TW201342425A - 用於圖案平滑化之蒸氣處理程序及線內臨界尺寸縮窄 - Google Patents

用於圖案平滑化之蒸氣處理程序及線內臨界尺寸縮窄 Download PDF

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Abstract

敘述一種使基板圖案化的方法。該方法包含在基板上形成輻射敏感性材料層、及使用微影製程在輻射敏感性材料層中製備圖案，其中該圖案之特徵在於臨界尺寸(CD)及粗糙度。在輻射敏感性材料層中製備圖案之後，該方法更包含執行CD縮窄程序以使CD減少至一縮減CD、及執行蒸氣平滑化程序以使粗糙度減少至一減低粗糙度。

Description

用於圖案平滑化之蒸氣處理程序及線內臨界尺寸縮窄 【相關申請案之交互參照】
本申請案係關於待審之於2011年6月13日申請、名為「DOUBLE PATTERNING WITH INLINE CRITICAL DIMENSION SLIMMING」、案件編號TTCA-358之美國專利申請案第13/158,868號；及待審之於2011年6月13日申請、名為「SIDEWALL IMAGE TRANSFER PITCH DOUBLING AND INLINE CRITICAL DIMENSION SLIMMING」、案件編號TTCA-367之美國專利申請案第13/158,899號。這些申請案的整體內容係於此完整併入作為參考。
本發明關於使基板上之薄膜圖案化的方法，且尤其關於用以減少圖案之粗糙度的方法。
在材料處理方法中，圖案蝕刻包含例如光阻之輻射敏感性材料層施加至基板的上表面、使用光微影在輻射敏感性材料層中形成圖案、及使用蝕刻程序將形成於輻射敏感性材料層中之圖案轉移至基板上之下方薄膜。輻射敏感性材料的圖案化一般涉及使用例如光微影系統將輻射敏感性材料暴露至電磁(EM)輻射之圖形，然後使用顯影溶液移除輻射敏感性材料的被照射區域(如於正型光阻(positive-tone resist)之情形)、或未被照射區域(如於負型光阻(negative-tone resist)之情形)。
當臨界尺寸(CD)減少且形成於輻射敏感性材料上的圖形之深寬比增加時，包含但不限於：圖案崩塌、線邊緣粗糙度(line edge roughness,LER)、及線寬粗糙度(line width roughness,LWR)之圖形缺陷的可能性變得愈顯增加。在大部分的情況中，過量的圖案缺陷無法令人接受，且在某些情況中為災難性的。
本發明關於用以使基板上之薄膜圖案化的方法。本發明亦關於用以使基板上之薄膜圖案化並降低圖案之粗糙度的方法。本發明更關於使用臨界尺寸(CD)縮窄程序減少形成於基板上之薄膜中的圖形之CD的方法。再更進一步，本發明關於使用例如蒸氣平滑化程序之平滑化程序來減少形成於基板上之薄膜中的圖案之粗糙度的方法。
依據一實施例，敘述一種用以使基板圖案化的方法。該方法包含在基板上形成輻射敏感性材料層、及使用微影程序在輻射敏感性材料層中製備圖案，其中該圖案之特徵在於臨界尺寸(CD)及粗糙度。當在輻射敏感性材料層中製備圖案後，該方法更包含執行CD縮窄程序以將CD減少至一縮減CD，並執行平滑化程序以將粗糙度減少至一減低粗糙度。
110‧‧‧基板
120‧‧‧輻射敏感性材料層
122‧‧‧圖案
124‧‧‧臨界尺寸(CD)
125‧‧‧粗糙度
134‧‧‧縮減臨界尺寸(CD)
135‧‧‧減低粗糙度
200‧‧‧流程圖
210‧‧‧步驟
220‧‧‧步驟
230‧‧‧步驟
240‧‧‧步驟
300‧‧‧處理程序
301‧‧‧步驟
302‧‧‧步驟
303‧‧‧步驟
304‧‧‧步驟
310‧‧‧基板
320‧‧‧輻射敏感性材料層
321‧‧‧圖案
322‧‧‧中間圖案
323‧‧‧最終圖案
325‧‧‧CD
326‧‧‧中間縮減CD
335‧‧‧CD
401‧‧‧順序位置
402‧‧‧順序位置
403‧‧‧順序位置
404‧‧‧順序位置
410‧‧‧基板
420‧‧‧輻射敏感性材料層
422‧‧‧圖案
424‧‧‧粗糙度
430‧‧‧氣相環境
435‧‧‧化學處理表面層
510‧‧‧基板
520‧‧‧第一輻射敏感性材料層
520’‧‧‧凝固第一輻射敏感性材料層
522‧‧‧第一圖案
524‧‧‧第一臨界尺寸(CD)
526‧‧‧第一縮減CD
540‧‧‧第二輻射敏感性材料層
542‧‧‧第二圖案
544‧‧‧第二臨界尺寸
546‧‧‧第二縮減CD
550‧‧‧雙圖案
600‧‧‧流程圖
610‧‧‧步驟
620‧‧‧步驟
630‧‧‧步驟
635‧‧‧步驟
640‧‧‧步驟
650‧‧‧步驟
660‧‧‧步驟
670‧‧‧步驟
675‧‧‧步驟
680‧‧‧步驟
710‧‧‧基板
720‧‧‧第一輻射敏感性材料層
720’‧‧‧凝固第一輻射敏感性材料層
722‧‧‧第一圖案
724‧‧‧第一臨界尺寸
726‧‧‧第一縮減CD
740‧‧‧第二輻射敏感性材料層
742‧‧‧第二圖案
744‧‧‧第二CD
746‧‧‧第二縮減CD
750‧‧‧心軸圖案
760‧‧‧材料層
762‧‧‧殘留部份
763‧‧‧底部區域
764‧‧‧頂部表面
765‧‧‧側壁
770‧‧‧最終圖案
800‧‧‧流程圖
810‧‧‧步驟
820‧‧‧步驟
825‧‧‧步驟
830‧‧‧步驟
840‧‧‧步驟
910‧‧‧第一線CD
920‧‧‧第二線CD
1010‧‧‧第一線寬粗糙度
1020‧‧‧第二線寬粗糙度
在隨附圖式中：圖1A至1C顯示依據實施例之基板圖案化方法的簡化示意圖；圖2提供顯示依據另一實施例之基板圖案化方法的流程圖；圖3顯示依據另一實施例之執行CD縮窄程序的方法之簡化示意圖；圖4A至4E顯示依據另一實施例之執行蒸氣平滑化程序的方法之簡化示意圖；圖5A至5G顯示依據另一實施例之基板雙圖案化方法的簡化示意圖； 圖6提供顯示依據另一實施例之基板雙圖案化方法的流程圖；圖7A至7J顯示依據另一實施例之基板雙圖案化方法的簡化示意圖；圖8提供顯示依據另一實施例之基板雙圖案化方法的流程圖；圖9A及9B提供執行縮窄程序之示範性資料；且圖10A及10B提供執行蒸氣平滑化程序之示範性資料。
一種使基板圖案化的方法係於各種實施例中揭露。然而，熟悉相關領域者將察覺，各種實施例可在不具有具體細節之一或更多者的情況下實施，或以其他代替物及/或額外方法、材料、或構件加以實施。在其他情形中，已為熟知的結構、材料、或操作並未顯示或詳述，以避免妨礙本發明之各種實施例的實施態樣。
同樣地，為了說明之目的，提出特定數字、材料、及配置以提供對於本發明之透徹瞭解。然而，本發明可在沒有具體細節的情況下實施。再者，應瞭解圖中所示之各種實施例係說明圖，且不必然依比例繪示。
遍及此說明書所提及之「一實施例」或「實施例」或其變化者意指相關於包含在本發明之至少一實施例中的實施例加以敘述的特定特徵、結構、材料、或特性，但不表示其出現在每一實施例中。因此，遍及此說明書之各處中的例如「在一實施例中」或「在實施例中」之用語的出現不必然表示本發明之相同實施例。再者，特定特徵、結構、材料、或特性可在一或更多實施例中以任何合適方式結合。
雖然如此，應察知儘管所說明之一般概念的發明本質，內含於敘述內容中者為亦具有發明本質之特徵。
