亚分辨率衬底图案化的方法技术

本文中公开的技术提供了一种用于衬底图案化的方法，该方法得到非均匀间距(混合间距)的线。技术还可以通过选择性地替换多线层中的材料线来实现高级图案化选项。形成具有三种不同材料的交替线的多线层。使用一个或更多个蚀刻掩模来选择性地去除至少一条未被覆盖的线而不去除其他未被覆盖的线。利用填充材料来替换去除材料。使用蚀刻掩模以及使不同材料线的抗蚀刻性不同来执行选择性去除。

Subresolution Substrate Patterning

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】亚分辨率衬底图案化的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年11月16日提交的、题为“MethodofPatterningforBackEndofLineTrench”的美国临时专利申请第62/422,840号的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
本公开内容涉及衬底处理，并且更具体地涉及用于使衬底图案化——包括使半导体晶片图案化——的技术。在光刻(lithographic)工艺中收缩线宽的方法历来涉及使用更大的NA光学器件(numericalaperture，数值孔径)、更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材料(例如，光致抗蚀剂)的薄层涂覆到衬底的上表面。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衬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调制盘(reticle)(和相关联的光学器件)将光化辐射暴露至辐射敏感材料上。然后，可以在该曝光之后使用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曝光到衬底上的常规光刻技术具有以下各种挑战：限制暴露的特征的尺寸并且限制暴露的特征之间的间距或间隔。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实现的间距更小的间距使较小特征图案化。
技术实现思路
半导体技术不断发展到更小的特征尺寸或节点，包括14纳米、7纳米、5纳米和以下的特征尺寸。制造各种元件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“间距”的概念来描述这些特征的尺寸。间距是两个相邻重复特征中的两个相同点之间的距离。半间距则是相邻特征的相同特征之间的距离的一半。间距减小技术(通常有些错误但常规上)被称为如通过“间距加倍”等所例示的“间距倍增”。间距减小技术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，常规的使间距倍增(更准确地，间距减小或者间距密度的倍增)特定因数涉及将目标间距减小指定因数。通常认为193nm浸没式光刻所使用的双重图案化技术是使22nm节点及更小尺寸节点图案化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)已经被建立为间距密度加倍工艺，并且已经适用于NAND快闪存储器装置的大批量制造。此外，可以获得超精细分辨率以重复SADP步骤两次以使间距成四倍。虽然存在增加图案密度或间距密度的若干图案化技术，但是常规图案化技术存在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间距的特征。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，利用间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，尤其因为这种切割所需的间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一种用于衬底图案化的方法，该方法得到不均匀间距(混合间距)的线。本文中的技术还可以通过选择性地替换多线层中的材料线来实现高级图案化选项。一个实施方式包括使衬底图案化的方法。在衬底的下层上形成多线层。多线层包括具有第一材料、第二材料和第三材料的交替线图案的区域。每条线具有水平厚度、垂直高度，并且跨下层水平地延伸。交替线图案的每条线从多线层的顶表面垂直地延伸至多线层的底表面。在多线层上形成第一蚀刻掩模，所述第一蚀刻掩模未覆盖交替线图案的一部分。去除多线层的第一材料的未被第一蚀刻掩模覆盖的部分。利用从多线层的顶表面垂直地延伸至多线层的底表面的填充材料替换第一材料的去除部分。去除第一蚀刻掩模，得到具有四种不同材料的多线层。可以重复该工艺以替换多线层中的相同线或不同线的其他部分。当然，为了清楚起见，已经呈现了如本文所述的不同步骤的讨论顺序。通常，这些步骤可以以任何合适的顺序执行。另外，尽管本文中的不同特征、技术、配置等中的每一个可以在本公开内容的不同位置中讨论，但是旨在可以彼此独立地或者彼此组合地执行每个概念。因此，可以以许多不同的方式实施和查看本专利技术。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式和/或递增的新颖方面。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式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式的附加细节和/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相应的附图。附图说明参考结合附图考虑的下面的详细实施方式，本专利技术的各种实施方式的更完整的理解及其许多随附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是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的截面侧视图，以及图1B是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的顶视图。图2A是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的截面侧视图，以及图2B是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的顶视图。