光刻方法和设备的制作方法

专利名称：光刻方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于图案转移的方法、适合用于这种方法中的
光刻设备、和器件制造方法。
背景技术：
光刻设备是将需要的图案施加到衬底的目标部分上的机构。例 如，光刻设备可用在集成电路(ICs)的制造中。在这个例子中，由图案化装 置(如掩模版图案)提供的图案可用来产生电路图案，该电路图案将形成在 该IC的单独层上。该电路图案可转移到衬底(如硅晶片)上的目标部分(包括 部分管芯、 一个管芯或几个管芯)上。龟路图案的转移通常是采用投影系 统，通过该图案在提供在该衬底上的辐射敏感材料(如，光激活抗蚀剂或 光刻胶)层上的成像。通过将辐射束横过(traverse)该图案化装置来图案化该
辐射束，且通过该投影系统将该辐射束投影到该衬底上的该目标部分上， 如将该需要的图案在该抗蚀剂中成像。光刻印刷工艺进一步包括在曝光后 该抗蚀剂层的显影，如产生印刷特征，该印刷特征可以是抗蚀剂材料特征， 或抗蚀剂材料中的间距。该抗蚀剂材料可用作用于底层的光刻掩模，该底 层将通过刻蚀而被图案化。通常，单个衬底包含被连续曝光的邻近目标部分的网络。已知 的光刻设备包括所谓的步进电动机和所谓的扫描装置，在该步进电动机中 通过一口气曝光目标部分上的整个图案，使每个目标部分被照射，在该扫 描装置中，通过在给定方向("扫描"方向)扫描穿过该束的图案，并同时 沿平行或反平行该扫描方向同步扫描衬底，使每个目标部分被照射。 —直存在能够产生具有更好的分辨率的持续的愿望。通常，为 了实现更好的分辨率图案，可采用更短波长的辐射。步进和扫描系统正在 成为受限制的分辨率，特别是采用具有193纳米波长的辐射。己经采用浸 液光刻(immersion l池ogmphy)扩展分辨率，该浸液光刻允许数值孔径(numerical aperture)增加到接近1.5NA。这将支持32纳米(半节距)分辨率。 为了达到更高的分辨率，特别是采用193纳米波长照明，将要求新的图案 化技术的研发。已经研发的试图提供更小特征的光刻的图案化技术采用硬掩 模的用途，该硬掩模提供在将被图案化的衬底层和抗蚀剂层之间。相对于 所要求的将想要的图案转移进下面的衬底的刻蚀条件，该硬掩模比该抗蚀 剂材料更有抵抗力，因此这避免与该抗蚀剂相关的问题，该抗蚀剂在图案 转移期间以比刻蚀该衬底的速率更快的速率被刻蚀。尽管研发了这种采用 硬掩模的方法，但受能够刻蚀进衬底的最小特征尺寸的限制，例如，被用 于该图案成像的辐射波长所强加(imposed)的限制。基于光刻工具参数如数 值孔径，由于所使用的辐射的给定波长，相邻特征可被印刷到衬底上的最 小节距("最小特征节距")是受限制的。通常根据使用采用该掩模版的光 刻工具可印刷的最小特征节距，选择用于光刻掩模版中的该最小节距(考 虑从该掩模版到该衬底的縮小)，因为配置在相应更小的节距的任何掩模 版特征在该衬底上是不能印刷出来的。因此，对于给定光刻设备，用于产 生给定的图案化辐射束的掩模版或掩模版系统通常配置有掩模版特征，该 掩模版特征设计为在该衬底中产生结构，该结构具有等于或大于该光刻设 备可印刷的该最小特征节距的特征节距。考虑到上述限制，当特征之间所要求的间隔(所要求的最小特 征节距)在先进电子技术中縮短时，使用传统单次曝光工艺制造器件变得 日益困难，在该单次曝光工艺中，在单次曝光中将衬底曝光至图案化的辐 射束。例如，对于亚-90纳米器件尺寸，采用248或193纳米辐射图案化特 征变得日益困难。为了增加衬底上的结构的数量，从而能够以低于与用来 图案化该衬底的光刻工具相关联的最小特征节距的距离隔开结构，已经研 发了两次曝光技术。在目前的两次曝光双沟槽印刷工艺的一个例子中，以图案化辐 射的第一剂量曝光覆盖沉积在衬底上的硬掩模材料层的抗蚀剂层，该图案 化辐射组成掩模版图案的图像。然后去除该抗蚀剂的被曝光的区域，紧跟 着的是硬掩模刻蚀步骤，以在该硬掩模中形成第一系列间距。然后提供另 一抗蚀剂层以涂敷硬掩模材料层，紧跟着的是根据预定距离放置该图案化掩模版。用于提供第二系列间距的各抗蚀剂层和硬掩模层的后续图案化和 光刻产生新的间距，该新的间距设置在该第一系列间距之间的交错位置
