CN101876793A - 形成包括屏蔽区的形状阵列的图形的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

形成包括屏蔽区的形状阵列的图形的方法
技术领域
本发明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。
背景技术
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＝k×λ/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，λ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。
发明内容
本发明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。
在本发明中，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)。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。
根据本发明的一个方面，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。
根据本发明的另一方面，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为根据本发明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为根据本发明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为根据本发明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为根据本发明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为根据本发明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为根据本发明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截面视图。图6B为对应于图6A的步骤的第二示例性结构的自顶向下视图。
图7A为根据本发明的第二实施例的在将合成图形转移到衬底中之后的第二示例性结构的垂直截面视图。图7B为对应于图7A的步骤的第二示例性结构的自顶向下视图。
图8A为根据本发明的第三实施例的在光刻曝光第二光致抗蚀剂层之后的第三示例性结构的垂直截面视图。图8B为对应于图8A的步骤的第三示例性结构的自顶向下视图。图8C为对应于图8A的步骤的第三示例性结构的水平截面视图。
图9A为根据本发明的第三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三示例性结构的垂直截面视图。图9B为对应于图9A的步骤的第三示例性结构的自顶向下视图。
图10A为根据本发明的第三实施例的在将合成图形转移到衬底中之后的第三示例性结构的垂直截面视图。图10B为对应于图10A的步骤的第三示例性结构的自顶向下视图。
图11A为根据本发明的第四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四示例性结构的垂直截面视图。图11B为对应于图11A的步骤的第四示例性结构的自顶向下视图。
图12A为根据本发明的第四实施例的在将合成图形转移到衬底中之后的第四示例性结构的垂直截面视图。图12B为对应于图12A的步骤的第四示例性结构的自顶向下视图。
具体实施方式
如上所述，本发明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，现在通过附图对其进行详细描述。在附图中，使用相同的参考标号或字母表示相似或等价的部件。附图不必按比例绘制。
参考图1A和1B，根据本发明的第一实施例的第一示例性结构包括衬底10、底抗反射涂层(BARC)15、第二光致抗蚀剂层20以及第一光致抗蚀剂层30。衬底10可包括半导体材料、绝缘体材料、导电材料或其组合。在衬底10包括半导体材料的情况下，衬底10可包括体半导体衬底、绝缘体上半导体(SOI)衬底或具有不同表面晶向且包括但不限于体部分和/或SOI部分的混合衬底。衬底10可包括至少一个半导体器件，例如场效应晶体管(FET)、二极管、电阻器、电容器、电感器和/或具有各种半导体器件的组合的集成电路(IC)。衬底10可以包括或不包括诸如嵌入了金属线路、金属过孔或其组合的介电层的至少一个金属互连结构。
在衬底上形成从底部到顶部包括可选的底抗反射涂层(BARC)、第二光致抗蚀剂层20以及第一光致抗蚀剂层30的叠层。例如，可以通过光刻步进机形成该叠层，该步进机包括多个旋涂台和至少一个固化室，以便可以以单个处理步骤在光刻步进机内形成叠层。可替代地，可以采用多个光刻步进机和/或专用固化工具来形成叠层。
可以通过形成光刻材料层的任何常规方法(例如，旋涂)，形成BARC层15。BARC层15包括减小照射波长在第一光致抗蚀剂层30和第二光致抗蚀剂层20上的光反射的材料。BARC层15典型地包括包含光吸收剂材料和聚合物材料的有机材料。例如，BARC层15可包含被羟烷基或烷氧基烷基取代的交联剂组分、基于二苯甲酮、基于二苯砜或基于二苯亚砜的染料组分以及丙烯酸树脂。可以根据第一光致抗蚀剂层30和第二光致抗蚀剂层20的组成来最优化BARC层15的组成。BARC层15的厚度可以为从5nm到120nm，典型地从20nm到100nm，但这里还预期更小或更大的厚度。用于最优化BARC层15的厚度的参数包括第一光致抗蚀剂层30和第二光致抗蚀剂层20的光学特性和厚度。在本发明的结构中，BARC层15是可选的，即，可以采用也可以不采用。
