CN1896869A

CN1896869A - 基底、光刻多次曝光方法和可机读介质

Info

Publication number: CN1896869A
Application number: CNA2006101063431A
Authority: CN
Inventors: 陈继恒
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2007-01-17

Abstract

一种使用光刻***成像的方法包括将印刷在基底上的期望图案分解成能够使用光刻***光学解析的至少两个组成分图案，在基底上涂敷位于目标层顶部上堆叠的两个硬牺牲掩模，所述掩模用期望密度的线图案对其构图。为了提供合适的蚀刻停止层，牺牲掩模层和目标层的材料选择成对于每个蚀刻步骤，两次曝光之间的蚀刻和目标层的蚀刻具有交替的选择性。

Description

基底、光刻多次曝光方法和可机读介质

技术领域

本发明一般涉及光刻术以及用于曝光半导体基底的相关方法和装置。

背景技术

光刻曝光装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，构图部件可以产生对应于IC的一个单独层的电路图案。在光刻术中，通过使辐射光束横过构图部件对其进行构图，然后使用光刻装置的投影***将其投影到涂敷有光激活的抗蚀剂(即光致抗蚀剂)材料层的基底(硅晶片)的靶部上(例如包括一个或者多个管芯)，从而在抗蚀剂中对期望图案成像。一般地，单一的晶片将包含被投影***一次相继辐射的相邻靶部的整个网格。

在半导体工业中，对更小半导体器件、在晶片基底上获得更小图案和特征的持续需求推动了使用光刻曝光装置能够达到的光学分辨率的极限。一般地，在晶片基底上曝光的图案的重复特征(例如“半节距”)的最小尺寸可以由光刻曝光装置在光学上进行解析，其取决于投影***和(带图案的)投影辐射光束的属性。特别地，半节距的特征尺寸的光学分辨率可以使用瑞利分辨率方程的简化形式导出：

p_0.5＝k₁·λ/NA，k₁≥0.25 (1)

其中：p_0.5表示nm级的可重复特征尺寸(例如“半节距”)；

NA表示投影***的数值孔径；

λ表示投影光束的波长；以及

k₁是表示对于半节距的特征尺寸来说可达到的光学分辨率极限的因子。

如上所指出的，对于k₁来说理论光学分辨率的半节距下限是0.25。为了超过k₁＝0.25的限制，已经花费了相当的努力来研究曝光技术，这些曝光技术能够采用更短的波长和/或更大的数值孔径，从而能够形成更小的特征，而不会违反k₁≥0.25的限制。

为了印刷接触孔或沟道，已知的是通过应用双曝光光刻处理超过k₁＝0.25的限制是可能的，由此将待印刷的期望图案分解成能够由光刻***光学解析的两个组成的分图案。使用正性(positive tone)抗蚀剂可以在硬掩模层上提供第一抗蚀剂掩模，其与接触孔的第一分图案一致，随后(使用第一抗蚀剂掩模)蚀刻目标层以将第一分图案传递到硬掩模上。接着，从目标层上除去第一抗蚀剂掩模，而在目标层上提供第二抗蚀剂掩模，其与接触孔的第二分图案一致，随后(使用第二抗蚀剂掩模)第二蚀刻目标层。因此，第一和第二分图案就组合起来在目标层上形成期望的图案。这种处理对印刷接触孔和沟道是合适的，其中当在黑暗背景下成像明亮的特征(接触孔和/或沟道)时成像处理具有最佳质量，但是这种处理不能用于印刷低于k₁＝0.25限制的线。为了印刷这种线，当在明亮背景下成像暗线时成像处理具有最佳质量，并要求使用负抗蚀剂(还省略了在两次曝光之间的中间蚀刻步骤)。然而，负抗蚀剂的成像特性比正抗蚀剂的成像特性差。

发明内容

如这里所体现和广泛描述的，一种根据本发明的原理的方法可以在光刻***中提供增强的成像分辨率。提供一基底，所述基底包括构造和布置成用期望图案进行光刻构图的目标层，还提供至少部分覆盖目标层的硬掩模层的堆叠，其包括至少部分覆盖目标层的第一硬掩模层和至少部分覆盖第一硬掩模层的第二掩模层，其中第一硬掩模层和第二硬掩模层具有相互排斥的抗蚀刻性，其中第一硬掩模层和第二硬掩模层中之一包括氧化物，而另一个硬掩模层包括氮化物。

根据本发明的一个方面，提供一种光刻多次曝光方法，包括：曝光具有目标层和至少部分覆盖目标层的硬掩模层的堆叠的光刻基底，所述堆叠包括至少部分覆盖目标层的第一硬掩模层和至少部分覆盖第一硬掩模层的第二掩模层，所述方法包括通过第一光刻处理将第一图案传递到第二硬掩模层，所述第一光刻处理包括蚀刻所述第二硬掩模层以提供从第一硬掩模层突出的相应第一特征图案，以及所述方法还包括通过第二光刻处理将第二图案传递到第一硬掩模层上相对第一特征图案的交错位置，所述第二光刻处理包括蚀刻所述第一硬掩模层以提供从目标层的特征进一步突出的第一特征图案，以及提供从目标层突出与第二图案一致的第二特征图案。

根据本发明的一个方面，提供一种光刻多次曝光方法，包括以下步骤：曝光具有目标层和至少部分覆盖目标层的硬掩模层的堆叠的光刻基底，所述堆叠包括至少部分覆盖目标层的第一硬掩模层和至少部分覆盖第一硬掩模层的第二掩模层，所述方法包括通过第一光刻处理将第一图案传递到第二硬掩模层，所述第一光刻处理包括蚀刻所述第二硬掩模层以提供从第一硬掩模层突出的相应第一特征图案，以及所述方法还包括通过第二光刻处理将第二图案传递到第一硬掩模层上相对第一特征图案的交错位置，所述第二光刻处理包括蚀刻所述第一硬掩模层以提供从目标层的特征进一步突出的第一特征图案，以及根据第二图案提供从目标层突出的第二特征图案。

在本发明的一个实施例中，第一和第二蚀刻具有交替的、相互大体上排斥的选择性，特别是氮化物相对氧化物的选择性。

根据本发明的另一个发明，提供根据一种方法使用对基底构图的机器可执行指令对进行编码的可机读介质，所述方法包括：

识别基底上目标层的抗蚀刻性、识别至少部分覆盖目标层的第一硬掩模层的抗蚀刻性以及识别至少部分覆盖第一硬掩模层的第二硬掩模层的抗蚀刻性，其中第一硬掩模层和第二硬掩模层具有相互排斥的抗蚀刻性，

通过第一光刻处理将第一图案传递到第二硬掩模层，所述第一光刻处理包括对设在第二硬掩模上的抗蚀剂层进行第一次曝光，

根据所述识别的抗蚀刻性，确定用于干蚀刻第二硬掩模层的气体混合物，同时使用第一硬掩模层作为蚀刻停止层，

使用所述确定的气体混合物对所述第二硬掩模层施加所述干蚀刻，

通过第二光刻处理将相对第一图案位于交错位置(registry)的第二图案传递到第一硬掩模层，所述第二光刻处理包括对设在第一硬掩模上的抗蚀剂层进行第二次曝光，

根据所述识别的抗蚀刻性，确定用于干蚀刻第一硬掩模层的第二气体混合物，同时使用目标层作为蚀刻停止层，

使用所述确定的第二气体混合物对所述第一硬掩模层施加所述干蚀刻。

这里，第二图案相对第一图案在交错的位置(registry)曝光，从而提供根据期望图案对目标层构图的蚀刻掩模。

根据本发明的另一个发明，提供一种光刻设备组(cluster)，包括光刻曝光装置、能够在基底上蚀刻掩模层的蚀刻室，和用于控制光刻曝光装置的控制装置，其中控制装置布置成根据本发明的方法执行所述第一蚀刻和第二蚀刻。

附图说明

现在仅仅通过实例的方式，参考随附的示意图描述本发明的各个实施例，附图中相应的参考标记表示相应的部件，其中：

图1示出了准备用于本发明方法的具有目标层和两个牺牲掩模层的基底；

图2示出了将超过光刻分辨率的密集的线图案分解成两个半密集的线图案，每个半密集的线图案都在光刻分辨率范围内；

图3示出了根据本发明的双曝光方法的流程图；

图4示出了根据本发明图3中蚀刻步骤的结果；

图5示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备组；以及

图6示出了根据本发明的一个实施例的光刻装置。

具体实施方式

如上所述，总是存在获得更小光学分辨率的需要，并且对于使用正性抗蚀剂印刷线来说，其理论值为0.25的半节距下限k₁将提供很大的益处。如果没有这种可能，为了获得低于该极限的分辨率，通常的努力是专注于昂贵技术的研究，这种技术采用更短的波长和/或更大的数值孔径。

如下面更加详细描述的，通过实施具有多个硬掩模层的预选择组合的多次曝光技术，本发明可获得低于半节距下限的分辨率(半节距p_0.5＝k₁·λ/NA其中k₁≥0.25)，由此超过k₁＝0.25的限制，从而硬掩模层根据蚀刻停止层功能性的交替顺序堆叠在一起。特别地，本发明能够特有地使用正性抗蚀剂代替负色调抗蚀剂来印刷那些特征，由此k₁＜0.25。这种特征的实例是密集的、半密集的和孤立的线，由此k₁＜0.25。

在集成电路(IC)的制造中可以使用光刻曝光装置，在这种情况下构图部件例如掩模(“中间掩模版”)可产生对应于IC的一个单独层的电路图案。在光刻术中，通过使光束横过中间掩模版对辐射光束进行构图，并使用光刻装置的投影***将其投影到基底W如硅晶片的靶部(例如包括一个或多个管芯)上，所述基底涂敷有光激活的抗蚀剂层(例如光致抗蚀剂)材料，从而在抗蚀剂中成像期望的图案。一般地，单一的晶片W将包含被投影***一次相继辐射的相邻靶部的整个网格。

根据本发明，如图1所示，提供一基底W，其具有之前处理过的多个IC层，所述层按以下顺序提供：目标层TL、第一牺牲硬掩模层S1和第二牺牲硬掩模层S2。硬掩模层的堆叠称为S2-S1-TL堆叠。

如图2示意性所示，待印刷的期望图案包括一组以节距P/2布置的密集线DL。将该组DL分解成两个半密集线的分图案SDL1和SDL2，每个以节距P布置，并且它们可以使用光刻***进行光学解析。应该理解，特征不限于如图2所示的线或线部分。目标层TL中的期望特征例如可以是从基底W的表面突出的任意形状的目标层部分的阵列，因此图案DL的特征作为以节距P/2布置的阵列元件排列，其中特征SDL1和SDL2作为以节距P布置的各阵列元件排列。在本发明的一个实施例中，目标层材料部分包含分图案SDL1和SDL2的特征，其以交错的方式排列在期望的图案DL中。

图3和图4更详细地示出了所述方法的不同步骤。使用正性抗蚀剂，例如适合于和由波长为193nm的ArF受激准分子激光器产生的DUV辐射一起使用，参见图4A，将第一抗蚀剂掩模RM1提供在第二牺牲硬掩模材料层S2上，其与半密集线的第一分图案SDL1一致，然后执行第一蚀刻，即蚀刻牺牲硬掩模S2。这由图3中的步骤40和41表示。第一蚀刻的结果如图4A所示，其中掩模材料层S2的部分PS2(并以节距P布置)从掩模层S1突出，并且去除掩模层S2的部分PS2之间的部分。

接着，如图3中的步骤42，除去第一抗蚀剂掩模，然后向基底施加第二正性抗蚀剂(它可以和之前使用的正性抗蚀剂相同)，如图3中的步骤43，用于根据半密集线的第二分图案SDL2(通过曝光和抗蚀剂显影)在部分PS2之间的区域中的第一牺牲硬掩模S1上提供第二抗蚀剂掩模RM2。所述步骤包括定位具有与分图案SDL2一致的图案的掩模，由此投影的掩模图案的图像相对提供在第二牺牲硬掩模层S2上的图案交错。去除第一抗蚀剂掩模和施加第二抗蚀剂掩模RM2的结果如图4B所示。随后，步骤44包括施加第二蚀刻，即蚀刻第一牺牲硬掩模S1(即将第二牺牲硬掩模S2中的特征PS2以及施加的第二抗蚀剂掩模RM2用作蚀刻掩模)。如图4C所示，第一掩模层S1材料的部分PS1从目标层TL突出，并在与分图案SDL2一致的目标层上以节距P排列，通过之前获得的部分PS2相对蚀刻第一掩模层S1的抗蚀刻性，可以获得类似的第一掩模层S1的部分PS1′。根据本发明的一个实施例，作为第二蚀刻的结果提供一种根据期望图案DL构图的硬掩模，包括与交错的分图案SDL1和SDL2一致的交错突出的特征，其中限定两个相邻特征之间的空间的壁由分图案SDL1的一个突出特征的一侧和图案SDL2的相邻突出特征的一侧形成，所述突出特征包括具有公共侧壁CS的堆叠的掩模层部分PS1′和PS2，所述相邻突出特征包括掩模层部分PS2。应该理解，本发明的一个实施例的特征在于在处理阶段提供两个交错的相同“色调”的分图案，即两个分图案是突出材料特征的图案。随后第二抗蚀剂掩模RM2的去除对应于图3中的步骤45。

结果，可以实现第一和第二分图案图像的传递，从而提供特征的硬掩模，所述硬掩模在图4C中从目标层TL的上表面突出，并且对应于第一牺牲硬掩模层S1(和在目标层TL上)的期望的组合图案DL。

参见图3中的步骤46，最终的图案传递可以是在集成的蚀刻室中之前图案传递的一部分，它可以通过施加第三蚀刻即蚀刻目标层TL来获得，其中图4C中的突出特征用作蚀刻掩模。在去除硬掩模材料层S1和S2的残留部分后，可以获得在目标层中从基底W突出的特征FTL的图案DL。图4D示出了这个结果-特征FTL根据期望图案DL以P/2的节距排列。

可以参考的是在每次光刻曝光处理中提供抗蚀剂掩模，所述提供抗蚀剂掩模包括在用光致抗蚀剂层涂敷基底后，通过在与相应选择的分图案平齐的中间掩模版上对辐射光束构图和使该辐射光束成像，用分图案SDL1和SDL2中之一使基底W的目标区域曝光，从而光刻***在光致抗蚀剂层上产生相应的分图案图像。该曝光步骤之后是使曝光的抗蚀剂显影，以便产生与选择的分图案一致的相应的抗蚀剂掩模。提供抗蚀剂掩模还可以包括在抗蚀剂层曝光之前和/或之后的各种处理。例如，预曝光处理包括清洁、打底和软烘焙处理。在曝光之后，使晶片基底经过不同的后曝光处理，例如曝光后烘焙(PEB)和硬烘焙。在本申请和权利要求中提到“提供抗蚀剂掩模”，除了执行曝光之外，所述提供包括执行一次或多次合适的光刻预曝光或曝光后处理步骤。此外，任何光致抗蚀剂层可以包括底部抗反射涂层或可显影底部抗反射涂层，以便减小曝光辐射的背反射。

本发明的一个方面是一种适合于印刷密集和半密集线的方法，因为该方法包括使用正性抗蚀剂，其用于将图案SDL1和SDL2传递到目标层TL。用于印刷线的成像处理当在明亮背景下成像暗线时具有最佳质量。使用本发明该最佳质量可以通过利用光刻处理使用正抗蚀剂获得，所述正抗蚀剂用于印刷抗蚀剂掩模RM1和RM2的线特征，由此未曝光的正抗蚀剂在抗蚀剂的显影期间保持不被溶解。本发明的一个方面是印刷线，而不是印刷空间。两次曝光之间的对准误差不会影响得到的印刷线宽，但是通常小于临界空间的空间例如会影响晶体管的特性。分图案SDL1和SDL2之间的定位误差即双曝光处理的两次曝光之间的重叠一致性不会影响得到的线的印刷CD。该定位误差可以是在掩模写入处理期间发生的定位误差的数量级。

用于印刷线的光刻曝光装置通常包括构造成支撑构图部件(例如掩模)的支撑结构，和构造成保持基底的基底台(例如晶片台)。光刻曝光装置可以是这样一种类型，其具有两个(双台)或多个基底台(和/或两个或多个掩模台)。在这种“多台”装置中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。可以监视在图案SDL1和SDL2的掩模的电子束记录期间残留的定位误差，并且在双平台光刻投影***中当双平台装置以一种操作模式使用时可以补偿这些残留误差，由此扫描装置“记住”用于第一次曝光的晶片吸盘，并且对于第二次曝光专用于同一晶片吸盘。这种操作模式在下文中称作吸盘专用模式。结果，在吸盘专用模式中，晶片步进网格和晶片台夹紧导致的失真印记对于第一次和第二次曝光将是相同的。此外，在两个掩模之间低级别电子束掩模记录器的图案定位误差例如线性偏移和放大误差可以通过对晶片台和中间掩模版使用对准补偿在扫描装置中进行补偿。在吸盘专用模式中，使用该双曝光处理的重叠特性可比得上或者甚至比掩模记录器的定位精度更好。本发明的另一个方面是通过在光刻处理中使用用于印刷图案SDL1和SDL2的线的正抗蚀剂，图案SDL1和SDL2相对之前在基底W上形成的图案的任何重叠误差以及因此得到的图案DL的误差与使用单次曝光处理获得的误差相同。换句话说，在目标层TL中得到的图案DL相对基底W上的参照物的对准精度直接对应于在单次曝光处理中获得的对准精度。

由于光致抗蚀剂层对显影和/或曝光的响应的任何非线性，抗蚀剂掩模的空间傅立叶变换(对应于分图案SDL1和SDL2和如由抗蚀剂的显影而获得)包含比分图案SDL1和SDL2的图像的强度图案的空间傅立叶变换更高的空间频率。抗蚀剂掩模和蚀刻步骤可以将分图案图像固定在各硬掩模层中，从而防止串扰或对应于图案SDL1和SDL2的两个分图案图像的结合。因此，当传递到目标层时组合图案DL的空间傅立叶变换也包含比对应于半节距p_0.5＝k₁·λ/NA(k₁≥0.25)的倒数更高的空间频率，其能够超过k₁＝0.25的限制。

在第一次和第二次曝光之间以及在常规的双曝光光刻处理的第二次曝光之后所需目标层的蚀刻和清洁有必要在光刻设备组内提供一个或多个蚀刻室。这里光刻设备组是一组包括蚀刻室、光刻装置以及通常与光刻装置连接的涂布/显影装置。对于大的几何结构来说，通常使用湿蚀刻设备，但是对于光刻处理的空间分辨率极限的数量级为临界的几何结构来说，合适的是使用反应离子蚀刻。反应离子蚀刻也称为RIE，它包括压力范围例如是100毫托-10毫托的低压处理。RIE的一个优点是它是各向异性的、直接选择的蚀刻处理，而湿蚀刻是各向同性的蚀刻处理(导致特征下陷)。

根据本发明的一个方面，使S2-S1-TL堆叠经过(至少)两次蚀刻，由此每次都可以使用RIE技术。下面描述蚀刻顺序。

在下文中，第一牺牲掩模层S1的材料可以称为S1-材料，类似地，第二牺牲掩模层S2和目标层TL的材料可以分别称为S2-材料和TL-材料。

在第一蚀刻中，蚀刻S2-S1-TL堆叠，使得：

选择性地去除第二牺牲硬掩模的S2-材料(作为直接蚀刻掉围绕第一抗蚀剂掩模RM1的S2-材料的结果)

在第二牺牲掩模层S1中和第一牺牲掩模层S1上形成与SDL1图案一致的第一硬掩模图案。第一牺牲掩模层的S1-材料用作蚀刻停止层。

在去除第一抗蚀剂掩模RM1之后第一硬掩模图案的特征由S2材料构成。

在第一蚀刻被S1材料停止的区域中堆叠的硬掩模层称为S1-TL堆叠。

在第二蚀刻中，蚀刻S1-TL堆叠，使得：

选择性地去除第一牺牲掩模层的S1-材料(作为直接蚀刻掉围绕第二抗蚀剂掩模和围绕第一硬掩模图案的S1-材料的结果)

在第一牺牲掩模层S1中和目标层TL上形成与组合图案DL一致的第二硬掩模图案。第二牺牲掩模层的S2-材料和TL材料用作蚀刻停止层。

去除第二抗蚀剂掩模之后，第二硬掩模图案的特征包括：

由与SDL1图案一致的堆叠的S2-材料和S1-材料(作为蚀刻掉围绕第一硬掩模图案的特征的S1材料的结果)组成的特征，和

由与SDL2图案一致的S1材料(作为直接蚀刻掉围绕第二抗蚀剂掩模RM2的S1材料的结果)组成的特征。

在本实施例中，第一和第二蚀刻具有相互排斥的(或者至少大体上相互排斥的)选择性：蚀刻顺序是：

选择性地蚀刻S2-材料，同时S1-材料用作蚀刻停止层(第一蚀刻)，和

选择性地蚀刻S1-材料，同时S2-材料用作蚀刻停止层(第二蚀刻)。

根据本发明的一个方面，目标层TL的材料可以和第二牺牲掩模层S2的材料相同。因此，在第三蚀刻期间，目标层可以蚀刻成使得：

选择性地去除目标层TL的S2-材料(作为直接蚀刻掉围绕第二硬掩模图案的S2-材料的结果)，

在目标层TL中和基底W上形成与密集线图案DL一致的最终硬掩模图案。基底W的表面材料用作蚀刻停止层。

最终硬掩模图案的特征由S2-材料组成。

因此，在该实施例中，蚀刻顺序是：

选择性地蚀刻S2-材料，同时S1-材料用作蚀刻停止层(第一蚀刻)，

选择性地蚀刻S1-材料，同时S2-材料用作蚀刻停止层(第二蚀刻)，最后选择性地再次蚀刻S材料(最后蚀刻)。

因此，所需的蚀刻选择性是在对S1材料的选择性和对S2材料的选择性之间的交替。

在上面任何一个实施例中，S2-材料例如是氮化物，S1-材料例如是氧化物。例如S2-材料可以是等离子增强的化学汽相淀积(PECVD)氮化硅(Si₃N₄)，S1-材料可以是PECVD二氧化硅(SiO₂)。然而，对于牺牲硬掩模来说本发明不限于使用这些材料。可替换地，在上面任何一个实施例中，S1-和S2-材料可以相互交换：S2-材料是PECVD二氧化硅(SiO₂)，而S1-材料是PECVD氮化硅(Si₃N₄)。

根据本发明的另一个方面，目标层TL可以是IC层(例如掺杂质的多晶硅层)。

根据本发明的一个方面，可以使用三次或多次曝光来将三个或多个相应的分图案组合成提供给目标层的最终图案，其类似于上面描述的双曝光方法。如上所述由此提供所述第二硬掩模层的多次曝光方法还包括提供一个或多个附加的硬掩模层，由此所述第一蚀刻之前可能有所述一个或多个附加硬掩模层的相应顺序的一次或多次附加蚀刻，并且该方法能够用于将第一分图案、第二分图案以及相应组的一个或多个附加的分图案传递到目标层，从而所有的分图案都定位在交错的位置以形成期望的组合图案。例如，当传递到目标层的期望图案分成第一、第二和第三分图案，第二硬掩模(如在上面双曝光实施例中描述的)还具有第三硬掩模。通过第一次曝光，第三硬掩模具有与第一分图案一致的第一抗蚀剂掩模，随后施加第一蚀刻，即蚀刻第三牺牲硬掩模(使用第一抗蚀剂掩模)以便将第一分图案传递到第三硬掩模。接着，从第三硬掩模上去除第一抗蚀剂掩模，向基底施加正性抗蚀剂并使其曝光(第二次曝光)，然后用于在第二牺牲硬掩模上提供与第二分图案一致的第二抗蚀剂掩模，随后施加第二蚀刻，即蚀刻第二牺牲硬掩模(使用第二抗蚀剂掩模)。最后，从第二硬掩模上去除第二抗蚀剂掩模，向基底施加正性抗蚀剂，然后通过施加第三次曝光以在第一牺牲硬掩模上提供与第三分图案一致的第三抗蚀剂掩模，随后施加第三蚀刻，即蚀刻第一牺牲硬掩模(使用第三抗蚀剂掩模)。类似于双曝光实施例，第一牺牲硬掩模可以传送期望的组合图案。

在上面描述了双曝光方法的实施例中，术语“第一蚀刻”用于描述第二硬掩模的蚀刻，“第二蚀刻”用于描述第一硬掩模的蚀刻。在随附的权利要求中保持该术语。对于三次曝光的实施例，为了保持该术语，第三硬掩模的蚀刻表示在第二硬掩模的“第一蚀刻”之前的蚀刻。

此外，类似于双曝光的实施例，蚀刻顺序是选择性地蚀刻第三牺牲硬掩模，同时第二牺牲硬掩模的材料用作蚀刻停止层，随后选择性地蚀刻第二硬掩模，同时第一硬掩模的材料用作蚀刻停止层，最后选择性地蚀刻第一硬掩模，同时目标层的材料用作蚀刻停止层。

根据本发明的一个方面，所述一个或多个附加蚀刻以及所述第一和第二蚀刻具有交替的、相互排斥的选择性。

如上所述，适合于和常规的双曝光处理一起使用的光刻设备组通常包括多个蚀刻室。根据本发明的一个方面，如图5所示，光刻设备组60除了包括光刻曝光装置61之外，还包括能够蚀刻牺牲掩模层S1和S2的蚀刻室62，以及用于控制光刻曝光装置和蚀刻室的控制装置63，其中控制装置布置成根据上面描述的实施例在单个蚀刻室中执行第一和第二蚀刻(参见图3中的处理步骤41和44)。对于这些处理步骤使用单个蚀刻室63可以减轻必须为每个单独的蚀刻步骤提供和控制多个蚀刻室的问题。蚀刻室可以是晶片涂布显影装置64的一部分，控制装置可以是光刻曝光装置61或晶片涂布显影装置64的一部分。蚀刻室和晶片涂布显影装置在本实施例中与光刻曝光装置连接，控制装置与光刻曝光装置和蚀刻室相联，如图5中双向箭头所示。

通过使用干蚀刻室可以实现在单个蚀刻室中具有相互排斥的选择性的连续蚀刻，蚀刻室例如布置成用于执行反应离子蚀刻。使用介电等离子蚀刻处理可以获得交替的高蚀刻选择性(例如在对氧化物的选择性和对氮化物的选择性之间交替)。根据本发明的一个方面，单个感应耦合的高密度等离子反应器可以用于蚀刻硬掩模例如掩模层S1和S2和/或目标层TL。通过在连续蚀刻之间使蚀刻室中的气体组分变化，利用后一类型的等离子反应器可以获得蚀刻选择性的变化。根据本发明的一方面，光刻设备组包括多个干蚀刻室，每个干蚀刻室能够通过这种方式切换蚀刻选择性，从而提供足够产量的已处理基底。

