CN116263566A - 光刻胶层的处理方法及光刻胶层 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种光刻胶层的处理方法及光刻胶层,处理方法包括:在目标层上形成光刻胶层,光刻胶层包括远离目标层的第一部分和靠近目标层的第二部分;采用第一工艺对光刻胶层进行处理,以使第一部分的光吸收率小于第二部分的光吸收率;对光刻胶层进行第一曝光处理,在第二部分形成曝光图像;剥离第一部分并对光刻胶层进行第一显影处理,以图案化第二部分为光刻胶图案。在本公开中,在第二部分中形成曝光图像后去除第一部分,避免第一部分的存在导致光刻胶图案的顶端形貌不符合预期的问题。
Description
技术领域
本公开涉及半导体技术领域,尤其涉及一种光刻胶层的处理方法及光刻胶层。
背景技术
光刻工艺(Photolithography Process)是制作集成电路(Integrated Circuit简称IC)最重要的工艺步骤之一,光刻工艺用于在半导体衬底上形成期望的图案,随着集成电路工艺的发展以及半导体元件的特征尺寸(Critical Dimension)的不断缩小,对光刻工艺的精度的要求越来越高。
发明内容
以下是对本公开详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本公开提供一种光刻胶层的处理方法及光刻胶层。
本公开的第一方面提供了一种光刻胶层的处理方法,所述处理方法包括:
在目标层上形成光刻胶层,所述光刻胶层包括远离所述目标层的第一部分和靠近所述目标层的第二部分;
采用第一工艺对所述光刻胶层进行处理,以使所述第一部分的光吸收率小于所述第二部分的光吸收率;
对所述光刻胶层进行第一曝光处理,在所述第二部分形成曝光图像;
剥离所述第一部分并对所述光刻胶层进行第一显影处理,以图案化所述第二部分为光刻胶图案。
根据本公开的一些实施例,所述采用第一工艺对所述光刻胶层进行处理,以使所述第一部分的光吸收率小于所述第二部分的光吸收率,包括:
采用第一工艺对所述第一部分进行处理,所述第一部分的光致酸产生剂反应形成光致酸生成物,处理后的所述第一部分的光致酸产生剂浓度比所述第二部分的光致酸产生剂浓度低。
根据本公开的一些实施例,所述采用第一工艺对所述第一部分进行处理,包括:
自所述光刻胶层的顶面向所述第一部分注入氨基离子,所述氨基离子的注入深度为第一深度,所述第一深度与所述第一部分的厚度相等。
根据本公开的一些实施例,所述采用第一工艺对所述第一部分进行处理,包括:
向所述光刻胶层的顶面喷涂碱性气体,以使所述第一部分的光致酸产生剂与所述碱性气体反应成为光致酸生成物。
根据本公开的一些实施例,所述采用第一工艺对所述光刻胶层进行处理,以使所述第一部分的光吸收率小于所述第二部分的光吸收率,包括:
加热所述目标层,通过所述目标层加热所述光刻胶层,以使所述第二部分的温度比所述第一部分的温度高。
根据本公开的一些实施例,所述剥离所述第一部分,包括:
采用第二工艺对所述第一部分进行处理,并剥离被第二工艺处理后的所述第一部分。
根据本公开的一些实施例,所述采用第二工艺对所述第一部分进行处理,包括:
自所述光刻胶层的顶面向所述光刻胶层中注入氢离子,所述氢离子的注入深度为第二深度,所述第二深度与所述第一部分的厚度相等。
根据本公开的一些实施例,所述采用第二工艺对所述第一部分进行处理,包括:
向所述光刻胶层的顶面喷涂酸性气体,所述酸性气体将所述第一部分中的光致酸生成物还原为光致酸产生剂。
根据本公开的一些实施例,所述剥离被第二工艺处理后的所述第一部分,包括:
对所述光刻胶层进行第二曝光处理,以曝光被第二工艺处理后的所述第一部分;
对所述光刻胶层进行第二显影处理,剥离被曝光后的所述第一部分。
根据本公开的一些实施例,所述第一曝光处理在曝光装置中进行,所述对所述光刻胶层进行第一曝光处理,包括:
调整所述曝光装置,使所述曝光装置成像的焦平面位于所述第二部分。
根据本公开的一些实施例,所述对所述光刻胶层进行第一曝光处理,包括:
在第一介质中向所述光刻胶层发射具有第一波长的第一入射光束,所述第一入射光束被所述第一部分折射为具有第二波长的第二入射光束,其中,所述第二波长小于所述第一波长;
所述第二入射光束入射至所述第二部分,在所述第二部分形成所述曝光图像。