直接在衬底10的顶表面上或在BARC层15的顶表面上形成第二光致抗蚀剂层20。可以通过例如旋涂形成第二光致抗蚀剂层20。第二光致抗蚀剂层20包括对一波长范围光敏感的材料。第二光致抗蚀剂层20可包括深紫外(DUV)光致抗蚀剂、中紫外(MUV)光致抗蚀剂、极紫外(EUV)光致抗蚀剂、或电子束(e束)光致抗蚀剂。在第二光致抗蚀剂层20光敏感的波长范围内，第二光致抗蚀剂层20的材料在照射下反应并例如通过交联发生化学变化。第二光致抗蚀剂层20的厚度可以为从30nm到1000nm，典型地从60nm到600nm，但这里还预期更小或更大的厚度。
在第二光致抗蚀剂层20的顶表面上形成第一光致抗蚀剂层30。例如，可以通过旋涂形成第一光致抗蚀剂层30。第一光致抗蚀剂层30包括这样的材料，该材料的光敏感波长范围与第二光致抗蚀剂层20的光敏感波长范围不同。第一光致抗蚀剂层30的厚度可以为从20nm到1000nm，典型地从30nm到600nm，但这里还预期更小或更大的厚度。
在本发明中采用的第一光致抗蚀剂层30的材料包括但不限于被称为“灰抗蚀剂(gray resist)”的组合物。灰抗蚀剂包含具有吸收部分(absorbing moiety)的抗蚀剂聚合物。灰抗蚀剂的抗蚀剂聚合物的吸收部分可以为吸收曝光波长的辐射的任何化学部分(chemical moiety)。优选地，吸收部分包括但不限于未取代的和取代的芳族部分，例如，苯、萘、羟基取代的苯、以及羟基取代的萘。用于灰抗蚀剂的抗蚀剂聚合物的实例包括包含常用于193nm光致抗蚀剂的多环部分和常用于248nm光致抗蚀剂的酚基团。除了抗蚀剂聚合物之外，灰抗蚀剂还包含光酸产生剂(photoacid generator)和溶剂。优选地，灰抗蚀剂还包含猝灭剂(quencher)。可以采用的适宜的灰抗蚀剂的实例包括：
Figure GSA00000095493400071
(PVPNBHFA-MOCH)，
其中m、n和p为表示重复单元的数目的整数，每一个都独立地在1到约50,000的范围内。
在另一实例中，本发明中采用的灰抗蚀剂包括光敏酸产生剂(photosensitive acid generator)和聚合物，其中该聚合物包括至少一个吸收部分，该吸收部分可以通过在存在酸的情况下的热处理而从该聚合物裂解(cleavable)出来。光敏酸产生剂在暴露到具有单一波长或一定范围的波长的辐射时产生酸。
吸收部分可通过酸可裂解连接键而被连接于聚合物骨架(backbone)。吸收部分的实例包括未取代的芳族部分和取代的芳族部分。例如，吸收部分包括苯、萘、羟基取代的苯以及羟基取代的萘基团。酸可裂解连接键的实例包括诸如叔酯(tertiary ester)、三代碳酸酯(tertiary carbonate)、叔醚(tertiary ether)、乙缩醛、缩酮等的基团及其组合。例如，在至少一个实施例中，聚合物结构包括包含吸收部分的重复单元，其中该重复单元包含：
在一些实施例中，聚合物基本上可溶于含水的碱显影剂(aqueous basedeveloper)，并且即使在热处理之后和在暴露到辐射之后也保持基本上可溶，导致灰抗蚀剂在含水的碱显影剂中保持基本上可溶。对于这样的成分，不能显影浮雕图形(relief pattern)，这与可被构图式曝光(be patternwiseexposed)并接着被显影从而形成浮雕图像的光致抗蚀剂形成对比。
聚合物还可包含至少一个碱可溶部分，例如，醇、氟代醇、苯酚、萘酚、磺胺、氟代磺胺、二羧酰亚胺(dicarboxyimide)、N-羟基二羧酰亚胺(N-hydroxy dicarboxyimide)、羧酸、氨基、亚氨基等及其组合。例如，第二聚合物可包含：
Figure GSA00000095493400091
(HEMA-IPHFA-STAR-BOP)，
其中q、r、s和t为表示重复单元的数目的整数，每一个都独立地在1到约50,000的范围内。
将灰抗蚀剂选择为对一种波长的光具有与第二光抗蚀剂层20相比更高的敏感性。换言之，存在灰抗蚀剂与照射反应的至少一个波长，而第二光抗蚀剂层20的材料几乎(much)不与该波长的照射反应。
通常，如此选择第一光致抗蚀剂层30的材料和第二光致抗蚀剂层20的材料的组合，以便存在至少一个波长(这里称为“第一曝光波长”)，在该波长处，第一光致抗蚀剂层30的材料与照射反应，而第二光抗蚀剂层20的材料几乎不与该波长的照射反应。
此外，如此选择第一光致抗蚀剂层30的材料和第二光致抗蚀剂层20的材料的组合，以便存在至少另一波长(这里称为“第二曝光波长”)，在该波长处，第二光致抗蚀剂层20的材料与照射反应，而第一光抗蚀剂层30的材料对该波长具有高的吸收或是不透明的。第一曝光波长可以与第二曝光波长相同或不同。
第一光致抗蚀剂层30的材料在第二曝光波长处具有非零值的吸收参数k。吸收参数k指示当电磁波传播通过材料时的吸收损耗的量。第一光致抗蚀剂30的材料(在该步骤中提供而没有任何化学改变)在第二曝光波长处的吸收参数优选大于0.1。由此，吸收参数的值高到足以在第一光致抗蚀剂层30的厚度的第一光致抗蚀剂层30的材料内将第二曝光波长的照射的强度减小到小于初始强度的50％。在垂直入射传播通过第一光致抗蚀剂层30时，第二曝光波长的照射强度被减小到优选小于初始强度的35％，更优选小于25％，最优选小于10％。
此外，将第一光致抗蚀剂层30的材料的组合物选择为使第一光致抗蚀剂层30的光刻曝光部分的材料在第二曝光波长下是光学透明的。
在垂直入射通过第一光致抗蚀剂层30的被光刻曝光且发生化学改变的部分的材料之后，第二曝光波长的照射的强度至少为照射的初始强度的70％。在垂直入射通过第一光致抗蚀剂层30的被光刻曝光且发生化学改变的部分的材料之后，第二曝光波长的照射的强度优选为照射的初始强度的至少80％，更优选至少90％，最优选至少95％。
可以通过控制第一和第二光致抗蚀剂层(30，20)的材料的化学组成以使化学剂的键合能或活化能在第一和第二光致抗蚀剂层(30，20)的材料之间不一致，实现对第一和第二光致抗蚀剂层(30，20)的材料的光敏感波长范围的调制。
第一光致抗蚀剂层30的材料可以是在光刻曝光后变得在化学上较不稳定的正光致抗蚀剂，或者可以是在光刻曝光后变得在化学上更稳定的负光致抗蚀剂。第二光致抗蚀剂20的材料是在曝光后变得在化学上较不稳定的正光致抗蚀剂。
