以氣相沉積來沉積的光刻膠及此光刻膠的制造與光刻系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】以氣相沉積來沉積的光刻膠及此光刻膠的制造與光刻系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求享有于2013年3月14日申請的美國臨時(shí)專利申請序列號16/786，042的優(yōu)先權(quán)，通過引用該申請而將該申請的標(biāo)的并入本文。
[0003]本申請包含與2013年12月23日同時(shí)申請的美國專利申請序列號14/139，307有關(guān)的標(biāo)的，且通過引用該申請而將該申請的標(biāo)的并入本文。
[0004]本申請包含與2013年12月23日同時(shí)申請的美國專利申請序列號14/139，371有關(guān)的標(biāo)的，且通過引用該申請而將該申請的標(biāo)的并入本文。
[0005]本申請包含與2013年12月23日同時(shí)申請的美國專利申請序列號14/139，415有關(guān)的標(biāo)的，且通過引用該申請而將該申請的標(biāo)的并入本文。
[0006]本申請包含與2013年12月23日同時(shí)申請的美國專利申請序列號14/139，507有關(guān)的標(biāo)的，且通過引用該申請而將該申請的標(biāo)的并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0007]本發(fā)明大體涉及極紫外線光刻光刻膠。
【背景技術(shù)】
[0008]極紫外線光刻(EUV，也被稱為軟X射線投影光刻(soft x-ray project1nlithography))是用以取代用于制造0.13微米及更小的最小特征尺寸的半導(dǎo)體器件的深紫外線光刻(deep ultrav1let lithography)的競爭者。
[0009]然而，極紫外線光通常在7至40納米的波長范圍內(nèi)，極紫外線光在實(shí)質(zhì)上所有材料中被強(qiáng)烈吸收。因此，極紫外線系統(tǒng)通過光的反射來工作，而非通過光的透射來工作。通過使用一系列的鏡或透鏡元件，以及反射元件或涂布有非反射性吸收劑掩模圖案的掩模坯料(mask blank)，圖案化光化光(actinic light)被反射至涂布光刻膠的半導(dǎo)體晶片上。
[0010]用于將圖案轉(zhuǎn)印至光刻膠的光刻技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)使得能夠轉(zhuǎn)印日益變小的圖案。這意味著能夠在集成電路中形成更小的集成電路特征。因此，可以在半導(dǎo)體集成電路上的給定區(qū)域中放置更多的元件，因此能夠大大降低集成電路的成本，同時(shí)提高使用這些集成電路的電子器件的功能。
[0011]在制造半導(dǎo)體集成電路時(shí)，在半導(dǎo)體晶片上沉積光刻膠。在暴露至輻射及其他處理時(shí)，光刻膠的被暴露區(qū)域經(jīng)受改變，使得光刻膠的那些區(qū)域更困難或更容易移除。因此，后續(xù)的處理可以選擇性移除較易移除的材料，而留下被圖案化與較難移除的材料。接著此圖案能通過該光刻膠轉(zhuǎn)印至半導(dǎo)體晶片，例如，通過使用剩余的光刻膠作為掩模來將需要的特征蝕刻至半導(dǎo)體晶片的下層中。
[0012]因?yàn)樾枰纬稍絹碓骄?xì)的掩模，因此對于EUV光刻膠也產(chǎn)生許多要求。目前，沒有已知的材料是同時(shí)滿足對EUV光刻膠的分辨率、線邊緣粗糙度以及靈敏性(RLS)的要求。除了 RLS的問題外，用于EUV光刻膠的傳統(tǒng)旋涂式技術(shù)在許多方面都具有缺陷。
[0013]第一，旋涂式光刻膠利用鑄溶劑進(jìn)行涂布，這會造成環(huán)境問題。
[0014]第二，旋涂式沉積技術(shù)并不提供良好的厚度控制，并在垂直的Z方向中具有厚度變化，特別是在膜厚度減小的時(shí)候。
[0015]第三，旋涂式光刻膠溶液的組分可能由于表面能量效應(yīng)而在界面處有分離的傾向。
[0016]因此，當(dāng)變得更加需要EUV光刻技術(shù)時(shí)，找到這些問題的答案越來越關(guān)鍵。此外，對降低成本、提高效率與性能并滿足競爭壓力的需求對找到這些問題的答案的關(guān)鍵必要性增加了更大的緊迫性。
