旋涂沉积金属氧化物的方法技术

本文的技术提供了用于沉积旋涂金属材料的方法以创建在沉积物中没有空隙的金属硬掩模(MHM)结构。这包括有效旋涂沉积TiOx、ZrOx、SnOx、HFOx、TaOx等。这样的材料可有助于提供材料蚀刻耐性的差异以进行差异化。通过使旋涂金属硬掩模(MHM)能够与多线层一起使用，可以有效地使用基于狭缝的或自对准阻挡的策略。本文的技术包括确定填充给定浮雕图案中的特定开口的填充材料，改变开口内的表面的表面能值使得液体形式的填充材料与侧壁或底表面之间的界面的接触角值能够实现无间隙或无空隙的填充。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋涂沉积金属氧化物的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年1月28日提交的题为“旋涂沉积金属氧化物的方法(MethodsofSpin-onDepositionofMetalOxides)”的美国临时专利申请第62/288,253号的权益，其通过引用整体并入本文。
技术介绍
本文的技术涉及半导体晶片的缩放(scaling)和图案化。微影(lithographic)工艺中收缩线宽的方法以前涉及使用较大NA(numericalaperture，数值孔径)的光学器件、较短的曝光波长或除空气之外的界面介质(例如，水浸)。随着常规微影工艺的分辨率接近理论极限，制造商已经开始转向双重图案化(DP)方法以克服光学极限。在材料处理方法(例如，光刻)中，创建图案化层包括向基底的上表面施加辐射敏感材料例如光致抗蚀剂的薄层。该辐射敏感材料被转换成浮雕图案，所述浮雕图案可以用作将图案转移至基底上的下层中的蚀刻掩模。辐射敏感材料的图案化通常涉及使用例如光刻系统使光化辐射穿过中间掩模(和相关的光学器件)暴露在辐射敏感材料上。然后可以在该曝光之后根据所使用的显影溶剂去除辐射敏感材料的被辐射区域(如在正性光致抗蚀剂的情况下)或未被辐射区域(如在负性抗蚀剂的情况下)。该掩模层可以包括多个子层。用于将辐射或光的图案暴露在基底上的常规微影技术具有限制所暴露的特征的尺寸以及限制所暴露的特征之间的节距或间隔的各种挑战。减轻暴露限制的一种常规技术是：使用双重图案化方法以允许以比当前用常规微影技术可以实现的更小的节距对较小的特征进行图案化。
技术实现思路
为了保持节距缩放，N7(节点7)以上的后段制程(backendofline，BEOL)沟槽图案化必须实现亚36nm的节距图案化。虽然使这种相对小的节距图案化可能是有挑战性的，但是其可以通过多种方法来实现，包括EUV13.5nm微影、自对准双重图案化(SADP)、193nm自对准四重图案化(SAQP)或通过定向自组装(DSA)。一种在沟槽图案化过程中有用的技术是区域选择性阻挡工艺，其中相对较长的线被切割成链或进行线端切割等以形成最终期望的沟槽布局。随着节距变小，这种阻挡图案的叠加要求超出了微影工具的能力。这是在BEOL制造中继续进行节距缩放所要克服的主要挑战。自对准阻挡(self-alignedblocking，SAB)技术可以使得能够克服以较小节点进行的图案化挑战。SAB的构思是将难控制的叠加要求交换为具有更易控制的蚀刻选择性挑战的阻挡图案的叠加。例如，多线层由不同材料的交替线形成。这些材料的不同之处在于可以选择性地蚀刻这些材料中的一者或更多者而不蚀刻其余材料。当在该多线层上形成蚀刻掩模并且该蚀刻掩模具有相对较大的露出来自多线层的多条材料线的开口时，调整给定的蚀刻工艺从而以这些材料中的一者为目标意味着蚀刻掩模开口实质上进一步变窄，使得蚀刻掩模开口与多线层(其中至少一种材料被去除)的组合有效地创建用于将图案转移至下层中的组合的亚分辨率蚀刻掩模。如果与旋涂金属硬掩模(MHM)材料一起使用，则这样的图案化可以特别有用。本文的技术提供了用于沉积旋涂金属材料的方法以创建金属硬掩模(MHM)结构。这包括有效旋涂沉积TiOx、ZrOx、SnOx、HFOx、TaOx等。这样的材料可有助于提供蚀刻耐性的差异，其被称为提供多线层的不同“颜色”。通过使旋涂金属硬掩模(MHM)能够与多线层一起使用，在给定图案上实现了多种颜色分解，这实现了基于狭缝的或自对准阻挡的策略。本文的技术包括确定填充给定浮雕图案中的特定开口的填充材料，改变表面能值使得液体形式的填充材料与侧壁表面之间的界面的接触角值能够实现无间隙填充。当然，为了清楚起见，已经提出了对如本文中描述的不同步骤的讨论顺序。通常，这些步骤可以以任意合适的顺序进行。此外，虽然本文中不同特征、技术、配置等各自可以在本公开的不同位置进行讨论，但是其旨在可以彼此独立地或彼此组合地执行每种构思。因此，本专利技术可以以许多不同的方式实施和考虑。注意，该
技术实现思路
部分没有详细说明本公开或要求保护的专利技术的每个实施方案和/或增加的新方面。相反，该
技术实现思路
仅提供了不同实施方案和相对于常规技术的对应的新颖之处的初步讨论。对于本专利技术和实施方案的另外细节和/或可能的观点，读者参考如下进一步讨论的本公开的具体实施方式部分和相应的附图。附图说明参照结合附图考虑的以下具体实施方式，本专利技术的多个实施方案及其许多附带优点的更全面的理解将容易变得明显。附图未必按比例绘制，而是着重于示出特征、原理和概念上。图1是示出根据本文公开的实施方案的工艺流程的示例性基底部分(substratesegment)的截面示意图。图2是示出根据本文公开的实施方案的表面改变的示例性基底部分的截面示意图。图3是示出根据本文公开的实施方案的工艺流程的示例性基底部分的截面示意图。图4是示出填充材料中的空隙的基底部分的放大图像。图5是示出根据本文的技术的无空隙填充的基底部分的放大图像。具体实施方式本文的技术提供了用于沉积旋涂金属材料的方法以创建金属硬掩模(MHM)结构。这包括有效旋涂沉积TiOx、ZrOx、SnOx、HFOx、TaOx等。这样的材料可有助于提供蚀刻耐性的差异，其被称为提供多线层的不同“颜色”。通过使旋涂金属硬掩模(MHM)能够与多线层一起使用，在给定图案上实现多种颜色分解，这实现了基于狭缝的或自对准阻挡的策略。在该旋涂金属氧化物(MeOx)集成期间的挑战是间隙填充。在纵横比达到5:1至6:1的SAQP图案中填充亚18nm空间的间隙是相当有挑战性的。然而，本文的技术解决了先进节点窄节距后段制程(BEOL)沟槽图案化中的一些挑战。本文的技术解决了旋涂MeOx材料的间隙填充问题。通过使其中沉积有MeOx材料的溶剂体系的表面能与沟槽/开口侧壁和/或底(floor)的表面能相匹配，实现了沟槽的无空隙填充。本文的技术包括数种方法，通过这些方法可以改善侧壁和/或底的表面能。这样的方法包括表面处理，例如用包含氧、氮、氢和氟的气体进行的蚀刻后处理。另一种处理包括用稀氢氟酸(dHF)、过氧化硫(sulphuricperoxide，SPN)等进行的蚀刻后湿式清洗。另一种处理包括在涂布/显影系统中用溶剂如异丙醇、去离子水、四甲基氢氧化铵(TMAH)、六甲基二硅氮烷(HMDS)等进行的预施加处理。另一种选项是例如通过原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、直流叠加等来形成共形膜。旋涂MeOx(金属氧化物)材料的不当的空隙填充性能的一个原因是沟槽表面(和/或底表面)与旋涂MeOx系统的表面能之间不匹配。例如，如果旋涂MeOx材料是亲水性的并且如果沟槽(包括侧壁和底)的表面是疏水性的，则亲水性材料将不会完全润湿沟槽，因此在烘烤过程期间将产生空隙。如本文所公开的，仔细匹配表面能能够实现旋涂MeOx材料的无空隙间隙填充。存在许多替代的实施方案。一些包括在任意等离子体蚀刻室或其他处理室中使用单一气体或气体混合物的蚀刻后处理，使用特定化学制剂的蚀刻后湿式清洗，以及在轨道工具(涂布/显影工具)中使用特定溶剂的预施加处理。因此，本文的技术能够实现数种旋涂MeOx材料的无空隙和无缺陷间隙填充。例如，这样的填充技术能够实现5nmBEOL沟槽图案化的自对准阻挡(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在基底上沉积材料的方法，所述方法包括：接收具有浮雕图案的基底，所述浮雕图案限定了露出下层的开口，所述浮雕图案提供限定所述开口的侧壁表面，所述下层提供限定所述开口的底表面，所述侧壁表面具有第一表面能值，所述底表面具有第二表面能值；确定填充材料，所述填充材料通过经由旋涂沉积而沉积在所述基底上来填充所限定的开口；执行表面能改变处理，所述表面能改变处理改变所述第一表面能值和所述第二表面能值中的至少一者，使得液体形式的所述填充材料与所述侧壁表面或所述底表面之间的界面的接触角值小于60度；以及在执行所述表面能改变处理之后，经由旋涂沉积将所述填充材料沉积在所述基底上，使得所述填充材料填充与所述侧壁表面及所述底表面接触的所限定的开口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.28 US 62/288,2531.一种用于在基底上沉积材料的方法，所述方法包括：接收具有浮雕图案的基底，所述浮雕图案限定了露出下层的开口，所述浮雕图案提供限定所述开口的侧壁表面，所述下层提供限定所述开口的底表面，所述侧壁表面具有第一表面能值，所述底表面具有第二表面能值；确定填充材料，所述填充材料通过经由旋涂沉积而沉积在所述基底上来填充所限定的开口；执行表面能改变处理，所述表面能改变处理改变所述第一表面能值和所述第二表面能值中的至少一者，使得液体形式的所述填充材料与所述侧壁表面或所述底表面之间的界面的接触角值小于60度；以及在执行所述表面能改变处理之后，经由旋涂沉积将所述填充材料沉积在所述基底上，使得所述填充材料填充与所述侧壁表面及所述底表面接触的所限定的开口。2.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述表面能改变处理包括改变所述第一表面能值，使得液体形式的所述填充材料与所述侧壁表面之间的界面的接触角值小于60度。3.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述表面能改变处理导致液体形式的所述填充材料与所述侧壁表面之间的界面的接触角值小于30度。4.根据权利要求3所述的方法，其中执行所述表面能改变处理导致液体形式的所述填充材料与所述侧壁表面之间的界面的接触角值小于20度。5.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼哈尔·莫汉蒂，利奥尔·胡利，杰弗里·史密斯，理查德·法雷尔，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP