圖案特征的分析的制作方法
【專利摘要】這些實(shí)施例公開了用于電子固化反色調(diào)處理的方法，包括將抗蝕層沉積到圖案化壓印的抗蝕劑層上，該圖案化壓印的抗蝕劑層被制造到硬掩膜層上，該硬掩膜層被沉積到襯底上，在壓印圖案特征進(jìn)入硬掩膜并進(jìn)入襯底的蝕刻過程期間利用電子束劑量來固化抗蝕層以及利用分析過程來量化減少的圖案特征布置漂移誤差并量化所蝕刻的壓印圖案特征的增加的圖案特征尺寸均勻性。
【專利說明】圖案特征的分析 相關(guān)申請的交叉引用 本申請要求2012年7月16日提交的美國臨時(shí)專利申請S/N. 61/672, 271的優(yōu)先權(quán)，該 申請的公開內(nèi)容通過引用整體結(jié)合于此。本申請還要求2013年3月13日提交的美國專利 申請S/N. 13/798, 130的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開內(nèi)容通過引用整體結(jié)合于此。

【背景技術(shù)】
[0001] 壓印抗蝕劑主要地被設(shè)計(jì)成優(yōu)化其特征填充和釋放性質(zhì)；它們通常不提供足夠的 機(jī)械穩(wěn)定性和抗蝕性。 附圖簡述
[0002] 圖1示出了一個(gè)實(shí)施例的電子固化反色調(diào)處理的概覽的框圖。
[0003] 圖2示出了一個(gè)實(shí)施例的電子固化反色調(diào)處理的概覽流程圖的框圖。
[0004] 圖3示出了一個(gè)實(shí)施例的電子固化反色調(diào)處理的繼續(xù)的概覽流程圖的框圖。
[0005] 圖4示出了一個(gè)實(shí)施例的電子固化反色調(diào)處理的第二繼續(xù)的概覽流程圖的框圖。
[0006] 圖5A出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的旋涂抗蝕層的示例。
[0007] 圖5B出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的抗蝕材料的電子束固化的示例。
[0008] 圖6A出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的抗蝕劑層壓印圖案的示例。
[0009] 圖6B出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的2步反色調(diào)蝕刻過程的示例。
[0010] 圖6C出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)電子束固化的硬掩膜圖案化模板 的示例。
[0011] 圖7A出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的抗蝕層填充的壓印圖案特征的示 例。
[0012] 圖7B出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的電子束固化的示例。
[0013] 圖8出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)固化的在結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)變的抗蝕層材 料分子的示例。
[0014] 圖9出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的電子固化反色調(diào)處理的矯頑力和信 號振幅對磁直徑優(yōu)勢的示例。
[0015] 圖10A出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的受控的預(yù)定的電壓和劑量確定方 法的示例。
[0016] 圖10B出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的統(tǒng)計(jì)的尺寸和布置分布質(zhì)量分析 的示例。
[0017] 圖11出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的特征尺寸分布的示例。
[0018] 圖12出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的評價(jià)反色調(diào)電子束固化特征布置的 示例。
[0019] 圖13出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的布置分布函數(shù)的示例。
[0020]圖14出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的布置誤差網(wǎng)格的示例。
[0021]圖15出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的布置評價(jià)的示例。
[0022]圖16出于說明性目的僅示出了一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)繪的布置規(guī)律性數(shù)的示例。 詳細(xì)描述
[0023] 在以下描述中，對附圖進(jìn)行了參考，附圖構(gòu)成了示例的一部分且在其中作為示例 示出了可實(shí)踐本發(fā)明的具體示例。要理解，可應(yīng)用其它實(shí)施例并作出結(jié)構(gòu)改變而不會脫離 本發(fā)明的范圍。 概覽：
