CN106468859A - 用以使用二次曝光界定多个层图案的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

用以使用二次曝光界定多个层图案的方法
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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。
在本发明的一实施例中，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。
本发明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。
在本发明的一实施例中，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。
本发明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。
在本发明的一实施例中，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
本发明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为说明根据本发明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为根据本发明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发明。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，本发明可在各种实例中重复参考数字及/或字母。这一重复是出于简单及清楚的目的，并且本身不指示所讨论的各种实施例及/或配置之间的关系。
此外，为了使描述容易，空间相关术语(例如，“在……之下”、“在……以下”、“低于”、“……以上”、“上部”及类似术语)可用于本文中以描述如图式中所说明的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。所述空间相关术语意欲涵盖除图式中所描绘的定向之外的使用中或操作中装置的不同定向。设备可另外定向(旋转90度或处于其它定向)并且本文中所使用的空间相关描述词可同样地加以相应地解释。
下文参看图1到11H描述一种制造半导体装置的方法。遍及各种视图及说明性实施例，相似参考数字用以指明相似元件。
现在参看图1，其中说明用以制造半导体装置的方法100的一个实施例的流程图。方法100从开始块102，在所述块中提供衬底。参考图2的实例，在块102的实施例中，提供装置200。装置200包含衬底202(也称为晶圆)、安置于衬底202上方的第一材料层204以及安置于第一材料层204上方的第二材料层206。
衬底202可为半导体衬底，例如硅衬底。在一些实施例中，衬底202可包含各种层，包含形成于半导体衬底上的导电或绝缘层。在一些实例中，衬底202可包含视此项技术中的设计要求而定的各种掺杂配置。在一些实施例中，衬底202也可包含其它半导体，例如锗、碳化硅(SiC)、硅锗(SiGe)或钻石。或者，在一些实施例中，衬底202可包含化合物半导体及/或合金半导体。此外，在一些实施例中，衬底202可包含磊晶层(epitaxiallayer)(磊晶层(epi-layer))，可应变以用于性能增强，可包含绝缘体上硅(SOI)结构，及/或可具有其它合适增强特征。衬底202可包含其它特征，例如浅沟槽隔离(STI)特征。衬底202也可包含互连结构的部分，包含各种金属层中的金属线、用以提供邻近金属层中的金属线之间的垂直连接的通路特征及用以提供金属层中的金属线与衬底上的各种装置特征(例如栅极、源极及漏极)之间的垂直连接的接触特征。
仍参考图2的实例，各种材料层可形成于衬底202上。如图2中所说明，第一材料层204形成于衬底202上，并且第二材料层206形成于第一材料层204上。第一材料层204可包含多个介电薄膜。在图2的实例中，第一材料层204包含形成于衬底202上的第一层间介电(ILD)材料层204A、形成于第一IDL材料层204A上方的蚀刻停止层204C以及形成于蚀刻停止层204C上方的第二IDL材料层204B。
在一些实施例中，第一ILD材料层204A包含氧化硅、氮氧化硅、低K介电材料或其它合适介电材料。在一些实施例中，第一ILD材料层204A可包含单一层或多个层。举例来说，第一ILD材料层204A可通过包含CVD、ALD以及旋涂技术(例如，用于沉积旋涂玻璃)的多个合适技术中的任一技术形成。
蚀刻停止层204C可形成于第一ILD材料层204A上方。蚀刻停止层204C可具有适当蚀刻选择性以停止用以图案化第一ILD材料层204A及第二ILD材料层204B的后续操作期间的蚀刻，所述操作将在下文参看图11B到11F详细地讨论。蚀刻停止层204C可包含在组成上不同于包含于第一ILD材料层204A及第二ILD材料层204B中的材料的介电材料。蚀刻停止层204C可包含介电材料，例如氮化硅、氮氧化硅或碳化硅、其它合适材料及/或其组合。在一些实例中，蚀刻停止层204C可包含多个层，包含氮化硅层、硅碳氮化物层、氮氧化硅层、其它合适层及/或其组合。蚀刻停止层204C可通过化学气相沉积(CVD)、旋涂涂布、等离子增强化学气相沉积(PECVD)过程及/或其它合适沉积或氧化过程形成。
第二ILD材料层204B就组成及形成来说类似于第一ILD材料层204A。举例来说，第二ILD材料层204B可包含单一层或多个层。举例来说，第二ILD材料层204B可通过包含CVD、ALD以及旋涂技术(例如，用于沉积旋涂玻璃)的多个合适技术中的任一技术形成形成。
在一些实施例中，第二材料层206可形成于第一材料层204上。第二材料层206可充当用以图案化第一材料层204的后续操作期间的硬式掩模层，所述操作将在下文参看图11B到11G详细地讨论。第二材料层206可包含氧化铝。第二材料层206可包含一或多个薄膜以增强图案化第一材料层204的操作。
现在参看图1，在一实施例中，方法100接着进行到块104，在所述块中，在衬底202上形成第一光致抗蚀剂层。参考图3的实例，第一光致抗蚀剂层208可通过在第二材料层206上方沉积第一光致抗蚀剂组合物形成。第一光致抗蚀剂层208可包含光致抗蚀剂材料及溶剂。在一些实施例中，光致抗蚀剂材料包含聚合物。在一个实例中，为了光刻曝光过程的质量，可控制光致抗蚀剂材料的分子量。在另一实例中，光致抗蚀剂材料的分子量在约1000与20000之间。在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208可进一步包含淬灭剂及/或其它添加剂。
在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208的光致抗蚀剂材料包含化学放大(CA)阻止材料。CA阻止材料可为正CA阻止材料，其包含酸可裂解聚合物，所述酸可裂解聚合物在酸可裂解聚合物被酸(例如，通过光酸产生剂(PAG)产生的酸)裂解之后在例如碱溶液的显影剂中变得可溶解。在一实例中，被酸裂解的酸可裂解聚合物变得更加亲水，且可溶解于碱性溶液中。举例来说，被酸裂解的酸可裂解聚合物可溶解于四甲基氢氧化铵(TMAH)显影剂中。在另一实例中，TMAH显影剂包含具有按重量计范围在约0与15％之间的恰当浓度的TMAH溶液。在又一实例中，TMAH显影剂包含具有按重量计约2.38％的浓度的TMAH溶液。在所述实施例的进一步说明中，当使用CA阻止材料时，第一光致抗蚀剂层208的光致抗蚀剂材料可包含分散于第一光致抗蚀剂层208中的光酸产生剂(PAG)。当吸收光能量时，PAG分解并且形成少量的酸。PAG可具有按第一光致抗蚀剂层208重量计范围在约1％与30％之间的浓度。在一些实施例中，PAG可为离子型的(鎓盐)，例如金属或磺酸盐。PAG或者可为非离子性的，例如磺酸酯、2硝基苄基酯、有机卤化物、芳香族磺酸酯、磺酸肟酯、N-磺酰基氧基亚胺、磺酰基氧基酮或重氮萘醌(DNQ)4磺酸酯。
