專利名稱：光刻膠兩次圖案化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的形成。更具體地，本發(fā)明涉及通過圖案化掩模的蝕刻。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體晶片處理過程中，使用公知的圖案化和蝕刻工藝在晶片中形成半導(dǎo)體器 件的特征。在這些(光刻)工藝中，光刻膠(PR)材料沉積在晶片上，然后暴露于經(jīng)過中間 掩模過濾的光線。中間掩模通常是圖案化有模板特征幾何結(jié)構(gòu)的玻璃板，該幾何結(jié)構(gòu)阻止 光傳播透過中間掩模。通過該中間掩模后，該光線接觸該光刻膠材料的表面。該光線改變?cè)摴饪棠z材料 的化學(xué)成分從而顯影機(jī)可以去除該光刻膠材料的一部分。在正光刻膠材料的情況中，去除 該暴露的區(qū)域，而在負(fù)光刻膠材料的情況中，去除該未暴露的區(qū)域。所以，蝕刻該晶片以從 不再受到該光刻膠材料保護(hù)的區(qū)域去除下層的材料，并由此在該晶片中形成所需要的特 征。多種不同代的光刻膠是已知的。深紫外(DUV)光刻膠由248nm光曝光。當(dāng)前，對(duì) 于248nm光刻膠，使用傳統(tǒng)的工藝該光刻膠通常的關(guān)鍵尺寸(CD)可以是130-250nm。由于 依賴于波長(zhǎng)的光的屬性，暴露于更長(zhǎng)波長(zhǎng)光的光刻膠具有更大的理論最小關(guān)鍵尺寸。為了 提供具有更小CD的特征，正在探索使用更短波長(zhǎng)光線形成的特征。193nm光刻膠由193nm 光曝光。使用相移中間模板和其他技術(shù)，使用193nm光刻膠可以形成55-lOOnm CD光刻膠 圖案。這能夠提供具有90-100nm CD的特征。193nm浸沒光刻膠在水直接接觸該晶片表面 的情況下由193nm光曝光。使用相移中間模板和其他技術(shù)，可形成55nm CD光刻膠圖案，并 且這可以在未來擴(kuò)展。這能夠提供具有90nm以下⑶的特征。EUV(13nm)光刻膠由13nm光 曝光。使用這個(gè)技術(shù)，可以形成22nm以下⑶的光刻膠圖案。這能夠提供具有55nm以下⑶ 的特征。使用較短波長(zhǎng)的光刻膠會(huì)比在光刻膠上使用較長(zhǎng)波長(zhǎng)出現(xiàn)額外的問題。為了獲得 接近理論極限的CD，該光刻設(shè)備應(yīng)當(dāng)更精確，這需要更昂貴的光刻設(shè)備。較短波長(zhǎng)的光刻膠 沒有像較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光刻膠那樣高的選擇比，并且容易在等離子蝕刻條件下變形(除了 EUV 光刻膠，其通常使用基于248nm的基干作為它們的原料聚合物)。對(duì)于光刻，PR圖案的193nm浸沒掃描器已經(jīng)達(dá)到其光學(xué)尺寸的極限，該極限決定 最大分辨率，即，印刷出的最小圖案尺寸。為了超過該光學(xué)極限，例如，獲得一半節(jié)距的圖 案，所設(shè)計(jì)的圖案可以分成兩個(gè)掩模。例如，在雙線路方法中，第一 I3R掩模圖案(帶有第一 組線)使用第一掩模印刷，然后第二 I3R圖案(帶有第二組線)使用第二掩模印刷。該第一 和第二組線的組合將線路節(jié)距降低一半。這種方法稱作“兩次圖案化”或“LELE”工藝。傳 統(tǒng)的LELE工藝通常包含蝕刻硬掩模兩次首先通過該第一 I3R掩模蝕刻，然后通過該第二 PR掩模蝕刻。某些LELE工藝使用兩層硬掩模通過該第一 I3R掩模蝕刻該第一硬掩模；以 及通過該第二 I3R掩模蝕刻該第二硬掩模。在任一情況下，該第一 I3R掩模都在該第二 I3R掩 模形成之前剝除。