如此處使用之「基板」通常指依據本發明之實施例受處理之物件。該基板可包含任何材料部份或裝置(尤其半導體或其他電子裝置)之結構，且可例如為基底基板結構(例如半導體晶圓)、或基底基板結構上或上方 的一層(例如薄膜)。因此，不欲將基板限定在任何特定基底結構、下方層或上方層、圖案化或非圖案化，反之，預期其包含任何此層或基底結構、及任何層及/或基底結構之組合。以下的敘述可能指稱特定種類之基板，但這僅為了說明性目的且非限制。
現參照圖式，其中相似的參考編號指示遍及若干視圖的相同或對應部份。圖1A至1C、及圖2顯示依據一實施例使基板圖案化的方法。該方法係於流程圖200中顯示，且開始於步驟210中的在基板110上形成輻射敏感性材料層120。輻射敏感性材料層120可包含光阻。例如，輻射敏感性材料層120可包含248nm(奈米)光阻、193nm光阻、157nm光阻、EUV(極紫外線，extreme ultraviolet)光阻、或電子束敏感性光阻。再者，舉例來說，輻射敏感性材料層120可包含熱凝固(thermal freeze)光阻、電磁(EM)輻射凝固光阻、或化學凝固光阻。
輻射敏感性材料層120可藉由旋轉塗佈該材料至基板110上而形成。輻射敏感性材料層120可使用軌道系統形成。例如，該軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM光阻塗佈及顯影系統。在基板上形成光阻膜的其他系統及方法對於熟悉旋塗光阻技術領域者已為熟知。塗佈程序之後可為一或更多第一施加後烘烤(post-application bake,PAB)以加熱基板110、及該一或更多第一PABs之後的一或更多冷卻循環以冷卻基板110。
在步驟220中且如圖1B所示，圖案122係製備於輻射敏感性材料層120中。具有輻射敏感性材料層120之基板110係對齊於輻射曝光系統中之對齊位置，且以具有影像圖案之輻射加以成像。輻射曝光系統可包含乾式或溼式光微影系統。影像圖案可使用任何適合的習知步進微影系統、或掃描微影系統而形成。例如，光微影系統可商業上自ASML Netherlands B.V.(De Run 6501,5504 DR Veldhoven,The Netherlands)、或Canon USA,Inc.,Semiconductor Equipment Division(3300 North First Street,San Jose,CA 95134)取得。替代地，影像圖案可使用電子束微影系統而形成。
在已暴露至影像圖案的情況下，使輻射敏感性材料層120 經歷顯影程序以移除影像圖案區域，並於輻射敏感性材料層120中形成圖案122。圖案122之特徵可為臨界尺寸(CD)124及粗糙度125。粗糙度125可包含線邊緣粗糙度(LER)、或線寬粗糙度(LWR)、或LER及LWR二者。圖案122可包含線圖案。顯影程序可包含使基板暴露至例如軌道系統之顯影系統中的顯影溶液。例如，軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM光阻塗佈及顯影系統。顯影程序之前可為一或更多第一曝光後烘烤(post-exposure bakes,PEB)以加熱基板、及該一或更多第一PEBs後的一或更多冷卻循環以冷卻基板110。
在步驟230中且如圖1C所示，於輻射敏感性材料層120中製備圖案122後，執行臨界尺寸(CD)縮窄程序以將CD 124減少至縮減CD 134。圖3顯示CD縮窄程序，且圖9A及9B提供CD縮窄程序之例示性資料。
在步驟240中且亦如圖1C所示，於輻射敏感性材料層120中製備圖案122後，執行平滑化程序以將粗糙度125減少至減低粗糙度135。圖4A至4E顯示例如蒸氣平滑化程序之平滑化程序，且圖10A及10B提供蒸氣平滑化程序之例示性資料。
如以上所註記，平滑化程序可包含蒸氣(氣相)平滑化程序。然而，其亦可包含液體(液相)平滑化程序、或蒸氣及液體平滑化程序之組合。液體平滑化程序可包含執行例如一或更多含界面活性劑清洗程序。用以減少粗糙度的含界面活性劑清洗程序的額外細節可於名稱為「Multiple Chemical Treatment Process for Reducing Pattern Defect」、且於2011年8月9日提出申請的美國專利申請案第13/206,441號中尋得。
平滑化程序可額外包含熱處理(如提高基板溫度)。平滑化程序可更包含暴露至電磁(EM)輻射，如紫外線(UV)輻射、微波輻射、或電子束輻射。
如圖示於圖3中，CD縮窄程序包含始於接收基板310的處理程序300，該基板310上形成有其內製備圖案321之輻射敏感性材料層320。如以上所述，在輻射敏感性材料層320暴露至光微影系統中之電磁(EM) 輻射後，藉由使輻射敏感性材料層320暴露至第一顯影溶液而使輻射敏感性材料層320顯影，因此，留下具有CD 325之圖案321。在輻射敏感性材料層320暴露至EM輻射期間，圖案321之一(剖面線)部份暴露至中間強度之EM輻射，而在暴露至第一顯影溶液後仍留下。
在步驟301中，輻射敏感性材料層320係進一步藉由在升高之溫度下使輻射敏感性材料層320暴露至第二顯影溶液而顯影。在進行如此之過程中，升高之溫度下的第二顯影溶液移除圖案321之暴露至中間強度EM輻射的(剖面線)部份，留下具有中間縮減CD 326的中間圖案322。作為實例，第二顯影溶液可包括升高至大於或等於約23度C之熱顯影溫度的含TMAH溶液。替代性地，作為實例，第二顯影溶液可包括升高至大於或等於約25度C之熱顯影溫度的含TMAH溶液。替代性地，作為實例，第二顯影溶液可包括升高至大於或等於約30度C之熱顯影溫度的含TMAH溶液。替代性地，作為實例，第二顯影溶液可包括升高至大於或等於約23度C且小於或等於約50度C之熱顯影溫度的含TMAH溶液。再替代性地，作為實例，第二顯影溶液可包括升高至大於或等於約30度C且小於或等於約50度C之熱顯影溫度的含TMAH溶液。在此處理步驟中，顯影溶液之濃度、溫度、及暴露時間為可受調整以達到圖案CD控制的處理參數。
在步驟302中，具有中間縮減CD 326之中間圖案322利用酸(以「+」號、及/或H+代表)溶液加以處理。作為實例，可如上述將含酸溶液經由旋轉塗佈施加至具有中間縮減CD 326之輻射敏感性材料層320。在此處理步驟中，含酸溶液之濃度、溫度、及暴露時間為可受調整以達到圖案CD控制的處理參數。
在步驟303中，升高輻射敏感性材料層320之溫度以使酸擴散至輻射敏感性材料層320中之圖案內。作為實例，升高輻射敏感性材料層320至大於或等於約50度C之烘烤溫度。替代性地，作為實例，升高輻射敏感性材料層320至自約50度C至約180度C之範圍內的烘烤溫度。在此處理步驟中，溫度及曝光時間為可受調整以達到圖案CD控制的處理參數。
在步驟304中，再進一步藉由將輻射敏感性材料層320暴露 至第三顯影溶液而使輻射敏感性材料層320顯影。在進行如此之過程中，第三顯影溶液在輻射敏感性材料層320中形成具有縮減CD 335之最終圖案323。作為實例，第三顯影溶液可包括室溫下的含TMAH溶液。在此處理步驟中，顯影溶液之濃度、溫度、及暴露時間為可受調整以達到圖案CD控制的處理參數。
CD縮窄程序之額外細節可在名為「Resist Pattern Slimming Treatment Method」之美國公開專利申請案第2010/0291490A1中尋得。CD縮窄程序之其他細節可於以下尋得：2010年3月31日申請的名為「Method of Slimming Radiation-Sensitive Material Lines in Lithographic Applications」之美國專利申請案第12/751,362號、並公開為美國公開專利申請案第2011/0244402號；或2011年3月31日申請的名為「Method of Slimming Radiation-Sensitive Material Lines in Lithographic Applications」之美國專利申請案第13/077,833號、並公開為美國公開專利申請案第2011/0244403號。
如圖9A及9B所示，執行CD縮窄程序以將約50nm(奈米)之第一線CD 910縮減至約29.2nm之第二線CD。
如圖示於圖4A至4E，平滑化程序包含始於接收基板410的處理程序，該基板410上形成有其內製備圖案422(見圖4A)之輻射敏感性材料層420。如以上所述，在輻射敏感性材料層420暴露至光微影系統中之電磁(EM)輻射後，藉由使輻射敏感性材料層420暴露至顯影溶液而使輻射敏感性材料層420顯影，因此，留下具有粗糙度424之圖案422。
如以上所述，平滑化程序可包含氣相平滑化程序。在此，如圖4B所示，輻射敏感性材料層420中之圖案422係暴露至氣相環境430。在一實施例中，氣相環境430可包括含有N-甲基吡咯烷酮或N-甲基-2-吡咯烷酮之處理蒸氣。例如，可使基板410暴露至處理溶液之原子化噴霧。此外，可在基板410上之圖案422暴露至處理蒸氣期間加熱基板以升高基板之溫度。基板之溫度可於自約20度C至約100度C的範圍內，且可較佳地在自約30度C至約50度C之範圍內。再者，可在基板410上之圖案422暴露至處理蒸氣期間利用電磁(EM)輻射照射基板。在此處理步驟中，處理溶液之濃度、基板之溫度、氣相環境430之壓力、及暴露時間為可受調整已 達到粗糙度減少或控制的處理參數。
如圖4C所示，化學處理表面層435係產生作為其內製備有圖案422之輻射敏感性材料層420暴露至氣相環境430的結果。氣相環境430與輻射敏感性材料層420之暴露部份反應，以造成化學處理表面層435內的輻射敏感性材料之「熔化」或回流，且因此使輻射敏感性材料層420之暴露表面平滑(見圖4D)。
其後，如圖4E所示，使圖案422經歷乾燥程序以自暴露部份移除殘留物至氣相環境430。乾燥程序可包含大氣壓力或真空壓力下的旋轉乾燥程序。乾燥程序可更包含分配乾燥流體於圖案422上。乾燥流體可為氣相或液相。例如，乾燥流體可包含異丙醇(IPA)。
如圖10A及10B所示，執行蒸氣平滑化程序以將具有63.8nm(奈米)之線CD的約5.7nm之第一線寬粗糙度(LWR)1010減少至具有約64.7nm之線CD的約3.8nm之第二LWR 1020。
平滑化程序可在CD縮窄程序之前(見圖3中之順序位置401)、之後(見圖3中之順序位置404)、或期間(見圖3中之順序位置402、403)執行。在CD縮窄程序期間，平滑化程序可在分配升高至熱顯影溫度之第二顯影溶液之後、且以含酸處理化合物處理基板(見圖3中之順序位置402)之前執行。或者，在CD縮窄程序期間，平滑化程序可在烘烤基板以使酸擴散之後、且分配第三顯影溶液(見圖3中之順序位置403)之前執行。又或者，可執行一或更多額外平滑化程序以進一步將減低粗糙度減少至另一減低粗糙度。
使基板圖案化之方法更包含藉由決定臨平滑化程序前評定之平滑化前粗糙度(亦即圖1A中之粗糙度125)及決定平滑化程序後立即評定之平滑化後粗糙度(亦即圖1C中的減低粗糙度135)來表示粗糙度之特徵、以及在粗糙度上達到超過10%之減低，其中粗糙度上之減低係量測為平滑化前粗糙度與平滑化後粗糙度之間的差值對平滑化前粗糙度的百分比率。又再者，平滑化程序可在粗糙度上達到超過30%之減低。更再者，平滑化程序可在粗糙度上達到超過50%之減低。
現參照圖5A至5G、及圖6，依據另一實施例顯示使基板雙 圖案化之方法。雙圖案化技術可包含微影-蝕刻-微影-蝕刻(Litho-Etch-Litho-Etch,LELE)技術、微影-微影-蝕刻(Litho-Litho-Etch,LLE)技術、或微影-凝固-微影-蝕刻(Litho-freeze-Litho-Etch,LFLE)技術。
在LELE雙圖案化中，基板係暴露至第一圖案，該第一圖案係顯影於輻射敏感性材料中，形成於輻射敏感性材料中之第一圖案係使用蝕刻程序轉移至下方層，且然後此系列步驟針對第二圖案而重複。如以上所述，CD縮窄程序可用以減少第一圖案之CD或減少第二圖案之CD、或減少第一圖案及第二圖案二者之CD。再者，如以上所述，平滑化程序可用以減低第一圖案之粗糙度、或減低第二圖案之粗糙度、或減低第一圖案及第二圖案二者之粗糙度。
在LLE雙圖案化中，基板係暴露至第一圖案，基板係暴露至第二圖案，第一圖案及第二圖案係顯影於輻射敏感性材料中，且形成於輻射敏感性材料中之第一圖案及第二圖案係使用蝕刻程序轉移至下方層。如以上所述，CD縮窄程序可用以減少第一圖案之CD或減少第二圖案之CD、或減少第一圖案及第二圖案二者之CD。再者，如以上所述，平滑化程序可用以減低第一圖案之粗糙度、或減低第二圖案之粗糙度、或減低第一圖案及第二圖案二者之粗糙度。
LLE雙圖案化之一方法包含利用在第一圖案層中之第一圖案上施加凝固材料以在其中造成「凝固現象」或交叉連接的微影-凝固-微影-蝕刻(Litho-Freeze-Litho-Etch,LFLE)技術，因此容許第一圖案層耐受後續的具有第二圖案之第二圖案層的處理。LFLE雙圖案化技術現更詳細地敘述。
該方法係顯示於流程圖600，且開始於步驟610中的在基板510上形成第一輻射敏感性材料層520。第一輻射敏感性材料層520可包含光阻。例如，第一輻射敏感性材料層520可包含248nm(奈米)光阻、193nm光阻、157nm光阻、EUV(極紫外線，extreme ultraviolet)光阻、或電子束敏感性光阻。再者，舉例來說，第一輻射敏感性材料層520可包含熱凝固(thermal freeze)光阻、電磁(EM)輻射凝固光阻、或化學凝固光阻。
第一輻射敏感性材料層520可藉由旋轉塗佈該材料至基板510上而形成。第一輻射敏感性材料層520可使用軌道系統形成。例如，該 軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM光阻塗佈及顯影系統。在基板上形成光阻膜的其他系統及方法對於熟悉旋塗光阻技術領域者已為熟知。塗佈程序之後可為一或更多第一施加後烘烤(PAB)以加熱基板510、及該一或更多第一PABs之後的一或更多冷卻循環以冷卻基板510。
