在 第二微影步骤过程中，为了避免第一图案化结构受到损伤，因而使用固定材料层120以强 化该第一图案化结构。然而，关于固定材料层120的涂布、烘烤、及显影等工艺步骤为复杂、 繁复且昂贵的工艺。
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，本专利技术的实施例提供一种微影-微影-蚀刻双图案化方 法，使用硅烷化固定(silylation freeze)反应，包括提供一基底具有一第一光致抗蚀剂 层于其上；实施一第一微影工艺以产出第一图案化结构于该机底上；实施一硅烷化固定反 应于该第一图案化结构；形成一第二光致抗蚀剂层覆盖该基底；以及实施一第二微影工艺 以产出第二图案化结构于该基底上。本专利技术的实施例另提供一种，使用硅烷化固定反 应，包括提供一基底具有一第一光致抗蚀剂层于其上；实施一第一微影工艺以产出第一图案化结构于该基底上；将一光产酸(photo-generated acid)与一硅烷化试剂发生反应， 以固定该第一图案化结构；形成一第二光致抗蚀剂层覆盖该基底；以及实施一第二微影工 艺以产出第二图案化结构于该基底上。本专利技术的实施例再提供一种，使用硅烷化固定反 应，包括提供一基底具有一第一光致抗蚀剂层于其上；实施一第一曝光步骤，定义出一第 一潜像(latent image)于该第一光致抗蚀剂层中；显影并烘烤该第一图案化构造以供光 产酸扩散反应；将一光产酸与一气相硅烷化试剂发生反应，以固定该第一图案化结构；形 成一第二光致抗蚀剂层覆盖该基底；以及实施一第二微影工艺以产出第二图案化结构于该 基底上。为使本专利技术能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。 附图说明图1A-1E是显示传统LLE-DP工艺步骤各阶段的剖面示意图。图2为根据本专利技术实施例的微影-微影-蚀刻双图案化(LLE-DP)的工艺方法的 流程示意图。图3A-3F是显示根据本专利技术实施例的微影-微影-蚀刻双图案化(LLE-DP)的工 艺方法各阶段的剖面示意图。图4显示根据本专利技术实施例所使用的硅烷化固定反应的示意图。并且，上述附图中的附图标记说明如下100 基底；110 材料层；115、llfe 第一图案化结构；120 固定材料层；130 光致抗蚀剂层；135 第二图案化结构；S210-S270 工艺步骤；301 硅基底；303 材料层；310 基底；315a,315 第一图案化结构；320 第一光致抗蚀剂层；325 硅烷化固定反应；330 第二光致抗蚀剂层；3；35 第二图案化构造。具体实施方式以下以各实施例详细说明并伴随着附图说明的范例，作为本专利技术的参考依据。在 附图或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的图号。且在附图中，实施例的形状或 是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各元件的部分将以分别描述说明之，值得注意的是，图中未绘示或描述的元件，为本领域普通技术人员所知的形式，另外，特定 的实施例仅为公开本专利技术使用的特定方式，其并非用以限定本专利技术。本专利技术的实施例提出一种微影-微影-蚀刻双图案化(LLE-DP)的工艺方法，其通 过使用硅烷化固定反应。图2为根据本专利技术实施例的微影-微影-蚀刻双图案化(LLE-DP) 的工艺方法的流程示意图。图3A-3F是显示根据本专利技术实施例的微影-微影-蚀刻双图案 化(LLE-DP)的工艺方法各阶段的剖面示意图。本实施例的微影-微影-蚀刻双图案化(LLE-DP)的工艺方法始于步骤S210，于 其中提供一基底具有一第一光致抗蚀剂层于其上。请参阅图3A，一基底310包括一硅基底 (例如硅晶片)301以及一材料层303设置于其上。此基底310可包括各种掺杂区域及有 源区域依本领域中实际设计需求配置。该基底310也可包括其他半导体基底、外延硅基底、 SiGe基底、以及绝缘层上有硅(SOI)基底。一第一光致抗蚀剂层320可形成于该基底310 上。于步骤S220中，实施一第一曝光步骤于该第一光致抗蚀剂层以产出一第一潜像 (latent image)。再请参阅图3A，该第一光致抗蚀剂层320具有第一潜像于其中，可通过光 微影(photolithography)工艺或其他适当的工艺实施。于步骤S230中，显影并烘烤该第一光致抗蚀剂层以供进一步光产酸扩散反应。此 曝光后的光致抗蚀剂层包括光产酸分布于其中。请参阅图3B，将第一图案化结构31 显 影并烘烤供光产酸扩散反应，如图3B中横向箭号所示。接着，于步骤S240中，通过涂布六 甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane，HMDS)以实施一硅烷化固定反应。请参阅图3C，实 施硅烷化固定反应325的步骤包括将一硅烷化试剂与一光产酸发生反应，以固定该第一图 案化结构315。于一实施例中，该硅烷化试剂包括六甲基二硅氮烷(HMDS)、三甲基氯硅烷 (trimethylchlorosilane, TMCS)、六甲基二硅胺烷(hexamethyldisilazane, HMDSZ)、或其 他适当的硅烷化试剂。该硅烷化试剂可通过液相的形式、气相的形式、或液相与气相共存的 形式实施。根据本专利技术的一些具体实施例，该曝光后的光致抗蚀剂层，内部具有潜像，包括 光产酸分布于该光致抗蚀剂层中。此显影后且烘烤后的光致抗蚀剂层曝露于液相、气相、 或液相与气相共存的硅烷化试剂环境中。在与六甲基二硅氮烷发生反应的过程中，酚基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微影－微影－蚀刻双图案化方法，使用硅烷化固定反应，包括：提供一基底具有一第一光致抗蚀剂层于其上；实施一第一微影工艺以产出第一图案化结构于该基底上；将一光产酸与一硅烷化试剂发生反应，以固定该第一图案化结构；形成一第二光致抗蚀剂层覆盖该基底；以及实施一第二微影工艺以产出第二图案化结构于该基底上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王逸铭，黄沛霖，曾盈崇，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]