TW201417143A - 極紫外光光阻敏感性降低 - Google Patents

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Abstract

描述一種圖案化基板(110、310、410、606)的方法。該方法包含：在一基板(110、310、410、606)上形成一輻射敏感材料層(120、320、420、616)；及利用一微影製程在該輻射敏感材料層(120、320、420、616)之中製備一圖案(122、321、422、612)，其中該圖案(122、321、422、612)以一關鍵尺寸(CD)(124、325、618)及一粗糙度(125、424、649)為其特徵。在該該輻射敏感材料層(120、320、420、616)之中製備圖案(122、321、422、612)之後，該方法更包含執行一CD縮減製程以將CD(124、325、618)降低至一經降低的CD(134、326、335、648)，及執行一汽相平滑化製程以將粗糙度(125、424、649)降低至一經降低的粗糙度(135、425、669)。

Description

極紫外光光阻敏感性降低
本申請案主張待審查美國專利申請案第13/865,138號之優先權，該美國專利申請案係申請於西元2013年4月17日，發明名稱為“EUV RESIST SENSITIVITY REDUCTION”，代理人申請案編號TTCA-416，該案主張申請中的暫時專利申請案第61/693,663號的優先權，該暫時專利申請案申請於西元2012年8月27日，發明名稱為“EUV RESIST SENSITIVITY REDUCTION”，代理人申請案編號TTCA-416PRO，其全部內容藉由參照全體納入作為本案揭示內容的一部分。
本發明係關於將基板上的薄膜圖案化的方法，且更特別是關於降低光阻敏感性的方法。
在材料處理方法中，圖案蝕刻包含：將一層輻射敏感材料(例如光阻)塗佈至一基板的上表面；利用光微影製程在該輻射敏感材料層之中形成圖案；及利用一蝕刻製程將形成於該輻射敏感材料層之中的圖案轉移至基板上的下層薄膜。輻射敏感材料的圖案化一般包含：利用例如一光微影系統將輻射敏感材料曝光於一電磁(EM)輻射圖案；接著利用顯影溶液移除該輻射敏感材料的受照射區域(如正型光阻的情況)，或移除未受照射區域(如負型光阻的情況)。
隨著關鍵尺寸(CD)縮減，需要增加EM輻射圖案的解析度(解析度)及光阻的敏感性(敏感性)，且同時將所產生圖案的線寬粗糙度(LWR)保持在可接受的範圍之內。在此技術領域中熟知，在解析度、LWR、和敏感性之間有一權衡關係，經常稱為LRS權衡三角形。尋求改善此三個參數其中一者的習知技術，經常以其他參數一者或二者不可接受的 代價下取得上述改善。極紫外光(EUV)微影法對於低於40nm特徵部尺寸顯示有前途的結果。然而，EUV光阻敏感性係對於EUV微影法的挑戰之一。如上述LRS權衡所示，同時改善解析度、LWR、和敏感性係相當困難的。需要一種方法和系統，能夠顯著降低光阻敏感性而不影響LWR和解析度，以達到EUV微影法的可進行生產率(enabling throughput)。
描述一種圖案化基板的方法。該方法包含：在一基板上形成一輻射敏感材料層；及利用EUV微影製程在該輻射敏感材料層之中製備一圖案，其中該圖案以關鍵尺寸(CD)和粗糙度為特徵。在於該輻射敏感材料層製備該圖案之後，該方法更包含：執行一CD縮減製程以將該CD縮減至一縮減的CD；及執行一選用性汽相平滑化製程以將粗糙度降低至一降低的粗糙度。
110‧‧‧基板
120‧‧‧輻射敏感材料層
122‧‧‧圖案
124‧‧‧關鍵尺寸(CD)
125‧‧‧粗糙度
134‧‧‧CD
135‧‧‧粗糙度
200‧‧‧流程圖
210‧‧‧操作
220‧‧‧操作
230‧‧‧操作
240‧‧‧操作
300‧‧‧製程序列
301‧‧‧操作
302‧‧‧操作
303‧‧‧操作
304‧‧‧操作
310‧‧‧基板
320‧‧‧輻射敏感材料層
321‧‧‧圖案
322‧‧‧圖案
323‧‧‧圖案
325‧‧‧CD
326‧‧‧CD
335‧‧‧CD
401、402、403、404‧‧‧序列位置
410‧‧‧基板
420‧‧‧輻射敏感材料層
422‧‧‧圖案
424‧‧‧粗糙度
425‧‧‧粗糙度
430‧‧‧汽相環境
435‧‧‧經化學處理表面層
504‧‧‧線CD
544‧‧‧線CD
564‧‧‧線寬粗糙度(LWR)
584‧‧‧LWR
600‧‧‧示意圖
604‧‧‧序列位置
606‧‧‧基板
612‧‧‧圖案
616‧‧‧輻射敏感材料層
618‧‧‧CD
624‧‧‧序列位置
640‧‧‧圖案
648‧‧‧CD
649‧‧‧粗糙度
660‧‧‧圖案
669‧‧‧粗糙度
800、810‧‧‧影像
802‧‧‧影像
804‧‧‧CD
812‧‧‧影像
814‧‧‧CD
816‧‧‧影像
818‧‧‧CD
820‧‧‧影像
822‧‧‧CD
840‧‧‧影像
842‧‧‧影像
844‧‧‧CD
846‧‧‧影像
848‧‧‧CD
850‧‧‧影像
852‧‧‧CD
860‧‧‧影像
862‧‧‧影像
864‧‧‧CD
866‧‧‧影像
868‧‧‧CD
870‧‧‧影像
872‧‧‧CD
900‧‧‧流程圖
910‧‧‧操作
920‧‧‧操作
930‧‧‧操作
935‧‧‧操作
940‧‧‧操作
950‧‧‧操作
在隨附圖式中：圖1A至1C顯示根據一實施例之圖案化基板的方法的簡化示意圖示；圖2提供一流程圖，描述根據另一實施例的圖案化基板的方法；圖3顯示根據另一實施例之執行CD縮減製程的方法的簡化示意圖示；圖4A到4E顯示根據另一實施例的執行汽相平滑化製程的方法的簡化示意圖示；圖5A和5B提供執行CD縮減製程的例示資料；圖5C和5D提供執行CD汽相平滑化製程的例示資料；圖6顯示根據一實施例在EUV微影法中降低EUV光阻敏感性的方法的簡化示意圖；圖7係在數個實施例中利用EUV電磁輻射中不同的能量降 低的在基板中的圖案的目標CD和LWR的例示圖表；圖8A和8B提供在一實施例中於不同能量降低百分比下執行CD顯影製程、縮減製程、及平滑化製程之後的基板之中的圖案的例示影像；圖8C和8D提供在另一實施例中於不同能量降低百分比下執行CD顯影製程、縮減製程、及平滑化製程之後的基板之中的圖案的另外的例示影像；及圖9提供一流程圖，描述根據一實施例降低光阻敏感性的方法，用以產生EUV微影法的可進行生產率。
在不同的實施例中揭露一種圖案化基板的方法。然而，熟習相關技術者了解，可在沒有特定細節其中一者以上或者具有其他替代者及/或額外的方法、材料、或元件的情況下，實施此等不同的實施例。另一方面，眾所周知的結構、材料、或操作不再詳細顯示或描述，以避免模糊本發明的各種實施例的實施態樣。
類似地，為了說明，描述特定的數量、材料、及架構，以提供對本發明的完整理解。儘管如此，本發明可在沒有這些特定細節的情況下加以實施。此外，吾人理解，在圖示中所顯示的各種實施例係例示性圖示，且不必然依比例繪製。
整個說明書中，提及「一個實施例」或「一實施例」或其變化係表示關於該實施例所述的一特定的特徵、結構、材料、或特性係包含於本發明的至少一個實施例，但不表示上述特徵、結構、材料、或特性存在於每個實施例。因此，整個說明書中在各處出現的例如「在一個實施例中」或「在一實施例中」之用語，不必然關於本發明的相同實施例。此外，在一個以上的實施例中可以任何適合方法組合該等特定的特徵、結構、材料、或特性。
儘管如此，應了解到，在發明說明中所包含的特徵，儘管說明一般觀念的發明性質，亦具有發明性質。
如此處所使用的「基板」，一般性關於根據本發明的實施例所處理的物件。該基板可包含一元件的任何材料部分或結構，特別是半導體或其他電子元件，且舉例來說可為一基底基板結構，例如一半導體晶圓，或在一基底基板結構之上或上方的一層。例如一薄膜。因此，基板不限定於任何特定的基底結構、下層或上層、圖案化或未圖案化，而是包含任何此層或基底結構、及任何層及/或基底結構的組合。以下說明可能提及特定型態的基板，但這僅以說明為目的而無限定性。在此申請案中，術語劑量和能量係可互換地加以使用，以表示用以照射EUV光阻的EUV輻射。此外，將光阻相關用語互換地加以使用，以表示光阻。
現在參照圖式，其中在數個圖示中相同的參考符號表示相同或對應的部件，圖1A到1C及圖2描述根據一實施例的基板圖案化方法。該方法係描述於流程圖200，且在操作210中開始於在一基板110之上形成一輻射敏感材料層120。輻射敏感材料層120可包含光阻。舉例來說，輻射敏感材料層120可包含248nm(奈米)光阻、193nm光阻、157nm光阻、EUV(極紫外光)光阻、或電子束敏感光阻。此外，舉例來說，第一輻射敏感材料層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。在一個實施例中，EUV光阻可為具有以下特徵的感光材料：當暴露於EUV波長的EM輻射時(例如在約11nm到約14nm範圍的EM波長)，該光阻材料在鹼性溶液的溶解性改變。