在步驟620中且如圖5B所示，具有第一輻射敏感性材料層520之基板510係對齊於輻射曝光系統中之第一對齊位置，且以具有第一影像圖案之第一輻射加以成像。輻射曝光系統可包含乾式或溼式光微影系統。第一影像圖案可使用任何適合的習知步進微影系統、或掃描微影系統而形成。例如，光微影系統可商業上自ASML Netherlands B.V.(De Run 6501,5504 DR Veldhoven,The Netherlands)、或Canon USA,Inc.,Semiconductor Equipment Division(3300 North First Street,San Jose,CA 95134)取得。替代地，第一影像圖案可使用電子束微影系統而形成。
在已暴露至第一影像圖案的情況下，使第一輻射敏感性材料層520經歷顯影程序以移除第一影像圖案區域，並於第一輻射敏感性材料層520中形成第一圖案522。第一圖案522之特徵可為第一臨界尺寸(CD)524及第一粗糙度。第一圖案522可包含第一線圖案。顯影程序可包含使基板暴露至例如軌道系統之顯影系統中的顯影溶液。例如，軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM光阻塗佈及顯影系統。顯影程序之前可為一或更多第一曝光後烘烤(post-exposure bakes,PEB)以加熱基板510、及該一或更多第一PEBs後的一或更多冷卻循環以冷卻基板510。
在步驟630中且如圖5C所示，執行第一臨界尺寸(CD)縮窄程序以將第一CD 524減少至第一縮減CD 526。圖3顯示CD縮窄程序，且圖9A及9B提供CD縮窄程序之例示性資料。
在步驟635中，執行第一平滑化程序以將第一粗糙度減少至第一減低粗糙度。圖4A至4E顯示例如蒸氣平滑化程序，且圖10A及10B提供蒸氣平滑化程序之例示性資料。第一平滑化程序可在第一CD縮窄程序 之前、期間、或之後執行。
在步驟640中且如圖5D所示，第一輻射敏感性材料層520中具有第一縮減CD 526及第一粗糙度之第一圖案522係使用凝固程序加以凝固，以形成凝固第一輻射敏感性材料層520’。在一實施例中，第一輻射敏感性材料層520可包含可熱固化凝固光阻，其中使用凝固程序凝固第一輻射敏感性材料層520中之第一圖案522包含烘烤(或加熱)第一輻射敏感性材料層520以熱固化並保持具有第一縮減CD 526之第一圖案522。在凝固程序期間，溫度及烘烤時間係可受調整以達到圖案CD控制的處理參數。
如稍後將討論且儘管不欲為限制性，但如於此使用的用語「凝固」(freeze、freezing、frozen等)代表其中輻射敏感性材料層受製備及/或處理以改變輻射敏感性材料層之狀態、俾承受後續微影處理的程序或程序之結果。例如，一旦圖形在輻射敏感性材料層中凝固，該圖案在額外微影程序之後留下而具有或不具有對於圖案CD的一些改變。
在替代性實施例中，第一輻射敏感性材料層520可包含可電磁(EM)輻射固化凝固光阻，其中使用凝固程序凝固第一輻射敏感性材料層520中之第一圖案522包含使第一輻射敏感性材料層520暴露至EM輻射以輻射性固化並保持具有第一縮減CD 526之第一圖案522。在凝固程序期間，EM強度及暴露時間係可受調整以達到圖案CD控制的處理參數。
在又另一替代性實施例中，第一輻射敏感性材料層520可包含可化學固化凝固光阻，其中使用凝固程序凝固第一輻射敏感性材料層520中之第一圖案522包含施加化學凝固材料至第一輻射敏感性材料層520並使化學凝固材料與其反應，以化學性固化並保持具有第一縮減CD 526之第一圖案522。在凝固程序期間，化學凝固材料之濃度及類型、及暴露時間係可受調整以達到圖案CD控制的處理參數。
其中，化學凝固材料可施加於第一輻射敏感性材料層520上方以與第一輻射敏感性材料層520化學性交互作用。化學凝固材料可藉由旋轉塗佈該材料至基板510上而形成。化學凝固材料可使用軌道系統形成。例如，軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM 光阻塗佈及顯影系統。在基板上形成光阻膜的其他系統及方法對於熟悉旋塗光阻技術領域者已為熟知。塗佈程序之後可為一或更多烘烤程序以加熱基板510並固化至少一部分化學凝固材料。
作為施加化學凝固材料至基板510並加熱基板510之結果，一部分化學凝固材料與第一輻射敏感性材料層520之暴露表面反應，以形成凝固第一輻射敏感性材料層520’。其後，使用剝除溶液將化學凝固材料自基板510剝除，以保持凝固第一輻射敏感性材料層520’中之第一圖案522。剝除溶液可含有習知剝除溶液或高當量濃度剝除溶液。例如，剝除溶液含有具大於0.26之當量(N)的活性溶質。或者，剝除溶液含有具大於0.3之當量(N)的活性溶質。或者，剝除溶液含有具大於0.4之當量(N)的活性溶質。或者，剝除溶液含有具大於0.5之當量(N)的活性溶質。
剝除溶液可包含水性鹼溶液。此外，剝除溶液可含有氫氧化物。此外，剝除溶液可含有四級氫氧化銨。再者，剝除溶液可包含氫氧化四甲銨(TMAH)。剝除溶液中的TMAH當量(N)可等於或大於0.26。或者，剝除溶液中的TMAH當量(N)可大於或等於0.3。或者，剝除溶液中的TMAH當量(N)可大於或等於0.4。或者，剝除溶液中的TMAH當量(N)可大於或等於0.5。再或者，剝除溶液中的TMAH當量(N)可為約0.32。剝除溶液中的TMAH濃度可等於或大於2.36%w/v(或每100毫升(ml)之溶液中2.36克之溶質)。或者，剝除溶液中的TMAH濃度可大於2.72%w/v(或每100毫升(ml)之溶液中2.72克之溶質)。習知的剝除溶液具有0.26或更低的當量(N)。例如，基於TMAH之剝除溶液可輕易以0.26之當量取得自商業供應商。當量(N)增加超過0.26導致基板之雙圖案化的產量及減少影響裝置產能的基板缺陷。
在各實施例中，凝固程序產生部份或整體延伸通過第一圖案522之保護層，其保護第一輻射敏感性材料層520中之第一圖案522免於後續的例如塗佈、暴露、顯影之微影程序、及縮窄程序之害，因此，「凝固」第一輻射敏感性材料層520以形成特徵在於第一縮減CD的凝固第一輻射敏感性材料層520’。
第一輻射敏感性材料層(不論其是否為可熱固化凝固光阻、 可EM固化凝固光阻、或可化學固化凝固光阻)可包含當受熱處理、輻射處理、或化學處理時表現交叉連接的材料。此外，化學凝固材料可包含任何可在輻射敏感性材料層中造成交叉連接的可移除材料。化學凝固材料可包含聚合材料。例如，這些材料可包含商業上可由JSR Micro,Inc.(1280 North Mathilda Avenue,Sunnyvale,CA 94089)取得的材料，包含例如FZX F112凝固材料。或者，舉例來說，這些材料可包含商業上可由Dow Chemical Company(100 Independence Mall West,Philadelphia,PA 19106)之獨資子公司Rohm and Haas取得的材料，包含例如SCTM 1000 Surface Curing Agents(SCA)。
