CN111123650A - 生成布局图案的方法及控制系统 - Google Patents

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Abstract

本案提供一种生成布局图案的方法及控制系统。生成布局图案的方法包括以下步骤：将抗蚀材料的光阻层设置在基板上，以及在此光阻层上方设置顶层。顶层对于极紫外(EUV)辐射为透明的，而顶层对于深极紫外(DUV)辐射为不透明的。方法还包括以下步骤：使用由极紫外辐射源生成的辐射来照射光阻层。辐射穿过顶层以曝光光阻层。

Description

生成布局图案的方法及控制系统
技术领域
本揭露关于一种生成布局图案的方法及用于生成布局图案的控制系统，特别是关于一种在光阻层上方形成顶层后形成布局图案的方法及用于生成布局图案的控制系统。
背景技术
在集成电路(integrated circuit；IC)设计期间，生成用于IC处理的不同步骤的许多IC布局图案。布局图案包括对应于待在晶圆上制造的结构的几何形状。布局图案可为遮罩上的图案，此图案投影(例如，成像)在晶圆上的光阻层上以产生IC。一种微影制程将遮罩的图案转印至晶圆的光阻层，使得仅将蚀刻、注入、或其他步骤应用至晶圆的预定区域。将遮罩的图案转印至光阻层的步骤可通过极紫外(extreme ultraviolet；EUV)辐射来执行以曝光晶圆的光阻层。生成EUV辐射的源极(极紫外辐射源/EUV光源)亦可生成辐射，此辐射包括带外波长(out-of-band wavelengths)，尤其在深紫外(deep ultraviolet；DUV)范围中。EUV光源的带外DUV辐射在成像期间可变得更加深，例如，当在反射遮罩上使用薄膜时，因为带外DUV辐射主要由薄膜反射。同时，EUV光源的带外DUV辐射可使晶圆上遮罩的聚焦退化，因为聚焦系统经设计以使用EUV辐射产生布局图案的聚焦影像。因而，通过EUV光源的带外DUV辐射的额外曝光可产生布局图案的模糊影像，并且因而可能使特征尺寸(criticaldimension；CD)均匀性退化。期望有效制程而不影响EUV辐射，以在由EUV光源生成的辐射到达光阻材料以提高CD均匀性之前，从由EUV光源生成的辐射移除带外DUV辐射。
发明内容
根据本揭露的一些实施例，一种生成布局图案的方法包括将抗蚀材料的光阻层设置在基板上的步骤。方法亦包括将顶层设置在光阻层上方的步骤。顶层对于极紫外(EUV)辐射为透明的，而顶层对于深极紫外(DUV)辐射为不透明的。方法还包括使用由极紫外辐射源生成的辐射照射光阻层的步骤，其中辐射用以穿过顶层以曝光光阻层。
根据本揭露的一些实施例，一种生成布局图案的方法包括将抗蚀材料的光阻层设置在基板上的步骤。方法亦包括选择极紫外辐射源的带外DUV辐射的波长的步骤。方法包括基于所选定波长确定顶层的第一厚度的步骤。顶层的第一厚度使顶层对选定波长的DUV辐射不透明并使顶层对EUV辐射透明。方法亦包括以下步骤：将具有第一厚度的顶层设置在光阻层上方，及使用由极紫外辐射源生成的辐射照射光阻层，其中辐射用以穿过顶层以曝光光阻层。
根据本揭露的一些实施例，一种用于在抗蚀材料上生成布局图案的控制系统包括主控制器及耦接至此主控制器的分析器模块。分析器模块接收抗蚀材料的布局图案及信息。布局图案由来自晶圆上的抗蚀材料中的极紫外辐射源的辐射而产生。分析器模块选择极紫外辐射源的带外DUV辐射的波长，并基于选定波长确定顶层的第一厚度。顶层的第一厚度使顶层对选定波长的DUV辐射不透明并使顶层对EUV辐射透明。并且，主控制器将抗蚀材料的光阻层设置在半导体基板上，将具有第一厚度的顶层设置在光阻层上方，及使用由极紫外辐射源生成的辐射照射光阻层。辐射穿过顶层以曝光光阻层。
附图说明
当结合附图阅读时，根据以下详细描述可更好地理解本揭露。应强调，根据工业标准实践，各种特征未按比例绘制并且仅用作说明目的。事实上，为论述清楚，各特征的尺寸可任意地增加或缩小。
图1显示根据本揭露的一些实施例的具有激光产生电浆(laser producedplasma；LPP)极紫外(EUV)辐射源的EUV微影系统的示意图；
图2显示根据本揭露的一些实施例的EUV微影曝光工具的示意图；
图3A及图3B显示根据本揭露的一些实施例的用于将光阻层设置在半导体基板上的半导体装置上的操作；
图4A及图4B分别图示根据本揭露的一些实施例的半导体装置及曝光半导体装置；
图5显示根据本揭露的一些实施例的多硅关于波长的透射变化；
图6显示根据本揭露的一些实施例的用于控制光阻层在基板上的曝光以生成布局图案的控制系统；
图7显示根据本揭露的一些实施例的用于控制光阻层在基板上的曝光的示例性制程的流程图；
图8A及图8B显示根据本揭露的一些实施例的用于控制光阻层在基板上的曝光的设备。
【符号说明】
10 半导体基板
12 工作台
15 光阻层
17 转动方向
19 边缘区域
23 电浆喷流
25 分配器
27 光阻剂分配控制器
30 顶层
40 反射光罩
50 辐射
50’ 辐射
55 线
85 液滴捕集器
100 极紫外辐射源
105 腔室
110 收集器镜
115 液滴产生器
117 喷嘴
200 曝光装置
205a 光学件
205b 光学件