可選的兩次圖案化的方法使用用于第一 ra掩模的保護(hù)層，其在將第二 ra材料施 加到該第一 ra掩模上之前形成。通常，當(dāng)將液體ra材料施加到具有圖案化ra掩模的晶片 上時(shí)，該圖案化的PR掩模的聚合物在其與大多數(shù)有機(jī)溶劑接觸時(shí)會(huì)溶解。因此，另一中配 制系統(tǒng)，如可水溶、可酸交聯(lián)涂覆材料，可用來在該第一 I3R掩模上形成保護(hù)層，以防止該圖 案化的ra掩模溶解于該第二 ra材料的有機(jī)溶劑。優(yōu)選地，該保護(hù)涂層材料的溶劑不會(huì)溶 解該第一PR，從而該涂層不會(huì)顯著擾亂該第一圖案化PR。合適的溶劑可以是水、氟代溶劑、 硅溶劑或極性溶劑，像甲醇、乙醇或其他類似醇類。當(dāng)可水溶、可酸交聯(lián)保護(hù)層施加在該第 一 I3R掩模上并且烘烤時(shí)，將水驅(qū)除，并且剩余的酸從該第一 I3R掩模排出至表面。由于該涂 層材料是可酸交聯(lián)的，所以在該第一ra掩模表面上形成交聯(lián)聚合物。然后，沒有交聯(lián)的涂 層材料可以沖掉，留下具有交聯(lián)聚合物涂層的該第一I3R圖案。這個(gè)工藝可以稱作該第一PR 掩模圖案的“化學(xué)凍結(jié)”，因?yàn)槠洹皟鼋Y(jié)”該第一 I3R掩模的形狀。然而，盡管是可水溶聚合物，但是交聯(lián)的保護(hù)層涂層仍然與該有機(jī)溶劑有密切的 聯(lián)系。因此，當(dāng)該第二 ra材料液體施加在涂覆的第一 ra掩模頂部時(shí)，該液體ra材料的有 機(jī)溶劑使得交聯(lián)區(qū)域形成“凝膠”，該第一 PR圖案膨脹和/或變形，其轉(zhuǎn)而導(dǎo)致線路邊緣粗 糙(LER)、線路扭曲和/或線路升高和瑕疵。另外，為了保持原始的關(guān)鍵尺寸(CD)，優(yōu)選地 該第一 PR圖案上的交聯(lián)涂層盡可能薄，但是這加重這些缺陷問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)前面所述的以及按照本發(fā)明的目的，提供一種蝕刻形成在基片上的蝕刻 層的方法。將帶有第一掩模特征的第一光刻膠(PR)掩模提供在該蝕刻層上。保護(hù)涂層通 過包括至少一個(gè)循環(huán)的工藝提供在該第一 I3R掩模上。每個(gè)循環(huán)包括(a)沉積階段，使用 沉積氣體將沉積層沉積在該第一掩模特征的表面上方；和(b)形貌成形階段，使用形貌成 形氣體成形該沉積層的形貌。液體I3R材料施加在具有該保護(hù)涂層的第一 I3R掩模上方。將 該I3R材料圖案化成第二掩模特征，其中該第一和第二掩模特征形成第二 I3R掩模。通過該 第二 I3R掩模蝕刻該蝕刻層。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，提供一種在設(shè)在基片上的蝕刻層上形成的、具有第一掩 模特征的圖案化光刻膠(PR)掩模上提供保護(hù)涂層的設(shè)備。該設(shè)備包括等離子處理室，包括 形成等離子處理室外殼的室壁、用以在該等離子處理室外殼內(nèi)支撐基片的基片支撐件、用 以調(diào)節(jié)該等離子處理室外殼內(nèi)壓力的壓力調(diào)節(jié)器、至少一個(gè)用以提供功率至該等離子處理 室外殼以維持等離子的電極、至少一個(gè)電氣連接到該至少一個(gè)電極的RF功率源、用于提供 氣體至該等離子處理室外殼的氣體入口和用于從該等離子處理室外殼排出氣體的氣體出 口。該設(shè)備進(jìn)一步包括氣體源，與該氣體入口流體連通，該氣體源包括沉積氣體源和形貌成 形氣體源?？刂破?，以可控方式連接到該氣體源和該至少一個(gè)RF功率源。該控制器包括至 少一個(gè)處理器和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括用于在圖案化的PR掩模上提供 保護(hù)涂層的計(jì)算機(jī)可讀代碼，包括至少一個(gè)循環(huán)，該圖案化掩模具有第一掩模特征，其中用 于每個(gè)循環(huán)計(jì)算機(jī)可讀代碼包括用于將沉積氣體通入該等離子室計(jì)算機(jī)可讀代碼、用于由 該沉積氣體形成等離子以便將沉積層沉積在該第一掩模特征的表面上方的計(jì)算機(jī)可讀代 碼、用于停止該沉積氣體流的計(jì)算機(jī)可讀代碼、用于將形貌成形氣體通入該等離子室的計(jì) 算機(jī)可讀代碼，用于由該形貌成形氣體形成等離子以便成形該沉積層的形貌的計(jì)算機(jī)可讀代碼以及用于停止該沉積氣體流的計(jì)算機(jī)可讀代碼。本發(fā)明的這些和其他特征將在下面的具體描述中結(jié)合附圖更詳細(xì)地說明。


