用于先进图案化的线边缘粗糙度降低的保形可剥离碳膜制造技术

本公开的实施例涉及在形成于光刻胶或硬掩模中的特征上方沉积保形有机材料，以减少临界尺寸及线边缘粗糙度。在各种实施例中，超保形碳基材料沉积在形成于高分辨率光刻胶中的特征上方。形成于光刻胶上方的保形有机层由此缩减特征的临界尺寸及线边缘粗糙度。

Conformal peeling carbon film for advanced patterned edge roughness reduction

The embodiment of the disclosure relates to depositing organic materials on the characteristics formed in photoresist or hard mask to reduce critical size and line edge roughness. In various embodiments, super conformal carbon based materials are deposited above the characteristics of high resolution photoresist. The conformal organic layer above the photoresist reduces the critical size of the feature and the edge roughness of the line.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于先进图案化的线边缘粗糙度降低的保形可剥离碳膜背景
本实施例总体上涉及集成电路的制造，尤其涉及用于在蚀刻工艺期间改变特征的临界尺寸的方法。
技术介绍
缩减集成电路(IC)的大小产生改良的性能、增大的容量和/或降低的成本。每一大小缩减需要更复杂的技术以形成IC。光刻通常用以图案化基板上的IC。IC的示例性特征是材料的线，该材料可以是金属、半导体或绝缘体。线宽是线的宽度，而间隔是相邻线之间的距离。间距定义为两个相邻线上的同一点之间的距离。间距等于线宽与间隔之和。然而，由于诸如光学装置及光或辐射波长的因素，光刻技术具有最小间距，低于此最小间距，特定光刻技术无法可靠地形成特征。由此，光刻技术的最小间距可限制特征大小缩减。类似地，对经设计以产生宽度为100纳米或更大的通孔或线互连件的工具进行图案化通常不能产生更小的通孔。因此，在装置缩减到这些小尺寸时，当前的光刻工艺面临产生具有选定临界尺寸(CD)的图案的挑战。IC特征沿一个边缘的宽度变化通常被称作线边缘粗糙度(LER)。LER已日益变为先进技术节点中的担忧，如对于100纳米或更小数量级的特征尺寸而言。在一个示例中，考虑小于14纳米技术节点的LER时，未经控制的LER可能在线程前端(FrontEnd-Of-line；FEOL)应用中导致渗漏性晶体管故障，或在线程后端(BackEnd-Of-line；BEOL)应用中导致互连件级别的可靠性损失。当前的LER在浸没光刻中及EUV光刻中接近4-5纳米。减少LER的一个方法是通过使用布植或电子束的光刻胶固化实现的。然而，这些方法降低产量及并不具有成本效益。此外，以上列举的光刻胶固化方法不提供临界尺寸(CD)缩小。需要CD缩小以扩展当前的浸没光刻流程，或协助利用EUV获得更窄的尺寸。在给定当前技术状态的情况下，先进技术节点应用持续需要缩减的CD及LER缩减。
技术实现思路