205c 反射遮罩
205d 还原投影光学件
205e 还原投影光学件
210 靶半导体基板
300 激发激光源
310 激光生成器
320 激光导向光学件
330 聚焦设备
510 坐标
520 坐标
530 曲线
540 曲线
600 控制系统
602 光阻剂分配控制器
604 EUV曝光控制器
606 烘烤控制器
608 层设置控制器
610 布局图案
612 工作台控制器
620 光阻材料信息
630 分析器模块
640 主控制器
700 制程
710 操作
720 操作
730 操作
740 操作
750 操作
760 操作
800 计算机系统
801 计算机
802 键盘
803 鼠标
804 监测器
805 光盘驱动
806 磁盘驱动
811 处理器(MPU)
812 只读记忆体(ROM)
813 随机存取记忆体(RAM)
814 硬盘
815 总线
821 光盘
822 磁盘
A 角度
LR0 激光束
LR2 激发激光束
具体实施方式
以下揭示内容提供许多不同实施例或实例，以便实施所提供标的的不同特征。下文描述部件及排列的特定实例以简化本揭露内容。当然，此等实例仅为实例且不意欲为限制性。举例而言，在随后描述中在第二特征上方或在第二特征上第一特征的形成可包括第一及第二特征形成为直接接触的实施例，以及亦可包括额外特征可形成在第一及第二特征之间，使得第一及第二特征可不直接接触的实施例。另外，本揭露在各实例中可重复元件符号及/或字母。此重复为出于简单清楚的目的，且本身不指示所论述各实施例及/或配置之间的关系。
另外，空间相对用语，诸如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似者，在此为便于描述可用于描述诸图中所图示一个元件或特征与另一(多个)元件或(多个)特征的关系。除图形中描绘的方向外，空间相对用语意图是包含元件在使用或操作中的不同方向。设备可为不同朝向(转动90度或在其他的方向)及可因此同样地解释在此使用的空间相对的描述词。另外，术语“由...制成”可意谓“包含”或者“由...组成”。在本揭露中，短语“A、B及C的一者”意谓着“A、B及/或C”(A，B，C，A及B，A及C，B及C，或者A、B及C)，并且并不意谓来自A的一个元件、来自B的一个元件及来自C的一个元件，除非另外描述。
在一些实施例中，将薄膜放置在反射主光罩(光遮罩)上方，以保护主光罩免于污染并且防止粒子的影像聚焦在晶圆上。薄膜为约25nm至约125nm厚度的材料层，其对极紫外透明。在一些实施例中，薄膜由SiC、多硅、氮化硅、或石墨烯制成。然而，薄膜具有缺陷，即它反射DUV辐射。因此，当使用反射遮罩时，将由EUV光源生成的带外DUV辐射反射向光阻剂涂覆基板。因为大多数EUV光阻剂亦对带外DUV辐射敏感，所以将朝向光阻剂涂覆基板的反射离开薄膜的较长波长的DUV辐射(长于EUV辐射)作为均匀的(例如，缓慢变化的)偏置添加至曝光光阻材料的能量。添加至曝光光阻材料的能量的偏置将在一些实施例中退化特征尺寸(CD)均匀性。另外，设计成将离开遮罩的反射EUV辐射聚焦在晶圆上的成像系统可能不聚焦离开相同遮罩的反射带外DUV辐射，并且导致特征尺寸均匀性的进一步退化。随着影像特征的尺寸及/或间距接近微影的极紫外辐射源的解析度极限，退化更加严重。
为了抑制带外DUV辐射的效应，在一些实施例中，将作为光谱滤波器的薄层放置在基板上方以吸收带外DUV辐射。在一些实施例中，薄层(其可为外涂层(top coating；TC)层)置于沉积于晶圆上的光阻剂上方，以吸收带外DUV辐射，并且因而用以防止带外DUV辐射到达光阻剂，但允许EUV辐射到达光阻剂。在一些实施例中，将作为光谱滤波器的TC层放置于基板上方，以防止带外DUV辐射穿过外涂层。在一些实施例中，基于带外DUV辐射的波长范围中的特定波长，薄层具有特定厚度，使得薄层用作特定波长及特定波长周围的带阻滤波器。因而，通过使用光阻层上的TC层，在一些实施例中在光阻剂上产生图案在遮罩上的清晰影像。
图1显示根据本揭露的一些实施例的具有激光产生电浆(laser producedplasma；LPP)极紫外辐射源的EUV微影系统的示意图。EUV微影系统包括用于生成EUV辐射的极紫外辐射源100(EUV光源)、诸如扫描器的曝光装置200及激发激光源300。如图1显示，在一些实施例中，极紫外辐射源100及曝光装置200安装在清洗室的主层MF上，而激发激光源300安装在位于主层之下的基层BF上。极紫外辐射源100及曝光装置200中的每一者分别经由阻尼器DMP1及阻尼器DMP2而位于基座板PP1及基座板PP2上方。极紫外辐射源100及曝光装置200通过耦合机构彼此耦接，此耦合机构可包括聚焦单元。
微影系统为EUV微影系统，EUV微影系统经设计成通过EUV光(本文亦可交互称为EUV辐射)曝光光阻层。光阻层为对EUV光敏感的材料。EUV微影系统使用极紫外辐射源100生成EUV光，诸如波长范围在约1nm与约100nm之间的EUV光。在一个特定实例中，极紫外辐射源100生成波长集中在约13.5nm处的EUV光。在本实施例中，极紫外辐射源100使用激光产生电浆(LPP)机构生成EUV辐射。
