光阻材料及硬掩模前驱物的原子层沉积制造技术

本发明专利技术提供了用于在基板上形成对辐射敏感的光阻的方法。描述了形成薄膜(例如含硅薄膜)光阻的原子层沉积方法。所述工艺可重复多次，以沉积多层硅光阻层。同时揭露了利用含碳底层，例如非晶碳层沉积光阻与在光阻中形成图案的工艺。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例大体涉及辐射敏感的光阻材料以及制造与图案化此类光阻的方法。
技术介绍
在集成电路(IC)或芯片的制造中，使用图案化的光暴露在诸如半导体晶圆的基板表面上(典型地是在光敏性光阻材料中)定义出有用的形状或特征结构。芯片上的特征结构尺寸持续地变得更小，从而需要更复杂更短波长的微影技术。下一代微影技术(NGL)被期待可取代目前的光学微影方法，例如在20nm技术节点及20nm以下技术节点中。超紫外线(EUV)微影技术(EUVL),同时还有远UV、x射线微影技术与电子束(e-beam)微影技术显示了作为下一代微影技术的可能。超紫外线微影技术(「EUVL」)应用大致在10纳米(nm)至15nm范围中的短波长辐射(「光」)来图案化尺寸小于IOOnm的特征结构。因为超紫外线(EUV)辐射会被几乎所有的材料吸收，所以在EUVL中所使用的掩模是反射型掩模。反射型掩模反射在掩模的一些区域中的辐射，并吸收在该掩模的其它区域中的辐射。自掩模反射的光在沉积于晶圆基板(例如硅)上的光阻(或「阻剂」)上重制掩模的图像。当照射辐射或暴露于辐射时，光阻发生化学反应，然后显影以于晶圆上产生掩模的复制图案。对EUV、远UV、电子束与X射线辐射敏感的阻剂材料的理想特质包括坚固黏着、热与机械稳定性，以及可利用等离子体蚀刻或清除(例如氧等离子体蚀刻)的移除能力中的一种或多种。由于EUV与其它类型的下一代微影技术曝光(例如远UV与电子束)是在真空下进行，因此应使会污染昂贵的反射型多层光学元件的挥发性成分的除气最低或排除。也会需要阻剂呈现足够的传导性，以使得与暴露于辐射期间产生的二次电子相关的邻近效应达到最小。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例涉及在基板上形成辐射敏感的光阻的方法，该方法包括:使基板相继暴露至第一前驱物与第二前驱物的交替脉冲，该第一前驱物含有具可交联单体的取代基以及选自臭氧、H2O, H2O2, NH3、反应性氧、反应性氮及反应性氢的反应物，该第二前驱物含有反应性单体，所述反应性单体可与该第一前驱物中的取代基交联形成沉积层，使得在该沉积层中该第一前驱物与该第二前驱物中的可交联的反应性单体部分保持不反应且可溶于显影剂溶液；以及选择性地使部分的该沉积层暴露于辐射以产生图案，在该图案中，该沉积层的暴露部分含有交联的单体，所述交联的单体于该基板上形成薄膜，该薄膜比该沉积层的未暴露部分对显影剂溶液的溶解性更差。该辐射可选自超紫外线(EUV)、远紫外线、X射线与电子束。在一实施例中，该方法还包括使该沉积层的未暴露部分与显影剂溶液接触，并自基板移除所述未暴露部分。在一特定实施例中，辐射暴露包含暴露于电子束。在其它实施例中，辐射暴露是在真空中实施。在特定实施例中，前驱物是金属或金属氧化物前驱物。在其它特定实施例中，辐射可为EUV、远紫外线(远UV、200nm及更短)、X射线以及电子束，所述辐射可用于图案化光阻。根据一个或多个实施例，也可形成对其它辐射类型(例如，X射线、离子束以及其它辐射源)敏感的光阻材料。在一个实施例中，该沉积层是通过原子层沉积所形成，所述原子层沉积包括:(a)使基板暴露至第一前驱物(例如，金属氧化物前驱物)的脉冲，该第一前驱物含有的取代基具有沉积在该基板上的可交联单体；(b)使该基板暴露至第一反应物脉冲以与该第一前驱物表面反应，该第一反应物脉冲选自臭氧、H2O, H2O2, NH3、反应性氧、反应性氮及反应性氢；(C)使该基板暴露至第二前驱物(例如，金属氧化物前驱物)，该第二前驱物含有反应性单体，所述反应性单体可与该第一前驱物中的取代基交联；以及(d)使该基板暴露至第二反应物脉冲以与该第二前驱物进行表面反应，该第二反应物脉冲选自臭氧、H20、H2O2、NH3>反应性氧、反应性氮及反应性氢。