CN109559980A - 制造集成电路器件的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种制造集成电路器件的方法，所述方法包括：在基板上形成包括化学增强聚合物的可显影底部抗反射涂覆层；在所述可显影底部抗反射涂覆层上形成包括非化学增强树脂和光酸产生剂的光致抗蚀剂层；通过曝光所述第一区域，在选自所述光致抗蚀剂层的第一区域中从所述光酸产生剂产生酸；将所述曝光的第一区域中的酸扩散到所述可显影底部抗反射涂覆层的第一可显影底部抗反射涂覆区域中，所述第一可显影底部抗反射涂覆区域面向所述第一区域；以及通过将所述光致抗蚀剂层和所述可显影底部抗反射涂覆层显影来去除所述第一区域和所述第一可显影底部抗反射涂覆区域。

Description

制造集成电路器件的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年9月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0124529的优先权，其公开内容以引用的方式整体合并于此。
技术领域
本公开涉及制造集成电路器件的方法，并且更具体地涉及这样一种制造集成电路器件的方法，该方法包括使用i线(365nm)照射的曝光工艺。
背景技术
随着集成电路器件的小型化和高度集成化迅速发展，需要一种技术，该技术允许当通过使用大面积正性(positive tone)图案化工艺形成图案时，改进期望形成的图案的尺寸精度。特别是，为了防止在大面积正性图案化工艺中由于不需要的光致抗蚀剂残留物残留在曝光区域而导致的残留缺陷，需要开发通过使用曝光工艺形成图案的工艺。
发明内容
本公开提供了一种制造集成电路器件的方法，该方法允许改进期望形成的区域或图案的尺寸精度，而没有由残留在大面积正性图案化工艺中的曝光区域中的不需要的光致抗蚀剂残余物所导致的残留缺陷。
根据一个方面，提供了一种制造集成电路器件的方法，所述方法包括：在基板上形成包括化学增强聚合物的可显影底部抗反射涂覆(DBARC)层；在所述DBARC层上形成包括非化学增强树脂、光敏化合物(PAC)和光酸产生剂(PAG)的光致抗蚀剂层；通过将所述光致抗蚀剂层的第一区域暴露于光下，在所述光致抗蚀剂层的第一区域中产生从所述PAG衍生的第一酸和从所述PAC衍生的第二酸；将光致抗蚀剂层的暴露的第一区域中的所述第一酸扩散到所述DBARC层的第一DBARC区域中，所述第一DBARC区域面向所述光致抗蚀剂层的第一区域；以及通过将所述光致抗蚀剂层和所述DBARC层显影来去除所述第一区域和所述第一DBARC区域。
根据一个方面，提供了一种制造集成电路器件的方法，所述方法包括：在待加工层上形成包括化学增强聚合物和交联剂的DBARC层；在所述DBARC层上形成包括非化学增强树脂、光敏化合物(PAC)和PAG的光致抗蚀剂层；通过将所述光致抗蚀剂层的第一区域暴露于光下，在所述光致抗蚀剂层的第一区域中产生从所述PAG衍生的第一酸和从所述PAC衍生的第二酸；将光致抗蚀剂层的暴露的第一区域中的所述第一酸扩散到所述DBARC层的第一DBARC区域中；通过将所述光致抗蚀剂层和所述DBARC层显影以去除所述第一区域和所述第一DBARC区域来形成暴露所述待加工层的开口；以及通过所述开口加工所述待加工层。
根据另一方面，提供了一种制造集成电路器件的方法，所述方法包括：在基板上形成包括化学增强聚合物和交联剂的DBARC层；在所述DBARC层上形成包括碱溶性酚醛树脂、PAG和PAC的光致抗蚀剂层，所述PAG包括重氮二砜化合物和磺酸盐中的至少一种；通过将所述光致抗蚀剂层的第一区域暴露于光下，在所述光致抗蚀剂层的第一区域中从所述PAG产生磺酸；将所述第一区域中的磺酸扩散到所述DBARC层的第一DBARC区域中；以及通过将所述光致抗蚀剂层和所述DBARC层显影来去除所述第一区域和所述第一DBARC区域。
根据执行大面积厚层图案化工艺的制造集成电路器件的方法，其中，在待加工层上相对大的区域之上对具有相对高厚度的光致抗蚀剂层执行曝光和显影工艺，在包括化学增强聚合物的DBARC层上形成包括非化学增强树脂和PAG的光致抗蚀剂层，并且将在光致抗蚀剂层的曝光期间在光致抗蚀剂层的曝光区域中从PAG产生的酸扩散到DBARC层中，从而使包括在DBARC层中的化学增强聚合物去保护(deprotect)。因此，可以同时显影光致抗蚀剂层和DBARC层，并且可以干净地去除光致抗蚀剂层和DBARC层的不需要的部分，而不会在显影工艺期间引起残留缺陷。因此，可以由DBARC层和光致抗蚀剂层的堆叠结构形成具有垂直侧壁轮廓的掩模图案，并且当通过使用该掩模图案处理掩模图案下的待加工层时，可以精确地控制在待加工层中期望形成的加工区域或图案的关键尺寸，从而提高尺寸精度。
附图说明