該輻射敏感材料層120可藉由旋轉塗佈該材料至基板110而加以形成。第一輻射敏感材料層120可利用一軌道系統加以形成。舉例來說，該軌道系統可包含Clean Track ACT® 8、ACT® 12、LITHIUS®、LITHIUSTM ProTM、或LITHIUSTM Pro VTM光阻塗佈及顯影系統，其由Tokyo Electron Limited(TEL)所市售。在基板上形成光阻膜的其他系統和方法，為熟習旋轉塗佈光阻技術領域者所熟知。此塗佈製程之後可接著進行用以加熱基板110的一個以上第一塗佈後烘烤(PAB)，及在該一個以上第一PAB之後用以冷卻基板110的一個以上冷卻循環。
在操作220中以及如圖1B中所顯示，將圖案122製備於輻射敏感材料層120之中。在一輻射曝光系統之中，將具有輻射敏感材料層 120的基板110對準於一對準位置，且利用具有一影像圖案的輻射加以成像。該輻射曝光系統可包含乾式或濕式光微影系統。此影像圖案可利用任何適合的習知步進微影系統或掃描微影系統加以形成。舉例來說，此光微影系統可由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)所市售。或者是，該影像圖案可利用電子束微影系統加以形成。
已曝光於影像圖案的輻射敏感材料層120接受一顯影製程以移除影像圖案區域，且在輻射敏感材料層120之中形成圖案122。圖案122可以關鍵尺寸(CD)124和粗糙度125為特徵。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可包含一個線圖案。該顯影製程可包含在例如軌道系統的顯影系統之中的一顯影溶液。舉例來說，該軌道系統可包含Clean Track ACT® 8、ACT® 12、LITHIUS®、LITHIUSTM ProTM、或LITHIUSTM Pro VTM光阻塗佈及顯影系統，其由Tokyo Electron Limited(TEL)所市售。在該顯影製程之前可有用以加熱基板110的一個以上第一曝光後烘烤(PEB)，以及該一個以上第一PEB之後的用以冷卻基板110的一個以上冷卻循環。
在操作230之中且如圖1C所顯示，在於輻射敏感材料層120之中製備圖案122之後，執行關鍵尺寸(CD)縮減製程，以將CD 124縮減至一經縮減的CD 134。圖3描述一CD縮減製程，且圖5A和5B提供該CD縮減製程的例示資料。
在操作240之中且亦如圖1C所顯示，在於輻射敏感材料層120之中製備圖案122之後，執行一平滑化製程以將粗糙度125降低到一經降低的粗糙度135。圖4A到4E描述一平滑化製程，例如汽相平滑化製程，且圖5C和5D提供汽相平滑化製程的例示資料。
如上所述，平滑化製程可包含一汽相平滑化製程。然而，平滑化製程亦可包含一液相平滑化製程，或汽相和液相平滑化製程的組合。舉例來說，液相平滑化製程可包含執行一個以上含表面活化劑清洗製程。用於降低粗糙度的含表面活化劑清洗製程的額外細節，可見於美國專利申 請案第13/206,441號，其係申請於西元2011年8月9日，發明名稱為“Multiple Chemical Treatment Process for Reducing Pattern Defect”。
該平滑化製程可額外包含熱處理，例如升高基板溫度。該平滑化製程可更包含暴露於電磁(EM)輻射，例如紫外光(UV)輻射、微波輻射、或電子束輻射。
如圖3所圖示，該CD縮減製程包含一製程序列300，起始於接收一基板310，該基板310具有一輻射敏感材料層320形成於其上，在該輻射敏感材料層320之內製備圖案321。如上所述，在將輻射敏感材料層320在光微影系統之中暴露於電磁(EM)輻射之後，藉由將該輻射敏感材料層320暴露於一第一顯影溶液，將該輻射敏感材料層320顯影，如此留下具有CD 325的圖案321。在暴露該輻射敏感材料層320於EM輻射期間，圖案321的一(交叉影線)部分係暴露於中等強度的EM輻射，但在暴露於該第一顯影溶液之後仍繼續存在。
在操作301之中，藉由將輻射敏感材料層320暴露於升高的溫度的第二顯影溶液，將輻射敏感材料層320進一步顯影。在這樣做時，升高溫度的第二顯影溶液將暴露於中等強度的EM輻射的圖案321的該(交叉影線)部分移除，留下具有中間經縮減CD 326的中間圖案322。舉例來說，第二顯影溶液可包含升溫至大約23℃以上之熱顯影溫度的含TMAH溶液。或者是，舉例來說，該第二顯影溶液可包含升溫至大約25℃以上之熱顯影溫度的含TMAH溶液。或者是，舉例來說，該第二顯影溶液可包含升溫至大約30℃以上之熱顯影溫度的含TMAH溶液。或者是，舉例來說，該第二顯影溶液可包含升溫至大約23℃以上且在大約50℃以下之熱顯影溫度的含TMAH溶液。又或者是，舉例來說，該第二顯影溶液可包含升溫至大約30℃以上且在大約50℃以下之熱顯影溫度的含TMAH溶液。在此製程步驟中，顯影溶液的濃度、溫度、及暴露時間係用以達成圖案CD控制可加以調整的製程參數。
在操作302中，具有中間經縮減CD 326的中間圖案322，利用酸性(以「+」號及/或H+表示)溶液加以處理。舉例來說，含酸的溶液可經由旋轉塗佈而加以塗佈至具有中間經縮減CD 326的輻射敏感材料層 320，如上所述。在此製程步驟中，含酸溶液的濃度、溫度、及暴露時間係用以達成圖案CD控制可加以調整的製程參數。
在操作303之中，將輻射敏感材料層320的溫度升高，以將該酸擴散進入輻射敏感材料層320之中的圖案。舉例來說，將輻射敏感材料層320升溫至大約50℃以上的烘烤溫度。或者是，舉例來說，將輻射敏感材料層320升溫至在大約50℃到大約180℃之範圍的烘烤溫度。在此製程步驟中，暴露的溫度和時間係用以達成圖案CD控制可加以調整的製程參數。
在操作304之中，藉由將輻射敏感材料層320暴露於一第三顯影溶液，將輻射敏感材料層320又進一步地顯影。在這樣做時，該第三顯影溶液在輻射敏感材料層320之中產生具有經縮減CD 335的最終圖案323。舉例來說，第三顯影溶液可包含於室溫的含TMAH溶液。在此製程步驟中，顯影溶液濃度、溫度、及暴露時間係用以達成圖案CD控制可加以調整的製程參數。
CD縮減製程的額外細節可見於美國專利申請案第2010/0291490A1號，其發明名稱為“Resist Pattern Slimming Treatment Method”。CD縮減製程的其他細節可見於：美國專利申請案第12/751,362號，發明名稱為“Method of Slimming Radiation-Sensitive Material Lines in Lithographic Applications”，申請於西元2010年3月31日，且公開為美國專利申請案公開第2011/0244402號；或美國專利申請案第13/077,833號，發明名稱為“Method of Slimming Radiation-Sensitive Material Lines in Lithographic Applications”，申請於西元2011年3月31日，且公開為美國專利申請案公開第2011/0244403號。
如圖5A及5B所顯示，執行一CD縮減製程，以將大約50nm(奈米)的第一線CD 504縮減至大約29.2nm的第二線CD 544。
如圖4A至4E所圖示，該平滑化製程包含一製程序列，開始於接收一基板410，基板410具有一輻射敏感材料層420形成於其上，圖案422係製備在該輻射敏感材料層420之中(見圖4A)。如上所述，在將輻射敏感材料層420在一光微影系統中暴露於電磁(EM)輻射之後，藉由將 輻射敏感材料層420暴露於一顯影溶液而將輻射敏感材料層420加以顯影，如此留下具有粗糙度424的圖案422。
如上所述，平滑化製程可包含一汽相平滑化製程。其中，如圖4B所顯示，在輻射敏感材料層420之中的圖案422係暴露於一汽相環境430。在一個實施例之中，汽相環境430可包含含有N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone)或N-甲基-2-吡咯烷酮(N-Methyl-2-pyrrolidone)的處理蒸汽。舉例來說，基板410可暴露於一處理溶液的霧化噴塗。另外，在暴露基板410之上的圖案422於處理蒸汽期間，可將基板加熱以升高基板的溫度。基板的溫度可在大約20℃至大約100℃的範圍，且較佳可在大約30℃至大約50℃的範圍。此外，在暴露基板410之上的圖案422於處理蒸汽期間，可使用電磁(EM)輻射照射基板。在此製程步驟之中，處理溶液的濃度、基板的溫度、汽相環境430的壓力、及暴露時間，係用以達成粗糙度降低或控制可加以調整的製程參數。
