使用具有多种材料的层对基底进行图案化的方法技术

本文的技术包括形成单层或多层芯轴，然后形成沿芯轴的侧壁延伸的一条或更多条材料线。芯轴材料的相对薄的部分以芯轴为基础延伸至彼此并在侧壁间隔物和其他填充材料下面延伸，从而在下层上形成芯轴材料的膜，这提供了图案化工艺中的蚀刻选择性的优点。因此，利用具有不同抗蚀刻性的材料形成多线层，以能够选择性地蚀刻一种或更多种材料以创建特定的特征。使用位于该多线层上方或下方的蚀刻掩模的蚀刻进一步限定了转移到下层中的图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用具有多种材料的层对基底进行图案化的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年4月29日提交的题为“使用具有多种材料的层对基底进行图案化的方法(MethodforPatterningaSubstrateUsingaLayerwithMultipleMaterials)”的美国临时专利申请第62/329,922号的权益，其全部内容通过引用并入本文中。
技术介绍
本公开内容涉及基底处理，并且更具体地涉及用于对基底进行图案化包括对半导体晶片进行图案化的技术。在光刻工艺中收缩线宽的方法历来涉及使用较大NA的光学器件(numericalaperture，数值孔径)、较短的曝光波长或除空气以外的界面介质(例如，水浸)。随着常规光刻工艺的分辨率接近理论极限，制造商已开始转向双重图案化(DP)方法以克服光学限制。在材料处理方法学(例如，光刻)中，产生图案化的层包括将辐射敏感性材料(例如，光致抗蚀剂)的薄层施加到基底的上表面。该辐射敏感材料被转换成凹凸图案(reliefpattern)，该凹凸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通过中间掩模(reticle)(和相关联的光学器件)将光化辐射暴露到辐射敏感材料上。然后，可以在该曝光之后使用显影溶剂移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到基底上的常规光刻技术具有以下多种挑战：限制暴露的特征的尺寸以及限制暴露的特征之间的节距(pitch)或间隔。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目前用常规光刻技术可能的节距更小的节距对较小特征进行图案化。
技术实现思路
半导体技术不断发展到更小的特征尺寸，包括14纳米、7nm、5nm和更小的特征尺寸。各种元件所制造的特征尺寸的该持续减小对用于形成特征的技术提出了越来越高的要求。可以使用“节距”的概念来描述这些特征的尺寸。节距是两个相邻重复特征中的两个相同点之间的距离。半节距则是阵列的相同特征之节距离的一半。节距减小技术(通常有些错误但常规上被称为“节距倍增”，如通过“节距加倍”等所例示的)可以将光刻能力扩展到超越特征尺寸限制(光学分辨率限制)。也就是说，常规的使节距倍增(更准确地，节距减小或者节距密度的倍增)特定因数涉及将目标节距减小指定因数。通常认为193纳米浸没式光刻所使用的双重图案化技术是图案化22纳米节点及更小尺寸的最有前途的技术之一。值得注意的是，自对准间隔物双重图案化(SADP)已经被建立为节距密度加倍工艺，并且已经适用于NAND闪存装置的大批量制造。此外，可以获得超精细分辨率以重复SADP步骤两次作为使节距成四倍。虽然存在增加图案密度或节距密度的若干图案化技术，但是常规图案化技术遭受蚀刻特征的不良分辨率或粗糙表面的问题。因此，常规技术无法提供非常小的尺寸(20nm和更小)所需的均匀性和保真度的水平。可靠的光刻技术可以产生具有约80nm节距的特征。然而，常规的和新兴的设计规范期望制造具有小于约20nm或10nm的临界尺寸的特征。此外，利用节距密度加倍和四倍技术，可以创建亚分辨率线，但是在这些线之间进行切割或连接具有挑战性，尤其是因为这种切割所需的节距和尺寸远低于常规光刻系统的能力。本文中公开的技术提供了用于节距减小(增加节距/特征密度)以用于创建高分辨率特征并且还用于在亚分辨率特征的节距上进行切割的方法。本文中的技术包括：形成双层或多层芯轴，然后形成沿芯轴的侧壁延伸的一条或更多条材料线。不同的材料可以具有不同的蚀刻特性，以能够选择性地蚀刻一种或多种材料，从而创建特征并在指定的地方创建切口(cut)和块(block)。