在附圖中，本發(fā)明作為示例而不是作為限制來說明，其中類似的參考標(biāo)號(hào)指出相 似的元件，其中圖1是可用于本發(fā)明的實(shí)施例的工藝的高層流程圖。圖2A-2E是按照本發(fā)明的實(shí)施例處理的層疊的剖視示意圖。圖3是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在該第一 ra掩模上形成保護(hù)涂層的步驟的更詳細(xì) 的流程圖。圖4是可用于實(shí)施本發(fā)明的等離子處理室的示意圖。圖5A-5B說明適于實(shí)現(xiàn)用于本發(fā)明實(shí)施例的控制器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將根據(jù)其如在附圖中說明的幾個(gè)實(shí)施方式來具體描述本發(fā)明。在下面的描述 中，闡述許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，顯然，本發(fā) 明可不利用這些具體細(xì)節(jié)的一些或者全部而實(shí)施。在有的情況下，公知的工藝步驟和/或 結(jié)構(gòu)沒有說明，以避免不必要的混淆本發(fā)明。本發(fā)明提供新的ra掩?！皟鼋Y(jié)”工藝，其可用于例如兩次圖案化工藝。為了便于理 解，圖1是可用于本發(fā)明的實(shí)施例的工藝的高層流程圖。具有第一掩模特征的第一光刻膠 (PR)掩模提供在蝕刻層上(步驟102)。圖2A是在基片202上方形成的待蝕刻層204 (蝕刻 層)的剖視示意圖，帶有形成第一 I3R掩模特征210的第一冊(cè)掩模208?？狗瓷渫扛?ARC) 層206可以形成在該蝕刻層204上方、該第一 I3R掩模208下方。該ARC層206可以是有機(jī) 或無機(jī)，并可包括底部抗反射涂層(BARC)和/或SiON層。該蝕刻層204可以是形成在電 介質(zhì)層上的無定形碳層(ACL)。這樣的ACL可以用作用于蝕刻下面的電介質(zhì)層的硬掩模。 無定形碳類似于聚合物，但是具有更少的氫而具有更多的碳，因?yàn)槠湓诔^200°C的高溫通 過CVD沉積，并因此比聚合物更耐蝕刻。或者，該蝕刻層204可以是電介質(zhì)層，如TE0S。然 而，本發(fā)明適用于任何使用I3R掩模的蝕刻層。該第一 I3R掩模208可以使用光刻工藝圖案化，例如，該193nm水浸沒光刻。然而， 本發(fā)明還適用于其他光刻工藝。形成該第一 ra掩模208可包括將ra材料液體施加到該晶 片上(例如，通過旋涂)、使用第一中間掩模曝光(掃描)、烘烤和顯影。該水溶性ra材料 可以在顯影后沖洗掉。該第一 ra掩模特征210可具有通常的關(guān)鍵尺寸(CD)，使用傳統(tǒng)的光 刻工藝時(shí)，其可以是鄰近掩模特征圖案210之間的間距212的寬度(大約55nm至IOOnm)。
然后在該第一 ra掩模208上形成保護(hù)涂層(步驟104)。圖3是在該第一 I5R掩模 上形成該保護(hù)涂層的步驟104的更詳細(xì)的流程圖。按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，該保護(hù)涂層是 通過兩階段工藝組成的至少一個(gè)循環(huán)形成，包括沉積階段302和形貌成形階段304。優(yōu)選 地，該兩階段循環(huán)重復(fù)1至10次。更優(yōu)選地，該兩階段循環(huán)重復(fù)2至3次。該沉積階段302 中，使用沉積氣體將沉積層沉積在該第一掩模特征210的表面上方。在這個(gè)示例中，該沉積 階段302包括提供沉積氣體并由該沉積氣體生成等離子以形成沉積層。在這個(gè)示例中，該沉積氣體具有聚合物形成配方。聚合物形成配方的一個(gè)示例是烴氣，如CH4、C2H2和C2H4，以 及氟碳?xì)怏w，如CH3F、CH2F2、CHF3、C4F6和C4F8。聚合物形成配方的另一示例是氟碳化學(xué)品和 含氫氣體，如CF4和H2組成的配方。圖2B是在該第一 PR掩模208上方形成的該沉積層215 的剖視示意圖。該形貌成形階段304中，成形該沉積層215，或者使用形貌成形氣體回蝕，從而至 少去除該掩模特征210的底部上的該沉積層215。該形貌成形階段304包括提供形貌成形 氣體，由該形貌成形氣體生成形貌成形等離子以成形該沉積層的形貌。該形貌成形氣體不 同于該沉積氣體。如圖3中所述，該沉積階段302和該形貌成形階段304發(fā)生不同的次數(shù)。 在這個(gè)示例中，該形貌成形氣體含有氟碳化學(xué)品，如CF4、CHF3、和CH2F2?？