曝光装置200包括诸如凸/凹/平面镜的各种反射光学部件、包括遮罩工作台的遮罩保持机构、及晶圆保持机构。由极紫外辐射源100生成的EUV辐射由反射光学部件引导至固定在遮罩工作台上的遮罩上。在一些实施例中，遮罩工作台包括用以固定遮罩的静电卡盘(electrostatic chuck；e-chuck)。因为气体分子吸收EUV光，所以将用于EUV微影图案化的微影系统维持在真空或低压环境中以避免EUV强度损失。参照图2更详细地描述曝光装置200。
在本揭露中，术语遮罩、光罩及主光罩可交互使用。另外，术语抗蚀剂及光阻剂可交互使用，且术语抗蚀材料与光阻材料可以交互使用。在一些实施例中，遮罩为反射遮罩。在一些实施例中，遮罩包括具有适当材料(诸如低热膨胀材料或熔凝石英)的基板。在各实例中，材料包括TiO2掺杂SiO2，或具有低热膨胀系数的其他适当材料。遮罩包括沉积于基板上的多个反射层(multiple layers；ML)。ML包括复数个薄膜对，诸如钼硅(molybdenum-silicon；Mo/Si)薄膜对(例如，每个薄膜对中钼层在硅层上方或下方)。另外地，ML可包括钼铍(molybdenum-beryllium；Mo/Be)薄膜对，或经构造以高效反射EUV光的其他适合材料。遮罩可还包括覆盖层，诸如钌(Ru)，其设置于ML上用于保护作用。遮罩还包括沉积于ML上方的吸附层，诸如氮化硼钽(TaBN)层。图案化吸附层以定义集成电路(IC)层。另外地，另一反射层可沉积于ML上方并且经图案化以定义集成电路层，由此形成EUV相转移遮罩。
曝光装置200包括投影光学模块，用于将遮罩的图案成像在至其上涂覆有抗蚀剂的半导体基板上，此投影光学模块固定在曝光装置200的基板工作台上。投影光学模块通常包括反射光学件。来自遮罩的EUV辐射(EUV光)，携带定义在遮罩上的图案的影像，由投影光学模块收集，从而在抗蚀剂上形成影像。
在本揭露的不同实施例中，半导体基板为半导体晶圆，诸如硅晶圆或待图案化的其他类型的晶圆。在本揭露实施例中，半导体基板涂覆有对EUV光敏感的光阻层。包括上述部件的各种部件集成在一起并且可操作地执行微影曝光制程。微影系统可以还包括其他模块或者与其他模块集成(或耦接)在一起。
如图1显示，极紫外辐射源100包括由腔室105包围的液滴产生器115及LPP收集器镜110。液滴产生器115生成复数个靶液滴DP，其经由喷嘴117供应至腔室105。在一些实施例中，靶液滴DP为锡(Sn)、锂(Li)、及Sn及Li的合金。在一些实施例中，靶液滴DP各具有范围在约10微米(μm)至约100μm的直径。例如，在一实施例中，靶液滴DP为锡液滴，每者具有约10μm、约25μm、约50μm的直径，或此些值之间的任何直径。在一些实施例中，将靶液滴DP以一速率经由喷嘴117供应，此速率范围为约50液滴每秒(即，约50Hz的排出频率)至约50,000液滴每秒(即，约50kHz的排出频率)。例如，在一实施例中，将靶液滴DP以约50Hz、约100Hz、约500Hz、约1kHz、约10kHz、约25kHz、约50kHz的喷射频率，或此些频率之间的任何喷射频率来供应。在各实施例中，靶液滴DP经由喷嘴117喷射且以范围在约10米每秒(meters persecond；m/s)至约100m/s的速度进入激发区ZE(例如，靶液滴位置)中。例如，在一实施例中，靶液滴DP具有约10m/s、约25m/s、约50m/s、约75m/s、约100m/s的速度，或此些速度之间的任意速度。
由激发激光源300生成的激发激光束LR2为脉冲束。激发激光束LR2的激光脉冲由激发激光源300生成。激发激光源300可以包括激光生成器310、激光导向光学件320及聚焦设备330。在一些实施例中，激光生成器310包括具有在电磁波谱的红外区中的波长的二氧化碳(CO2)或掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光源。例如，在一实施例中，激光源310的波长为9.4μm或10.6μm。由激发激光源300生成的激光束LR0由激光导向光学件320导向且由聚焦设备330聚焦至激发激光束LR2中，即引进极紫外辐射源100中。在一些实施例中，除了CO2及Nd:YAG激光，激光束LR0通过气体激光或固态激光生成，气体激光包括准分子气体放电激光、氦氖激光、氮激光、横向激发大气(transversely excited atmospheric；TEA)激光、氩离子激光、铜蒸气激光、KrF激光或ArF激光；固态激光包括Nd:glass激光、镱掺杂玻璃或陶器激光或红宝石激光。在一些实施例中，非电离激光束LR0亦由激发激光源300生成，及激光束LR0亦由聚焦设备330聚焦。
在一些实施例中，激发激光束LR2包括预加热激光脉冲及主激光脉冲。在此种实施例中，预加热激光脉冲(本文可交互称为“预脉冲”)用于加热(或预加热)给定靶液滴以产生具有多个较小液滴的低密度靶喷流，其后续由来自主激光(主脉冲)的脉冲加热(或再加热)，从而生成EUV光的增强发射，相比于不使用预加热激光脉冲时。
在各实施例中，预加热激光脉冲具有约100μm或更小的光斑尺寸，及主激光脉冲具有范围在约150μm至约300μm的光斑尺寸。在一些实施例中，预加热激光及主激光脉冲具有范围在约10ns至约50ns的脉冲持续时间，及范围在约1kHz至约100kHz的脉冲频率。在各种实施例中，预加热激光及主激光的平均功率范围为约1千瓦(kW)至约50kW。在一实施例中，激发激光束LR2的脉冲频率与靶液滴DP的喷射频率匹配。
激发激光束LR2经由窗(或透镜)引导进激发区ZE中。窗采用大体上对激光束透明的适当材料。激光脉冲的生成与靶液滴DP经由喷嘴117的喷射同步。随着靶液滴移动穿过激发区，预脉冲加热靶液滴并且将其转换成低密度靶喷流。控制预脉冲与主脉冲之间的延迟以允许靶喷流形成且扩大为最佳尺寸及几何形状。在各种实施例中，预脉冲及主脉冲具有相同脉冲持续时间及峰值功率。当主脉冲加热靶喷流时，生成高温电浆。电浆发出由收集器镜110收集的EUV辐射。对于经由曝光装置200执行的微影曝光制程，收集器镜110(EUV收集器镜)进一步反射并聚焦EUV辐射。不与激光脉冲交互影响的液滴DP由液滴捕集器85捕获。
将由激发激光生成脉冲(预脉冲及主脉冲的任一者或两者)与激发区中靶液滴的到达同步的一个方法为在给定位置检测靶液滴的通过并将它作为触发激发脉冲(或预脉冲)的讯号。在此方法中，例如若靶液滴的通过的时间表示为to，生成(并检测到)EUV辐射的时间表示为trad，及检测靶液滴通过的位置与激发区的中心之间的距离为d，则靶液滴的速度vdp，由下式计算：
vdp＝d/(trad-to) 公式(1)。
因为液滴产生器115预期以固定速度可再生产地供应液滴，故一旦计算vdp，在检测到靶液滴通过给定位置之后，以d/vdp的时间延迟触发激发脉冲，以确保激发脉冲与靶液滴同时到达激发区中心。在一些实施例中，由于靶液滴通过用以触发预脉冲，在预脉冲之后的固定延迟之后触发主脉冲。在一些实施例中，靶液滴速度vdp的值通过周期测量trad(若需要)来周期地重新计算，并且再同步脉冲的生成与靶液滴的到达。
图2显示根据本揭露的一些实施例的EUV微影曝光工具的示意图。图2的EUVL曝光工具包括曝光装置200，其示出利用EUV光的图案化的束曝光光阻剂涂覆的基板、靶半导体基板210。曝光装置200为集成电路微影工具，诸如步进器、扫描器、步进及扫描系统，直写系统、使用接触及/或近程遮罩的装置等，其具备一或多个光学件205a、光学件205b，用以用EUV光束照明图案化光学件(诸如主光罩(例如，反射遮罩205c))，以产生图案化束，及具备一或多个还原投影光学件205d、205e，用于将图案化束投影至靶半导体基板210上。机械组件(未图示)可用于在靶半导体基板210与图案化光学件(例如，反射遮罩205c)之间产生受控的相对移动。如进一步图示，图2的EUVL曝光工具还包括极紫外辐射源100，其包括在激发区ZE(在腔室105中发射EUV光)处的电浆喷流23，电浆喷流23由收集器镜110收集并反射进曝光装置200中以照射靶半导体基板210。
图3A及图3B显示根据本揭露的一些实施例的用于将光阻层设置在半导体基板上的半导体装置上的操作。将光阻材料涂覆在半导体装置的半导体基板10的表面上，以形成图3A及图3B的光阻层15。光阻材料由分配器25分配。在一些实施例中，光阻剂分配控制器27耦接至分配器25以控制光阻层15的厚度，光阻层15在半导体基板10上产生。在一些实施例中，半导体基板10置于工作台12上，及工作台12围绕转动方向17转动以在半导体基板10上均匀分配光阻材料。在一些实施例中，将保护部分(未图示)涂覆在边缘区域19中，边缘区域19围绕半导体基板10的边缘，以防止光阻材料溢出半导体基板10的边缘。在一些实施例中，光阻剂分配控制器27亦耦接至工作台12中的工作台控制器(未图示)，以使光阻材料的分配与半导体基板10的转动同步。在一些实施例中，在涂覆后烘烤(post application bake；PAB)操作中烘烤包括光阻层15的半导体基板10，以驱逐出光阻材料中的溶剂，并且固化光阻层15。在一些实施例中，半导体基板10用于制造半导体装置，并且因而包括在光阻层15下方的一或多个半导体装置层。
在一些实施例中，光阻层15为通过曝光至光化辐射而图案化的光敏层。通常，由入射辐射冲击的光阻区域的化学性质以一方式变化，此方式取决于所用光阻剂的种类。光阻层15为正型色调抗蚀剂或者负型色调抗蚀剂。正型色调抗蚀剂指当曝露至辐射(通常UV光，例如EUV)时变得可溶于显影剂，而未曝光(或曝光很少)的光阻区域不可溶于显影剂的光阻材料。另一方面，负型色调抗蚀剂指当曝露至辐射时变得不可溶于显影剂，而未曝光(或曝光很少)的光阻区域可溶于显影剂的光阻材料。由于曝露至辐射引起的交联反应，当曝露至辐射时变得不可溶的负型抗蚀剂区域可变得不可溶。
图4A及图4B分别图示根据本揭露的一些实施例的半导体装置及曝光半导体装置。图4A显示图3B的半导体装置，其中顶层30设置在光阻层15顶上，光阻层15设置在半导体基板10上。在烘烤包括光阻层15的半导体基板10以固化光阻层15之后，可设置顶层30。