[0024] 應(yīng)當(dāng)注意，接下來的描述，例如，就電子固化反色調(diào)處理而言是出于說明性目的而 進(jìn)行描述的并且下面的系統(tǒng)可應(yīng)用于任意數(shù)量和多種類型的反色調(diào)處理。 在一實(shí)施例中，在包括 250Gb/in2、450Gb/in2、500Gb/in2、lTb/in2、l. 5Tb/in2 和 2Tb/in2到5Tb/in2的各種密度下的BPM圖案的制造利用包括濕反色調(diào)處理的"反色調(diào)"處理， 在其中，富硅、抗蝕材料（諸如HS?被沉積（包括旋涂）在抗蝕劑圖案上并且接著通過多 步反應(yīng)離子蝕刻（RIE)被回蝕以形成原件的負(fù)色調(diào)復(fù)本。
[0025] 在一些實(shí)施例中，增加面密度可導(dǎo)致處理窗口的變窄，回蝕期間的特征機(jī)械不穩(wěn) 定性可增加點(diǎn)布置誤差（"移動(dòng)點(diǎn)"問題）、不足的抗蝕性并且在此標(biāo)度下抗蝕劑材料的非 同質(zhì)性使點(diǎn)尺寸均勻性降低。
[0026] 圖1示出了一個(gè)實(shí)施例的電子固化反色調(diào)處理的概覽的框圖。圖1示出了電子固 化反色調(diào)處理100,該電子固化反色調(diào)處理100以例如將抗蝕層旋涂在襯底的硬掩膜層上 所制造的壓印的抗蝕劑圖案上的過程105開始。
[0027] 抗蝕層覆蓋并填充了壓印的抗蝕劑圖案的圖案特征。受控的電子束劑量被用于 利用受控的電子束劑量固化抗蝕層110,該受控的電子束劑量在結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)變了抗蝕層材料。 該固化可在旋涂玻璃（SOG)回蝕之前或之后完成，這兩個(gè)替代選擇導(dǎo)致了結(jié)果中不同的特 性，但兩者均增加了圖案質(zhì)量。當(dāng)蝕刻硬掩膜材料時(shí)，電子束固化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變正創(chuàng)建機(jī)械穩(wěn)定 性并減少蝕刻區(qū)域和圖案特征位置的漂移120。利用2步反色調(diào)蝕刻過程130,實(shí)現(xiàn)了蝕刻 該硬掩膜材料。第一預(yù)定義的蝕刻執(zhí)行了電子束固化的抗蝕層的回蝕以暴露壓印的抗蝕劑 圖案。
[0028] 第二預(yù)定義的蝕刻被用于移除壓印的抗蝕劑并且將圖案蝕刻進(jìn)硬掩膜層直至襯 底140。第二預(yù)定義的蝕刻移除了壓印的抗蝕劑圖案并且形成了原始圖案的負(fù)色調(diào)復(fù)本。 剩余的電子束固化的抗蝕層可被移除，從而產(chǎn)生了用于復(fù)制半導(dǎo)體和包括高密度位元圖案 化介質(zhì)（BPM)的堆棧的硬掩膜圖案化模板150。電子束固化的抗蝕層的移除包括利用濕化 學(xué)過程，諸如氫氧化鈉（NaOH)。替換地，剩余的HSQ自身被用作掩膜的一部分以用于下面的 堆?；虬雽?dǎo)體的蝕刻。復(fù)制包括高密度位元圖案化介質(zhì)（BPM)的堆棧包括：利用掩膜以通 過離子束蝕刻對堆棧的磁性層進(jìn)行蝕刻。 詳細(xì)描述： 夸棹的電子?xùn)|固化處理：
[0029] 圖2示出了一個(gè)實(shí)施例的電子固化反色調(diào)處理的概覽流程圖的框圖。圖2示出了 具有沉積在其上的硬掩膜層的襯底200。具有壓印圖案的抗蝕劑層210被制造在硬掩膜層 上，該抗蝕劑層例如通過紫外（UV)壓印過程而建立?？衫靡惶幚韥韺河〉目刮g劑層 清除浮渣220以減少剩余的抗蝕劑層。清除浮渣過程移除了暴露圖案特征之間的硬掩膜 層的抗蝕劑材料的一部分。替代地，在一個(gè)實(shí)施例中，壓印的抗蝕劑層未被清除浮渣以避 免壓印圖案中的任何潛在的改變。沉積了包括氫娃倍半氧燒（hydrogensilsesquioxane) (HSQ) 235的抗蝕層230,包括在壓印的抗蝕劑圖案上旋涂240。
[0030] -種裝置被用于利用電子束劑量固化抗蝕層250,該電子束劑量被控制以在抗蝕 層中創(chuàng)建機(jī)械穩(wěn)定性252。機(jī)械穩(wěn)定性將減少蝕刻區(qū)域和圖案特征位置的漂移256。電子 束固化劑量被控制至預(yù)定的電壓和劑量270以實(shí)現(xiàn)抗蝕層材料的電子束固化260。圖3的 預(yù)定的電壓303可包括以加速電壓照射的電子束。加速電壓影響電子穿透深度。樣品結(jié)構(gòu) 部分地被用在包括幾百伏特、21^、31^、10、20、50和1001^的加速電壓的預(yù)定的電壓的確定 過程中。電子束固化可使氫硅倍半氧烷（HS?從"籠形"結(jié)構(gòu)變?yōu)榻宦?lián)的"網(wǎng)絡(luò)"結(jié)構(gòu)，收 縮了其體積并且可增加其密度，這產(chǎn)生了更高抗蝕性和更佳同質(zhì)性的HSQ膜。該處理的描 述在圖3中繼續(xù)。 第一預(yù)宙2的蝕刻：
[0031] 圖3示出了一個(gè)實(shí)施例的電子固化反色調(diào)處理的繼續(xù)的概覽流程圖的框圖。圖3 示出了從圖2繼續(xù)的描述過程，包括受控的電子束照射300,該受控的電子束照射包括熱、 離子束、電子束、x射線、光子、紫外（UV)、深紫外（DUV)、真空紫外（VUV)、等離子體、微波或 其它類型的照射305。
[0032] 受控的電子束劑量將預(yù)定的電壓303用于加速電壓。電子束照射300被用于在結(jié) 構(gòu)上轉(zhuǎn)變抗蝕層材料310,其減少了體積312、增加了折射率N314并且增加了致密化316。
[0033] 在一個(gè)實(shí)施例中，固化抗蝕層320是在抗蝕層350上執(zhí)行的。電子束照射步驟是 在包括2步的回蝕和蝕刻的反色調(diào)處理之前添加的。該固化可增加在2步反色調(diào)處理期間 的HSQ特征的機(jī)械穩(wěn)定性，從而極大地緩解"移動(dòng)點(diǎn)"問題。當(dāng)電子束處理是在HSQ回蝕之 前執(zhí)行時(shí)，此處理往往產(chǎn)生具有較大尺寸的特征。
[0034] 在固化抗蝕層320之后，2步反色調(diào)蝕刻過程330被用于蝕刻硬掩膜材料。包括利 用四氟化碳（CF4) 346的反應(yīng)離子蝕刻（RIE) 342的第一預(yù)定義的蝕刻340被用于回蝕經(jīng)固 化的抗蝕層360。此實(shí)施例如圖4中所描述地繼續(xù)。
[0035] 在另一實(shí)施例中，在電子束固化過程之前，第一預(yù)定義的蝕刻340被用于回蝕未 固化的抗蝕層355。圖2的電子束固化260被用于固化經(jīng)回蝕的抗蝕層380中的抗蝕層 320。2步反色調(diào)蝕刻過程330如圖4中所描述地繼續(xù)。 第二預(yù)宙2的蝕刻：
[0036] 圖4示出了一個(gè)實(shí)施例的電子固化反色調(diào)處理的第二繼續(xù)的概覽流程圖的框圖。 圖4示出了從圖3繼續(xù)的后續(xù)處理。處理至此點(diǎn)的電子固化反色調(diào)處理100的兩個(gè)實(shí)施例 均產(chǎn)生經(jīng)電子束固化的和經(jīng)回蝕的抗蝕層400。圖3的2步反色調(diào)蝕刻過程330繼續(xù)至包 括利用氧氣（〇 2) 416的反應(yīng)離子蝕刻（RIE) 412的第二預(yù)定義的蝕刻410。
[0037] 第二預(yù)定義的蝕刻410執(zhí)行硬掩膜層430的蝕刻并且移除壓印的抗蝕劑層435。 此過程是蝕刻圖案直至襯底440。經(jīng)電子束固化的和經(jīng)回蝕的抗蝕層減少了圖案特征布置 漂移誤差442并且增加了圖案特征尺寸均勻性446。剩余的HSQ自身可被用作掩膜的一部 分以用于下面的堆?；虬雽?dǎo)體的蝕刻。第二預(yù)定義的蝕刻410可替代地由剝離過程跟隨以 移除經(jīng)回蝕的抗蝕層450并形成原始圖案的負(fù)色調(diào)復(fù)本。
[0038] 包括碳硬掩膜層以及替代地包括經(jīng)回蝕的電子束固化的抗蝕層的經(jīng)蝕刻的硬掩 膜創(chuàng)建硬掩膜圖案化模板460。在一個(gè)實(shí)施例中，后續(xù)過程包括利用圖案化硬掩膜的襯底離 子銑削465以用于包括BPM磁性堆棧的襯底的圖案化。所得的硬掩膜圖案化模板460可被 用于高密度（>lTb/in2)圖案化介質(zhì)的后續(xù)復(fù)制。利用由電子固化反色調(diào)處理100所產(chǎn)生的 硬掩膜圖案化模板所復(fù)制的BPM可具有1. 5Tb/in2密度，該密度對應(yīng)于22.lnm的最小的點(diǎn) 到點(diǎn)距離。電子固化反色調(diào)處理100增加了 >lTb/in2密度下的所復(fù)制的BPM圖案的質(zhì)量， 這產(chǎn)生了具有在22.lnm的最小的點(diǎn)到點(diǎn)距離下的明顯地增加的點(diǎn)尺寸的陣列。具有減少 的圖案特征布置漂移誤差和增加的圖案特征尺寸均勻性的硬掩膜圖案化模板460被用于 復(fù)制半導(dǎo)體470并且被用于復(fù)制包括高密度位元圖案化介質(zhì)（BPM)490的堆棧480。電子固 化反色調(diào)處理100創(chuàng)建了布置精度和尺寸均勻性的優(yōu)勢從而增加了半導(dǎo)體和堆棧的復(fù)制 質(zhì)量。 旋涂一抗蝕層：
[0039] 出于說明性目的，圖5A僅示出了一個(gè)實(shí)施例的旋涂抗蝕層的示例。圖5A示出了 具有沉積在其上的硬掩膜層510的襯底500。襯底500包括包含位元圖案化介質(zhì)（BPM)的 堆棧的磁性層。在硬掩膜層510上的壓印的抗蝕劑層520包括利用壓印的圖案530所創(chuàng)建 的一個(gè)或多個(gè)壓印的抗蝕劑圖案特征528的陣列。替代地，在一個(gè)實(shí)施例中，壓印的抗蝕劑 層未被清除浮渣以避免壓印圖案中的任何潛在的改變并且抗蝕材料被沉積到抗蝕劑圖案 上540?？刮g材料沉積過程包括旋涂。
[0040] 清除浮渣過程534被用于對壓印的抗蝕劑層清除浮渣532。清除浮渣過程534從 每一圖案特征538移除過量的抗蝕劑材料并且使硬掩膜層510的多個(gè)部分暴露。抗蝕材料 被沉積到抗蝕劑圖案上540。當(dāng)利用受控的電子束的劑量進(jìn)行固化時(shí)，包括圖2的氫硅倍半 氧烷（HSQ) 235的抗蝕層材料545被用來發(fā)展機(jī)械穩(wěn)定性并減少圖案特征布置漂移誤差以 及增加圖案特征尺寸均勻性。每一圖案特征538由抗蝕層材料545填充并且該抗蝕層材料 545覆蓋了硬掩膜層510的暴露部分。圖5B描述了接下來的其它過程。 電子?xùn)|固化：