墒褂闷渌麣怏w， 如 02、N2、和 H2。圖2C是具有在該第一掩模特征210表面上形成的保護(hù)涂層214的該第一 I5R掩模 208，在該沉積層215通過該形貌成形階段304成形之后的剖視示意圖。該沉積形貌成形循 環(huán)可以重復(fù)多于一次。優(yōu)選地，該保護(hù)涂層形成在該第一掩模特征210的頂部和側(cè)壁，而不 在該第一掩模特征的底部224，如圖2C所示。也就是，該保護(hù)涂層214暴露出該ARC 206。 還需要該保護(hù)涂層214具有高度共形的、基本上垂直的側(cè)壁。基本上垂直的側(cè)壁的示例是 從底部到頂部與特征的底部形成88°至90°之間的角度。該保護(hù)涂層的共形側(cè)壁從該掩 模特征的頂部到底部具有基本上相同的厚度。非共形側(cè)壁會(huì)形成刻面或方包化形態(tài)，其提 供在非基本上垂直的側(cè)壁上。另外，優(yōu)選地是該保護(hù)涂層214盡可能薄從而不會(huì)影響原始 設(shè)計(jì)⑶。例如，該保護(hù)涂層214的厚度可以是大約0. 5nm至30nm，優(yōu)選地大約0. 5nm至 IOnm,更優(yōu)選地1至3nm。每循環(huán)該保護(hù)涂層的凈厚度可以是大約0. 5nm至30歷，優(yōu)選地大 約0. 5nm至5nm，更優(yōu)選地1至3nm。循環(huán)的數(shù)量取決于該保護(hù)涂層的總厚度以及每個(gè)循環(huán) 該保護(hù)層的凈厚度。圖4是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，可用于在該第一 ra掩模上提供該保護(hù)層的等離 子處理室400。該等離子室400還可用于在形成該第二 ra掩模之后的后續(xù)蝕刻工藝和剝 除。該等離子處理室400包括限制環(huán)402、上部電極404、下部電極408、氣體源410和排氣 泵420。該氣體源410包括沉積氣體源412和形貌成形氣體源416。該氣體源410可包括 額外的氣體源，如蝕刻氣體源418和用于掩模剝除的氣體源(未示)。在等離子處理室400內(nèi)，該基片202設(shè)在該下部電極408上。該下部電極408結(jié) 合合適的基片夾緊機(jī)構(gòu)(例如，靜電、機(jī)械夾緊等)，用于把持該基片202。該反應(yīng)器頂部 428結(jié)合該上部電極404，其正對(duì)該下部電極408設(shè)置。該上部電極404、下部電極408和限 制環(huán)402限定受限制的等離子容積440。通過氣體源410向該受限制的等離子容積440提 供氣體并且通過排氣泵420經(jīng)過該限制環(huán)402和排氣口從該受限制的等離子容積440排出 氣體。第一 RF源444電連接至該上部電極404。第二 RF源448電連接至該下部電極408。 室壁452圍繞該限制環(huán)402、上部電極404和下部電極408。該第一 RF源444和該第二 RF 源448均可包括60MHz功率源、27MHz功率源和2MHz功率源?？梢杂胁煌膶F功率連接 到電極的組合。在LamResearch Corporation的電介質(zhì)蝕刻系統(tǒng)的情況中，如Exelan 系 列，由LAM Research Corporation，F(xiàn)remont，California制造，其可用于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施 方式中，該60MHz，27MHz，和2MHz構(gòu)成連接至的下部電極第二 RF電源448，并且上部電極接 地。
控制器435以可控方式連接到該RF源444和448、排氣泵420以及該氣體源410。 該電介質(zhì)蝕刻系統(tǒng)在該蝕刻層204是電介質(zhì)層時(shí)使用，如氧化硅、有機(jī)硅酸鹽玻璃或TE0S。 該電介質(zhì)蝕刻系統(tǒng)可用于蝕刻或開口硬掩模。該控制器435控制該RF源444和448、排氣 泵420、該沉積氣體源412和該形貌成形氣體源416，并將該沉積和該形貌成形作為循環(huán)的 兩個(gè)階段交替執(zhí)行。使用該兩階段循環(huán)(其可以重復(fù)超過一次)，形成該保護(hù)涂層以覆蓋該 第一 I3R掩模特征的表面而不覆蓋該掩模特征的底部。