在步驟650中且如圖5E所示，第二輻射敏感性材料層540係形成於基板510上。第二輻射敏感性材料層540可包含光阻。舉例來說，第二輻射敏感性材料層540可包含248nm(奈米)光阻、193nm光阻、157nm光阻、EUV(極紫外線，extreme ultraviolet)光阻、或電子束敏感性光阻。第二輻射敏感性材料層540可藉由旋轉塗佈該材料至基板510上而形成。第二輻射敏感性材料層540可使用軌道系統形成。例如，該軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM光阻塗佈及顯影系統。在基板上形成光阻膜的其他系統及方法對於熟悉旋塗光阻技術領域者已為熟知。塗佈程序之後可為一或更多第二PABs以加熱基板510、及該一或更多第二PABs之後的一或更多冷卻循環以冷卻基板510。
在步驟660中且如圖5F所示，具有第二輻射敏感性材料層540之基板510係對齊於輻射曝光系統中之第二對齊位置，且以具有第二影像圖案之第二輻射加以成像。第二輻射可與第一輻射相同或不同於第一輻射。輻射曝光系統可包含乾式或溼式光微影系統。第二影像圖案可使用任何適合的習知步進微影系統、或掃描微影系統而形成。例如，光微影系統可商業上自ASML Netherlands B.V.(De Run 6501,5504 DR Veldhoven,The Netherlands)、或Canon USA,Inc.,Semiconductor Equipment Division(3300 North First Street,San Jose,CA 95134)取得。替代地，第二影像圖案可使用電子束微影系統而形成。
在已暴露至第二影像圖案的情況下，使第二輻射敏感性材料 層540經歷顯影程序以移除第二影像圖案區域，並於第二輻射敏感性材料層540中形成第二圖案542。第二圖案542之特徵可為第二臨界尺寸(CD)544及第二粗糙度。第二圖案542可包含第二線圖案。顯影程序可包含使基板暴露至例如軌道系統之顯影系統中的顯影溶液。例如，軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM光阻塗佈及顯影系統。顯影程序之前可為一或更多第二PEBs以加熱基板510、及該一或更多第一PEBs後的一或更多冷卻循環以冷卻基板510。
在步驟670中且如圖5G所示，執行第二臨界尺寸(CD)縮窄程序以將第二CD 544減少至第二縮減CD 546，因此留下具有第一圖案522及第二圖案542的雙圖案550。圖3顯示CD縮窄程序，且圖9A及9B提供CD縮窄程序之例示性資料。
在步驟675中，執行第二平滑化程序以將第二粗糙度減少至第二減低粗糙度。圖4A至4E顯示蒸氣平滑化程序，且圖10A及10B提供蒸氣平滑化程序之例示性資料。第二平滑化程序可在第二CD縮窄程序之前、期間、或之後執行。
在步驟680中，包含具有第一縮減CD 526及第一減低粗糙度之第一圖案522與具有第二縮減CD 546及第二減低粗糙度之第二圖案542的雙圖案550係使用一或更多蝕刻程序轉移至基板510之下方層。一或更多蝕刻程序可包含溼式或乾式蝕刻程序的任何組合。乾式蝕刻程序可包含乾式電漿蝕刻程序或乾式非電漿蝕刻程序。
可使第一CD縮窄程序、第一平滑化程序、第二CD縮窄程序、第二平滑化程序、凝固程序、第一微影程序、或第二微影程序、或其二或更多者之組合的至少一處理參數最佳化，以預防第一圖案及第二圖案的崩塌。再者，可使第一CD縮窄程序、第一平滑化程序、第二CD縮窄程序、第二平滑化程序、凝固程序、第一微影程序、或第二微影程序、或其二或更多者之組合的至少一處理參數最佳化，以在第二圖案中製造第二縮減CD而最低限度地影響已經歷凝固程序的第一圖案中之第一縮減CD。
作為實例，第一圖案之第一CD及/或第二圖案之第二CD可 受調整以達到具有縮減CD及減低粗糙度之第一及第二圖案的最佳印刷。或者，作為實例，第一CD與第一縮減CD之間的減少量、第一粗糙度與第一減低粗糙度之間的減少量、第二CD與第二縮減CD之間的減少量、及/或第二粗糙度與第二減低粗糙度之間的減少量可受調整以達到具有縮減CD及減低粗糙度之第一及第二圖案的最佳印刷。
在一實施例中，第二CD縮窄程序可設計成在第二圖案中達到第二縮減CD，而最低限度地影響第一圖案中之第一縮減CD。例如，可執行第一微影程序及第二微影程序以印刷實質上或大約相等的第一CD及第二CD。其後，第一CD縮窄程序將第一CD減少至第一縮減CD，且第二CD縮窄程序將第二CD減少至第二縮減CD，而不影響第一縮減CD，使得第一縮減CD與第二縮減CD實質上或大約相等。
在替代性實施例中，第二CD縮窄程序可設計成達到第一縮減CD及第二CD二者的減少。例如，可執行第一微影程序及第二微影程序以達到第一CD及第二CD，其中第一CD係印刷為大於第二CD。此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD達約5%。此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD達約10%。此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD達約15%。此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD達約25%。此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD約25%至約50%。再此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD約50%至約75%。其後，第一CD縮窄程序將第一CD減少至第一縮減CD，且第二CD縮窄程序將第二CD減少至第二縮減CD，而進一步將第一縮減CD減少至第三縮減CD，使得第三縮減CD與第二縮減CD實質上或大約相等。
現參照圖7A至7J、及圖8，顯示依據又另一實施例的使基板多重圖案化的方法。多重圖案化技術可包含側壁影像轉移(sidewall image transfer,SIT)技術。SIT技術可與單一圖案化技術(見圖1A至1C)整合以產生雙圖案，或其可與雙圖案化技術(見圖7A至7G)整合以產生四重圖案。現更加詳細敘述SIT技術與LFLE雙圖案化技術的整合。
該方法係顯示於流程圖800，且開始於步驟810、使用微影程序在輻射敏感性材料層中製備圖案，其中該圖案之特徵在於臨界尺寸 (CD)。
如圖7A所示，圖案之製備可包含在基板710上形成第一輻射敏感性材料層720。第一輻射敏感性材料層720可包含光阻。例如，第一輻射敏感性材料層720可包含248nm(奈米)光阻、193nm光阻、157nm光阻、EUV(極紫外線，extreme ultraviolet)光阻、或電子束敏感性光阻。再者，舉例來說，第一輻射敏感性材料層720可包含熱凝固光阻、電磁(EM)輻射凝固光阻、或化學凝固光阻。
第一輻射敏感性材料層720可藉由旋轉塗佈該材料至基板710上而形成。第一輻射敏感性材料層720可使用軌道系統形成。例如，該軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM光阻塗佈及顯影系統。在基板上形成光阻膜的其他系統及方法對於熟悉旋塗光阻技術領域者已為熟知。塗佈程序之後可為一或更多第一施加後烘烤(PAB)以加熱基板710、及該一或更多第一PABs之後的一或更多冷卻循環以冷卻基板710。