本公开的第二方面提供了一种光刻胶层,覆盖在目标层上,所述光刻胶层包括远离所述目标层的第一部分以及靠近所述目标层的第二部分,所述第一部分的光吸收率小于所述第二部分的光吸收率。
根据本公开的一些实施例,所述光刻胶层的第一部分用于减小从第一介质入射至所述光刻胶层的第二部分的光波的波长。
根据本公开的一些实施例,所述光刻胶层的第一部分的折射率大于所述第一介质的折射率;所述光刻胶层的第一部分的折射率小于所述光刻胶层的第二部分的折射率。
根据本公开的一些实施例,所述光刻胶层为正性光刻胶层。
本公开实施例所提供的光刻胶层的处理方法及光刻胶层中,在第二部分中形成曝光图像后去除第一部分,避免第一部分的存在导致光刻胶图案的顶端形貌不符合预期的问题。
在阅读并理解了附图和详细描述后,可以明白其他方面。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例,并且与描述一起用于解释本公开实施例的原理。在这些附图中,类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本公开的一些实施例,而不是全部实施例。对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的一种光刻胶层的处理方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的光刻胶层的处理方法中剥离第一部分的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种光刻胶层的处理方法的流程图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种光刻胶层的结构示意图。
图5是根据一示例性实施例示出的第一曝光处理形成曝光图像的示意图。
图6是根据一示例性实施例示出的第二工艺处理第一部分的示意图。
图7是根据一示例性实施例示出的剥离第一部分的示意图。
图8是根据一示例性实施例示出的第一显影处理的示意图。
图9是根据一示例性实施例示出的通过曝光装置对光刻胶层进行曝光处理的示意图。
图10是如图9所示的曝光装置的焦平面的示意图。
图11是根据一示例性实施例示出的第一曝光处理的示意图。
图12是根据一示例性实施例示出的在第二部分中形成曝光图像的示意图。
图13是根据一示例性实施例示出的第二曝光处理的示意图。
附图标记:
1、光刻胶层;11、第一部分;12、第二部分;2、目标层;3、第一介质;4、曝光装置;41、曝光光源;42、投影透镜;5、第一入射光束;6、第二入射光束;7、第三入射光束;8、光刻胶图案;9、掩膜版;10、曝光图像;F-F、焦平面。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例中的附图,对公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本公开示例性的实施例中提供一种光刻胶层的处理方法,如图1所示,图1示出了根据本公开一示例性的实施例提供的光刻胶层的处理方法的流程图,图4-图13为光刻胶层的处理方法的各个阶段的示意图,下面结合图4-图13对光刻胶层的处理方法进行介绍。
如图1所示,本公开一示例性的实施例提供的一种光刻胶层的处理方法,包括如下的步骤:
步骤S110:在目标层上形成光刻胶层,光刻胶层包括远离目标层的第一部分和靠近目标层的第二部分。
形成光刻胶层1的过程中,在目标层2上涂覆光刻胶溶液,光刻胶溶液包括光致酸产生剂(photo acid generator,PAG)、聚合物树脂以及有机溶剂。对涂覆了光刻胶溶液的目标层2进行前烘处理(即软烘焙),光刻胶溶液中的部分溶液受热逸出,光刻胶溶液的有机溶剂的含量降低,如图4所示,形成光刻胶层1。
目标层是指需要进行图案化的待刻蚀材料层,目标层可以是半导体衬底,也可以是用于形成半导体元件的半导体材料层,如介质层或金属层。半导体衬底的材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC);也可以是绝缘体上硅(SOI),绝缘体上锗(GOI);或者还可以为其它的材料,例如砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物。半导体衬底中根据需要可以掺杂一定的杂质离子,杂质离子可以为N型杂质离子或P型杂质离子。半导体材料层可以为无定形碳层、氧化物层、氮化物层、铜层、钨层、铝层等,不限于此。