通过以下参考附图的详细说明，将更加清晰地理解公开的实施例，在附图中：
图1是示出根据示例性实施例的制造集成电路器件的方法的流程图；
图2A至图2G是示出根据示例性实施例的制造集成电路器件的方法的顺序工艺的截面图；以及
图3示出了根据示例性实施例的包括集成电路器件的系统。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述实施例。整个说明书中相似的部件将由相同的附图标记表示，并且将省略其重复描述。
图1是示出根据示例性实施例的制造集成电路器件的方法的流程图。图2A至图2G是示出根据示例性实施例的制造集成电路器件的方法的顺序工艺的截面图。
参考图1和图2A，在工艺P10A中，在待加工层110上形成可显影底部抗反射涂覆(DBARC)层120。DBARC层120包括化学增强聚合物和交联剂。
在一些实施例中，待加工层110可以包括半导体基板。例如，待加工层110可以包括诸如Si或Ge的半导体，或诸如SiGe、SiC、GaAs、InAs或InP的化合物半导体。在一些其他实施例中，待加工层110可以是绝缘膜或导电层。例如，待加工层110可以包括金属、合金、金属碳化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氧化物、半导体、多晶硅、氧化物、氮化物、氮氧化物或其组合。
DBARC层120可以控制在用于制造集成电路器件的曝光工艺期间使用的来自光源的光的漫反射。在一些实施例中，DBARC层120可以吸收从位于DBARC层120下面的待加工层110反射的反射光。为了便于描述如附图中示出的一个元件或特征与另一元件或特征的关系，在本文中可以使用诸如“之下”、“下方”、“下部”、“之上”和“上部”等空间相对术语。将理解的是，这些空间相对术语旨在涵盖使用中或操作中的器件的在图中所示的指向之外的不同指向。例如，若图中的装置被反转过来，被描述为在其他元件或特征“之下”或“下方”的元件则朝向其他元件或特征“之上”。因此，术语“下方”可以涵盖上方和下方的方位。器件可以另外地指向(旋转90度或以其他指向)，并且相应地对本文使用的空间相对描述进行解释。
在一些实施例中，为了形成DBARC层120，可以将DBARC组合物旋涂在待加工层110上。DBARC层120可以基本上不包括由光产生酸的光酸产生剂(PAG)。
DBARC组合物可以包括化学增强聚合物、交联剂和溶剂。化学增强聚合物可以是例如这样一类光致抗蚀剂，其在后曝光工艺期间依靠光生酸的催化作用来改变被曝光的膜的溶解度。
化学增强聚合物可以包括至少一个具有酸不稳定基团的重复单元。在一些实施例中，化学增强聚合物中的所述至少一个具有酸不稳定基团的重复单元可以包括丙烯酸酯衍生物，但不限于此。基于化学增强聚合物的总重量，所述至少一个具有酸不稳定基团的重复单元在化学增强聚合物中可以以约1mol％至约40mol％的量存在。
酸不稳定基团可以选自由下列构成的基团：叔丁氧基羰基(t-BOC)、异冰片基异降冰片基、2-甲基-2-金刚烷基、2-乙基-2-金刚烷基、3-四氢呋喃基、3-氧代环己基、γ-丁内酯-3-基、马瓦万尼内酯(mavaloniclactone)、γ-丁内酯-2-基、3-甲基-γ-丁内酯-3-基、2-四氢吡喃基、2-四氢呋喃基、2,3-碳酸亚丙基酯-1-基、1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基、1-(2-甲氧基乙氧基)乙基、1-(2-乙酰氧基乙氧基)乙基、叔丁氧基羰基甲基、甲氧基甲基、乙氧基甲基、三甲氧基甲硅烷基和三乙氧基甲硅烷基。
在一些实施例中，包括在DBARC组合物中的化学增强聚合物还可以包括具有包括羟基(-OH)的丙烯酸酯衍生物取代基的重复单元。在一些其他实施例中，包括在DBARC组合物中的化学增强聚合物还可以包括含有芳族基团的光吸收官能团的重复单元。例如，光吸收官能团可以包括取代或未取代的苯基、萘基、蒽基、菲基、吖啶基、喹啉基、重氮喹啉基等，但不限于此。化学增强聚合物包括光吸收官能团，从而在随后的曝光工艺中吸收通过光致抗蚀剂层的光。因此，可以抑制光被待加工层110反射向光致抗蚀剂层。
在一些实施例中，包括在DBARC组合物中的化学增强聚合物可以包括由通式(I)表示的重复单元：
通式(I)
其中R1和R2各自独立地为氢原子或C1-C4烷基，
-X-和-Y-各自独立地为选自亚烷基、亚芳基、氧亚烷基、亚烷氧基、氧亚芳基、亚芳氧基、羰基、氧基、氧羰基、羰氧基、羰基亚烷基、羰基亚芳基、亚烷基羰基、亚芳基羰基及其组合的二价官能团，
R3是在其末端包括羟基的C1至C20官能团，
R4是吸光官能团，并且
m+n＝1，并且0.1≤m/(m+n)≤0.9。
例如，包括在DBARC组合物中的化学增强聚合物可以包括由化学式(1)表示的重复单元：
化学式(1)
其中m+n＝1，且0.1≤m/(m+n)≤0.9。
在DBARC组合物中，化学增强聚合物可以以约1重量百分比(wt％)至约25wt％的量存在。如果化学增强聚合物的量小于约1wt％，由于DBARC组合物不能平滑地涂覆，因此DBARC层120可能不会形成所期望的形状，并且也可能不能充分吸收光。另外，如果化学增强聚合物的量大于约25wt％，由于DBARC组合物的粘度过高，DBARC组合物可能难以均匀涂覆。
包括在DBARC组合物中的交联剂可以键合到化学增强聚合物的主链上。交联剂可以通过诱导化学增强聚合物的交联来固化化学增强聚合物。在一些实施例中，交联剂可以包括C4至C50碳氢化合物。交联剂的示例可以包括含三聚氰胺的树脂、甲基醇、甘脲、聚合甘脲、苯并胍胺、脲、含羟烷基酰胺的树脂、环氧树脂和环氧胺树脂、封端的异氰酸酯和二乙烯基单体，但不限于此。在一些其他实施例中，交联剂可以包括含有或不含氟的有机醇或环氧化物取代基。
在一些实施例中，交联剂可以是商用交联剂。例如，交联剂可以是MX-270、MW-30HM或MX-280，其各自可以从SAMHWA化学制品有限公司商购获得的，但不限于此。
(MX-270)
(MW-30HM)
(MX-280)
交联剂在DBARC组合物中可以以约0.1wt％至约20wt％的量存在。如果交联剂的量小于约0.1wt％，则可能无法获得形成DBARC层120所需的足够程度的交联，并且如果交联剂的量大于约20wt％，则由于聚合物的过度交联，在随后的显影工艺中可能不容易去除DBARC层120。
包括在DBARC组合物中的溶剂可以包括有机溶剂。在一些实施例中，溶剂可以包括醚、醇、乙二醇醚、芳烃化合物、酮和酯中的至少一种。例如，溶剂可以选自：乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、丙二醇、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯、丙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚乙酸酯、甲苯、二甲苯、甲乙酮、环戊酮、环己酮、乙基-2-羟基丙酸乙酯、乙基-2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、甲基-2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、甲基-3-甲氧基丙酸甲酯、乙基-3-甲氧基丙酸乙酯、乙基-3-乙氧基丙酸乙酯、甲基-3-乙氧基丙酸甲酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等。这些溶剂可以单独使用或者组合两种以上使用。在一些实施例中，可以调整DBARC组合物中溶剂的量，使得DBARC组合物中的固体含量在约3wt％至约20wt％的范围内。
DBARC组合物还可以包括通过加热产生酸的热酸产生剂(TAG)。TAG可以包括脂族或脂环族化合物。例如，TAG可以包括选自碳酸酯、磺酸酯和磷酸酯中的至少一种的化合物。更具体而言，TAG可以包括选自下列中的至少一种的化合物：九氟丁烷磺酸环己酯、九氟丁烷磺酸降冰片酯、九氟丁烷磺酸三环癸酯、九氟丁烷磺酸金刚烷基酯、九氟丁烷碳酸环己酯、九氟丁烷碳酸降冰片酯、九氟丁烷碳酸三环癸酯、九氟丁烷碳酸金刚烷基酯、九氟丁烷膦酸环己酯、九氟丁烷膦酸降冰片酯、九氟丁烷膦酸三环癸酯和九氟丁烷膦酸金刚烷基酯。
DBARC组合物还可以包括表面活性剂。表面活性剂可以是非离子型、阳离子型、阴离子型或两性表面活性剂。当DBARC组合物被涂覆在待加工层110上时，表面活性剂可以改善由于固体含量增加而导致的涂覆缺陷，并且还可以改善涂覆均匀性。在一些实施例中，表面活性剂可以包括聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯辛基酚醚、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单月桂酸酯、可从Air产品和化学品公司商购获得的Surfynol系列、可从DIC有限公司商购获得的F-系列(例如F-410，F-444，F-477，R-08，R-30等)等。在DBARC组合物中，表面活性剂可以以约0.01wt％至约1wt％的量存在。如果表面活性剂的量大于约1wt％，则DBARC层120可能具有差的质量。
DBARC组合物还可以包括基质(base)。基质可以包括芳族胺、脂族胺或环脂族胺。在一些实施例中，基质可以包括伯胺、仲胺和叔胺中的至少一种。例如，基质可以包括三乙醇胺、三乙胺、三丁胺、三丙胺、六甲基二硅氮烷或其组合，但不限于此。