[0041] 出于說明性目的，圖5B僅示出了一個(gè)實(shí)施例的抗蝕材料的電子束固化的示例。圖 5B示出了來自圖5A的處理的繼續(xù)。圖5B示出了襯底500、硬掩膜層510以及圖案特征538 的示例?？刮g材料的電子束固化550是利用受控的電子束劑量555執(zhí)行的。受控的電子束 劑量555投射電子束，該電子束淹沒了抗蝕層材料545。受控的電子束劑量555在結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn) 變抗蝕層材料545的分子以創(chuàng)建機(jī)械穩(wěn)定性。
[0042] 圖3的2步反色調(diào)蝕刻過程330利用圖3的第一預(yù)定義的蝕刻340,該第一預(yù)定義 的蝕刻340包括利用0? 4的反應(yīng)離子蝕刻565。利用0?4的反應(yīng)離子蝕刻565被用于回蝕 經(jīng)電子束固化的抗蝕材料560。圖3的第一預(yù)定義的蝕刻340產(chǎn)生經(jīng)回蝕的固化的抗蝕材 料 575〇
[0043] 包括利用02的反應(yīng)離子蝕刻585的圖3的2步反色調(diào)蝕刻過程330的圖4的第二 預(yù)定義的蝕刻410被用于蝕刻硬掩膜圖案580。利用0 2的反應(yīng)離子蝕刻585移除了抗蝕劑 材料并蝕刻進(jìn)硬掩膜層510直至襯底500。壓印抗蝕劑不是抗蝕性的并且對于某些處理不 能用作好的掩膜。然而，在壓印抗蝕劑中壓印多個(gè)洞比通過壓印過程制造抗蝕劑柱更簡單。 取代直接地將壓印的抗蝕劑圖案用作蝕刻掩膜的"反色調(diào)"處理利用抗蝕性材料（例如HSQ 材料）來創(chuàng)建掩膜。經(jīng)回蝕的固化的抗蝕材料575被用于增加圖案特征布置精度和尺寸均 勻性。圖4的第二預(yù)定義的蝕刻410產(chǎn)生圖案化硬掩膜層595。利用例如包括NaOH溶液法 的濕化學(xué)蝕刻移除經(jīng)蝕刻的抗蝕材料590并且暴露襯底500上的圖案化硬掩膜層595。在 例如磁性堆棧的IBE之前的例如HSQ的經(jīng)蝕刻的抗蝕材料590的移除可能往往在IBE期間 在最終產(chǎn)品上重新沉積HSQ，留下了不想要的涂層。
[0044] 替代地，經(jīng)蝕刻的抗蝕材料590移除過程不被包括，因此剩余的抗蝕材料590 (例 如HS?也被用作掩膜的一部分。包括RIE過程的后續(xù)過程被用于將該圖案轉(zhuǎn)移到下面的Si襯底中，接著是移除HSQ/碳掩膜堆棧的過程。襯底500上的圖案化硬掩膜層595創(chuàng)建了 硬掩膜圖案化模板598。硬掩膜圖案化模板598被用于復(fù)制半導(dǎo)體和包括高密度位元圖案 化介質(zhì)（BPM)的堆棧。 抗蝕劑層壓印圖案：
[0045] 出于說明性目的，圖6A僅示出了一個(gè)實(shí)施例的抗蝕劑層壓印圖案的示例。圖6A示 出了襯底500、沉積的硬掩膜層510以及壓印的抗蝕劑層520。壓印圖案530創(chuàng)建了每一壓 印的抗蝕劑圖案特征528。清除浮渣過程534被用于對壓印的抗蝕劑層清除浮渣532。清除 浮渣過程534從圖案特征538移除過量的抗蝕劑并且移除抗蝕劑直至硬掩膜層510。替代 地，在一個(gè)實(shí)施例中，壓印的抗蝕劑層未被清除浮渣以避免壓印圖案中的任何潛在的改變。 處理繼續(xù)，其中抗蝕材料被沉積到抗蝕劑圖案上540?？刮g層材料545覆蓋硬掩膜層510的 任何暴露的表面并且填充每一圖案特征538。持續(xù)的過程的描述在圖6B中示出。 2步反色調(diào)蝕刻討稈：
[0046] 出于說明性目的，圖6B僅示出了一個(gè)實(shí)施例的2步反色調(diào)蝕刻過程的示例。圖6B 示出了從圖6A繼續(xù)的過程。圖6B示出了電子固化反色調(diào)處理100的另一實(shí)施例。襯底500 具有沉積的硬掩膜層510,在該層上是未固化的抗蝕材料和經(jīng)清除浮渣的圖案化抗蝕劑。
[0047] 在此實(shí)施例中，圖3的2步反色調(diào)蝕刻過程330在電子束固化過程之前使用圖3的 第一預(yù)定義的蝕刻340。圖3的第一預(yù)定義的蝕刻340包括利用0? 4的反應(yīng)離子蝕刻565， 該利用反應(yīng)離子蝕刻565被用于處理未固化的抗蝕材料的回蝕600。利用0?4的反 應(yīng)離子蝕刻565產(chǎn)生經(jīng)回蝕的未固化的抗蝕材料620。
[0048] 受控的電子束劑量555被用于經(jīng)回蝕的抗蝕材料的電子束固化630。電子束固化 過程導(dǎo)致經(jīng)回蝕的固化的抗蝕材料575。經(jīng)回蝕的固化的抗蝕材料575有著具有增加的機(jī) 械穩(wěn)定性的在結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)變的分子。后續(xù)過程的描述在圖6C中示出。 硬掩膜圖案化樽板：
[0049] 出于說明性目的，圖6C僅示出了一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)電子束固化的硬掩膜圖案化模 板的示例。在此實(shí)施例中，圖3的2步反色調(diào)蝕刻過程330包括在電子束固化過程之后利用 圖4的第二預(yù)定義的蝕刻410,該第二預(yù)定義的蝕刻410包括利用0 2的反應(yīng)離子蝕刻585。 利用〇2的反應(yīng)離子蝕刻585被用于蝕刻硬掩膜圖案580直至襯底500。利用0 2的反應(yīng)離 子蝕刻585移除壓印的抗蝕劑層。利用02的反應(yīng)離子蝕刻585產(chǎn)生圖案化硬掩膜層595。 經(jīng)蝕刻的抗蝕材料590被用于增加圖案特征布置精度和尺寸均勻性。