第一光致抗蚀剂层208可另外包含其它组分，例如淬灭剂。在一实例中，淬灭剂为碱型的并且能够中和酸。总之或替代地，淬灭剂可抑制第一光致抗蚀剂层208的其它活性组分，例如抑制光酸反应。可选添加剂的实例进一步包含光可分解淬灭剂(PDQ)、可用以钝化通过曝光产生的酸的光碱产生剂(PBG)、热碱产生剂、热酸产生剂、酸增殖剂、发色团、其它合适材料及/或其组合。
在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208不包含交联剂及/或可交联聚合物，并且第一光致抗蚀剂层208在后续预曝光处理过程下不交联。
在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208可通过旋涂涂布或其它合适技术形成。例如烘烤的其它步骤可在涂布第一光致抗蚀剂层208之后。在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208的溶剂可通过软烘烤过程部分地蒸发。
现在参看图1，方法100接着进行到块106，在所述块中，在第一光致抗蚀剂层208上形成保护层。参考图4A的实例，通过在第一光致抗蚀剂层208上沉积保护层组合物而在第一光致抗蚀剂层208上形成保护层210。在一些实施例中，保护层210可经设计以减少第一光致抗蚀剂层208与第二光致抗蚀剂层212之间的互混(在下文参看图6描述)，其中第二光致抗蚀剂层212安置于保护层210上方。在一些实施例中，保护层210可经设计以通过部分地吸收映射到第二光致抗蚀剂层212上的曝光光束来控制到第一光致抗蚀剂层208的曝光剂量。在一些实施例中，保护层210可充当用以图案化第一材料层204的后续操作期间的硬式掩模。
在一些实施例中，保护层210包含溶剂。在一些实施例中，溶剂包含去离子水(DIW)。在一些实施例中，溶剂的极性根据第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212的极性来设计。如本文中所使用，术语“极性”可用以描述偶极矩。在一些实施例中，溶剂具有高极性。如本文中所使用，术语“高极性”用以描述与第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212中的一者或两者相比的溶剂的极性。举例来说，溶剂可具有比第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212的极性中的一者或两者高的极性。另外，这一高极性溶剂的偶极矩可比第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212的偶极矩中的一者或两者高。在一实例中，溶剂具有约1德拜到5德拜之间的偶极矩。在另一实例中，溶剂具有约5德拜的偶极矩。在一些实施例中，溶剂可包含一或多种极性官能团，包含NO2、-SO3 -、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-SH、COO-、NH2、其它合适极性官能团及/或其组合。所述极性官能团可彼此键结并且形成氢键。
在一些实施例中，溶剂的组成可经设计达成恰当极性力及氢键力，所述力可降低相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)在保护层210的溶剂中的溶解度。在一些实施例中，保护层210的溶剂的组成是基于溶解度(其基于保护层210的溶剂的材料及第一光致抗蚀剂层208的材料的汉森(Hansen)溶解参数计算)而设计，溶解度可用以预测第一光致抗蚀剂层208是否将溶解于保护层210的溶剂中。所述汉森溶解参数(δ)根据材料的溶解度分量特性化所述材料，所述参数测量将分子一起保持在液体状态的分子间力的强度。所述分子间力包含分散力、极性力及氢键力。溶剂(例如，保护层210的溶剂)与材料(例如，第一光致抗蚀剂层208的材料及/或第二光致抗蚀剂层212的材料)之间的汉森溶解参数之间的距离(Ra)可使用以下公式来计算，其中δd测量分散力，δp测量偶极分子间力，并且δh测量氢键力：
(Ra)2＝4(δd2-δd1)2+(δp2-δp1)2+(δh2-δh1)2。
组合Ra与相互作用半径(R0)，相对能量差(RED)指示材料1(例如，第一光致抗蚀剂层208的材料及/或第二光致抗蚀剂层212的材料)是否可溶解于材料2(例如，保护层210的溶剂)中：
RED＝Ra/R0。
如果RED小于1，那么溶剂预期将溶解材料。如果RED等于1，那么溶剂预期将部分地溶解材料。若干RED大于1，溶剂预期不溶解材料。
在一些实施例中，保护层210的溶剂的组成及各种性质(例如，极性)经设计以使得相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)不可溶解于保护层210的溶剂中。在一实例中，针对保护层210的溶剂及相邻光致抗蚀剂层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的材料的RED大于1。在另一实例中，针对保护层210的溶剂及相邻光致抗蚀剂层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的材料的RED大于约1.25。在又一实例中，保护层210的溶剂具有实质上大于相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的极性力的极性力。在又一实例中，保护层210的溶剂具有实质上大于相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的氢键力的氢键力。在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208在保护层210的溶剂中的溶解度为低，并且第一光致抗蚀剂层208实际上不可溶解于相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂中。举例来说，第一光致抗蚀剂层208在相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂中可具有小于约5埃每秒的溶解速率。
在一些实施例中，保护层210包含聚合物。所述聚合物可具有高极性。所述聚合物可含有一或多种极性官能团，包含NO2、-SO3 -、-CN、-NCO、-OCN、-CO2、-OH、-SH、COO-、NH2、其它合适极性官能团及/或其组合。所述极性官能团可彼此键结并且形成氢键。在一些实施例中，所述聚合物的组成可经设计以达成恰当极性力及氢键力，所述力可降低保护层210在相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂中的溶解度。
保护层210的聚合物的组成可影响保护层210在相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂中的溶解度。在一些实施例中，所述聚合物的组成经设计以根据基于汉森溶解参数计算的溶解度来调节保护层210的溶解度，溶解度可用以预测保护层210是否将溶解于相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂中。所述聚合物的组成可经设计以使得保护层210不可溶解于相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂中。在一实例中，针对保护层210及相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂的RED大于1。在另一实例中，针对保护层210及相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂的RED大于约1.25。在一些实例中，保护层210具有实质上大于相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂的极性力的极性力。在另一实例中，保护层210具有实质上大于相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂的氢键力的氢键力。在一些实施例中，为确保极性力及氢键力足够高(例如，以达成所要RED)，聚合物可含有按一或多种极性官能团的重量计范围在20％与90％之间的量。在一个实例中，聚合物可含有约90％重量的一或多种极性官能团。在一些实施例中，保护层210在相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂中的溶解度为低，并且保护层210实际上不可溶解于相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂中。举例来说，保护层210在相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的溶剂中可具有小于5埃每秒的溶解速率。
