用于蚀刻工艺的稳定的光致抗蚀剂结构制造技术

本发明专利技术提供一种在蚀刻层中形成特征的方法，包括：在蚀刻层上形成第一掩模，其中第一掩模限定出多个具有宽度的空间。横向蚀刻第一掩模，其中蚀刻的第一掩模限定出多个具有宽度的空间，其中蚀刻的第一掩模的空间的宽度大于第一掩模的空间的宽度。在蚀刻的第一掩模上形成侧壁层，其中侧壁层限定出多个具有宽度的空间，该空间的宽度小于蚀刻的第一掩模限定的空间的宽度。通过侧壁层在蚀刻层中蚀刻特征，其中该特征的宽度小于蚀刻的第一掩模限定的空间的宽度。除去掩模和侧壁层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于蚀刻工艺的稳定的光致抗蚀剂结构 专利技术的背景本专利技术涉及半导体器件的形成。在对半导体晶片进行处理时，使用熟知的图形化和蚀刻工艺在晶片上确定出半导体器件的特征(feature)。进行这些工艺时，在晶片 上沉积光致抗蚀剂(PR)材料，然后由经过掩模版(reticle)过滤的 光来进行曝光。掩模版可以是一个透明板，已利用能阻止光通过该掩 模版传播的示例的特征几何图形来对该透明板进行图形化。光通过掩模版之后接触光致抗蚀剂材料的表面。光改变光致抗蚀 剂材料的化学组成，这样显影液就能除去部分光致抗蚀剂材料。对于 正光致剂材料，曝光的区域被除去，然而对于负光致抗蚀剂材料， 没有曝光的区域被除去。然后，蚀刻晶片以除去不再受到光致抗蚀剂 材料保护的区域的底层材料，从而在晶片上确定出所需要的特征。已知有几代的光致抗蚀剂。已经发现193nm与更高一代的光致抗 蚀剂材料具有会导致低的蚀刻选择性、线条边沿粗糙、条紋(s tr ia t ion) 和线条扭曲(line wiggling)的轮廓模糊(soft)的问题。线条边 沿粗糙可能是由于光致抗蚀剂掩模的改变，例如化学蚀刻掉部分的光 致抗蚀剂掩模，也可能是由于不均匀的聚合物沉积。不均匀的聚合物 沉积可能与使用的气体、表面材料聚合物粘滞系数或再溅射有关。线 条扭曲被认为是与材料在光致抗蚀剂掩模上沉积引起的应力有关。在 光致抗蚀剂掩模上不均匀的沉积会引起线条扭曲应力。该工艺中会遇 到的问题是条紋和临界尺寸(CD)限制。专利技术概要为了实现上述内容并根据本专利技术的目的，提供一种在蚀刻层中形 成特征的方法。在蚀刻层上形成第一掩模，其中第一掩模限定出多个 具有宽度的空间。横向蚀刻第一掩模，其中蚀刻的第一掩模限定出多 个具有宽度的空间，其中蚀刻的第 一掩模的空间的宽度大于第 一掩模 的空间的宽度。在蚀刻的第一掩模上形成侧壁层，其中侧壁层限定出 多个具有宽度的空间，这些空间的宽度小于蚀刻的第 一掩模限定的空间的宽度。通过侧壁层在蚀刻层中蚀刻特征，其中该特征的宽度小于 蚀刻的第 一掩模限定的空间的宽度。除去掩模和侧壁层。本专利技术的另一方面，提供一种在蚀刻层中形成特征的方法。在蚀 刻层中蚀刻多个通孔。形成沟槽光致抗蚀剂掩模。在沟槽掩模上和多 个通孔的侧壁上形成侧壁层。通过侧壁层在蚀刻层中蚀刻沟槽。本专利技术的另一方面，提供一种在蚀刻层中蚀刻特征的方法。在蚀 刻层上形成具有光致抗蚀剂特征的图形化的光致抗蚀剂掩模，光致抗 蚀剂特征具有侧壁，其中光致抗蚀剂特征的侧壁具有形成峰和谷的条 紋。减小光致抗蚀剂特征的侧壁的条紋。