[0050] 接著利用02的反應(yīng)離子蝕刻585,包括NaOH溶液濕化學(xué)蝕刻588的被用于移除經(jīng) 蝕刻的抗蝕材料的替代的剝離過程587移除了經(jīng)蝕刻的抗蝕材料590。在替代中，剩余的 HSQ自身被用作掩膜的一部分以用于下面的堆?；虬雽?dǎo)體的蝕刻。襯底500上的圖案化硬 掩膜層595創(chuàng)建了硬掩膜圖案化模板598,該硬掩膜圖案化模板598被用于復(fù)制圖4的半導(dǎo) 體470以及用于復(fù)制包括圖4的高密度位元圖案化介質(zhì)（BPM)490的圖4的堆棧480。 抗蝕層填充的壓印圖案特征：
[0051] 出于說明性目的，圖7A僅示出了一個(gè)實(shí)施例的抗蝕層填充的壓印圖案特征的示 例。圖7A示出了具有沉積在其上的硬掩膜層510的襯底500。具有壓印圖案210的抗蝕劑 層包括多個(gè)壓印圖案特征705,在此示例中，該壓印圖案特征705是倒立的錐形柱。旋涂在 壓印的抗蝕劑上的抗蝕層230覆蓋抗蝕劑材料?？刮g層的包括HSQ的抗蝕材料填充一個(gè)實(shí) 施例的每一壓印圖案特征700。 電子?xùn)|固化：
[0052] 出于說明性目的，圖7B僅示出了一個(gè)實(shí)施例的電子束固化的示例。圖7B示出了 具有沉積在其上的硬掩膜層510的襯底500。壓印圖案特征705的示例被示為穿透了包括 HSQ的抗蝕層230,該壓印圖案特征705被示為透明的以便于觀看?？刮g材料已填充了每一 壓印圖案特征705,該壓印圖案特征705將抗蝕材料嵌入在抗蝕劑矩陣中。
[0053] 受控的電子束發(fā)射裝置710被用于產(chǎn)生例如溢流（flooding)電子束720進(jìn)入抗 蝕層230中。當(dāng)溢流電子束720穿透抗蝕材料時(shí)，溢流電子束720擴(kuò)散。受控的電子束發(fā) 射裝置710利用預(yù)定的電壓和劑量調(diào)節(jié)所發(fā)射的電子束的強(qiáng)度。預(yù)定的電壓被控制成使得 溢流電子束720能夠浸透抗蝕層230的體積和深度，從而固化抗蝕材料以在結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)變抗 蝕層230的分子。
[0054] 使用HSQ的抗蝕層230在包括-1000y.C/cm2到50, 000yC/cm2的固化劑量下被 從結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)變。受HSQ性質(zhì)中的變化影響的過程包括HSQ柱的傾倒和移動(dòng)并且強(qiáng)度和附著 力可幫助這些柱子忍受包括應(yīng)力對強(qiáng)度以及材料破壞。分子的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變減少了圖3的體積 312、增加了圖3的折射率n314并且增加了抗蝕層230的圖3的致密化316。經(jīng)轉(zhuǎn)變的經(jīng) 電子束固化的抗蝕層230具有增加的機(jī)械穩(wěn)定性。通過經(jīng)固化的抗蝕層230的蝕刻產(chǎn)生了 減少的圖案特征布置漂移誤差以及增加的圖案特征尺寸均勻性。 電子?xùn)|固化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)奪：
[0055] 出于說明性目的，圖8僅示出了一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)固化的在結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)變的抗蝕層材 料分子的示例。圖8示出了圖5B的受控的電子束劑量555,該受控的電子束劑量555產(chǎn)生 被引導(dǎo)至未固化的抗蝕層材料分子810中的電子束固化260。包括HSQ的富硅抗蝕材料的 未固化的抗蝕層材料分子具有"籠形"或立方結(jié)構(gòu)。有機(jī)抗蝕劑材料在UV壓印過程期間已 經(jīng)是交聯(lián)的。電子束同樣對壓印抗蝕劑有影響。如果電子束曝光僅在經(jīng)UV固化的壓印抗 蝕劑膜上完成，則抗蝕劑首先似乎轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮轭愄嫉模ň哂性黾拥恼凵渎屎蜏p少的厚度）。 在非常高的電子束劑量下，抗蝕劑膜開始消失。然而，這些影響不會致使經(jīng)固化的HSQ2步 反色調(diào)處理不能實(shí)行。分子在每一拐角處具有硅（Si)原子，這些硅原子是由氧（0)原子鏈 接的。氫（H)原子被附連至添加至分子的體積的每一硅（Si)原子。
[0056] 每一經(jīng)固化的在結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)變的抗蝕層材料分子820具有由原子的重新分配反 應(yīng)造成的交聯(lián)的"網(wǎng)絡(luò)"結(jié)構(gòu)。使用例如HSQ的抗蝕層545在例如從1，000yC/cm2到 50, 000yC/cm2的范圍的固化劑量下被從結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)變。電子束固化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變收縮了分子的 體積并且增加了其密度，導(dǎo)致增加的抗蝕性。電子束固化增加的抗蝕性創(chuàng)建了機(jī)械穩(wěn)定性， 在蝕刻期間該機(jī)械穩(wěn)定性防止了圖案特征的位置偏移以及尺寸退化。電子束固化的此優(yōu)勢 產(chǎn)生具有明顯地增加的布置精度和尺寸均勻性的圖案特征陣列的復(fù)本，增加了例如半導(dǎo)體 和包括以>lTb/in2密度圖案化的BPM的堆棧的復(fù)制的質(zhì)量。 嬌頑力和信號振幅對磁言輕：