如圖8B所示，圖案之製備可更包含使用第一微影程序在第一輻射敏感性材料層720中製備第一圖案722，其中第一圖案722之特徵在於第一臨界尺寸(CD)124及第一粗糙度。具有第一輻射敏感性材料層720之基板710係對齊於輻射曝光系統中之第一對齊位置，且以具有第一影像圖案之第一輻射加以成像。輻射曝光系統可包含乾式或溼式光微影系統。第一影像圖案可使用任何適合的習知步進微影系統、或掃描微影系統而形成。例如，光微影系統可商業上自ASML Netherlands B.V.(De Run 6501,5504 DR Veldhoven,The Netherlands)、或Canon USA,Inc.,Semiconductor Equipment Division(3300 North First Street,San Jose,CA 95134)取得。替代地，第一影像圖案可使用電子束微影系統而形成。
在已暴露至第一影像圖案的情況下，使第一輻射敏感性材料層720經歷顯影程序以移除第一影像圖案區域，並於第一輻射敏感性材料層720中形成第一圖案722。第一圖案722之特徵可為第一臨界尺寸(CD)724及第一粗糙度。第一圖案722可包含第一線圖案。顯影程序可包含使基板 暴露至例如軌道系統之顯影系統中的顯影溶液。例如，軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM光阻塗佈及顯影系統。顯影程序之前可為一或更多第一曝光後烘烤(PEB)以加熱基板710、及該一或更多第一PEBs後的一或更多冷卻循環以冷卻基板710。
在步驟820中，於製備圖案之後，執行CD縮窄程序以將CD減少至縮減CD。執行CD縮窄程序可包含如圖7C所示之執行第一CD縮窄程序以將第一CD 724減少至第一縮減CD 726。圖3顯示CD縮窄程序，且圖9A及9B提供CD縮窄程序之例示性資料。
在步驟825中，於製備圖案後，執行平滑化程序以將粗糙度減少至減低粗糙度。執行平滑化程序可包含執行第一平滑化程序已將第一粗糙度減少至第一減低粗糙度。圖4A至4E顯示蒸氣平滑化程序，且圖10A及10B提供蒸氣平滑化程序之例示性資料。第一平滑化程序可在第一CD縮窄程序之前、期間、或之後執行。
如圖7D所示，第一輻射敏感性材料層720中具有第一縮減CD 726及第一粗糙度之第一圖案722係使用凝固程序加以凝固，以形成凝固第一輻射敏感性材料層720’。在一實施例中，第一輻射敏感性材料層720可包含可熱固化凝固光阻，其中使用凝固程序凝固第一輻射敏感性材料層720中之第一圖案722包含烘烤(或加熱)第一輻射敏感性材料層720以熱固化並保持具有第一縮減CD 726之第一圖案722。在凝固程序期間，溫度及烘烤時間係可受調整以達到圖案CD控制的處理參數。
如稍後將討論且儘管不欲為限制性，但如於此使用的用語「凝固」(freeze、freezing、frozen等)代表其中輻射敏感性材料層受製備及/或處理以改變輻射敏感性材料層之狀態、俾承受後續微影處理的程序或程序之結果。例如，一旦圖形在輻射敏感性材料層中凝固，該圖案在額外微影程序之後留下而具有或不具有對於圖案CD的一些改變。
在替代性實施例中，第一輻射敏感性材料層720可包含可EM輻射固化凝固光阻，其中使用凝固程序凝固第一輻射敏感性材料層720中之第一圖案722包含使第一輻射敏感性材料層720暴露至EM輻射以輻射 性固化並保持具有第一縮減CD 726之第一圖案722。在凝固程序期間，EM強度及暴露時間係可受調整以達到圖案CD控制的處理參數。
在又另一替代性實施例中，第一輻射敏感性材料層720可包含可化學固化凝固光阻，其中使用凝固程序凝固第一輻射敏感性材料層720中之第一圖案722包含施加化學凝固材料至第一輻射敏感性材料層720並使化學凝固材料與其反應，以化學性固化並保持具有第一縮減CD 726之第一圖案722。在凝固程序期間，化學凝固材料之濃度及類型、及暴露時間係可受調整以達到圖案CD控制的處理參數。
其中，化學凝固材料可施加於第一輻射敏感性材料層720上方以與第一輻射敏感性材料層720化學性交互作用。化學凝固材料可藉由旋轉塗佈該材料至基板710上而形成。化學凝固材料可使用軌道系統形成。例如，軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM光阻塗佈及顯影系統。在基板上形成光阻膜的其他系統及方法對於熟悉旋塗光阻技術領域者已為熟知。塗佈程序之後可為一或更多烘烤程序以加熱基板510並固化至少一部分化學凝固材料。
作為施加化學凝固材料至基板710並加熱基板710之結果，一部分化學凝固材料與第一輻射敏感性材料層720之暴露表面反應，以形成凝固第一輻射敏感性材料層720’。其後，使用剝除溶液將化學凝固材料自基板710剝除，以保持凝固第一輻射敏感性材料層720’中之第一圖案722。剝除溶液可含有習知剝除溶液或高當量濃度剝除溶液。例如，剝除溶液含有具大於0.26之當量(N)的活性溶質。或者，剝除溶液含有具大於0.3之當量(N)的活性溶質。或者，剝除溶液含有具大於0.4之當量(N)的活性溶質。或者，剝除溶液含有具大於0.5之當量(N)的活性溶質。
剝除溶液可包含水性鹼溶液。此外，剝除溶液可含有氫氧化物。此外，剝除溶液可含有四級氫氧化銨。再者，剝除溶液可包含氫氧化四甲銨(TMAH)。剝除溶液中的TMAH當量(N)可等於或大於0.26。或者，剝除溶液中的TMAH當量(N)可大於或等於0.3。或者，剝除溶液中的TMAH當量(N)可大於或等於0.4。或者，剝除溶液中的TMAH當量(N)可大於或等 於0.5。再或者，剝除溶液中的TMAH當量(N)可為約0.32。剝除溶液中的TMAH濃度可等於或大於2.36%w/v(或每100毫升(ml)之溶液中2.36克之溶質)。或者，剝除溶液中的TMAH濃度可大於2.72%w/v(或每100毫升(ml)之溶液中2.72克之溶質)。習知的剝除溶液具有0.26或更低的當量(N)。例如，基於TMAH之剝除溶液可輕易以0.26之當量取得自商業供應商。當量(N)增加超過0.26導致基板之雙圖案化的產量及減少影響裝置產能的基板缺陷。
在各實施例中，凝固程序產生部份或整體延伸通過第一圖案722之保護層，其保護第一輻射敏感性材料層720中之第一圖案722免於後續的例如塗佈、暴露、顯影之微影程序、及縮窄程序之害，因此，「凝固」第一輻射敏感性材料層720以形成特徵在於第一縮減CD的凝固第一輻射敏感性材料層720’。
第一輻射敏感性材料層(不論其是否為可熱固化凝固光阻、可EM固化凝固光阻、或可化學固化凝固光阻)可包含當受熱處理、輻射處理、或化學處理時表現交叉連接的材料。此外，化學凝固材料可包含任何可在輻射敏感性材料層中造成交叉連接的可移除材料。化學凝固材料可包含聚合材料。例如，這些材料可包含商業上可由JSR Micro,Inc.(1280 North Mathilda Avenue,Sunnyvale,CA 94089)取得的材料，包含例如FZX F112凝固材料。或者，舉例來說，這些材料可包含商業上可由Dow Chemical Company(100 Independence Mall West,Philadelphia,PA 19106)之獨資子公司Rohm and Haas取得的材料，包含例如SCTM 1000 Surface Curing Agents(SCA)。