在一些实施例中,前烘处理时,可以将涂覆了光刻胶溶液的目标层2置于80℃~110℃温度环境中烘烤50秒~80秒。
一些实施例中,参照图4,形成的光刻胶层1为正性光刻胶层,正性光刻胶层没有发生光化学反应之前在显影剂中不溶解,正性光刻胶层发生光化学反应之后溶解特性改变,可被显影液溶解。
步骤S120:采用第一工艺对光刻胶层进行处理,以使第一部分的光吸收率小于第二部分的光吸收率。
参照图4,采用第一工艺处理光刻胶层1,降低第一部分11的光吸收率和/或提高第二部分12的光吸收率,经过第一工艺处理后,第一部分11的光吸收率小于第二部分12的光吸收率。
可以理解的是,第一部分11的光吸收率和第二部分12的光吸收率可以指代两部分相对而言的光吸收率,即第一部分11的光吸收率和第二部分12的光吸收率也可以指代两部分各自综合具备的光吸收率。例如,可以是按照光入射方向,光刻胶层的光吸收率按照逐渐递增式、阶梯递增式或跳变递增式等递增方式进行递增。
步骤S130:对光刻胶层进行第一曝光处理,在第二部分形成曝光图像。
如图5所示,参照图9,向光刻胶层1发射入射光束,入射光束穿过第一部分11在第二部分12中形成曝光图像,同时第一部分11也被入射光束曝光,由于第一部分11和第二部分12的光吸收率不同,第一部分11的光吸收率小于第二部分12的光吸收率,在第一曝光处理时,第一部分11的被曝光区域吸收光线少,光化学反应不完全,导致第一部分11和第二部分12对显影液的溶解度不同,第一部分11中被曝光图像的分辨率比第二部分12的曝光图像的分辨率低。
步骤S140:剥离第一部分。
如图7所示,参照图5,将第一部分11整体从第二部分12上去除,第一曝光处理在第一部分11中形成的曝光区域随之被去除,仅保留第二部分12及第二部分12中的曝光图像。
在一些实施例中,可以直接对第一曝光处理后的光刻胶层1进行第一显影处理,基于第一部分11和第二部分12对显影液的不同溶解度,控制显影时间以去除第一部分12,而保留第二部分12。
步骤S150:对光刻胶层进行第一显影处理,以图案化第二部分为光刻胶图案。
如图8所示,参照图7,向第二部分12喷洒第一显影液,使第一显影液布满第二部分12,以使第二部分12被第一显影液完全浸润,去除被第一显影液溶解的第二部分12,被保留的第二部分12形成光刻胶图案8。
在光刻过程中,受到工艺环境影响,光刻胶层的顶部的光致酸产生剂的浓度偏低,导致形成的光刻胶图案的顶端的形貌偏离预期,影响光刻分辨率。一些实施例中,在第二部分中形成曝光图像后去除第一部分,避免了第一部分造成的光刻胶图案的顶端形貌不符合预期的问题。
一些实施例中,在第一曝光处理前,通过第一工艺处理第二部分,以提高第二部分的光吸收率,提高了在第二部分中形成的曝光图像的图像质量,提高了第二部分的光刻分辨率。
根据一个示例性实施例,可以在光刻胶层中添加金属氧化物增强光刻胶层的光吸收率,如添加二氧化钛与二氧化铪纳米颗粒结构的金属氧化物纳米颗粒至光刻胶层中,且还可以通过第一工艺处理,使得第二部分12包含的金属氧化物浓度大于所述第一部分11包含的金属氧化物浓度。通过在光刻胶层中添加金属氧化物还能够提高光刻胶层的光刻分辨率以及抗刻蚀性。
根据一个示例性实施例,对上述步骤S120的实现方式的说明,在实施过程中,采用第一工艺对光刻胶层进行处理,以使第一部分的光吸收率小于第二部分的光吸收率,包括:采用第一工艺对第一部分进行处理,第一部分的光致酸产生剂反应形成光致酸生成物,处理后的第一部分的光致酸产生剂浓度比第二部分的光致酸产生剂浓度低。
光刻胶溶液中的光致酸产生剂在光照下分解产生酸,酸的氢离子H+能够作为催化剂促进光刻胶溶液中的聚合物树脂的不稳定基团脱落,聚合物树脂有足够多的悬挂基团脱落后,聚合物树脂的极性改变,光刻胶就能溶于显影液。
在一实施例中,采用第一工艺对第一部分进行处理,包括:自光刻胶层的顶面向第一部分注入氨基离子,氨基离子的注入深度为第一深度,第一深度与第一部分的厚度相等。第一部分中的光致酸产生剂与氨基离子发生中和反应生成光致酸生成物,第一部分中光致酸生成物的浓度降低,第一部分的光吸收率降低。