在一些实施例中，保护层210的溶剂的组成经设计以使得保护层210的聚合物可溶解于保护层210的溶剂中。举例来说，指示所述聚合物是否可溶解于保护层210的溶剂中的RED小于1。
现在参看图4B，在一些实施例中，保护层210可包含交联剂400、第一可交联聚合物404以及第二可交联聚合物410。在一些实施例中，保护层210可进一步包含催化剂。在一些实施例中，当对所述保护层执行后续预曝光处理过程时(所述后续预曝光处理过程将在下文参看图5详细地描述)，第一可交联聚合物404及第二可交联聚合物410可通过所述可交联聚合物与交联剂400之间的反应交联。在一些实施例中，催化剂可为用以在后续预曝光处理过程期间引发所述可交联聚合物之间的交联反应的化合物。
在一些实施例中，交联剂400可包含可交联官能团，例如-I、-Br、-Cl、-NH2、-COOH、-OH、-SH、-N3、环氧基、炔、烯、酮、醛、酯、卤化酰基、NHS酯、酰亚胺酯、五氟苯酯、羟甲基膦、碳化二亚胺、顺丁烯二酰亚胺、卤乙酰基、二硫吡啶、硫代磺酸盐、乙烯基砜、酰肼、烷氧基胺、重氮甲烷(Diazirine)、芳基叠氮化物、异氰酸盐、磷化氢、酰胺、醚、聚醚多醇、缩水甘油醚、乙烯基醚、甲氧基甲基化甘脲、烷基化氧、三氮烯、其它可交联官能团及/或其组合。以下为可交联官能团的一些示例性化学式：
举例来说，化学式1表示聚醚多醇的结构，并且化学式2表示缩水甘油醚的结构。化学式1及化学式2中的R2可表示烷基。在一些实施例中，烷基可含有附接到具有直线、分支或环状结构的碳化氢的氢。在一些实施例中，烷基可含有杂原子。举例来说，烷基可含有氮或氧。针对另一实例，化学式3及4表示乙烯基醚的一些结构，并且化学式5表示甲氧基甲基化甘脲的结构。针对另一实例，化学式6表示三氮烯的结构。
在一些实施例中，第一可交联聚合物404可包含实质上类似于上文关于交联剂400所讨论的可交联官能团的可交联官能团406。在一些实施例中，第一可交联聚合物404也可包含其它官能团，例如，能够在光刻曝光过程期间吸收辐射能量的官能团408。第二可交联聚合物410包含实质上类似于参看图4A所讨论的可交联官能团的可交联官能团412。第一可交联聚合物404及第二可交联聚合物410中的每一者的化学结构也可包含骨干。骨干可为由多个系列的共价键结合的原子形成的连续链。骨干可包含丙烯酸类、聚酯、环氧酚醛树脂、多糖、聚醚、聚酰亚胺、聚氨酯及其混合物。可用于保护层210中的特定可交联聚合物结构(例如，第一可交联聚合物404及/或第二可交联聚合物410)的一个实例说明如下：
在一些实施例中，在化学式7中，每一R及R1可为氢或经取代或未经取代的烷基。在一些实施例中，每一R2可为经取代或未经取代的烷基，并且每一R3可为卤素原子。
当对保护层210执行后续预曝光处理过程(其将在下文参看图5详细地描述)时，第一可交联聚合物404及第二可交联聚合物410可通过所述可交联聚合物与交联剂400之间的反应交联。举例来说，第一可交联聚合物404的可交联官能团406可与交联剂400的可交联官能团402相互作用。针对另一实例，第二可交联聚合物410的可交联官能团412可与交联剂400的可交联官能团402相互作用。
在一些实施例中，催化剂可用以在后续预曝光处理过程期间引发所述可交联聚合物之间的交联反应。催化剂可为(例如)热酸产生剂、光酸产生剂、光碱产生剂、这些产生剂的合适组合或类似物。在催化剂为热酸产生剂的实施例中，催化剂在足够热被施加到保护层210时将产生酸。举例来说，催化剂可包含使酸官能团的酸性淬火的胺，并且酸是在胺在加热保护层210时蒸发之后产生。以下为催化剂的一些示例性化学式：
在化学式9中，R可为具有附接到具有直线、分支或环状结构的碳化氢的氢的烷基。在一些实施例中，烷基也可含有杂原子。举例来说，烷基可含有氮或氧。
应注意，在一些替代实施例中，保护层210可不包含可交联聚合物、交联剂及/或催化剂。在所述替代实施例中，保护层210在后续预曝光处理过程下可不交联。
在一些实施例中，保护层210可包含螯合剂。在一些实施例中，螯合剂包含供电子基团，例如胺、烷氧基、烷、羟基、芳香族及/或酰胺型官能团。在一些实施例中，螯合剂包含电子受体基团，例如酮、醛、羧酸、酯、卤化酰基、酐、腈、砜、亚砜以及硝基型官能团。以下为供电子基团的一些示例性化学式：
以下为电子受体基团的一些示例性化学式：
螯合剂的实例包含冠醚、空穴配体及其它合适螯合剂及/或其组合。保护层210的螯合剂可能够结合到离子，此可用以捕获从相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)扩散的离子，藉此减少相邻层(例如，第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212)的离子性添加剂(例如，离子性PAG、离子性PDQ)扩散。
在一些实施例中，保护层210中的螯合剂的浓度及螯合剂的分子量可根据第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212的组成来设计。在一些实施例中，保护层210中的螯合剂的浓度可根据第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212中的离子性添加剂(例如，离子性PAG、离子性PDQ)的浓度进行调整。在一实例中，如果所述光致抗蚀剂层中的离子性添加剂的浓度高，那么螯合剂的浓度可增加。在一实例中，保护层210可具有按重量计范围在约0.01％与10％之间的螯合剂浓度。在另一实例中，保护层210可具有相同或类似于第一光致抗蚀剂层208及/或第二光致抗蚀剂层212中的离子性添加剂的浓度的螯合剂浓度。举例来说，在第一光致抗蚀剂层208具有按重量计约10％的离子性添加剂浓度的情况下，保护层210可具有按重量计约10％的螯合剂浓度。针对另一实例，在第二光致抗蚀剂层212具有按重量计约10％的离子性添加剂浓度的情况下，保护层210可具有按重量计约10％的螯合剂浓度。
在一些实施例中，螯合剂的分子量可根据第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212中的离子性添加剂(例如，离子性PAG、离子性PDQ)的浓度进行调整。在一些实施例中，螯合剂大体上以等分子数与离子形成错合物，并且螯合剂的分子量越高，可能需要螯合离子的螯合剂的质量越高。在一实例中，如果所述光致抗蚀剂层中的离子性添加剂的浓度高，那么可选取具有较小分子量的螯合剂。在一实例中，螯合剂可具有范围在100与2000之间的分子量。
应注意，上文所讨论的螯合剂的浓度及分子量仅为示例性的并且不欲限制超出随后的权利要求书中所特别引用的内容。所属领域的技术人员将理解，螯合剂的浓度及分子量的各种组合可用于保护层210中。在一实施例中，保护层210可包含较低浓度及较小分子量的螯合剂。在另一实施例中，保护层210可包含较高浓度及较大分子量的螯合剂。
在一些实施例中，保护层210可包含提供显影剂溶解度控制的官能团。在一些实施例中，所述官能团可包含碱不稳定官能团，包含烯丙醚、Ac-OR、Ac-NR2、Pv-OR、N、N-二甲基腙、羧酸、酚(石碳酸)、其它合适的碱不稳定官能团及/或其组合。碱不稳定官能团中的一些的化学式提供如下：
