用以使用二次曝光界定多个层图案的方法技术

本发明专利技术提供用以使用二次曝光界定多个层图案的方法，包含在衬底上方形成第一光致抗蚀剂层，保护层材料沉积于第一光致抗蚀剂层上方以形成保护层。在保护层上方形成第二光致抗蚀剂层。通过第一掩模执行第一光刻曝光过程，以曝光第一光致抗蚀剂层及第二光致抗蚀剂层并且形成底部潜在图案。通过第二掩模执行第二光刻曝光过程，以曝光第一光致抗蚀剂层及第二光致抗蚀剂层并且形成顶部潜在图案，其中顶部潜在图案与底部潜在图案至少部分地重叠。显影第一光致抗蚀剂层及第二光致抗蚀剂层以及保护层，以形成分别来自底部潜在图案及顶部潜在图案的第一主要特征及第二主要特征及保护层中的与第二主要特征垂直对准的开口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域技术，特别是半导体领域中用以使用二次曝光界定多个层图案的方法。
技术介绍
半导体集成电路(IC)工业已经历快速增长。IC材料及设计上的技术进步已产生数代IC，其中每一代具有比先前代更小并且更复杂的电路。然而，这些进步已使处理及制造IC的复杂性增加，并且为了实现这些进步，需要IC处理及制造中的类似发展。在集成电路演变的过程中，功能密度(即，每个晶片面积的互连装置的数目)已大体上增加，而几何大小(即，可使用制造过程建立的最小组件(或线))已减小。IC通常通过沉积一系列材料层来形成，通过光刻过程图案化所述材料层中的一些。二次图案化技术可用以制造复杂图案。二次图案化技术通常提供安置于衬底上的上部及下部光致抗蚀剂层。上部及下部光致抗蚀剂层中的材料可彼此互混，此对图案的形成有负面影响。此外，由于技术节点收缩，过程重叠余量也收缩，并且变得越来越关键。因此，也需要减小二次图案化技术中的重叠误差的影响。此外，二次图案化技术通常涉及多个显影或蚀刻过程步骤，所述过程步骤是制造的总成本(包含处理时间及材料成本)的重要贡献者。因此，需要解决以上问题的方法。
技术实现思路
本专利技术一实施例提供一制造半导体装置的方法，其包括：在衬底上方形成第一光致抗蚀剂层；在该第一光致抗蚀剂层上方沉积保护层材料以形成保护层；在该保护层上方形成第二光致抗蚀剂层；通过第一掩模执行第一光刻曝光过程，以曝光该第一光致抗蚀剂层及该第二光致抗蚀剂层并且形成该第一光致抗蚀剂层中的底部潜在图案；通过第二掩模执行第二光刻曝光过程，以曝光该第一光致抗蚀剂层及该第二光致抗蚀剂层并且形成该第二光致抗蚀剂层中的顶部潜在图案，其中该顶部潜在图案与该底部潜在图案至少部分地重叠；以及显影该第一光致抗蚀剂层、该保护层及该第二光致抗蚀剂层，以形成来自该底部潜在图案的第一主要特征、来自该顶部潜在图案的第二主要特征及该保护层中的与该第二主要特征垂直对准的开口。在本专利技术的一实施例中，该方法进一步包括：于在该第一光致抗蚀剂层上方沉积该保护层材料之前，根据该第一光致抗蚀剂层的极性及该第二光致抗蚀剂层的极性来调整该保护层材料的极性。该保护层材料包含重量百分比大于一或多种极性官能团的约20％的聚合物。该保护层材料包含具有一或多种极性官能团的溶剂，并且其中该保护层材料的该聚合物与该保护层的该溶剂之间的相对能量差RED小于1。该方法，其进一步包括：在该执行该第一光刻曝光过程及该执行该第二光刻曝光过程之前，执行预曝光处理过程以使该保护层交联，其中该交联的保护层包含比非交联的保护层大的分子聚合物。