[0017]盡管已長期尋找這些問題的解決方案，但先前的發(fā)展并未教導(dǎo)或建議任何的解決方案，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員是長期困惑于這些問題的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的實(shí)施方式提供光刻膠沉積系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含:真空腔室，所述真空腔室具有加熱元件和用于固持基板的冷卻卡盤，所述真空腔室具有加熱的入口 ；以及氣相沉積系統(tǒng)，所述氣相沉積系統(tǒng)連接至所述加熱的入口，以使前驅(qū)物揮發(fā)進(jìn)入所述真空腔室中，以在由所述冷卻卡盤冷卻的基板之上凝結(jié)光刻膠。
[0019]本發(fā)明的實(shí)施方式提供極紫外線光刻系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含:極紫外線光源；鏡，所述鏡體用于引導(dǎo)來自所述極紫外線光源的光；中間掩模(reticle)臺，所述中間掩模臺用于放置極紫外線掩模坯料；以及晶片臺，所述晶片臺用于放置涂布有氣相沉積的光刻膠的曰曰斤°
[0020]本發(fā)明的實(shí)施方式提供極紫外線光刻系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含:極紫外線光源；鏡，所述鏡用于引導(dǎo)來自所述極紫外線光源的光；中間掩模臺，所述中間掩模臺用于放置已經(jīng)利用氣相沉積的光刻膠圖案化的極紫外線掩模；以及晶片臺，所述晶片臺用于放置晶片。
[0021]本發(fā)明的實(shí)施方式提供半導(dǎo)體晶片系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含:半導(dǎo)體晶片；以及所述半導(dǎo)體晶片之上的以氣相沉積而沉積的光刻膠。
[0022]本發(fā)明的某些實(shí)施方式除了以上提及的那些步驟或元件以外，還具有其他步驟或元件，或者本發(fā)明的某些實(shí)施方式具有代替以上提及的那些步驟或元件的其他步驟或元件。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，通過參考附圖閱讀以下【具體實(shí)施方式】時(shí)，這些步驟或元件將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的氣相沉積系統(tǒng)的截面。
[0024]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體晶片的部分。
[0025]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的圖2的氣相沉積光刻膠于圖案化之后的圖。
[0026]圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于極紫外線光刻系統(tǒng)的光學(xué)元件組。
[0027]圖5圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的極紫外線光刻系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制作并使用本發(fā)明，將充分詳細(xì)地描述以下的實(shí)施方式。應(yīng)了解，基于本發(fā)明揭示內(nèi)容，其他實(shí)施方式將是顯而易見的，且在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以做出系統(tǒng)、工藝或機(jī)械的改變。
[0029]在以下描述中，將給出許多特定細(xì)節(jié)，以提供對本發(fā)明的完整了解。然而，將明顯的是，可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下，來實(shí)施本發(fā)明。為了避免對本發(fā)明造成干擾，一些熟知的電路、系統(tǒng)配置以及工藝步驟則不詳細(xì)揭示。
[0030]圖示出系統(tǒng)的實(shí)施方式的這些附圖是半圖解的且未按比例繪制，特別地，為了表達(dá)的清晰，在這些附圖中一些尺寸被夸大圖示。類似地，雖然為了容易描述，在這些附圖中的視圖通常以相似方向圖示，但這些附圖中的此描繪方式絕大部分為隨意選擇。一般而言，本發(fā)明可于任何方向中操作。
[0031 ] 將在所有附圖中使用相同編號來表示相同的元件。
