用于多图案化应用的光调谐硬掩模制造技术

本文的实施方式提供的方法用于形成PVD氧化硅或富硅氧化物、或PVDSiN或富硅SiN、或SiC或富硅SiC、或前述的组合，包括化合物中含有受控的氢掺杂的变化，以上被称为SiOxNyCz:Hw，其中w、x、y及z可以在从0％到100％的浓度中变化，SiOxNyCz:Hw被生产作为硬掩模，所述硬掩模在曝光波长下的光学特性与光刻胶实质匹配。因此使所述硬掩模相对于所述光刻胶为光学上平坦化的。这允许在所述硬掩模中进行多个光刻和蚀刻的程序，同时所述光刻胶保持基本上无光学形貌或反射率变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于多图案化应用的光调谐硬掩模 公开内容背景 专利
本文的实施方式大体关于一种用于形成用在光刻（lithographic)多图案化制造 工艺中的硬掩模化ardmask)的制造方法。
技术介绍
描述 可靠地生产次微米（SUbmicron)和更小的特征是半导体器件的极大型集成电路 (VLSI)和超大型集成电路扣LSI)的关键要求之一。然而，随着电路技术的持续小型化，尺 寸的大小和电路特征（诸如互连部（interconnect))的间距已对处理能力有额外需求。位 于此技术屯、脏部的多级（multilevel)互连部要求精确地成像及布置高深宽比的特征，运 些特征诸如是过孔（via)和其它互连部。可靠地形成运些互连部对于进一步增大器件和互 连部的密度是关键的。此外，形成次微米大小的特征和互连部并减少中间材料（诸如抗蚀 剂和硬掩模材料）的浪费是被期望的。 阳0化]随着下一代器件的电路密度增大，诸如过孔、沟槽、触点、器件、栅极之类的互连部 和其它特征的宽度或间距（pitch)W及上述特征之间的介电材料正减少到45皿和32皿的 尺寸。由于器件的缩放扩展到进一步低于光刻扫描器的解析极限，故采用了多图案化，W使 得能够满足当今集成器件的特征密度要求。多图案化是执行若干抗蚀剂涂布、光刻图案化 及蚀刻操作W在多个步骤中最终对膜层进行图案化的工艺。当组合时，重叠的图案化操作 在下方的硬掩模层中形成特征；当被完全图案化时，所述硬掩模层可被用来对下层进行图 案化，或作为注入或扩散掩模。 在下方硬掩模层的简单、非多图案化过程中，目前用于曝光的"紫外光"波长 将反射离开抗蚀剂的未图案化界面和传统的硬掩模层，而且所述"紫外光"波长还可能 反射离开下方先前形成的特征，结果将影响抗蚀剂中的曝光和显影特征的侧壁和尺寸 的精准度。为了进行校正，可W在光刻掩模中采用光学邻近校正（opticalproximity correction;0PC)，从而在抗蚀剂曝光波长到达抗蚀剂的位置产生故意失真（intentional distortion)，结果使实际形成的显影特征满足了所期望的特征尺寸和轮廓。然而，由于更 小的几何尺寸及所提供的曝光紫外线电磁能量的反射，OPC无法在没有另外的处理的情况 下消除失真的效果。 进行多图案化的一个使能者（en油Ier) -直是使用不透光的膜来阻挡曝光波 长穿透先前掩蔽的（masked)硬掩模层，所述硬掩模层有时被称为记忆层（memoryor memorizationlayer)。记忆层的作用是作为用于将图案蚀刻到层中的硬掩模，在所述层下 方可能是例如介电材料或在所述层下方可能是例如用于其它目的的掩模。为了多次对记忆 层进行图案化，在每个图案化步骤中使用了具有最上面抗蚀剂层的=层方案。所述=层具 有足够的蔽光度（opacity)来防止光刻抗蚀剂的曝光波长到达记忆层的表面，并从而防止 了曝光的电磁能量反射离开先前形成的硬掩模特征而回到抗蚀剂中，此举将导致其中的区 域非意图的（unintended)曝光。在多图案化方案的每个图案化步骤之后，必须使用湿式和 /或基于气体的化学物质来剥除所述=层，并且必须湿式清洁和干燥晶片和记忆层，而且在 多图案化的下一个图案之前施加的新=层可W被形成在记忆层中。 虽然多图案化在解析度、焦点深度及光刻缺陷灵敏度等方面的益处是可W理解 的，但对于控制工艺预算及增加和保持产量仍有另外的需求。 因此，需要一种用于W光刻方式在基板上产生经多图案化的硬掩模的改良方法。
技术实现思路
本文的实施方式提供用于执行记忆或硬掩模层的多图案化的设备和方法，且不需 要重复地灰化和沉积光学不透明材料或=层堆叠，而且其中只需剥除抗蚀剂，并在清洁基 板之后再次施加抗蚀剂，W对硬掩模进行下一个图案化步骤。在一方面，此举通过施加作为 硬掩模层的薄膜来完成，所述薄膜被光调谐（tune)成在光刻曝光步骤的波长下匹配或非 常接近地匹配抗蚀剂的光学特性，从而提供在抗蚀剂-硬掩模层界面处不产生反射的硬掩 模层。在一个实施方式中，所述记忆层为PVD沉积的氧化娃或富娃氧化物、或PVDSiN或富 娃SiN、或SiC或富娃SiC、或前述各项的组合，包括化合物中含有受控的氨渗杂的变化，W 上被称为SiO典C,:H"，其中w、x、y及Z可W在从0%到100%的浓度中相对于彼此变化。诸 如SiOyNyC,:HJl之类的所述记忆层具有光学特性，运些光学特性在曝光波长（对于先进光 刻术通常为193nm)下实质上与待形成于所述记忆层上并被图案化的光刻胶的光学特性类 似（similar)或几乎匹配。因此，光刻胶和记忆（硬掩模）层的界面对于曝光波长是光学 上"不可见的"。运允许进行多次硬掩模的光刻和蚀刻程序，且无需施加、图案化及剥除中间 材料层，同时被曝光的光刻胶基本上不会在所期望的曝光图案中引发光学形貌或反射率的 变化。结果，每个后续的光刻曝光经历相同或几乎相同的反射率，运消除了对于进行复杂的 光学邻近校正及施加多次复杂的=层然后光刻、蚀刻及剥除所述=层的需求。 本文的实施方式包括用于形成光学匹配的硬掩模的硬件，所述硬件包括累送系统 和腔室冷却系统、全面侵蚀（化11化Ceerosion)磁电管阴极、处理配件和气流设计、静电 夹盘巧SC)、脉冲式DC电源、渗杂的娃祀材及含H和/或0和/或N和/或C的气源。 在一些实施方式中，所述硬件被配置成能够形成与具体所期望的抗蚀剂光学匹配 的SiOxNyCz:HJl。所述SiOxNyCz:HJ莫的折射率（n)和消光系数似可通过调整气流和生成 膜的W、X、y及Z值来调整，W使所述膜的光学特性与用W蚀刻所述层的抗蚀剂进行匹配。 本公开内容的实施方式可W提供用于在膜堆叠上形成硬掩模的方法，包括W下步 骤：从设置于腔室中的祀材瓣射含娃材料到基板的表面上；W及输送工艺气体流，同时从 所述祀材瓣射所述含娃材料，其中所述工艺气体包含氧和氮，且其中调整所述工艺气体中 的氧对氮的比率，使得在意图使用的（intended)光刻曝光波长下，被瓣射材料的光学特性 具有与光刻胶层的光学特性实质相等的值，所述光刻胶层待设置于所述被瓣射材料的表面 上。 本公开内容的实施方式可W进一步提供硬掩模层，所述硬掩模层包括设置于基板 的表面上的sicygi，其中调整所述SiOyNy层的娃、氧及氮含量，使得所述SiOjgi的折射 率（n)实质上等于待形成于所述SiOjgi上的抗蚀剂层的折射率（n)，并且运些折射率是 在意图使用的光刻曝光波长下测量的。所述SiOjgi还可W具有消光系数，所述消光系数 实质上等于待形成于所述SiOjgi上的所述抗蚀剂层的消光系数。 W巧]附图简单说巧 因此，W可详细理解并获得上文所述的本文实施方式的特征的方式，可参照附图 中所图示的本文的实施方式来获得上文简要概述的本专利技术的更详细的描述。 图1描绘传统的用于使用=层蚀刻对硬掩模层进行多图案化的循环。 图2描绘本文中用于使用单层蚀刻对硬掩模层进行多图案化的实施方式。 图3描绘能够形成硬掩模层的工艺腔室的一个实施方式的剖面图。 图4A至图4M描绘用于使用单层蚀刻对硬掩模层进行多图案化的工艺流程图。 图5描绘使用原位和远程等离子体活化的〇2进行灰化对硬掩模层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在膜堆叠上形成硬掩模的方法，所述方法包括以下步骤：从设置于腔室中的靶材溅射含硅材料到基板的表面上；以及输送工艺气体流，同时从所述靶材溅射所述材料，其中所述工艺气体包含氧和氮，及其中调整所述工艺气体中的氧对氮的比率，使得在意图使用的光刻曝光波长下，被溅射材料的光学特性具有与光刻胶层的所述光学特性实质类似的值，所述光刻胶层待设置于所述被溅射材料的表面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多弗·丹尼斯·本彻，丹尼尔·李·迪尔，慧雄·戴，曹勇，许廷军，郑伟民，谢鹏，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US