参照图4,通过向第一部分11直接注入氨基离子,与光致酸生成剂的反应速度快,能够快速降低第一部分11中的光致酸产生剂的浓度。而且,与光致酸产生剂反应生成的光致酸生成物的化学性质不稳定,以便后续将第一部分11中的光致酸生成物还原成光致酸产生物,降低后续第二工艺的处理难度,以便将第一部分11从第二部分12上完整剥离。
在另一实施例中,采用第一工艺对第一部分进行处理,包括:向光刻胶层的顶面喷涂碱性气体,以使第一部分的光致酸产生剂与碱性气体反应成为光致酸生成物。
一些实施例中,参照图4,向光刻胶层1的顶面喷涂碱性气体,碱性气体渗透到第一部分11中,碱性气体与第一部分11中的光致酸产生剂发生中和反应,第一部分11中光致酸生成物的浓度降低,第一部分11的光吸收率降低。
示例性的,碱性气体可以为氨气(NH3)或甲胺、二甲胺、三甲胺或乙胺等等。
一些实施例中,通过碱性气体中和光致酸产生剂,降低了第一工艺的控制难度,确保第一工艺的控制精度,能够将第一工艺的处理区域精确控制在第一部分11,避免第一工艺处理范围涉及第二部分12,保证第二部分12的光吸收率大于第一部分11的光吸收率,第二部分12具有良好的感光能力,确保第一曝光处理能够在第二部分12中形成高精度、高分辨率的曝光图像10。
本实施例通过第一工艺处理第一部分,降低了第一部分的光致酸产生剂的浓度,以使入射光束照射第一部分时,第一部分中的光致酸产生剂分解产生的酸少,第一部分的聚合物树脂的不稳定基团脱落速度慢,进而减少第一部分对光的吸收率,更多的入射光束能够穿过第一部分入射至第二部分,在第二部分中形成曝光图像,提高光利用率。
根据一个示例性实施例,本实施例是对上述步骤S120的实现方式的说明,在实施过程中,采用第一工艺对光刻胶层进行处理,以使第一部分的光吸收率小于第二部分的光吸收率,包括:加热目标层,通过目标层加热光刻胶层,以使第二部分的温度比第一部分的温度高。
一些实施例中,可以将热源置于目标层2底部向目标层2辐射热能,目标层2将热能传导至光刻胶层1中,通过控制加热目标层2的时间,以使第二部分12的温度高于第一部分11的温度,第二部分12温度升高其中的光致酸产生剂的化学活跃度上升,化学反应速度越快,以使第二部分12的光吸收率大于第一部分11的光吸收率。
一些实施例中处理后的光刻胶层,第一曝光处理过程中,入射光束入射至第二部分中,第二部分中光致酸产生剂分解产生酸的速度更快,第二部分中酸浓度更高,入射光束在第二部分中形成的曝光图像更清晰,形成的光刻胶图案的尺寸精度更高。
根据一个示例性实施例,本实施例是对上述步骤S140的实现方式的说明,在实施过程中,剥离第一部分,包括:
步骤S141:采用第二工艺对第一部分进行处理。
在一些实施例中,参照图5、图6,第二工艺为能够提高第一部分11的光敏感度的工艺,第二工艺处理后,第一部分11的光敏感度比第二部分12的光敏感度高。其中,第二工艺可以为能够提高第一部分11中的光致酸产生剂浓度的工艺或提高第一部分11中其它光辐射性敏感成分的浓度的工艺。
示例性的,第二工艺为将第一部分11中的光致酸生成物还原为光致生成剂的工艺;或者,增加第一部分11中H+浓度的工艺。
在一实施例中,采用第二工艺对第一部分进行处理,包括:自光刻胶层的顶面向光刻胶层中注入氢离子,氢离子的注入深度为第二深度,第二深度与第一部分的厚度相等。自光刻胶层1的顶面向光刻胶层1中注入氢离子的第二深度还可以大于第一部分11的厚度。
在一些实施例中,向第一部分11注入氢离子后,第一部分11的氢离子浓度比第二部分12的氢离子浓度高。参照图5、图6,通过注入H+能够使第一部分11的H+浓度远高于第二部分12的H+浓度,H+的浓度与聚合物树脂极性改变的时间呈正相关。因此,在光刻胶层1被光照时,第一部分11的聚合物树脂的悬挂基团的脱离速度比第二部分12的聚合物树脂的悬挂基团的脱离速度快,第一部分11的溶解特性改变所需时间比第二部分12所需时间短。
示例性的,注入H+后,第一部分11的H+的浓度为第二部分12的H+的浓度的2倍以上。例如,第一部分11的H+的浓度可以为第二部分12的H+的浓度的2倍、2.5倍、3倍等。
一些实施例中经过第二工艺处理后,第一部分具有高浓度的H+,在第一部分受到光线照射时,高浓度的H+作用于聚合物树脂,能够加速催化第一部分中聚合物树脂的不稳定基团脱落,缩短聚合物树脂的极性改变所需时间,缩短第一部分的溶解特性改变所需时间,以便于后续通过控制曝光强度和曝光时间对第一部分曝光,再通过显影处理去除第一部分。