本专利技术另一实施例提供的一种方法包括：在衬底上方形成具有第一组离子性添加剂的第一光致抗蚀剂层；在第一光致抗蚀剂层上方形成具有第二组离子性添加剂的第二光致抗蚀剂层；根据该第一光致抗蚀剂层中的该第一组离子性添加剂的浓度及该第二光致抗蚀剂层中的该第二组离子性添加剂的浓度来选择保护层材料中的螯合剂的浓度；在形成该第一光致抗蚀剂层之后并且于形成该第二光致抗蚀剂层之前，在该第一光致抗蚀剂层上方沉积具有该选定螯合剂浓度的该保护层材料，以形成安置于该第一光致抗蚀剂层与该第二光致抗蚀剂层之间的保护层；使用第一光掩模对该第一光致抗蚀剂层及该第二光致抗蚀剂层执行第一光刻曝光过程，以形成该第一光致抗蚀剂层中的第一潜在图案；使用第二光掩模对该第一光致抗蚀剂层及该第二光致抗蚀剂层执行第二光刻曝光过程，以形成该第二光致抗蚀剂层中的第二潜在图案；以及通过使用显影剂来显影该第一光致抗蚀剂层、该保护层及该第二光致抗蚀剂层，以形成来自该第一潜在图案的第一主要特征、来自该第二潜在图案的第二主要特征及该保护层中的开口。在本专利技术的一实施例中，该方法进一步包括：于该在该第一光致抗蚀剂层上方沉积该保护层材料之前，根据该第一光致抗蚀剂层中的该第一组离子性添加剂的该浓度及该第二光致抗蚀剂层中的该第二组离子性添加剂的该浓度来挑选该保护层材料的该螯合剂的分子量。该第二光刻曝光过程是在该执行该第一光刻曝光过程之前执行，并且其中该第二光致抗蚀剂层中的该第二潜在图案是在该形成该第一光致抗蚀剂层中的该第一潜在图案之前形成。本专利技术的又一实施例提供一种方法，其包括：在衬底上方形成具第一曝光阈值的第一材料的第一光致抗蚀剂层；在该第一光致抗蚀剂层上方沉积包含聚合物、溶剂及螯合剂的保护层；在该保护层上方形成具第二曝光阈值的第二材料的第二光致抗蚀剂层；通过第一掩模执行第一光刻曝光过程，以曝光该第一光致抗蚀剂层及该第二光致抗蚀剂层并且形成该第一光致抗蚀剂层中的底部潜在图案；以及通过第二掩模执行第二光刻曝光过程，以曝光该第一光致抗蚀剂层及该第二光致抗蚀剂层并且形成该第二光致抗蚀剂层中的顶部潜在图案，其中该第一光致抗蚀剂层中的除该第一潜在图案之外的区域接收小于该第一曝光阈值的曝光剂量。在本专利技术的一实施例中，该第一材料的该第一曝光阈值大于该第二材料的该第二曝光阈值，或者该第一曝光阈值与该第二曝光阈值实质上相同。附图说明本专利技术的方面将在结合附图阅读时从以下详细描述最好地理解。应注意，根据所述工业中的标准实务，各种特这并未按比例绘制。实际上，为讨论清楚起见，各种特征的尺寸可任意地增加或减少。图1为说明根据本专利技术的一或多个方面的形成半导体装置或其部分的方法的实施例的流程图。图2为根据本专利技术的实施例的半导体装置的部分的横截面图。图3为根据一些实施例的于在衬底上形成第一光致抗蚀剂层之后的半导体装置的部分的横截面图。图4A为根据一些实施例的于在第一光致抗蚀剂层上形成保护层之后的半导体装置的部分的横截面图。图4B为根据一些实施例的保护层的示意图。图5为根据一些实施例的其中预曝光处理过程经执行的半导体装置的横截面图。图6为根据一些实施例的于在保护层上形成第二光致抗蚀剂层之后的半导体装置的部分的横截面图。图7A为根据一些实施例的第一光刻曝光过程经执行的半导体装置的部分的横截面图。图7B为根据一些实施例的用于图7A的实例中的光掩模的俯视图。图8A为根据一些实施例的第二光刻曝光过程经执行的半导体装置的部分的横截面图。图8B为根据一些实施例的用于图8A的实例中的光掩模的俯视图。图8C到8D为根据一些实施例的在第一光刻曝光过程及第二光刻曝光过程经执行之后的半导体装置的部分的俯视图。图9A及9D为说明根据一些实施例的两个光致抗蚀剂层随曝光剂量变化的溶解速率的图。图9B、9C及9E为根据一些实施例的光刻曝光过程期间的各种曝光剂量曲线的简图。图10为根据一些实施例的在对半导体装置执行显影过程之后的半导体装置的部分的横截面图。图11A到11H为根据一些实施例的处于将形成于第一光致抗蚀剂层及第二光致抗蚀剂层中的图案转印到衬底的各种阶段的半导体装置的部分的横截面图。具体实施方式以下揭示内容提供许多不同实施例或实例，以用于实施所提供标的的不同特征。组件及布置的具体实例将在下文描述以简化本专利技术。当然，这些具体实例仅为实例并且不欲为限制性的。举例来说，随后的描述中的在第二特征上方或上形成第一特征可包含第一特征及第二特征以直接接触方式形成的实施例，并且也可包含额外特征可形成于第一特征与第二特征之间以使得第一特征及第二特征不可直接接触的实施例。另外，本专利技术可在各种实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体装置的方法，其包括：在衬底上方形成第一光致抗蚀剂层；在所述第一光致抗蚀剂层上方沉积保护层材料以形成保护层；在所述保护层上方形成第二光致抗蚀剂层；通过第一掩模执行第一光刻曝光过程，以曝光所述第一光致抗蚀剂层及所述第二光致抗蚀剂层并且形成所述第一光致抗蚀剂层中的底部潜在图案；通过第二掩模执行第二光刻曝光过程，以曝光所述第一光致抗蚀剂层及所述第二光致抗蚀剂层并且形成所述第二光致抗蚀剂层中的顶部潜在图案，其中所述顶部潜在图案与所述底部潜在图案至少部分地重叠；以及显影所述第一光致抗蚀剂层、所述保护层及所述第二光致抗蚀剂层，以形成来自所述底部潜在图案的第一主要特征、来自所述顶部潜在图案的第二主要特征及所述保护层中的与所述第二主要特征垂直对准的开口。

【技术特征摘要】
2015.08.21 US 14/832,9311.一种制造半导体装置的方法，其包括：在衬底上方形成第一光致抗蚀剂层；在所述第一光致抗蚀剂层上方沉积保护层材料以形成保护层；在所述保护层上方形成第二光致抗蚀剂层；通过第一掩模执行第一光刻曝光过程，以曝光所述第一光致抗蚀剂层及所述第二光致抗蚀剂层并且形成所述第一光致抗蚀剂层中的底部潜在图案；通过第二掩模执行第二光刻曝光过程，以曝光所述第一光致抗蚀剂层及所述第二光致抗蚀剂层并且形成所述第二光致抗蚀剂层中的顶部潜在图案，其中所述顶部潜在图案与所述底部潜在图案至少部分地重叠；以及显影所述第一光致抗蚀剂层、所述保护层及所述第二光致抗蚀剂层，以形成来自所述底部潜在图案的第一主要特征、来自所述顶部潜在图案的第二主要特征及所述保护层中的与所述第二主要特征垂直对准的开口。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：于在所述第一光致抗蚀剂层上方沉积所述保护层材料之前，根据所述第一光致抗蚀剂层的极性及所述第二光致抗蚀剂层的极性来调整所述保护层材料的极性。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述保护层材料包含重量百分比大于一或多种极性官能团的约20％的聚合物。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述保护层材料包含具有一或多种极性官能团的溶剂，并且其中所述保护层材料的所述聚合物与所述保护层的所述溶剂之间的相对能量差RED小于1。5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在所述执行所述第一光刻曝光过程及所述执行所述第二光刻曝光过程之前，执行预曝光处理过程以使所述保护层交联，其中所述交联的保护层包含比非交联的保护层大的分子聚合物。6.一种方法，其包括：在衬底上方形成具有第一组离子性添加剂的第一光致抗蚀剂层；在第一光致抗蚀剂层上方形成具有第二组离子性添加剂的第二光致抗蚀剂层；根据所述第一光致抗蚀剂层中的所述第一组离子性添加剂的浓度及所述第二光致抗蚀剂层中的所述第二组离子性添加剂的浓度来选择保护层材料中的螯合剂的浓度；在形成所述第一光致抗蚀剂层之后并且于形成所述第二光...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁明晖，张庆裕，陈俊光，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71