为了根据图1的工艺P10A在待加工层110上形成DBARC层120，可以将DBARC组合物涂覆在待加工层110上，然后进行热处理，由此诱导包括在DBARC组合物中的聚合物的交联。DBARC组合物的热处理工艺可以在约150℃至约400℃的温度下进行约10秒至约100秒。在DBARC组合物的热处理期间，化学增强聚合物可以通过交联剂固化。在一些实施例中，DBARC层120可具有约20nm至约100nm的厚度，但不限于此。
参考图1和图2B，在图1的工艺P10B中，在工艺P10A中形成的DBARC层120上形成光致抗蚀剂层130。光致抗蚀剂层130包括非化学增强树脂、光敏化合物(PAC)和PAG。
非化学增强树脂不包括酸不稳定基团。因此，即使在随后的曝光工艺期间从PAG产生酸，也不会执行来自包括在光致抗蚀剂层130中的非化学增强树脂的酸不稳定基团的去保护反应。
非化学增强树脂可以是碱溶性酚醛树脂。为了形成光致抗蚀剂层130，可以在DBARC层120上涂覆包括非化学增强树脂、PAC、PAG和溶剂的光致抗蚀剂组合物。
碱溶性酚醛树脂可以包括在酸催化剂存在的情况下通过至少一种酚化合物和至少一种醛源的加成缩合反应获得的产物。例如，所述至少一种酚化合物可以选自苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、邻乙基苯酚、间乙基苯酚、对乙基苯酚、邻丁基苯酚、间丁基苯酚、对丁基苯酚、2,3-二甲基苯酚、2,4-二甲基苯酚、2,5-二甲基苯酚、2,6-二甲基苯酚、3,4-二甲基苯酚、3,5-二甲基苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚、对苯基苯酚、间苯二酚、对苯二酚、对苯二酚单甲基醚、邻苯三酚、氟代甘氨醇、羟基联苯、双酚A、没食子酸、没食子酸酯、α-萘酚、β-萘酚等，但不限于此。所述至少一种醛源可以包括甲醛、糠醛、苯甲醛、硝基苯甲醛、乙醛等，但不限于此。加成缩合反应中的酸催化剂没有特别限定，并且可以包括例如盐酸、硫酸、甲酸、乙酸、草酸、对甲苯磺酸等。碱溶性酚醛树脂可具有约1,000至约50,000的重均分子量，但不限于此。
包括在光致抗蚀剂层130中的PAC可以产生具有约1至约10的pKa(酸解离常数)的弱酸，并且可以通过光改变为例如羧酸。在曝光之前，PAC可以用作不溶解于显影剂中的溶解抑制剂。PAC可以通过曝光的化学反应变成可溶于碱性显影剂的化合物。
PAC可以包括萘醌二叠氮化合物。在一些实施例中，PAC可以包括通过多羟基化合物与1,2-萘醌二叠氮-4-磺酰氯和1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯中的至少一种在弱碱(例如，三乙胺，碳酸钠等)存在下缩合获得的萘醌二叠氮化合物。基于碱溶性酚醛树脂的总重量，PAC可以在光致抗蚀剂组合物中以约15wt％至约20wt％的量存在。
多羟基化合物的示例可以包括：多羟基二苯甲酮，例如2,3,4-三羟基二苯甲酮和2,4,6-三羟基二苯甲酮；聚羟基苯基烷基酮，例如2,3,4-三羟基苯乙酮和2,3,4-三羟基苯基戊烷基酮；双((聚)羟基苯基)烷烃，例如双(2,4-二羟基苯基)甲烷和双(2,3,4-三羟基苯基)甲烷；多羟基苯甲酸酯，例如丙基-3,4,5-三羟基苯甲酸酯和苯基-2,3,4-三羟基苯甲酸酯，但不限于此。
上述的萘醌二叠氮化合物可以单独使用或组合使用。基于非化学增强树脂的总重量，PAC可以在光致抗蚀剂组合物中以约10wt％至约50wt％的量存在。
包括在光致抗蚀剂层130中的PAG可以选自重氮二砜化合物和鎓盐。
在一些实施例中，包括在光致抗蚀剂层中的PAG可以包括由通式(II)表示的重氮二砜化合物：
通式(II)
其中R5和R6中的每一个是C1至C16直链或支链烷基、具有单环或多环的C6至C20环烷基、或C6至C20芳基。
在一些其他实施例中，包括在光致抗蚀剂层130中的PAG可以包括三芳基锍盐、二芳基碘盐、磺酸盐或其混合物。例如，PAG可以包括三苯基锍三氟甲磺酸盐、三苯基锍锑酸盐、二苯基碘三氟甲磺酸盐、二苯基碘锑酸盐、甲氧基二苯基碘三氟甲磺酸盐、二叔丁基二苯基碘三氟甲磺酸盐、2,6-二硝基苄基磺酸盐、邻苯三酚三(烷基磺酸盐)、N-羟基琥珀酰亚胺三氟甲磺酸盐、降冰片烯二甲酰亚胺三氟甲磺酸盐、三苯基锍九氟丁磺酸盐、二苯基碘九氟丁磺酸盐、甲氧基二苯基碘九氟丁磺酸盐、二叔丁基二苯基碘九氟丁磺酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺九氟丁磺酸盐、降冰片烯二甲酰亚胺九氟丁磺酸盐、三苯基锍全氟丁烷磺酸盐、三苯基锍全氟辛烷磺酸盐(PFOS)、二苯基碘PFOS、甲氧基二苯基碘PFOS、二叔丁基二苯基碘PFOS、N-羟基琥珀酰亚胺PFOS、降冰片烯二甲酰亚胺PFOS或其混合物。
包括在光致抗蚀剂层130中的PAG可以产生具有约-20至约1的pKa(酸解离常数)的强酸。