(interleavedpositions)中。然后选择性去除残留的抗蚀剂，留下其中形成有 该第一和第二系列间距的图案化的硬掩模。然后，由该硬掩模定义的图案 可被刻蚀进下面的衬底。以这种方式，配置为在单次曝光中产生特征节距 D的掩模版可用来进行图案化，并形成具有小于D的例如D/2的特征节距的
硬掩模及衬底。然而，应当理解，上述描述的工艺要求两次分离的抗蚀剂层沉 积、两个抗蚀剂曝光步骤和两个硬掩模刻蚀步骤。在增强分辨率两次图案 化技术的开发期间，可能会遇到的问题是与该抗蚀剂的物理和/或化学特 性及这样的特性是如何被曝光影响相关联的，该曝光是在经受图案化辐射 的第二剂量的曝光之前的经受图案化辐射的第一剂量的曝光。邻近己经曝 光至辐射的第一剂量的区域的该抗蚀剂区域可能会受辐射的第一剂量的 影响，使得那些区域会保留第一剂量的"记忆(memory)"，这对后续的辐 射的第二剂量的图案化精确度是有害的。作为例子，在混合有光致酸产生 器(photo acid generator)的抗蚀剂中，通过邻近已曝光区域的区域中的该光 致酸产生器可产生酸，即使该邻近区域已经曝光于低于形成该图案特征的 阈值剂量的辐射。根据上述描述，例如，存在改进的多次图案化技术的需 要。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于图案转移的方法，包括
以辐射的第一剂量曝光提供在衬底上的相变材料层的第一部分，该辐
射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态；
以辐射的第二剂量曝光该相变材料层的与该第一部分分离的第二部 分，该辐射的第二剂量足以将该第二部分转化为无定形态；及
去除该相变材料层的除该第一和第二部分外的一部分，使得该第一和 第二部分基本上是完整的，并定义图案。本发明的另一个方面提供一种光刻设备，包括
衬底台，其配置为支撑提供有相变材料层的衬底；曝光装置，其配置为以辐射的第一剂量曝光该相变材料层的第一部 分，该辐射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态，及配置为以辐 射的第二剂量曝光该相变材料层的与该第一部分分离的第二部分，该辐射 的第二剂量足以将该第二部分转化为无定形态；及
刻蚀装置，其配置为去除相变材料层的除该第一和第二部分外的一部 分，使得该第一和第二部分基本上是完整的并定义图案。本发明的另一个方面提供一种器件制造方法，包括
以辐射的第一剂量曝光提供在衬底上的相变材料层的第一部分，该辐
射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态；
以辐射的第二剂量曝光相变材料层的与该第一部分分离的第二部分，
该辐射的第二剂量足以将该第二部分转化为无定形态；
去除相变材料层的除该第一和第二部分外的一部分，使得该第一和第 二部分基本上是完整的并定义图案；及
将该图案转移进该衬底。本发明的另一个方面提供一种载体媒介，该媒介带有计算机可 读指令，该计算机可读指令被安排用来使光刻设备执行一种方法，该方法 包括
以辐射的第一剂量曝光提供在衬底上的相变材料层的第一部分，该辐 射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态；
以辐射的第二剂量曝光相变材料层的与该第一部分分离的第二部分， 该辐射的第二剂量足以将该第二部分转化为无定形态；
去除相变材料层的除该第一和第二部分外的一部分，使得该第一和第 二部分基本上是完整的并定义图案。在一个实施例中，采用了相变材料，该相变材料可被选择性地 且快速地加热并随后冷却，以在该材料中精确地定义图案化区域。该图案 化区域可选择性地显影，以形成高分辨率图案，随后该高分辨率图案可转 移到底层，如衬底或另一器件处理层，如抗蚀剂层。相变材料被采用是因 为转化为无定形态涉及超过明确的阈值水平的辐射剂量，该阈值水平依赖 于所选择的特定相变材料。该相变材料中仅曝光至超过该阈值水平的辐射 的区域会转化成无定形态，且因此邻近该想要的图案化区域的曝光至低于辐射剂量的该阈值水平的区域不转化成无定形态，且因此基本上不保留先