在一些实施例中，保护层210可溶解于TMAH显影剂中。在一个实例中，TMAH显影剂包含具有按重量计范围在约0与15％之间的恰当浓度的TMAH溶液。在另一个实例中，TMAH显影剂包含按重量计2.38％的TMAH溶液。
在一些实施例中，保护层210对下文参看图7A到8D所描述的后续第一光刻曝光过程700及第二光刻曝光过程800中所使用的辐射能量不敏感。在一些实施例中，保护层210可通过部分地吸收映射在第二光致抗蚀剂层212上的曝光光束而根据到第一光致抗蚀剂层208的曝光剂量的设计要求进行设计，此将在下文参看图9A到9E详细地讨论。
保护层210可通过旋涂涂布或低温沉积形成而不损害下伏第一光致抗蚀剂层208。在一实例中，保护层210是通过旋涂涂布沉积。在另一实例中，保护层210是通过低温沉积(例如，低温下的CVD)形成。
现在参看图1，在一实施例中，方法100接着进行到块108，在所述块中，将预曝光处理过程应用于保护层210。通常通过热、压力或辐射引发，交联通过交联剂与保护层210中的可交联聚合物的化学反应而形成于保护层210中。在一些实施例中，交联剂可与可交联聚合物形成共价键。在一些实施例中，可形成各种聚合物结构。在一实例中，可形成线性聚合物结构。在另一实例中，可形成分支聚合物结构。在又一实例中，可形成环状结构。已交联的保护层210可包含较大分子聚合物，藉此减少第一光致抗蚀剂层208、保护层210及/或第二光致抗蚀剂层212的互混。
在一些实施例中，例如，在图5的实例中，用电磁波500处理保护层210以形成交联。所述电磁波可包含无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、其它合适的电磁波或其组合。在一实例中，处理时间在1秒与100秒之间。在另一实例中，处理时间在5秒与30秒之间。在一些实施例中，保护层210经加热到交联温度(硫化温度)，藉此在保护层210中形成交联。在一实例中，交联温度(硫化温度)在约22℃与350℃之间的范围中。在另一实例中，交联温度为约150℃。当经恰当处理时，交联剂与保护层210中的可交联聚合物反应，从而结合个别可交联聚合物并且将个别可交联聚合物交联到较大分组聚合物中。
在一些实施例中，已交联的保护层210不溶解于将安置于经处理保护层210上的第二光致抗蚀剂层212的溶剂中。在一实例中，已交联的保护层210在第二光致抗蚀剂层212的溶剂中具有小于5埃每秒的溶解速率。
现在参看图1及图6，在一实施例中，方法100接着进行到块110，在所述块中，通过在保护层210上沉积第二光致抗蚀剂组合物在保护层210上形成第二光致抗蚀剂层212。第二光致抗蚀剂层212可包含光致抗蚀剂材料及溶剂。在一些实施例中，光致抗蚀剂材料包含化学放大(CA)阻止材料。在一些实施例中，第二光致抗蚀剂层212可进一步包含淬灭剂及/或其它添加剂。
在一些实施例中，第二光致抗蚀剂层212的CA阻止材料可为正CA阻止材料，其包含酸可裂解聚合物，所述酸可裂解聚合物在酸可裂解聚合物被酸(例如，通过PAG产生)裂解之后在例如碱溶液的显影剂中变得可溶解。在一实例中，被酸裂解的酸可裂解聚合物可溶解于TMAH显影剂中。在另一实例中，TMAH显影剂包含具有按重量计范围在约0与15％之间的恰当浓度的TMAH溶液。在又一实例中，TMAH显影剂包含具有按重量计约2.38％的浓度的TMAH溶液。在所述实施例的进一步说明中，当使用CA阻止材料时，第二光致抗蚀剂层212的光致抗蚀剂材料包含PAG。当吸收光能量时，PAG分解并且形成少量的酸。PAG可具有按第二光致抗蚀剂层212的重量计范围在约1％与30％之间的浓度。在一些实施例中，PAG可为离子型的(鎓盐)，例如金属或磺酸盐。PAG或者可为非离子性的，例如磺酸酯、2硝基苄基酯、有机卤化物、芳香族磺酸酯、磺酸肟酯、N-磺酰基氧基亚胺、磺酰基氧基酮或重氮萘醌(DNQ)4磺酸酯。
第二光致抗蚀剂层212可另外包含其它组分，例如淬灭剂。在一实例中，淬灭剂为碱型的并且能够中和酸。总之或替代地，淬灭剂可抑制第二光致抗蚀剂层212的其它活性组分，例如抑制光酸反应。可选添加剂的实例进一步包含光可分解淬灭剂(PDQ)、可用以钝化通过曝光产生的酸的光碱产生剂(PBG)、热碱产生剂、热酸产生剂、酸增殖剂、发色团、其它合适材料及/或其组合。
在一些实施例中，第二光致抗蚀剂层212不包含交联剂及/或可交联聚合物，并且第二光致抗蚀剂层212在后续预曝光处理过程下不交联。
在一些实施例中，第二光致抗蚀剂层212可通过旋涂涂布或其它合适技术形成。例如烘烤的其它步骤可在涂布第二光致抗蚀剂层212之后。在一些实施例中，第二光致抗蚀剂层212的溶剂可通过软烘烤过程部分地蒸发。
根据各种实施例，第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212可具有彼此类似或不同的组成。在一个实施例中，第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212包含不同材料，所述不同材料可排他地溶解于单独、个别显影剂中。具体来说，第一显影剂可用以显影第一光致抗蚀剂层208，并且第二显影剂可用以显影第二光致抗蚀剂层212。所述第一显影剂不同于所述第二显影剂。第一光致抗蚀剂层208可溶解于所述第一显影剂中，但是不可溶解于所述第二显影剂中。第二光致抗蚀剂层212可溶解于所述第二显影剂中，但是不可溶解于所述第一显影剂中。在一些实施例中，保护层210可溶解于所述第一显影剂及所述第二显影剂两者中。或者，在一些实施例中，保护层210不可溶解于所述第一显影剂及所述第二显影剂的任一者或两者中。
在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212包含可溶解于同一显影剂中的不同材料。具体来说，所述同一显影剂可用以显影第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212。在一些实施例中，保护层210可溶解于同一显影剂中。举例来说，显影剂包含具有按重量计范围在约0与15％之间的恰当浓度的TMAH溶液。针对另外实例，显影剂包含具有按重量计约2.38％的浓度的TMAH溶液。
第二光致抗蚀剂层212可通过旋涂涂布或其它合适技术形成。例如烘烤的其它步骤可在涂布第二光致抗蚀剂层212之后。
现在参看图1及图7A到7B的实例，在一实施例中，方法100接着进行到块112，在所述块中，同时对第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212执行第一光刻曝光过程700。参考图7A的实例，使用具有第一图案704的光掩模(掩模或主光罩)702来实施第一光刻曝光过程700，以同时曝光第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212两者，藉此分别形成第一光致抗蚀剂层及第二光致抗蚀剂层中的潜在图案。潜在图案被称为光致抗蚀剂层的已曝光但尚未显影的部分。在一些实施例中，在第一光刻曝光过程700期间，第一图案704被成像到第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212。
在一些实施例中，在第一光刻曝光过程700期间，第一光致抗蚀剂层208通过光掩模702暴露于具有曝光剂量706a的辐射能量，藉此形成底部潜在图案708。在执行第一光刻曝光过程700之后，第一光致抗蚀剂层208包含底部图案708。
在一些实施例中，在第一光刻曝光过程700期间，第二光致抗蚀剂层212通过光掩模702暴露于曝光剂量706b的辐射能量，藉此形成第一顶部潜在图案714。在执行第一光刻曝光过程700之后，第二光致抗蚀剂层212包含第一顶部潜在图案714。在一些实施例中，第二光致抗蚀剂层212在第一光致抗蚀剂层208暴露于具有曝光剂量706a的辐射能量的相同时间段期间暴露于具有曝光剂量706b的辐射能量。