[0057] 出于說明性目的，圖9僅示出了一個(gè)實(shí)施例的電子固化反色調(diào)處理的矯頑力和信 號振幅對磁直徑優(yōu)勢的示例。圖9示出了標(biāo)繪矯頑力和信號振幅對磁直徑900的圖表。該 圖表示出了 ：隨著磁直徑[nm]930增加，信號振幅增加910并且矯頑力減少920。電子固化 反色調(diào)處理100減少了圖4的圖案特征布置漂移誤差442并且增加了圖4的圖案特征尺寸 均勻性446。
[0058] 電子束固化劑量被控制至電子束的圖2的預(yù)定的電壓和劑量270以基于壓印的抗 蝕劑材料、抗蝕材料、硬掩膜層和襯底的類型和厚度調(diào)節(jié)電壓和劑量持續(xù)時(shí)間。減少的圖案 特征布置漂移誤差和增加的圖案特征尺寸均勻性使得圖案特征的磁直徑[nm]930能夠被 優(yōu)化，包括最大化的磁直徑[nm] 930,該最大化的磁直徑[nm] 930產(chǎn)生利用圖4的硬掩膜圖 案化模板460所蝕刻的襯底磁性特征的最少的矯頑力和最多的信號振幅。圖案特征尺寸均 勻性使磁點(diǎn)切換場分布變窄了并且圖案特征布置精度減少了在信號讀回期間的"抖動(dòng)"。 預(yù)定的電壓和1齊"量：
[0059] 出于說明性目的，圖10A僅示出了一個(gè)實(shí)施例的受控的預(yù)定的電壓和劑量確定方 法的示例。圖10A示出了電子束固化260被控制至預(yù)定的電壓和劑量270。通過評價(jià)反色 調(diào)特征質(zhì)量確定受控的電壓和劑量1000保證了所制造的產(chǎn)品的質(zhì)量。用于評價(jià)反色調(diào)特 征質(zhì)量的方法1010被用于預(yù)先確定被用在電子束固化260中的電壓和劑量。評價(jià)方法利 用電子束固化260產(chǎn)品結(jié)果（例如位元圖案化介質(zhì)（BPM))的分析，其中統(tǒng)計(jì)信息可被獲得 1012。
[0060] 針對每一統(tǒng)計(jì)分析參考組1016執(zhí)行統(tǒng)計(jì)的尺寸和布置分布質(zhì)量分析1014。統(tǒng)計(jì) 分析參考組1016包括定向的圖案特征和密度1018、使用的硬掩膜和襯底層材料1020以及 電子束電壓和劑量設(shè)置1022。圖案特征的尺寸的質(zhì)量和圖案化特征的布置被分析。來自反 色調(diào)處理的圖案化特征尺寸和布置誤差可被分開1024。統(tǒng)計(jì)的尺寸和布置分布分析1014 被規(guī)劃成評價(jià)解耦的尺寸和布置1026。一個(gè)評價(jià)是反色調(diào)特征尺寸分析1030,該反色調(diào)特 征尺寸分析1030在圖10B中被進(jìn)一步描述。另一評價(jià)是反色調(diào)特征布置分析算法1050,該 反色調(diào)特征布置分析算法1050在一個(gè)實(shí)施例的圖10B中被進(jìn)一步描述。 尺寸和布詈.分布分析：
[0061] 出于說明性目的，圖10B僅示出了一個(gè)實(shí)施例的統(tǒng)計(jì)的尺寸和布置分布質(zhì)量分析 的示例。圖10B示出了圖10A的統(tǒng)計(jì)的尺寸和布置分布質(zhì)量分析1014的描述的繼續(xù)。圖 10A的反色調(diào)特征尺寸分析1030包括平均二進(jìn)制（MB)尺寸分布函數(shù)1032。分布函數(shù)MB的 計(jì)算1034被用在尺寸評價(jià)1040中。尺寸評價(jià)1040被用在針對用在抗蝕材料上的圖10A 的電子束電壓和劑量設(shè)置1022所實(shí)現(xiàn)的圖10A的定向的圖案特征和密度1018的質(zhì)量的評 估中。
[0062] 圖10B示出了圖10A的反色調(diào)特征布置分析算法1050的描述，該反色調(diào)特征布置 分析算法1050發(fā)展了描述布置誤差的一個(gè)數(shù)1052。利用平均概率（mp)分布函數(shù)1054達(dá) 到描述布置誤差的這一個(gè)數(shù)1052。分布函數(shù)mp的計(jì)算1056被規(guī)劃，其中隨機(jī)域模板可被 使用1062而無需預(yù)先確定網(wǎng)格1060。分布函數(shù)mp的計(jì)算1056的結(jié)果量化由單個(gè)參數(shù)描 述的特征布置規(guī)律性1064。由單個(gè)參數(shù)描述的特征布置規(guī)律性1064被用在布置評價(jià)1070 中以評估針對用在抗蝕材料上的圖10A的電子束電壓和劑量設(shè)置1022所達(dá)到的圖10A的 定向的圖案特征和密度1018的質(zhì)量。尺寸評價(jià)1030和布置評價(jià)1070的聯(lián)合的結(jié)果被用 于確定一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)致定向的反色調(diào)特征質(zhì)量的電壓和劑量1080。 特征尺寸分布：
