[发明专利]用于电场引导的光刻胶图案化工艺的膜结构

说明书

本文提供了用于最小化藉由光刻法所形成的线中的线缘/线宽粗糙度的方法和设备。在一个实例中，一种处理基板的方法包括以下步骤：将包括光酸产生剂的光刻胶层施加到设置在基板上的多层上，其中所述多层包括由有机材料、无机材料、或有机材料与无机材料的混合物所形成的下伏层；在光刻曝光工艺中将所述光刻胶层的未被光掩模保护的第一部分暴露于辐射光；和施加电场或磁场以实质上在垂直方向上变更所述光酸产生剂所产生的光酸的移动。

技术领域

本公开内容大体涉及用于处理基板的方法和设备，且更具体而言涉及用于增强光刻胶轮廓(profile)控制的方法和设备。

背景技术

集成电路已经发展成为复杂的装置，其可以在单个芯片(chip)上包括数百万个部件(例如晶体管、电容器、和电阻器)。可以使用光刻法(photolithography)来在芯片上形成部件。一般而言，光刻工艺涉及几个基本阶段。起初，将光刻胶层形成于基板上。可以藉由例如旋转涂覆来形成光刻胶层。光刻胶层可以包括抗蚀树脂(resist resin)和光酸产生剂(photoacid generator)。在后续的曝光阶段中暴露于电磁辐射之后，光酸产生剂在显影工艺中变更光刻胶的溶解性。电磁辐射可以具有任何合适的波长，诸如极紫外线区域中的波长。电磁辐射可以来自任何合适的来源，例如193nm ArF激光、电子束、离子束、或其他来源。可以接着在预曝光烘烤工艺中移除过量的溶剂。

在曝光阶段中，可以使用光掩模或主光罩(reticle)来选择性地将设置在基板上的光刻胶层的某些区域暴露于电磁辐射。其他的曝光方法可以是无掩模的曝光方法。暴露于光可以使光酸产生剂分解，这产生酸并且在抗蚀树脂中造成潜伏的酸影像。在曝光之后，可以在后曝光烘烤工艺中加热基板。在后曝光烘烤工艺期间，由光酸产生剂所产生的酸与光刻胶层中的抗蚀树脂起反应，从而在后续的显影工艺期间改变光刻胶层的抗蚀剂的溶解性。

在后曝光烘烤之后，可以将基板(特别是光刻胶层)显影和冲洗(rinse)。在显影和冲洗之后，接着将图案化的光刻胶层形成于基板上，如图1中所示。图1描绘基板100的示例性俯视截面图，所述基板具有设置在待蚀刻的目标材料102上的图案化的光刻胶层104。在显影和冲洗工艺之后，开口106被界定在图案化的光刻胶层104之间，从而暴露下伏的目标材料102以供蚀刻以将特征转移到目标材料102上。然而，光刻曝光工艺的不准确控制或低分辨率可能造成光刻胶层104不良的临界尺寸，从而造成不可接受的线宽粗糙度(LWR)108。并且，在曝光工艺期间，由光酸产生剂所产生的酸(如图1中所示)可能随机地扩散到任何区域(包括掩模下方所保护的不想要被扩散的区域)，因此在图案化的光刻胶层104的与开口106交界的边缘或界面处产生不希望得到的毛刺(wigging)或粗糙轮廓150。光刻胶层104的大的线宽粗糙度(LWR)108和不希望得到的毛刺轮廓150可能造成对目标材料102不准确的特征转移，因此最终导致装置故障或产量损失。

因此，需要方法和设备来控制线宽粗糙度(LWR)和增强分辨率以及剂量灵敏度，以便获得具有所需临界尺寸的图案化的光刻胶层。

发明内容

本公开内容的实施方式包括一种方法，所述方法用于形成膜结构以在曝光工艺或预曝光烘烤工艺或后曝光烘烤工艺期间高效地控制来自光刻胶层中的光酸产生剂的酸的分布和扩散。在一个实例中，一种装置结构包括：膜结构，所述膜结构设置在基板上；和多个开口，所述多个开口形成于所述膜结构中，其中跨越所述基板形成的所述开口具有约1nm与2nm之间的临界尺寸均匀性。

在另一个实施方式中，一种处理基板的方法包括以下步骤：将包括光酸产生剂的光刻胶层施加到设置在基板上的多层上，其中所述多层包括由有机材料、无机材料、或有机材料与无机材料的混合物所形成的下伏层(underlayer)；在光刻曝光工艺中将所述光刻胶层的未被光掩模保护的第一部分暴露于辐射光；和施加电场或磁场以实质上在垂直方向上变更所述光酸产生剂所产生的光酸的移动。