图6示意性地示出了根据本发明的一个实施例的光刻曝光装置。该装置包括：

照明***(照明器)IL，其配置成调节辐射光束B(例如由在193nm或157nm操作的受激准分子激光器产生UV辐射或DUV辐射，或由在13,6nm操作的激光放电等离子体源产生的EUV辐射。

支撑结构(例如掩模台)MT，其构造成支撑构图部件(例如掩模)MA，并与配置成依照某些参数精确定位构图部件的第一定位装置PM连接；和

基底台(例如晶片台)WT，其构造成保持基底(例如涂敷抗蚀剂的晶片)W，并与配置成依照某些参数精确定位基底的第二定位装置PW连接；以及

投影***(例如折射投影透镜***)PS，其配置成将利用构图部件MA赋予给辐射光束B的图案投影到基底W的靶部C(例如包括一个或多个管芯)上。

照明***可以包括各种类型的光学部件，例如包括用于引导、整形或者控制辐射的折射光学部件、反射光学部件、磁性光学部件、电磁光学部件、静电光学部件或其它类型的光学部件，或者其任意组合。

支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。支撑结构可以确保构图部件例如相对于投影***位于期望的位置。这里任何术语“中间掩模版”或者“掩模”的使用可以认为与更普通的术语“构图部件”同义。

这里使用的术语“构图部件”应广义地解释为能够给辐射光束在其截面赋予图案从而在基底的靶部中形成图案的任何装置。应该注意，赋予给辐射光束的图案可以不与基底靶部中的期望图案精确重合，例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征。一般地，赋予给辐射光束的图案与在靶部中形成的器件如集成电路的特殊功能层相对应。构图部件可以是透射的或者反射的。

这里使用的术语“投影***”应广义地解释为包含各种类型的投影***，包括折射光学***，反射光学***、反折射光学***，或其任何组合，如适合于所用的曝光辐射，或者适合于其他方面，如浸液的使用或真空的使用。这里任何术语“投影镜头”的使用可以认为与更普通的术语“投影***”同义。

如这里所指出的，该装置可以是透射型(例如采用透射掩模)。或者，该装置是反射型(例如采用反射掩模)。

光刻装置可以具有两个(双台)或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多台式”装置中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。

光刻装置还可以是这样一种类型，其中至少一部分基底由具有相对高的折射率的液体如水覆盖，从而填充投影***和基底之间的空间。浸液也可以应用于光刻装置中的其他空间，例如应用于掩模和投影***之间。浸没技术在本领域中是公知的，用于增加投影***的数值孔径。这里使用的术语“浸没”不表示结构如基底必须浸没在液体中，而是表示液体在曝光期间位于投影***和基底之间。

参考图6，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是独立的机构，例如当辐射源是受激准分子激光器时。在这种情况下，不认为辐射源构成了光刻装置的一部分，辐射光束借助于光束输送***BD从源SO传输到照明器IL，所述光束输送***包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其它情况下，辐射源可以是光刻装置的组成部分，例如当源是汞灯时。源SO和照明器IL，如果需要连同光束输送***BD一起可以称作辐射***。

照明器IL可以包括调节装置AD，用于调节辐射光束的角强度分布。一般地，至少可以调节在照明器光瞳平面上强度分布的外和/或内径向范围(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外，照明器IL可以包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。照明器可以用于调节辐射光束，从而使该光束在其横截面上具有期望的均匀度和强度分布。

辐射光束B入射到保持在支撑结构(如掩模台MT)上的构图部件(如掩模MA)上，并由构图部件进行构图。横向穿过掩模MA后，辐射光束B通过投影***PS，该投影***将光束聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉测量装置、线性编码器或电容传感器)的辅助下，可以精确地移动基底台WT，从而例如在辐射光束B的光路中定位不同的靶部C。类似地，例如在从掩模库中机械取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位装置PM和另一个位置传感器IF(在图6中未明确示出)来使掩模MA相对于辐射光束B的光路精确定位。一般地，借助于长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精确定位)，可以实现掩模台MT的移动，其中长冲程模块和短冲程模块构成第一定位装置PM的一部分。类似地，利用长冲程模块和短冲程模块也可以实现基底台WT的移动，其中长冲程模块和短冲程模块构成第二定位装置PW的一部分。在步进器的情况下(与扫描装置相对)，掩模台MT可以只与短冲程致动装置连接，或者固定。可以使用掩模对准标记M1、M2和基底对准标记P1、P2对准掩模MA与基底W。尽管如所示出的基底对准标记占据了指定的靶部，但是它们也可以设置在各个靶部(这些标记是公知的划线对准标记)之间的空间中。类似地，在其中在掩膜MA上提供了超过一个管芯的情况下，可以在各个管芯之间设置掩膜对准标记。

所示的装置可以按照下面模式中的至少一种使用：

1.在步进模式中，掩模台MT和基底台WT基本保持不动，而赋予辐射光束的整个图案被一次投影到靶部C上(即单次静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动基底台WT，使得可以曝光不同的靶部C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的靶部C的尺寸。

2.在扫描模式中，当赋予辐射光束的图案被投影到靶部C时，同步扫描掩模台MT和基底台WT(即单次动态曝光)。基底台WT相对于掩模台MT的速度和方向通过投影***PS的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次动态曝光中靶部的宽度(沿非扫描方向)，而扫描动作的长度确定了靶部的高度(沿扫描方向)。

3.在其他模式中，掩模台MT基本保持不动地支撑可编程构图部件，当赋予辐射光束的图案被投影到靶部C上时，同时移动或扫描基底台WT。在该模式中，一般采用脉冲辐射源，并且在每次移动基底台WT之后，或者在扫描期间两个相继的辐射脉冲之间根据需要更新可编程构图部件。这种操作模式可以容易地应用于采用可编程构图部件的无掩模光刻中，所述可编程构图部件例如是上面提到的可编程反射镜阵列型。

还可以采用上述使用模式的组合和/或变化，或者采用完全不同的使用模式。

根据本发明的一个方面，作为光刻曝光装置的光刻设备组包括光刻干涉装置。在这种装置中，抗蚀剂层暴露于多光束干涉仪装置中获得的条纹图案。例如，两个校准的UV或DUV辐射光束彼此以一角度相交，从而形成线性干涉条纹。具有光致抗蚀剂层的晶片定位在可移动的工作台上。工作台布置成分别二维旋转和平移。由任何合适的已知的源提供的两个大体上校准的相干光束从晶片的法向矢量朝彼此和朝抗蚀剂层形成一可变的角度，从而在感光层上形成干涉图案。相干辐射的干涉辐射光束例如可以使用分束元件由ArF受激准分子激光器产生，并且可以任何合适的已知方式提供使得它们来自相同的源，以及其在晶片上的强度基本上相同，这样可以确保高对比的曝光。

在一层或多层光致抗蚀剂层上形成的干涉图案可以通过例如使晶片旋转和/或使晶片平移来改变。

根据本发明的控制装置包括存储有关于分图案如分图案SDL1和SDL2的数据的存储器，所述数据用于在用来产生组合图案DL的每次曝光期间控制光刻曝光装置(例如设置平台MT和WT的有关位置，和/或设置有关的照明模式)。同一存储器可以用于存储有关每个蚀刻室的设置的数据(例如压力、气体混合物成分和温度)，所述蚀刻室用于蚀刻牺牲的硬掩模层S1和S2。计算机可以作为控制装置的一部分，它可以编程和布置成根据存储在存储器内的数据执行根据本发明的任何一个方法步骤，例如图3中的步骤40-46。步骤的执行包括在所述计算机上运行计算机程序，所述计算机程序包含一个或多个序列的描述了如上面所公开的方法的可机读指令。计算机包含其中存储有这种计算机程序的可机读介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)。

根据本发明的一个方面，使用机器可执行指令对可机读介质进行编码用于根据以下步骤对基底构图。基底具有目标层TL和堆叠的第一和第二硬掩模层S1和S2，提供该基底给光刻设备组，所述光刻设备组包括将基底输送到光刻曝光装置的基底搬运器。第一硬掩模层和第二硬掩模层具有相互排斥的抗蚀刻性。接着识别第二和第一硬掩模层的抗蚀刻性以及目标层的抗蚀刻性，例如通过读取用户提供的有关待曝光基底的数据。随后，光刻设备组控制成通过第一光刻处理执行对第二硬掩模层的构图，所述第一光刻处理包括对提供在第二硬掩模层上的抗蚀剂层用第一分图案进行第一次曝光，以及根据所述识别的抗蚀刻性，确定和提供气体混合物到蚀刻室，所述气体混合物适合于用来对第二硬掩模层进行干蚀刻，同时使用第一硬掩模层作为蚀刻停止层。确定气体混合物的选择，例如通过从先验给定组的气体混合物中选择。接着使用所述确定的气体混合物对所述第二硬掩模层施加所述干蚀刻，对第二硬掩模层进行构图。

重复所述步骤的顺序，以便通过第二光刻处理对第一硬掩模层进行构图，所述第二光刻处理包括对设供在第一硬掩模层上的抗蚀剂层用第二分图案进行第二次曝光，根据所述识别的抗蚀剂性确定用来对第一硬掩模层进行干蚀刻的第二气体混合物，同时使用目标层作为蚀刻停止层，然后使用所述确定的第二气体混合物对所述第一硬掩模层施加所述干蚀刻(图7中的步骤706)。在第二次曝光期间，第二分图案相对第一分图案(即第一分图案的图像)在并列的位置曝光，以便根据如图4C所示的期望图案提供构图的硬掩模。

尽管在本申请中可以具体参考使用该光刻装置制造IC，但是应该理解这里描述的光刻装置可能具有其它应用，例如，它可用于制造集成光学***、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的用途范围中，这里任何术语“晶片”或者“管芯”的使用应认为分别可以与更普通的术语“基底”或“靶部”同义。在曝光之前或之后，可以在例如涂布显影装置(通常将抗蚀剂层作用于基底并将已曝光的抗蚀剂显影的一种工具)、计量工具和/或检验工具中对这里提到的基底进行处理。在可应用的地方，这里的公开可应用于这种和其他基底处理工具。另外，例如为了形成多层IC，可以对基底进行多次处理，因此这里所用的术语基底也可以指已经包含多个已处理的层的基底。

这里使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有大约365，355，248，193，157或者126nm的波长)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。

在本申请中术语“透镜”可以表示任何一个各种类型的光学部件或其组合，包括折射光学部件、反射光学部件、磁性光学部件、电磁光学部件和静电光学部件。

尽管上面已经描述了本发明的具体实施例，但是应该理解可以不同于所描述的实施本发明。

上面的描述是为了说明，而不是限制。因此，对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离下面描述的权利要求书的范围的条件下，可以对所描述的发明进行各种修改。

Claims

1.一种基底，包括：

构造和布置成用期望图案进行光刻构图的目标层；和

至少部分覆盖目标层的硬掩模层堆叠，所述堆叠包括至少部分覆盖目标层的第一硬掩模层和至少部分覆盖第一硬掩模层的第二掩模层，其中第一硬掩模层和第二硬掩模层具有相互排斥的抗蚀刻性，其中第一硬掩模层和第二硬掩模层中之一包括氧化物，而另一个硬掩模层包括氮化物。

2.如权利要求1所述的基底，其中第一和第二硬掩模层的各自成分以及目标层的成分在包含氧化物和包含氮化物之间交替。

3.一种曝光光刻基底的方法，所述基底具有目标层和至少部分覆盖目标层的硬掩模层堆叠，所述堆叠包括至少部分覆盖目标层的第一硬掩模层和至少部分覆盖第一硬掩模层的第二掩模层，所述方法包括：

通过第一光刻处理将第一图案传递到第二硬掩模层，所述第一光刻处理包括蚀刻所述第二硬掩模层以提供从第一硬掩模层突出的相应第一特征图案；以及

通过第二光刻处理将第二图案传递到第一硬掩模层上与第一特征图案的交错位置，所述第二光刻处理包括蚀刻所述第一硬掩模层以提供从目标层的特征进一步突出的第一特征图案，以及提供从目标层突出与第二图案一致的第二特征图案。

4.如权利要求3所述的方法，其中第一和第二硬掩模层的蚀刻具有相互排斥的选择性。

5.如权利要求4所述的方法，其中相互排斥的选择性之一是氮化物选择性，另一个相互排斥的选择性是氧化物选择性。

6.如权利要求3所述的方法，其中第二硬掩模层是氮化硅层，第一硬掩模层是二氧化硅层。

7.如权利要求3所述的方法，其中第一硬掩模层是氮化硅层，第二硬掩模层是二氧化硅层。

8.如权利要求3所述的方法，其中第一和第二光刻处理还包括向基底施加正性抗蚀剂。

9.如权利要求3所述的方法，其中期望图案包括第一分图案和第二分图案，其中

通过第一光刻处理的传递包括使抗蚀剂暴露于第一分图案的图像，和

通过第二光刻处理的传递包括使抗蚀剂暴露于第二分图案的图像，从而在基底上形成期望图案，所述第二分图案的图像相对于所述第一分图案的图像布置在交错的位置。

10.如权利要求9所述的方法，其中通过第一光刻处理的传递包括使正性抗蚀剂暴露于第一线图案图像，通过第二光刻处理的传递包括使正性抗蚀剂暴露于第二线图案图像，所述第二线图案图像相对于所述第一线图案图像布置在基底上的交错位置。

11.如权利要求3所述的方法，其中第一和第二硬掩模层的蚀刻包括介电等离子蚀刻处理。

12.如权利要求3所述的方法，还包括所述目标层的蚀刻，其中特征的第一和第二图案大体上用作蚀刻停止层。

13.如权利要求12所述的方法，其中第一和第二硬掩模层以及目标层的蚀刻具有交替的、相互排斥的选择性。

14.如权利要求13所述的装置，其中交替的、相互排斥的选择性在氮化物选择性和氧化物选择性之间交替。

15.如权利要求3所述的方法，其中第二硬掩模层还包括一个或多个附加的硬掩模层，其中所述一个或多个附加硬掩模层的相应序列的一个或多个附加蚀刻在所述第一蚀刻之前。

16.如权利要求15所述的方法，所述一个或多个附加蚀刻和所述第一和第二蚀刻具有交替的、相互排斥的选择性。

17.一种根据一种方法使用对基底构图的机器可执行指令对其进行编码的可机读介质，其包括：

识别基底上目标层的抗蚀刻性、识别至少部分覆盖目标层的第一硬掩模层的抗蚀刻性以及识别至少部分覆盖第一硬掩模层的第二硬掩模层的抗蚀刻性，其中第一硬掩模层和第二硬掩模层具有相互排斥的抗蚀刻性；

使用所述确定的气体混合物来干蚀刻所述第二硬掩模层，

通过第二光刻处理将相对第一图案位于交错位置的第二图案传递到第一硬掩模层，所述第二光刻处理包括对设在第一硬掩模上的抗蚀剂层进行第二次曝光，

使用所述确定的第二气体混合物来干蚀刻所述第一硬掩模层。

18.一种光刻设备组，包括光刻曝光装置、能够干蚀刻基底上的掩模层的蚀刻室，和配置成控制光刻曝光装置和蚀刻室的控制装置，其中控制装置包括如权利要求17所述的可机读介质。

19.如权利要求18所述的光刻设备组，其中能够干蚀刻的蚀刻室布置成执行反应离子蚀刻。

20.如权利要求19所述的光刻设备组，其中反应离子蚀刻是介电等离子蚀刻处理。

21.如权利要求18所述的光刻设备组，其中能够干蚀刻的蚀刻室是感应耦合的高密度等离子反应器。

22.如权利要求21所述的光刻设备组，其中能够干蚀刻的蚀刻室通过包含在干蚀刻室内的气体组分的相应变化切换蚀刻选择性。

23.如权利要求18所述的光刻设备组，其中光刻曝光装置是光刻投影装置和光刻干涉装置之一。