在一些实施例中，顶层30的厚度在约20nm与约100nm之间，例如30nm或50nm，及顶层30包括对DUV辐射实质上不透明的材料，例如对于波长范围在190nm至365nm的DUV辐射。同时，顶层30对于EUV辐射不透明，例如，对于波长范围在10nm至20nm(例如，13.5nm)的EUV辐射。在一些实施例中，顶层30对DUV辐射不透明，当顶层对于DUV辐射的透射小于约百分之5，例如小于约百分之2时。在一些实施例中，顶层30对EUV辐射透明，当顶层对于EUV辐射的透射大于约百分之90，例如大于约百分之95时。在一些实施例中，顶层30为多硅层或包括多硅材料。在一些实施例中，顶层30为厚度范围在30nm与50nm之间的多硅层。用于顶层可实质衰减DUV辐射但不衰减EUV辐射的其他材料可包括具有氟化聚合物的材料和具有苯环结构的材料。
在一些实施例中，选择顶层30的厚度，使得顶层30不透射DUV辐射但透射EUV辐射。在一些实施例中，选择DUV辐射的波长W及确定顶层30的厚度D，例如，基于波长W计算，使得显著阻止波长W处或附近的DUV辐射，例如，通过顶层30反射。然而，EUV辐射透射穿过顶层30。在一些实施例中，波长W的范围在190nm至365nm。在一些实施例中，当来自极紫外辐射源(例如，图1的极紫外辐射源100)的辐射垂直于半导体基板10时，基于以下公式(2)确定厚度D，其中m为零或正整数。
D＝(2m+1)W/4 公式(2)
图4B显示图4A的装置，包括设置在光阻层15顶上的顶层30，光阻层15设置在半导体基板10上。图4B亦图示源于EUV光源(例如，图1的极紫外辐射源100)的辐射50。将辐射50引导至反射光罩40，其中辐射50'从反射光罩40反射并入射进顶层遮罩30中。辐射50'的入射角，相对于垂直于顶层30的顶表面的线55定义，为角度A。如描述，辐射50包括EUV辐射及DUV辐射两者。辐射50'亦包括EUV辐射及DUV辐射两者。如图4B显示，辐射50'在到达光阻层15之前穿过顶层30。因而，如上文论述，顶层30显著减少DUV辐射，但不显著改变EUV辐射。在一些实施例中，当辐射50'的入射角为A时，基于以下公式(3)确定厚度D，其中m为零或者正整数。
D＝(2m+1)cos(A)W/4 公式(3)
因而，具有厚度D的顶层30显著阻止波长W及附近波长的DUV辐射。在一些实施例中，如上文论述，当反射遮罩在遮罩上方包括薄膜(未图示)时，相比于辐射50，DUV辐射与EUV辐射的百分比在辐射50’中增长，因为薄膜反射DUV辐射多于反射EUV辐射。另外，为EUV辐射设计的反射光罩40与用于DUV辐射的吸附层相比，对于多个反射层可呈现可比的反射率。因而，在一些实施例中，DUV可生成(例如诱发)光阻层15上的变化吸附能。另外，当通过EUV辐射及DUV辐射输送至光阻材料(例如，光阻材料的单元面积)的能量大于阈值能量时，认为完全曝光光阻材料(正型色调或负型色调)。因而，在一些实施例中，当不使用顶层30时，DUV辐射可拓宽完全曝光的区域并改变光阻材料上布局图案的CD。在一些实施例中，在正型色调光阻材料中，拓宽曝光部分会增大布局图案的CD，并且在负型色调光阻材料中，拓宽曝光部分会缩小布局图案的CD。在部分实施例中，顶层30为如下所述对于EUV透明且放置在光阻层15之上具有厚度D的薄膜。
图5显示根据本揭露的一些实施例的多硅相对于波长的透射变化。透射百分比在坐标510上示出，及波长在坐标520上示出。曲线540示出穿过30nm多硅的透射能对入射能的百分比与波长的关系。如图所示，对于波长范围在150nm至365nm中的DUV辐射，穿过30nm多硅传输的能量的百分比小于百分之2。另外，波长13.5的EUV辐射穿过30nm多硅的百分比为百分之95。因而，至少百分之98的DUV辐射由具有50nm厚度的顶层30吸收，并且被防止到达光阻层15，而百分之5的EUV辐射被顶层30防止到达光阻层15。
曲线530示出穿过50nm多硅的透射能对入射能的百分比与波长的关系。如图所示，对于波长范围在150nm至365nm中的DUV辐射，穿过50nm多硅传输的能量的百分比小于百分之0.5。另外，波长13.5的EUV辐射穿过50nm多硅的百分比为百分之92。因而，至少百分之99.5的DUV辐射被具有50nm厚度的顶层30防止到达光阻层15，而百分之8的EUV辐射被顶层30防止到达光阻层15。
图6显示根据本揭露的一些实施例的用于控制光阻层在基板上的曝光以生成布局图案的控制系统。控制系统600包括彼此耦接在一起的分析器模块630及主控制器640。分析器模块630接收待生成在晶圆上的光阻材料上的布局图案610。分析器模块630亦接收光阻材料的信息，例如光阻材料信息620。分析器可从光阻材料信息620提取一种光阻材料(诸如正型色调光阻材料或负型色调光阻材料)及能量密度，应将此能量密度传递至光阻材料以完全曝光此光阻材料。
在一些实施例中，主控制器640耦接至光阻剂分配控制器602、EUV曝光控制器604、烘烤控制器606、层设置控制器608、及工作台控制器612。在一些实施例中并且返回至图3A，光阻剂分配控制器602与光阻剂分配控制器27一致，并且工作台控制器612被包括在工作台12中。在一些实施例中，分析器模块630基于光阻材料信息620来确定光阻层15的特定厚度。分析器模块630经由主控制器640命令工作台控制器612及光阻剂分配控制器602，以在半导体基板10上沉积具有特定厚度的均匀光阻层15。