在一个实施例中，(a)至(d)包含单原子层沉积循环，且该循环系至少重复一次。在一个实施例中，该第一前驱物与该第二前驱物是相同的。在一个实施例中，该第一前驱物与该第二前驱物是不同的。在一更特定的实施例中，该第一前驱物为TSA而该第二前驱物为乙炔。在一个实施例中，该反应物脉冲选自反应性氧、氢与氮物种中之一，其中该反应性物种是于远程等离子体中产生。在一个实施例中，未暴露的沉积层部分仅部分水解或保持为不完全缩合。在一个实施例中，相继的交替脉冲之后进行净化工序。在特定实施例中，前驱物选自挥发性的含硅前驱物。在一个或多个实施例中，在形成沉积层之前，基板表面涂布非晶碳层或不溶于显影剂溶液中的聚合物薄膜。在一个实施例中，聚合物为含碳光阻。在一个实施例中，第一金属氧化物前驱物中所存在的可交联单体包含S1-H键，且在第二前驱物中所存在的可交联的单体包含娃醇、乙稀基、丙稀基或齒代甲基。本专利技术的第二方面涉及一种在基板上形成图案化光阻的方法，该方法包括:通过原子层沉积使基板相继暴露至含S1-H前驱物与含硅前驱物的交替脉冲，以于该基板上形成沉积层，其中该含硅前驱物含有可交联单体；以及选择性地使部分的该沉积层暴露于辐射(例如超紫外线)，以形成图案，在该图案中该沉积层的暴露部分比在该基板上的沉积层的未暴露部分更多交联。该辐射可选自超紫外线(EUV)、远紫外线、X射线与电子束。在该第二方面的一个实施例中，该沉积层的暴露部分于该基板上形成交联含娃薄膜。在该第二方面的一个实施例中，该含硅前驱物包含氧化硅前驱物。在该第二方面的一个实施例中，该方法还包括:在使该基板暴露至该含S1-H前驱物与含有可交联单体的该含硅前驱物之后，使该基板暴露至第一反应物脉冲，以与该第一金属氧化物前驱物表面反应，其中该第一反应物脉冲选自臭氧、Η20、Η202、ΝΗ3、反应性氧、反应性氮及反应性氢。在该第二方面的一个实施例中，选择性地暴露部分的该沉积层使该沉积层的未暴露部分比暴露部分更溶于显影剂溶液中。该第二方面的一个实施例包含移除可溶解的层部分。根据该第二方面的一个实施例，未暴露的可溶解的层部分仅部分水解，或虽然水解但未完全缩合。在该第二方面的一个或多个实施例中，在相继交替脉冲后进行净化工序。在该第二方面的一个实施例中，所述可交联单体包含烃基、乙烯基、丙烯基或卤代甲基。在该第二方面的一实施例中，该含S1-H前驱物选自三硅烷胺、1，3，5-三硅环己烷、1，3，5-三硅戊烷、二(二乙氨基)硅烷、二(叔丁氨基)硅烷、二氯硅烷、二溴硅烷、二碘硅烷与硅乙烷的群组。在该第二方面的一实施例中，该含S1-H层的沉积使用在引入该含S1-H前驱物前、中或后立即执行的远程等离子体活化。在该第二方面的一实施例中，提供可交联单体的该第~■含娃如驱物是以氧化娃为基础的如驱物，含有乙稀基取代基、丙稀基取代基、齒代甲基取代基、烷氧化物、羧酸盐、以及卤化物中的一种或多种，所述第二含硅前驱物暴露于水时水解以形成硅醇取代基，其中至少部分第二含硅前驱物在超紫外线暴露之前于所产生薄膜中保持未缩合。在该第二方面的一实施例中，在形成该沉积层之前，在基板上沉积底层。在实施例(包含底层的实施例)中，该底层是通过化学气相沉积所形成的含碳层。举例而言，该底层可包含非晶碳。在以显影步骤移除该薄膜的未暴露部分之后，该沉积层的暴露部分即为底层提供掩模。一个或多个实施例包含进行氧反应性离子蚀刻工序，以经由掩模与底层作图案转移以形成该图案。第三方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西·W·韦德曼，蒂莫西·米凯尔松，保罗·迪顿，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：
国别省市：