在衬底上形成结构的方法技术

提供了一种通过向衬底提供硬掩模材料在所述衬底上形成层的方法。在N个渗透循环期间，用渗透材料渗透所述硬掩模材料，所述渗透循环是通过以下进行：a)将第一前驱体提供至在反应腔室中的衬底上的所述硬掩模材料上，保持第一时间段T1；b)移除所述第一前驱体的一部分，保持第二时间段T2；以及c)将第二前驱体提供至在所述衬底上的所述硬掩模材料上，保持第三时间段T3，以使所述第一和第二前驱体彼此反应，形成所述渗透材料。

A Method of Forming Structures on Substrates

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在衬底上形成结构的方法
本公开大体上涉及用于制造电子装置的方法和系统。更具体地说，本公开涉及用于在衬底上形成结构的方法。
技术介绍
随着半导体装置的尺寸变得越来越小的趋势，出现了不同的图案化技术。这些技术包含间隔物界定的四重图案化、极紫外光刻(EUV)以及EUV与间隔物界定的双重图案化的组合。另外，定向自组装(DSA)也已经被视为未来光刻应用的一种选择。DSA涉及使用嵌段共聚物界定用于自组装的图案。所使用的嵌段共聚物可包含聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚苯乙烯或聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸甲酯)(PS-b-PMMA)。其它嵌段共聚物可包含新兴的“高χ(high-Chi)”聚合物，这些聚合物有可能实现小尺寸。上文所描述的图案化技术可利用安置于衬底上的至少一种聚合物抗蚀剂以实现对衬底的高分辨率图案化。为了满足高分辨率和线边缘粗糙度两方面的要求，聚合物抗蚀剂通常可以是薄层。然而，此类薄聚合物抗蚀剂可能具有若干缺点。确切地说，高分辨率聚合物抗蚀剂可能具有低耐蚀刻性。这种低耐蚀刻性使得图案化抗蚀剂向底层转印变得困难。当进一步按比例缩小半导体装置的尺寸需要先进高分辨率聚合物抗蚀剂具有甚至更低的耐蚀刻性和蚀刻选择性时，低耐蚀刻性的问题会变得严重。另外，高分辨率聚合物抗蚀剂还可能在获得的图案中产生高边缘粗糙度。因此，将聚合物抗蚀剂的图案转印至硬掩模上可能是有利的。硬掩模是在半导体加工中使用的代替具有较高耐蚀刻性和蚀刻选择性的聚合物或其它有机“软”抗蚀剂材料作为蚀刻掩模的材料。因此，可能需要具有先进特性的硬掩模系统。
技术实现思路
根据本专利技术的至少一个实施例，提供一种在衬底上形成结构的方法。所述方法包括：在反应腔室中向所述衬底提供硬掩模材料；以及在一个或多个渗透循环期间，用渗透材料渗透所述硬掩模材料。所述循环可包括：a)将第一前驱体提供至在所述反应腔室中的所述衬底上的所述硬掩模材料上，保持第一时间段T1；b)从所述反应腔室中移除所述第一前驱体的一部分，保持第二时间段T2；以及c)将第二前驱体提供至在所述衬底上的所述硬掩模材料上，保持第三时间段T3，使所述第一和第二前驱体彼此反应，在所述硬掩模材料中形成所述渗透材料。出于概述本专利技术和所实现的优于现有技术的优势的目的，上文中描述了本专利技术的某些目标和优势。当然，应理解，未必所有此类目标或优势都可以根据本专利技术的任何特定实施例实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本专利技术可以按实现或优化如本文中所传授或提出的一种优势或一组优势，但不必实现如本文中可能传授或提出的其它目标或优势的方式来实施或进行。所有这些实施例都意图在本文中所公开的本专利技术的范围内。由以下参照附图的某些实施例的详细描述，本领域的技术人员将对这些和其它实施例变得显而易见，本专利技术不限于所公开的任何特定实施例。附图说明下文将参照某些实施例的图式来描述本文中所公开的本专利技术的这些和其它特征、方面和优势，所述实施例意图说明而不是限制本专利技术。图1是根据本专利技术至少一个实施例的流程图。图2示出根据本公开的各种示例性实施例的示例性系统。