在一些实施例中，分析器模块630基于光阻材料信息620来确定用以加热基板(例如，以用于PAB操作)的时间量及温度。分析器模块630经由主控制器640命令烘烤控制器606以执行PAB操作。在一些实施例中，分析器模块630基于光阻材料信息620及布局图案610，来确定用以完全曝光光阻材料的能量以在光阻材料中生成布局图案。分析器模块630经由主控制器640命令EUV曝光控制器604，以打开极紫外辐射源100来将光阻层15曝露于EUV辐射。在一些实施例中，EUV曝光控制器604控制激光脉冲的生成，此激光脉冲产生EUV辐射。在一些实施例中，EUV曝光控制器604控制极紫外辐射源100与曝光装置200之间的闸板，并且通过打开闸板来允许EUV辐射曝光光阻层15。
在一些实施例中，分析器模块630经由主控制器640从EUV曝光控制器604接收由极紫外辐射源100产生的DUV辐射的信息。基于DUV辐射的信息，分析器模块630判断可沉积于光阻层15上的顶层30的特定厚度及材料。在一些实施例中，分析器模块630经由主控制器640将命令发送至层设置控制器608，以在光阻层15上方沉积具有特定厚度及材料的顶层30。在一些实施例中，分析器模块630经由主控制器640从层设置控制器608接收设置在基板上的层(例如，顶层30)的厚度的联机信息。当分析器模块630确定沉积具有特定厚度的顶层30时，分析器模块630可经由主控制器640将命令发送至层设置控制器608以停止沉积顶层30。在一些实施例中，分析器模块630选择(例如，确定)带外DUV辐射的波长，并接着基于公式(2)或公式(3)确定顶层30的厚度，以及将厚度传递至层设置控制器608以沉积具有确定厚度的顶层30。
图7显示根据本揭露的一些实施例的用于控制光阻层在基板上的曝光的示例性制程700的流程图。在一些实施例中，制程700通过图6的控制系统600或图8A及图8B的计算机系统800来执行。在操作710中，将光阻层设置在半导体基板上。如图3A显示，当半导体基板10在工作台12上并且工作台12围绕转动方向17转动时，光阻层15通过分配器25设置在半导体基板10上。在一些实施例中，工作台12围绕与转动方向17相反的方向转动。
在操作720，执行涂覆后烘烤(PAB)操作。如所论述，烘烤包括光阻层15的半导体基板10以驱逐出光阻材料中的溶剂并固化光阻层15，使得顶层30可设置于光阻层15上。
在操作730，将顶层设置在例如光阻层上，例如，将其放置在光阻层上如图4A与图4B所示，顶层30设置在光阻层15上。在一些实施例中，顶层30是包括沉积在3nm至5nm厚的氮化硅层上的30nm至50nm厚的多晶硅层的。在一些实施例中，顶层30以三个步骤形成。在第一个步骤中，在基板例如大约500微米厚的硅基板上淀积薄层，例如3nm至5nm的氮化硅。在一些实施例中，氮化硅层是蚀刻停止层。在第二个步骤中，在氮化硅层的顶部上沉积厚度在30nm至50nm之间的多晶硅层。在第三个步骤中，在基板的背面上进行背面蚀刻，直到到达蚀刻停止层为止，并且在氮化硅上形成膜，例如多晶硅薄层。在一些实施例中，在形成膜之后并且在将光阻层15暴露于EUV曝光之前，将膜放置在光阻层15上。在一些实施例中，具有氮化硅层和多晶硅层设置在其上的基板是将多晶硅层放置在光阻层15上，并使多晶硅层面对光阻层15，然后通过蚀刻去除基板和蚀刻停止层。在一些实施例中，所形成的膜的直径在0.5厘米至3厘米之间，例如1厘米。
在操作740，使用EUV辐射照射光阻层。如论述，光阻层15通过来自EUV光源(例如，图1的极紫外辐射源100)的EUV辐射来照射。如图4B显示，穿过顶层30照射光阻层15。如论述，设置顶层30，使得通过顶层30经由吸收或经由反射来显著移除极紫外辐射源100的DUV辐射。
在操作750，执行曝光后烘烤操作(post exposure bake；PEB)，以及在操作760，显影并移除光阻层15的光阻材料。在部分实施例中，在曝光后烘烤操作之前，顶层30(例如:膜)是自光阻层15移除。对于正型色调光阻材料，曝光区域通过施加显影液来显影，并接着移除。对于负型色调光阻材料，未曝光区域通过施加显影液来显影，并随后移除。
图8A及图8B显示根据本揭露的一些实施例的用于控制光阻层在基板上的曝光的设备。在一些实施例中，计算机系统800用于执行图6的模块的功能，此些模块包括主控制器640、分析器模块630、工作台控制器612、光阻剂分配控制器602、EUV曝光控制器604、烘烤控制器606、及层设置控制器608。在一些实施例中，计算机系统800用于执行图7的制程700。在一些实施例中，计算机系统800确定(例如，计算)顶层30的厚度。同时，计算机系统800控制光阻层的沉积及顶层的沉积。另外，计算机系统800控制加热基板及将基板曝光于EUV曝光的步骤。
图8A为执行设备的功能的计算机系统的示意图，此设备用于控制光阻层在基板上的曝光。上述实施例的制程、方法及/或操作的全部或部分可以使用计算机软体及其上执行的计算机程序来实现。在图8A中，计算机系统800具备计算机801、键盘802、鼠标803及监测器804，计算机801具有光盘(例如，CD-ROM或DVD-ROM)驱动805及磁盘驱动806。