圖5A和5B說明了 一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)500，其適于實(shí)現(xiàn)用于本發(fā)明的實(shí)施方式的控制 器435。圖5A示出該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一種可能的物理形式。當(dāng)然，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以具有從集 成電路、印刷電路板和小型手持設(shè)備到巨型超級(jí)計(jì)算機(jī)的范圍內(nèi)的許多物理形式。計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)500包括監(jiān)視器502、顯示器504、機(jī)箱506、磁盤驅(qū)動(dòng)器508、鍵盤510和鼠標(biāo)512。磁 盤514是用來與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)500傳入和傳出數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。圖5B是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)500的框圖的一個(gè)例子。連接到系統(tǒng)總線520的是各種各樣 的子系統(tǒng)。處理器522(也稱為中央處理單元，或CPU)連接到存儲(chǔ)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器524。 存儲(chǔ)器524包括隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。如本領(lǐng)域所公知的，ROM用 作向CPU單向傳輸數(shù)據(jù)和指令，而RAM通常用來以雙向的方式傳輸數(shù)據(jù)和指令。這兩種類 型的存儲(chǔ)器可包括下面描述的任何合適的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。固定磁盤526也是雙向連接 到CPTO22 ；其提供額外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并且也包括下面描述的任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。固定磁盤 526可用來存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)等，并且通常是次級(jí)存儲(chǔ)介質(zhì)(如硬盤)，其比主存儲(chǔ)器慢?？梢?理解的是保留在固定磁盤526內(nèi)的信息可以在適當(dāng)?shù)那闆r下作為虛擬存儲(chǔ)器以標(biāo)準(zhǔn)的方 式結(jié)合在存儲(chǔ)器524中?？梢苿?dòng)存儲(chǔ)器514可以采用下面描述的任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的形 式。CPU522還連接到各種輸入/輸出設(shè)備，如顯示器504、鍵盤510、鼠標(biāo)512和揚(yáng)聲 器530。通常，輸入/輸出設(shè)備可以是下面的任何一種視頻顯示器、軌跡球、鼠標(biāo)、鍵盤、麥 克風(fēng)、觸摸顯示器、轉(zhuǎn)換器讀卡器、磁帶或紙帶閱讀器、書寫板、觸針、語音或手寫識(shí)別器、生 物閱讀器或其他計(jì)算機(jī)。CPTO22可選地可使用網(wǎng)絡(luò)接口 540連接到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)或者電 信網(wǎng)絡(luò)。利用這樣的網(wǎng)絡(luò)接口，計(jì)劃在執(zhí)行上述方法步驟地過程中，CPU可從網(wǎng)絡(luò)接收信息 或者向網(wǎng)絡(luò)輸出信息。此外，本發(fā)明的方法實(shí)施方式可在CPTO22上單獨(dú)執(zhí)行或者可在如 Internet的網(wǎng)絡(luò)上與共享該處理一部分的遠(yuǎn)程CPU —起執(zhí)行。