在一些实施例中，保护层210及第二光致抗蚀剂层212中的一者或两者通过光掩模702可部分地吸收来自曝光光束的辐射，并且仅部分的来自曝光光束的辐射达到第一光致抗蚀剂层208。因此，第一光致抗蚀剂层208所暴露于的曝光剂量706a可小于第二光致抗蚀剂层212所暴露于的曝光剂量706b。曝光剂量706a与706b的差将在下文参看图9A到9E详细地讨论。
现在参考图7B的实例，说明了用于第一光刻曝光过程700中的光掩模702的俯视图。光掩模702包含第一图案704，所述第一图案在俯视图中具有卵形形状。第一图案704具有X方向上的宽度d1。在一些实施例中，底部潜在图案708及第一顶部潜在图案714两者包含相同第一图案704的潜在图像，因此可相关。举例来说，底部潜在图案708可与由第一图案704界定的通路特征相关。针对另外实例，第一顶部潜在图案714与金属线的通路连接部分相关。金属线的通路连接部分可连接到通路特征。金属线可由界定于用于第二光刻曝光过程800中的第二光掩模中的第二图案界定，第二光刻曝光过程将在下文参看图8A到8D详细地讨论。
如所属技术中已知的，第一光刻曝光过程700可为各种类型，包含利用氟化氪(KrF)准分子激光器、氟化氩(ArF)准分子激光器、ArF浸没光刻或EUV的曝光系统。例如曝光后烘烤(PEB)的其它操作可在光刻曝光过程700之后。
现在参看图1，在一实施例中，方法100接着进行到块114，在所述块中，同时对第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212执行第二光刻曝光过程800。参考图8A的实例，使用具有第二图案804的光掩模802来实施第二光刻曝光过程800。
当同时对第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212执行第二光刻曝光过程800时，在一些实施例中，第二图案804仅成像到第二光致抗蚀剂层212，并且不成像到第一光致抗蚀剂层208。换句话说，在一些实施例中，在第二光刻曝光过程800期间，虽然额外潜在图案可形成于第二光致抗蚀剂层212中，但是无额外潜在图案形成于第一光致抗蚀剂层208中。
在一些实施例中，在第二光刻曝光过程800期间，第一光致抗蚀剂层208的区域808通过光掩模802接收曝光剂量806的辐射能量。然而，因为曝光剂量806a可能小于第一光致抗蚀剂层208的曝光阈值，所以第二光刻曝光过程800可不导致第一光致抗蚀剂层208中的任何曝光区域。如图8A中所说明，区域808在接收曝光剂量806a之后保持不曝光。
在一些实施例中，在第二光刻曝光过程800期间，第二光致抗蚀剂层212通过光掩模802接收曝光剂量806b的辐射能量，藉此形成第二顶部潜在图案814。在执行第二光刻曝光过程之后，第二光致抗蚀剂层212包含顶部潜在图案812。顶部潜在图案812包含通过第一光刻曝光过程700已形成的第一顶部潜在图案714及通过第二光刻曝光过程800形成的第二顶部图案814。在一些实施例中，第二光致抗蚀剂层212在第一光致抗蚀剂层208暴露于具有曝光剂量806a的辐射能量的相同时间段期间暴露于具有曝光剂量806b的辐射能量。
第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212的曝光阈值和所述光致抗蚀剂层分别所接收的曝光剂量806a及806b将在下文参看图9A到9E详细地讨论。
现在参看图8B，说明了第二光刻曝光过程800中所使用的光掩模802的俯视图。光掩模802包含第二图案804，所述第二图案在俯视图中具有矩形形状。第二图案804具有X方向上的宽度d2。在一些实施例中，顶部潜在图案812与由光掩模802的第二图案804界定的金属线特征相关。
图8C到8D是为了更好地说明底部潜在图案及顶部潜在图案之间的空间关系而一起说明的底部潜在图案708及顶部潜在图案812的俯视图。在一些实施例中，底部潜在图案708及顶部潜在图案812本质地相关，这是因为顶部潜在图案812的第一顶部潜在图案714及底部潜在图案708是在光刻曝光过程700中使用光掩模702的第一图案704同时成像。如图8C中所说明，在一个实例中，底部潜在图案708在俯视图中具有卵形形状，所述卵形形状具有X方向上的第一宽度d3及Y方向上的第二宽度L1。顶部潜在图案812在俯视图中具有矩形形状，所述矩形形状具有X方向上的宽度d4及Y方向上的长度L2，以及宽度d4。在一实施例中，d3小于d4，并且L1小于L2。在一些实施例中，底部潜在图案708的俯视图与顶部潜在图案812至少部分地重叠。在一些实施例中，顶部潜在图案812的俯视图完全覆盖底部潜在图案708的俯视图。在一实例中，底部潜在图案708的中心在X方向上与顶部潜在图案812的中心对准。在一些实例中，底部潜在图案708的中心在Y方向上与顶部潜在图案812的中心对准。如图8D中所说明，在一些实例中，底部潜在图案708在俯视图中具有多边形形状。在一些实例中，底部潜在图案708的中心在X方向上不与顶部潜在图案812的中心对准。在一些实例中，底部潜在图案708的侧壁与顶部潜在图案812的侧壁垂直对准。
应注意，图8A到8D中所说明的底部潜在图案708及顶部潜在图案812的配置(包含相对大小及位置)仅为示例性的并且不欲限制超出随后的权利要求书中所特别引用的内容。所属领域的技术人员将理解，可使用其它配置。底部潜在图案708及顶部潜在图案812可具有相同形状或具有不同形状。任何形状可用于底部潜在图案708或顶部潜在图案812。在一些实施例中，底部潜在图案708的中心及顶部潜在图案812的中心在X方向或Y方向上实质上对准。在一些实施例中，底部潜在图案708的中心及顶部潜在图案812的中心在X方向或Y方向上不对准。在一些实施例中，底部潜在图案708具有小于顶部潜在图案812的顶部表面积的顶部表面积。
在一些实施例中，因为底部潜在图案708及顶部潜在图案812本质地相关，所以与底部潜在图案708及顶部潜在图案812相关的特征(例如，分别为通路特征及金属线特征)就几何形状(形状及大小)来说可类似地彼此本质且空间相关，几何形状将在下文参看图11G到11H详细地讨论。
如所属技术中已知的，第二光刻曝光过程800可为各种类型，包含利用氟化氪(KrF)准分子激光器、氟化氩(ArF)准分子激光器、ArF浸没光刻或EUV的曝光系统。在一些实施例中，第一光刻曝光过程700及第二光刻曝光过程800可使用相同类型的曝光系统。或者，第一光刻曝光过程700及第二光刻曝光过程800使用不同类型的曝光系统。
用于第一光刻曝光过程700及第二光刻曝光过程800的曝光源分别可为UV、DUV、EUV或例如电子束的带电粒子。在一些实施例中，第一光刻曝光过程700及第二光刻曝光过程800可使用相同曝光源(例如，具有相同波长的曝光源)。或者，第一光刻曝光过程700及第二光刻曝光过程800可使用不同曝光源(例如，具有不同波长的曝光源)。在一些实施例中，带电粒子在光刻曝光过程期间被用作为曝光光束。在这一情况下，IC设计图案可在数据文件中定义，并且选取抗敏感材料以对例如电子束的带电粒子敏感。
例如曝光后烘烤(PEB)的其它操作可在第二光刻曝光过程800之后。
应注意，在一些实施例中，可在使用具有第一图案704的光掩模702的第一光刻曝光过程700之前执行使用具有第二图案804的光掩模802的第二光刻曝光过程800。举例来说，在第二光刻曝光过程800期间，可在于第一光致抗蚀剂层208中形成任何潜在图案之前形成第二光致抗蚀剂层212中的顶部潜在图案812。在后续第一光刻曝光过程700期间，底部潜在图案708可形成于第一光致抗蚀剂层208中。
在一些实施例中，IC设计图案可具有关于光致抗蚀剂层所接收的曝光剂量及光致抗蚀剂层的曝光阈值的具体设计要求，所述设计要求将在下文参考图9A到9E的实例描述。
在一些实施例中，分别在第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212中使用不同材料。参看图9A到9C描述在第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212中使用不同材料的各种实施例。现在参考图9A的实例，提供随曝光剂量变化的不同材料的两个光致抗蚀剂层在显影剂中的溶解曲线的实例。溶解曲线902说明随第一光致抗蚀剂层208所接收的曝光剂量变化的第一材料的第一光致抗蚀剂层208的溶解速率。溶解曲线904说明随第二光致抗蚀剂层212所接收的曝光剂量变化的第二材料的第二光致抗蚀剂层212的溶解速率。在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212均包含正光致抗蚀剂。在一些实施例中，第一材料不同于第二材料。
如图9A中所说明，在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208具有第一曝光阈值T1，并且第二光致抗蚀剂层212具有第二曝光阈值T2。针对特定光致抗蚀剂，当曝光剂量等于或大于其曝光阈值时，光致抗蚀剂的对应部分有化学变化，以使得潜在图案形成，并且潜在图案将在显影过程中显影(例如，当光致抗蚀剂为正调时，潜在图案通过显影剂移除)。当曝光剂量小于所述曝光阈值时，光致抗蚀剂的对应部分没有化学变化(例如，无潜在图案形成，并且当光致抗蚀剂为正调时，光致抗蚀剂的对应部分在显影过程期间保留)。应理解，术语“化学变化”意谓光致抗蚀剂已充分变化以做出不同回应，例如，已曝光的正调光致抗蚀剂在显影过程中回应。在光致抗蚀剂为正调的一个实例中，仅利用等于或大于曝光阈值的曝光剂量曝光的光致抗蚀剂的部分将在显影过程期间通过合适的显影剂移除。利用小于曝光阈值的曝光剂量曝光的光致抗蚀剂的部分在显影过程之后保留。
如图9A的实例中所示，在一些实施例中，第一曝光阈值T1大于第二曝光阈值T2。如溶解曲线902及904中所示，最初，第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212的未曝光材料具有小于R1的溶解速率，并且实际上不可溶解于显影剂中。随着曝光剂量增加并且达到T2，第二光致抗蚀剂层212的已曝光区域有化学变化，形成潜在图案，并且变得以溶解速率R2溶解于显影剂中。另一方面，因为第一光致抗蚀剂层208的已曝光区域接收小于其曝光阈值T1的曝光剂量(例如，T2)，所以第一光致抗蚀剂层208的已曝光区域无化学变化。因而，无潜在图案形成于第一光致抗蚀剂层208中，并且第一光致抗蚀剂层208的已曝光区域以溶解速率R1实际上不溶于显影剂中。
又如图9A的实例中所示，当曝光剂量进一步增加并且达到T1时，第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212两者中的已曝光区域具有等于或高于R2的溶解速率并且可溶解于显影剂中。因而，当曝光剂量达到T1时，潜在图案形成于第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212两者中。
现在参看图9B，说明了第一光刻曝光过程700期间的第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212的曝光剂量曲线的实例。如图9B中所说明，曲线905说明第一光刻曝光过程700期间的第一光致抗蚀剂层208的曝光剂量曲线。在一实例中，曲线905对应于如图7A中所说明的第一光致抗蚀剂层208在第一光刻曝光过程700期间所暴露于的曝光剂量706a。在一实例中，曲线905说明第一光致抗蚀剂层208的底部表面(Z方向上的Z3处)的曝光剂量曲线。如图9B中所说明，在第一光刻曝光过程700期间，在一些实施例中，更接近第一图案704的中心的第一光致抗蚀剂层208的区域可接收比离第一图案704的中心较远的区域(例如，靠近线A的区域)高的曝光剂量。根据曲线905，第一光致抗蚀剂层208的区域708(例如，沿着线A)所接收的最低曝光剂量为E1。在一些实施例中，如图9B中所说明，E1大于第一光致抗蚀剂层208的曝光阈值T1，以使得第一光致抗蚀剂层208中的底部潜在图案708在第一光刻曝光过程700期间形成。
在一些实施例中，曲线907说明第一光刻曝光过程700期间的第二光致抗蚀剂层212的曝光剂量曲线。在一实例中，曲线907对应于如图7A中所说明的第二光致抗蚀剂层212在第一光刻曝光过程700期间所暴露于的曝光剂量706b。在一实例中，曲线907说明第二光致抗蚀剂层212的底部表面(Z方向上的Z1处)的曝光剂量曲线。根据曲线907，第二光致抗蚀剂层212的区域714(例如，沿着线A)所接收的最低曝光剂量为E2。在一些实施例中，如图9B中所说明，E2大于第二光致抗蚀剂层212的曝光阈值T2，以使得第二光致抗蚀剂层212中的第一顶部潜在图案714在第一光刻曝光过程700期间形成。在一些实施例中，E2大于E1。
现在参看图9C，说明了使用第二光掩模802的第二光刻曝光过程800期间的第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212的曝光剂量曲线的实例。在一些实施例中，曲线906说明第一光致抗蚀剂层208的曝光剂量曲线。在一实例中，曲线906对应于如图8A中所说明的第一光致抗蚀剂层208在第二光刻曝光过程800期间所暴露于的曝光剂量806a。在一实例中，曲线906说明第一光致抗蚀剂层208的顶部表面(Z方向上的Z2)处的曝光剂量曲线。在图9C中所说明的实例中，根据曲线906，第一光致抗蚀剂层208的区域808(例如，沿着线C的区域)所接收的最高曝光剂量为E3。在一些实施例中，E3小于第一光致抗蚀剂层208的曝光阈值T1，以使得通过第二光刻曝光过程800无额外潜在图案形成于第一光致抗蚀剂层208中。举例来说，区域808在第二光刻曝光过程800之后保持未曝光。
在一些实施例中，曲线908说明第二光致抗蚀剂层212的曝光剂量曲线。在一实例中，曲线908对应于第二光致抗蚀剂层212在第二光刻曝光过程800期间所暴露于的曝光剂量806b。在一实例中，曲线908说明第二光致抗蚀剂层212的底部表面(Z方向上的Z1)处的曝光剂量曲线。在第二光刻曝光过程800期间，在一些实施例中，更接近第二图案804的中心的光致抗蚀剂层208及212的区域(例如，靠近线B的区域)可接收比离第二图案804的中心更远的区域(例如，靠近线A的区域)的区域高的曝光剂量。在图9C中所说明的实例中，根据曲线908，第二光致抗蚀剂层212的区域814(例如，沿着线A的区域)所接收的最低曝光剂量为E4。在一些实施例中，E4大于第二光致抗蚀剂层212的曝光阈值T2，以使得第二顶部潜在图案814通过第二光刻过程800形成于第二光致抗蚀剂层212中。在一些实施例中，E3大于E4。或者，在一些实施例中，E3小于E4。
在一些实施例中，曝光阈值T1与T2之间的较大差可提供更大的设计灵活性。在一实例中，T1与T2之间的差可大于约0.5mJ/cm2。在另一实例中，T1大于约2mJ/cm2。
在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208、保护层210及/或第二光致抗蚀剂层212的各种性质(例如，尺寸、曝光强度的衰减及/或所属技术中已知的其它性质)可影响曝光剂量曲线及E1、E2、E3及/或E4的值。第一光致抗蚀剂层208、保护层210及/或第二光致抗蚀剂层212的性质可根据设计规格确定。在一实例中，第一光致抗蚀剂层208具有范围在约40nm与约120nm之间的厚度。在另一实例中，保护层210具有范围在约5nm与50nm之间的厚度。在又一实例中，第二光致抗蚀剂层212具有范围在约40nm与约120nm之间的厚度。在又一实例中，保护层210具有关于第二光刻曝光过程800中所使用的具体波长范围在0与85％之间的衰减。在一些实施例中，光刻曝光过程中所使用的曝光源(例如，波长)可影响曝光剂量曲线并且可根据设计规格确定。