如圖4C所顯示，一經化學處理表面層435，係藉由將具有圖案422製備於其上的輻射敏感材料層420暴露於汽相環境430而加以產生。汽相環境430與輻射敏感材料層420的暴露部分反應，造成在該經化學處理表面層435之內的輻射敏感材料的「熔解」或回流(reflowing)而形成一回流層440，且因此將輻射敏感材料層420的暴露表面平滑化(見圖4D)。
之後，如圖4E所顯示，圖案422受到一乾燥製程，以移除產生自暴露至汽相環境430之操作的任何殘留物。該乾燥製程可包含在大氣壓力下或真空壓力下的旋轉乾燥製程。該乾燥製程可更包含在圖案422之上分配一乾燥流體。該乾燥流體可在氣相或液相。舉例來說，該乾燥流體可包含異丙醇(IPA)。如圖4E所顯示，該平滑化製程造成粗糙度424降低至一經降低的粗糙度425。
如圖5C和5D所顯示，執行一汽相平滑化製程，以將大約5.7nm(奈米)的第一線寬粗糙度(LWR)564(線CD為63.8nm)，降低至大約3.8nm的第二LWR 584(線CD大約64.7nm)。
平滑化製程可執行於CD縮減製程之前(參見圖3的序列位置401)、之後(參見圖3的序列位置404)、或期間(參見圖3的序列位置 402、403)。在CD縮減製程期間，平滑化製程可執行於分配升高至熱顯影溫度的第二顯影溶液之後，且在利用含酸的處理化合物處理基板之前(參見圖3的序列位置402)。或者是，在CD縮減製程期間，平滑化製程可執行於烘烤該基板以將酸擴散之後，且在分配第三顯影溶液之前(參見圖3的序列位置403)。又或者是，可執行一個以上額外的平滑化製程，以將經降低的粗糙度進一步降低至另一降低的粗糙度。
圖案化基板的方法可更包含藉由判定緊接在平滑化製程之前所評估的平滑化前粗糙度(即圖1A之中的粗糙度125)以及判定緊接在平滑化製程之後所評估的平滑化後粗糙度(即圖1C之中經降低的粗糙度135)，界定粗糙度，且達成超過10%的粗糙度降低，其中粗糙度的降低係計量為平滑化前粗糙度和平滑化後粗糙度之間的差對平滑處理前粗糙度的百分比例。更進一步，該平滑化製程可達成超過30%的粗糙度降低。又更進一步，該平滑化製程可達成超過50%的粗糙度降低。
圖6顯示根據一實施例的在基板606之上降低EUV微影製程中的EUV光阻敏感性之方法的簡化示意圖600圖示。自序列位置604開始，提供一基板606，其具有一輻射敏感材料層616，其中光阻以一目標圖案為特徵。在一個實施例中，基板606可包含一矽層；或者是，基板606可包含一矽層、一氧化層、一金屬層、及/或一氮化物層。在另一實施例中，基板可包含在上述第一實施例中的層、一層以上金屬化層、及/或一層以上含矽和/或鍺的層。如上所述，輻射敏感材料層616在一光微影系統中暴露於EUV輻射，藉由暴露輻射敏感材料層616於一顯影溶液將輻射敏感材料層616顯影，如此留下具有CD 618的圖案612。在一個實施例中，EUV波長實質為13.5nm。用於第一曝光劑量的EUV光劑量係低於達到圖案612的目標CD之所需，造成第一CD 618係大於目標CD，亦即是實際上，操作於一曝光劑量，該曝光劑量在輻射敏感材料層616對於EUV輻射降低敏感性的條件下不足以完全曝光。圖案612具有如序列位置624所述的第一粗糙度649。
繼續參照圖6於序列位置624之中，藉由將輻射敏感材料層616暴露於在相同或升高溫度的後續的顯影溶液，將輻射敏感材料層616進 一步顯影。在這樣做時，在相同或升高溫度的後續顯影溶液，將暴露於中等劑量EUV輻射的圖案612的另外的材料層移除，留下一後續圖案640，該後續圖案具有與在序列位置604中所顯示的最初CD相較較小的中間經縮減CD。在序列位置624之中，執行一CD縮減製程，以利用上述技術其中一者以上將最初CD或圖案640之中的後續CD縮減至一第二CD 648，該第二CD 648實質上等於目標CD。
在序列位置644，在基板606之上執行一選用性的平滑化製程。如上所述，該平滑化製程可包含一汽相平滑化製程。在輻射敏感材料層616之中的圖案660係暴露於一汽相環境。此外，在將基板606之上的圖案660暴露於處理蒸汽期間，可將基板606加熱以提高基板606的溫度。基板606的溫度可在大約20℃至大約100℃的範圍，且可能較佳在大約30℃至大約50℃的範圍。此外，在將基板606之上的圖案660暴露於處理蒸汽期間，可使用電磁(EM)輻射照射基板606。在此製程步驟之中，處理溶液的濃度、基板606的溫度、汽相環境的壓力、及暴露的時間係可加以調整的製程參數，以達成粗糙度降低或控制至第二粗糙度669。
包含於汽相平滑化的其他製程，如同上述圖4C所顯示，包含經化學處理表面層435，其係藉由將具有圖案422製備於其中的輻射敏感材料層420暴露於汽相環境430而加以產生。汽相環境430與輻射敏感材料層420的暴露部分起反應，造成在經化學處理表面層435之內的輻射敏感材料的「熔解」或回流，且從而將輻射敏感材料層420的暴露表面平滑化(參見圖4D)。之後，如圖4E所顯示，圖案422經過一乾燥製程，以移除產生自暴露至汽相環境430之操作的任何殘留物。該乾燥製程可包含在大氣壓力下或真空壓力下的旋轉乾燥製程。該乾燥製程可更包含在圖案422之上分配一乾燥流體。該乾燥流體可在氣相或液相。舉例來說，該乾燥流體可包含異丙醇(IPA)。
圖7係在數個實施例中利用EUV電磁輻射中的不同EUV能量降低在基板中的圖案的目標CD和LWR的例示圖表700。為了達到高產量製造的目標(亦稱作可進行的生產率)，光微影工具必須達到每小時大約50片晶圓或更高的生產率。光微影工具的生產率係EUV能量的函數，因此， 對於較高EUV劑量，每小時較少數量的基板被處理。代替操作於增加的EUV劑量，在降低的EUV劑量下執行曝光以達到適當的生產率，且本發明降低EUV能量以迴避RLS權衡，其如上所述係藉由校正步驟，例如CD縮減和透過圖案CD平滑化的選用性粗糙度降低，而加以迴避。
在利用降低的EUV劑量/能量顯影基板之後，利用CD縮減製程和選用性CD平滑化製程以達到基板上圖案的目標CD和LWR。本案發明人測試使用32nm目標CD的若干EUV光阻敏感性降低的基板應用。在一實施例中，藉由降低EUV來源的曝光時間進行EUV光阻敏感性降低，且測試包含比較用的作為基線的製程記錄(POR,process of record)、25%能量降低、30%能量降低、及40%能量降低。透過在圖案照射中EUV能量降低(透過光阻曝光時間的降低)的敏感性降低，造成EUV整體生產率的顯著增加，其實質上係在高產量製造所需的每小時50片晶圓以上的範圍。在一實施例中，藉由降低EUV能量將敏感性降低。其他實施例可藉由調整EUV來源強度及/或曝光時間，降低敏感性。如上所述，降低能量的一種方式係藉由降低EUV能量的曝光時間。EUV劑量和EUV光的強度係相關於曝光時間，其可利用以下等式加以決定：經計算曝光時間(s)=劑量(mJ/cm2)/強度(mW/cm2) 等式1.0
在固定的EUV來源強度的條件下，經計算曝光時間將隨EUV劑量下降而下降，增加每小時所處理的基板數量。
在圖7中，在左方的Y軸係利用一製造過程所取得的平均CD，在右方的Y軸係線寬粗糙度LWR，且X軸指示POR、或對於不同EUV能量降低百分比的顯影後、CD縮減後、或平滑化後製程。由圖表700，資料顯示POR提供大約32nm的平均CD。在25%能量降低的情況下，平均CD係顯影後的大約43nm，CD縮減後的大約33nm，及平滑化後的大約33nm，而LWR係顯影後的大約4.6nm，CD縮減後的大約4.5nm，及平滑化後的大約4.2nm。在30%能量降低的情況下，平均CD係顯影後的大約47nm，CD縮減後的大約30nm，及平滑化後的大約30nm，而LWR係顯影後的大約5.3nm，CD縮減後的大約4.9nm，及平滑化後的大約4.8nm。在40%能量降低的情況下，平均CD係顯影後的大約52nm，CD縮減後的大約30 nm，及平滑化後的大約32nm。由該資料，在25%能量降低的CD縮減之後的平均CD，呈現與POR相同的平均CD。此外，CD縮減製程需要對於不同的能量降低程度加以調整。該資料顯示上達40%能量降低的顯影後、CD縮減後、及平滑化後的有益的結果。此外，LWR平滑化製程在30%和40%能量降低程度需要更為積極。本發明的方法和系統在25%能量降低和POR之間產生類似的結果。如上所述，透過圖案照射中EUV能量降低的敏感性降低(EUV能量降低係透過光阻曝光時間的降低而達成)，造成EUV整體生產率的顯著增加，其實質上係在高產量製造所需的每小時50片晶圓以上的範圍。