图3示出根据本公开的各种示例性实施例的额外示例性系统。应了解，图中的元件是出于简单和清晰的目的而说明，且未必按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其它元件放大，以有助于增进对本公开所说明的实施例的理解。具体实施方式尽管下文公开了某些实施例和实例，但本领域的技术人员将理解，本专利技术扩展超出了本专利技术具体公开的实施例和/或用途以及其显而易见的修改和等效物。因此，预期所公开的本专利技术的范围不应受下文所描述的特定所公开的实施例限制。根据本专利技术的实施例涉及硬掩模与膜渗透程序的组合。这种硬掩模与渗透程序的组合可以明显改变硬掩模的特性(例如蚀刻速率或甚至是图案化特征的宽度的LER)。图1示出了根据本专利技术的至少一个实施例的方法100。方法100包含将衬底提供至反应腔室中的第一步骤110，所述衬底在该衬底的顶部上具有至少一种硬掩模材料。硬掩模材料可以是多孔的。孔隙率可以通过测量硬掩模材料中的空隙空间占硬掩模材料总体积的分数来测量并且可以具有在0与1之间的值。如果空隙空间相对于所述总体积的分数大于0.1、大于0.2或甚至大于0.3，则所述硬掩模材料可以被限定为多孔的。硬掩模材料可以例如包括旋涂玻璃或旋涂碳层、氮化硅层、抗反射涂料或非晶碳膜。旋涂玻璃或旋涂碳层可通过在衬底上旋涂玻璃或碳层来提供，由此提供硬掩模材料。另外，所述硬掩模材料可以包括SiCOH或SiOC。在一个实施例中，可以在硬掩模材料上提供图案化层并且可以在硬掩模材料中蚀刻所述图案化层的图案，产生图案化的硬掩模。随后，可以移除所述图案化层并且所述图案化的硬掩模可以被用于进一步加工。这可以通过施加耐蚀刻性较高的硬掩模来缓解高分辨率硬掩模材料可能具有低耐蚀刻性的问题。硬掩模可以被进一步加工以改善图案化的硬掩模的线边缘粗糙度或线宽。在所述硬掩模与所述图案化层之间可以存在中间层。在一个实施例中，可以通过在硬掩模材料的顶部上提供抗蚀剂(例如光致抗蚀剂)层；并用(光学)光刻设备使所述抗蚀剂层图案化，由此在所述硬掩模材料上提供图案化层。所述光致抗蚀剂层可以具有低耐蚀刻性并且通过将所述抗蚀剂层中的图案转印至所述硬掩模上，可以改善图案的耐蚀刻性。可以对抗蚀剂层进行退火。退火步骤的目的可以是使抗蚀剂中的水分或其它污染物脱气、使抗蚀剂硬化或选择性烧掉衬底表面的部分抗蚀剂。在一个实施例中，可以通过在硬掩模材料上具有嵌段共聚物膜并促进嵌段共聚物膜的定向自组装以形成图案化层，在所述硬掩模材料的顶部上提供图案化层。所述嵌段共聚物膜可以具有低耐蚀刻性并且通过将所述共聚物中的图案转印至所述硬掩模上，可以改善图案的耐蚀刻性。必要时，可以在硬掩模材料与嵌段共聚物层之间提供中间图案化层，以引导嵌段共聚物膜。在对嵌段共聚物膜执行自组装退火以便在获得的图案中实现低缺陷密度的实施例中，退火程序的程序参数，如时间、温度以及周围条件和压力至关重要。可能需要较长退火时间来获得低缺陷密度。退火可以在范围介于100℃与400℃之间、优选地介于200℃与300℃之间的温度下，并且最优选地在250℃下进行约60分钟。取决于所希望的退火量，其它温度和持续时间也是可能的。然而，自组装退火的温度不应升得过高，否则聚合物可能开始分解。进行退火的周围环境可以包括氮气、氩气、氦气、氢气、氧气、臭氧、水蒸气、溶剂蒸气或这些气体的混合物。退火周围环境的压力可以是在超高真空至大气压或甚至高于大气压的范围内的任何压力。根据本专利技术的一个实施例，退火程序可以在单晶片热板上进行。根据本专利技术的另一实施例，分批反应器可以被证明对需要较长退火时间的程序有益。分批反应器可以固持在2与250个之间的衬底，优选地在5与150个之间的衬底，或最优选地约100个衬底。例如，可以操作包括两个或更多个反应腔室的集群工具以使得一个反应腔室，优选地一个分批反应器可以被用于退火程序。由此可以通过一种具成本效益的方式执行约1-2小时的较长退火。方法100可以包括第二步骤120，在该步骤中，可以在一个或多个渗透循环期间，用渗透材料渗透硬掩模材料。