所述减小条紋包括至少一个循环，其中每个循环包括反刻(etch back)由光致抗蚀剂特征的侧 壁的条紋形成的峰和在该光致抗蚀剂特征的侧壁上进行沉积。通过光 致抗蚀剂特征在蚀刻层中蚀刻特征。除去光致抗蚀剂掩模。本专利技术的另一方面，提供一种在蚀刻层中蚀刻特征的方法，该蚀 刻层位于具有光致抗蚀剂特征的图形化的光致抗蚀剂掩模下，该光致 抗蚀剂特征具有侧壁，其中光致抗蚀剂特征的侧壁具有形成峰和谷的 条紋。减小光致抗蚀剂特征的侧壁的条紋包括至少一个循环，其中每 个循环包括提供条紋峰反刻气体；由条紋峰反刻气体形成等离子体； 停止条紋峰反刻气体；提供光致抗蚀剂特征侧壁沉积气体；由光致抗 蚀齐ij特征侧壁沉积气体形成等离子体；以及停止光致抗蚀剂特征,J壁 沉积气体。蚀刻蚀刻层。除去光致抗蚀剂掩模。本专利技术的另 一方面，提供一种用于在蚀刻层中蚀刻特征的装置，剂特征具有侧壁，该光致抗蚀剂特征的侧壁具有形成峰和谷的条紋。一个等离子体处理室包括构成等离子体处理室壳体的室壁；等离 子体处理室壳体内的用于支撑衬底的衬底支撑物；用于调节等离子体 处理室壳体内的压力的压力调节器；至少一个用于向等离子体处理室 壳体提供功率来维持等离子体的电极；向等离子体处理室壳体提供气 体的气体入口；以及对等离子体处理室壳体进行排气的气体出口。 一 个与气体入口具有流体连接的气源，该气源包括条紋峰反刻气源；光致抗蚀剂特征侧壁沉积气源；以及蚀刻层蚀刻气源。 一个控制器可 控制地连接到气源和至少一个电极。该控制器包括至少一个处理器以 及计算机可读介质。该计算机可读介质包括用于减小光致抗蚀剂特征的条紋的计算机可读代码，它包括许多循环，其中每一循环包括用 于从条紋峰反刻气源提供条紋峰反刻气体的计算机可读代码；用于由 条紋峰反刻气体产生等离子体的计算机可读代码；用于停止来自条纟丈 峰反刻气源的条紋峰反刻气体的计算机可读代码；用于从光致抗蚀剂 特征侧壁沉积气源提供光致抗蚀剂特征侧壁沉积气体的计算机可读代码；用于由光致抗蚀剂特征侧壁沉积气体产生等离子体的计算机可读 代码；以及用于停止来自光致抗蚀剂特征侧壁沉积气体光致抗蚀剂特 征侧壁沉积气体的计算机可读代码。计算机可读代码还包括用于蚀刻 蚀刻层以及用于除去光致抗蚀剂掩模的计算机可读代码。下面，在本专利技术的详述部分同时结合后面的附图，详细描述本发 明的上述以及其它特点。附图的简要说明附图用于举例说明本专利技术，而不是限制本专利技术，其中相同的参考 号表示相同的部件。其中附图说明图1是本专利技术实施例中使用的工艺的高级别的流程图2 A-D是根据本专利技术实施例处理的蚀刻层的截面示意图3是本专利技术另一实施例中使用的工艺的高级别流程图4A-H是根据本专利技术另一实施例处理的蚀刻层的截面示意图5是沉积侧壁层的步骤的较详细的流程图6是可用以实现本专利技术的等离子体处理室的示意图7A-B是适合于实现本专利技术实施例中使用的控制器的计算机系统；图8A-C是沉积的截面图9是本专利技术实施例中使用的工艺的高级别的流程图； 图10A-1是根据本专利技术实施例处理的叠层结构的截面示意图和顶 视图11是减小条紋的步骤的较详细的流程图12是可以用来实现本专利技术的等离子体处理室的示意图。伊0选实施例的详细i兌明下面参考如附图中图解地说明的几个优选的实施例来详细描述本专利技术。下面的说明中，描述了一些具体的细节，从而使本专利技术能得到 透彻的理解。显然，对本领域的技术人员来说，没有这些具体的细节 的某些部分或全部，仍然可以实现本专利技术。