如圖7E所示，製備圖案可更包含在基板710上形成第二輻射敏感性材料層740。第二輻射敏感性材料層740可包含光阻。舉例來說，第二輻射敏感性材料層740可包含248nm(奈米)光阻、193nm光阻、157nm光阻、EUV(極紫外線，extreme ultraviolet)光阻、或電子束敏感性光阻。第二輻射敏感性材料層740可藉由旋轉塗佈該材料至基板710上而形成。第二輻射敏感性材料層740可使用軌道系統形成。例如，該軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM光阻塗佈及顯影系統。在基 板上形成光阻膜的其他系統及方法對於熟悉旋塗光阻技術領域者已為熟知。塗佈程序之後可為一或更多第二PABs以加熱基板710、及該一或更多第二PABs之後的一或更多冷卻循環以冷卻基板710。
如圖7F所示，製備圖案更包含使用第二微影程序在第二輻射敏感性材料層740中製備第二圖案742，其中第二圖案742之特徵在於第二CD 744及第二粗糙度。具有第二輻射敏感性材料層740之基板710係對齊於輻射曝光系統中之第二對齊位置，且以具有第二影像圖案之第二輻射加以成像。第二輻射可與第一輻射相同或不同於第一輻射。輻射曝光系統可包含乾式或溼式光微影系統。第二影像圖案可使用任何適合的習知步進微影系統、或掃描微影系統而形成。例如，光微影系統可商業上自ASML Netherlands B.V.(De Run 6501,5504 DR Veldhoven,The Netherlands)、或Canon USA,Inc.,Semiconductor Equipment Division(3300 North First Street,San Jose,CA 95134)取得。替代地，第二影像圖案可使用電子束微影系統而形成。
在已暴露至第二影像圖案的情況下，使第二輻射敏感性材料層740經歷顯影程序以移除第二影像圖案區域，並於第二輻射敏感性材料層740中形成第二圖案742。第二圖案742之特徵可為第二臨界尺寸(CD)744及第二粗糙度。第二圖案742可包含第二線圖案。顯影程序可包含使基板暴露至例如軌道系統之顯影系統中的顯影溶液。例如，軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHUS®、LITHUSTMProTM、或LITHUSTMProVTM光阻塗佈及顯影系統。顯影程序之前可為一或更多第二PEBs以加熱基板710、及該一或更多第一PEBs後的一或更多冷卻循環以冷卻基板710。
如圖7G所示，執行CD縮窄程序可更包含執行第二CD縮窄程序以將第二CD 744減少至第二縮減CD 746，因此留下具有第一圖案722及第二圖案742之心軸圖案750。圖3顯示CD縮窄程序，且圖9A及9B提供CD縮窄程序之例示性資料。
執行平滑化程序可更包含執行第二平滑化程序以將第二粗糙度減少至第二減低粗糙度。圖4A至4E顯示蒸氣平滑化程序，且圖10A及10B提供蒸氣平滑化程序之例示性資料。第二平滑化程序可在第二CD 縮窄程序之前、期間、或之後執行。
在步驟830中且如圖7H所示，材料層760係保形地沉積於具有縮減CD及減低粗糙度的圖案上，其中具有縮減CD及減低粗糙度的圖案可包括含具有第一縮減CD 726及第一減低粗糙度之第一圖案722、及具有第二縮減CD 746及第二減低粗糙度之第二圖案742的心軸圖案750。保形沉積材料層760之技術可包含CVD(化學氣相沉積)程序、電漿增強CVD程序、原子層沉積(ALD)程序、電漿增強ALD程序，或更概括而言包含單層沉積程序。
材料層760可包含氧化物、氮化物、或氮氧化物。例如，材料層760可包含矽氧化物(SiOx)、矽氮化物(SiNy)、或矽氮氧化物(SiOxNy)。然而，材料層760可包含其他材料。
在步驟840中且如圖7I所示，材料層760矽使用蝕刻程序而被部份移除以暴露圖案(如心軸圖案750)之頂部表面764，並開啟材料層760位於圖案之相鄰特徵部之間的底部區域763之部份。因此，材料層760之殘留部份762保留在圖案的側壁765上。蝕刻程序可包含溼式或乾式蝕刻程序的任何組合。乾式蝕刻程序可包含乾式電漿蝕刻程序或乾式非電漿蝕刻程序。在一實施例中，考量使用由含CxFy及/或CxFyHz之處理合成物所形成之電漿的乾式電漿蝕刻程序。
在步驟850中且如圖7J所示，該圖案(例如包含具有第一縮減CD 726及第一減低粗糙度之第一圖案722、及具有第二縮減CD 746及第二減低粗糙度之第二圖案742的心軸圖案750)係使用一或更多蝕刻程序加以移除，以留下包含殘留在圖案之側壁765上的材料層760之殘留部份762的最終圖案770。因此，最終圖案770可包含起源於第一及第二圖案(722、742)的四重圖案。該一或夠多蝕刻程序可包含溼式或乾式蝕刻程序的任何組合。乾式蝕刻程序可包含乾式電漿蝕刻程序或乾式非電漿蝕刻程序。在一實施例中，考量溼式蝕刻程序。在替代性實施例中，考量使用由含氧之處理合成物所形成之電漿的乾式電漿蝕刻程序。
其後，包含材料層760之殘留部份762的最終圖案770係使用一或更多蝕刻程序轉移至基板710之下方層。一或更多蝕刻程序可包含 溼式或乾式蝕刻程序的任何組合。乾式蝕刻程序可包含乾式電漿蝕刻程序或乾式非電漿蝕刻程序。
可使第一CD縮窄程序、第一平滑化程序、第二CD縮窄程序、第二平滑化程序、凝固程序、第一微影程序、或第二微影程序、或其二或更多者之組合的至少一處理參數最佳化，以預防第一圖案及第二圖案的崩塌。再者，可使第一CD縮窄程序、第一平滑化程序、第二CD縮窄程序、第二平滑化程序、凝固程序、第一微影程序、或第二微影程序、或其二或更多者之組合的至少一處理參數最佳化，以在第二圖案中製造第二縮減CD而最低限度地影響已經歷凝固程序的第一圖案中之第一縮減CD。
作為實例，第一圖案之第一CD及/或第二圖案之第二CD可受調整以達到具有縮減CD及減低粗糙度之第一及第二圖案的最佳印刷。或者，作為實例，第一CD與第一縮減CD之間的減少量、第一粗糙度與第一減低粗糙度之間的減少量、第二CD與第二縮減CD之間的減少量、及/或第二粗糙度與第二減低粗糙度之間的減少量可受調整以達到具有縮減CD及減低粗糙度之第一及第二圖案的最佳印刷。
在一實施例中，第二CD縮窄程序可設計成在第二圖案中達到第二縮減CD，而最低限度地影響第一圖案中之第一縮減CD。例如，可執行第一微影程序及第二微影程序以印刷實質上或大約相等的第一CD及第二CD。其後，第一CD縮窄程序將第一CD減少至第一縮減CD，且第二CD縮窄程序將第二CD減少至第二縮減CD，而不影響第一縮減CD，使得第一縮減CD與第二縮減CD實質上或大約相等。