例如，PAG可以包括由以下化学式(2)至(11)表示的化合物中的至少一种：
化学式(2)
化学式(3)
化学式(4)
化学式(5)
化学式(6)
化学式(7)
化学式(8)
化学式(9)
化学式(10)
化学式(11)
在由化学式(2)至(11)表示的PAG中，由化学式(2)至化学式(6)表示的每个PAG在暴露于光下时可以产生具有约-3的pKa的酸。由化学式(7)至(11)表示的每个PAG在暴露于光下时可以产生具有约-10的pKa的酸。
在光致抗蚀剂组合物中，PAG可以单独使用或者彼此组合使用。基于非化学增强树脂的总重量，PAG在光致抗蚀剂组合物中的含量可以为约0.01wt％至约10wt％。
包括在光致抗蚀剂组合物中的溶剂可以包括与可以包括在DBARC组合物中的溶剂实质上相同的溶剂，已参考图1和图2A的工艺P10A进行了描述。
光致抗蚀剂组合物还可以包括粘合促进剂和表面活性剂中的至少一种。
粘合促进剂用于改善光致抗蚀剂层130和DBARC层120之间的粘合性，并且可以包括例如具有如羧基、甲基丙烯酰基、乙烯基、异氰酸酯基、环氧基等的反应性官能团的硅烷偶联剂。例如，增粘剂可以包括三甲氧基甲硅烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷或其组合。基于非化学增强树脂的总重量，粘合促进剂可以在光致抗蚀剂组合物中以约0.001wt％至约10wt％的量存在。
可包括在光致抗蚀剂组合物中的表面活性剂可以包括与可以包括在DBARC组合物中的表面活性剂基本上相同的表面活性剂，已参考图1和图2A的工艺P10A进行了描述。基于非化学增强树脂的总重量，表面活性剂可以在光致抗蚀剂组合物中以约0.001wt％至约10wt％的量存在。
为了根据图1的工艺P10B在待加工层110上形成光致抗蚀剂层130，可以将光致抗蚀剂组合物涂覆在DBARC层120上，然后进行热处理。热处理光致抗蚀剂组合物的工艺可以在约100℃至约150℃的温度下进行约10秒至约100秒。光致抗蚀剂层130的厚度可为DBARC层120的厚度的数十倍至数百倍。在一些实施例中，光致抗蚀剂层130可具有约1μm至约6μm的厚度，但不限于此。
参考图1和图2C，在工艺P10C中，选自光致抗蚀剂层130中的第一区域132被曝光，由此在第一区域132中从PAG产生多个第一酸A1。在一些实施例中，当PAG包括重氮二砜化合物和/或锍盐时，多个第一酸A1可以包括磺酸。
在曝光第一区域132期间，在第一区域132中可以从PAC产生多个第二酸A2，多个第二酸A2是比第一酸A1弱的酸。在一些实施例中，多个第一酸A1中的每一个可以具有约-20至约1的pKa，并且多个第二酸A2中的每一个可以具有约1至约10的pKa。
由于光不在第二区域134(其为光致抗蚀剂层130的未曝光区域)中传递至PAG，因此在第二区域134中不会从PAG产生酸。
为了曝光光致抗蚀剂层130的第一区域132，具有多个遮光区域LS和多个透光区域LT的光掩模140在待加工层110上方的特定位置处对准，并且光致抗蚀剂层130的第一区域132可以通过光掩模140的多个透光区域LT暴露于光。为了曝光光致抗蚀剂层130的第一区域132，可以使用i线(365nm)光源。
在光致抗蚀剂层130的第一区域132中，可以通过在曝光期间透过多个透光区域LT的光从PAG产生多个第一酸A1。由于包括在光致抗蚀剂层中的非化学增强树脂不包括酸不稳定基团，所以由PAG产生的多个第一酸A1的酸不稳定基团的去保护反应可能不会发生在构成光致抗蚀剂层130的非化学增强树脂上。
光掩模140可以包括透明基板142和形成在透明基板142上的多个遮光区域LS中的多个遮光图案144。光掩模140可以包括石英。多个遮光图案144中的每一个可以包括铬(Cr)。多个透光区域LT可以由多个遮光图案144限定。例如，多个遮光图案144可以围绕多个透光区域LT形成边界。
在一些实施例中，多个第一酸A1可以是由化学式(2)至(11)表示的至少一种PAG产生的酸。在一些实施例中，多种第二酸A2可以是由萘醌二叠氮化合物产生的酸。
在一些实施例中，光致抗蚀剂层130的曝光的第一区域132的顶表面的面积可以等于或大于未曝光的第二区域134的顶表面的面积。
参考图1和图2D，在工艺P10D中，光致抗蚀剂层130的曝光的第一区域132中的多个第一酸A1的至少一部分扩散到DBARC层120的第一DBARC区域122中，DBARC层120的第一DBARC区域122面向光致抗蚀剂层130的第一区域132。
在一些实施例中，为了将第一酸A1从光致抗蚀剂层130的第一区域132扩散到第一DBARC区域122中，可以使用退火工艺。例如，在图1的工艺P10C中，在光致抗蚀剂层130的第一区域132暴露于光之后直接获得的结果产物可以在约50℃至约150℃的温度下退火，由此将第一区域132中的多个第一酸A1的至少一部分沿着由图2D中的箭头标记的方向扩散到第一DBARC区域122中。退火工艺可以进行约10秒至约100秒。在一个示例中，退火工艺可以在约100℃的温度下进行约60秒。
在一些其他实施例中，为了将第一酸A1从光致抗蚀剂层130的第一区域132扩散到第一DBARC区域122中，在不执行单独的退火工艺的情况下，通过在图1的工艺P10C中光致抗蚀剂层130的第一区域132曝光期间施加到光致抗蚀剂层130的热量，第一酸A1可以从光致抗蚀剂层130的第一区域132扩散到第一DBARC区域122中。
作为将第一酸A1从光致抗蚀剂层130的第一区域132扩散到第一DBARC区域122中的结果，酸不稳定基团从构成第一DBARC区域122的化学增强聚合物去保护，交联聚合物由于第一酸A1而在DBARC层120的第一DBARC区域122中发生解交联，由此第一DBARC区域122可以改变为易于溶解在碱性显影剂中。
另一方面，由于在作为光致抗蚀剂层130的未曝光区域的第二区域134中不从PAG产生第一酸A1，所以面向光致抗蚀剂层130的第二区域134的DBARC层120的第二DBARC区域124可以不包括第一酸A1。因此，来自化学增强聚合物的酸不稳定基团的去保护反应不会在第二DBARC区域124中发生。
参考图1和图2E，在工艺P10E中，光致抗蚀剂层130和DBARC层120同时被显影，由此去除光致抗蚀剂层130的第一区域132和DBARC层120的第一DBARC区域122。结果，可以形成掩模图案MP，掩模图案MP包括作为光致抗蚀剂层130的未曝光区域的第二区域134和面向第二区域134的第二DBARC区域124。掩模图案MP可以包括多个暴露待加工层110的开口OP。
为了去除第一区域132和第一DBARC区域122，可以通过使用显影剂(例如，2.38wt％四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液)来将光致抗蚀剂层130和DBARC层120显影。
由于DBARC层120的第一DBARC区域122中的多个第一酸A1，酸稳定基团从构成第一DBARC区域122的化学增强聚合物去保护，所以第一区域132和第一DBARC区域122可在通过使用显影剂显影光致抗蚀剂层130和DBARC层120期间被干净地去除，使得第一DBARC区域122不会部分地残留在待加工层110上。因此，在光致抗蚀剂层130和DBARC层120被显影之后，不会产生诸如底部突出现象(footing phenomenon)等的残留缺陷，并且所获得的掩模图案MP可以具有垂直的侧壁轮廓。这样，包括作为光致抗蚀剂层130的未曝光区域的第二区域134和其下的第二DBARC区域124的掩模图案MP具有改善的轮廓，由此当通过使用掩模图案MP处理待加工层110时，可以高度精确地控制待加工层110中的期望加工区域的关键尺寸。
在光致抗蚀剂层130和DBARC层120被显影之后，可以通过使用清洁溶液来执行用于去除诸如显影剂残留物、光致抗蚀剂残余物等污染物的清洁工艺。
在一些实施例中，在形成掩模图案MP之后，由多个开口OP暴露的待加工层110的暴露区域的总面积可以是待加工层110的整个顶表面的总面积的至少50％。例如，在待加工层110的整个表面中，由多个开口OP暴露的区域的总顶表面积可以等于或大于由掩模图案MP覆盖的区域的总顶表面积。
接下来，可以加工由多个开口OP暴露的待加工层110。例如，可以执行各种工艺，诸如通过多个开口OP将杂质离子注入到待加工层110中的工艺、通过多个开口OP来蚀刻待加工层110的工艺、通过多个开口OP在待加工层110上形成附加层的工艺、通过多个开口OP部分地修改待加工层110的工艺等。
图2F示出了离子注入工艺作为处理由多个开口OP暴露的待加工层110的工艺的示例。如图2F所示，可以通过多个开口OP将杂质离子150注入到待加工层110中，从而在待加工层110中形成多个阱112。多个阱112中的每一个可以包括其中注入杂质离子150的杂质区域。杂质离子150可以是n型掺杂剂或p型掺杂剂。当待加工层110是IV族半导体基板(例如Si基板)时，n型掺杂剂可以包括诸如磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等的V族元素，并且p型掺杂剂可以包括诸如硼(B)的III族元素。然而，本发明构思不限于上述示例，并且杂质离子150可以根据构成待加工层110的材料而不同地变化。
参考图2G，可以去除残留在待加工层110上的掩模图案MP。为了去除掩模图案MP，可以使用灰化和剥离工艺。
根据已经参考图1和图2A至图2G描述的制造集成电路器件的方法，在进行大面积厚层图案化工艺时，其中在待加工层110上的相对大的区域之上对具有相对较高厚度的光致抗蚀剂层130执行曝光和显影工艺，在形成光致抗蚀剂层130之前预先形成包括化学增强聚合物的DBARC层120，随后在DBARC层120上形成包括非化学增强树脂和PAG的光致抗蚀剂层130，然后，在光致抗蚀剂层130曝光期间从光致抗蚀剂层130的曝光区域中的PAG产生的酸扩散到DBARC层120中，由此使包括在DBARC层120中的化学增强聚合物去保护。因此，光致抗蚀剂层130和DBARC层120可以同时显影，并且光致抗蚀剂层130和DBARC层120的不需要的部分可以通过显影工艺被干净地去除，而没有例如当要从光致抗蚀剂层130和DBARC层120去除的部分残留在待加工层110上时所引起的残留缺陷等问题。因此，可以由DBARC层120和光致抗蚀剂层130的堆叠结构形成具有垂直侧壁轮廓的掩模图案MP，并且当通过使用掩模图案MP在待加工层110上执行后续工艺时，可以精确地控制工艺区域或期望在待加工层110中形成的图案的关键尺寸，从而提高尺寸精度。
图3示出了根据示例性实施例的包括集成电路器件的系统1000。
系统1000包括控制器1010、输入/输出装置1020、存储器装置1030和接口1040。系统1000可以是移动系统或发送或接收信息的系统。在一些实施例中，移动系统可以是PDA、便携式计算机、网络平板电脑、无线电话、移动电话、数字音乐播放器或存储卡。控制器1010用于控制在系统1000上执行的程序，并且可以包括微处理器、数字信号处理器、微控制器或与其类似的装置。输入/输出装置1020可以用于输入或输出系统1000的数据。系统1000可以通过使用输入/输出装置1020连接到系统1000外部的装置，例如个人计算机或网络，并且可以与外部装置交换数据。输入/输出装置1020可以例如是键区、键盘或显示器。
存储器装置1030可以存储用于操作控制器1010的代码和/或数据，或者可以存储由控制器1010处理的数据。存储器件1030可以包括通过根据示例性实施例的制造集成电路器件的方法获得的至少一个集成电路器件。例如，存储器装置1030可以包括通过已参考图1至图2G描述的制造集成电路器件的方法获得的至少一个集成电路器件。
接口1040可以是系统1000与系统1000外部的其他装置之间的、用于在它们之间传输数据的数据传输路径。控制器1010、输入/输出装置1020、存储器装置1030和接口1040可通过总线1050彼此进行通信。系统1000可以用在移动电话、MP3播放器、导航系统、便携式多媒体播放器(PMP)、固态盘(SSD)或家用电器中。
虽然已经参考本发明构思的实施例示出并说明了本发明构思，但应当理解的是，在不背离随附权利要求的精神和范围的情况下，可以在这些示例性实施例中进行形式和细节方面的各种改变。

Claims (20)

1.一种制造集成电路器件的方法，所述方法包括：
在基板上形成包括化学增强聚合物的可显影底部抗反射涂覆层；
在所述可显影底部抗反射涂覆层上形成包括非化学增强树脂、光敏化合物和光酸产生剂的光致抗蚀剂层；
通过将所述光致抗蚀剂层的第一区域暴露于光，在所述光致抗蚀剂层的第一区域中产生从所述光酸产生剂衍生的第一酸和从所述光敏化合物衍生的第二酸；
将所述光致抗蚀剂层的暴露的第一区域中的所述第一酸扩散到所述可显影底部抗反射涂覆层的第一可显影底部抗反射涂覆区域中，所述第一可显影底部抗反射涂覆区域面向所述光致抗蚀剂层的第一区域；以及
通过将所述光致抗蚀剂层和所述可显影底部抗反射涂覆层显影来去除所述第一区域和所述第一可显影底部抗反射涂覆区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可显影底部抗反射涂覆层的形成包括：
在所述基板上涂覆包括所述化学增强聚合物、交联剂和溶剂的可显影底部抗反射涂覆组合物；以及
对所涂覆的可显影底部抗反射涂覆组合物进行热处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述可显影底部抗反射涂覆组合物还包括热酸产生剂、表面活性剂和基质中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述可显影底部抗反射涂覆层的形成中，所述化学增强聚合物包括重复单元，所述重复单元包括含有酸不稳定基团的丙烯酸酯衍生物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可显影底部抗反射涂覆层的形成包括在所述基板上涂覆不包括光酸产生剂的可显影底部抗反射涂覆组合物。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述光致抗蚀剂层的形成中，所述非化学增强树脂不包括酸不稳定基团。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光致抗蚀剂层的形成包括：