另外，为了不给本专利技术带 来不必要的混淆，熟知的工艺步骤和/或结构不进行详细的描述。本专利技术提供具有小临界尺寸(CD)的特征。更特定地，本专利技术所 提供的特征的CD比用来蚀刻该特征的光致抗蚀剂图形的CD还小。为了便于理解，图1给出了本专利技术的实施例所使用的工艺的高级 别的流程图。在位于衬底上的蚀刻层上形成第一掩模(步骤104)。图 2A是本专利技术的实施例中图形化的掩模的截面图。在衬底204 (例如晶 片)上设置阻挡层206。在阻挡层206上形成蚀刻层208 (例如导电 金属层或多晶硅层或介电层)。在蚀刻层208上形成抗反射层(ARL) 210 (例如DARC层)。在ARL210上形成图形化的第一掩模212。如图 所示，光致抗蚀剂掩模中的空间222具有宽度Sp。横向蚀刻第一光致抗蚀剂掩模(步骤108),如图2B所示，使得 蚀刻的第一光致抗蚀剂掩模214中的空间224具有宽度Se，该宽度大 于蚀刻的第一掩模中的空间的宽度Sp。说明书和权利要求中，横向蚀 刻被定义为对形成空间(孔)的掩模的侧边的蚀刻，其中横向蚀刻会 增大空间的尺寸。对于沟槽掩模来说，这种横向蚀刻可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在蚀刻层中形成特征的方法，包括：在蚀刻层上形成第一掩模，其中第一掩模限定出多个具有宽度的空间；横向蚀刻第一掩模，其中蚀刻的第一掩模限定出多个具有宽度的空间，其中蚀刻的第一掩模的空间的宽度大于第一掩模的空间的宽度； 在蚀刻的第一掩模上形成侧壁层，其中侧壁层限定出多个具有宽度的空间，该空间的宽度小于蚀刻的第一掩模限定的空间的宽度；通过侧壁层在蚀刻层中蚀刻特征，其中该特征的宽度小于蚀刻的第一掩模限定的空间的宽度；除去掩模和侧壁层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-3-8 11/076,087;US 2005-9-9 11/223,3631.一种在蚀刻层中形成特征的方法，包括在蚀刻层上形成第一掩模，其中第一掩模限定出多个具有宽度的空间；横向蚀刻第一掩模，其中蚀刻的第一掩模限定出多个具有宽度的空间，其中蚀刻的第一掩模的空间的宽度大于第一掩模的空间的宽度；在蚀刻的第一掩模上形成侧壁层，其中侧壁层限定出多个具有宽度的空间，该空间的宽度小于蚀刻的第一掩模限定的空间的宽度；通过侧壁层在蚀刻层中蚀刻特征，其中该特征的宽度小于蚀刻的第一掩模限定的空间的宽度；除去掩模和侧壁层。2. 如权利要求1所述的方法，其中在蚀刻的第一掩模上形成侧 壁层进行至少一个循环，包括沉积阶段，使用第 一气体化学试剂形成沉积等离子体以在第 一掩 才莫的侧壁上形成沉积；以及轮廓整形阶段，使用第二气体化学试剂对在第 一掩模的侧壁上沉 积的轮廓进行整形，其中第 一 气体化学试剂不同于第二气体化学试 剂。3. 如权利要求2所述的方法，其中该在蚀刻的第一掩模上形成 侧壁层进行至少两个循环。4. 如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中该形成侧壁层形成基本上垂直的侧壁。5. 如权利要求1-4中任一项所述的方法，还包括将蚀刻层放 入等离子体处理室中，在该等离子体处理室中进行该横向蚀刻第 一掩 模、形成侧壁层和蚀刻特征。