TWI596435B - 用以使用二次曝光界定多個層圖案的方法 - Google Patents

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Description

用以使用二次曝光界定多個層圖案的方法
本發明涉及半導體領域技術，特別是半導體領域中用以使用二次曝光界定多個層圖案的方法。
半導體積體電路(IC)工業已經歷快速增長。IC材料及設計上的技術進步已產生數代IC，其中每一代具有比先前代更小並且更複雜的電路。然而，這些進步已使處理及製造IC的複雜性增加，並且為了實現這些進步，需要IC處理及製造中的類似發展。在積體電路演變的過程中，功能密度(即，每個晶片面積的互連裝置的數目)已大體上增加，而幾何大小(即，可使用製造過程建立的最小元件(或線))已減小。
IC通常通過沉積一系列材料層來形成，通過光刻過程圖案化所述材料層中的一些。二次圖案化技術可用以製造複雜圖案。二次圖案化技術通常提供安置於基板上的上部及下部光致抗蝕劑層。上部及下部光致抗蝕劑層中的材料可彼此互混，此對圖案的形成有負面影響。此外，由於技術節點收縮，過程重疊餘量也收縮，並且變得越來越關鍵。因此，也需要減小二次圖案化技術中的重疊誤差的影響。此外，二次圖案化技術通常涉及多個顯影或蝕刻過程步驟，所述過程步驟是製造的總成本(包含處理時間及材料成本)的重要貢獻者。因此，需要解決以上問題的方法。
本發明一實施例提供一製造半導體裝置的方法，其包括：在基板上方形成第一光致抗蝕劑層；在該第一光致抗蝕劑層上方沉積保護層材料以形成保護層；在該保護層上方形成第二光致抗蝕劑層；通過第一掩模(mask)執行第一光刻曝光過程，以曝光該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層並且形成該第一光致抗蝕劑層中的底部潛在圖案(bottom latent pattern)；通過第二掩模執行第二光刻曝光過程，以曝光該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層並且形成該第二光致抗蝕劑層中的頂部潛在圖案，其中該頂部潛在圖案與該底部潛在圖案至少部分地重疊；以及顯影該第一光致抗蝕劑層、該保護層及該第二光致抗蝕劑層，以形成來自該底部潛在圖案的第一主要特徵(feature)、來自該頂部潛在圖案的第二主要特徵及該保護層中的與該第二主要特徵垂直對準的開口。
在本發明的一實施例中，該方法進一步包括：於在該第一光致抗蝕劑層上方沉積該保護層材料之前，根據該第一光致抗蝕劑層的極性及該第二光致抗蝕劑層的極性來調整該保護層材料的極性。該保護層材料包含重量百分比大於一或多種極性官能團的約20%的聚合物。該保護層材料包含具有一或多種極性官能團的溶劑，並且其中該保護層材料的該聚合物與該保護層的該溶劑之間的相對能量差RED小於1。該方法，其進一步包括：在該執行該第一光刻曝光過程及該執行該第二光刻曝光過程之前，執行預曝光處理過程以使該保護層交聯，其中該交聯的保護層包含比非交聯的保護層大的分子聚合物。
本發明另一實施例提供的一種方法包括：在基板上方形成具有第一組離子性添加劑的第一光致抗蝕劑層；在第一光致抗蝕劑層上方形成具有第二組離子性添加劑的第二光致抗蝕劑層；根據該第一光致抗蝕劑層中的該第一組離子性添加劑的濃度及該第二光致抗蝕劑層中的該第二組離子性添加劑的濃度來選擇保護層材料中的螯合劑(chelating agent)的濃度；在形成該第一光致抗蝕劑層之後並且於形成該第二光致抗蝕劑層之前，在該第一光致抗蝕劑層上方沉積具有該選定螯合劑濃度的該保護層材料，以形成安置於該第一光致抗蝕劑層與該第二光致抗蝕劑層之間的保護層；使用第一光掩模對該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層執行第一光刻曝光過程，以形成該第一光致抗蝕劑層中的第一潛在圖案；使用第二光掩模對該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層執行第二光刻曝光過程，以形成該第二光致抗蝕劑層中的第二潛在圖案；以及通過使用顯影劑來顯影該第一光致抗蝕劑層、該保護層及該第二光致抗蝕劑層，以形成來自該第一潛在圖案的第一主要特徵、來自該第二潛在圖案的第二主要特徵及該保護層中的開口。
在本發明的一實施例中，該方法進一步包括：於該在該第一光致抗蝕劑層上方沉積該保護層材料之前，根據該第一光致抗蝕劑層中的該第一組離子性添加劑的該濃度及該第二光致抗蝕劑層中的該第二組離子性添加劑的該濃度來挑選該保護層材料的該螯合劑的分子量。該第二光刻曝光過程是在該執行該第一光刻 曝光過程之前執行，並且其中該第二光致抗蝕劑層中的該第二潛在圖案是在該形成該第一光致抗蝕劑層中的該第一潛在圖案之前形成。
本發明的又一實施例提供一種方法，其包括：在基板上方形成具第一曝光閾值的第一材料的第一光致抗蝕劑層；在該第一光致抗蝕劑層上方沉積包含聚合物、溶劑及螯合劑的保護層；在該保護層上方形成具第二曝光閾值的第二材料的第二光致抗蝕劑層；通過第一掩模執行第一光刻曝光過程，以曝光該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層並且形成該第一光致抗蝕劑層中的底部潛在圖案；以及通過第二掩模執行第二光刻曝光過程，以曝光該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層並且形成該第二光致抗蝕劑層中的頂部潛在圖案，其中該第一光致抗蝕劑層中的除該第一潛在圖案之外的區域接收小於該第一曝光閾值的曝光劑量。
在本發明的一實施例中，該第一材料的該第一曝光閾值大於該第二材料的該第二曝光閾值，或者該第一曝光閾值與該第二曝光閾值實質上相同。
100‧‧‧方法
200‧‧‧裝置
202‧‧‧基板
204‧‧‧第一材料層
204A‧‧‧第一IDL材料層
204B‧‧‧第二IDL材料層
204C‧‧‧蝕刻停止層
206‧‧‧第二材料層
208‧‧‧第一光致抗蝕劑層
210‧‧‧保護層
212‧‧‧第二光致抗蝕劑層
400‧‧‧交聯劑
402‧‧‧可交聯官能團
404‧‧‧第一可交聯聚合物
406‧‧‧可交聯官能團
408‧‧‧官能團
410‧‧‧第二可交聯聚合物
412‧‧‧可交聯官能團
500‧‧‧電磁波
700‧‧‧第一光刻曝光過程
702‧‧‧光掩模
704‧‧‧第一圖案
706‧‧‧曝光劑量
706a、706b‧‧‧曝光劑量
708‧‧‧底部潛在圖案
714‧‧‧第一頂部潛在圖案
800‧‧‧第二光刻曝光過程
802‧‧‧光掩模
804‧‧‧第二圖案
806‧‧‧曝光劑量
806a、806b‧‧‧曝光劑量
808‧‧‧區域
812‧‧‧頂部潛在圖案
814‧‧‧第二頂部圖案
902‧‧‧溶解曲線
904‧‧‧溶解曲線
905、906、907、 1000、1002、1004、 908、910、912‧‧‧曲線
1006、1010、1012‧‧‧開口
1008‧‧‧溝槽
1014‧‧‧通路溝槽
1016‧‧‧開口
1018‧‧‧金屬線溝槽
1020‧‧‧通路特徵
1022‧‧‧金屬線
1026‧‧‧襯裡材料
本發明的方面將在結合附圖閱讀時從以下詳細描述最好地理解。應注意，根據所述工業中的標準實務，各種特這並未按比例繪製。實際上，為討論清楚起見，各種特徵的尺寸可任意地增加或減少。
圖1為說明根據本發明的一或多個方面的形成半導體裝置或 其部分的方法的實施例的流程圖。
圖2為根據本發明的實施例的半導體裝置的部分的橫截面圖。
圖3為根據一些實施例的於在基板上形成第一光致抗蝕劑層之後的半導體裝置的部分的橫截面圖。
圖4A為根據一些實施例的於在第一光致抗蝕劑層上形成保護層之後的半導體裝置的部分的橫截面圖。圖4B為根據一些實施例的保護層的示意圖。
圖5為根據一些實施例的其中預曝光處理過程經執行的半導體裝置的橫截面圖。
圖6為根據一些實施例的於在保護層上形成第二光致抗蝕劑層之後的半導體裝置的部分的橫截面圖。
圖7A為根據一些實施例的第一光刻曝光過程經執行的半導體裝置的部分的橫截面圖。圖7B為根據一些實施例的用於圖7A的實例中的光掩模的俯視圖。
圖8A為根據一些實施例的第二光刻曝光過程經執行的半導體裝置的部分的橫截面圖。圖8B為根據一些實施例的用於圖8A的實例中的光掩模的俯視圖。圖8C到8D為根據一些實施例的在第一光刻曝光過程及第二光刻曝光過程經執行之後的半導體裝置的部分的俯視圖。
圖9A及9D為說明根據一些實施例的兩個光致抗蝕劑層隨曝光劑量變化的溶解速率的圖。圖9B、9C及9E為根據一些實施例的光刻曝光過程期間的各種曝光劑量曲線的簡圖。
圖10為根據一些實施例的在對半導體裝置執行顯影過程之後的半導體裝置的部分的橫截面圖。
圖11A到11H為根據一些實施例的處於將形成於第一光致抗蝕劑層及第二光致抗蝕劑層中的圖案轉印到基板的各種階段的 半導體裝置的部分的橫截面圖。
以下揭示內容提供許多不同實施例或實例，以用於實施所提供標的的不同特徵。元件及佈置的具體實例將在下文描述以簡化本發明。當然，這些具體實例僅為實例並且不欲為限制性的。舉例來說，隨後的描述中的在第二特徵上方或上形成第一特徵可包含第一特徵及第二特徵以直接接觸方式形成的實施例，並且也可包含額外特徵可形成於第一特徵與第二特徵之間以使得第一特徵及第二特徵不可直接接觸的實施例。另外，本發明可在各種實例中重複參考數位及/或字母。這一重複是出於簡單及清楚的目的，並且本身不指示所討論的各種實施例及/或配置之間的關係。
此外，為了使描述容易，空間相關術語(例如，“在......之下”、“在......以下”、“低於”、“......以上”、“上部”及類似術語)可用於本文中以描述如圖式中所說明的一個元件或特徵與另一元件或特徵的關係。所述空間相關術語意欲涵蓋除圖式中所描繪的定向之外的使用中或操作中裝置的不同定向。設備可另外定向(旋轉90度或處於其它定向)並且本文中所使用的空間相關描述詞可同樣地加以相應地解釋。
下文參看圖1到11H描述一種製造半導體裝置的方法。遍及各種視圖及說明性實施例，相似參考數字用以指明相似元件。
現在參看圖1，其中說明用以製造半導體裝置的方法100的一個實施例的流程圖。方法100從開始塊102，在所述塊中提供基板。參考圖2的實例，在塊102的實施例中，提供裝置200。裝置200包含基板202(也稱為晶圓)、安置於基板202上方的第一材料層204以及安置於第一材料層204上方的第二材料層206。
基板202可為半導體基板，例如矽基板。在一些實施例中，基 板202可包含各種層，包含形成於半導體基板上的導電或絕緣層。在一些實例中，基板202可包含視此項技術中的設計要求而定的各種摻雜配置。在一些實施例中，基板202也可包含其它半導體，例如鍺、碳化矽(SiC)、矽鍺(SiGe)或鑽石。或者，在一些實施例中，基板202可包含化合物半導體及/或合金半導體。此外，在一些實施例中，基板202可包含磊晶層(epitaxial layer)(磊晶層(epi-layer))，可應變以用於性能增強，可包含絕緣體上矽(SOI)結構，及/或可具有其它合適增強特徵。基板202可包含其它特徵，例如淺溝槽隔離(STI)特徵。基板202也可包含互連結構的部分，包含各種金屬層中的金屬線、用以提供鄰近金屬層中的金屬線之間的垂直連接的通路特徵及用以提供金屬層中的金屬線與基板上的各種裝置特徵(例如柵極、源極及漏極)之間的垂直連接的接觸特徵。
仍參考圖2的實例，各種材料層可形成於基板202上。如圖2中所說明，第一材料層204形成於基板202上，並且第二材料層206形成於第一材料層204上。第一材料層204可包含多個介電薄膜。在圖2的實例中，第一材料層204包含形成於基板202上的第一層間介電(ILD)材料層204A、形成於第一IDL材料層204A上方的蝕刻停止層204C以及形成於蝕刻停止層204C上方的第二IDL材料層204B。
在一些實施例中，第一ILD材料層204A包含氧化矽、氮氧化矽、低K介電材料或其它合適介電材料。在一些實施例中，第一ILD材料層204A可包含單一層或多個層。舉例來說，第一ILD材料層204A可通過包含CVD、ALD以及旋塗技術(例如，用於沉積旋塗玻璃)的多個合適技術中的任一技術形成。
蝕刻停止層204C可形成於第一ILD材料層204A上方。蝕刻停 止層204C可具有適當蝕刻選擇性以停止用以圖案化第一ILD材料層204A及第二ILD材料層204B的後續操作期間的蝕刻，所述操作將在下文參看圖11B到11F詳細地討論。蝕刻停止層204C可包含在組成上不同於包含於第一ILD材料層204A及第二ILD材料層204B中的材料的介電材料。蝕刻停止層204C可包含介電材料，例如氮化矽、氮氧化矽或碳化矽、其它合適材料及/或其組合。在一些實例中，蝕刻停止層204C可包含多個層，包含氮化矽層、矽碳氮化物層、氮氧化矽層、其它合適層及/或其組合。蝕刻停止層204C可通過化學氣相沉積(CVD)、旋塗塗布、等離子增強化學氣相沉積(PECVD)過程及/或其它合適沉積或氧化過程形成。
第二ILD材料層204B就組成及形成來說類似於第一ILD材料層204A。舉例來說，第二ILD材料層204B可包含單一層或多個層。舉例來說，第二ILD材料層204B可通過包含CVD、ALD以及旋塗技術(例如，用於沉積旋塗玻璃)的多個合適技術中的任一技術形成形成。
在一些實施例中，第二材料層206可形成於第一材料層204上。第二材料層206可充當用以圖案化第一材料層204的後續操作期間的硬式掩模層，所述操作將在下文參看圖11B到11G詳細地討論。第二材料層206可包含氧化鋁。第二材料層206可包含一或多個薄膜以增強圖案化第一材料層204的操作。
現在參看圖1，在一實施例中，方法100接著進行到塊104，在所述塊中，在基板202上形成第一光致抗蝕劑層。參考圖3的實例，第一光致抗蝕劑層208可通過在第二材料層206上方沉積第一光致抗蝕劑組合物形成。第一光致抗蝕劑層208可包含光致抗蝕劑材料及溶劑。在一些實施例中，光致抗蝕劑材料包含聚合物。在一個實例中，為了光刻曝光過程的品質，可控制光致抗蝕劑材 料的分子量。在另一實例中，光致抗蝕劑材料的分子量在約1000與20000之間。在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208可進一步包含淬滅劑及/或其它添加劑。
在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208的光致抗蝕劑材料包含化學放大(CA)阻止材料。CA阻止材料可為正CA阻止材料，其包含酸可裂解聚合物，所述酸可裂解聚合物在酸可裂解聚合物被酸(例如，通過光酸產生劑(PAG)產生的酸)裂解之後在例如堿溶液的顯影劑中變得可溶解。在一實例中，被酸裂解的酸可裂解聚合物變得更加親水，且可溶解於鹼性溶液中。舉例來說，被酸裂解的酸可裂解聚合物可溶解於四甲基氫氧化銨(TMAH)顯影劑中。在另一實例中，TMAH顯影劑包含具有按重量計範圍在約0與15%之間的恰當濃度的TMAH溶液。在又一實例中，TMAH顯影劑包含具有按重量計約2.38%的濃度的TMAH溶液。在所述實施例的進一步說明中，當使用CA阻止材料時，第一光致抗蝕劑層208的光致抗蝕劑材料可包含分散於第一光致抗蝕劑層208中的光酸產生劑(PAG)。當吸收光能量時，PAG分解並且形成少量的酸。PAG可具有按第一光致抗蝕劑層208重量計範圍在約1%與30%之間的濃度。在一些實施例中，PAG可為離子型的(鎓鹽)，例如金屬或磺酸鹽。PAG或者可為非離子性的，例如磺酸酯、2硝基苄基酯、有機鹵化物、芳香族磺酸酯、磺酸肟酯、N-磺醯基氧基亞胺、磺醯基氧基酮或重氮萘醌(DNQ)4磺酸酯。
第一光致抗蝕劑層208可另外包含其它組分，例如淬滅劑。在一實例中，淬滅劑為堿型的並且能夠中和酸。總之或替代地，淬滅劑可抑制第一光致抗蝕劑層208的其它活性組分，例如抑制光酸反應。可選添加劑的實例進一步包含光可分解淬滅劑(PDQ)、可用以鈍化通過曝光產生的酸的光堿產生劑(PBG)、熱堿產生 劑、熱酸產生劑、酸增殖劑、發色團、其它合適材料及/或其組合。
在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208不包含交聯劑及/或可交聯聚合物，並且第一光致抗蝕劑層208在後續預曝光處理過程下不交聯。
在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208可通過旋塗塗布或其它合適技術形成。例如烘烤的其它步驟可在塗布第一光致抗蝕劑層208之後。在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208的溶劑可通過軟烘烤過程部分地蒸發。
現在參看圖1，方法100接著進行到塊106，在所述塊中，在第一光致抗蝕劑層208上形成保護層。參考圖4A的實例，通過在第一光致抗蝕劑層208上沉積保護層組合物而在第一光致抗蝕劑層208上形成保護層210。在一些實施例中，保護層210可經設計以減少第一光致抗蝕劑層208與第二光致抗蝕劑層212之間的互混(在下文參看圖6描述)，其中第二光致抗蝕劑層212安置於保護層210上方。在一些實施例中，保護層210可經設計以通過部分地吸收映射到第二光致抗蝕劑層212上的曝光光束來控制到第一光致抗蝕劑層208的曝光劑量。在一些實施例中，保護層210可充當用以圖案化第一材料層204的後續操作期間的硬式掩模。
在一些實施例中，保護層210包含溶劑。在一些實施例中，溶劑包含去離子水(DIW)。在一些實施例中，溶劑的極性根據第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212的極性來設計。如本文中所使用，術語“極性”可用以描述偶極矩。在一些實施例中，溶劑具有高極性。如本文中所使用，術語“高極性”用以描述與第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212中的一者或兩者相比的溶劑的極性。舉例來說，溶劑可具有比第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212的極性中的一者或兩者高的極 性。另外，這一高極性溶劑的偶極矩可比第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212的偶極矩中的一者或兩者高。在一實例中，溶劑具有約1德拜到5德拜之間的偶極矩。在另一實例中，溶劑具有約5德拜的偶極矩。在一些實施例中，溶劑可包含一或多種極性官能團，包含NO2、-SO3 -、-CN、-NCO、-OCN、-CO2-、-OH、-SH、COO-、NH2、其它合適極性官能團及/或其組合。所述極性官能團可彼此鍵結並且形成氫鍵。
在一些實施例中，溶劑的組成可經設計達成恰當極性力及氫鍵力，所述力可降低相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)在保護層210的溶劑中的溶解度。在一些實施例中，保護層210的溶劑的組成是基於溶解度(其基於保護層210的溶劑的材料及第一光致抗蝕劑層208的材料的漢森(Hansen)溶解參數計算)而設計，溶解度可用以預測第一光致抗蝕劑層208是否將溶解於保護層210的溶劑中。所述漢森溶解參數(δ)根據材料的溶解度分量特性化所述材料，所述參數測量將分子一起保持在液體狀態的分子間力的強度。所述分子間力包含分散力、極性力及氫鍵力。溶劑(例如，保護層210的溶劑)與材料(例如，第一光致抗蝕劑層208的材料及/或第二光致抗蝕劑層212的材料)之間的漢森溶解參數之間的距離(Ra)可使用以下公式來計算，其中δd測量分散力，δp測量偶極分子間力，並且δh測量氫鍵力：(Ra)2=4(δd2-δd1)2+(δp2-δp1)2+(δh2-δh1)2。
組合Ra與相互作用半徑(R0)，相對能量差(RED)指示材料1(例如，第一光致抗蝕劑層208的材料及/或第二光致抗蝕劑層212的材料)是否可溶解於材料2(例如，保護層210的溶劑)中：RED=Ra/R0。
如果RED小於1，那麼溶劑預期將溶解材料。如果RED等於1， 那麼溶劑預期將部分地溶解材料。若干RED大於1，溶劑預期不溶解材料。
在一些實施例中，保護層210的溶劑的組成及各種性質(例如，極性)經設計以使得相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)不可溶解於保護層210的溶劑中。在一實例中，針對保護層210的溶劑及相鄰光致抗蝕劑層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的材料的RED大於1。在另一實例中，針對保護層210的溶劑及相鄰光致抗蝕劑層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的材料的RED大於約1.25。在又一實例中，保護層210的溶劑具有實質上大於相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的極性力的極性力。在又一實例中，保護層210的溶劑具有實質上大於相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的氫鍵力的氫鍵力。在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208在保護層210的溶劑中的溶解度為低，並且第一光致抗蝕劑層208實際上不可溶解於相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑中。舉例來說，第一光致抗蝕劑層208在相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑中可具有小於約5埃每秒的溶解速率。
在一些實施例中，保護層210包含聚合物。所述聚合物可具有高極性。所述聚合物可含有一或多種極性官能團，包含NO2、-SO3 -、-CN、-NCO、-OCN、-CO2、-OH、-SH、COO-、NH2、其它合適極性官能團及/或其組合。所述極性官能團可彼此鍵結並且形成氫鍵。在一些實施例中，所述聚合物的組成可經設計以達成恰當極性力及氫鍵力，所述力可降低保護層210在相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑中的溶 解度。
保護層210的聚合物的組成可影響保護層210在相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑中的溶解度。在一些實施例中，所述聚合物的組成經設計以根據基於漢森溶解參數計算的溶解度來調節保護層210的溶解度，溶解度可用以預測保護層210是否將溶解於相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑中。所述聚合物的組成可經設計以使得保護層210不可溶解於相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑中。在一實例中，針對保護層210及相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑的RED大於1。在另一實例中，針對保護層210及相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑的RED大於約1.25。在一些實例中，保護層210具有實質上大於相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑的極性力的極性力。在另一實例中，保護層210具有實質上大於相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑的氫鍵力的氫鍵力。在一些實施例中，為確保極性力及氫鍵力足夠高(例如，以達成所要RED)，聚合物可含有按一或多種極性官能團的重量計範圍在20%與90%之間的量。在一個實例中，聚合物可含有約90%重量的一或多種極性官能團。在一些實施例中，保護層210在相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑中的溶解度為低，並且保護層210實際上不可溶解於相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑中。舉例來說，保護層210在相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的溶劑中可具有小於5埃每秒的溶解速率。
在一些實施例中，保護層210的溶劑的組成經設計以使得保護層210的聚合物可溶解於保護層210的溶劑中。舉例來說，指示所述聚合物是否可溶解於保護層210的溶劑中的RED小於1。
現在參看圖4B，在一些實施例中，保護層210可包含交聯劑400、第一可交聯聚合物404以及第二可交聯聚合物410。在一些實施例中，保護層210可進一步包含催化劑。在一些實施例中，當對所述保護層執行後續預曝光處理過程時(所述後續預曝光處理過程將在下文參看圖5詳細地描述)，第一可交聯聚合物404及第二可交聯聚合物410可通過所述可交聯聚合物與交聯劑400之間的反應交聯。在一些實施例中，催化劑可為用以在後續預曝光處理過程期間引發所述可交聯聚合物之間的交聯反應的化合物。
在一些實施例中，交聯劑400可包含可交聯官能團，例如-I、-Br、-Cl、-NH2、-COOH、-OH、-SH、-N3、環氧基、炔、烯、酮、醛、酯、鹵化醯基、NHS酯、醯亞胺酯、五氟苯酯、羥甲基膦、碳化二亞胺、順丁烯二醯亞胺、鹵乙醯基、二硫吡啶、硫代磺酸鹽、乙烯基碸、醯肼、烷氧基胺、重氮甲烷(Diazirine)、芳基疊氮化物、異氰酸鹽、磷化氫、醯胺、醚、聚醚多醇、縮水甘油醚、乙烯基醚、甲氧基甲基化甘脲、烷基化氧、三氮烯、其它可交聯官能團及/或其組合。以下為可交聯官能團的一些示例性化學式：
舉例來說，化學式1表示聚醚多醇的結構，並且化學式2表示縮水甘油醚的結構。化學式1及化學式2中的R2可表示烷基。在一些實施例中，烷基可含有附接到具有直線、分支或環狀結構的碳化氫的氫。在一些實施例中，烷基可含有雜原子。舉例來說，烷基可含有氮或氧。針對另一實例，化學式3及4表示乙烯基醚的一些結構，並且化學式5表示甲氧基甲基化甘尿素的結構。針對另一實例，化學式6表示三氮烯的結構。
在一些實施例中，第一可交聯聚合物404可包含實質上類似於上文關於交聯劑400所討論的可交聯官能團的可交聯官能團406。在一些實施例中，第一可交聯聚合物404也可包含其它官能團，例如，能夠在光刻曝光過程期間吸收輻射能量的官能團408。第二可交聯聚合物410包含實質上類似於參看圖4A所討論的可交聯官能團的可交聯官能團412。第一可交聯聚合物404及第二可交聯聚合物410中的每一者的化學結構也可包含骨幹。骨幹可為由多個系列的共價鍵結合的原子形成的連續鏈。骨幹可包含丙烯酸類、聚酯、環氧酚醛樹脂、多醣、聚醚、聚醯亞胺、聚氨酯及其 混合物。可用於保護層210中的特定可交聯聚合物結構(例如，第一可交聯聚合物404及/或第二可交聯聚合物410)的一個實例說明如下：
在一些實施例中，在化學式7中，每一R及R1可為氫或經取代或未經取代的烷基。在一些實施例中，每一R2可為經取代或未經取代的烷基，並且每一R3可為鹵素原子。
當對保護層210執行後續預曝光處理過程(其將在下文參看圖5詳細地描述)時，第一可交聯聚合物404及第二可交聯聚合物410可通過所述可交聯聚合物與交聯劑400之間的反應交聯。舉例來說，第一可交聯聚合物404的可交聯官能團406可與交聯劑400的可交聯官能團402相互作用。針對另一實例，第二可交聯聚合物410的可交聯官能團412可與交聯劑400的可交聯官能團402相互作用。
在一些實施例中，催化劑可用以在後續預曝光處理過程期間引發所述可交聯聚合物之間的交聯反應。催化劑可為(例如)熱酸產生劑、光酸產生劑、光堿產生劑、這些產生劑的合適組合或類似物。在催化劑為熱酸產生劑的實施例中，催化劑在足夠熱被施加到保護層210時將產生酸。舉例來說，催化劑可包含使酸官能 團的酸性淬火的胺，並且酸是在胺在加熱保護層210時蒸發之後產生。以下為催化劑的一些示例性化學式：
在化學式9中，R可為具有附接到具有直線、分支或環狀結構的碳化氫的氫的烷基。在一些實施例中，烷基也可含有雜原子。舉例來說，烷基可含有氮或氧。
應注意，在一些替代實施例中，保護層210可不包含可交聯聚合物、交聯劑及/或催化劑。在所述替代實施例中，保護層210在後續預曝光處理過程下可不交聯。
在一些實施例中，保護層210可包含螯合劑。在一些實施例中，螯合劑包含供電子基團，例如胺、烷氧基、烷、羥基、芳香族及/或醯胺型官能團。在一些實施例中，螯合劑包含電子受體基團，例如酮、醛、羧酸、酯、鹵化醯基、酐、腈、碸、亞碸以及硝基型官能團。以下為供電子基團的一些示例性化學式：
以下為電子受體基團的一些示例性化學式：
螯合劑的實例包含冠醚、空穴配體及其它合適螯合劑及/或其組合。保護層210的螯合劑可能夠結合到離子，此可用以捕獲從相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)擴散的離子，藉此減少相鄰層(例如，第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212)的離子性添加劑(例如，離子性PAG、離子性PDQ)擴散。
在一些實施例中，保護層210中的螯合劑的濃度及螯合劑的分子量可根據第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212的組成來設計。在一些實施例中，保護層210中的螯合劑的濃度可根據第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212中的離子性添加劑(例如，離子性PAG、離子性PDQ)的濃度進行調整。在一實例中，如果所述光致抗蝕劑層中的離子性添加劑的濃度高，那麼螯合劑的濃度可增加。在一實例中，保護層210可具有按重量計範圍在約0.01%與10%之間的螯合劑濃度。在另一實例中，保護層210可具有相同或類似於第一光致抗蝕劑層208及/或第二光致抗蝕劑層212中的離子性添加劑的濃度的螯合劑濃度。舉例來說，在第一光致抗蝕劑層208具有按重量計約10%的離子性添加劑濃度的情況下，保護層210可具有按重量計約10%的螯合劑濃度。針對另一實例，在第二光致抗蝕劑層212具有按重量計約10%的離子性添加劑濃度的情況下，保護層210可具有按重量計約10%的螯合劑濃度。
在一些實施例中，螯合劑的分子量可根據第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212中的離子性添加劑(例如，離子性PAG、離子性PDQ)的濃度進行調整。在一些實施例中，螯合劑大體上以等分子數與離子形成錯合物，並且螯合劑的分子量越高，可能需要螯合離子的螯合劑的品質越高。在一實例中，如果所述 光致抗蝕劑層中的離子性添加劑的濃度高，那麼可選取具有較小分子量的螯合劑。在一實例中，螯合劑可具有範圍在100與2000之間的分子量。
應注意，上文所討論的螯合劑的濃度及分子量僅為示例性的並且不欲限制超出隨後的權利要求書中所特別引用的內容。所屬領域的技術人員將理解，螯合劑的濃度及分子量的各種組合可用於保護層210中。在一實施例中，保護層210可包含較低濃度及較小分子量的螯合劑。在另一實施例中，保護層210可包含較高濃度及較大分子量的螯合劑。
在一些實施例中，保護層210可包含提供顯影劑溶解度控制的官能團。在一些實施例中，所述官能團可包含堿不穩定官能團，包含烯丙醚、Ac-OR、Ac-NR2、Pv-OR、N、N-二甲基腙、羧酸、酚(石碳酸)、其它合適的堿不穩定官能團及/或其組合。堿不穩定官能團中的一些的化學式提供如下：
在一些實施例中，保護層210可溶解於TMAH顯影劑中。在一個實例中，TMAH顯影劑包含具有按重量計範圍在約0與15%之間的恰當濃度的TMAH溶液。在另一個實例中，TMAH顯影劑包含 按重量計2.38%的TMAH溶液。
在一些實施例中，保護層210對下文參看圖7A到8D所描述的後續第一光刻曝光過程700及第二光刻曝光過程800中所使用的輻射能量不敏感。在一些實施例中，保護層210可通過部分地吸收映射在第二光致抗蝕劑層212上的曝光光束而根據到第一光致抗蝕劑層208的曝光劑量的設計要求進行設計，此將在下文參看圖9A到9E詳細地討論。
保護層210可通過旋塗塗布或低溫沉積形成而不損害下伏第一光致抗蝕劑層208。在一實例中，保護層210是通過旋塗塗布沉積。在另一實例中，保護層210是通過低溫沉積(例如，低溫下的CVD)形成。
現在參看圖1，在一實施例中，方法100接著進行到塊108，在所述塊中，將預曝光處理過程應用於保護層210。通常通過熱、壓力或輻射引發，交聯通過交聯劑與保護層210中的可交聯聚合物的化學反應而形成於保護層210中。在一些實施例中，交聯劑可與可交聯聚合物形成共價鍵。在一些實施例中，可形成各種聚合物結構。在一實例中，可形成線性聚合物結構。在另一實例中，可形成分支聚合物結構。在又一實例中，可形成環狀結構。已交聯的保護層210可包含較大分子聚合物，藉此減少第一光致抗蝕劑層208、保護層210及/或第二光致抗蝕劑層212的互混。
在一些實施例中，例如，在圖5的實例中，用電磁波500處理保護層210以形成交聯。所述電磁波可包含無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、其它合適的電磁波或其組合。在一實例中，處理時間在1秒與100秒之間。在另一實例中，處理時間在5秒與30秒之間。在一些實施例中，保護層210經加熱到交聯溫度(硫化溫度)，藉此在保護層210中形成交聯。在一實例中，交聯溫度(硫 化溫度)在約22℃與350℃之間的範圍中。在另一實例中，交聯溫度為約150℃。當經恰當處理時，交聯劑與保護層210中的可交聯聚合物反應，從而結合個別可交聯聚合物並且將個別可交聯聚合物交聯到較大分組聚合物中。
在一些實施例中，已交聯的保護層210不溶解於將安置於經處理保護層210上的第二光致抗蝕劑層212的溶劑中。在一實例中，已交聯的保護層210在第二光致抗蝕劑層212的溶劑中具有小於5埃每秒的溶解速率。
現在參看圖1及圖6，在一實施例中，方法100接著進行到塊110，在所述塊中，通過在保護層210上沉積第二光致抗蝕劑組合物在保護層210上形成第二光致抗蝕劑層212。第二光致抗蝕劑層212可包含光致抗蝕劑材料及溶劑。在一些實施例中，光致抗蝕劑材料包含化學放大(CA)阻止材料。在一些實施例中，第二光致抗蝕劑層212可進一步包含淬滅劑及/或其它添加劑。
在一些實施例中，第二光致抗蝕劑層212的CA阻止材料可為正CA阻止材料，其包含酸可裂解聚合物，所述酸可裂解聚合物在酸可裂解聚合物被酸(例如，通過PAG產生)裂解之後在例如堿溶液的顯影劑中變得可溶解。在一實例中，被酸裂解的酸可裂解聚合物可溶解於TMAH顯影劑中。在另一實例中，TMAH顯影劑包含具有按重量計範圍在約0與15%之間的恰當濃度的TMAH溶液。在又一實例中，TMAH顯影劑包含具有按重量計約2.38%的濃度的TMAH溶液。在所述實施例的進一步說明中，當使用CA阻止材料時，第二光致抗蝕劑層212的光致抗蝕劑材料包含PAG。當吸收光能量時，PAG分解並且形成少量的酸。PAG可具有按第二光致抗蝕劑層212的重量計範圍在約1%與30%之間的濃度。在一些實施例中，PAG可為離子型的(鎓鹽)，例如金屬或磺酸鹽。PAG 或者可為非離子性的，例如磺酸酯、2硝基苄基酯、有機鹵化物、芳香族磺酸酯、磺酸肟酯、N-磺醯基氧基亞胺、磺醯基氧基酮或重氮萘醌(DNQ)4磺酸酯。
第二光致抗蝕劑層212可另外包含其它組分，例如淬滅劑。在一實例中，淬滅劑為堿型的並且能夠中和酸。總之或替代地，淬滅劑可抑制第二光致抗蝕劑層212的其它活性組分，例如抑制光酸反應。可選添加劑的實例進一步包含光可分解淬滅劑(PDQ)、可用以鈍化通過曝光產生的酸的光堿產生劑(PBG)、熱堿產生劑、熱酸產生劑、酸增殖劑、發色團、其它合適材料及/或其組合。
在一些實施例中，第二光致抗蝕劑層212不包含交聯劑及/或可交聯聚合物，並且第二光致抗蝕劑層212在後續預曝光處理過程下不交聯。
在一些實施例中，第二光致抗蝕劑層212可通過旋塗塗布或其它合適技術形成。例如烘烤的其它步驟可在塗布第二光致抗蝕劑層212之後。在一些實施例中，第二光致抗蝕劑層212的溶劑可通過軟烘烤過程部分地蒸發。
根據各種實施例，第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212可具有彼此類似或不同的組成。在一個實施例中，第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212包含不同材料，所述不同材料可排他地溶解於單獨、個別顯影劑中。具體來說，第一顯影劑可用以顯影第一光致抗蝕劑層208，並且第二顯影劑可用以顯影第二光致抗蝕劑層212。所述第一顯影劑不同於所述第二顯影劑。第一光致抗蝕劑層208可溶解於所述第一顯影劑中，但是不可溶解於所述第二顯影劑中。第二光致抗蝕劑層212可溶解於所述第二顯影劑中，但是不可溶解於所述第一顯影劑中。在一些實施例中，保護層210可溶解於所述第一顯影劑及所述第二顯影劑 兩者中。或者，在一些實施例中，保護層210不可溶解於所述第一顯影劑及所述第二顯影劑的任一者或兩者中。
在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212包含可溶解於同一顯影劑中的不同材料。具體來說，所述同一顯影劑可用以顯影第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212。在一些實施例中，保護層210可溶解於同一顯影劑中。舉例來說，顯影劑包含具有按重量計範圍在約0與15%之間的恰當濃度的TMAH溶液。針對另外實例，顯影劑包含具有按重量計約2.38%的濃度的TMAH溶液。
第二光致抗蝕劑層212可通過旋塗塗布或其它合適技術形成。例如烘烤的其它步驟可在塗布第二光致抗蝕劑層212之後。
現在參看圖1及圖7A到7B的實例，在一實施例中，方法100接著進行到塊112，在所述塊中，同時對第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212執行第一光刻曝光過程700。參考圖7A的實例，使用具有第一圖案704的光掩模(掩模或主光罩)702來實施第一光刻曝光過程700，以同時曝光第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212兩者，藉此分別形成第一光致抗蝕劑層及第二光致抗蝕劑層中的潛在圖案。潛在圖案被稱為光致抗蝕劑層的已曝光但尚未顯影的部分。在一些實施例中，在第一光刻曝光過程700期間，第一圖案704被成像到第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212。
在一些實施例中，在第一光刻曝光過程700期間，第一光致抗蝕劑層208通過光掩模702暴露於具有曝光劑量706a的輻射能量，藉此形成底部潛在圖案708。在執行第一光刻曝光過程700之後，第一光致抗蝕劑層208包含底部圖案708。
在一些實施例中，在第一光刻曝光過程700期間，第二光致抗 蝕劑層212通過光掩模702暴露於曝光劑量706b的輻射能量，藉此形成第一頂部潛在圖案714。在執行第一光刻曝光過程700之後，第二光致抗蝕劑層212包含第一頂部潛在圖案714。在一些實施例中，第二光致抗蝕劑層212在第一光致抗蝕劑層208暴露於具有曝光劑量706a的輻射能量的相同時間段期間暴露於具有曝光劑量706b的輻射能量。
在一些實施例中，保護層210及第二光致抗蝕劑層212中的一者或兩者通過光掩模702可部分地吸收來自曝光光束的輻射，並且僅部分的來自曝光光束的輻射達到第一光致抗蝕劑層208。因此，第一光致抗蝕劑層208所暴露於的曝光劑量706a可小於第二光致抗蝕劑層212所暴露於的曝光劑量706b。曝光劑量706a與706b的差將在下文參看圖9A到9E詳細地討論。
現在參考圖7B的實例，說明了用於第一光刻曝光過程700中的光掩模702的俯視圖。光掩模702包含第一圖案704，所述第一圖案在俯視圖中具有卵形形狀。第一圖案704具有X方向上的寬度d1。在一些實施例中，底部潛在圖案708及第一頂部潛在圖案714兩者包含相同第一圖案704的潛在圖像，因此可相關。舉例來說，底部潛在圖案708可與由第一圖案704界定的通路特徵相關。針對另外實例，第一頂部潛在圖案714與金屬線的通路連接部分相關。金屬線的通路連接部分可連接到通路特徵。金屬線可由界定於用於第二光刻曝光過程800中的第二光掩模中的第二圖案界定，第二光刻曝光過程將在下文參看圖8A到8D詳細地討論。
如所屬技術中已知的，第一光刻曝光過程700可為各種類型，包含利用氟化氪(KrF)準分子雷射器、氟化氬(ArF)準分子雷射器、ArF浸沒光刻或EUV的曝光系統。例如曝光後烘烤(PEB)的其它操作可在光刻曝光過程700之後。
現在參看圖1，在一實施例中，方法100接著進行到塊114，在所述塊中，同時對第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212執行第二光刻曝光過程800。參考圖8A的實例，使用具有第二圖案804的光掩模802來實施第二光刻曝光過程800。
當同時對第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212執行第二光刻曝光過程800時，在一些實施例中，第二圖案804僅成像到第二光致抗蝕劑層212，並且不成像到第一光致抗蝕劑層208。換句話說，在一些實施例中，在第二光刻曝光過程800期間，雖然額外潛在圖案可形成於第二光致抗蝕劑層212中，但是無額外潛在圖案形成於第一光致抗蝕劑層208中。
在一些實施例中，在第二光刻曝光過程800期間，第一光致抗蝕劑層208的區域808通過光掩模802接收曝光劑量806的輻射能量。然而，因為曝光劑量806a可能小於第一光致抗蝕劑層208的曝光閾值，所以第二光刻曝光過程800可不導致第一光致抗蝕劑層208中的任何曝光區域。如圖8A中所說明，區域808在接收曝光劑量806a之後保持不曝光。
在一些實施例中，在第二光刻曝光過程800期間，第二光致抗蝕劑層212通過光掩模802接收曝光劑量806b的輻射能量，藉此形成第二頂部潛在圖案814。在執行第二光刻曝光過程之後，第二光致抗蝕劑層212包含頂部潛在圖案812。頂部潛在圖案812包含通過第一光刻曝光過程700已形成的第一頂部潛在圖案714及通過第二光刻曝光過程800形成的第二頂部圖案814。在一些實施例中，第二光致抗蝕劑層212在第一光致抗蝕劑層208暴露於具有曝光劑量806a的輻射能量的相同時間段期間暴露於具有曝光劑量806b的輻射能量。
第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212的曝光閾值和 所述光致抗蝕劑層分別所接收的曝光劑量806a及806b將在下文參看圖9A到9E詳細地討論。
現在參看圖8B，說明了第二光刻曝光過程800中所使用的光掩模802的俯視圖。光掩模802包含第二圖案804，所述第二圖案在俯視圖中具有矩形形狀。第二圖案804具有X方向上的寬度d2。在一些實施例中，頂部潛在圖案812與由光掩模802的第二圖案804界定的金屬線特徵相關。
圖8C到8D是為了更好地說明底部潛在圖案及頂部潛在圖案之間的空間關係而一起說明的底部潛在圖案708及頂部潛在圖案812的俯視圖。在一些實施例中，底部潛在圖案708及頂部潛在圖案812本質地相關，這是因為頂部潛在圖案812的第一頂部潛在圖案714及底部潛在圖案708是在光刻曝光過程700中使用光掩模702的第一圖案704同時成像。如圖8C中所說明，在一個實例中，底部潛在圖案708在俯視圖中具有卵形形狀，所述卵形形狀具有X方向上的第一寬度d3及Y方向上的第二寬度L1。頂部潛在圖案812在俯視圖中具有矩形形狀，所述矩形形狀具有X方向上的寬度d4及Y方向上的長度L2，以及寬度d4。在一實施例中，d3小於d4，並且L1小於L2。在一些實施例中，底部潛在圖案708的俯視圖與頂部潛在圖案812至少部分地重疊。在一些實施例中，頂部潛在圖案812的俯視圖完全覆蓋底部潛在圖案708的俯視圖。在一實例中，底部潛在圖案708的中心在X方向上與頂部潛在圖案812的中心對準。在一些實例中，底部潛在圖案708的中心在Y方向上與頂部潛在圖案812的中心對準。如圖8D中所說明，在一些實例中，底部潛在圖案708在俯視圖中具有多邊形形狀。在一些實例中，底部潛在圖案708的中心在X方向上不與頂部潛在圖案812的中心對準。在一些實例中，底部潛在圖案708的側壁與頂部潛在圖案 812的側壁垂直對準。
應注意，圖8A到8D中所說明的底部潛在圖案708及頂部潛在圖案812的配置(包含相對大小及位置)僅為示例性的並且不欲限制超出隨後的權利要求書中所特別引用的內容。所屬領域的技術人員將理解，可使用其它配置。底部潛在圖案708及頂部潛在圖案812可具有相同形狀或具有不同形狀。任何形狀可用於底部潛在圖案708或頂部潛在圖案812。在一些實施例中，底部潛在圖案708的中心及頂部潛在圖案812的中心在X方向或Y方向上實質上對準。在一些實施例中，底部潛在圖案708的中心及頂部潛在圖案812的中心在X方向或Y方向上不對準。在一些實施例中，底部潛在圖案708具有小於頂部潛在圖案812的頂部表面積的頂部表面積。
在一些實施例中，因為底部潛在圖案708及頂部潛在圖案812本質地相關，所以與底部潛在圖案708及頂部潛在圖案812相關的特徵(例如，分別為通路特徵及金屬線特徵)就幾何形狀(形狀及大小)來說可類似地彼此本質且空間相關，幾何形狀將在下文參看圖11G到11H詳細地討論。
如所屬技術中已知的，第二光刻曝光過程800可為各種類型，包含利用氟化氪(KrF)準分子雷射器、氟化氬(ArF)準分子雷射器、ArF浸沒光刻或EUV的曝光系統。在一些實施例中，第一光刻曝光過程700及第二光刻曝光過程800可使用相同類型的曝光系統。或者，第一光刻曝光過程700及第二光刻曝光過程800使用不同類型的曝光系統。
用於第一光刻曝光過程700及第二光刻曝光過程800的曝光源分別可為UV、DUV、EUV或例如電子束的帶電粒子。在一些實施例中，第一光刻曝光過程700及第二光刻曝光過程800可使用相 同曝光源(例如，具有相同波長的曝光源)。或者，第一光刻曝光過程700及第二光刻曝光過程800可使用不同曝光源(例如，具有不同波長的曝光源)。在一些實施例中，帶電粒子在光刻曝光過程期間被用作為曝光光束。在這一情況下，IC設計圖案可在資料檔案中定義，並且選取抗敏感材料以對例如電子束的帶電粒子敏感。
例如曝光後烘烤(PEB)的其它操作可在第二光刻曝光過程800之後。
應注意，在一些實施例中，可在使用具有第一圖案704的光掩模702的第一光刻曝光過程700之前執行使用具有第二圖案804的光掩模802的第二光刻曝光過程800。舉例來說，在第二光刻曝光過程800期間，可在於第一光致抗蝕劑層208中形成任何潛在圖案之前形成第二光致抗蝕劑層212中的頂部潛在圖案812。在後續第一光刻曝光過程700期間，底部潛在圖案708可形成於第一光致抗蝕劑層208中。
在一些實施例中，IC設計圖案可具有關於光致抗蝕劑層所接收的曝光劑量及光致抗蝕劑層的曝光閾值的具體設計要求，所述設計要求將在下文參考圖9A到9E的實例描述。
在一些實施例中，分別在第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212中使用不同材料。參看圖9A到9C描述在第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212中使用不同材料的各種實施例。現在參考圖9A的實例，提供隨曝光劑量變化的不同材料的兩個光致抗蝕劑層在顯影劑中的溶解曲線的實例。溶解曲線902說明隨第一光致抗蝕劑層208所接收的曝光劑量變化的第一材料的第一光致抗蝕劑層208的溶解速率。溶解曲線904說明隨第二光致抗蝕劑層212所接收的曝光劑量變化的第二材料的第二光致抗蝕劑層212的溶解速率。在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208及 第二光致抗蝕劑層212均包含正光致抗蝕劑。在一些實施例中，第一材料不同於第二材料。
如圖9A中所說明，在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208具有第一曝光閾值T1，並且第二光致抗蝕劑層212具有第二曝光閾值T2。針對特定光致抗蝕劑，當曝光劑量等於或大於其曝光閾值時，光致抗蝕劑的對應部分有化學變化，以使得潛在圖案形成，並且潛在圖案將在顯影過程中顯影(例如，當光致抗蝕劑為正調時，潛在圖案通過顯影劑移除)。當曝光劑量小於所述曝光閾值時，光致抗蝕劑的對應部分沒有化學變化(例如，無潛在圖案形成，並且當光致抗蝕劑為正調時，光致抗蝕劑的對應部分在顯影過程期間保留)。應理解，術語“化學變化”意謂光致抗蝕劑已充分變化以做出不同回應，例如，已曝光的正調光致抗蝕劑在顯影過程中回應。在光致抗蝕劑為正調的一個實例中，僅利用等於或大於曝光閾值的曝光劑量曝光的光致抗蝕劑的部分將在顯影過程期間通過合適的顯影劑移除。利用小於曝光閾值的曝光劑量曝光的光致抗蝕劑的部分在顯影過程之後保留。
如圖9A的實例中所示，在一些實施例中，第一曝光閾值T1大於第二曝光閾值T2。如溶解曲線902及904中所示，最初，第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212的未曝光材料具有小於R1的溶解速率，並且實際上不可溶解於顯影劑中。隨著曝光劑量增加並且達到T2，第二光致抗蝕劑層212的已曝光區域有化學變化，形成潛在圖案，並且變得以溶解速率R2溶解於顯影劑中。另一方面，因為第一光致抗蝕劑層208的已曝光區域接收小於其曝光閾值T1的曝光劑量(例如，T2)，所以第一光致抗蝕劑層208的已曝光區域無化學變化。因而，無潛在圖案形成於第一光致抗蝕劑層208中，並且第一光致抗蝕劑層208的已曝光區域以溶解速率 R1實際上不溶於顯影劑中。
又如圖9A的實例中所示，當曝光劑量進一步增加並且達到T1時，第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212兩者中的已曝光區域具有等於或高於R2的溶解速率並且可溶解於顯影劑中。因而，當曝光劑量達到T1時，潛在圖案形成於第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212兩者中。
現在參看圖9B，說明了第一光刻曝光過程700期間的第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212的曝光劑量曲線的實例。如圖9B中所說明，曲線905說明第一光刻曝光過程700期間的第一光致抗蝕劑層208的曝光劑量曲線。在一實例中，曲線905對應於如圖7A中所說明的第一光致抗蝕劑層208在第一光刻曝光過程700期間所暴露於的曝光劑量706a。在一實例中，曲線905說明第一光致抗蝕劑層208的底部表面(Z方向上的Z3處)的曝光劑量曲線。如圖9B中所說明，在第一光刻曝光過程700期間，在一些實施例中，更接近第一圖案704的中心的第一光致抗蝕劑層208的區域可接收比離第一圖案704的中心較遠的區域(例如，靠近線A的區域)高的曝光劑量。根據曲線905，第一光致抗蝕劑層208的區域708(例如，沿著線A)所接收的最低曝光劑量為E1。在一些實施例中，如圖9B中所說明，E1大於第一光致抗蝕劑層208的曝光閾值T1，以使得第一光致抗蝕劑層208中的底部潛在圖案708在第一光刻曝光過程700期間形成。
在一些實施例中，曲線907說明第一光刻曝光過程700期間的第二光致抗蝕劑層212的曝光劑量曲線。在一實例中，曲線907對應於如圖7A中所說明的第二光致抗蝕劑層212在第一光刻曝光過程700期間所暴露於的曝光劑量706b。在一實例中，曲線907說明第二光致抗蝕劑層212的底部表面(Z方向上的Z1處)的曝光劑量 曲線。根據曲線907，第二光致抗蝕劑層212的區域714(例如，沿著線A)所接收的最低曝光劑量為E2。在一些實施例中，如圖9B中所說明，E2大於第二光致抗蝕劑層212的曝光閾值T2，以使得第二光致抗蝕劑層212中的第一頂部潛在圖案714在第一光刻曝光過程700期間形成。在一些實施例中，E2大於E1。
現在參看圖9C，說明了使用第二光掩模802的第二光刻曝光過程800期間的第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212的曝光劑量曲線的實例。在一些實施例中，曲線906說明第一光致抗蝕劑層208的曝光劑量曲線。在一實例中，曲線906對應於如圖8A中所說明的第一光致抗蝕劑層208在第二光刻曝光過程800期間所暴露於的曝光劑量806a。在一實例中，曲線906說明第一光致抗蝕劑層208的頂部表面(Z方向上的Z2)處的曝光劑量曲線。在圖9C中所說明的實例中，根據曲線906，第一光致抗蝕劑層208的區域808(例如，沿著線C的區域)所接收的最高曝光劑量為E3。在一些實施例中，E3小於第一光致抗蝕劑層208的曝光閾值T1，以使得通過第二光刻曝光過程800無額外潛在圖案形成於第一光致抗蝕劑層208中。舉例來說，區域808在第二光刻曝光過程800之後保持未曝光。
在一些實施例中，曲線908說明第二光致抗蝕劑層212的曝光劑量曲線。在一實例中，曲線908對應於第二光致抗蝕劑層212在第二光刻曝光過程800期間所暴露於的曝光劑量806b。在一實例中，曲線908說明第二光致抗蝕劑層212的底部表面(Z方向上的Z1)處的曝光劑量曲線。在第二光刻曝光過程800期間，在一些實施例中，更接近第二圖案804的中心的光致抗蝕劑層208及212的區域(例如，靠近線B的區域)可接收比離第二圖案804的中心更遠的區域(例如，靠近線A的區域)的區域高的曝光劑量。在圖9C中 所說明的實例中，根據曲線908，第二光致抗蝕劑層212的區域814(例如，沿著線A的區域)所接收的最低曝光劑量為E4。在一些實施例中，E4大於第二光致抗蝕劑層212的曝光閾值T2，以使得第二頂部潛在圖案814通過第二光刻過程800形成於第二光致抗蝕劑層212中。在一些實施例中，E3大於E4。或者，在一些實施例中，E3小於E4。
在一些實施例中，曝光閾值T1與T2之間的較大差可提供更大的設計靈活性。在一實例中，T1與T2之間的差可大於約0.5mJ/cm2。在另一實例中，T1大於約2mJ/cm2。
在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208、保護層210及/或第二光致抗蝕劑層212的各種性質(例如，尺寸、曝光強度的衰減及/或所屬技術中已知的其它性質)可影響曝光劑量曲線及E1、E2、E3及/或E4的值。第一光致抗蝕劑層208、保護層210及/或第二光致抗蝕劑層212的性質可根據設計規格確定。在一實例中，第一光致抗蝕劑層208具有範圍在約40nm與約120nm之間的厚度。在另一實例中，保護層210具有範圍在約5nm與50nm之間的厚度。在又一實例中，第二光致抗蝕劑層212具有範圍在約40nm與約120nm之間的厚度。在又一實例中，保護層210具有關於第二光刻曝光過程800中所使用的具體波長範圍在0與85%之間的衰減。在一些實施例中，光刻曝光過程中所使用的曝光源(例如，波長)可影響曝光劑量曲線並且可根據設計規格確定。
在一些實施例中，在第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212中使用相同材料。參看圖9D到9E描述在第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212中使用相同材料的各種實施例。如圖9D中所說明，在一實例中，第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212可具有相同溶解速率曲線910及相同曝光閾值T1。現在 參考圖9E的實例，曲線912及914分別說明第二光刻曝光過程800期間的第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212的曝光劑量曲線。在一實例中，曲線912說明第一光致抗蝕劑層208的頂部表面(Z方向上的Z2處)的曝光劑量曲線。根據曲線912，第一光致抗蝕劑層208的區域808(例如，沿著線C的區域C)所接收的最高曝光劑量為E3。在一實例中，曲線914說明第二光致抗蝕劑層212的底部表面(Z方向上的Z1處)的曝光劑量曲線。根據曲線914，第二光致抗蝕劑層212的區域814(例如，沿著線A)所接收的最低曝光劑量為E4。在一些實施例中，在第二光刻曝光過程800期間，E4大於T1，並且E3小於T1，以使得第二潛在圖案814形成於第二光致抗蝕劑層212中，並且無額外潛在圖案(例如，在區域808中)形成於第一光致抗蝕劑層208中。可調節各種性質以滿足設計要求。在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212的材料經設計以調整曝光閾值T1以滿足設計要求。在一實例中，T1經設計以大於2mJ/cm2。在一些實施例中，通過調整曝光劑量曲線來確定E3及E4，其可能受第一光致抗蝕劑層208、保護層210及/或第二光致抗蝕劑層212的性質(例如，尺寸、曝光強度的衰減及/或所屬技術中已知的其它性質)影響。在一實例中，第一光致抗蝕劑層208具有範圍在約40nm與約60nm之間的厚度。在另一實例中，保護層210具有範圍在約5nm與50nm之間的厚度。在又一實例中，第二光致抗蝕劑層212具有範圍在約20nm與約40nm之間的厚度。在又一實例中，保護層210具有關於第二光刻曝光過程800中所使用的具體波長範圍在0與85%之間的衰減。在一些實施例中，通過調整曝光源(例如，光刻曝光過程中所使用的波長)來確定E3及E4。在一些實施例中，通過調整界定於第二光掩模802中的第二圖案804(例如，寬度d2)來確定E3及E4。
應注意，圖9A到9E中所說明的溶解速率曲線及曝光劑量曲線僅為示例性的並且不欲限制超出隨後的權利要求書中所特別引用的內容。所屬領域的技術人員將理解，光刻曝光過程可具有不同的溶解速率曲線及曝光劑量曲線，並且第一光致抗蝕劑層208、保護層210及第二光致抗蝕劑層212的各種性質(例如，尺寸、曝光強度的衰減及/或所屬技術中已知的其它性質)、曝光源(例如，光刻曝光過程中所使用的波長)以及界定於光掩模中的圖案可經調節以滿足各種設計要求。
現在參看圖1及圖10的實例，在一實施例中，方法100接著進行到塊116，在所述塊中，顯影第一光致抗蝕劑層208、保護層210及第二光致抗蝕劑層212以形成第一光致抗蝕劑層208中的開口1002、保護層210中的開口1004及第二光致抗蝕劑層212中的開口1000。在一實施例中，使用不同顯影劑來分別顯影第一光致抗蝕劑層208、保護層210及第二光致抗蝕劑層212。
或者，在一些實施例中，使用相同顯影劑在顯影過程中顯影第一光致抗蝕劑層208、保護層210及第二光致抗蝕劑層212。在一些實施例中，顯影劑包含四甲基氫氧化銨(TMAH)。在一個實例中，顯影劑包含具有按重量計範圍在約0與15%之間的恰當濃度的TMAH溶液。在另一個實例中，顯影劑包含具有按重量計約2.38%的濃度的TMAH溶液。
在一些實施例中，第一光致抗蝕劑層208及第二光致抗蝕劑層212包含正調光致抗蝕劑。已曝光部分(例如，圖8A中所說明的頂部潛在圖案812及底部潛在圖案708)將通過顯影劑移除，藉此形成具有與頂部潛在圖案812相關的開口1000的經圖案化第二光致抗蝕劑層212，以及形成具有與底部潛在圖案708相關的開口1002的經圖案化第一光致抗蝕劑層208。
在一些實施例中，使用具有開口1000的經圖案化第二光致抗蝕劑層212作為蝕刻掩模以移除開口1000下面的保護層210的部分，藉此形成具有開口1004的經圖案化保護層210。在一些實施例中，在第一光致抗蝕劑層212經顯影時的時間段期間，經圖案化保護層210仍可浸沒於顯影劑中。為了防止過度蝕刻以及確保開口1004的極性，控制保護層210的溶解速率(例如，通過調整保護層材料或顯影劑)。在一個實例中，根據底部潛在圖案708的各種性質(例如，在顯影劑中的溶解速率、厚度、大小及/或形狀)來控制保護層210的溶解速率。在一個實例中，保護層210在顯影劑中的溶解速率比底部潛在圖案708在顯影劑中的溶解速率低得多。在另一實例中，保護層210的溶解速率小於30nm每秒。在又一實例中，底部潛在圖案708在顯影劑中的溶解速率比保護層210在顯影劑中的溶解速率快約90%。
例如硬式烘烤的其它操作可在顯影過程之後。
現在參看圖1及圖11A到11H，在一實施例中，方法100接著進行到塊118，在所述塊中，將開口1000及1002所界定的圖案轉印到基板202。
參看圖11A，應用蝕刻過程以選擇性地蝕刻第二材料層206並且移除與第一光致抗蝕劑層208中的開口1002對準的第二材料層206的部分。如圖11A中所說明，開口1006形成於第二材料層206中。恰當地選取蝕刻過程及蝕刻劑以用於選擇性蝕刻而不損害光致抗蝕劑。
參看圖11B，應用蝕刻過程以選擇性地蝕刻包含開口1002及1006的開口內的第二ILD材料層204B，藉此形成第二ILD材料層204B中的溝槽1008。蝕刻過程在蝕刻停止層204C停止。恰當地選取蝕刻過程以形成溝槽1008。舉例來說，可應用乾式蝕刻、濕式 蝕刻或其組合以用於將包含開口1002及1006的開口轉印到第二ILD材料層204B，從而形成溝槽1008。
參看圖11C，應用另一蝕刻過程以在溝槽1008內選擇性地蝕刻蝕刻停止層204C。恰當地選取蝕刻過程以形成包含溝槽1008的溝槽及蝕刻停止層204C中的開口1010。在一個實施例中，可應用濕式蝕刻以打開蝕刻停止層204C。針對蝕刻停止層204C包含氧化矽的實例，可使用氟化氫(HF)作為蝕刻劑來蝕刻蝕刻停止層204C。
參看圖11D，在一個實施例中，應用修整過程以修整光致抗蝕劑層及保護層210，藉此移除第一光致抗蝕劑層208、第二光致抗蝕劑層212及保護層210的未覆蓋部分。在一個實施例中，修整過程類似於用以剝離光致抗蝕劑的過程。舉例來說，修整過程包含濕式修整過程。第二光致抗蝕劑層212中的開口1000被轉印到第一光致抗蝕劑層208中的開口1012。在一些實施例中，應用另一蝕刻過程以使用第二材料層206作為蝕刻掩模而選擇性地蝕刻第一ILD材料層204A及第二ILD材料層204B兩者，藉此形成第一ILD材料層204A及蝕刻停止層204C中的用於通路特徵的第一溝槽1014。
參看圖11E，在一實施例中，應用蝕刻過程以蝕刻開口1012內的第二材料層206，藉此將開口1012轉印到第二材料層206中的開口1016。應用另一蝕刻過程以使用第二材料層206作為蝕刻掩模而選擇性地蝕刻第二ILD材料層204B，藉此形成第二ILD材料層204B中的用於金屬線的第二溝槽1018。
參看圖11F，可隨後實施其它操作。舉例來說，可通過濕式剝離或等離子灰化來移除第一光致抗蝕劑層208及第二材料層206。
雖然上文根據一或多個實施例提供用以形成通路溝槽1014及金屬線溝槽1018的程式，但是其它程式可替代地可應用以使用經 圖案化的第一光致抗蝕劑層及第二光致抗蝕劑層形成通路溝槽1014及金屬線溝槽1018。舉例來說，在圖案化第二材料層206之後，如圖11A中所說明，可實施單一蝕刻過程以在個別ILD材料層中形成通路溝槽1014及金屬線溝槽1018。這一形成可在根據蝕刻速率恰當地選取各種材料(包含第一光致抗蝕劑層208、第二光致抗蝕劑層212、保護層210、第二材料層206以及ILD材料層204A及204B)時達成。在這個實例的進一步說明中，可消除蝕刻停止層204C。
參看圖11G，在一個實施例中，通路特徵1020及金屬線1022是通過合適程式形成。在一個實施例中，使用例如金屬或金屬合金的導電材料來通過例如物理氣相沉積(PVD)的沉積填滿通路溝槽1014及金屬線溝槽1018(圖11F)。應用化學機械拋光(CMP)過程以移除過多的導電材料並且平面化頂部表面。
在一些實施例中，第二材料層206可充當拋光停止層並且可在CMP過程之後通過蝕刻過程移除。在一特定實例中，使用銅作為導電材料。在這個實例的進一步說明中，通過PVD形成銅種子層。此後，通過電鍍使用塊狀銅填滿溝槽1014及1018。隨後應用CMP過程以移除過多的銅並且平面化頂部表面。
在一些實施例中，如圖11H的實例中所示，在用導電材料填滿溝槽之前，例如氮化鈦的襯裡材料1026形成於通路溝槽1014及金屬線溝槽1018的側壁上。通過例如PVD或CVD的恰當技術來沉積襯裡層。襯裡層可充當擴散障礙及粘合層以用於互連結構的完整性。
儘管未圖示，可提供其它處理操作以形成例如源極及漏極區域的各種摻雜區域及/或例如柵極電極的裝置特徵。在一個實例中，基板或者可包含將用所揭示方法圖案化的其它材料層，例如 另一經圖案化金屬層。在另一實例中，可將額外圖案化步驟應用於基板以形成柵極堆疊。在另一實例中，源極及漏極特徵為通過例如離子植入的傳統摻雜過程形成的n型摻雜劑或p型摻雜劑的任一者。
在一些實施例中，如上文參看圖8C到8D所討論，底部潛在圖案708及頂部潛在圖案812本質地相關。相應地，與底部潛在圖案708相關的特徵(例如，通路特徵1020)及與頂部潛在圖案812相關的特徵(例如，金屬線1022)就幾何形狀(例如，形狀及/或大小)來說可彼此本質相關。舉例來說，通路特徵1020及金屬線1022的相對形狀及大小可實質上類似於上文參看圖8C到8D所討論的底部潛在圖案708及頂部潛在圖案812的相對形狀及大小。
