预图案化光刻模板、基于使用该模板的辐射图案化的工艺及形成该模板的工艺制造技术

高蚀刻对比度材料为使用具有模板硬质掩膜的预图案化模板结构提供了基础，该模板硬质掩膜具有周期性孔和在该孔内的填充物，其为快速获得由该模板和高蚀刻对比度抗蚀剂引导的高分辨率图案提供了基础。本发明专利技术描述用于使用该预图案化模板进行辐射光刻(例如EUV辐射光刻)的方法。此外，本发明专利技术描述用于形成该模板的方法。本发明专利技术描述用于形成该模板的材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】预图案化光刻模板、基于使用该模板的辐射图案化的工艺及形成该模板的工艺相关申请的交叉引用本申请要求了Stowers等人于2016年3月11日提交的名称为“预图案化光刻模板、基于使用该模板的辐射图案化的工艺及形成该模板的工艺(Pre-PatterningLithographyTemplates,ProcessesBasedonRadiationPatterningUsingtheTemplatesandProcessestoFormtheTemplates)”的美国临时专利申请62/306,979的优先权，该申请以引用的方式并入本文。
本专利技术涉及使用硬质掩膜材料和高蚀刻对比度辐射敏感性抗蚀剂的的光刻图案化工艺。本专利技术也涉及适用于并入效率处理的预图案化光刻模板。
技术介绍
对于基于半导体的器件以及其他电子器件或其他复杂精细结构的形成，材料通常经图案化以整合结构。因此，通常通过依序沉积的迭代工艺(iterativeprocess)和蚀刻步骤(图案通过该步骤由各种材料形成)来形成该结构。以此方式，可将大量器件形成至较小区域中。此项技术中的一些发展可涉及减小器件的占据面积，提高效能是理想的。可将有机组合物用作辐射图案化抗蚀剂以使得将辐射图案用于更改与图案对应的有机物组合物的化学结构。例如，用于将半导体晶片图案化的工艺需要来自有机辐射敏感材料的薄膜光刻转印所需影像。抗蚀剂的图案化通常涉及若干步骤，该步骤包括将抗蚀剂暴露于所选能量源(诸如通过掩膜)以记录潜影，且接着显影并移除所选的抗蚀剂区域。对于正性抗蚀剂，暴露区域被转换以使此类区域可选择性地移除，而对于负性抗蚀剂，未暴露区域更易于移除。一般而言，可通过辐射、反应气体或液体溶液来显影图案以移除抗蚀剂的选择性敏感部分，而抗蚀剂的其他部分充当保护性耐蚀刻层。液体显影剂对显影该潜影尤其有效。可通过保护性抗蚀剂层的剩余区域中的窗口或空隙选择性地蚀刻基板。可选地，可通过保护性抗蚀剂层的剩余区域中的显影窗口或空隙将所需材料沉积至底层基板的暴露区域中。最后，移除保护性抗蚀剂层。可重复该工艺以形成图案化材料的额外层。可使用化学气相沉积、物理气相沉积或其他所需方法来沉积功能无机材料。可使用额外处理步骤，诸如沉积导电材料或注入掺杂剂。在微米及纳米制造领域中，集成电路的特征尺寸已变得极小以获得高整合密度并提高电路功能。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术涉及一种用于对基板上的特征进行图案化的方法，该工艺包含暴露步骤、显影步骤和蚀刻步骤。在暴露步骤期间，使结构暴露于选择性图案化辐射中。一般而言，该结构包含预图案化模板结构上的辐射敏感层，该预图案化模板结构包含填充材料，填充材料在穿过涂布该基板的表面的缓冲硬质掩膜层上的模板硬质掩膜材料的周期性图案化空隙内。在一些实施例中，该结构包含基板、在基板的表面上具有约2nm至约250nm的平均厚度的缓冲硬质掩膜层、在缓冲硬质掩膜层上与基板相对的侧面上具有穿过模板硬质掩膜材料的空隙的周期性图案的模板硬质掩膜材料、填充由模板材料的周期性图案形成的空隙的填充材料，和辐射敏感性抗蚀剂层。辐射敏感层通过选择性图案化辐射暴露以形成具有潜影的暴露的辐射敏感层。将暴露的辐射敏感层显影以基于潜影形成具有图案化层的图案化结构。可蚀刻图案化结构以选择性移除由于孔穿过图案化层与填充材料重叠而易受蚀刻工艺影响的填充材料。在另一方面，本专利技术涉及一种图案化模板，包含基板、在该基板的表面上具有约2nm至约250nm的平均厚度的缓冲硬质掩膜层、在缓冲硬质掩膜层上与基板相对的侧面上具有穿过模板硬质掩膜材料的空隙的周期性图案的模板硬质掩膜材料、填充由模板材料的周期性图案形成的空隙的填充材料，和基于含氧/氢氧化物(oxo/hydroxo))的感光性无机组合物的层。缓冲硬质掩膜层可包含不同于基板的无机材料，且模板硬质掩膜材料可包含不同于缓冲硬质掩膜材料的材料，且填充材料可以与模板硬质掩膜材料不同。在一些实施例中，缓冲硬质掩膜包含氮化钛、氮化钽、氮化硅或氧化硅。在另一方面中，本专利技术涉及一种用于形成图案化模板的方法，该方法包含暴露、显影、蚀刻和沉积步骤。在暴露步骤中，将位于组成分层的堆叠的表面上的辐射敏感层暴露于周期性辐射图案，其中该组成分层的堆叠包含具有表面的基板、在该基板的表面上的缓冲硬质掩膜层和在缓冲硬质掩膜层上与基板相对的模板硬质掩膜材料层。辐射敏感组合物、缓冲硬质掩膜层和模板硬质掩膜材料可以具有不同的蚀刻性能。在一些实施例中，缓冲硬质掩膜层可以具有约2nm至约250nm的平均厚度。辐射敏感性组合物可在暴露的后显影以形成图案化暴露结构。可以将图案化暴露结构蚀刻以形成具有穿过模板硬质掩膜材料的孔的周期性图案化模板材料，可以将填充材料沉积于穿过图案化模板材料的孔内，其中该填充材料相对于缓冲硬质掩膜层和模板硬质掩膜材料具有不同的蚀刻性能。附图说明图1为具有穿过硬质掩膜的周期性孔和该孔内的填充材料的图案化模板结构的截面侧视图。图2为图1的图案化模板结构的部分侧视图，其中将该结构平坦化以从图案化硬质掩膜层的上表面移除任何填充材料。图3为图2的图案化模板结构的俯视图。图4为具有缓冲硬质掩膜层的基板的截面侧视图。图5为在缓冲硬质掩膜层上方具有模板硬质掩膜层的图4的结构的截面侧视图。图6为在模板硬质掩膜层上方具有辐射抗蚀剂层的图5的结构的截面侧视图。图7为图6的结构的截面侧视图，其中通过暴露至适当辐射，将潜影形成于辐射抗蚀剂层上。图8为在显影之后移除潜影的部分且从图案化抗蚀剂图案转印穿过至模板硬质掩膜层以形成具有延伸穿过图案化抗蚀剂和图案化硬质掩膜层的孔的图案化硬质掩膜层的图7的结构的截面侧视图。图9为在移除剩余的辐射抗蚀剂之后的图8的结构的俯视图。图10为图9的结构的截面侧视图。图11为与在形成周期性条带(stripe)的辐射抗蚀剂中具有潜影的图6的结构类似的结构的俯视图。图12为沿图11的线12-12截取的图11的结构的截面侧视图。图13为在具有顶部抗蚀剂层的初始层的顶部上具有另一辐射抗蚀剂层的图11的结构的俯视图，该顶部抗蚀剂层具有正交周期性条带的潜影。图14为沿图13的线14-14截取的图13的结构的截面侧视图。图15为沿图13的线15-15截取的图13的结构的截面侧视图。图16为在显影堆叠式潜影之后的图13的结构的俯视图。图17为沿图16的线17-17截取的图16的结构的截面侧视图。图18为沿图16的线18-18截取的图16的结构的截面侧视图。图19为在蚀刻之后将抗蚀剂的结构的图案转印至模板硬质掩膜以形成图案化硬质掩膜的图13的结构的截面侧视图。图20为在移除剩余的抗蚀剂之后的图19的结构的俯视图。图21为沿图20的线21-21截取的图20的结构的截面侧视图。图22为在上表面上具有辐射抗蚀剂层的模板的截面侧视图。图23为图22的模板的截面侧视图，其中已经将辐射抗蚀剂层暴露且显影以形成图案化抗蚀剂层。图24为在图案化之后具有正性辐射抗蚀剂的模板的俯视图。图25为在图案化之后具有负性辐射抗蚀剂的模板的俯视图。图26为具有低分辨率图案化辐射抗蚀剂的模板的截面侧视图，其示例了次临界暴露的填充材料和超临界暴露的填充材料。图27为在蚀刻之后，图26中的结构的截面侧视图。图28为在移除剩余的辐射抗蚀剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对基板上的特征进行图案化的方法，该工艺包含：使结构上的辐射敏感层暴露于选择性图案化辐射，其中所述结构包含预图案化模板结构上的辐射敏感层，所述预图案化模板结构包含穿过涂布所述基板的表面的缓冲硬质掩膜层上的模板硬质掩膜材料的周期性图案化空隙内的填充材料，其中所述辐射敏感层通过所述选择性图案化辐射暴露，以在所述辐射敏感层内形成具有潜影的暴露的辐射敏感层；使暴露的辐射敏感层显影以基于该潜影形成具有图案化层的图案化结构；和蚀刻所述图案化结构以选择性地移除由于孔穿过图案化层与填充材料重叠而易受蚀刻工艺影响的填充材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.11 US 62/306,9791.一种用于对基板上的特征进行图案化的方法，该工艺包含：使结构上的辐射敏感层暴露于选择性图案化辐射，其中所述结构包含预图案化模板结构上的辐射敏感层，所述预图案化模板结构包含穿过涂布所述基板的表面的缓冲硬质掩膜层上的模板硬质掩膜材料的周期性图案化空隙内的填充材料，其中所述辐射敏感层通过所述选择性图案化辐射暴露，以在所述辐射敏感层内形成具有潜影的暴露的辐射敏感层；使暴露的辐射敏感层显影以基于该潜影形成具有图案化层的图案化结构；和蚀刻所述图案化结构以选择性地移除由于孔穿过图案化层与填充材料重叠而易受蚀刻工艺影响的填充材料。2.如权利要求1所述的方法，其中所述辐射敏感层包含基于含氧/氢氧化物的无机组合物。3.如权利要求1所述的方法，其中所述辐射敏感层包含辐射敏感材料，所述辐射敏感材料具有带有过氧化和/或烷基配位体的金属含氧/氢氧化物组合物。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述暴露采用剂量不超过约10.0mJ/cm2的电磁辐射进行。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述模板硬质掩膜材料包含氧化硅、氮化钛、氮化钽或氮化硅，其中所述填充材料包含富含碳的组合物或硅石玻璃组合物，且其中所述填充材料大致与所述模板硬质掩膜材料的表面齐平。6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述缓冲硬质掩膜层包含氮化钛、氮化钽、氮化硅或氧化硅。7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述预图案化模板结构的周期性图案化空隙的平均间距不超过约100nm。8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中显影步骤通过使碱水溶液或酸水溶液暴露于表面约8秒至约15分钟来进行。9.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中采用有机溶剂进行显影步骤。10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中采用等离子体蚀刻进行蚀刻，所述等离子体蚀刻同时对所述填充材料具有相对高的蚀刻速率，并且对模板硬质掩膜、缓冲硬质掩膜和感光层具有相对低的蚀刻速率。11.如权利要求10所述的方法，其中在富含氧或富含氧/氮的蚀刻环境下进行蚀刻。12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其进一步包含：形成预图案化模板结构，其中该形成工艺包含：使初步辐射敏感层暴露于组成分层的堆叠的表面上的周期性辐射图案，且其中所述组成分层的堆叠包含基板、在所述基板的表面上的缓冲硬质掩膜层和在所述硬质掩膜缓冲层上与所述基板相对的模板硬质掩膜材料层，其中初步辐射敏感层、缓冲硬质掩膜层和模板硬质掩膜材料具有不同的蚀刻性能；在暴露之后使所述初步辐射敏感层显影以形成图案化暴露结构；蚀刻所述图案化暴露结构以形成周期性图案化模板材料；和将填充材料沉积于穿过周期性图案化模板材料的孔内以形成所述预图案化模板结构。13.一种预图案化模板结构，其包含基板、在所述基板的表面上的缓冲硬质掩膜层，所述缓冲硬质掩膜层具有约2nm至...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·K·斯托尔斯，A·格伦维尔，
申请(专利权)人：因普里亚公司，
类型：发明
国别省市：美国,US