图8B为示出计算机系统800的内部配置的图。在图8B中，计算机801具备，除了光盘驱动805及磁盘驱动806外，一或多个处理器811，诸如微处理单元(micro processingunit；MPU)、其中储存诸如启动程序的程序的只读记忆体(read only memory；ROM)812、连接至处理器811且其中短暂储存应用程序的指令并提供短暂储存区域的随机存取记忆体(random access memory；RAM)813、其中储存应用程序、系统程序及数据的硬盘814、及连接处理器811、只读记忆体812的总线815，等等。注意，计算机801可包括将连接件提供至LAN的网卡(未图示)。
用于使计算机系统800执行控制系统的功能的程序可储存在光盘821或磁盘822中，并传输至硬盘814，控制系统用于控制上述实施例中光阻层在基板上的曝光，光盘821或磁盘822被插入光盘驱动805或磁盘驱动806中。另外地，程序可经由网络(未图示)传输至计算机801并储存在硬盘814。在执行时，将程序载入RAM 813中。程序可从光盘821或磁盘822下载，或直接从网络下载。程序未必必须包括，例如操作系统(operating system；OS)或使计算机801执行控制系统的功能的第三方程序，此控制系统用于控制上述实施例中通过电子束传输至抗蚀材料的能量。程序可仅包括命令部分，其以受控模式调用适当功能(模块)并获得期望结果。
如论述，上文实施例防止DUV辐射到达光阻层15并且防止布局图案在光阻层15上的模糊曝光，并且因而生成布局图案的均匀CD。另外，减少了将曝光区域扩大至相邻区域以获得完全曝光的特征。并且，EUV辐射没有明显损失。
根据本揭露的一些实施例，一种在光阻材料上生成布局图案的方法包括将抗蚀材料的光阻层设置在基板上的步骤。方法亦包括将顶层设置在光阻层上方的步骤。顶层对于极紫外(EUV)辐射为透明的，而顶层对于深极紫外(DUV)辐射为不透明的。方法还包括使用由极紫外辐射源生成的辐射照射光阻层的步骤，其中辐射用以穿过顶层以曝光光阻层。在一实施例中，顶层包括与光阻层接触的第一表面及在第一表面顶上的曝光的第二表面。辐射从曝光的第二表面进入顶层、穿过顶层、并在穿过第一表面离开顶层之后曝光光阻层。在一实施例中，方法还包括使用包括EUV辐射及DUV辐射的辐射照射光阻层的步骤，EUV辐射的波长在10nm与100nm之间，及DUV辐射的波长在190nm至365nm之间。在一实施例中，方法还包括以下步骤：在将顶层沉积于光阻层上方之前，在涂覆后烘烤操作中加热光阻层。在一实施例中，设置顶层的步骤包括将多硅层设置在光阻层上方的步骤。在一实施例中，光阻层的抗蚀材料为负型色调抗蚀材料。照射光阻层的步骤还包括将布局图案成像到光阻层中以将光阻层的第一部分曝露于辐射的步骤，及方法亦包括以下步骤：应用显影液溶解并移除光阻层的未曝光的第二部分及光阻层的第二部分上方的顶层的部分，而不移除光阻层的第一部分。在一实施例中，光阻层的抗蚀材料为正型色调抗蚀材料。照射光阻层的步骤还包括将布局图案成像到光阻层中以将光阻层的第一部分曝露于辐射的步骤，及方法亦包括以下步骤：应用显影液溶解并移除光阻层的曝光的第一部分及光阻层的第一部分上方的顶层的部分，而不移除光阻层的未曝光的第二部分。在一实施例中，使用来自EUV光源的辐射照射光阻层的步骤包括从包括布局图案的反射遮罩反射辐射的步骤。方法还包括在通过辐射曝光光阻层之后在光阻层中生成布局图案的步骤。在一实施例中，方法还包括将对EUV辐射透明的一或多个其他层设置在顶层上方，或者顶层与光阻层之间，其中此些一或多个其他层中的一个层为保护层。
根据本揭露的一些实施例，一种在光阻材料上生成布局图案的方法包括将抗蚀材料的光阻层设置在基板上的步骤。方法亦包括选择极紫外辐射源的带外DUV辐射的波长的步骤。方法包括基于所选定波长确定顶层的第一厚度的步骤。顶层的第一厚度使顶层对选定波长的DUV辐射不透明并使顶层对EUV辐射透明。方法亦包括以下步骤：将具有第一厚度的顶层设置在光阻层上方，及使用由极紫外辐射源生成的辐射照射光阻层。辐射穿过顶层以曝光光阻层。在一实施例中，顶层包括与光阻层接触的第一表面及在第一表面顶上的曝光的第二表面。辐射从曝光的第二表面进入顶层、穿过顶层、并在穿过第一表面离开顶层之后曝光光阻层。在一实施例中，使用来自极紫外辐射源的辐射照射光阻层的步骤包括从包括布局图案的反射遮罩反射辐射的步骤。方法还包括在通过辐射曝光光阻层之后在光阻层中生成布局图案的步骤。在一实施例中，方法还包括使用包括EUV辐射及DUV辐射的辐射照射光阻层的步骤，EUV辐射的波长在10nm与100nm之间，及DUV辐射的波长在190nm至365nm之间。在一实施例中，方法还包括以下步骤：在将顶层沉积于光阻层上方之前，在涂覆后烘烤操作中加热光阻层。