另外，本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)一步涉及具有計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)產(chǎn)品，在 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上有用于執(zhí)行各種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的操作的計(jì)算機(jī)代碼。該介質(zhì)和計(jì)算機(jī)代碼 可以是那些為本發(fā)明目的專門設(shè)計(jì)和構(gòu)建的，或者它們可以是對(duì)于計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域技術(shù)人 員來說公知并且可以得到的類型。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的例子包括，但不限于磁介質(zhì)，如硬盤、 軟盤和磁帶；光介質(zhì)，如⑶-ROM和全息設(shè)備；磁-光介質(zhì)，如光軟盤；以及為了存儲(chǔ)和執(zhí)行 程序代碼專門配置的硬件設(shè)備，如專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)以及ROM和 RAM器件。計(jì)算機(jī)代碼的例子包括如由編譯器生成的機(jī)器代碼，以及包含高級(jí)代碼的文件， 該高級(jí)代碼能夠由計(jì)算機(jī)使用解釋器來執(zhí)行。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可以是在載波中由計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)信號(hào)攜帶的并且表示能夠被處理器執(zhí)行的指令序列的計(jì)算機(jī)代碼。該沉積氣體的一個(gè)示例是氟碳化學(xué)品和含氫氣體，如CF4和H2組成的配方。在這 個(gè)示例中，提供400瓦特的2MHz功率和800瓦特的27MHz功率。每個(gè)沉積階段中，在該室中提供帶有第一化學(xué)品的該沉積氣體，由該沉積氣體形成等離子，在沉積之后停止該沉積 氣體。該形貌成形氣體的一個(gè)示例具有氟碳化學(xué)品，如CF4、CHF3和CH2F2。可以使用其他 氣體，如02、N2和H2。在這個(gè)示例中，提供0瓦特的2MHz功率和800瓦特的27MHz功率。每 個(gè)形貌成形階段中，在該室中提供帶有第二化學(xué)品的形貌成形氣體，由該形貌成形氣體形 成等離子，并在該形貌成形之后停止該形貌成形氣體。該沉積階段302和該形貌成形階段304可以在同一室中連續(xù)進(jìn)行而不熄滅該等離 子，并且該循環(huán)可以重復(fù)超過一次，優(yōu)選地2-3次。通過控制各種不同的參數(shù)，如該沉積階 段302和該形貌成形階段304的處理時(shí)間、循環(huán)的次數(shù)、總的沉積時(shí)間、沉積/形貌成形時(shí) 間比、每種化學(xué)品中氣體化學(xué)品比率，可形成具有所需厚度、所需形狀的保護(hù)涂層214。回頭參考圖1，在該第一 ra掩模上形成該保護(hù)涂層214之后(步驟104)，液體ra 材料施加在該第一 I3R掩模上(步驟106)。該ra材料的第二次液體施加可以與該ra材料 的第一次施加到該第一 PR掩模相同的方式進(jìn)行，例如，通過旋涂。該液體PR材料包含有機(jī) 溶劑如PEGMIA。該保護(hù)涂層214保護(hù)該第一掩模特征不會(huì)被該有機(jī)溶劑損害。因?yàn)樵摫?護(hù)涂層214通過氣相沉積、而不是由該P(yáng)R材料形成，所以其與該液體PR材料中的溶劑關(guān)系 不密切。因此，該保護(hù)涂層不允許或者允許極少的溶劑通過該保護(hù)涂層，因此在該圖案化第 一ra掩模和施加在其上的該液體ra材料之間沒有或者有極少的相互作用。因而，該圖案 化第一掩模特征保持被該保護(hù)涂層保護(hù)的它們最初的形狀，如最初的線條圖案。然后，將第二次施加的ra材料圖案化成第二掩模特征216(步驟108)。