前曝光的"记忆(memory)"。在一个实施例中，应用相变材料的薄的单晶薄膜而使分辨率增 强多次图案化技术是可行的。该曝光装置可以是干式投影系统光刻设备或采用例如水或高 折射系数液体作为浸液流体的浸液式光刻工具。该曝光工具可具有单个照 明装置和通过单个曝光狭缝在扫描衬底上成像的单个图案化装置。可替换 地，该曝光工具可具有多个照明装置以便于在单个衬底通道内的多次图案 化。该多个照明装置用来照明各自的、多个扫描互补图案化装置。可配置 该多个照明装置以在该扫描衬底上提供各自的多个曝光狭缝，如图l所示 的第一和第二狭缝100、 102。图1示出投影系统图像场104，包括该第一和 第二曝光狭缝IOO、 102。


现在参照附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中 在附图中相同的附图标记表示相应的部件，且其中图l是曝光设置的投影系统图像场的示意性图，该曝光设置限 定两个由一定距离分开的曝光通道，用于应用于根据本发明的实施例的图 案化方法；图2a是用来解释应用于本发明实施例的两次图案化光刻的两 次曝光原理的示意图；图2b是用来解释根据本发明的实施例的包括和不包括采用相 变材料层的两次图案化光刻的两次曝光原理的示意图；图3a至3d是根据本发明的实施例的图案转移方法中的步骤的 示意性图；图4示意性描述可用于根据本发明的实施例的方法中的光刻设 备；及图5是表示依照与本发明实施例的两次图案化光刻技术中的步 骤的流程图。
9
具体实施例方式参照图2a，两次图案化光刻技术基于这样的原理，即两个分离 的交错图案200、 202的曝光，当合并形成单一图案204时，使图案化分辨 率有效地加倍。如图2b中所示，当第一和第二图像206、 208应用到传统图 案化材料如标准光刻胶时，在邻近但不形成第一图像206部分的区域(任何 这样的区域也称为空间像的邻近尾部(proximity tail))中的该材料保留第一 图像206的"记忆(memory)"。结果，在应用第二图像208之后，所想要的 最终图像210的对比度是不能令人满意地低。本发明的一个实施例提供一种图案转移方法，包括以辐射的 第一剂量曝光提供在衬底上的相变材料层的第一部分，该辐射的第一剂量 足以将该第一部分转化为无定形态；以辐射的第二剂量曝光相变材料层的 与第一部分分离的第二部分，该辐射的第二剂量足以将该第二部分转化为 无定形态；及去除相变材料层的除该第一和第二部分外的一部分，使得该 第一和第二部分基本上是完整的并定义图案。参照图2b，在本发明的实施 例的该方法中，其中应用了相变图案化材料，仅那些被曝光至辐射的相变 材料变得在显影剂中是可溶的，该辐射是在所要求的辐射的阈值水平之上 的辐射，以通过相变材料的局部加热和后续冷却将该材料转化成多晶态。 在该冷却之后，该相变材料基本上已经"忘记(forgotten)"任何由与这两 次曝光中的任一次曝光相关的该空间像的该邻近尾部(proximity tail)所产 生的部分曝光。因此，最终的图案图像212具有所需要的对比度，以提供 加倍的分辨率。参照图3c，通过选择性去除该薄膜300的未曝光部分，留下该 薄膜300的曝光的无定形区域308、 312，而在该薄膜300中形成由该第 一和第二系列无定形部分308、 312合并组成的最终图案314。可采用任 何合适的工艺，如刻蚀工艺进行该薄膜300的除该第一和第二部分308、 312之外的该部分的去除。该薄膜300具有这样的特性，即在其未曝光和 无定形态可以不同的速率进行刻蚀。在一个实施例中，该薄膜300在单晶 态被相对快地刻蚀且在无定形态被相对慢地刻蚀。以这种方式，未曝光的 单晶部分可被相对快地刻蚀掉，而且留下基本上完整的曝光的无定形部分 308、 312，以定义该最终图案314。可采用任何合适的刻蚀工艺，如采用 如碱金属的氢氧化物显影剂如NaOH溶液的湿法刻蚀，或等离子体刻蚀工艺。在一个实施例中，促进周围的环境大气(如气体或流体)之间的反应以 增强刻蚀选择性可能是可能的。同时在熔化状态，该薄膜300的该曝光区