[0032]為了解釋的目的，在本文使用的術(shù)語“水平”定義為平行于晶片的表面或平面的平面，而不管其方向?yàn)楹?。術(shù)語“垂直”是指垂直于剛剛定義的水平的方向。諸如“以上”、“以下”、“底部”、“頂部”、“側(cè)部”(如在“側(cè)壁”中)、“較高”、“較低”、“上方”、“于…之上”以及“下方”之類的術(shù)語則如附圖中所示的那樣相對于水平平面而定義。術(shù)語“在…上”意指各元件之間有直接接觸。
[0033]在本文使用的術(shù)語“處理”包括在形成描述的結(jié)構(gòu)時(shí)所需的材料或光刻膠的沉積、材料或光刻膠的圖案化、曝光、顯影、蝕刻、清潔和/或移除。
[0034]現(xiàn)在參考圖1，圖1圖不根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的氣相沉積系統(tǒng)的截面。氣相沉積系統(tǒng)可為獨(dú)立系統(tǒng)或沉積系統(tǒng)100的部分。特指為氣相沉積系統(tǒng)100的獨(dú)立系統(tǒng)包含真空腔室102，真空腔室102具有加熱的主要入口 104和一或多個(gè)加熱的次級入口，比如入口 106。氣相沉積系統(tǒng)100具有出口 108。
[0035]真空腔室102包含加熱元件110和冷卻卡盤112，冷卻卡盤112用于固持半導(dǎo)體晶片115、極紫外線掩模坯料或其他掩模坯料。
[0036]前驅(qū)物116揮發(fā)并被引入至真空腔室102。當(dāng)揮發(fā)的前驅(qū)物116抵達(dá)冷卻卡盤112時(shí)，前驅(qū)物116于半導(dǎo)體晶片115的表面上凝結(jié)。前驅(qū)物116的實(shí)例為金屬烷氧化物(metal alkoxides)或其他揮發(fā)性金屬氧化物前驅(qū)物，比如叔丁醇給、正丁醇鈦(titaniumn-butoxide)、硼氫化給及其他物質(zhì)。
[0037]前驅(qū)物可選擇性地與水或另一種氧化劑反應(yīng)，所述氧化劑如臭氧或過氧化物，以將金屬氧化物前驅(qū)物轉(zhuǎn)變成金屬氧化物膜或金屬氧化物顆粒。雖然可以使用任何的金屬氧化物，但是鉿、鋯、錫、鈦、鐵和鉬的氧化物工作良好。反應(yīng)氧化劑可與金屬氧化物前驅(qū)物同時(shí)引入，或與金屬氧化物前驅(qū)物依序引入。
[0038]在一些實(shí)施方式中，將前驅(qū)物引入至該腔室中，以刻意驅(qū)動前驅(qū)物之間的氣相反應(yīng)，造成沉積于半導(dǎo)體晶片115上的較大分子的形成。也可引入第二前驅(qū)物(如在原子層沉積(ALD)反應(yīng)中第二前驅(qū)物與其他前驅(qū)物被同時(shí)引入或依序引入)。
[0039]此第二前驅(qū)物為配體，所述配體與金屬氧化物顆粒或膜鍵合，或引發(fā)與附在金屬中心周圍的現(xiàn)有配體的配體取代反應(yīng)。雖然可以使用任意金屬中心，但鉿、鋯、錫、鈦、鐵和鉬的金屬中心工作良好。實(shí)例包含如異丁烯酸、甲酸、乙酸及其他物質(zhì)的羧酸，但也可以包含諸如磺酸、二稀經(jīng)或其他化學(xué)品之類的其他官能度物質(zhì)(funct1nality)，所述其他官能度物質(zhì)能與金屬氧化物顆?；蚰ば纬蓮?fù)合物。
[0040]現(xiàn)在參考圖2，圖2圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體晶片115的一部分。半導(dǎo)體晶片115具有基板200，其可包含諸如晶體硅(例如，Si〈100>或Si〈lll>)、氧化硅、應(yīng)變硅、硅鍺、摻雜或未摻雜的多晶硅、摻雜或未摻雜的硅晶片之類的材料、諸如砷化鎵、氮化鎵、磷化銦等等的II1-V族材料，并可為圖案化或未圖案化的晶片?；蹇梢跃哂懈鞣N尺寸，比如200毫米或300毫米直徑的晶片，以及可為矩形或方形格板(pane)。基板可暴露至預(yù)處理工藝，以研磨、蝕刻、還原、氧化、羥化、退火和/或烘烤基板表面。
[0041 ] 基板200具有基板表面204，基板表面204可為在制造工藝期間執(zhí)行膜處理之后在基板上形成的任何基板或材料表面。例如，根據(jù)應(yīng)用，能執(zhí)行處理的基板表面204包含諸如硅、氧化硅、應(yīng)變硅、絕緣體上硅(SOI)、碳摻雜氧化硅、氮化硅、摻雜硅、鍺、砷化鎵、玻璃、藍(lán)寶石之類的材料，以及諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金及其他導(dǎo)電材料之類的任何其他材料?；灞砻嫔系淖韪魧?、金屬或金屬氮