[0063] 出于說明性目的，圖11僅示出了一個(gè)實(shí)施例的特征尺寸分布的示例。圖11示出 了反色調(diào)特征尺寸分析1030,該反色調(diào)特征尺寸分析利用使用一個(gè)實(shí)施例的掃描電子顯微 鏡（SEM)所獲得的每一統(tǒng)計(jì)分析參考組1100電子束固化過程結(jié)果的樣品圖像。
[0064] 收集在直方圖1110中的數(shù)據(jù)是特征（例如點(diǎn)）的原始SEM圖像中的所有像素的 亮度的分析。直方圖1110分布（水平軸）是從〇到255以對應(yīng)于例如256級亮度的灰階。 直方圖1110分布（水平軸）被用于設(shè)置亮度"閾值"以將原始灰階（0-255)變成二進(jìn)制圖 像（0和1)，該二進(jìn)制圖像（0和1)被用于確定尺寸（亮度）閾值1120。閾值1120被用作 過濾器以從SEM1105創(chuàng)建二進(jìn)制1130特征尺寸數(shù)據(jù)。二進(jìn)制1130被用于創(chuàng)建MB 1140， 該魄1140為SEM1105的二進(jìn)制表示。MB 1140是通過幾個(gè)圖像處理操作以使得尺寸計(jì)算 更穩(wěn)定的二進(jìn)制1130的經(jīng)過濾的和"經(jīng)平滑化的"版本。在二進(jìn)制1130中，在大的點(diǎn)附近 存在較小的點(diǎn)，這些小的點(diǎn)可能被計(jì)算機(jī)解釋為個(gè)體的點(diǎn)，這就是為什么應(yīng)用過濾以"平滑 化"二進(jìn)制1130圖像。MB 1140數(shù)據(jù)被示為尺寸分布1150,該尺寸分布1150被與定向的尺 寸質(zhì)量1160進(jìn)行比較作為一個(gè)實(shí)施例的尺寸評價(jià)的基礎(chǔ)。 特征布詈評價(jià)：
[0065] 出于說明性目的，圖12僅示出了一個(gè)實(shí)施例的評價(jià)反色調(diào)電子束固化特征布置 的示例。特征的布置可影響例如在例如BPM中的特征的最終的讀/寫運(yùn)行質(zhì)量。圖12示 出了在圖10A的反色調(diào)特征布置分析算法1050中的用在分析特征布置1210中的算法步驟 11200。MB 1140被用于創(chuàng)建M1230,其中M是與圖像MB相同的尺寸1240。M1230包括點(diǎn)， 其中這些點(diǎn)表示h，yi)并且（Xi，yi)是特征的中心，i= 1，2,. . .，N1250。M1230的分析 包括:M(x,y) = 1，若（X，y) = (Xi,yj,i= 1，2, ? ? ?N;以及0,其它各處1260。評價(jià)的附加 描述在一個(gè)實(shí)施例的圖13中跟進(jìn)。 布詈分布函數(shù)：
[0066] 出于說明性目的，圖13僅示出了一個(gè)實(shí)施例的布置分布函數(shù)的示例。圖13示出 了來自圖12的過程的繼續(xù)。算法步驟31300被用于執(zhí)行分布函數(shù)1310。M1230具有窗口 mi1325,該窗口 1325示出了被用在此分布函數(shù)1310中的隨機(jī)域區(qū)域。叫1325的放大在叫 特征布置1330中示出。被包括在叫特征布置1330中的是（xi，yi) 1335,（Xi，yi) 1335等于 mi1325中心點(diǎn)坐標(biāo)。坐標(biāo)點(diǎn)的收集在叫布置數(shù)據(jù)1340中示出。計(jì)算分布函數(shù)!!^ 1350， 其中mp類似于波函數(shù)W(x，y)(在量子力學(xué)中）1352。mp值是對于圖10A的定向的圖案特 征和密度1018發(fā)現(xiàn)相鄰特征的概率1354。分布函數(shù)

【權(quán)利要求】
1. 一種用于電子固化反色調(diào)處理的方法，包括： 將抗蝕層沉積到圖案化壓印的抗蝕劑層上，所述圖案化壓印的抗蝕劑層被制造到硬掩 膜層上，所述硬掩膜層被沉積到襯底上； 在壓印圖案特征進(jìn)入所述硬掩膜并進(jìn)入所述襯底的蝕刻過程期間利用電子束劑量固 化所述抗蝕層；W及 利用分析過程來量化減少的圖案特征布置漂移誤差并量化所蝕刻的壓印圖案特征的 增加的圖案特征尺寸均勻性。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，抗蝕層的沉積包括氨娃倍半氧燒化S曲并且 被配置成包括包含旋涂的沉積過程。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中電子束固化被配置成通過分子地轉(zhuǎn)變 包括氨娃倍半氧燒化S曲的抗蝕層材料來增加機(jī)械穩(wěn)定性W減少圖案特征布置漂移誤差 并增加圖案特征尺寸均勻性，其中所述分子地轉(zhuǎn)變包括氨娃倍半氧燒化S曲的抗蝕層材料 包括材料致密化和其體積的減少W及其折射率n的增加。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，固化包括利用包括熱、離子束、電子束、X射 線、光子、UV、DUV、VUV、等離子體、微波的照射或其它類型的照射，所述照射被控制至利用分 析過程W分析尺寸和布置分布所確定的預(yù)定的能量和劑量。
5. 如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，利用包括包含利用氧氣（0 2)的反應(yīng)離子蝕刻 巧1巧的蝕刻過程來圖案化所述硬掩膜層。