圖8A和8B分別提供在一實施例中於不同能量降低百分比下執行POR、或CD顯影製程、CD縮減製程、及平滑化製程之後在基板中圖案的例示影像800、810。在圖8A中，顯示顯影後POR的影像802，其具有平均約32.0nm的圖案CD 804。在圖8B中，與用於POR的能量相比，將能量降低25%。顯影後影像812顯示大約43.0nm的圖案CD 814，CD縮減後影像816顯示大約32.0nm的圖案CD 818，且平滑化後影像820顯示大約32.5nm的圖案CD 822。
圖8C和8D分別提供在一個實施例中於不同的能量降低百分比下在執行CD顯影製程、縮減製程、及平滑化製程之後在基板之中的圖案的另外的例示影像840和860。在圖8C中，與用於POR的能量相比，將能量降低30%。顯影後影像842顯示大約47.5nm的圖案CD 844，CD縮減後影像846顯示大約31.1nm的圖案CD 848，且平滑化後影像850顯示大約32.3nm的圖案CD 852。在圖8D中，與用於POR的能量相比，將能量降低40%。顯影後影像862顯示大約52.0nm的圖案CD 864，CD縮減後影像866顯示大約30.5nm的圖案CD 868，且平滑化後影像870顯示大約31.4nm的圖案CD 872。
圖9提供一流程圖900，描述根據一個實施例的光阻敏感性降低方法，用以產生EUV微影法可進行的生產率。在操作910中，提供具有EUV光阻層的一基板，其中該EUV光阻層以一目標CD為特徵。提供基板的製程，係類似於以上關於圖2的操作210所描述的在基板上形成輻射選 擇材料層的製程。在操作920中，選擇待形成於EUV光阻層中的圖案的目標CD。目標CD可在40nm以下的範圍。在操作930中，選擇目標曝光劑量，用於將EUV光阻暴露於EUV輻射以達成目標CD。在操作935中，EUV光阻層係暴露於一第一曝光劑量的EUV輻射，該第一曝光劑量係低於目標曝光劑量，並且將此EUV層顯影至大於目標CD的第一CD且具有第一粗糙度。
繼續參照圖9，在操作940中，在基板上執行一CD縮減製程，以將第一CD縮減至第二CD。如上所述，該縮減製程可為關於圖3所述的一個以上縮減技術。此外，平滑化製程可包含一汽相平滑化製程，該汽相平滑化製程可在該CD縮減製程之前、之後、或期間加以執行。該縮減製程可更包含(a)在基板上分配顯影溶液，該顯影溶液被加熱至超過30℃的熱顯影溫度；(b)利用含有酸的處理化合物處理該基板；(c)烘烤該基板以將該酸擴散進入圖案；及(d)在基板上分配另一顯影溶液。此外，平滑化製程可執行於分配顯影溶液之後且於處理該基板之前。此外，平滑化製程可執行於烘烤該基板之後且於分配另一顯影溶液之前，其中該顯影溶液包含四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液。將含有酸的處理化合物的濃度和溫度、及處理化合物對基板的處理時間、及用以將酸擴散而暴露基板於烘烤的時間加以調整，以達成圖案CD控制。
在操作950中，執行一選用性的平滑化製程，以將第一粗糙度降低至一第二粗糙度。類似地，如上所述，該選用性平滑化製程可包含就圖4A至4D所描述的一個以上平滑化技術。該平滑化技術可更包含：(a)執行一個以上額外的汽相平滑化製程以進一步將第二粗糙度降低至另一降低的粗糙度，(b)暴露該圖案至一處理蒸汽，該處理蒸汽含有N-甲基吡咯烷酮或N-甲基-2-吡咯烷酮，(c)在暴露基板上的圖案於處理蒸汽期間，加熱該基板，(d)在暴露基板上的圖案於處理蒸汽期間，利用一第二電磁(EM)輻射照射該基板，及(e)將該圖案回流，且使基板接受一乾燥製程。
第一曝光劑量的降低可為低於目標曝光劑量大約10%、20%、30%、或40%。執行平滑化製程以將第一粗糙度降低至第二粗糙度的操作，可達成降低粗糙度超過10%、30%、或50%。將EUV光阻層曝光於 低於目標曝光劑量的第一曝光劑量的EUV輻射之操作降低基板曝光，而降低的基板曝光能夠增加基板生產率實質等於每小時50片以上的基板。
雖然以上僅詳細描述本發明的若干實施例，熟習此技術者可輕易了解，在不實質偏離本發明的新穎教示和優點下，在實施例中許多修改是可能的。因此，所有此等修改應包含於本發明的範圍之內。