在一些实施例中，在第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212中使用相同材料。参看图9D到9E描述在第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212中使用相同材料的各种实施例。如图9D中所说明，在一实例中，第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212可具有相同溶解速率曲线910及相同曝光阈值T1。现在参考图9E的实例，曲线912及914分别说明第二光刻曝光过程800期间的第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212的曝光剂量曲线。在一实例中，曲线912说明第一光致抗蚀剂层208的顶部表面(Z方向上的Z2处)的曝光剂量曲线。根据曲线912，第一光致抗蚀剂层208的区域808(例如，沿着线C的区域C)所接收的最高曝光剂量为E3。在一实例中，曲线914说明第二光致抗蚀剂层212的底部表面(Z方向上的Z1处)的曝光剂量曲线。根据曲线914，第二光致抗蚀剂层212的区域814(例如，沿着线A)所接收的最低曝光剂量为E4。在一些实施例中，在第二光刻曝光过程800期间，E4大于T1，并且E3小于T1，以使得第二潜在图案814形成于第二光致抗蚀剂层212中，并且无额外潜在图案(例如，在区域808中)形成于第一光致抗蚀剂层208中。可调节各种性质以满足设计要求。在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212的材料经设计以调整曝光阈值T1以满足设计要求。在一实例中，T1经设计以大于2mJ/cm2。在一些实施例中，通过调整曝光剂量曲线来确定E3及E4，其可能受第一光致抗蚀剂层208、保护层210及/或第二光致抗蚀剂层212的性质(例如，尺寸、曝光强度的衰减及/或所属技术中已知的其它性质)影响。在一实例中，第一光致抗蚀剂层208具有范围在约40nm与约60nm之间的厚度。在另一实例中，保护层210具有范围在约5nm与50nm之间的厚度。在又一实例中，第二光致抗蚀剂层212具有范围在约20nm与约40nm之间的厚度。在又一实例中，保护层210具有关于第二光刻曝光过程800中所使用的具体波长范围在0与85％之间的衰减。在一些实施例中，通过调整曝光源(例如，光刻曝光过程中所使用的波长)来确定E3及E4。在一些实施例中，通过调整界定于第二光掩模802中的第二图案804(例如，宽度d2)来确定E3及E4。
应注意，图9A到9E中所说明的溶解速率曲线及曝光剂量曲线仅为示例性的并且不欲限制超出随后的权利要求书中所特别引用的内容。所属领域的技术人员将理解，光刻曝光过程可具有不同的溶解速率曲线及曝光剂量曲线，并且第一光致抗蚀剂层208、保护层210及第二光致抗蚀剂层212的各种性质(例如，尺寸、曝光强度的衰减及/或所属技术中已知的其它性质)、曝光源(例如，光刻曝光过程中所使用的波长)以及界定于光掩模中的图案可经调节以满足各种设计要求。
现在参看图1及图10的实例，在一实施例中，方法100接着进行到块116，在所述块中，显影第一光致抗蚀剂层208、保护层210及第二光致抗蚀剂层212以形成第一光致抗蚀剂层208中的开口1002、保护层210中的开口1004及第二光致抗蚀剂层212中的开口1000。在一实施例中，使用不同显影剂来分别显影第一光致抗蚀剂层208、保护层210及第二光致抗蚀剂层212。
或者，在一些实施例中，使用相同显影剂在显影过程中显影第一光致抗蚀剂层208、保护层210及第二光致抗蚀剂层212。在一些实施例中，显影剂包含四甲基氢氧化铵(TMAH)。在一个实例中，显影剂包含具有按重量计范围在约0与15％之间的恰当浓度的TMAH溶液。在另一个实例中，显影剂包含具有按重量计约2.38％的浓度的TMAH溶液。
在一些实施例中，第一光致抗蚀剂层208及第二光致抗蚀剂层212包含正调光致抗蚀剂。已曝光部分(例如，图8A中所说明的顶部潜在图案812及底部潜在图案708)将通过显影剂移除，藉此形成具有与顶部潜在图案812相关的开口1000的经图案化第二光致抗蚀剂层212，以及形成具有与底部潜在图案708相关的开口1002的经图案化第一光致抗蚀剂层208。
在一些实施例中，使用具有开口1000的经图案化第二光致抗蚀剂层212作为蚀刻掩模以移除开口1000下面的保护层210的部分，藉此形成具有开口1004的经图案化保护层210。在一些实施例中，在第一光致抗蚀剂层212经显影时的时间段期间，经图案化保护层210仍可浸没于显影剂中。为了防止过度蚀刻以及确保开口1004的极性，控制保护层210的溶解速率(例如，通过调整保护层材料或显影剂)。在一个实例中，根据底部潜在图案708的各种性质(例如，在显影剂中的溶解速率、厚度、大小及/或形状)来控制保护层210的溶解速率。在一个实例中，保护层210在显影剂中的溶解速率比底部潜在图案708在显影剂中的溶解速率低得多。在另一实例中，保护层210的溶解速率小于30nm每秒。在又一实例中，底部潜在图案708在显影剂中的溶解速率比保护层210在显影剂中的溶解速率快约90％。
例如硬式烘烤的其它操作可在显影过程之后。
现在参看图1及图11A到11H，在一实施例中，方法100接着进行到块118，在所述块中，将开口1000及1002所界定的图案转印到衬底202。
参看图11A，应用蚀刻过程以选择性地蚀刻第二材料层206并且移除与第一光致抗蚀剂层208中的开口1002对准的第二材料层206的部分。如图11A中所说明，开口1006形成于第二材料层206中。恰当地选取蚀刻过程及蚀刻剂以用于选择性蚀刻而不损害光致抗蚀剂。
参看图11B，应用蚀刻过程以选择性地蚀刻包含开口1002及1006的开口内的第二ILD材料层204B，藉此形成第二ILD材料层204B中的沟槽1008。蚀刻过程在蚀刻停止层204C停止。恰当地选取蚀刻过程以形成沟槽1008。举例来说，可应用干式蚀刻、湿式蚀刻或其组合以用于将包含开口1002及1006的开口转印到第二ILD材料层204B，从而形成沟槽1008。
参看图11C，应用另一蚀刻过程以在沟槽1008内选择性地蚀刻蚀刻停止层204C。恰当地选取蚀刻过程以形成包含沟槽1008的沟槽及蚀刻停止层204C中的开口1010。在一个实施例中，可应用湿式蚀刻以打开蚀刻停止层204C。针对蚀刻停止层204C包含氧化硅的实例，可使用氟化氢(HF)作为蚀刻剂来蚀刻蚀刻停止层204C。
参看图11D，在一个实施例中，应用修整过程以修整光致抗蚀剂层及保护层210，藉此移除第一光致抗蚀剂层208、第二光致抗蚀剂层212及保护层210的未覆盖部分。在一个实施例中，修整过程类似于用以剥离光致抗蚀剂的过程。举例来说，修整过程包含湿式修整过程。第二光致抗蚀剂层212中的开口1000被转印到第一光致抗蚀剂层208中的开口1012。在一些实施例中，应用另一蚀刻过程以使用第二材料层206作为蚀刻掩模而选择性地蚀刻第一ILD材料层204A及第二ILD材料层204B两者，藉此形成第一ILD材料层204A及蚀刻停止层204C中的用于通路特征的第一沟槽1014。
参看图11E，在一实施例中，应用蚀刻过程以蚀刻开口1012内的第二材料层206，藉此将开口1012转印到第二材料层206中的开口1016。应用另一蚀刻过程以使用第二材料层206作为蚀刻掩模而选择性地蚀刻第二ILD材料层204B，藉此形成第二ILD材料层204B中的用于金属线的第二沟槽1018。
参看图11F，可随后实施其它操作。举例来说，可通过湿式剥离或等离子灰化来移除第一光致抗蚀剂层208及第二材料层206。
虽然上文根据一或多个实施例提供用以形成通路沟槽1014及金属线沟槽1018的程序，但是其它程序可替代地可应用以使用经图案化的第一光致抗蚀剂层及第二光致抗蚀剂层形成通路沟槽1014及金属线沟槽1018。举例来说，在图案化第二材料层206之后，如图11A中所说明，可实施单一蚀刻过程以在个别ILD材料层中形成通路沟槽1014及金属线沟槽1018。这一形成可在根据蚀刻速率恰当地选取各种材料(包含第一光致抗蚀剂层208、第二光致抗蚀剂层212、保护层210、第二材料层206以及ILD材料层204A及204B)时达成。在这个实例的进一步说明中，可消除蚀刻停止层204C。
参看图11G，在一个实施例中，通路特征1020及金属线1022是通过合适程序形成。在一个实施例中，使用例如金属或金属合金的导电材料来通过例如物理气相沉积(PVD)的沉积填满通路沟槽1014及金属线沟槽1018(图11F)。应用化学机械抛光(CMP)过程以移除过多的导电材料并且平面化顶部表面。
