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

摘要

本发明提供的是使用具有分等级的光学性质的BARC的光刻方法。在示例性的实施方式中，光刻方法包含如下步骤，即，使上覆于待图案化的材料的BARC沉积，该BARC具有折射率和吸光度。修改该BARC，以便在该修改步骤之后，该折射率和该吸光度的值从在该BARC的第一表面处的第一值到在该BARC的第二表面处的第二值分等级。该修改步骤在该沉积步骤之后执行。

权利要求

1.一种执行光刻的方法，所述方法包含以下步骤：

使上覆于待图案化的材料的底部抗反射涂层沉积，所述底部抗反射涂层具有折射率和吸光度；

用波长不大于222nm的光照射所述底部抗反射涂层，以便在所述照射步骤之后，使所述折射率和所述吸光度的值从所述底部抗反射涂层的第一表面处的第一值到所述底部抗反射涂层的第二表面处的第二值分等级，其中，所述照射步骤在所述沉积步骤之后执行；以及形成上覆于所述底部抗反射涂层的光刻胶，所述形成步骤在所述照射步骤之后执行。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沉积步骤包含：使所述底部抗反射涂层沉积至厚度在30nm到120nm的范围内。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述沉积步骤包含：使所述底部抗反射涂层沉积至厚度在30nm到100nm的范围内。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述照射步骤包含：用波长不大于172nm的光照射所述底部抗反射涂层。

2

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述照射步骤包含：使用范围为从100mJ/cm 到2

2J/cm 的剂量的光来照射。

6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述照射步骤之后，加热所述底部抗反射涂层。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述加热步骤包含：加热所述底部抗反射涂层至不低于120摄氏度的温度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述加热步骤包含：加热所述底部抗反射涂层至不低于120摄氏度的温度10秒到2分钟。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述照射步骤包含：在基本无氧的环境中照射所述底部抗反射涂层。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述照射步骤还包含：在所述照射步骤过程中加热所述底部抗反射涂层。

11.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述沉积步骤包含：使具有第一折射率和第一吸光度的底部抗反射涂层沉积，所述第一折射率和所述第一吸光度在相加时产生第一总和；

所述形成步骤包含：形成具有第二折射率和第二吸光度的光刻胶，所述第二折射率和所述第二吸光度在相加时产生第二总和；

所述照射步骤包含：照射所述底部抗反射涂层，以便所述底部抗反射涂层的表面具有第三折射率和第三吸光度，所述第三折射率和所述第三吸光度在相加时产生第三总和；以及所述第二总和与所述第三总和之间的差的绝对值小于所述第一总和与所述第二总和之间的差的绝对值。

12.一种制造半导体器件的方法，其中，所述方法包含如下步骤：使上覆于待图案化的材料的底部抗反射涂层沉积，其中所述底部抗反射涂层由与波长不大于222nm的光反应的材料形成；用波长不大于222nm的光照射所述底部抗反射涂层；

以及

在所述照射步骤之后，形成上覆于所述底部抗反射涂层的光刻胶。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述照射步骤包含：用波长不大于172nm的光照射所述底部抗反射涂层。

14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包含加热所述底部抗反射涂层的步骤，所述加热步骤在所述照射步骤之后并且在形成所述光刻胶的步骤之前执行。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述加热步骤包含：加热所述底部抗反射涂层至不低于120摄氏度的温度。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述加热步骤包含：加热所述底部抗反射涂层至不低于120摄氏度的温度10秒到2分钟。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述照射步骤包含：在基本无氧的环境中照射所述底部抗反射涂层。

18.根据权利要求12所述的方法，其进一步包含加热所述底部抗反射涂层的步骤，所述加热步骤在所述照射步骤的过程中执行。

19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述沉积步骤包含：使所述底部抗反射涂层沉积至厚度在30nm到120nm的范围内。

20.一种执行光刻的方法，所述方法包含以下步骤：

使上覆于待图案化的材料的底部抗反射涂层沉积，所述底部抗反射涂层具有第一折射率和第一吸光度，所述第一折射率和所述第一吸光度在相加时产生第一总和；

修改所述底部抗反射涂层，以便所述底部抗反射涂层的表面具有第二折射率和第二吸光度，所述第二折射率和所述第二吸光度在相加时产生第二总和，其中，所述修改步骤在所述沉积步骤之后执行；以及在所述修改步骤之后，形成上覆于所述底部抗反射涂层的所述表面的光刻胶层，其中，所述光刻胶层具有第三折射率和第三吸光度，所述第三折射率和所述第三吸光度在相加时产生第三总和，并且其中，所述第二总和与所述第三总和之间的差的绝对值小于所述第一总和与所述第三总和之间的差的绝对值。

说明书

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

技术领域

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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。

[0005] 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。

[0006] 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。

[0007] 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

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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第一折射率和第一吸光度，该第一折射率和第一吸光度在相加时产生第一总和。修改该底部抗反射
涂层以便使该底部抗反射涂层的表面具有第二折射率和第二吸光度，该第二折射率和该第
二吸光度在相加时产生第二总和。该修改步骤在该沉积步骤后执行。在该修改步骤之后，
形成上覆于该底部抗反射涂层的该表面的光刻胶层，其中，该光刻胶层具有第三折射率和
第三吸光度，该第三折射率和该第三吸光度在相加时产生第三总和。该第二总和与该第三
总和之间的差的绝对值小于该第一总和与该第三总和之间的差的绝对值。

附图说明

[0011] 下面将结合附图来描述本发明，在附图中相同标号表示相同元件，以及

[0012] 图1是传统光刻系统的平面示意图；

[0013] 图2是下覆于(underlying)光刻胶的底部抗反射涂层的厚度、照射相干性(sigma)和反射率之间的关系的仿真图；

[0014] 图3是根据本发明的示例性实施方式来执行光刻的方法的流程图；

[0015] 图4是根据本发明的示例性实施方式，用于修改图3的方法的底部抗反射涂层的折射率和吸光度的方法的流程图；

[0016] 图5是根据图3和图4的方法形成的分等级的底部抗反射涂层的反射率与厚度之间的关系以及未分等级的底部抗反射涂层的反射率与厚度之间的关系的仿真图；

[0017] 图6是在图5的分等级的底部抗反射涂层中特定深度的折射率的仿真图；以及

[0018] 图7是在图5的分等级的底部抗反射涂层的特定深度的吸光度的仿真图。

具体实施方式

[0019] 对本发明的下述具体说明本质上仅是示例性的，并非意在限制本发明或本发明的应用和用途。而且，没有受本发明的前述背景技术或本发明的下述具体说明中所介绍的任
何理论的约束之意。

[0020] 在这里提供的是利用高NA成像条件来执行光刻以在最小反射率的情况下实现高分辨率的方法。该光刻工艺使用具有分等级的折射率和分等级的吸光度的BARC。使用高
NA成像条件和高传播角度通常导致来自光刻胶/靶材界面的高反射率。当传统的BARC试
图使反射率最小化时，它们通常需要多个层和/或很大的厚度。多个层和具有很大厚度的
BARC成本高、制造起来费时而且集成到图案转移工艺中很复杂。在这里的各种实施方式的
光刻方法能够通过使用单一的、易于集成的、分等级的BARC层而在使反射率显著最小化的
同时使分辨率最大化。

[0021] 图1是用于使上覆于靶材12的光刻胶14图案化的传统光刻系统10的平面示意简图。光刻系统10包含光源16，例如ArF准分子激光器，以及投射镜18。具有要被投射到
光刻胶上的图案化掩模的光罩20被插入到光源16和投射镜18之间。当光22从光源垂直
投射于光刻胶上时，就是说，如果照射的相干性(sigma；σ)是零，那么从光刻胶/靶材界面反射的光是最小的，虽然分辨率可能很差。当光24离光源16的中心距离更远地投射时，换
句话说，随着sigma增加，分辨率也增加，但是反射(由箭头26表示)也增加。另外，因为
反射率是依赖间距的(pitch-dependent)，所以随着光罩图案的特征在尺寸上减小和/或
在密度上增加，反射率也增加并且光刻胶的最终图案可能严重失真。

[0022] 尽管BARC被用于使从光刻胶底部表面(即最接近靶材的表面)的反射最小化，然而该反射率依赖于BARC的厚度。图2是从光刻胶/BARC界面的反射性52(标准化到BARC
顶表面处的入射强度)作为传统BARC厚度54(以纳米(nm)为单位)的函数的仿真图50，
其中针对1.35数值孔径(NA)的偶极子光源，sigma56变化。如图2所表明的那样，随着对
于给定BARC厚度，sigma增加，反射率增加。另外，对于从给定sigma投射的光，随着BARC
厚度增加，反射率减小，直到达到最小反射率，在达到最小反射率处反射率又增加。当BARC的厚度使得从光刻胶/BARC界面的反射性大大抵消从光刻胶顶表面(即平行于但远离于光
刻胶/BARC界面的平面)的反射性时，出现最小反射率。因此，对于图2的仿真，对于在较
低sigma下投射的光，当BARC层的厚度为约110nm时出现最小反射率。然而，对于在较高
sigma下投射的光，尽管分辨率可能更好，但是当BARC的厚度为约130nm时出现最小反射
率。为了最小化成本并增加生产量，期望使BARC厚度最小化。优选地，BARC的厚度为不超
过约120nm。

[0023] 根据本发明的一个示例性实施方式，通过修改BARC层的光学性质，可在最小化BARC厚度的同时使反射性最小化。在本发明的一个优选实施方式中，BARC的光学性质被修
改为分等级的，从而BARC在光刻胶/BARC界面处的光学性质在数值上比若不修改BARC时
更接近光刻胶的光学性质。在一个更优选的实施方式中，BARC的光学性质被修改为分等级
的，从而BARC在光刻胶/BARC界面处的光学性质在数值上比若不修改BARC时更接近光刻
胶的光学性质，而且BARC在BARC和下覆层的界面处的光学性质保持得接近下覆层的光学
性质或者在数值上比若不修改BARC时更接近下覆层的光学性质。

[0024] 具体来说，根据一个示例性实施方式，BARC的折射率(n)和吸光度(k)被修改为分等级的：从在光刻胶/BARC界面处的第一值到在BARC/下覆层界面处的不同的第二值。折
射率和吸光度可以从一个界面到另一个界面两者都增大，或者从一个界面到另一个界面两
者都减小，或者从一个界面到另一个界面一个增大而另一个减小。在本发明的一个示例性
实施方式中，修改后的BARC在光刻胶/BARC界面处的折射率和吸光度的总和的绝对值在数
值上比若不修改BARC时更接近光刻胶的折射率和吸光度的总和的绝对值。换句话说：

[0025] |(nMBARC+kMBARC)-(nphotoresist+kphotoresist)|＜|(nBARC+kBARC)-(nphotoresist+kphotoresist)|(1)[0026] 其中，nMBARC是修改后的BARC的折射率，kMBARC是修改后的BARC的吸光度，nphotoresist是光刻胶的折射率，kphotoresist是光刻胶的吸光度，nBARC是未修改的BARC的折射率，而kBARC是未修改的BARC的吸光度。

[0027] 在本发明的一种可选实施方式中，除了方程(1)的情况外，BARC在BARC/下覆层界面处的折射率和吸光度的总和的绝对值在数值上比若不修改BARC时更接近下覆层的折
射率和吸光度的总和的绝对值。换句话说：

[0028] |(nMBARC+kMBARC)-(nunderlying+kunderlying)|＜|(nBARC+kBARC)-(nunderlying+kunderlying)|(2)[0029] 其中，nunderlying是下覆层的折射率，而kunderlying是下覆层的吸光度。然而，因为随着BARC的吸光度k增加，BARC/下覆层界面变得更加“隐蔽”，所以这种实施方式可能对于在BARC/下覆层界面处具有高吸光度的BARC不是很有用。

[0030] 图3是根据本发明的一个示例性实施方式来执行光刻的方法100的流程图。该方法开始于使BARC沉积在下覆材料上(步骤102)。在一个实施方式中，下覆材料是最终要
被图案化的靶材。在这里所涉及的靶材可包含任何理想的基本上呈固体的材料。特别理想
的靶材包含膜、玻璃、陶瓷、塑料、金属或镀层金属或复合材料。靶材可包含集成电路(IC)工业中常见的材料，比如二氧化硅(SiO2)、掺碳氧化硅(SiOCH)、掺氟氧化硅(SiOF)、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、碳氮化硅(SiCN)、碳氧化硅(SiOC)和氮氧化硅(SiON)，和/或封装和电路板工业中常见的材料，比如硅、铜、铝、玻璃或聚合物。在另一示例性实施方式中，下覆材料层包含有机平坦化层，该有机平坦化层上覆于靶材并在该靶材的构形上形成基本上平
坦化表面，在暴露的波长下提供充分的吸收，并对靶材等离子体蚀刻工艺具有很强大的适
应力。有机平坦化层的示例包括可从加利福尼亚州森尼韦尔的JSR Micro获得的市场有售
的HM系列，或者可从亚利桑那州凤凰城的Shin-Etsu MicroSi获得的ODL系列。

[0031] BARC是由与具有不大于222nm波长的光“起反应”的材料形成的，如同下面详细描述的那样。在一个示例性实施方式中，BARC材料与光起反应以产生化学活性的物质，像例如酸或碱。在另一个示例性实施方式中，当用光照射时，BARC材料经历键断裂或键重排，产生易挥发的物质或在照射时光学性质发生改变的物质。

[0032] 在一个示例性实施方式中，BARC材料包含有机聚合材料，该有机聚合材料包含在用波长为222nm或更小的光照射时经历键断裂或键重排的官能团。这样的有机聚合材料包
括但不限于：作为液剂施加到旋转的下覆材料上的旋涂有机材料。这样的材料的示例包括
可从密苏里州罗拉的Brewer Science公司获得的旋涂ARC产品，或者可从马萨诸塞州马尔
伯勒的Rohm Haas Electronic Materials获得的ARC产品。

[0033] 在另一个示例性实施方式中，BARC是由基于无机物的材料形成的，比如硅基、镓基、锗基、砷基或硼基化合物或其组合。硅基化合物的示例包含烷基硅氧烷、烷基倍半硅氧烷、芳基硅氧烷、芳基倍半硅氧烷、链烯基硅氧烷、链烯基倍半硅氧烷及其混合物。一些具体示例包括但不限于：甲基硅氧烷、甲基倍半硅氧烷、苯基硅氧烷、苯基倍半硅氧烷、甲苯基硅氧烷、甲苯基倍半硅氧烷、硅氨烷聚合物、二甲基硅氧烷、二苯基硅氧烷、甲苯硅氧烷、硅酸盐聚合物、水杨酸衍生物(silsilic acid derivative)及其混合物。本文中，基于无机物
的材料还包括硅氧烷聚合物和嵌段聚合物、通式为(H0-1.0SiO1.5-2.0)x的氢硅氧烷聚合物和通式为(HSiO1.5)x的氢倍半硅氧烷聚合物，其中x大于约4，以及水杨酸的衍生物。还包括氢
倍半硅氧烷的共聚物和烷氧基氢化硅氧烷或羟基氢化硅氧烷。在这里所涉及的材料还包括
有机硅氧烷聚合物、丙烯酸硅氧烷聚合物、基于倍半硅氧烷的聚合物等等。这样的材料的示例包括来自亚利桑那州凤凰城的Shin-Etsu MicroSi的SHB系列涂层，或者来自亚利桑那
州坦佩的Honeywell Electronic Materials的UVAS系列涂层。在一个实施方式中，BARC
包含至少15％的硅。

[0034] 可使用任何合适的方法将BARC施加到下覆层上，像例如传统的旋涂沉积技术、喷涂、挤压涂覆、气相沉积或化学气相沉积。在一个示例性实施方式中，施加BARC以便使其
厚度在约30nm到约120nm的范围内。在一个优选实施方式中，BARC的厚度在约30nm到约
100nm的范围内。

[0035] 在使BARC沉积后，修改BARC以便使其折射率和吸光度从BARC的底表面(即在BARC/下覆材料界面处的表面)到顶表面(即平行于但远离底表面的表面)在数值上增大
或减小(步骤104)。在本发明的一个示例性实施方式中，通过用波长不大于约222nm的光
照射BARC而使BARC的折射率和吸光度分等级。在优选实施方式中，用波长不大于约172nm
的光照射BARC。优选地，在基本上无氧的环境中照射BARC，因为氧在约172nm或更小的波
长的情况下会非常吸光。本文中，术语“基本上无氧的环境”意味着具有不超过约百万分之
10的氧的环境。在一个实施方式中，在真空中照射BARC。在另一个实施方式中，在惰性气
体环境中照射BARC。在照射过程中使用的合适的惰性气体包括但不限于氮气、氦气、氩气或其组合。优选地，在室温(从约15摄氏度到约25摄氏度)下照射BARC。照射BARC一定时
间段，该时间段足以修改折射率和吸光度，从而使它们分出等级，如同上面所详细解释的那
2 2
样。在一个示例性实施方式中，使用剂量在约100毫焦耳/平方厘米(mJ/cm)到约2J/cm
范围的光来照射BARC。

[0036] 暂时参考图4，在本发明的另一个示例性实施方式中，通过修改BARC(图3中的步骤104)而使折射率和吸光度分等级的方法120开始于用波长不大于约222nm的光照
射BARC(步骤122)，如上所述。在照射后，通过烘烤该BARC来修改折射率和吸光度(步骤
124)。在这方面，如果在光照射步骤过程中，产生化学活性物质的话，那么烘烤步骤可带来使BARC的光学性质分等级或者促进BARC的光学性质分等级的另外的化学反应。可供选择
地或附加地，如果在光照射步骤过程中，产生易挥发物质的话，那么烘烤步骤可导致该物质蒸发。此外，如果在光照射步骤过程中，在该BARC中产生空穴(void)的话，则可用烘烤步骤来消除该空穴。在一个实施方式中，在照射后，在不低于约120摄氏度的温度下烘烤该BARC约10秒到约2分钟。在另一个实施方式中，可同时照射并烘烤该BARC。在这方面，优选在
无氧环境中，用波长不大于222nm的光来照射该BARC。在照射过程中，该BARC被加热至不
2 2
低于120摄氏度，并且使用范围为从约100mJ/cm 到约2J/cm 的剂量的光同时照射和加热
该BARC。

[0037] 再看图3，在修改该BARC后，使光刻胶沉积上覆于该BARC(步骤106)。在本文中，术语“上覆于”涵盖术语“在...上(on)”和“在...上方(over)”。相应地，光刻胶能被直接置于该BARC上或者可被置于该BARC上方从而在该光刻胶和该BARC之间可插入一种或
更多其它材料。可插入到该光刻胶和该BARC之间的材料的示例包括辅助旋涂涂层，比如可
展开的BARC、先前已图案化的光刻胶特征等等。该光刻胶可以是任何传统光刻胶，比如可从日本的Tokyo Ohka Kogyo有限公司得到的光刻胶TArF P6239和可从马萨诸塞州马尔伯勒
TM
的Rohm and Haas Electronic Materials得到的EPIC 2370。于是，半导体制造可继续
进行光刻胶和BARC的图案化、下覆层的蚀刻、掺杂或其它处理，以及使用例如传统方法和
技术对该光刻胶和该BARC进行后续的去除。

[0038] 图5是半导体衬底的反射性154(标准化至BARC顶表面的入射强度)作为BARC厚度152(以nm计)的函数的仿真图，图6是吸光度(k)164作为BARC厚度162的函数的仿
真图，而图7是折射率(n)作为BARC厚度172的函数的仿真图。提供这些仿真图只是为了
说明的目的而并非意在以任何方式限制本发明的各种实施方式。这些图都是基于使用可从
加利福尼亚州苗必达的KLA-Tencor公司得到的 软件产生的计算。此模型假
定半导体衬底包含：1)厚度范围为从约40nm到约120nm、折射率为1.4、吸光度为0.6的有
机平坦化层；2)初始厚度范围为从约30nm到约120nm、初始折射率为1.75、初始吸光度为
0.3的上覆BARC层；3)厚度为120nm、折射率为1.68、吸光度为0.044的可从日本的Tokyo
OhkaKogyo有限公司获得的Pi6-001ME光刻胶；以及4)厚度为70nm、折射率为1.53、吸光
度为0的可从日本的JSR公司获得的TCX-041顶涂层。假定消光系数为3.3。曝光条件包
括1.35的NA、35的偶极子刀片(dipole blade)、0.73的内部Sigma和0.93的外部Sigma。
通过仿真由10个分离的子层组成的多层膜的特性来逼近连续分等级的BARC的特性，因为
PROLITH不能进行对连续分等级的膜的分析。每个子层被模型化为整个BARC厚度的1/10。
类似于图6和图7中所示的那样，基于连续模型来限定10个子层中的每一个子层的光学性
质。

[0039] 参考图5，曲线156代表针对未分等级的(即未经照射的)BARC，BARC厚度与反射性之间的关系，而曲线158代表针对以上述方式用222nm波长的光来照射的、分等级的
BARC，反射性与BARC厚度之间的关系。尽管最小反射率出现在大于100nm的未分等级的
BARC厚度处，但是对于远远更薄的、分等级的BARC来说，大致相同的最小反射率出现在约
50nm处。

[0040] 图6描绘的是分等级的BARC的折射率与BARC厚度之间的关系，而图7描绘的是分等级的BARC的吸光度与BARC厚度之间的关系。图160和170两者中的零厚度表示
光刻胶/BARC界面。曲线166和176的末尾表示BARC/下覆层界面。如同上面指出的那
样，期望的是，使光刻胶/BARC界面处光刻胶的折射率和吸光度的总和与分等级的BARC
的折射率和吸光度的总和之间的差最小化。计算该光刻胶的折射率和吸光度的总和在
1.724(1.68+.044)。计算光刻胶/BARC界面处未分等级的BARC的折射率和吸光度的总和
在2.05(1.75+0.03)。相比之下，计算光刻胶/BARC界面处分等级的BARC的折射率和吸光
度的总和在大约1.68(约1.62+约0.04)。相应地，|(1.724-1.68)|＜|(1.724-2.05)|或
0.044＜0.326。因此，通过使用本文披露的方法的各种实施方式来使BARC分等级，实现了
在控制光刻胶/BARC界面处的反射性方面的显著改善。

[0041] 类似地，如同上面指出的那样，期望的是，使光刻胶/下覆层界面处BARC的折射率和吸光度的总和与下覆层的折射率和吸光度的总和之间的差最小化。计算下覆层的折射率和吸光度的总和在2.00(1.4+0.6)。计算BARC/下覆层界面处分等级的BARC的折射率和吸
光度的总和在大约2.05(约1.75+约0.3)。因为折射率和吸光度是分等级的，所以这个总
和与未分等级的BARC在光刻胶/BARC界面处的折射率和吸光度的总和相同，其接近2.00。
相应地，通过照射沉积的BARC以使该BARC的光学性质分等级，实现了关于光刻胶和下覆层
两者的反射性的控制。

[0042] 相应地，提供有光刻方法，该光刻方法在光刻过程中利用具有分等级的光学性质的、易集成的BARC。该光刻工艺使用对所沉积的BARC的照射，以便使经照射的BARC具有分
等级的折射率和分等级的吸光度。在这方面，本文各种实施方式的分等级的BARC能够在厚
度明显更小的情况下使反射率显著地最小化。尽管在本发明的上述具体实施方式中呈现了
至少一个示例性实施方式，但是应该理解的是，存在许多变型方案。也应该理解的是，一个或更多示例性实施方式仅仅是示例，并非意在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配
置。恰恰相反，上面的详细描述将为本领域的技术人员提供实现本发明示例性实施方式的
方便的路线图。应该理解的是，可以对示例性实施方式中描述的各元件的功能和布置进行
各种改变而未离开在所附加的权利要求及其合法等同中所阐明的本发明的范围。