在另一实施例中,采用第二工艺对第一部分进行处理,包括:向光刻胶层的顶面喷涂酸性气体,酸性气体将第一部分中的光致酸生成物还原为光致酸产生剂。
一些实施例中,参照图5、图6,将向光刻胶层1的顶面喷涂酸性气体,酸性气体渗透到第一部分11中,第一部分11中性质不稳定的光致酸生成物被酸性气体还原成光致酸产生剂,第一部分11中光致酸产生剂浓度提高。在光照处理时,第一部分11的溶解特性被改变所需时间比第二部分12所需时间短。
同时,喷涂到光刻胶层1顶面的部分酸性气体会解离生成H+,增加第一部分11的H+浓度,在光照条件下,能够进一步促进第一部分11发生光化学反应,缩短聚合物树脂的极性改变所需时间,能够更快改变第一部分11溶解特性。
一些实施例中,喷涂到光刻胶层1顶面的酸性气体向光刻胶层1周围扩散,为处理光刻胶层1提供酸性工艺条件,在酸性条件下,光致酸反应剂的活性更高,以使光致酸产生剂感光更易分解产生酸,提高了光致酸产生剂的催化活性,加速聚合物树脂的不稳定基团脱落,以使后续从第二部分12上剥离去除第一部分11的工艺操作更加容易。
其中,喷涂的酸性气体可以为氯化氢(HCL)气体或氢氟酸(HF)气体。
一些实施例中,通过酸性气体还原光致酸产生剂,降低了工艺控制难度,控制精度高,能够将第二工艺的处理区域精确控制在第一部分,避免第二工艺处理范围涉及第一部分;而且,一些实施例中光致酸生成物与酸性气体反应生成的气体副产物逸散到工艺空间中,不会污染工艺环境,保证了工艺环境的洁净度,杜绝了还原反应副产物污染制程环境、影响工艺进程的情况发生。
步骤S142:对光刻胶层进行第二曝光处理,以曝光被第二工艺处理后的第一部分。
参照图6,对光刻胶层1进行第二曝光处理时,利用第一部分11和第二部分12的光吸收率的差异,通过控制第一曝光处理的曝光强度和曝光时间,以使第一部分11完全曝光,第二部分12完全不曝光,以使处理后的第一部分11和第二部分12具有不同的溶解特性。
步骤S143:对光刻胶层进行第二显影处理,剥离被曝光后的第一部分。
如图7所示,参照图6,通过第二显影液处理第一部分11,第一部分11溶解在第二显影液中,以将第一部分11整体去除。在一些实施例中,第二显影液的浓度比第一显影液的浓度低。
本实施例的处理方式,在第一曝光处理后,通过第二工艺处理第一部分,提高第一部分的光吸收率,以在光照处理时,第一部分发生光化学反应的速度比第二部分速度快,第一部分溶解特性改变所需时间短,通过控制第二曝光处理的曝光强度和曝光时间,能够实现第一部分被完全曝光,而第二部分完全不被曝光,降低了从第二部分上剥离去除第一部分的工艺难度。
需要说明的是,一些实施例中的“第一显影处理”、“第二显影处理”中所使用的术语“第一”、“第二”,并不限制处理过程中的先后顺序,这些术语仅用于将一个工艺与另一个工艺进行区分。
如图3所示,本公开一示例性的实施例提供的一种光刻胶层的处理方法,包括如下的步骤:
S210:在目标层上形成光刻胶层,光刻胶层包括远离目标层的第一部分和靠近目标层的第二部分。
一些实施例中,参照图4,在目标层2上形成光刻胶层1,包括:在目标层2上涂覆光刻胶溶液,光刻胶溶液包括两种不同的光刻胶组合物,在前烘过程中,两种光刻胶组合物在目标层2顶面分层,分别形成光刻胶层1的第一部分11和第二部分12。
一些实施例中形成的光刻胶层1为正性光刻胶层,且光刻胶层1的第一部分11和第二部分12的光折射能力不同。在一些实施例中,第二部分12的光折射率大于第一部分11的光折射率。
S220:采用第一工艺对光刻胶层进行处理,以使第一部分的光吸收率小于第二部分的光吸收率。
本实施例的处理方式和上述实施例的步骤S120相同。通过第一工艺处理第一部分11以降低第一部分11中的光致酸产生剂的浓度,减小第一部分11的光吸收率,降低第一部分11的感光能力,在第一曝光处理过程中,处理后的第一部分11作为入射光束入射至第二部分12中的传播介质。
步骤S230:对光刻胶层进行第一曝光处理,在第二部分形成曝光图像。
在一些实施例中,如图9所示,第一曝光处理在曝光装置4中进行,对光刻胶层1进行第一曝光处理,包括:
步骤S231:调整曝光装置,使曝光装置成像的焦平面位于第二部分。