在所述基板上涂覆包括碱溶性酚醛树脂、光敏化合物和光酸产生剂的光致抗蚀剂组合物；以及
对所涂覆的光致抗蚀剂组合物进行热处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述光敏化合物包括萘醌二叠氮化合物，并且
其中，所述光酸产生剂包括重氮二砜化合物或鎓盐。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在从所述光酸产生剂产生所述第一酸中，所述第一酸具有-20至1的酸解离常数。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述光酸产生剂产生所述第一酸包括通过使用365nm的i线光源来曝光所述第一区域。
11.一种制造集成电路器件的方法，所述方法包括：
在待加工层上形成包括化学增强聚合物和交联剂的可显影底部抗反射涂覆层；
在所述可显影底部抗反射涂覆层上形成包括非化学增强树脂、光敏化合物和光酸产生剂的光致抗蚀剂层；
通过将所述光致抗蚀剂层的第一区域暴露于光下，在所述光致抗蚀剂层的所述第一区域中产生从所述光酸产生剂衍生的第一酸和从所述光敏化合物衍生的第二酸；
将所述光致抗蚀剂层的暴露的第一区域中的所述第一酸扩散到所述可显影底部抗反射涂覆层的第一可显影底部抗反射涂覆区域中；
通过将所述光致抗蚀剂层和所述可显影底部抗反射涂覆层显影以去除所述第一区域和所述第一可显影底部抗反射涂覆区域来形成暴露所述待加工层的开口；以及
通过所述开口加工所述待加工层。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述可显影底部抗反射涂覆层的化学增强聚合物包括重复单元，所述重复单元包括含有酸不稳定基团的丙烯酸酯衍生物，并且
其中，所述光致抗蚀剂层的非化学增强树脂不包括酸不稳定基团。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述光致抗蚀剂层的形成中，所述非化学增强型树脂包括碱溶性酚醛树脂，所述光敏化合物包括萘醌二叠氮化合物，并且所述光酸产生剂包括重氮二砜化合物或鎓盐。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述光致抗蚀剂层的形成中，所述光酸产生剂包括由下式表示的重氮二砜化合物：
其中，R5和R6中的每一个是C1至C16直链或支链烷基、具有单环或多环的C6至C20环烷基、或C6至C20芳基。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，在暴露所述第一区域的步骤中，所述第一酸具有-20至1的第一酸解离常数，并且所述第二酸具有1到10的第二酸解离常数。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，在暴露所述第一区域的步骤中，所述第一酸包括磺酸。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述开口的形成中，由所述开口暴露的所述待加工层的暴露顶表面的总表面积为待加工层的整个顶表面的总表面积的至少50％。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述待加工层的处理包括通过所述开口将杂质离子注入到所述待加工层中。
19.一种制造集成电路器件的方法，所述方法包括：
在基板上形成包括化学增强聚合物和交联剂的可显影底部抗反射涂覆层；
在所述可显影底部抗反射涂覆层上形成包括碱溶性酚醛树脂、光酸产生剂和光活性化合物的光致抗蚀剂层，所述光酸产生剂包括重氮二砜化合物和磺酸盐中的至少一种；
通过将所述光致抗蚀剂层的第一区域暴露于光下，在所述光致抗蚀剂层的所述第一区域中从所述光酸产生剂产生磺酸；
将所述第一区域中的磺酸扩散到所述可显影底部抗反射涂覆层的第一可显影底部抗反射涂覆区域中；以及
通过将所述光致抗蚀剂层和所述可显影底部抗反射涂覆层显影来去除所述第一区域和所述第一可显影底部抗反射涂覆区域。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述可显影底部抗反射涂覆层的形成包括：
将可显影底部抗反射涂覆组合物涂覆在所述基板上，其中，所述可显影底部抗反射涂覆组合物包括聚合物、所述交联剂和溶剂并且不包括光酸产生剂，并且所述聚合物包括重复单元，所述重复单元包括含有酸不稳定基团的丙烯酸酯衍生物；以及
对所述涂覆的可显影底部抗反射涂覆组合物进行热处理。
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