[发明专利]使用具有分等级的光学性质的底部抗反射涂层来执行光刻的方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及制造集成电路器件的方法，尤其涉及使用具有分等级的(graded)光学性质的底部抗反射涂层来执行光刻的方法。

背景技术

半导体或IC工业致力于在更小的芯片面积上制造器件密度越来越高的IC，以实现更大的功能并降低生产成本。对大规模集成电路的这种期望使得电路尺寸和器件特征持续缩小。光刻性能促进了使如下结构的尺寸减小的能力，所述结构例如是场效应晶体管的门长度和导线宽度。

利用传统的光刻系统，使光穿过掩模(mask)或光罩(reticle)或者从掩模或光罩反射掉而在半导体晶圆上形成图像。通常，使图像聚焦于晶圆上，以便使位于待处理的靶层(target layer)上的材料(比如光刻胶材料)层曝光或图案化。反过来，图案化的光刻胶材料被用于在半导体晶圆的一个或更多靶层中限定掺杂区域、沉积区域、蚀刻区域或与IC相关的其它结构。光刻胶材料还可以限定与IC的金属层相关的导线或传导性垫片(conductive pad)。此外，光刻胶材料可以限定绝缘区域、晶体管门电路或其它晶体管结构和元件。

随着并入半导体集成电路设计中的单个器件的数量增多，对减小最小特征尺寸(即最小宽度、器件的单个元件之间的最小空间、孔或通孔的最小宽度等)的需求不断增长。随着最小特征尺寸的减小，由于光从光刻胶材料/靶层界面的反射，在光刻期间充分地分辨特征变得越来越困难。光学畸变导致在掩模上的图像与图案化的光刻胶材料中形成的图像之间的预期的一一对应关系丧失。

底部抗反射涂层(BARC)是公知的，并且被用于在使靶层图案化的过程中减少缺陷，方法是：在曝光操作过程中削弱或吸收从靶层表面反射的光波以提高图像对比度。BARC通常被插入靶层和光刻胶之间以便充当隔层，该隔层阻止反射波折回穿过光刻胶并对成像工艺产生负面影响，这有助于限定图像。当特征尺寸接近45nm或更小时，通常需要使用具有范围在约1.30到约1.35范围内的高或超高数值孔径(NA)的ArF曝光系统的光刻，从而入射光线能够以高传播角度投射，这提高了分辨率。然而，在这样的大传播角度下，从光刻胶/BARC界面的反射率大大增加。

已经提出一些方案以克服与反射率的增加相关的问题。例如，已推荐使用两个或更多个具有不同折射指数(n)和吸光度(k)的BARC膜以克服单一BARC系统的不足。然而，使用两个或更多个BARC膜需要使两种不同的膜沉积，这两种膜都应被最优地沉积。这反过来又增加了成本、减小了产量和生产率并且可能导致更高的缺陷率。也已指出具有如下光学性质的分等级的BARC，所述光学性质作为BARC的厚度的函数而变化。这些分等级的BARC是使用专门的气相沉积工艺制造的，所述专门的气相沉积工艺允许BARC的成分随着BARC的沉积而改变。然而，这种工艺可能很昂贵并且需要不适于商业生产的材料、设备和工艺。可供选择地，可以使用旋涂(spin-on)工艺来制备分等级的BARC，在该旋涂工艺中，分等级的材料通过旋涂配方中成分的界面偏析来制造。在这些实例中，需要对材料特性进行极精确的控制，这可能最终限制了一般用途和可实现的反射性控制。

相应地，期望提供如下光刻方法，所述光刻方法在光刻过程中使用具有分等级光学性质的、易集成的BARC。另外，期望提供如下用于实施光刻的方法，所述方法允许有高NA成像条件同时提供用于以有效且性价比高的方式来控制反射的手段。此外，本发明的其它期望特征和特性将会从后面结合本发明的附图和该背景技术对本发明和所附权利要求的具体描述中变得显而易见。

发明内容

提供根据本发明的一个示例性实施方式来执行光刻的方法。该方法包含如下步骤，即，使上覆于(overlying)待图案化的材料的底部抗反射涂层沉积，该底部抗反射涂层具有折射率和吸光度。修改该底部抗反射涂层，以便在该修改步骤之后，使该折射率和该吸光度的值从该底部抗反射涂层的第一表面处的第一值到该底部抗反射涂层的第二表面处的第二值分等级，其中，该修改步骤在该沉积步骤之后执行。

提供根据本发明的一个示例性实施方式来制造半导体器件的方法。该方法包含如下步骤，即，使上覆于待图案化的材料的底部抗反射涂层沉积以及用波长不超过约222nm的光照射该底部抗反射涂层。在该照射步骤之后，形成上覆于该底部抗反射涂层的光刻胶。