域308、 312可能对例如氧化的化学反应是敏感的。这样的化学反应可导 致该薄膜300的该曝光区域308、 312的表面变成氧化的，且因此对刻蚀 有更强的抵抗力。因此，该曝光区域308、 312的该氧化表面可作为刻蚀 禁止层以增强各向异性刻蚀。宽范围的化学反应物是可用的，如氧、空气、 水、氯、溴、碳的氧化物、硫的氧化物、碳氢化合物等，其中在合适的条 件下，该化学试剂用来提供刻蚀禁止层。该薄膜300可考虑实质上作为负型抗蚀剂。定义该显影的最终 图案314的该薄膜300的该无定形部分308、 312可在任何想要的图案转 移工艺中用作掩模，如用于例如图3a至3d描述的Si02的底层的刻蚀掩 模。因此，仅采用两个光刻曝光步骤和单个刻蚀步骤，可实现图3a至3d 描述的所述两次曝光工艺，这对采用两个分离抗蚀剂层沉积、两个曝光步 骤和两个刻蚀步骤的先前的方法是一个重大的改善。虽然在图3a至3d中描述的该实施例采用直接沉积(如旋涂)在 Si02层上的相变材料层，许多其它配置也是可能的。例如，在一个实施例 中，在抗蚀剂层上提供(如通过旋涂)该相变材料层，该抗蚀剂层直接沉积 在衬底上。也就是说，在本发明的一个实施例中，在该相变材料层和该衬 底之间提供抗蚀剂层。在这种情况下，可首先在上述描述的该相变材料层 中形成高分辨率图案，然后在其被转移到该衬底之前，将其转移到下面的 抗蚀剂层。通过采用任何合适条件的刻蚀，可实现将该图案转移进该抗蚀 剂和衬底的步骤中的一个或多个。本发明的一个实施例提供一种载体媒介，该媒介带有计算机可 读指令，该计算机可读指令被安排用来使光刻设备执行一种方法，该方法 包括以辐射的第一剂量曝光提供在衬底上的相变材料层的第一部分，该 辐射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态；以辐射的第二剂量曝 光相变材料层的与该第一部分分离的第二部分，该辐射的第二剂量足以将 该第二部分转化为无定形态；去除该相变材料层的除该第一和第二部分外 的一部分，使得该第一和第二部分基本上是完整的，并定义图案。 l.在步进模式中，该支撑结构MT和该衬底台WT基本上保持固定，同时引入到该束PB的整个图案被一口气(如单次静态曝光)投影到目标部分C上。然后衬底台WT在X和/或Y方向移动，使得不同的目标部分c可被曝光。在步进模式，曝光场的最大尺寸限制在单次静态曝光中成像的该目标部分C的尺寸。
100522.在扫描模式中，同步扫描该支撑结构MT和该衬底台WT，同时引入到该束PB的图案被投影到目标部分C(如单次动态曝光)上。该衬底台WT相对于该支撑结构MT的速率和方向由该投影系统PL的放大(縮小)和图像翻转特性来确定。在扫描模式，曝光场的最大尺寸限制在单次动态曝光中的目标部分的宽度(在非扫描方向)，而扫描运动的长度决定该目标部分的高度(在扫描方向)。
00533.在另一模式中，该支撑结构MT基本上保持固定，保持可编程图案化装置，且移动或扫描该衬底台WT的同时，引入到该束PB的图案被投影到目标部分C上。在这种模式里，通常采用脉冲辐射源，且在该衬底台WT的每次运动之后，或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，如果需要，更新该可编程图案化装置。这种操作模式可容易地应用到利用可编程图案化装置的无掩模光刻，该可编程图案化装置例如是上述称之为可编程反射镜阵列类型的可编程图案化装置。这里使用的术语"輻射(radiation)"和"束(beam)"包含电磁辐射的各种类型，包括紫外(UV)辐射(如具有365、 248、 193、 157或者126纳
18米的波长)和远紫外(EUV)辐射(如具有1-20纳米范围内的波长)、及粒子
束，如离子束或电子束。照明系统也可包括各种类型的光学组件，如用于引导、成形或控制辐射束的折射的、反射的、兼反射光及折射光的光学组件，且这样的
19组件也可共同地或单独地称为"透镜(lens)"。
[0063该光刻设备可以是具有两个(双工作台)或多个衬底台(和/或两个或多个图案化装置台)的类型。在这种"多工作台(multiple stage)"的设备中，附加的工作台可并行使用，或预备步骤可在一个或多个工作台上执行，同时一个或多个其它工作台用于曝光。
[0064该光刻设备也可是这样一种类型的设备，在该类型的设备中，该衬底浸入具有相对高的反射系数的液体如水中，以填充该投影系统的最终元件和该衬底之间的间隔。浸液技术在本领域是公知的用于增加投影系统的数值孔径。
[0065对于给定的图案化的辐射束(例如，通过掩模版的束)，对应于在衬底上可印刷的特征节距的节距D不需要是可能源于特定光刻工具的最小特征节距。仅作为例子，给定的248纳米的光刻工具在单次曝光中可能能够印刷120纳米的最小特征节距。如果在衬底中需要100纳米的最小特征节距，用于该光刻工具的图案化装置(如掩模版)可配置为用于200纳米的最小特征节距，且经受上述描述的两次曝光工艺，其中在该曝光工艺中可在衬底上产生所需要的100纳米的特征节距。这允许印刷其额定单次曝光最小节距刚好在工具能力内的结构，同时还允许制造特征节距在该单次曝光最小特征节距之下的结构。应当理解，虽然这个例子提供了D/2的最终特征节距，通过光刻设备的适当的配置，可获得任何关于D的所需要的最终特征节距，例如D/3。
[0066在本发明的一个实施例中，该相变材料层可经受第三次曝光，可选择地，乃至进一步的曝光，以形成所需要的无定形部分的图案，以定义该最终图案。在此需要说明的是，在此描述的方法可用在采用多于两次曝光的曝光中。因此，在此涉及的两次图案化或两次曝光应当认为与多个图案化或多次曝光是同义的。
0067特征间距，在此表示为D，不限于特征"节距(pitch)"，在该特征"节距(pitch)中，术语节距表示重复多次的特征之间的等边间距。术语D可涉及仅有一对特征或少量特征的特征间距或最小特征间距，而不是重复多次的特征之间的等边间距。
[00681此外，虽然以上公开的一些实施例定位为采用在每次曝光中基本上具有相同图案的图案化束或辐射的多次曝光，本发明的一个实施例是 可能的，在该实施例中，该图案化辐射束的该图案在各次曝光中是不同的。 例如，关于图案化辐射束的第一次曝光可用来图案化在特征间具有间隔D 的延长的栅极特征，而第二次曝光用来图案化不同的特征，如正方形。第 二次曝光的正方形特征也可具有D间距，该间距偏离该栅极特征D/2。这
种硬掩模的"不同种类的(heterogeneous)"两次曝光图案化是可实现的， 例如，采用可编程微反射镜阵列(programmablemicromirrorarray)。因此， 特征308在尺寸和/或形状上可与特征312不同。
[0069现在参照图5，示出了一系列步骤500，该系列步骤500 —起 限定根据本发明的两次图案化光刻技术的实施例。采用任何方便的技术， 如关于在图3a至3d中的上述更详细描述的技术的任一个或多个，首先在 合适的衬底层(如图3a至3d中的&02层302)上沉积相变材料层(如图3a 至3d中的薄膜层300)510。然后以辐射的第一剂量(如图3a至3d中的辐 射的第一剂量306)，将该相变材料层曝光至第一图案520的第一图像，该 辐射可是任何具有合适的时间周期的合适的波长的辐射，以在该相变材料 层中的曝光区域形成无定形部分。然后使该层经历曝光后冷却530，以热 淬火该层并"锁定(lock-in)"该层中的所述无定形部分。然后，采用辐射的 第二剂量(如图3a至3d中的辐射的第二剂量310)，将该层曝光至第二图 案的第二图像540，该辐射仍然可是任何具有合适的时间周期的合适的波 长的辐射，因此形成对应于曝光至辐射的第二剂量的该层的该区域的另一 无定形部分。然后使该相变材料经历第二次曝光后冷却步骤550，以热淬 火该层。该第一和第二图案设计为相互交错，并因此在该相变材料中定义 最终的高分辨率图案。然后显影560该两次曝光相变材料层，以选择性去 除该层的未曝光的单晶部分，并留下该曝光的无定形区域。随后，采用任 何合适的刻蚀工艺，将该最终图案刻蚀进570下面的衬底层。
[0070上述方法和系统可与任何图案化级别(patteming level)—起使 用，该图案化标准应用于采用图案化辐射束的衬底图案化中。例如，该图 案化级别可是金属级别或可替换地是栅极级别。而且，应当理解，每个不 同的图案化级别与不同的最小衬底节距D相关联。阈值抗蚀剂类型相变材
料的使用允许扩展光学刻蚀的分辨率能力的两次图案化技术的使用。本发明的一个实施例便于亚32纳米节点(半节距)分辨率，例如采用较好的图案
以进行图案化套准(pattemregistration),可实现16纳米半节距分辨率。与 双通道光学系统一起使用相变材料允许分辨率增强两次图案化，而没有扫 描装置吞吐量的损失，因此提供显著的生产率改善。在两通道光学系统中， 第一和第二图案的对准可在该图案化装置工作台上以4倍放大执行，因此 提供显著的覆盖改善，并有效地将两个图案"锁(locking)"在一起。两个 曝光通道的启用导致可利用的曝光剂量的加倍(两个激光器和照明装置)。
[0071虽然已在上文描述了本发明的具体实施例，应当理解，本发明 可以除了上述描述之外的方式实施。该描述并不是为了限制本发明。
[0072本发明的各方面在如同(as)下文列出的各项中提出(set out):
1. 一种用于图案转移的方法，包括
以辐射的第一剂量曝光提供在衬底上的相变材料层的第一部分，该辐 射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态；
以辐射的第二剂量曝光该相变材料层的与该第一部分分离的第二部 分，该辐射的第二剂量足以将该第二部分转化为无定形态；及
去除该相变材料层的除该第一和第二部分外的一部分，使得该第一和 第二部分基本上是完整的，并定义图案。
2. 根据项1所述的方法，其中该相变材料层在曝光至该辐射之前处于 单晶或多晶态。
3. 根据项1所述的方法，其中该相变材料层包括硫族化物合金。
4. 根据项1所述的方法，其中该相变材料层包括由Sb-Te、GerSb2-Te5、 Ge-Sb2-Te4、和Ge-Sb-Te组成的组中选择的合金。
5. 根据项1所述的方法，其中该相变材料层由这样的工艺提供，该工 艺是从由化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、物理气相沉积、溅 射沉积、真空沉积和旋涂组成的组中选择的工艺。6. 根据项1所述的方法，其中辐射的该第一和第二剂量中的每一个足 以将该相变材料层的该各自的第一和第二部分加热到它们各自的熔化温 度之上。
7. 根据项1所述的方法，其中该第一部分、或该第二部分、或该第一
和第二部分两者曝光约等于io秒的时间周期。
8. 根据项1所述的方法，其中该第一部分、或该第二部分、或该第一 和第二部分两者曝光约等于ioo纳秒的时间周期。
9. 根据项1所述的方法，其中辐射的该第一剂量、或辐射的该第二剂 量、或辐射的该第一和第二剂量两者包括远紫外(EUV)辐射、X-射线辐射、 或具有从由126纳米、157纳米、193纳米和248纳米组成的组中选择的 波长的辐射。
10. 根据项1所述的方法，其中该辐射的第一剂量、或该辐射的第二 剂量、或该辐射的第一和第二剂量两者由从由受激准分子激光器、连续波 激光器、等离子体放电和脉冲延长受激准分子激光器组成的组中选择的源 产生。
11. 根据项1所述的方法，其中辐射的该第一和第二剂量基本上是相 同的。
12. 根据项1所述的方法，其中该相变材料层的该第一部分的特征与 该相变材料层的该第二部分的特征不同。
13. 根据项1所述的方法，其中该相变材料层的除该第一和第二部分 外的该部分的去除釆用刻蚀工艺。
14. 根据项13所述的方法，其中该刻蚀工艺采用碱金属氢氧化物溶液或等离子体。
15. 根据项1所述的方法，进一步包括将该图案刻蚀进该衬底。
16. 根据项1所述的方法，其中在该相变材料层和该衬底之间提供抗 蚀剂层。
17. 根据项16所述的方法，进一步包括在该抗蚀剂层中形成该图案。
18. 根据项17所述的方法，进一步包括将该图案刻蚀进该衬底。
19. 根据项1所述的方法，其中该第一和第二剂量由两次曝光光刻工 艺提供，该两次曝光光刻工艺采用来自单次图案化装置的各自的第一和第 二曝光。
20. 根据1项所述的方法，其中通过釆用来自隔开的第一和第二曝光 狭缝的各自的第一和第二曝光的两次曝光扫描光刻工艺，该第一和第二剂 量在单个衬底通道中提供。
21. 根据项20所述的方法，其中该第一和第二曝光狭缝由单个照明系 统限定。
22. 根据项20所述的方法，其中该第一曝光狭缝由第一照明系统限定 和该第二曝光狭缝由分离的第二照明系统限定。
23. —种光刻设备，包括
衬底台，其配置为支撑提供有相变材料层的衬底； 曝光装置，其配置为以辐射的第一剂量曝光该相变材料层的第一部 分，该辐射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态，及配置为以辐射的第二剂量曝光该相变材料层的与该第一部分分离的第二部分，该辐射 的第二剂量足以将该第二部分转化为无定形态；及
刻蚀装置，其配置为去除相变材料层的除该第一和第二部分外的一部 分，使得该第一和第二部分基本上是完整的并定义图案。
24. 根据项23所述的光刻设备，其中该相变材料层在曝光至该辐射之 前处于单晶或多晶态。
25. 根据项23所述的光刻设备，其中该相变材料层包括硫族化物合金。
26. 根据项23所述的光刻设备，配置为该第一部分、或该第二部分、 或该第一和第二部分两者曝光约等于10秒的时间周期。
27. 根据项23所述的光刻设备，其中该刻蚀装置配置为采用碱金属氢 氧化物溶液或等离子体去除该相变材料层的除该第一和第二部分外的该 部分。
28. 根据项23所述的光刻设备，配置为根据来自单次图案化装置的各 自的第一和第二曝光来提供该第一和第二剂量。
29. 根据项23所述的光刻设备，配置为根据来自隔开的第一和第二曝 光狭缝的各自的第一和第二次曝光，在单个衬底通道中提供该第一和第二
30. 根据项29所述的光刻设备，其中该第一和第二曝光狭缝由单个照 明系统限定。
31. 根据项29所述的光刻设备，其中该第一曝光狭缝由第一照明系统 限定和该第二曝光狭缝由分离的第二照明系统限定。
2532. —种器件制造方法，包括
以辐射的第一剂量曝光提供在衬底上的相变材料层的第一部分，该辐 射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态；
以辐射的第二剂量曝光相变材料层的与该第一部分分离的第二部分，
该辐射的第二剂量足以将该第二部分转化为无定形态；
去除相变材料层的除该第一和第二部分外的一部分，使得该第一和第
二部分基本上是完整的并定义图案；及 将该图案转移进该衬底。
33. 根据项32所述的方法，其中该相变材料层在曝光至该辐射之前处 于单晶或多晶态。
34. 根据项33所述的方法，其中该相变材料层包括硫族化物合金。
35. —种载体媒介，该媒介带有计算机可读指令，该计算机可读指令 被安排用来使光刻设备执行一种方法，该方法包括
以辐射的第一剂量曝光提供在衬底上的相变材料层的第一部分，该辐 射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态；
以辐射的第二剂量曝光相变材料层的与该第一部分分离的第二部分， 该辐射的第二剂量足以将该第二部分转化为无定形态；
去除相变材料层的除该第一和第二部分外的一部分，使得该第一和第 二部分基本上是完整的并定义图案。
36. 根据项35所述的载体媒介，进一步带有使该设备将该图案刻蚀进 该衬底的计算机可读指令。
37. 根据项35所述的载体媒介，进一步带有由两次曝光光刻工艺提供 该第一和第二剂量的计算机可读指令，该两次曝光光刻工艺釆用来自单一 图案化装置的各自的第一和第二曝光。38.根据项35所述的载体媒介，进一步带有由两次曝光扫描光刻工艺 在单个衬底通道中提供该第一和第二剂量的计算机可读指令，该两次曝光 扫描光刻工艺采用来自分离的第一和第二曝光狭缝的各自的第一和第二 曝光。
2权利要求
1. 一种用于图案转移的方法，包括以辐射的第一剂量曝光提供在衬底上的相变材料层的第一部分，该辐射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态；以辐射的第二剂量曝光该相变材料层的与该第一部分分离的第二部分，该辐射的第二剂量足以将该第二部分转化为无定形态；及去除该相变材料层的除该第一和第二部分外的部分，使得该第一和第二部分基本上是完整的，并定义图案。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中该相变材料层在曝光至该辐射之前处于单晶或多晶态。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中该相变材料层包括硫族化物合金。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中该相变材料层包括由Sb-Te、 Ge2-Sb2-Te5、 Ge-Sb2-Te4、和Ge-Sb-Te组成的组中选择的合金。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中辐射的该第一和第二 剂量中的每一个足以将该相变材料层的该各自的第一和第二部分加热到 它们各自的熔化温度之上。