根据本揭露的一些实施例，一种用于在光阻材料上生成布局图案的控制系统包括主控制器及耦接至此主控制器的分析器模块。分析器模块接收光阻材料的布局图案及信息。布局图案由来自晶圆上的光阻材料中的极紫外辐射源的辐射而产生。分析器模块选择极紫外辐射源的带外DUV辐射的波长，并基于选定波长确定顶层的第一厚度。顶层的第一厚度使顶层对选定波长的DUV辐射不透明并使顶层对EUV辐射透明。并且，主控制器将光阻材料的光阻层设置在半导体基板上，将具有第一厚度的顶层设置在光阻层上方，及使用由极紫外辐射源生成的辐射照射光阻层。辐射穿过顶层以曝光光阻层。在一实施例中，控制系统还包括光阻剂分配控制器及工作台控制器，光阻剂分配控制器耦接至主控制器，工作台控制器耦接至主控制器并转动工作台上的半导体基板。光阻剂分配控制器及工作台控制器在半导体基板上设置具有均匀厚度的光阻层。在一实施例中，控制系统还包括耦接至主控制器的层设置控制器。层设置控制器将具有第一厚度的顶层设置在光阻层顶上。在一实施例中，控制系统还包括耦接至主控制器的EUV曝光控制器。EUV曝光控制器使用由极紫外辐射源生成的辐射照射光阻层。在一实施例中，控制系统还包括耦接至主控制器的烘烤控制器。在将顶层设置在光阻层上方之前，烘烤控制器在涂覆后烘烤操作中加热光阻层。在一实施例中，极紫外辐射源的带外DUV辐射的选定波长为范围在190nm至350nm的波长。
上文概述若干实施例的特征或实例，使得熟悉此项技术者可更好地理解本揭露的态样。熟悉此项技术者应了解，可轻易使用本揭露作为设计或修改其他制程及结构的基础，以便实施本文所介绍的实施例或实例的相同目的及/或实现相同优势。熟悉此项技术者亦应认识到，此类等效结构并未脱离本揭露的精神及范畴，且可在不脱离本揭露的精神及范畴的情况下产生本文的各种变化、替代及更改。

Claims (10)

1.一种生成布局图案的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将一抗蚀材料的一光阻层设置在一基板上；
将一顶层设置于该光阻层上方，其中该顶层对于极紫外辐射为透明的，并且其中该顶层对于深紫外辐射为不透明的；以及
使用由一极紫外辐射源生成的辐射照射该光阻层，其中该辐射用以穿过该顶层以曝光该光阻层。
2.根据权利要求1所述的生成布局图案的方法，其特征在于，该顶层包括与该光阻层接触的一第一表面及在该第一表面顶方的一曝光的第二表面，并且其中该辐射配置为从该曝光的第二表面进入该顶层、穿过该顶层、并且经由该第一表面离开该顶层之后曝光该光阻层。
3.根据权利要求1所述的生成布局图案的方法，其特征在于，包括:
形成包括沉积在一氮化硅层上的一多晶硅层的膜；
放置该膜在该光阻层的该顶层。
4.根据权利要求1所述的生成布局图案的方法，其特征在于，使用来自该极紫外辐射源的该辐射照射该光阻层的步骤包括以下步骤：从包括该布局图案的一反射遮罩反射该辐射；以及
该方法还包括以下步骤：在通过该辐射曝光该光阻层之后，在该光阻层中生成该布局图案。
5.根据权利要求1所述的生成布局图案的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在以下位置设置对该EUV辐射透明的一或多个其他层：
在该顶层上方；或者
在该顶层与该光阻层之间，其中该等一或多个其他层中的一者为一保护层。
6.一种生成布局图案的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将一抗蚀材料的一光阻层设置在一基板上；
选择一极紫外辐射源的一带外DUV辐射的一波长；
基于该选定波长确定一顶层的一第一厚度，该顶层的该第一厚度用以使该顶层对该选定波长的该DUV辐射不透明，并且用以使该顶层对该EUV辐射透明；
将具有该第一厚度的该顶层设置在该光阻层上方；以及
使用由该极紫外辐射源生成的一辐射照射该光阻层，其中该辐射用以穿过该顶层以曝光该光阻层。
7.一种控制系统，用于在一抗蚀材料上生成一布局图案，其特征在于，包括：
一主控制器；以及
一分析器模块，耦接至该主控制器，其中该分析器模块用以接收该抗蚀材料的一布局图案及信息，其中该布局图案通过来自一极紫外辐射源的辐射在一晶圆上的该抗蚀材料中产生，并且其中该分析器模块用以：
选择该极紫外辐射源的一带外DUV辐射的一波长；
基于该选定波长确定一顶层的一第一厚度，该顶层的该第一厚度用以使该顶层对该选定波长的该DUV辐射不透明，并且用以使该顶层对该EUV辐射透明；
其中该主控制器用以：
将一抗蚀材料的一光阻层设置在一半导体基板上；
将具有该第一厚度的该顶层设置在该光阻层上方；以及
使用由该极紫外辐射源生成的辐射照射该光阻层，其中该辐射用以穿过该顶层以曝光该光阻层。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，还包括：
一光阻剂分配控制器，耦接至该主控制器；及
一工作台控制器，耦接至该主控制器并且用以在该工作台上转动该半导体基板，
其中该光阻剂分配控制器及该工作台控制器用以在该半导体基板上设置具有一均匀厚度的该光阻层。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，还包括：
一层设置控制器，耦接至该主控制器；
并且其中该层设置控制器用以将具有该第一厚度的该顶层设置在该光阻层的顶上。
10.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，该极紫外辐射源的该带外DUV辐射的该选定波长为范围在190nm至350nm的一波长。
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