在一些实施例中，第二材料层206可充当抛光停止层并且可在CMP过程之后通过蚀刻过程移除。在一特定实例中，使用铜作为导电材料。在这个实例的进一步说明中，通过PVD形成铜种子层。此后，通过电镀使用块状铜填满沟槽1014及1018。随后应用CMP过程以移除过多的铜并且平面化顶部表面。
在一些实施例中，如图11H的实例中所示，在用导电材料填满沟槽之前，例如氮化钛的衬里材料1026形成于通路沟槽1014及金属线沟槽1018的侧壁上。通过例如PVD或CVD的恰当技术来沉积衬里层。衬里层可充当扩散障碍及粘合层以用于互连结构的完整性。
尽管未图示，可提供其它处理操作以形成例如源极及漏极区域的各种掺杂区域及/或例如栅极电极的装置特征。在一个实例中，衬底或者可包含将用所揭示方法图案化的其它材料层，例如另一经图案化金属层。在另一实例中，可将额外图案化步骤应用于衬底以形成栅极堆叠。在另一实例中，源极及漏极特征为通过例如离子植入的传统掺杂过程形成的n型掺杂剂或p型掺杂剂的任一者。
在一些实施例中，如上文参看图8C到8D所讨论，底部潜在图案708及顶部潜在图案812本质地相关。相应地，与底部潜在图案708相关的特征(例如，通路特征1020)及与顶部潜在图案812相关的特征(例如，金属线1022)就几何形状(例如，形状及/或大小)来说可彼此本质相关。举例来说，通路特征1020及金属线1022的相对形状及大小可实质上类似于上文参看图8C到8D所讨论的底部潜在图案708及顶部潜在图案812的相对形状及大小。
各种优点可存在于本发明的各种应用中。无特定优点是所有实施例所需的，并且不同实施例可提供不同优点。优点中的一个在一些实施例中为保护层减少相邻光致抗蚀剂层之间的互混，藉此改善图案的形成。举例来说，保护层可具有高于相邻层的极性，以减小相邻层在保护层的溶剂中的溶解度以及减小保护层在相邻层的溶剂中的溶解度。针对另外实例，保护层的螯合剂可能够结合到离子、捕获从相邻层扩散的离子，藉此减少相邻层的离子性添加剂扩散。而且，保护层可包含交联剂，并且变得交联以包含较大分子聚合物以减少互混。另一优点在一些实施例中为可使用相同显影剂在一个显影过程期间显影包含不同光致抗蚀剂材料的光致抗蚀剂层及保护层，此可降低成本并且节约处理时间。又一优点在一些实施例中为可最小化两个光刻曝光过程期间的重叠误差的影响，这是因为用于通路特征及金属线的通路连接部分的潜在特征可在第一光刻曝光过程期间形成，并且通路特征及金属线的通路连接部分在空间上与所排除的各种变化同步。
其它制造操作可在方法100之前、期间或之后实施。在一个实施例中，包含金属沉积及CMP的程序在此后实施以形成重叠且对其的通路特征(或接触特征)及金属线。
因此，本发明提供一种形成半导体装置的方法的实施例。所述方法包含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以及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。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。
本发明也提供一种形成半导体装置的方法的实施例。所述方法包含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，及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致抗蚀剂层之前，在所述第一光致抗蚀剂层上方沉积具有所述选定螯合剂浓度的所述保护层材料，以形成安置于所述第一光致抗蚀剂层与所述第二光致抗蚀剂层之间的保护层。使用第一光掩模对所述第一光致抗蚀剂层及所述第二光致抗蚀剂层执行第一光刻曝光过程，以形成所述第一光致抗蚀剂层中的第一潜在图案。使用第二光掩模对所述第一光致抗蚀剂层及所述第二光致抗蚀剂层执行第二光刻曝光过程，以形成所述第二光致抗蚀剂层中的第二潜在图案。通过使用显影剂来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，以形成来自所述第一潜在图案的第一主要特征、来自所述第二潜在图案的第二主要特征及所述保护层中的开口。
本发明进一步提供一种形成半导体装置的方法的实施例。所述方法包含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、在所述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以及在所述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，其中所述第一光致抗蚀剂层中的除所述第一潜在图案之外的区域接收小于所述第一曝光阈值的曝光剂量。
虽然已经详细地描述本发明及一些实施例的优点，但应理解，可在此做出各种变化、取代及更改而不脱离如附加的权利要求书所界定的本发明的精神及范围。此外，本发明的范围不欲限于说明书中所描述的过程、机器、制造及物质的组合、手段、方法以及步骤的特定实施例。如所属领域的技术人员将容易从本发明了解，可根据本发明利用目前存在的或稍后将开发的执行与本文中所描述的对应实施例实质上相同的功能或达成与本文中所描述的对应实施例实质上相同的结果的过程、机器、制造、物质的组合、手段、方法或步骤。相应地，附加的权利要求书意欲将这些过程、机器、制造、物质的组合、手段、方法或步骤包含在其范围内。

Claims (10)

1.一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致抗蚀剂层之前，在所述第一光致抗蚀剂层上方沉积具有所述选定螯合剂浓度的所述保护层材料，以形成安置于所述第一光致抗蚀剂层与所述第二光致抗蚀剂层之间的保护层；
使用第一光掩模对所述第一光致抗蚀剂层及所述第二光致抗蚀剂层执行第一光刻曝光过程，以形成所述第一光致抗蚀剂层中的第一潜在图案；
使用第二光掩模对所述第一光致抗蚀剂层及所述第二光致抗蚀剂层执行第二光刻曝光过程，以形成所述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，以形成来自所述第一潜在图案的第一主要特征、来自所述第二潜在图案的第二主要特征及所述保护层中的开口。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
于所述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中的所述第一组离子性添加剂的所述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所述浓度来挑选所述保护层材料的所述螯合剂的分子量。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二光刻曝光过程是在所述执行所述第一光刻曝光过程之前执行，并且其中所述第二光致抗蚀剂层中的所述第二潜在图案是在所述形成所述第一光致抗蚀剂层中的所述第一潜在图案之前形成。
9.一种方法，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；
在所述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；
在所述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；以及
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，其中所述第一光致抗蚀剂层中的除所述第一潜在图案之外的区域接收小于所述第一曝光阈值的曝光剂量。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一材料的所述第一曝光阈值大于所述第二材料的所述第二曝光阈值，或者所述第一曝光阈值与所述第二曝光阈值实质上相同。
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