6. 如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中第一掩模是光 致抗蚀剂掩模，并且其中侧壁层由无定形碳材料和聚合物材料中的至 少一种形成。7. 如权利要求6所述的方法，还包括采用单一的剥离步骤来剥 离光致抗蚀剂掩模和侧壁层。8. 如权利要求7所述的方法，其中该剥离光致抗蚀剂掩模和侧壁层包括灰化光致抗蚀剂掩模和侧壁层。9. 如权利要求8所述的方法，其中该灰化光致抗蚀剂掩模和侧 壁层与形成侧壁层和蚀刻是在相同的等离子体处理室进行的。10. 如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中第一掩模是通 孔掩模，其中该蚀刻特征在蚀刻层中蚀刻通孔，还包括在蚀刻层上形成沟槽掩模；在沟槽掩模和通孔的侧壁上形成侧壁层；通过沟槽掩模在蚀刻层中蚀刻沟槽；以及除去沟槽掩模和侧壁层。11. 如权利要求10所述的方法，还包括在沟槽掩模上形成侧壁 层之前横向蚀刻沟槽掩模。12. 如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中第一掩模是光 致抗蚀剂掩模，并且其中由第 一 掩模限定的多个空间形成具有侧壁的 多个掩模特征，该侧壁具有形成峰和谷的条紋，并且其中该横向蚀刻 第 一掩模和在蚀刻的第 一掩模上形成侧壁层包括一个减小多个掩模特 征的侧壁的条紋的循环。13. 如权利要求12所述的方法，减小侧壁的条紋进行至少三个 循环。14. 如权利要求12-13中任一项所述的方法，其中该横向蚀刻 选择性地反刻由掩模特征的侧壁的条紋形成的峰。15. 如权利要求12-14中任一项所述的方法，其中该形成侧壁层填充由条紋形成的谷。16. 如权利要求1-15中任一项所述的方法，其中该横向蚀刻第一掩模，包括提供含卣素气体；以及 由含面素气体形成等离子体。17. 如权利要求1-16中任一项所述的方法，其中该形成侧壁层 包括在掩模特征的侧壁上沉积碳氢化合物和氢氟烃中的至少一种。18. 如权利要求1-16中任一项所述的方法，其中该形成侧壁层 包括提供包含碳氢化合物和氬氟烃中的至少 一种的沉积气体；以及 由沉积气体形成等离子体。19. 如权利要求1-15中任一项所述的方法，其中该横向蚀刻包括提供蚀刻气体；由蚀刻气体形成等离子体；以及 停止蚀刻气体，并且其中该形成侧壁层包括 提供沉积气体；由沉积气体产生等离子体；以及 停止沉积气体。20. —种根据权利要求1-19中任一项的方法形成的半导体器件。21. —种在蚀刻层中形成特征的方法，包括 在蚀刻层中蚀刻多个通孔；形成沟槽光致抗蚀剂掩模；在沟槽掩模上和多个通孔的侧壁上形成侧壁层；通过侧壁层在蚀刻层中蚀刻沟槽。22. 如权利要求21所述的方法，其中该在沟槽掩模上和多个通 孔的侧壁上形成侧壁层包括至少两个循环，其中每个循环包括沉积阶段，使用第 一气体化学试剂形成沉积等离子体以在第 一掩 模的侧壁上进行沉积；轮廓整形阶段，使用第二气体化学试剂对第 一掩模的侧壁上的沉 积的轮廓进行整形...

【专利技术属性】
技术研发人员：SMR萨亚迪，EA哈森，P西里利亚诺，JS金，Z黄，
申请(专利权)人：兰姆研究有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]