[发明专利]用于在双重图案化光刻工艺中提供抗蚀剂对准标记的设备和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例整体上涉及光刻术，并且更具体地涉及在光刻图案化工艺(诸如双重图案化工艺)中改善对准目标。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的抗蚀剂材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓的步进机，在所述步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也能够以通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

IC芯片的制造涉及许多层的制造。在每一层中，可以用多重或双重图案化产生具有比通过使用传统的图案化工艺所实现的临界尺寸更小的临界尺寸的图案。有许多不同的方法来实现双重图案化。这些方法中的第一种方法被称为光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(LELE)，其中第一图案被曝光且被蚀刻。之后使具有位于第一图案的特征之间的空间中的特征的第二图案曝光。接着，第二图案的特征被蚀刻到衬底中。因此，可以产生具有比最小光刻节距小的尺寸的图案。另一类似的双重图案化技术被称为光刻-冻结-光刻-蚀刻(LFLE)。图案被在抗蚀剂中曝光，其之后被“冻结”，通常采用化学固定作用进行冻结。之后也可以使第二图案在刚沉积的抗蚀剂层中曝光，且两个图案之后被蚀刻到衬底中。另一双重图案化方法被称为间隔件方法。在间隔件方法中，牺牲模板被放下，且间隔件放置在任一侧并与牺牲模板相邻。之后模板被移除，且所获得的图案被蚀刻到衬底中。

通过使用LELE或LFLE，在第二光刻步骤中的特征相对于来自于第一光刻步骤的特征的位置可能潜在地存在误差。然而，为了最大化双重图案化的优点，将第一和第二光刻步骤在小的对准误差或没有对准误差的情况下对准是必要的。

发明内容

本发明的实施例整体上涉及改善在诸如双重图案化工艺的光刻图案化工艺中的对准标记。

在本发明的一个实施例中，提供了一种使用双重图案化工艺的半导体制造方法。所述方法包括：用第一抗蚀剂层涂覆衬底，之后是曝光和显影第一抗蚀剂层，以形成包括一个或更多的对准标记的第一图案。在冻结第一抗蚀剂层之后，第一抗蚀剂层通过用第二抗蚀剂层涂覆第一光刻图案而被平坦化。通过软焙烤第二抗蚀剂层，第二抗蚀剂层的收缩作用可以被利用，以基于所述第一抗蚀剂层中的一个或更多的对准标记提供对准标记拓扑。这样的对准标记拓扑之后可以用于支持产生对准误差小的对准信号。

在一个实施例中，可以调整第二抗蚀剂层的涂覆步骤和焙烤步骤，以提供对称的对准标记拓扑。这样的调整包括为抗蚀剂聚合物浓度、抗蚀剂粘度、旋涂持续时间、旋涂速度、旋速斜坡率、软焙烤持续时间和焙烤温度中的一个或更多个选择参数。在另一个实施例中，基于抗蚀剂层厚度来调节标记偏置和/或标记分段，以设定对准标记拓扑和对准信号。在另一实施例中，可相对于彼此控制第一抗蚀剂层和第二抗蚀剂层的厚度。

本发明还涉及一种制造品，所述制造品包括：涂覆有第一抗蚀剂层的衬底；在第一抗蚀剂层中形成的一个或更多个对准标记；和用于涂覆第一抗蚀剂层的第二抗蚀剂层。通过用第二抗蚀剂层涂覆所述第一光刻图案而使得第一抗蚀剂层平坦化。通过软焙烤第二抗蚀剂层，可以利用第二抗蚀剂层的收缩作用，以基于所述一个或更多个第一对准标记在所述制造品上提供对准标记拓扑。这样的对准标记拓扑之后可以用于支持在所述制造品的随后的双重图案化处理过程中产生对准误差小的对准信号。

本发明还涉及采用光刻术制造半导体器件的系统。所述系统包括：照射源，所述照射源用以提供特定波长的对准束，用于在双重图案化过程中读取对准标记。所述系统还包括光学对准系统，所述光学对准系统用于检测在包含一个或更多个的第一对准标记的第一抗蚀剂层上涂覆第二抗蚀剂层之后形成的对准标记。所述获得的对准标记由第二抗蚀剂层的软焙烤和第二抗蚀剂层的收缩性质产生。

附图说明