該I3R材料 圖案化成該第二掩模特征可以與該第一 I3R掩模的圖案化類似的方式進(jìn)行，例如，傳統(tǒng)的光 刻工藝，使用對(duì)應(yīng)該第二掩模特征的第二中間掩模。圖2D是第二 ra掩模220包括該第一 掩模特征208和該第二掩模特征216的剖視示意圖。也就是，該第一掩模特征208和該第 二掩模特征216組合在一起形成該第二 I3R掩模220。如圖2D所示，按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施 例，該第二掩模特征216提供在該第一掩模特征208之間。例如，在線條圖案的情況下，該 第一掩模特征208和該第二掩模特征216交替形成以獲得更小的CD 226，例如，大約32nm 至45nm。然而，本發(fā)明不限于線條圖案，而是可適用于任何涉及圖案分解，即二維設(shè)計(jì)圖案 分成兩個(gè)單獨(dú)的中間掩模，即，兩組PR掩模特征。該基片202設(shè)在該室中，通過該第二 I3R掩模蝕刻該蝕刻層204 (步驟110)。圖2E 示出蝕刻進(jìn)該蝕刻層204的特征222。然后可執(zhí)行額外的形成步驟(112)。例如，可以剝除該I3R掩模220，和/或可執(zhí)行 后續(xù)蝕刻步驟以在下面的層中形成特征圖案。盡管本發(fā)明依照多個(gè)實(shí)施方式描述，但是存在落入本發(fā)明范圍內(nèi)的改變、置換和 各種替代等同物。還應(yīng)當(dāng)注意，有許多實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法和設(shè)備的可選方式。所以，其意圖是 下面所附的權(quán)利要求解釋為包括所有這樣的落入本發(fā)明主旨和范圍內(nèi)的改變、置換和各種 替代等同物。
權(quán)利要求
一種蝕刻形成在基片上的蝕刻層的方法，包括在該蝕刻層上提供帶有第一掩模特征的第一光刻膠(PR)掩模；在該第一PR掩模上形成保護(hù)涂層，包括至少一個(gè)循環(huán)，該循環(huán)包括沉積階段，使用沉積氣體將沉積層沉積在該第一掩模特征的表面上方；以及形貌成形階段，使用形貌成形氣體成形該沉積層的形貌；將液體PR材料施加在具有該保護(hù)涂層的第一PR掩模上方；將該P(yáng)R材料圖案化成第二掩模特征，該第一和第二掩模特征形成第二PR掩模；以及通過該第二PR掩模蝕刻該蝕刻層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該液體I3R材料含有有機(jī)溶劑，其中該保護(hù)涂層保 護(hù)該第一特征不會(huì)被該有機(jī)溶劑損害。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該第二掩模特征設(shè)在該第一掩模特征之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中每個(gè)沉積階段包括 提供具有第一化學(xué)品的沉積氣體；由該沉積氣體形成等離子；以及 停止該沉積氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中每個(gè)形貌成形階段包括 提供具有與該第一化學(xué)品不同的第二化學(xué)品的形貌成形氣體； 由該形貌成形氣體形成等離子；以及停止該形貌成形氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該循環(huán)重復(fù)一至三次。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中重復(fù)該循環(huán)從而使該保護(hù)涂層的厚度為大約 0. 5 至 3nm。
8.—種在設(shè)在基片上的蝕刻層上形成的、具有第一掩模特征的圖案化光刻膠(PR)掩 模上提供保護(hù)涂層的設(shè)備，包括等離子處理室，其包括形成等離子處理室外殼的室壁；用以在該等離子處理室外殼內(nèi)支撐基片的基片支撐件；用以調(diào)節(jié)該等離子處理室外殼內(nèi)壓力的壓力調(diào)節(jié)器；至少一個(gè)用以提供功率至該等離子處理室外殼以維持等離子的電極；至少一個(gè)電氣連接到該至少一個(gè)電極的RF功率源；用于提供氣體至該等離子處理室外殼的氣體入口 ；以及用于從該等離子處理室外殼排出氣體的氣體出口；氣體源，與該氣體入口流體連通，該氣體源包括沉積氣體源；以及形貌成形氣體源；控制器，以可控方式連接到該氣體源和該至少一個(gè)RF功率源，包括 至少一個(gè)處理器；以及 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括用于執(zhí)行在圖案化的I3R掩模上提供保護(hù)涂層的工藝的計(jì)算機(jī)可讀代碼，該工藝包括至少一個(gè)循環(huán)，該圖案化掩模具有第一掩模特征，其中用于每個(gè)循環(huán)的計(jì)算機(jī)可讀代碼包 括用于將沉積氣體通入該等離子室的計(jì)算機(jī)可讀代碼；用于由該沉積氣體形成等離子的計(jì)算機(jī)可讀代碼，以便將沉積層沉積在該第一掩模特 征的表面上方；用于停止該沉積氣體流的計(jì)算機(jī)可讀代碼；用于將形貌成形氣體通入該等離子室的計(jì)算機(jī)可讀代碼；用于由該形貌成形氣體形成等離子的計(jì)算機(jī)可讀代碼以便成形該沉積層的形貌；以及 用于停止該沉積氣體流的計(jì)算機(jī)可讀代碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述用于執(zhí)行在圖案化的I^R掩模上提供保護(hù)涂層 的工藝的計(jì)算機(jī)可讀代碼重復(fù)該循環(huán)一至三次。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備，其中所述用于執(zhí)行在圖案化的I3R掩模上提供保 護(hù)涂層的工藝的計(jì)算機(jī)可讀代碼重復(fù)該循環(huán)從而使該保護(hù)涂層厚度為大約0. 5至3nm。
11.一種用于蝕刻形成在基片上的蝕刻層的系統(tǒng)，包括；在該蝕刻層上提供帶有第一掩模特征的第一光刻膠(PR)掩模的裝置；在該第一 I3R掩模上形成保護(hù)涂層的裝置，包括使用沉積氣體將沉積層沉積在該第一掩模特征的表面上方的裝置；使用形貌成形氣體成形該沉積層的形貌的裝置；以及交替重復(fù)該用于沉積的裝置和該用于成形的裝置的運(yùn)行一次或多次的裝置；將液體I3R材料施加在具有該保護(hù)涂層的第一 I3R掩模上方的裝置；將該ra材料圖案化成第二掩模特征的裝置，該第一和第二掩模特征形成第二 ra掩模；以及通過該第二 ra掩模蝕刻該蝕刻層的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其中每個(gè)沉積階段包括 提供具有第一化學(xué)品的沉積氣體；由該沉積氣體形成等離子；以及 停止該沉積氣體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中每個(gè)形貌成形階段包括 提供具有與該第一化學(xué)品不同的第二化學(xué)品的形貌成形氣體； 由該形貌成形氣體形成等離子；以及停止該形貌成形氣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-3和12-13任一項(xiàng)所述的方法，其中該循環(huán)重復(fù)一至三次。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-3和12-14任一項(xiàng)所述的方法，其中重復(fù)該循環(huán)從而使該保護(hù)涂層 厚度為大約0. 5至3nm。
全文摘要
提供一種蝕刻形成在基片上的蝕刻層的方法。帶有第一掩模特征的第一光刻膠(PR)掩模提供在該蝕刻層上。保護(hù)涂層通過包括至少一個(gè)循環(huán)的工藝提供在該第一PR掩模上。每個(gè)循環(huán)包括(a)沉積階段，使用沉積氣體將沉積層沉積在該第一掩模特征的表面上方，以及(b)形貌成形階段，使用形貌成形氣體成形該沉積層的形貌。液體PR材料施加在具有該保護(hù)涂層的第一PR掩模上方。將該P(yáng)R材料圖案化成第二掩模特征，其中該第一和第二掩模特征形成第二PR掩模。通過該第二PR掩模蝕刻該蝕刻層。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK101903977SQ200880123004
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者S·M·列扎·薩賈迪, 安德魯·R·羅馬諾 申請(qǐng)人:朗姆研究公司