在替代性實施例中，第二CD縮窄程序可設計成達到第一縮減CD及第二CD二者的減少。例如，可執行第一微影程序及第二微影程序以達到第一CD及第二CD，其中第一CD係印刷為大於第二CD。此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD達約5%。此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD達約10%。此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD達約15%。此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD達約25%。此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD約25%至約50%。再此外，舉例來說，第一CD可印刷為大於第二CD約50%至約75%。其後， 第一CD縮窄程序將第一CD減少至第一縮減CD，且第二CD縮窄程序將第二CD減少至第二縮減CD，而進一步將第一縮減CD減少至第三縮減CD，使得第三縮減CD與第二縮減CD實質上或大約相等。
儘管以上僅詳述本發明之若干實施例，但熟悉本技術領域者將輕易察知，在不實質上背離本發明之新穎教示及優點的情況下，可在實施例中有許多變化。因此，欲將所有此變化包含在本發明之範疇內。
200‧‧‧流程圖
210‧‧‧步驟
220‧‧‧步驟
230‧‧‧步驟
240‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種使基板圖案化的方法，包含：在一基板上形成一輻射敏感性材料層；使用一微影程序在該輻射敏感性材料層中製備一圖案，該圖案之特徵在於一臨界尺寸(CD)及一粗糙度；在該製備該圖案後，執行一CD縮窄程序以將該CD減少至一縮減CD；以及在該製備該圖案後，執行一蒸氣平滑化程序已將該粗糙度減少至一減低粗糙度。
  2. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中該粗糙度包含線邊緣粗糙度(line edge roughness,LER)、或線寬粗糙度(line width roughness,LWR)、或LER及LWR二者。
  3. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，更包含：藉由決定臨該蒸氣平滑化程序前評定之一平滑化前粗糙度及決定該蒸氣平滑化程序後立即評定之一平滑化後粗糙度來表示該粗糙度之特徵；以及在該粗糙度上達到超過10%之減低，該粗糙度上之該減低係量測為該平滑化前粗糙度與該平滑化後粗糙度之間的差值對該平滑化前粗糙度的百分比率。
  4. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，更包含：藉由決定臨該蒸氣平滑化程序前評定之一平滑化前粗糙度及決定該蒸氣平滑化程序後立即評定之一平滑化後粗糙度來表示該粗糙度之特徵；以及在該粗糙度上達到超過30%之減低，該粗糙度上之該減低係量測為該平滑化前粗糙度與該平滑化後粗糙度之間的差值對該平滑化前粗糙度的百分比率。
  5. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中該蒸氣平滑化程序係執行於該CD縮窄程序之前、之後、或期間。
  6. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中該CD縮窄程序包含：在該基板上分配一顯影溶液，該顯影溶液被加熱至超過30度C之熱顯影溫度；利用含酸之一處理化合物處理該基板；烘烤該基板以使該酸擴散至該圖案中；以及在該基板上分配另一顯影溶液。
  7. 如申請專利範圍第6項之使基板圖案化的方法，其中該蒸氣平滑化程序係執行於該分配該顯影溶液之後及該處理該基板之前。
  8. 如申請專利範圍第6項之使基板圖案化的方法，其中該蒸氣平滑化程序執行於該烘烤該基板之後及該分配該另一顯影溶液之前。
  9. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，更包含：在該製備該圖案後，執行一或更多額外蒸氣平滑化程序以將該減低粗糙度更減少至另一減低粗糙度。
  10. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，更包含：使用一凝固程序將該輻射敏感性材料層中的具有該減低粗糙度之該圖案凝固；在該輻射敏感性材料層中的具有該減低粗糙度之該圖案上形成一第二輻射敏感性材料層；使用一第二微影程序在該第二輻射敏感性材料層中製備一第二圖案，該第二圖案之特徵在於一第二CD及一第二粗糙度； 在該製備該第二圖案後，執行一第二CD縮窄程序以將該第二CD減少至一第二縮減CD；以及在該製備該第二圖案後，執行一第二蒸氣平滑化程序，以將該第二粗糙度減少至一第二減低粗糙度。
  11. 如申請專利範圍第10項之使基板圖案化的方法，其中該輻射敏感性材料層包含一可熱固化凝固光阻，且其中該使用該凝固程序將該輻射敏感形材料層中的該圖案凝固包含烘烤該輻射敏感性材料層，以熱固化並保持具有該縮減CD之該圖案。
  12. 如申請專利範圍第10項之使基板圖案化的方法，其中該輻射敏感性材料層包含一可電磁(EM)輻射固化凝固光阻，且其中該使用該凝固程序將該輻射敏感形材料層中的該圖案凝固包含使該輻射敏感性材料層暴露至EM輻射，以輻射性固化並保持具有該縮減CD之該圖案。
  13. 如申請專利範圍第11項之使基板圖案化的方法，其中該輻射敏感性材料層包含一可化學固化凝固光阻，且其中該使用該凝固程序將該輻射敏感形材料層中的該圖案凝固包含：在該輻射敏感性材料層上施加化學凝固材料；使該化學凝固材料與該輻射敏感性材料層反應，以化學固化並保持該輻射敏感性材料層中的具有該縮減CD之該圖案；以及剝除該化學凝固材料。
  14. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，更包含：使用該輻射敏感性材料層中之該圖案作為用以執行一側壁圖像轉移程序的一心軸。
  15. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，更包含：使用該輻射敏感性材料層中之該圖案作為用以執行一側壁圖像轉移程 序的一心軸。
  16. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中該輻射敏感性材料層包含一極紫外線(EUV)光阻。
  17. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中該執行該平滑化程序包含：使該圖案暴露至一處理蒸氣，該處理蒸氣含有N-甲基吡咯烷酮或N-甲基-2-吡咯烷酮。
  18. 如申請專利範圍第17項之使基板圖案化的方法，其中該執行該平滑化程序更包含：在該使該基板上之該圖案暴露至該處理蒸氣期間加熱該基板。
  19. 如申請專利範圍第17項之使基板圖案化的方法，其中該執行該平滑化程序更包含：在該使該基板上之該圖案暴露至該處理蒸氣期間，以電磁(EM)輻射照射該基板。
  20. 如申請專利範圍第19項之使基板圖案化的方法，其中該執行該平滑化程序更包含：利用紫外線(UV)輻射、紅外線(IR)輻射、電子束輻射、或微波輻射、或其二或更多者之任何組合的至少一者照射該基板。
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