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中以50纳秒至200纳秒范围内的 时间周期曝光该第一部分、或该第二部分、或该第一和第二部分两者。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中辐射的该第一剂量、或辐射的该 第二剂量、或辐射的该第一和第二剂量两者包括远紫外(EUV)辐射、X-射 线辐射、或具有从由126纳米、157纳米、193纳米和248纳米组成的组 中选择的波长的辐射。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中辐射的该第一和第二剂量基本上是相同的。
9. 根据权利要求7所述的方法，其中该相变材料层的该第一部分的特 征与该相变材料层的该第二部分的特征不同。
10. 根据权利要求7所述的方法，其中该相变材料层的除该第一和第 二部分外的部分的去除采用刻蚀工艺。
11. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，进一步包括将该图案刻蚀 进该衬底。
12. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中在该相变材料层和该 衬底之间提供抗蚀剂层，且进一步包括在该抗蚀剂层中形成该图案，并将 该图案刻蚀进该衬底。
13. —种光刻设备，包括衬底台，该衬底台配置为支撑提供有相变材料层的衬底； 曝光装置，该曝光装置配置为以辐射的第一剂量曝光该相变材料层的 第一部分，该辐射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态，且配置 为以辐射的第二剂量曝光该相变材料层的与该第一部分分离的第二部分， 该辐射的第二剂量足以将该第二部分转化为无定形态；及刻蚀装置，该刻蚀装置配置为去除相变材料层的除该第一和第二部分 外的部分，使得该第一和第二部分基本上是完整的，并定义图案。
14. 根据权利要求13所述的光刻设备，其中该相变材料层在曝光至该 辐射之前处于单晶或多晶态。
15. 根据权利要求13所述的光刻设备，配置为根据来自隔开的第一和第二曝光狭缝的各自的第一和第二曝光，在单个衬底通道中提供该第一和 第二剂量。
16. —种载体媒介，该载体媒介带有计算机可读指令，该计算机可读 指令被安排用来使光刻设备执行一种方法，该方法包括以辐射的第一剂量曝光提供在衬底上的相变材料层的第一部分，该辐 射的第一剂量足以将该第一部分转化为无定形态；以辐射的第二剂量曝光相变材料层的与该第一部分分离的第二部分，该辐射的第二剂量足以将该第二部分转化为无定形态；及去除相变材料层的除该第一和第二部分外的部分，使得该第一和第二 部分基本上是完整的，并定义图案。
17. 根据权利要求16所述的载体媒介，进一步带有使该光刻设备将该 图案刻蚀进该衬底的计算机可读指令。
18. 根据权利要求16所述的载体媒介，进一步带有使该第一和第二剂 量由两次曝光扫描光刻工艺被提供在单个衬底通道中的计算机可读指令， 该两次曝光扫描光刻工艺采用来自分离的第一和第二曝光狭缝的各自的 第一和第二曝光。
全文摘要
多次图案化工艺采用相变材料，该相变材料的部分可转化成无定形态，且随后选择性去除留下的部分，以提供具有特征间距的高分辨率图案特征，该特征间距小于例如在采用单次曝光的传统图案化层中可利用的最小间距。用于该工艺的光刻设备可包括具有单个照明装置和单个图案化装置的曝光工具，该单个图案化装置通过单个曝光狭缝在扫描衬底上成像。可替换地，该曝光工具可具有多个照明装置和/或多个扫描互补图案化装置，该多个扫描互补图案化装置选择性地采用该扫描衬底上的多个曝光狭缝，以便于在单个衬底通道中的两次图案化。
文档编号G03F7/20GK101464635SQ20081018562
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月17日 优先权日2007年12月17日
发明者哈里·休厄尔, 焦厄夫·P·H·本斯乔伯 申请人:Asml控股股份有限公司;Asml荷兰有限公司