如图9所示,提供曝光装置4,曝光装置4包括曝光光源41和投影透镜42,提供掩膜版9,掩膜版9上包括掩膜图案,将掩膜版9设置在曝光光源41和投影透镜42之间。将光刻胶层1置于曝光装置4的投影透镜42的下方,调整曝光装置4使投影透镜42对准光刻胶层1。如图10所示,调整曝光装置4成像的焦平面F-F,以确保穿过第一部分11的入射光束能够入射至第二部分12中,在第二部分12中形成曝光图像10。
其中,参照图9,投影透镜42和光刻胶层1之间为第一介质3,第一介质3可以为气体或液体。第一介质3为液体时,投影透镜42和光刻胶层1浸没在第一介质3中。示例性的,第一介质3可以为空气和水。
步骤S232:在第一介质中向光刻胶层发射具有第一波长的第一入射光束,第一入射光束被第一部分折射为具有第二波长的第二入射光束,其中,第二波长小于第一波长。
在一些实施例中,第一介质3的折射率为n1,光刻胶层1的第一部分11的折射率为n2,第二部分12的折射率n3,n1<n2<n3。
光在两种不同折射率的传播介质层传播,光波和折射率之间关系为:
如图9、图11所示,曝光装置4向光刻胶层1发射第一入射光束5,第一入射光束5从第一介质3进入第一部分11,第一入射光束5被第一部分11折射后波长减小,形成为第二入射光束6。第一入射光束5的波长为λ1,第二入射光束6的波长为λ2,λ2<λ1。
步骤S233:第二入射光束入射至第二部分,在第二部分形成曝光图像。
如图12所示,第二入射光束6在第二部分12中形成曝光图像10。
光刻工艺中光刻分辨率影响曝光图像质量,光刻分辨率越高则形成的曝光图像精度越高。光刻分辨率遵循瑞利公式:
其中,R为光刻分辨率;k1是工艺常数;λ是曝光波长;NA是发射入射光束的投影透镜的数值孔径(numerical aperture,NA)。
光刻分辨率用于表征光刻工艺中可达到的最小线宽,根据瑞利公式可知,入射光波的波长越小,工艺常数越小,则可以得到更小的线宽,即光刻精度越高。一些实施例中,通过第一部分11减小入射第二部分12的入射光束的波长,提高在第二部分12形成的曝光图像10的精度。
步骤S240:采用第二工艺对第一部分进行处理。
本实施例的处理方式和上述实施例中的步骤S140的处理方式相同,通过第二工艺处理第一部分11以提高第一部分11的光敏感性,在光照条件下,第一部分11中的聚合物树脂的不稳定基团脱落速度更快,加速了第一部分11的聚合物树脂极性改变,以缩短第一部分11发生光化学反应能够溶解于显影液的时间。
步骤S250:对光刻胶层进行第二曝光处理,以曝光被第二工艺处理后的第一部分。
如图13所示,参照图12,对光刻胶层1进行第二曝光处理,包括:向光刻胶层1发射第三入射光束7,第三入射光束7照射第一部分11表面,以使第一部分11整层被第三入射光束7曝光,第一部分11的聚合物树脂的极性改变,使得第一部分11可溶解于显影剂。
一些实施例中,第三入射光束6的光强小于第一入射光束5的光强,且第二曝光处理的时间比第一曝光处理的时间短,以使第一部分11被第三入射光束7完全曝光,而第二部分12不受第三入射光束7影响。
步骤S260:对光刻胶层进行显影处理,以图案化第二部分为光刻胶图案。
对光刻胶层1进行显影处理,参照图8、图13,包括:对光刻胶层1喷洒显影液,以使整个光刻胶层1浸润在显影液中,第一部分11完全溶解于显影液中,第二部分12的曝光图像10所在区域溶解于显影液中。清洗去除溶解了光刻胶层1的显影液和多余的显影液,未被显影液溶解的第二部分12形成光刻胶图案8,
在一些实施例中,对光刻胶层进行显影处理后,对被保留的第二部分12进行后烘处理:在130℃~200℃温度硬烘焙处理未被去除的第二部分12,后烘时间为20~40分钟,以使第二部分12中的溶剂完全逸出,同时使第二部分12进一步聚合,从而增强了形成的光刻胶图案8的耐刻蚀性。
本实施例的光刻胶层的处理方法,在第一曝光处理时,将成像的焦平面调整到第二部分中以使形成的曝光图像位于第二部分中,提高了曝光效率;并且,本实施例通过第一部分减小入射至第二部分的光波波长,提高了第二部分的光刻分辨率,本实施例的光刻胶层的处理方法能够用于光刻特征尺寸更小、结构更加复杂多样的曝光过程。
本公开一示例性的实施例提供的一种光刻胶层,覆盖在目标层2上,光刻胶层1包括远离目标层2的第一部分11以及靠近目标层2的第二部分12,第一部分11的光吸收率小于第二部分12的光吸收率。
本实施例的光刻胶层,减小了第一部分11的光吸收率,提高了穿过第一部分11入射至第二部分12的入射光束透过率,提高入射光束在第二部分12中曝光的效率。
根据一个示例性实施例,参照图4,光刻胶层1的第一部分11用于减小从第一介质3入射至光刻胶层1的第二部分12的光波的波长。
本实施例的光刻胶层,将第一部分11作为入射光束入射在第二部分12的传播介质,通过第一部分11减小入射至第二部分12的入射光束的波长,提高第二部分12的光刻分辨率。
根据一个示例性实施例,参照图4,光刻胶层1的第一部分11的折射率n2大于第一介质3的折射率n1;光刻胶层1的第一部分11的折射率n2小于光刻胶层1的第二部分11的折射率n3。例如,当第一介质3为空气时,第一部分11的折射率n2大于1,当第一介质3为水时,第一部分11的折射率n2大于1.44。
本实施例的光刻胶层,在入射光束入射第二部分12的光传播路径中,形成了自第一介质3到第二部分12折射率逐渐增大的传播介质层,进一步提高了光刻胶层的光刻分辨率,在第二部分12形成的光刻胶图案精度更高、质量更好。
根据一个示例性实施例,参照图4光刻胶层1为正性光刻胶层。
本实施例的光刻胶层1为正性光刻胶层,可以通过处理第一部分11提高第一部分11的光敏感性,再通过曝光、显影处理去除第一部分11,仅保留第二部分12形成光刻胶图案,避免第一部分11影响光刻胶图案的顶端形貌。
根据一个示例性实施例,第一部分11的厚度大于从第一介质3入射至光刻胶层1的入射光束的波长的十分之一。例如,光刻设备的光波波长包括但不限于G线(436nm)、I线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)和极紫外光(EUV)(13.5nm)。相应的,举例来说,当采用KrF光刻设备时,可设置第一部分11的厚度大于24.8nm,当采用ArF光刻设备时,可设置第一部分11的厚度大于19.3nm,当采用EUV光刻设备时,可设置第一部分11的厚度大于1.35nm。
在一些实施例中,第一部分11的厚度小于第二部分12的厚度为的五分之一,在保证第二部分12的厚度满足刻蚀要求的情况下,降低剥离第一部分11的难度。
本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书的描述中,参考术语“实施例”、“示例性的实施例”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施方式或示例中。
在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
在本公开的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本公开和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本公开的限制。
可以理解的是,本公开所使用的术语“第一”、“第二”等可在本公开中用于描述各种结构,但这些结构不受这些术语的限制。这些术语仅用于将第一个结构与另一个结构区分。
在一个或多个附图中,相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见,附图中的多个部分没有按比例绘制。此外,可能未示出某些公知的部分。为了简明起见,可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的结构。在下文中描述了本公开的许多特定的细节,例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术,以便更清楚地理解本公开。但正如本领域技术人员能够理解的那样,可以不按照这些特定的细节来实现本公开。
虽然图1-3流程图中的各个步骤依次连接,但是这些步骤并不是必然按照连接的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图1-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明,本领域技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。
Claims (16)
1.一种光刻胶层的处理方法,其特征在于,所述处理方法包括:
在目标层上形成光刻胶层,所述光刻胶层包括远离所述目标层的第一部分和靠近所述目标层的第二部分;
采用第一工艺对所述光刻胶层进行处理,以使所述第一部分的光吸收率小于所述第二部分的光吸收率;
对所述光刻胶层进行第一曝光处理,在所述第二部分形成曝光图像;
剥离所述第一部分并对所述光刻胶层进行第一显影处理,以图案化所述第二部分为光刻胶图案。
2.根据权利要求1所述的光刻胶层的处理方法,其特征在于,所述采用第一工艺对所述光刻胶层进行处理,以使所述第一部分的光吸收率小于所述第二部分的光吸收率,包括:
采用第一工艺对所述第一部分进行处理,所述第一部分的光致酸产生剂反应形成光致酸生成物,处理后的所述第一部分的光致酸产生剂浓度比所述第二部分的光致酸产生剂浓度低。
3.根据权利要求2所述的光刻胶层的处理方法,其特征在于,所述采用第一工艺对所述第一部分进行处理,包括:
自所述光刻胶层的顶面向所述第一部分注入氨基离子,所述氨基离子的注入深度为第一深度,所述第一深度与所述第一部分的厚度相等。
4.根据权利要求2所述的光刻胶层的处理方法,其特征在于,所述采用第一工艺对所述第一部分进行处理,包括:
向所述光刻胶层的顶面喷涂碱性气体,以使所述第一部分的光致酸产生剂与所述碱性气体反应成为光致酸生成物。
5.根据权利要求1所述的光刻胶层的处理方法,其特征在于,所述采用第一工艺对所述光刻胶层进行处理,以使所述第一部分的光吸收率小于所述第二部分的光吸收率,包括:
加热所述目标层,通过所述目标层加热所述光刻胶层,以使所述第二部分的温度比所述第一部分的温度高。
6.根据权利要求2或5所述的光刻胶层的处理方法,其特征在于,所述剥离所述第一部分,包括:
采用第二工艺对所述第一部分进行处理,并剥离被第二工艺处理后的所述第一部分。
7.根据权利要求6所述的光刻胶层的处理方法,其特征在于,所述采用第二工艺对所述第一部分进行处理,包括:
自所述光刻胶层的顶面向所述光刻胶层中注入氢离子,所述氢离子的注入深度为第二深度,所述第二深度与所述第一部分的厚度相等。
8.根据权利要求6所述的光刻胶层的处理方法,其特征在于,所述采用第二工艺对所述第一部分进行处理,包括:
向所述光刻胶层的顶面喷涂酸性气体,所述酸性气体将所述第一部分中的光致酸生成物还原为光致酸产生剂。
9.根据权利要求6所述的光刻胶层的处理方法,其特征在于,所述剥离被第二工艺处理后的所述第一部分,包括:
对所述光刻胶层进行第二曝光处理,以曝光被第二工艺处理后的所述第一部分;
对所述光刻胶层进行第二显影处理,剥离被曝光后的所述第一部分。
10.根据权利要求1所述的光刻胶层的处理方法,其特征在于,所述第一曝光处理在曝光装置中进行,所述对所述光刻胶层进行第一曝光处理,包括:
调整所述曝光装置,使所述曝光装置成像的焦平面位于所述第二部分。
11.根据权利要求1所述的光刻胶层的处理方法,其特征在于,所述对所述光刻胶层进行第一曝光处理,包括:
在第一介质中向所述光刻胶层发射具有第一波长的第一入射光束,所述第一入射光束被所述第一部分折射为具有第二波长的第二入射光束,其中,所述第二波长小于所述第一波长;
所述第二入射光束入射至所述第二部分,在所述第二部分形成所述曝光图像。
12.一种光刻胶层,覆盖在目标层上,其特征在于,所述光刻胶层包括远离所述目标层的第一部分以及靠近所述目标层的第二部分,所述第一部分的光吸收率小于所述第二部分的光吸收率。
13.根据权利要求12所述的光刻胶层,其特征在于,所述光刻胶层的第一部分用于减小从第一介质入射至所述光刻胶层的第二部分的光波的波长。
14.根据权利要求13所述的光刻胶层,其特征在于,所述光刻胶层的第一部分的折射率大于所述第一介质的折射率;所述光刻胶层的第一部分的折射率小于所述光刻胶层的第二部分的折射率。
15.根据权利要求12所述的光刻胶层,其特征在于,所述光刻胶层为正性光刻胶层。
16.根据权利要求12所述的光刻胶层,其特征在于,所述第二部分包含的金属氧化物浓度大于所述第一部分包含的金属氧化物浓度。
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2022
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WO2023108999A1 (zh) | 2023-06-22 |
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