各種優點可存在於本發明的各種應用中。無特定優點是所有實施例所需的，並且不同實施例可提供不同優點。優點中的一個在一些實施例中為保護層減少相鄰光致抗蝕劑層之間的互混，藉此改善圖案的形成。舉例來說，保護層可具有高於相鄰層的極性，以減小相鄰層在保護層的溶劑中的溶解度以及減小保護層在相鄰層的溶劑中的溶解度。針對另外實例，保護層的螯合劑可能夠結合到離子、捕獲從相鄰層擴散的離子，藉此減少相鄰層的離子性添加劑擴散。而且，保護層可包含交聯劑，並且變得交聯以包含較大分子聚合物以減少互混。另一優點在一些實施例中為可使用相同顯影劑在一個顯影過程期間顯影包含不同光致抗蝕劑材料的光致抗蝕劑層及保護層，此可降低成本並且節約處理時間。又一優點在一些實施例中為可最小化兩個光刻曝光過程期間的重疊誤差的影響，這是因為用於通路特徵及金屬線的通路連接部分的潛在特徵可在第一光刻曝光過程期間形成，並且通路特徵及金屬線的通路連接部分在空間上與所排除的各種變化同步。
其它製造操作可在方法100之前、期間或之後實施。在一個實施例中，包含金屬沉積及CMP的程式在此後實施以形成重疊且對其的通路特徵(或接觸特徵)及金屬線。
因此，本發明提供一種形成半導體裝置的方法的實施例。所述方法包含在基板上方形成第一光致抗蝕劑層、在所述第一光致抗蝕劑層上方沉積保護層材料以形成保護層以及在所述保護層上方形成第二光致抗蝕劑層。通過第一掩模執行第一光刻曝光過程，以曝光所述第一光致抗蝕劑層及所述第二光致抗蝕劑層並且形成所述第一光致抗蝕劑層中的底部潛在圖案。通過第二掩模執行第二光刻曝光過程，以曝光所述第一光致抗蝕劑層及所述第二光致抗蝕劑層並且形成所述第二光致抗蝕劑層中的頂部潛在圖案，其中所述頂部潛在圖案與所述底部潛在圖案至少部分地重疊。顯影所述第一光致抗蝕劑層、所述保護層及所述第二光致抗蝕劑層以形成來自所述底部潛在圖案的第一主要特徵、來自所述頂部潛在圖案的第二主要特徵及所述保護層中的與所述第二主要特徵垂直對準的開口。
本發明也提供一種形成半導體裝置的方法的實施例。所述方法包含在基板上方形成具有第一組離子性添加劑的第一光致抗蝕劑層，及在第一光致抗蝕劑層上方形成具有第二組離子性添加劑的第二光致抗蝕劑層。根據所述第一光致抗蝕劑層中的所述第一組離子性添加劑的濃度及所述第二光致抗蝕劑層中的所述第二組離子性添加劑的濃度來選擇保護層材料中的螯合劑的濃度。在形成所述第一光致抗蝕劑層之後並且於形成所述第二光致抗蝕劑層之前，在所述第一光致抗蝕劑層上方沉積具有所述選定螯合劑濃度的所述保護層材料，以形成安置於所述第一光致抗蝕劑層與所述第二光致抗蝕劑層之間的保護層。使用第一光掩模對 所述第一光致抗蝕劑層及所述第二光致抗蝕劑層執行第一光刻曝光過程，以形成所述第一光致抗蝕劑層中的第一潛在圖案。使用第二光掩模對所述第一光致抗蝕劑層及所述第二光致抗蝕劑層執行第二光刻曝光過程，以形成所述第二光致抗蝕劑層中的第二潛在圖案。通過使用顯影劑來顯影所述第一光致抗蝕劑層、所述保護層及所述第二光致抗蝕劑層，以形成來自所述第一潛在圖案的第一主要特徵、來自所述第二潛在圖案的第二主要特徵及所述保護層中的開口。
本發明進一步提供一種形成半導體裝置的方法的實施例。所述方法包含在基板上方形成具第一曝光閾值的第一材料的第一光致抗蝕劑層、在所述第一光致抗蝕劑層上方沉積包含聚合物、溶劑及螯合劑的保護層以及在所述保護層上方形成具第二曝光閾值的第二材料的第二光致抗蝕劑層。通過第一掩模執行第一光刻曝光過程，以曝光所述第一光致抗蝕劑層及所述第二光致抗蝕劑層並且形成所述第一光致抗蝕劑層中的底部潛在圖案。通過第二掩模執行第二光刻曝光過程，以曝光所述第一光致抗蝕劑層及所述第二光致抗蝕劑層並且形成所述第二光致抗蝕劑層中的頂部潛在圖案，其中所述第一光致抗蝕劑層中的除所述第一潛在圖案之外的區域接收小於所述第一曝光閾值的曝光劑量。
雖然已經詳細地描述本發明及一些實施例的優點，但應理解，可在此做出各種變化、取代及更改而不脫離如附加的權利要求書所界定的本發明的精神及範圍。此外，本發明的範圍不欲限於說明書中所描述的過程、機器、製造及物質的組合、手段、方法以及步驟的特定實施例。如所屬領域的技術人員將容易從本發明瞭解，可根據本發明利用目前存在的或稍後將開發的執行與本文中所描述的對應實施例實質上相同的功能或達成與本文中所 描述的對應實施例實質上相同的結果的過程、機器、製造、物質的組合、手段、方法或步驟。相應地，附加的權利要求書意欲將這些過程、機器、製造、物質的組合、手段、方法或步驟包含在其範圍內。
42‧‧‧通道層
100‧‧‧方法
102、102、102、102 、102、102、102、102 、102、102、102、102‧‧‧塊

Claims (10)

  1. 一種製造半導體裝置的方法，其包括：在基板上方形成第一光致抗蝕劑層；在該第一光致抗蝕劑層上方沉積保護層材料以形成保護層；在該保護層上方形成第二光致抗蝕劑層；通過第一掩模執行第一光刻曝光過程，以曝光該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層並且形成該第一光致抗蝕劑層中的底部潛在圖案；通過第二掩模執行第二光刻曝光過程，以曝光該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層並且形成該第二光致抗蝕劑層中的頂部潛在圖案，其中該頂部潛在圖案與該底部潛在圖案至少部分地重疊；以及顯影該第一光致抗蝕劑層、該保護層及該第二光致抗蝕劑層，以形成來自該底部潛在圖案的第一主要特徵、來自該頂部潛在圖案的第二主要特徵及該保護層中的與該第二主要特徵垂直對準的開口。
  2. 如請求項1所述之方法，其進一步包括：於在該第一光致抗蝕劑層上方沉積該保護層材料之前，根據該第一光致抗蝕劑層的極性及該第二光致抗蝕劑層的極性來調整該保護層材料的極性。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該保護層材料包含重量百分比大於一或多種極性官能團的約20%的聚合物。
  4. 如請求項2所述之方法，其中該保護層材料包含具有一或多種極性官能團的溶劑，並且其中該保護層材料的該聚合物與該 保護層的該溶劑之間的相對能量差RED小於1。
  5. 如請求項1所述之方法，其進一步包括：在該執行該第一光刻曝光過程及該執行該第二光刻曝光過程之前，執行預曝光處理過程以使該保護層交聯，其中該交聯的保護層包含比非交聯的保護層大的分子聚合物。
  6. 一種方法，其包括：在基板上方形成具有第一組離子性添加劑的第一光致抗蝕劑層；在第一光致抗蝕劑層上方形成具有第二組離子性添加劑的第二光致抗蝕劑層；根據該第一光致抗蝕劑層中的該第一組離子性添加劑的濃度及該第二光致抗蝕劑層中的該第二組離子性添加劑的濃度來選擇保護層材料中的螯合劑的濃度；在形成該第一光致抗蝕劑層之後並且於形成該第二光致抗蝕劑層之前，在該第一光致抗蝕劑層上方沉積具有該選定螯合劑濃度的該保護層材料，以形成安置於該第一光致抗蝕劑層與該第二光致抗蝕劑層之間的保護層；使用第一光掩模對該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層執行第一光刻曝光過程，以形成該第一光致抗蝕劑層中的第一潛在圖案；使用第二光掩模對該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層執行第二光刻曝光過程，以形成該第二光致抗蝕劑層中的第二潛在圖案；以及通過使用顯影劑來顯影該第一光致抗蝕劑層、該保護層及該第二光致抗蝕劑層，以形成來自該第一潛在圖案的第一主要特徵、來自該第二潛在圖案的第二主要特徵及該保護層中 的開口。
  7. 如請求項6所述之方法，其進一步包括：於該在該第一光致抗蝕劑層上方沉積該保護層材料之前，根據該第一光致抗蝕劑層中的該第一組離子性添加劑的該濃度及該第二光致抗蝕劑層中的該第二組離子性添加劑的該濃度來挑選該保護層材料的該螯合劑的分子量。
  8. 如請求項6所述之方法，其中該第二光刻曝光過程是在該執行該第一光刻曝光過程之前執行，並且其中該第二光致抗蝕劑層中的該第二潛在圖案是在該形成該第一光致抗蝕劑層中的該第一潛在圖案之前形成。
  9. 一種方法，其包括：在基板上方形成具第一曝光閾值的第一材料的第一光致抗蝕劑層；在該第一光致抗蝕劑層上方沉積包含聚合物、溶劑及螯合劑的保護層；在該保護層上方形成具第二曝光閾值的第二材料的第二光致抗蝕劑層；通過第一掩模執行第一光刻曝光過程，以曝光該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層並且形成該第一光致抗蝕劑層中的底部潛在圖案；以及通過第二掩模執行第二光刻曝光過程，以曝光該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層並且形成該第二光致抗蝕劑層中的頂部潛在圖案，其中該第一光致抗蝕劑層中的除該第一潛在圖案之外的區域接收小於該第一曝光閾值的曝光劑量。
  10. 如請求項9所述之方法，其中該第一材料的該第一曝光閾值 大於該第二材料的該第二曝光閾值，或者該第一曝光閾值與該第二曝光閾值實質上相同。
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