多种材料可以是交替的亚分辨率线的图案，并且每条线可以相对于其他线被优先蚀刻。使用位于该多线层上方或下方的蚀刻掩模的蚀刻进一步限定了被转移到下层中的图案。例如，当蚀刻已经填充在开放空间中但留下覆盖层(overburden)的旋涂反转外涂层材料时，具有两层或更多层材料的芯轴使得这些材料之一能够被牺牲。与蚀刻掩模结合的一条或更多条蚀刻线提供限定亚分辨率特征的组合蚀刻掩模。因此，本文中的方法提供了一系列材料，这一系列材料提供了选择性自对准(例如，用于阻挡或切割)。与下面的转移层或记忆层结合，可以获得许多不同的蚀刻选择性，以用于创建亚分辨率特征。一个实施方案包括对基底进行图案化的方法。这样的图案化方法包括在基底的目标层上形成芯轴。芯轴包括至少两层材料。芯轴包括第一材料的底层和第二材料的顶层。目标层包括第五材料。在芯轴的侧壁上形成侧壁间隔物。侧壁间隔物包括第三材料。在基底上沉积填充材料，该填充材料至少部分地填充限定在侧壁间隔物之间的开放空间。填充材料包括第四材料。第一材料、第三材料和第四材料都在化学上彼此不同。第二材料和第四材料对于给定的蚀刻化学品具有相同的抗蚀刻性。执行蚀刻工艺，该蚀刻工艺蚀刻填充材料的未被覆盖部分并且蚀刻芯轴的顶层的未被覆盖部分。当然，为了清楚起见，已经呈现了本文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执行。另外，虽然本文的不同的特征、技术、配置等中的每一个可以在本公开内容的不同地方论述，但是旨在可以彼此独立地或者彼此组合地执行构思中的每一个。因此，本专利技术可以以许多不同方式进行实施和观察。注意，该
技术实现思路
部分没有详细说明本公开内容或要求保护的专利技术的每一个实施方案和/或增加的新颖方面。相反，本
技术实现思路
仅提供了相比于常规技术的不同实施方案和对应的新颖性的要点的初步讨论。对于本专利技术和实施方案的另外细节和/或可能的观点，读者参照如下进一步讨论的本公开内容的具体实施方式部分和对应的附图。附图说明参照结合附图考虑的以下详细描述，本专利技术的各种实施方案的更完整的理解及其许多随之而来的优点将容易变得明显。附图不一定按比例绘制，而是着重于说明特征、原理和构思。图1A至15A是实例基底区段的截面侧视图，示出了根据本文所公开的实施方案的工艺流程。图1B至15B是根据本文所公开的实施方案来自图1A至15A的相应实例基底区段的顶视图。虚线的截面线表示相应截面侧视图的截面。图16A至21A是实例基底区段的截面侧视图，示出了根据本文所公开的实施方案的工艺流程。图16B至21B是根据本文所公开的实施方案来自图16A至21A的相应实例基底区段的顶视图。虚线的截面线表示相应截面侧视图的截面。具体实施方式本文公开的技术提供了用于节距减小(增加节距/特征密度)以用于创建高分辨率特征并且还用于在亚分辨率特征的节距上进行切割的方法。本文的技术包括：形成单层、双层或多层芯轴(mandrel)，然后形成沿芯轴的侧壁延伸的一条或更多条材料线。从而形成多线层。不同的材料可以具有不同的抗蚀刻性，以能够选择性地蚀刻一种或更多种材料，从而创建特征并在指定的位置处创建切口和块。多种材料可以是交替的亚分辨率线的图案，并且每条线可以相对于其他线优先地被蚀刻。结合一个或更多个常规蚀刻掩模，可以在自对准的同时完全执行亚分辨率切割和结构。芯轴可以由给定层的材料形成而不完全蚀刻穿过该层，基本上在基底上留下芯轴材料表皮或膜。这个剩余的膜提供图案化益处。使用位于该多线层上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对基底进行图案化的方法，所述方法包括：在基底的目标层上形成芯轴，所述芯轴包括至少两层材料，所述芯轴包括第一材料的底层和第二材料的顶层，其中所述第一材料的膜覆盖在所述芯轴之间的所述目标层使得所述芯轴的所述底层的顶表面相比于所述第一材料的所述膜的顶表面在高度上更高，所述目标层包括第五材料；在所述芯轴的侧壁上形成侧壁间隔物，所述侧壁间隔物包括第三材料，所述侧壁间隔物限定彼此之间的开放空间，所述开放空间使得所述第一材料的所述膜未被覆盖；在所述基底上沉积填充材料，所述填充材料至少部分地填充限定在所述侧壁间隔物之间的所述开放空间，所述填充材料包括第四材料，其中所述第一材料、所述第三材料和所述第四材料都在化学上彼此不同，以及其中所述第二材料和所述第四材料对于特定的蚀刻化学品具有相同的抗蚀刻性；以及执行第一蚀刻工艺，所述第一蚀刻工艺蚀刻所述填充材料的未被覆盖部分以及蚀刻所述芯轴的所述顶层的未被覆盖部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.29 US 62/329,9221.一种对基底进行图案化的方法，所述方法包括：在基底的目标层上形成芯轴，所述芯轴包括至少两层材料，所述芯轴包括第一材料的底层和第二材料的顶层，其中所述第一材料的膜覆盖在所述芯轴之间的所述目标层使得所述芯轴的所述底层的顶表面相比于所述第一材料的所述膜的顶表面在高度上更高，所述目标层包括第五材料；在所述芯轴的侧壁上形成侧壁间隔物，所述侧壁间隔物包括第三材料，所述侧壁间隔物限定彼此之间的开放空间，所述开放空间使得所述第一材料的所述膜未被覆盖；在所述基底上沉积填充材料，所述填充材料至少部分地填充限定在所述侧壁间隔物之间的所述开放空间，所述填充材料包括第四材料，其中所述第一材料、所述第三材料和所述第四材料都在化学上彼此不同，以及其中所述第二材料和所述第四材料对于特定的蚀刻化学品具有相同的抗蚀刻性；以及执行第一蚀刻工艺，所述第一蚀刻工艺蚀刻所述填充材料的未被覆盖部分以及蚀刻所述芯轴的所述顶层的未被覆盖部分。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：执行第二蚀刻工艺，所述第二蚀刻工艺蚀刻所述第一材料的所述膜的未被覆盖部分直到达到所述目标层，并且所述第二蚀刻工艺部分地蚀刻所述芯轴的所述底层的未被覆盖部分，使得所述芯轴的所述底层的所述未被覆盖部分仍然覆盖所述目标层。3.根据权利要求2所述的方法，还包括在沉积所述填充材料之后且在执行所述第一蚀刻工艺和所述第二蚀刻工艺之前在所述基底上形成第一凹凸图案，所述第一凹凸图案限定开口，所述开口露出所述基底的部分，其中所述第一蚀刻工艺和所述第二蚀刻工艺使用所述第一凹凸图案作为蚀刻掩模。4.根据权利要求3所述的方法，还包括使用形成在所述基底上的第二凹凸图案执行第三蚀刻工艺，所述第三蚀刻工艺将所述填充材料的未被覆盖部分至少向下蚀刻至所述芯轴的所述底层的所述顶表面。5.根据权利要求4所述的方法，还包括执行第四蚀刻工艺，所述第四蚀刻工艺蚀刻所述芯轴的所述底层的未被覆盖部分直到达到所述目标层。6.根据权利要求5所述的方法，还包括除去剩余的填充材料；以及执行第五蚀刻工艺，所述第五蚀刻工艺使用所述侧壁间隔物、剩余的芯轴和剩余的所述第一材料的膜作为蚀刻掩模以将组合图案转移至所述目标层。7.根据权利要求1所述的方法，其中形成芯轴包括：在所述目标层上沉积所述第一材料的层；在所述第一材料的层上沉积所述第二材料的层；在所述第二材料的层上形成第三凹凸图案，所述第三凹凸图案限定芯轴位置；以及执行第五蚀刻工艺，所述第五蚀刻工艺使用所述第三凹凸图案作为蚀刻掩模，所述第五蚀刻工艺将所述第三凹凸图案转移完全穿过所述第二材料的所述未被覆盖部分以及部分穿过所述第一材料的未被覆盖部分而不完全蚀刻穿过所述第一材料使得形成所述第一材料的所述膜。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：在执行所述第一蚀刻工艺之后，执行化学机械抛光步骤，所述化学机械抛光步骤使用所述芯轴的所述底层作为平坦化停止材料层，所述化学机械抛光步骤除去所述芯轴的所述底层的顶表面上方的所述第三材料。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：在执行所述第一蚀刻工艺之前，执行化学机械抛光步骤，所述化学机械抛光步骤使用所述芯轴的所述底层作为平坦化停止材料层，所述化学机械抛光步骤除去所述芯轴的所述底层的顶表面上方的所述第三材料。10.根据权利要求1所述的方法，还包括：执行第二蚀刻工艺，所述第二蚀刻工艺使用第二蚀刻掩模蚀刻所述芯轴的所述底层的未被覆盖部分。11.根据权利要求1所述的方法，还包括：在形成所述芯轴之前、在形成所述侧壁间隔物之前以及在沉积所述填充材料之前，在所述基底上形成图案化硬掩模层，所述图案化硬掩模层限定蚀刻掩模，所述图案化硬掩模层设置在所述目标层上方...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东·J·德维利耶，安德鲁·W·梅茨，
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