参考图2A和2B，采用具有第一透明层81和第一构图的不透明层82的第一光刻掩模80来光刻曝光第一光致抗蚀剂层30。这里将该光刻曝光步骤称为第一光刻曝光。该步骤的照射波长为第一曝光波长。这里将第一光刻掩模80的透明区域的图形称为第一图形。优选地，第一曝光波长的照射的焦平面位于第一光致抗蚀剂层30的顶表面与第一光致抗蚀剂层30的底表面之间。第一光致抗蚀剂层30的光刻曝光部分在这里称为光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X。第一光致抗蚀剂层30的未光刻曝光部分在这里称为未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U。光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X和未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U互补地填充整个第一光致抗蚀剂层30。
如上所述，第二光致抗蚀剂层20的材料几乎不与第一曝光波长的照射反应，即，第二光致抗蚀剂层20的材料在第一光刻照射步骤期间几乎不发生化学改变。
每一个经光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X对于与第一曝光波长相同或不同的第二曝光波长变得光学透明。未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U对第二曝光波长仍保持光学不透明。
第一光刻掩模80的透明区域包括作为第一图形的图形。因此，当从上方观察时，即，当沿第一光致抗蚀剂层30的表面法线的方向观察时，光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X的集合形成该第一图形。光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X形成这样的区域，在该区域中第一光致抗蚀剂层30对于第二曝光波长的辐射是透明的。
参考图3A-3C，采用具有第二透明层91和第二构图的不透明层92的第二光刻掩模90来光刻曝光第二光致抗蚀剂层20。这里将该光刻曝光步骤称为第二光刻曝光。该步骤的照射波长为第二曝光波长。这里将第二光刻掩模90的透明区域的图形称为第二图形。优选地，第二曝光波长的照射的焦平面位于第二光致抗蚀剂层20的顶表面与第二光致抗蚀剂层20的底表面之间。
这里将第二光致抗蚀剂层20的光刻曝光部分称为光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20X。这里将第二光致抗蚀剂层20的未光刻曝光部分称为未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U。光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20X和未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U互补地填充整个第二光致抗蚀剂层20。在通过第二曝光波长的照射而光刻曝光第二光致抗蚀剂层20期间，光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X和未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U保留在第二光致抗蚀剂层20上。
光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X对于第二曝光波长的照射是透明的，而未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U对于第二曝光波长的照射是不透明的。因此，第二光致抗蚀剂层20的仅仅在光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X之下的区域的材料可被暴露到第二光刻曝光的照射，而不会曝光在未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U之下的区域。由此，通过光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X在第一光致抗蚀剂层30内复制的第一图形限定了这样的区域，在该区域内，在第二光刻曝光期间，另一图形可以被转移到第二光致抗蚀剂层20。光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20X仅形成在光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X之下，而不形成在未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U之下。在通过第二曝光波长的照射而光刻曝光第二光致抗蚀剂层20期间，光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X和未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U保留在第二光致抗蚀剂层20上。
由此，在光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20X的集合中形成合成图形。第二合成图形与仅仅限定在光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X的区域内的第二图形相同。第二图形的位于在第一图形的区域之外的部分没有被转移到第二光致抗蚀剂层20中。由此，在合成图形中的每一个点为包括在第一图形的形状和第二图形的形状的交集中的点。相反地，在合成图形之外的每一个点为包括在第一形状的补集和第二形状的补集的并集中的点。光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X的区域与合成图形一致。
光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20X的集合形成了水平截面视图中的合成图形。光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20X的区域具有这样的合成图形，该合成图形包括第一图形与第二图形之间共有的区域的形状。
