用于半导体图案化应用的高干法蚀刻速率材料制造技术

本发明专利技术涉及用于半导体图案化应用的高干法蚀刻速率材料。本文提供了使用用于负图案化方案的原子层沉积来沉积低密度间隔物的方法和装置。方法包含以下操作中的一个或多个：(1)在沉积前体和氧化等离子体的交替脉冲的每个循环中将衬底暴露于等离子体持续小于约300ms的持续时间；(2)在小于约0.2W/cm

【技术实现步骤摘要】
用于半导体图案化应用的高干法蚀刻速率材料
本专利技术涉及用于处理衬底的方法和装置，更具体地，涉及用于半导体图案化应用的高干法蚀刻速率材料。
技术介绍
先进集成电路的制造通常涉及半导体大批量制造中图案化小特征。多重图案化技术可以使得能够基于光刻技术(例如193nm浸没光刻)进行特征尺寸缩放(scaling)。自对准双重图案化是多重图案化技术的一个示例。
技术实现思路
本文提供了用于处理衬底的方法和装置。一个方面涉及一种使用负图案化(negativepatterning)来图案化衬底的方法，所述方法包括：在芯材料上共形地(conformally)沉积间隔物，所述间隔物通过一个或多个原子层沉积循环沉积，每个原子层沉积循环包括将所述衬底暴露于沉积前体以及将所述衬底暴露于氧化剂并点燃等离子体；以及通过在以比蚀刻所述芯材料的速率快至少六倍的速率蚀刻所述间隔物的条件下选择性地蚀刻所述间隔物来形成用于图案化衬底的掩模。在各种实施方式中，所述芯材料包括碳。在一些实施方式中，所述芯材料可以是光致抗蚀剂、无定形碳或非晶硅。在一些实施方式中，芯材料是旋涂碳(spinoncarbon)、类金刚石碳、和间隙填充可灰化(ashable)硬掩模中的任何一种。沉积所述间隔物可以包括使用以下技术中的一种或多种：(1)在每个循环中将所述衬底暴露于所述等离子体持续小于约300ms的持续时间；(2)在衬底活性表面积的小于约0.2W/cm2的射频功率密度下将所述衬底暴露于所述等离子体；以及(3)将所述衬底暴露于由氩比氧化剂之比为至少约1:12的工艺气体产生的所述等离子体。在一些实施方式中，所述间隔物包括含硅材料。例如，在一些实施方式中，所述间隔物包括硅氧化物。所述间隔物可以具有介于约1.4至约1.5之间的折射率。所述间隔物可以沉积到介于约10nm和约30nm之间的厚度。选择性地蚀刻所述间隔物可以包括将所述衬底暴露于碳氟化合物蚀刻剂。在各种实施方式中，所述间隔物在介于约50℃和约200℃之间的温度下沉积。所述间隔物可以具有介于约4和6之间的介电常数。在一些实施方式中，所选择的所述技术是(3)，并且所述氧化剂以介于约0.5slm至约3slm之间的流速流动。在一些实施方式中，在将所述间隔物共形地沉积在所述芯材料上之后，将间隙填充材料沉积在所述衬底上。所述间隙填充材料可以是无定形碳、旋涂碳、类金刚石碳、间隙填充可灰化硬掩模、氧化钛、氧化铪、氧化锆或非晶硅中的任何一种。选择性蚀刻所述间隔物可以包括在所述间隔物的蚀刻速率比所述间隙填充材料的蚀刻速率快至少六倍的条件下蚀刻所述间隔物。所述方法还可以包括在制造DRAM期间使用所述掩模蚀刻所述衬底。另一方面涉及用于图案化衬底的装置，所述装置包括：一个或多个处理室；进入所述一个或多个处理室的一个或多个气体入口和相关联的流量控制硬件；低频射频(LFRF)发生器；高频射频(HFRF)发生器；以及具有至少一个处理器和存储器的控制器，其中所述至少一个处理器和所述存储器彼此通信地连接，所述至少一个处理器与所述流量控制硬件、所述LFRF发生器和HFRF发生器至少可操作地连接，并且所述存储器存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于控制所述至少一个处理器以至少控制所述流量控制硬件、所述HFRF发生器和所述LFRF发生器，以便：将间隔物共形地沉积在被容纳在所述一个或多个处理室中的一个中的衬底上的芯材料上，所述间隔物通过一个或多个原子层沉积循环沉积，每个原子层沉积循环包括：使沉积前体流动，以及使动氧化剂流动并点燃等离子体；以及在以比蚀刻所述芯材料的速率快至少六倍的速率蚀刻所述间隔物的条件下相对于所述芯材料选择性地蚀刻所述间隔物。用于沉积间隔物的指令可以包括用于在每个循环中点燃所述等离子体持续小于约300ms的持续时间的指令。用于沉积所述间隔物的指令可以包括用于以衬底活性表面积的小于约0.2W/cm2的射频功率密度点燃所述等离子体的指令。用于沉积所述间隔物的指令可以包括当所述氧化剂流动并且所述等离子体被点燃时使氩气和所述氧化剂以至少约1:12的比例流动到所述一个或多个处理室中的所述一个中的指令。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.一种使用负图案化来图案化衬底的方法，所述方法包括：(a)在芯材料上共形地沉积间隔物，所述间隔物通过一个或多个原子层沉积循环沉积，每个原子层沉积循环包括：(i)将所述衬底暴露于沉积前体，以及(ii)将所述衬底暴露于氧化剂并点燃等离子体；以及(b)通过在以比蚀刻所述芯材料的速率快至少六倍的速率蚀刻所述间隔物的条件下选择性地蚀刻所述间隔物来形成用于图案化衬底的掩模。2.根据条款1所述的方法，其中所述芯材料包括碳。3.根据条款1所述的方法，其中沉积所述间隔物包括使用选自以下技术中的技术：(1)在每个循环中将所述衬底暴露于所述等离子体持续小于约300ms的持续时间；(2)在衬底活性表面积的小于约0.2W/cm2的射频功率密度下将所述衬底暴露于所述等离子体；以及(3)将所述衬底暴露于由氩比氧化剂之比为至少约1:12的工艺气体产生的所述等离子体。4.根据条款1-3中任一项所述的方法，其中所述间隔物包括含硅材料。5.根据条款1-3中任一项所述的方法，其还包括在制造DRAM期间通过所述掩模蚀刻所述衬底。6.根据条款1-3中任一项所述的方法，其中所述间隔物具有介于约1.4至约1.5之间的折射率。7.根据条款1-3中任一项所述的方法，其中所述间隔物被沉积至介于约10nm至约30nm之间的厚度。8.根据条款1-3中任一项所述的方法，其中选择性地蚀刻所述间隔物包括将所述衬底暴露于碳氟化合物蚀刻剂。9.根据条款1-3中任一项所述的方法，其中所述间隔物在约50℃和约200℃之间的温度下沉积。10.根据条款1-3中任一项所述的方法，其中所述间隔物的介电常数在约4和6之间。11.根据条款2所述的方法，其中所述芯材料选自由旋涂碳、类金刚石碳和间隙填充能灰化硬掩模组成的组。12.根据条款5所述的方法，其中所选择的所述技术是(3)，并且其中所述氧化剂以介于约0.5slm至约3slm之间的流速流动。13.根据条款7所述的方法，其中所述间隔物包括硅氧化物。14.一种用于图案化衬底的装置，所述装置包括：(a)一个或多个处理室；(b)进入所述一个或多个处理室的一个或多个气体入口和相关联的流量控制硬件；(c)低频射频(LFRF)发生器；(d)高频射频(HFRF)发生器；以及(e)具有至少一个处理器和存储器的控制器，其中所述至少一个处理器和所述存储器彼此通信地连接，所述至少一个处理器至少与所述流量控制硬件、所述LFRF发生器和所述HFRF发生器能操作地连接，以及所述存储器存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于控制所述至少一个处理器以便至少控制所述流量控制硬件、所述HFRF发生器和所述LFRF发生器，以：(i)在容纳在所述一个或多个处理室中的一个处理室中的衬底上的芯材料上共形地沉积间隔物，所述间隔物通过一个或多个原子层沉积循环沉积，每个原子层沉积循环包括：1)使沉积前体流动，以及2)使氧化剂流动并点燃等离子体；以及(ii)在以比蚀刻所述芯材料的速率快至少六倍的速率蚀刻所述间隔物的条件下，相对于所述芯材料选择性蚀刻所述间隔物。15.根据条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用负图案化来图案化衬底的方法，所述方法包括：(a)在芯材料上共形地沉积间隔物，所述间隔物通过一个或多个原子层沉积循环沉积，每个原子层沉积循环包括：(i)将所述衬底暴露于沉积前体，以及(ii)将所述衬底暴露于氧化剂并点燃等离子体；以及(b)通过在以比蚀刻所述芯材料的速率快至少六倍的速率蚀刻所述间隔物的条件下选择性地蚀刻所述间隔物来形成用于图案化衬底的掩模。

【技术特征摘要】
2016.08.31 US 15/253,5461.一种使用负图案化来图案化衬底的方法，所述方法包括：(a)在芯材料上共形地沉积间隔物，所述间隔物通过一个或多个原子层沉积循环沉积，每个原子层沉积循环包括：(i)将所述衬底暴露于沉积前体，以及(ii)将所述衬底暴露于氧化剂并点燃等离子体；以及(b)通过在以比蚀刻所述芯材料的速率快至少六倍的速率蚀刻所述间隔物的条件下选择性地蚀刻所述间隔物来形成用于图案化衬底的掩模。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述芯材料包括碳。3.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述间隔物包括使用选自以下技术中的技术：(1)在每个循环中将所述衬底暴露于所述等离子体持续小于约300ms的持续时间；(2)在衬底活性表面积的小于约0.2W/cm2的射频功率密度下将所述衬底暴露于所述等离子体；以及(3)将所述衬底暴露于由氩比氧化剂之比为至少约1:12的工艺气体产生的所述等离子体。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述间隔物包括含硅材料。5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其还包括在制造DRAM期间通过所述掩模蚀刻所述衬底。6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述间隔物具有介于约1.4至约1.5之间的折射率。7.一种用于图案化衬底的装置，所述装置包括：(a)一个或多个处理室；(b)进入所述一个或多个处理室的一个或多个气体入口和相关联的流量控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿潘·马霍罗瓦拉，伊时塔克·卡里姆，普鲁肖坦·库马尔，尚卡尔·斯娃米纳森，阿德里安·拉瓦伊，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US