6. 如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，利用2步反色調(diào)蝕刻過程來蝕刻一圖案直至襯底 包括包含利用四氣化碳（CF4)的反應(yīng)離子蝕刻巧I巧W及包含利用氧氣（〇2)的反應(yīng)離子蝕 刻巧1巧。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，經(jīng)固化的抗蝕層和壓印的抗蝕劑層的回蝕 包括利用包含利用四氣化碳（CF4)的反應(yīng)離子蝕刻巧IE)。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電子固化電子束劑量是在第一反應(yīng)離子蝕 亥IJ巧1巧之前被執(zhí)行W及可替代地在第一反應(yīng)離子蝕刻化1巧之后并且在第二反應(yīng)離子蝕 刻巧I巧之前被執(zhí)行。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電子固化反色調(diào)處理可在復(fù)制半導(dǎo)體 和包括位元圖案化介質(zhì)的堆找的過程中減少圖案特征布置漂移誤差并增加圖案特征尺寸 均勻性。
10. -種設(shè)備，包括： 用于固化抗蝕層的裝置，所述抗蝕層被沉積到圖案壓印的抗蝕劑層上，所述圖案壓印 的抗蝕劑層被沉積到具有沉積在其上的硬掩膜層的襯底上； 用于蝕刻經(jīng)固化的圖案壓印的抗蝕劑層特征進(jìn)入所述硬掩膜層W及襯底的裝置；W及 用于分析經(jīng)蝕刻的、經(jīng)固化的、壓印的抗蝕劑層圖案特征的布置漂移誤差和圖案特征 尺寸均勻性的分布的裝置。
11. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括用于控制利用預(yù)定的電壓和 劑量的照射的電子束劑量固化的裝置，所述照射包括熱、離子束、電子束、X射線、光子、UV、 DUV、VUV、等離子體、微波或其它類型的照射，所述預(yù)定的電壓和劑量的照射是利用統(tǒng)計(jì)的 尺寸和布置分布質(zhì)量分析所確定的。
12. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括用于在結(jié)構(gòu)上改變性質(zhì)并且 轉(zhuǎn)變包括氨娃倍半氧燒化S曲的抗蝕層材料的裝置，所述轉(zhuǎn)變包括材料致密化、其體積的 減少W及其折射率n的增加。
13. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括用于利用2步反色調(diào)蝕刻過程 蝕刻硬掩膜和襯底的裝置，所述2步反色調(diào)蝕刻過程包括利用反應(yīng)離子蝕刻巧IE)，所述反 應(yīng)離子蝕刻巧I巧包括利用四氣化碳（CF4)的第一反應(yīng)離子蝕刻巧IE) W及利用氧氣（〇2) 的第二反應(yīng)離子蝕刻巧IE)。
14. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括用于利用電子束劑量W固化 抗蝕層的裝置，所述利用電子束劑量W固化抗蝕層包括在分子水平上改變抗蝕層材料，所 述在分子水平上改變抗蝕層材料包括引起原子的重新分配反應(yīng)W創(chuàng)建交聯(lián)的"網(wǎng)絡(luò)"結(jié)構(gòu)。
15. -種電子束固化過程，包括： 利用多劑量的電子束W固化被沉積到圖案壓印的抗蝕劑層上的抗蝕材料W創(chuàng)建機(jī)械 穩(wěn)定性； 采用包括利用蝕刻過程的反色調(diào)蝕刻過程W蝕刻經(jīng)電子束固化的機(jī)械地穩(wěn)定的壓印 的抗蝕劑層圖案化特征進(jìn)入硬掩膜層并進(jìn)入襯底；W及 利用分析過程W預(yù)先確定電子束固化劑量。
16. 如權(quán)利要求15所述的的電子束固化過程，其特征在于，所述電子束固化被控制成 基于壓印的抗蝕劑材料、抗蝕材料、硬掩膜層和襯底的類型和厚度W及分析過程結(jié)果來調(diào) 節(jié)電壓和劑量。
17. 如權(quán)利要求15所述的電子束固化過程，其特征在于，所述固化包括W預(yù)定的能量 和劑量使用的包含熱、離子束、電子束、X射線、光子、UV、DUV、VUV、等離子體、微波的照射或 其它類型的照射，所述預(yù)定的能量和劑量是利用統(tǒng)計(jì)的尺寸和布置分布質(zhì)量分析進(jìn)行確定 的。
18. 如權(quán)利要求15所述的電子束固化過程，其特征在于，利用2步反色調(diào)蝕刻過程的硬 掩膜圖案化模板包括利用包含利用四氣化碳（CF4)的反應(yīng)離子蝕刻巧I巧的第一蝕刻W及 利用包含利用氧氣（〇2)的反應(yīng)離子蝕刻化IE)的第二蝕刻。
19. 如權(quán)利要求15所述的電子束固化過程，其特征在于，所述抗蝕材料的電子束固化 創(chuàng)建了機(jī)械穩(wěn)定性W減少圖案特征布置漂移誤差并增加圖案特征尺寸均勻性。
20. 如權(quán)利要求15所述的電子束固化過程，其特征在于，所述電子束固化被配置成在 結(jié)構(gòu)上改變性質(zhì)并且轉(zhuǎn)變包括氨娃倍半氧燒化S曲的用于抗蝕層的材料，該種轉(zhuǎn)變包括材 料致密化、其體積的減少W及其折射率n的增加。
【文檔編號】B29C33/42GK104470701SQ201380037980
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月16日
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