通过部分刻蚀图案化抗反射涂层层的方法技术

描述了一种图案化薄膜的方法。该方法包括在衬底上形成要图案化的薄膜，在薄膜上形成抗反射涂层（ＡＲＣ）层，并在ＡＲＣ层上形成掩模层。其后，对掩模层图案化以在其中形成图案，并且利用诸如刻蚀工艺之类的转移工艺将图案部分转移到ＡＲＣ层。一旦去除了掩模层，就利用刻蚀工艺将图案完全转移到ＡＲＣ层，并且利用另一刻蚀工艺将ＡＲＣ层中的图案转移到下层的薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于图案化衬底上的薄膜的方法，更具体而言涉及利用部 分刻蚀的抗反射涂层(ARC)层来图案化衬底上的薄膜的方法。
技术介绍
在材料处理方法中，图案刻蚀包括向衬底的上表面施加一薄层的诸如 光刻胶之类的光敏性材料，随后对光敏性材料的薄层进行图案化以提供用 于在刻蚀期间将该图案转移到衬底上的下层薄膜的掩模。光敏性材料的图 案化一般涉及利用例如光刻系统通过光敏性材料的光罩(和关联的光学元 件)由辐射源进行曝光，接着利用显影溶剂去除光敏性材料的辐射区域 (在正性光刻胶的情况下)或非辐射区域(在负性光刻胶的情况下)。而 且，该掩模层可包括多个子层。一旦图案被转移到下层的薄膜，就有必要在不损伤下层薄膜的材料性 能的情况下去除掩模层。例如，薄膜可包括可用在用于电子器件的生产线末端(BEOL)金属化方案中的低介电常数(低k或超低k)电介质膜。这 种材料可包括非多孔低k电介质以及多孔低k电介质，并且当暴露于用于 去除掩模层和其子层所必需的化学物质时易受到损伤，例如，介电常数的 下降、水吸附、残留物形成等等。因此，建立这样的图案转移方案是很重要的这种图案转移方案减少了在形成这种图案并且去除所必需的(一层 或多层)掩模层时损伤下层薄膜的可能性。
技术实现思路
本专利技术涉及用于图案化衬底上的薄膜的方法。根据一个实施例，描述了一种利用抗反射涂层(ARC)层图案化薄膜 的方法。形成在上覆于ARC层的掩模层中的图案被部分转移到ARC层， 然后掩模层被去除。其后，图案利用刻蚀工艺被完全转移到ARC层。根据另一实施例，描述了一种图案化衬底上的薄膜的方法和一种用于 图案化的计算机可读介质，包括在衬底上准备膜叠层，该膜叠层包括形 成在衬底上的薄膜、形成在薄膜上的抗反射涂层(ARC)层以及形成在 ARC层上的掩模层；在掩模层中形成图案；通过将图案转移到小于ARC 层的厚度的某一深度来将图案部分转移到ARC层；在将图案部分转移到 ARC层之后去除掩模层的剩余部分；通过刻蚀ARC层完成图案到ARC层 的转移；以及将图案转移到薄膜，同时基本消耗光ARC层。附图说明在附图中图1A至IJ示意性地图示了用于图案化衬底上的薄膜的已知方法；图2A至2K示意性地图示了根据本专利技术实施例的用于图案化衬底上的薄膜的方法；以及图3图示了根据本专利技术实施例的用于图案化衬底上的薄膜的方法的流程图。具体实施方式在下面的描述中，出于说明而不是限制的目的，给出了特定的细节， 例如具体工艺和图案化系统。然而，应当理解，在脱离这些特定细节的其 他实施例中也可以实践本专利技术。现在参考附图，其中相似的标号在多个附图中始终指代相同或相应的 部件，图1A至1J示意性地图示了根据现有技术的图案化衬底的方法。如图1A所示，光刻结构100包括形成在衬底110上的膜叠层。膜叠层包括 形成在衬底110上的诸如电介质层之类的薄膜120、形成在薄膜120上的 有机平坦化层(OPL) 130、形成在OPL 130上的抗反射涂层(ARC)层 140以及形成在ARC层140上的光刻胶层150。如图1B所示，利用光刻系统将光刻胶层150暴露于第一图像图案 152，其后在图1C中，在显影溶剂中对第一图像图案152显影以在光刻胶 层150中形成第一图案154。利用干法刻蚀工艺将光刻胶层150中的第一 图案154转移到下层的ARC层140以形成第一 ARC图案142，如图1D所 示。现在，如图1E所示，去除光刻胶层150，并且向ARC层MR头装置 140施加第二光刻胶层160。利用光刻系统将第二光刻胶层160暴露于第 二图像图案162，如图1F所示，其后在图1G中，在显影溶剂中对第二图 像图案162显影以在第二光刻胶层160中形成第二图案164。利用刻蚀工 艺将第二光刻胶层160中的第二图案164转移到下层的ARC层140以形成 第二ARC图案144，如图1H所示。分别如图1I和1J所示，去除第二光刻胶层160，并且利用一种或多种 刻蚀工艺将第一和第二 ARC图案142和144转移到下层的OPL 130和薄 膜120以形成第一特征图案122和第二特征图案124。然而，如图1J所 示，在到薄膜120的图案转移完成时，ARC层140只被部分消耗，从而除 了剩余的OPL之外还留下了要去除的材料。专利技术人已经观察到，去除剩余 的ARC层所需的诸如快速刻蚀(flash etch)之类的工艺对于下层的薄膜 120的材料性能是有损害的。例如，薄膜120可包括可用在用于电子器件的生产线末端(BEOL) 金属化方案中的低介电常数(低k或超低k)电介质膜。这种材料可包括非多孔低k电介质以及多孔低k电介质，并且当暴露于用于去除ARC层 140所必需的化学物质时易受到损伤，例如，下降介电常数、吸附水、形 成残留物等等。一种选项是减小ARC层140的厚度，以使得其在转移图案到薄膜120 的期间基本被消耗光。然而，ARC层140的厚度由用于提供光刻胶层的图 案化期间的抗反射性能所给出的需求规定。例如，当ARC层被配置为引 起入射电磁(EM)辐射和反射EM辐射之间的破坏性干扰时，ARC层 140的厚度(t)应当被选为在光刻胶层的成像期间入射EM辐射的四分之 一波长(即，t~X/4、 3人/4、 5人/4等)。或者，例如，当ARC层被配置为 吸收入射EM辐射时，ARC层140的厚度(t)应当被选为足够厚以允许 入射EM辐射的吸收。在任何一种情况下，对于当前几何结构专利技术人都已 经观察到，提供抗反射性能所需的最小厚度仍然导致在将图案转移到下层 的薄膜之后ARC层只有部分被消耗。因此，根据本专利技术的实施例，在图2A至2K和图3中图示了一种图案 化衬底的方法。该方法在流程图500中示出，并且开始于510，在510中 形成光刻结构200，光刻结构200包括形成在衬底210上的膜叠层。膜叠 层包括形成在衬底210上的薄膜220、形成在薄膜220上的可选的有机平 坦化层(OPL) 230、形成在可选的OPL 230上(或者如果没有OPL 230 则形成在薄膜220上)的抗反射涂层(ARC)层240以及形成在ARC层 240上的光刻胶层250。尽管膜叠层被示为直接形成在衬底210上，但是 在膜叠层和衬底210之间可以存在额外的层。例如，在半导体器件中，膜 叠层可以适用于一个互连级的形成，并且该互连级可以形成在衬底210上 的另一互连级上。另外，薄膜220可包括单种材料层或多种材料层。例 如，薄膜220可包括具有封盖层的体材料层。薄膜220可包括导电层、非导电层或半导电层。例如，薄膜220可包 括包含金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属硅酸盐、金 属硅化物、硅、多晶硅、掺杂硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氧氮化硅 等等的材料层。另外，例如，薄膜220可包括具有小于Si02的介电常数的 标称介电常数值的低介电常数(即低k)或超低介电常数(即超低k)电 介质层，Si02的介电常数大约为4 (例如，热二氧化硅的介电常数可以从 3.8到3.9)。更具体而言，薄膜220可具有3.7或更小的介电常数，例如 从1.6到3.7的介电常数。这些电介质层可包括有机、无机或无机-有机混杂材料中的至少一种。 另外，这些电介质层可以是多孔的或非多孔的。例如，这些电介质层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案化衬底上的薄膜的方法，包括：在所述衬底上准备膜叠层，所述膜叠层包括形成在所述衬底上的所述薄膜、形成在所述薄膜上的抗反射涂层层以及形成在所述抗反射涂层层上的掩模层；在所述掩模层中形成图案；通过将所述图案转移到小 于所述抗反射涂层层的厚度的某一深度，来将所述图案部分转移到所述抗反射涂层层；在将所述图案部分转移到所述抗反射涂层层之后去除所述掩模层的剩余部分；通过刻蚀所述抗反射涂层层完成所述图案到所述抗反射涂层层的转移；以及将所述 图案转移到所述薄膜，同时基本消耗光所述抗反射涂层层。

【技术特征摘要】
US 2006-9-22 11/534,4201.一种图案化衬底上的薄膜的方法，包括在所述衬底上准备膜叠层，所述膜叠层包括形成在所述衬底上的所述薄膜、形成在所述薄膜上的抗反射涂层层以及形成在所述抗反射涂层层上的掩模层；在所述掩模层中形成图案；通过将所述图案转移到小于所述抗反射涂层层的厚度的某一深度，来将所述图案部分转移到所述抗反射涂层层；在将所述图案部分转移到所述抗反射涂层层之后去除所述掩模层的剩余部分；通过刻蚀所述抗反射涂层层完成所述图案到所述抗反射涂层层的转移；以及将所述图案转移到所述薄膜，同时基本消耗光所述抗反射涂层层。2. 如权利要求1所述的方法，其中所述在所述掩模层中形成图案的步 骤包括在光刻胶层中形成图案。3. 如权利要求2所述的方法，其中所述在所述掩模层中形成图案的步 骤包括利用光刻系统采用图像图案对所述光刻胶层成像；以及 对所述光刻胶层显影以在所述光刻胶层中形成所述图像图案。4. 如权利要求1所述的方法，其中所述将所述图案部分转移到所述抗 反射涂层层的步骤包括执行干法刻蚀、或湿法刻蚀或其组合中的至少一 种。5. 如权利要求4所述的方法，其中所述将所述图案部分转移到所述抗 反射涂层层的步骤包括执行干法等离子体刻蚀、干法非等离子体刻蚀或其 组合。6. 如权利要求4所述的方法，其中所述将所述图案部分转移到所述抗 反射涂层层的步骤包括执行各向异性干法刻蚀工艺、反应性离子刻蚀工 艺、激光辅助刻蚀工艺、离子研磨工艺或印刷工艺或其中两者或更多者的 组合。7. 如权利要求1所述的方法，其中所述完成所述图案到所述抗反射涂 层层的转移的步骤包括执行湿法刻蚀工艺、或干法刻蚀工艺或其组合。8. 如权利要求1所述的方法，其中所述形成所述掩模层的步骤包括在所述抗反射涂层层上形成248nm光刻胶、193nm光刻胶、157...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑德拉海岚德，香农迪恩，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]