每个渗透循环可以包括以下步骤：步骤120a，将第一前驱体提供至在反应腔室中的衬底上的硬掩模材料上，保持第一时间段T1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在衬底上形成结构的方法，其包括：在反应腔室中向所述衬底提供硬掩模材料；以及在一个或多个渗透循环期间，用渗透材料渗透所述硬掩模材料，所述一个或多个渗透循环包括：a)将第一前驱体提供至在所述反应腔室中的所述衬底上的所述硬掩模材料上，保持第一时间段T1；b)从所述反应腔室中移除所述第一前驱体的一部分，保持第二时间段T2；以及c)将第二前驱体提供至在所述衬底上的所述硬掩模材料上，保持第三时间段T3，使所述第一和第二前驱体彼此反应，在所述硬掩模材料中形成所述渗透材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.15 US 15/380,8951.一种在衬底上形成结构的方法，其包括：在反应腔室中向所述衬底提供硬掩模材料；以及在一个或多个渗透循环期间，用渗透材料渗透所述硬掩模材料，所述一个或多个渗透循环包括：a)将第一前驱体提供至在所述反应腔室中的所述衬底上的所述硬掩模材料上，保持第一时间段T1；b)从所述反应腔室中移除所述第一前驱体的一部分，保持第二时间段T2；以及c)将第二前驱体提供至在所述衬底上的所述硬掩模材料上，保持第三时间段T3，使所述第一和第二前驱体彼此反应，在所述硬掩模材料中形成所述渗透材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括：在所述硬掩模材料上提供图案化层；以及在所述硬掩模材料中蚀刻所述图案化层的图案，产生图案化的硬掩模。3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述硬掩模材料上提供所述图案化层包括：在所述硬掩模材料上提供光致抗蚀剂层；以及用光刻设备使所述光致抗蚀剂层图案化。4.根据权利要求2所述的方法，其中在所述硬掩模材料上提供图案化层包括：在所述硬掩模材料上提供嵌段共聚物膜；以及促进所述嵌段共聚物膜的定向自组装以形成所述图案化层。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个渗透循环包括：d)移除所述第二前驱体的一部分，保持第四时间段T4；并且所述一个或多个渗透循环是在1至60个渗透循环之间。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述掩模材料是多孔的。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述硬掩模材料包括旋涂玻璃或旋涂碳层。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述硬掩模材料包括氮化硅层。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述硬掩模材料包括抗反射涂料。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述硬掩模材料包括非晶碳、SiCOH或SiOC材料。11.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述第一和/或第二前驱体包括将所述第一或第二前驱体从所述反应腔室泵出。12.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述第一和/或第二前驱体包括在所述反应腔室中提供吹扫气体以吹扫掉所述第一和/或第二前驱体。13.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·卡内鹏，J·W·麦斯，B·琼布罗德，K·K·卡谢尔，D·皮尔勒科斯，D·K·德罗斯特，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL