使用倾斜离子束沉积的复合图案化掩模制造技术

一种方法可包含：在安置于衬底上的掩模中提供初始掩模特征，初始掩模特征包括第一材料，衬底限定衬底平面；将离子作为离子束相对于衬底平面的垂线以非零入射角θ引导到初始掩模特征，其中形成复合掩模特征，复合掩模特征包括安置在初始掩模特征上的帽材料，帽材料包括离子；以及执行衬底蚀刻，其中在衬底中形成蚀刻特征，其中初始掩模特征的至少一部分在衬底蚀刻之后仍保留，其中衬底蚀刻以第一蚀刻速率蚀刻第一材料且以第二蚀刻速率蚀刻帽材料，第一蚀刻速率大于第二蚀刻速率。

Complex Patterned Mask Using Tilt Ion Beam Deposition

One method may include: providing initial mask features in a mask mounted on a substrate, including the first material, which defines the substrate plane; guiding ions as the vertical line of ion beam relative to the substrate plane with a non-zero incidence angle theta to the initial mask features, which form a composite mask feature, which includes a cap mounted on the initial mask features. Materials, cap materials include ions, and substrate etching is performed, in which etching characteristics are formed in the substrate, in which at least part of the initial mask characteristics are retained after the substrate etching, in which the substrate etches the first material at the first etching rate and etches the cap material at the second etching rate, and the first etching rate is greater than the second etching rate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用倾斜离子束沉积的复合图案化掩模相关申请本申请要求2016年8月9日提交的第62/372,388号美国临时专利申请的优先权，且所述临时专利申请以全文引用的方式并入本文中。
本专利技术的实施例涉及衬底图案化技术，且更确切地说，涉及用于图案化衬底的改进的掩模系统。
技术介绍
现今，随着电子装置和其它装置越来越按比例缩小为更小的尺寸，用于图案化衬底的技术变得愈发具有挑战性。对于例如平面晶体管装置等平面装置以及例如三维存储器装置等三维装置，可在制造工艺中使用深沟槽或其它深结构。为了在衬底中形成深沟槽或深通孔或类似结构，可在衬底的待保护部分中使用图案化掩模材料，同时在不存在掩模材料之处进行衬底的蚀刻。随后当衬底被蚀刻到目标深度时可去除掩模材料。例如垂直NAND(verticalNAND,VNAND)存储器装置(“NAND”是指与非逻辑门)和动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory,DRAM)装置等装置可采用蚀刻深度例如超过一微米的沟槽或通孔。由于衬底的蚀刻还可能伴随掩模材料的蚀刻，因此为了保存掩模的至少一部分以实现完整的蚀刻工艺，在一些情况下掩模厚度可类似于蚀刻深度。这种情形对于至少部分地基于碳的常见掩模材料尤其如此。例如，可采用与衬底具有类似蚀刻速率的所谓硬掩模材料以蚀刻深度约一微米的沟槽。另外，硬掩模图案特征可具有高纵横比，意味着至少沿着一个宽度方向掩模特征的高度可大于掩模特征的宽度。在一些情况下，掩模特征的纵横比(高度/宽度)可接近10:1或可更大。使用此类相对厚的掩模的蚀刻工艺的结果可包含：掩模特征在蚀刻期间刻面和堵塞、衬底中的下伏蚀刻特征弯曲、或衬底中的蚀刻特征锥化。衬底中的最终图案化的沟槽、通孔或其它结构可能偏离目标形状，例如，垂直沟槽。使用具有相对较低的蚀刻速率的材料形成图案化硬掩模原则上可减小用于蚀刻工艺的硬掩模的总厚度。缺点在于，形成硬掩模的图案化技术对使用例如Al203等有效硬掩模材料来说是不切实际的，所述有效硬掩模材料对于用来蚀刻例如硅等蚀刻来说具有极低蚀刻速率。关于这些和其它考虑因素，提供本专利技术的实施例。
技术实现思路
在一个实施例中，一种方法包含：在安置于衬底上的掩模中提供初始掩模特征，所述初始掩模特征包括第一材料，所述衬底限定衬底平面；将离子作为离子束相对于衬底平面的垂线以非零入射角θ引导到初始掩模特征，其中形成复合掩模特征，所述复合掩模特征包括安置在初始掩模特征上的帽材料，所述帽材料包括离子；以及执行衬底蚀刻，其中在衬底中形成蚀刻特征，其中初始掩模特征的至少一部分在所述衬底蚀刻之后仍保留，其中所述衬底蚀刻以第一蚀刻速率蚀刻第一材料且以第二蚀刻速率蚀刻帽材料，所述第一蚀刻速率大于所述第二蚀刻速率。在另一实施例中，一种方法可包含：在衬底上形成牺牲掩模，所述牺牲掩模包括多个初始掩模特征，其中所述多个初始掩模特征中的一个初始掩模特征包括第一材料，其中所述衬底限定衬底平面；将离子作为离子束相对于所述衬底平面的垂线以非零入射角(θ)引导到所述牺牲掩模，其中形成复合牺牲掩模，所述复合牺牲掩模包括多个掩模特征，其中所述多个初始掩模特征中的一个掩模特征包括含有第一材料的下部部分以及安置在所述下部部分上的帽材料，所述帽材料包括所述离子；以及执行衬底蚀刻，其中在所述衬底中形成多个蚀刻特征，其中所述牺牲掩模的至少一部分在所述衬底蚀刻之后仍保留，其中所述衬底蚀刻以第一蚀刻速率蚀刻第一材料且以第二蚀刻速率蚀刻帽材料，所述第一蚀刻速率大于所述第二蚀刻速率。在另一实施例中，一种形成掩模的方法可包含：形成包括第一材料的覆盖层，所述覆盖层沿衬底平面布置；图案化所述覆盖层以形成多个初始掩模特征，其中所述多个初始掩模特征包括所述第一材料；以及将离子作为离子束相对于所述衬底平面的垂线以非零入射角(θ)引导到所述多个初始掩模特征，其中在引导所述离子束之后，所述多个初始掩模特征包括含有第一材料的下部部分以及安置在所述下部部分上的帽材料，所述帽材料包括所述离子。附图说明图1A到1E描绘根据本公开的各种实施例的装置结构的处理的一个实例。图2A到2B描绘根据本公开的实施例的可用于形成图案化装置结构的示范性前体结构。图3描绘根据本公开的实施例的用于形成掩模特征的实验结果。图4A到4D描绘根据本公开的实施例的装置结构的处理的另一实例。图5示出根据本公开的其它实施例的示范性工艺流程。图6示出根据本公开的其它实施例的示范性工艺流程。附图未必按比例绘制。附图仅为表示，并不意图描绘本公开的具体参数。附图希望描绘本公开的示范性实施例，且因此不应被视为在范围上受到限制。在附图中，相同编号表示相同元件。此外，出于图示清楚的目的，可省略或不按比例示出一些附图中的某些元件。出于图示清楚的目的，横截面图可呈“图块”或“近视的”横截面图的形式，省略在“真实”截面视图中另外可见的某些背景线条。此外，为了清晰起见，可在某些附图中省略一些参考标号。具体实施方式现将在下文参考附图更充分地描述本专利技术的实施例，附图中示出了一些实施例。本公开的主题可以许多不同形式体现且并不解释为限于本文中所阐述的实施例。提供这些实施例是为了使得本公开将是透彻并且完整的，且这些实施例将把主题的范围完整地传达给所属领域的技术人员。在附图中，相同标号始终指代相同元件。本专利技术的实施例提供图案化衬底的新颖技术，且具体地说提供修饰安置在衬底表面上的掩模特征的新颖技术。如本文中所使用，术语“衬底”可指代实体，例如半导体晶片、绝缘晶片、陶瓷以及安置在其上的任何层或结构。因而，可认为表面特征、层、一系列层或其它实体安置在衬底上，其中衬底可表示例如硅晶片、氧化层等结构的组合。各种实施例提供复合掩模特征或包含多个复合掩模特征的复合掩模。在各种实施例中，复合掩模可充当复合牺牲掩模，其中所述复合牺牲掩模充当图案化衬底中的其它材料或层的复合图案化掩模，且其中所述复合牺牲掩模的至少一部分将在随后工艺期间被去除。其它实施例提供用于形成复合掩模或复合掩模特征的技术，以及用于使用复合掩模或复合掩模特征来图案化衬底的技术。本专利技术的实施例的复合掩模可用作复合图案化掩模，意味着所述复合掩模用来图案化底层的衬底。在多个特定实施例中，提供多种用于形成用以图案化衬底的结构的方法。在一个实施例中，一种方法可包含在安置于衬底上的掩模中提供初始掩模特征或多个此类特征，其中所述初始掩模特征由第一材料形成。初始掩模特征可由例如含碳“硬掩模”材料、光刻胶材料或其它材料等已知掩模材料形成。所述方法可进一步包含将包含金属物质的离子束相对于衬底平面的垂线以非零入射角θ引导到初始掩模特征。以此方式，可形成复合掩模特征，其中所述复合掩模特征包含安置在初始掩模特征上的帽材料。具体地说，帽材料可包含所述金属物质。因而，复合掩模特征可用作牺牲掩模，其中在后续工艺中可消耗所述掩模的一部分以图案化衬底。例如，在特定实施例中，一种方法可进一步包含执行衬底蚀刻的操作，其中在衬底中形成蚀刻特征，其中初始掩模特征的至少一部分在衬底蚀刻之后仍保留。如下详述，与例如仅形成一层或一种材料的掩模等常规掩模相比，复合掩模特征可提供若干优点。此外，本专利技术的实施例提供已知方法尚未实现的用于形成此类复合掩模特征的技术。图1A到1E描绘根据本公开的各种实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：在安置于衬底上的掩模中提供初始掩模特征，所述初始掩模特征包括第一材料，所述衬底限定衬底平面；将离子作为离子束相对于所述衬底平面的垂线以非零入射角θ引导到所述初始掩模特征，其中形成复合掩模特征，所述复合掩模特征包括安置在所述初始掩模特征上的帽材料，所述帽材料包括所述离子；以及执行衬底蚀刻，其中在所述衬底中形成蚀刻特征，其中所述初始掩模特征的至少一部分在所述衬底蚀刻之后仍保留，其中所述衬底以第一蚀刻速率蚀刻所述第一材料且以第二蚀刻速率蚀刻所述帽材料，所述第一蚀刻速率大于所述第二蚀刻速率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.09 US 62/372,388;2016.10.18 US 15/296,7821.一种方法，其包括：在安置于衬底上的掩模中提供初始掩模特征，所述初始掩模特征包括第一材料，所述衬底限定衬底平面；将离子作为离子束相对于所述衬底平面的垂线以非零入射角θ引导到所述初始掩模特征，其中形成复合掩模特征，所述复合掩模特征包括安置在所述初始掩模特征上的帽材料，所述帽材料包括所述离子；以及执行衬底蚀刻，其中在所述衬底中形成蚀刻特征，其中所述初始掩模特征的至少一部分在所述衬底蚀刻之后仍保留，其中所述衬底以第一蚀刻速率蚀刻所述第一材料且以第二蚀刻速率蚀刻所述帽材料，所述第一蚀刻速率大于所述第二蚀刻速率。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述帽材料包括铝、钽、钨、钛、氧化铝、氧化钽、氮化铝、氮化钽、氮化钨或氮化钛。3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在所述引导所述离子束期间将一定通量的反应性物质提供到所述衬底。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述执行所述衬底蚀刻包括将反应性蚀刻剂引导到所述衬底，所述第一蚀刻速率是所述第二蚀刻速率的至少五倍。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述引导所述离子束包括将第一通量的金属物质提供到所述衬底，所述方法进一步包括在所述引导所述离子束期间将第二通量的反应性物质提供到所述衬底，其中所述帽材料包括由所述金属物质形成的氧化物或由所述金属物质形成的氮化物。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述引导所述离子束包括：当所述衬底处于第一位置中时将所述离子束以包括第一剂量的所述金属物质的第一暴露引导到所述衬底；使所述衬底围绕所述垂线从所述第一位置旋转到第二位置；以及当所述衬底处于所述第二位置中时将所述离子束以包括第二剂量的所述金属物质的第二暴露引导到所述衬底。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述引导所述离子束之前，将整形离子束引导到所述初始掩模特征，其中所述初始掩模特征的顶部区域在所述帽材料形成之前发生变化。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子束包括离子能量为100eV至2000eV的离...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·哈塔拉，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：美国,US