本案中揭示的实施例总体上涉及用于减小特征的临界尺寸的方法及设备，该特征形成于光刻胶或硬掩模中。在一个实施例中，一种处理基板的方法可包括：在硬掩模层上的光刻胶层中形成图案，该图案形成一个或更多个特征，这些特征暴露硬掩模层的一部分；直接在光刻胶层上沉积保形有机层，该保形有机层的沉积包括将烃源、等离子体引燃气体，及稀释气体引入处理腔室；在处理腔室中产生等离子体以在图案化的特征及硬掩模的暴露部分上沉积保形有机层；通过蚀刻工艺从底部部分移除保形有机层；蚀刻硬掩模层的暴露部分以在硬掩模层中形成凹槽；及通过等离子体灰化方法同时移除保形有机层及图案化光刻胶层的剩余部分。在另一实施例中，一种处理基板的方法可包括：向等离子体腔室提供基板，该基板在光刻胶层中包括图案，该光刻胶层沉积在硬掩模层上，该图案形成一个或更多个特征，这些特征暴露硬掩模层的一部分；将烃源、等离子体引燃气体及稀释气体引入处理腔室，其中烃源:等离子体引燃气体:稀释气体的体积流率的比例为1:0.5:20；在约300℃至约500℃的沉积温度下在处理腔室中产生等离子体；及直接在光刻胶及硬掩模的暴露上表面上沉积保形有机层，其中光刻胶及硬掩模的暴露表面各自具有1.6与1.7之间的折射率，并且消光系数在193纳米波长下为0.00与0.12之间，且其中在沉积保形有机层的同时维持基板温度小于100℃。在另一实施例中，处理基板的方法可包括：向等离子体腔室提供在硬掩模上包括图案化光刻胶的基板，以通过图案化光刻胶暴露硬掩模的一部分；将烃源、等离子体引燃气体及稀释气体引入处理腔室，其中含氮烃源:等离子体引燃气体:稀释气体的体积流率的比例为1:0.5:20，含氮烃源包括一个或更多个选自由以下各者组成的组的含氮烃化合物：甲胺、二甲胺、三甲胺(TMA)、三乙胺、苯胺、喹啉、吡啶、丙烯腈、苯甲腈，及上述各者的组合；在处理腔室中产生等离子体以在图案化特征及暴露的部分上沉积保形有机层；在由图案化光刻胶与硬掩模形成的图案的场区域、侧壁及底部部分上方沉积包含掺杂氮的非晶碳层的保形有机层，其中光刻胶具有1.6与1.7之间的折射率且消光系数在193纳米波长下为0.00与0.12之间，且具有化学通式SiOwNx:Hy的硬掩模，其中w的范围在1与50之间，x的范围在0与50之间，y的范围在0与50之间，且其中在光刻胶的光刻暴露波长下，硬掩模光学特性充分匹配光刻胶的光学特性。附图说明为详细理解以上记载的特征的方式，可通过参考实施例得到上文中简短概述的方法和装置的更具体的描述，实施例中的一些在附图中示出。然而，将注意，附图仅示出典型实施例，因此将不被视作限制其范围，因为这些方法及装置可承认其他同等有效的实施例。图1是绘示根据本公开的一个实施例的与示例性图案化方法关联的步骤的流程图。图2A-2H绘示了表示根据本公开的实施例的由图1记载的图案化方法的横截面视图。为便于理解，在可能的情况下已使用相同附图标记以指定附图中共有的相同元件。设想在一个实施例中公开的元件可以有利地用于其他实施例而无需具体详述。具体实施方式本文中描述的实施例涉及超保形碳基材料的沉积以用于减少形成于光刻胶或硬掩模中的特征的临界尺寸及线边缘粗糙度。在各种实施例中，超保形碳基材料沉积在特征上方，这些特征形成于高分辨率光刻胶中。在一个示例中，低温保形可剥离有机层(在本文中被称作“保形有机层”)可直接沉积在光刻胶上。本公开中所述术语“低温”可指约150℃至约600℃的温度范围，例如约300℃至约500℃，如约450℃。在沉积前，光刻胶中将形成有特征。形成于光刻胶上方的保形有机层由此通过使特征的壁中的边缘不均匀性平滑化来缩减特征的CD及特征的LER。保形有机层具有对同一氧化学物起反应的优势，该氧化学物用以移除光刻胶层。由此，保形有机层可在基于干燥氧的等离子体中在光刻胶剥离的同时被剥离。此保形有机层/光刻胶组合剥离节省一个工艺步骤，由此降低成本。此外，能够在干燥等离子体中剥离克服了湿式剥离问题，诸如线塌陷(例如由于毛细效应)，且克服湿式剥离诱发的缺陷。本文中所述实施例可通过使用任何适合的处理腔室而执行，腔室诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)腔室。处理腔室可并入基板处理系统。适合系统的示例包括可使用DxZTM处理腔室的系统、PRECISION系统、PRODUCERTM系统、PRODUCERGTTM及PRODUCERSETM处理腔室，上述各者可自位于美国加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司购得。设想其他沉积工艺系统(包括可购自其他制造商的那些沉积工艺系统)也可经调适以实施本文所述实施例。图1是描绘根据一个实施例的用于处理基板的方法100的流程图。图2A-2H绘示了表示如图1中所述的图案化工艺的横截面视图。方法100可包括：在步骤102中，在硬掩模层上的光刻胶层中形成图案，该图案形成一个或更多个特征，这些特征暴露硬掩模层的暴露部分；在步骤104中，在光刻胶层上沉积保形有机层；在步骤106中，通过蚀刻工艺从底部部分移除保形有机层以暴露硬掩模层的暴露部分；在步骤108中，蚀刻硬掩模层的暴露部分以在硬掩模层中形成凹槽；及在步骤110中，通过等离子体灰化方法同时移除保形有机层及图案化光刻胶层的剩余部分。图2A描绘数个可能的层，这些层包括多层基板200。在图示中，多层基板200包括基板216、有效层21本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理基板的方法，所述方法包括以下步骤：在硬掩模层上的光刻胶层中形成图案，所述图案形成暴露所述硬掩模层的一暴露部分的一个或更多个特征；在所述光刻胶层上直接沉积保形有机层，所述保形有机层的所述沉积包括：将烃源、等离子体引燃气体及稀释气体引入至所述处理腔室；在所述处理腔室中产生等离子体以在图案化的特征及所述暴露部分上沉积保形有机层；通过蚀刻工艺自所述底部部分移除所述保形有机层以暴露所述硬掩模层的所述暴露部分；蚀刻所述硬掩模层的所述暴露部分以在所述硬掩模层中形成凹槽；以及通过等离子体灰化方法同时移除所述保形有机层及图案化的光刻胶层的剩余部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.11 US 62/174,248;2016.04.25 US 15/137,4861.一种处理基板的方法，所述方法包括以下步骤：在硬掩模层上的光刻胶层中形成图案，所述图案形成暴露所述硬掩模层的一暴露部分的一个或更多个特征；在所述光刻胶层上直接沉积保形有机层，所述保形有机层的所述沉积包括：将烃源、等离子体引燃气体及稀释气体引入至所述处理腔室；在所述处理腔室中产生等离子体以在图案化的特征及所述暴露部分上沉积保形有机层；通过蚀刻工艺自所述底部部分移除所述保形有机层以暴露所述硬掩模层的所述暴露部分；蚀刻所述硬掩模层的所述暴露部分以在所述硬掩模层中形成凹槽；以及通过等离子体灰化方法同时移除所述保形有机层及图案化的光刻胶层的剩余部分。2.如权利要求1所述的方法，其中烃源:等离子体引燃气体:稀释气体的体积流率的比例为1:0.5:20。3.如权利要求1所述的方法，其中沉积保形有机层进一步包括：将含氮气体引入所述处理腔室，且以在约1:40与约10:1之间的含氮气体相对于烃源的比例引入所述含氮气体。4.如权利要求1所述的方法，其中所述烃源包括一或更多种烃化合物，所述一或更多种烃化合物具有通式CxHy，其中x具有1与20之间的范围，且y具有1与20之间的范围。5.如权利要求1所述的方法，其中所述烃源是含氮烃源，且所述含氮烃源由式CxHyNz描述，其中x具有1与12之间的范围，且y具有2与20之间的范围，且z具有1与10之间的范围。6.如权利要求5所述的方法，其中所述含氮烃源包括一或更多种含氮烃化合物，所述一或更多种烃化合物选自由以下各者组成的组：甲胺、二甲胺、三甲胺(TMA)、三乙胺、苯胺、喹啉、吡啶、丙烯腈、苯甲腈，及上述各者的组合。7.如权利要求1所述的方法，其中所述非晶碳层是掺杂氮的非晶碳，且具有约0.1％氮至约10％氮之间的碳:氮比率。8.一种处理基板的方法，所述方法包括以下步骤：向等离子体腔室提供基板，所述基板在光刻胶层中包括图案，所述光刻胶层沉积在硬掩模层上，所述图案形成暴露所述硬掩模层的一暴露部分的一个或更多个特征；将烃源、等离子体引燃气体及稀释气体引入至所述处理腔室中，其中烃源:等离子体引燃气体:稀释气体的体积流率的比例为1:0.5:20；在所述处理腔室中在约300℃至约500℃的沉积温度下产生等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·梅巴基，P·曼纳，缪丽妍，D·帕德希，金柏涵，C·D·本彻尔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US