Claims (20)

  1. 一種圖案化一基板的方法，包含：提供一基板，該基板具有一極紫外光(EUV)光阻層，該極紫外光光阻層以一目標關鍵尺寸(CD)為特徵；選擇待形成於該EUV光阻層之中的一圖案的一目標CD；選擇一目標曝光劑量，用於將該EUV光阻層暴露於EUV輻射，以達成在該EUV光阻層的該目標CD；將該EUV光阻層暴露於低於該目標曝光劑量的一第一曝光劑量的該EUV輻射，且將該EUV光阻層顯影，以達成具有大於該目標CD的一第一CD的該圖案，該圖案具有一第一粗糙度；執行一CD縮減製程，以將該第一CD縮減至一第二CD，該第二CD實質上等於該目標CD；及選用性執行一平滑化製程，以將該第一粗糙度降低至一第二粗糙度。
  2. 如申請專利範圍第1項的圖案化一基板的方法，其中該平滑化製程包含一汽相平滑化製程。
  3. 如申請專利範圍第2項的圖案化一基板的方法，其中該汽相平滑化製程係在該CD縮減製程之前、之後、或期間加以執行。
  4. 如申請專利範圍第2項的圖案化一基板的方法，其中該CD縮減製程包含：在該基板上分配一顯影溶液，該顯影溶液被加熱至超過30℃的一熱顯影溫度；利用含有酸的處理化合物，處理該基板；烘烤該基板以將該酸擴散進入該圖案；及在該基板上分配另一顯影溶液。
  5. 如申請專利範圍第4項的圖案化一基板的方法，其中該平滑化製程係執行於該分配該顯影溶液的步驟之後且在該處理該基板的步驟之前。
  6. 如申請專利範圍第4項的圖案化一基板的方法，其中該平滑化製程係執行於該烘烤該基板的步驟之後且在該分配該另一顯影溶液的步驟之前。
  7. 如申請專利範圍第4項的圖案化一基板的方法，其中該顯影溶液包含四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液。
  8. 如申請專利範圍第4項的圖案化一基板的方法，其中將含有該酸的該處理化合物的濃度和溫度、及該處理化合物處理該基板的時間加以調整，以達到圖案CD控制。
  9. 如申請專利範圍第4項的圖案化一基板的方法，其中將該基板暴露於用以擴散該酸的該烘烤的溫度和時間加以調整，以達到圖案CD控制。
  10. 如申請專利範圍第2項的圖案化一基板的方法，更包含：執行一個以上額外的汽相平滑化製程，以進一步將該第二粗糙度降低至另一降低的粗糙度。
  11. 如申請專利範圍第10項的圖案化一基板的方法，其中該執行該汽相平滑化製程的步驟包含：暴露該圖案於一處理蒸汽，該處理蒸汽含有N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone)或N-甲基-2-吡咯烷酮(N-Methyl-2-pyrrolidone)。
  12. 如申請專利範圍第10項的圖案化一基板的方法，其中該執行該汽相平滑化製程的步驟更包含：在該暴露該基板上的該圖案於該處理蒸汽的步驟期間，加熱該基板。
  13. 如申請專利範圍第10項的圖案化一基板的方法，其中該執行該汽相平滑化製程的步驟更包含：在該暴露該基板上的該圖案於該處理蒸汽的步驟期間，使用一第二電磁(EM)輻射照射該基板。
  14. 如申請專利範圍第10項的圖案化一基板的方法，更包含將該圖案回流處理且使該基板接受一乾燥製程。
  15. 如申請專利範圍第1項的圖案化一基板的方法，其中將該第一曝光劑量選擇為低於該目標曝光劑量約10%。
  16. 如申請專利範圍第1項的圖案化一基板的方法，其中將該第一曝光劑量選擇為低於該目標曝光劑量約20%。
  17. 如申請專利範圍第1項的圖案化一基板的方法，其中將該第一曝光劑量選擇為低於該目標曝光劑量約30%。
  18. 如申請專利範圍第1項的圖案化一基板的方法，其中將該第一曝光劑量選擇為低於該目標曝光劑量約40%。
  19. 如申請專利範圍第1項的圖案化一基板的方法，其中執行該平滑化製程以將該第一粗糙度降低至該第二粗糙度的步驟，達成超過10%、30%、或50%的粗糙度降低。
  20. 如申請專利範圍第1項的圖案化一基板的方法，其中將該EUV光阻層暴露於低於該目標曝光劑量的該第一曝光劑量的該EUV輻射的步驟，降低基板曝光，該降低的基板曝光能夠增加基板生產率實質上等於每小時50片以上基板。
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