图3A是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的截面侧视图，以及图3B是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的顶视图。图4A是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的截面侧视图，以及图4B是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的顶视图。图5A是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的截面侧视图，以及图5B是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的顶视图。图6A是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的截面侧视图，以及图6B是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的顶视图。图7A是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的截面侧视图，以及图7B是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的顶视图。图8A是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的截面侧视图，以及图8B是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的顶视图。图9A是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的截面侧视图，以及图9B是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的顶视图。图10A是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的截面侧视图，以及图10B是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的顶视图。图11A是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的截面侧视图，以及图11B是根据本文中公开的实施方式的示例衬底区段的顶视图。具体实施方式本文中公开的技术提供一种用于衬底图案化的方法，该方法得到有时被称为混合间距的非均匀间距的线。本文的技术还可以通过选择性地替换多线层中的材料线来实现高级图案化选项。形成多线层，其具有三种不同材料的交替线。使用一个或更多个蚀刻掩模来选择性地去除至少一条未被覆盖的线而不去除其他未被覆盖的线。利用填充材料来替换去除材料。使用蚀刻掩模以及使不同材料线的抗蚀刻性不同来执行选择性去除。一个实施方式包括使衬底图案化的方法。该方法包括在衬底的下层上(上方)形成多线层。图1A和图1B示出了衬底105上的示例多线层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使衬底图案化的方法，所述方法包括：在衬底的下层上形成多线层，所述多线层包括具有第一材料、第二材料和第三材料的交替线图案的区域，其中，每条线具有水平厚度、垂直高度，并且跨所述下层水平地延伸，其中，所述交替线图案的每条线从所述多线层的顶表面垂直地延伸至所述多线层的底表面；在所述多线层上形成第一蚀刻掩模，所述第一蚀刻掩模未覆盖所述交替线图案的一部分；去除所述多线层的所述第一材料的未被所述第一蚀刻掩模覆盖的部分；利用从所述多线层的所述顶表面垂直地延伸至所述多线层的所述底表面的填充材料替换所述第一材料的去除部分；以及去除所述第一蚀刻掩模，得到具有四种不同的材料的所述多线层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.16 US 62/422,8401.一种使衬底图案化的方法，所述方法包括：在衬底的下层上形成多线层，所述多线层包括具有第一材料、第二材料和第三材料的交替线图案的区域，其中，每条线具有水平厚度、垂直高度，并且跨所述下层水平地延伸，其中，所述交替线图案的每条线从所述多线层的顶表面垂直地延伸至所述多线层的底表面；在所述多线层上形成第一蚀刻掩模，所述第一蚀刻掩模未覆盖所述交替线图案的一部分；去除所述多线层的所述第一材料的未被所述第一蚀刻掩模覆盖的部分；利用从所述多线层的所述顶表面垂直地延伸至所述多线层的所述底表面的填充材料替换所述第一材料的去除部分；以及去除所述第一蚀刻掩模，得到具有四种不同的材料的所述多线层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，去除未被所述第一蚀刻掩模覆盖的所述多线层的所述第一材料包括执行第一蚀刻工艺，所述第一蚀刻工艺蚀刻未被覆盖的所述多线层的所述第一材料，同时所述多线层的所述第二材料和所述第三材料的未被覆盖部分保留在所述衬底上。3.根据权利要求1所述的方法，其中，利用所述填充材料替换所述第一材料的去除部分包括：在所述衬底上沉积所述填充材料，导致所述填充材料最初覆盖所述第一蚀刻掩模和所述多线层；以及使所述衬底平坦化，导致所述第一蚀刻掩模被去除并且所述多线层的所述顶表面上方的所述填充材料被去除。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述多线层上形成第二蚀刻掩模，所述第二蚀刻掩模未覆盖所述交替线图案的第二部分；去除所述多线层的所述第三材料的未被所述第二蚀刻掩模覆盖的部分；以及利用从所述多线层的所述顶表面垂直地延伸至所述多线层的所述底表面的所述填充材料替换所述第三材料的去除部分。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：在所述多线层上形成第三蚀刻掩模，所述第三蚀刻掩模未覆盖所述交替线图案的第三部分；去除所述多线层的所述第一材料的未被所述第三蚀刻掩模覆盖的部分；以及利用从所述多线层的所述顶表面垂直地延伸至所述多线层的所述底表面的所述填充材料替换所述第一材料的去除部分。6.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东·J·德维利耶，尼哈尔·莫汉蒂，杰弗里·史密斯，
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