第二图形可以为周期图形或非周期图形。第二图形可包括过孔形状的阵列。在周期图形的情况下，周期图形可包含过孔形状的周期阵列。过孔形状的周期阵列可以为一维阵列或二维阵列。
参考图4A和4B，例如，采用含水的碱显影溶液，从第二光致抗蚀剂层20上方去除所有的第一光致抗蚀剂层30。此外，相对于未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U选择性地去除光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20X。可以采用相同的显影溶液在与去除第一光致抗蚀剂层30相同的处理步骤中实现对光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20X的去除，或者可以采用不同的显影溶液在随后的处理步骤中实现对光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20X的去除。仅仅未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U在BARC层15或衬底10上。在未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U内的合成形状的区域中形成的过孔腔21的底部处暴露出BARC层15或衬底10的顶表面。
参考图5A和5B，例如，通过采用未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U作为蚀刻掩模进行蚀刻，将由在未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U内的腔限定的合成图形转移到BARC层15(如果存在)和衬底10中。随后，相对于衬底10的材料选择性地去除未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U和BARC层15。衬底10包括具有合成图形形状的过孔腔22。
参考图6A和6B，从图3A-3C的第一示例性结构得出根据本发明的第二实施例的第二示例性结构。在第二实施例中，第一光致抗蚀剂层30的材料为在第一光刻曝光之后变得在化学上较不稳定的正光致抗蚀剂。在第二光刻曝光之后，相对于未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U选择性地去除光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X。然后，相对于未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U和未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U选择性地去除光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分。
在一些情况下，未曝光的第一光致抗蚀剂部分30U可以对第二曝光的光敏感并在去除20X期间被去除，但是未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U的位于未曝光的第一光致抗蚀剂部分30U之下的部分不会被去除。在未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U内的合成形状的区域中形成的过孔腔21的底部处暴露出BARC层15或衬底10的顶表面。
参考图7A和7B，例如，通过采用未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U和未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U作为蚀刻掩模进行蚀刻，将由在未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U内的腔限定的合成图形转移到BARC层15(如果存在)和衬底10中。随后，相对于衬底10的材料选择性地去除未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U、未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U和BARC层15。衬底10包括具有合成图形形状的过孔腔22。
参考图8A-8C，通过采用包括线路形状的阵列的第二图形从图2A和2B的第一示例性结构得出根据本发明的第三实施例的第三示例性结构。例如，线路形状的阵列可以为在相邻的线路形状之间具有相同宽度和相同间隔的线路形状的周期阵列。在第三实施例中，可以采用与第一实施例相同的处理步骤。
参考图9A和9B，从第二光致抗蚀剂层20上方去除所有的第一光致抗蚀剂层30，并且以与第一实施例相似的方式相对于未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U选择性地去除光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分30U。在未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U内的合成形状的区域中形成的线路腔31的底部处暴露出BARC层15或衬底10的顶表面。
参考图10A和10B，例如，通过采用未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U作为蚀刻掩模进行蚀刻，将由在未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U内的腔限定的合成图形转移到BARC层15(如果存在)和衬底10中。随后，相对于衬底10的材料选择性地去除未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U和BARC层15。衬底10包括具有合成图形形状的线路腔32。
参考图11A和11B，从图8A-8C的第三示例性结构得出根据本发明的第四实施例的第四示例性结构。在第四实施例中，第一光致抗蚀剂层30的材料为在第一光刻曝光之后变得在化学上较不稳定的正光致抗蚀剂。在第二光刻曝光之后，与第二实施例相同地，相对于未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U选择性地去除光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30X。然后，与第二实施例相同地，相对于未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U和未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U选择性地去除光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分。在未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U内的合成形状的区域中形成的线路腔31的底部处暴露出BARC层15或衬底10的顶表面。
参考图12A和12B，例如，以与第二实施例相同的方式，将由在未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U内的腔限定的合成图形转移到BARC层15(如果存在)和衬底10中。随后，相对于衬底10的材料选择性地去除未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分20U、未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分30U和BARC层15。衬底10包括具有合成图形形状的线路腔32。
虽然关于具体实施例描述了本发明，但从上述描述很明显，各种替代、修改和变形对本领域的技术人员是显而易见的。因此，本发明旨在涵盖落入本发明的范围和精神以及下列权利要求内的所有这样的替代、修改和变形。

Claims (17)

1.一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。
2.根据权利要求1的方法，其中所述第一光致抗蚀剂层的至少一个未光刻曝光的第一抗蚀剂部分在所述第一曝光波长的所述照射之后保持对所述第二曝光波长光学不透明。
3.根据权利要求1的方法，其中在通过所述第二曝光波长的照射来光刻曝光所述第二光致抗蚀剂层期间，所述至少一个光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分保留在所述第二光致抗蚀剂层上。
4.根据权利要求1的方法，其中所述至少一个光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分仅仅形成在所述至少一个光刻曝光的第一抗蚀剂部分之下，而不形成在至少一个未光刻曝光的第一抗蚀剂部分之下。
5.根据权利要求4的方法，其中在通过所述第二曝光波长的照射来光刻曝光所述第二光致抗蚀剂层期间，所述至少一个光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分和所述至少一个未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分保留在所述第二光致抗蚀剂层上。
6.根据权利要求4的方法，还包括：
从所述第二光致抗蚀剂层之上去除所有的所述第一光致抗蚀剂层；
相对于所述第二光致抗蚀剂层的至少一个未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分选择性地去除所述至少一个光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分；以及
采用所述至少一个未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分作为蚀刻掩模，将所述合成图形转移到下伏的层中。
7.根据权利要求4的方法，还包括：
相对于所述至少一个未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分选择性地去除所述至少一个光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分；
相对于所述第二光致抗蚀剂层的所述至少一个未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分选择性地去除所述至少一个光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分；以及
采用所述至少一个未光刻曝光的第二光致抗蚀剂部分和所述至少一个未光刻曝光的第一光致抗蚀剂部分作为蚀刻掩模，将所述合成图形转移到下伏的层中。
8.根据权利要求1的方法，其中所述第二图形包括过孔形状的阵列。
9.根据权利要求1的方法，其中所述第二图形包括线路形状的阵列。
10.根据权利要求1的方法，其中所述第二曝光波长与所述第一曝光波长相同。
11.根据权利要求1的方法，其中所述第一光致抗蚀剂层包括灰抗蚀剂。
12.根据权利要求11的方法，其中所述灰抗蚀剂包括具有吸收部分的抗蚀剂聚合物。
13.根据权利要求12的方法，其中所述灰抗蚀剂的所述抗蚀剂聚合物的所述吸收部分包括吸收所述第一曝光波长的辐射的至少一种化学部分。
14.一种构图的结构，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。
15.根据权利要求14的构图的结构，其中所述第一光致抗蚀剂层包括灰抗蚀剂。
16.根据权利要求15的构图的结构，其中所述灰抗蚀剂包括具有吸收部分的抗蚀剂聚合物。
17.根据权利要求16的构图的结构，其中所述灰抗蚀剂的所述抗蚀剂聚合物的所述吸收部分包括吸收所述第一曝光波长的辐射的至少一种化学部分。
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