專利名稱：對(duì)集成電路進(jìn)行臨界尺寸控制的修整工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，更確切地說(shuō)涉及對(duì)集成電路進(jìn)行臨界尺寸控制的修 整工藝。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工業(yè)中，集成電路(IC)裝置已變得更快、更小且更高效。這種趨勢(shì)隨著
增加芯片上的電路密度的制造技術(shù)的發(fā)展而持續(xù)。
減小臨界尺寸是增加電路密度的重要方式之一。臨界尺寸(critical dimension, CD)
是可在半導(dǎo)體裝置制造期間形成的最小幾何特征的尺寸(互連線、觸點(diǎn)、溝槽等的寬度)。 為了便于形成更小的組件和更快、更高效的電路，需要減小臨界尺寸。
減小CD的一種方式是使用采用波長(zhǎng)較短的光的光刻。然而，隨著光的波長(zhǎng)減小， 光致抗蝕劑材料變得越來(lái)越不透光。因此，當(dāng)前的光刻技術(shù)在減小CD方面存在限制。
減小CD的另一種方式是在通過(guò)光刻工藝形成圖案之后通過(guò)蝕刻工藝來(lái)修整或縮小 光致抗蝕劑圖案。通常采用修整工藝來(lái)減小特征邊緣的粗糙度、減小特征大小和/或增大 特征之間的間隔。然而，當(dāng)只使用此光致抗蝕劑時(shí)，蝕刻到具有小CD的下伏層或結(jié)構(gòu) 中可能頗費(fèi)工夫。當(dāng)深入地蝕刻到襯底中以界定較小特征時(shí)，到蝕刻工藝完成時(shí)，光致 抗蝕劑圖案已被蝕刻工藝更改。這導(dǎo)致襯底在所需圖案外部被蝕刻。不良的蝕刻可導(dǎo)致 裝置性能缺陷和不良合格率。為了避免此問(wèn)題，人們已使用硬掩模將圖案從光致抗蝕劑 轉(zhuǎn)移到襯底中。
減小CD的又一種方式是在將圖案從光致抗蝕劑轉(zhuǎn)移之后但在將圖案轉(zhuǎn)移到襯底中 之前，通過(guò)蝕刻工藝來(lái)縮小或修整硬掩模。然而，此方法也存在問(wèn)題。在縮小硬掩模的 圖案寬度的同時(shí)，硬掩模的厚度也可能減小。第6,420,097號(hào)美國(guó)專利說(shuō)明了借以使硬 掩模在光致抗蝕劑下面選擇性地凹陷的工藝。然而，在縮小硬掩模的同時(shí)，也使下伏于 硬掩模下的所關(guān)注的襯底或?qū)哟┻^(guò)硬掩模的開(kāi)口而暴露于硬掩模蝕刻劑。這些問(wèn)題使腐 蝕性的蝕刻工藝無(wú)法用于減小CD。此外，所述工藝局限于使用將準(zhǔn)許凹陷的特定材料， 且甚至這一點(diǎn)也可能導(dǎo)致偏離所需尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面，揭示一種用于集成電路的蝕刻方法。所述方法包括在靶層上提供第一硬掩模層；在所述第一硬掩模層上提供第二硬掩模層；在所述第二硬掩模層 上提供光致抗蝕劑層；在所述光致抗蝕劑層中形成圖案；將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述第二硬 掩模層中；以及用所述第二硬掩模層頂上的所述光致抗蝕劑層來(lái)修整所述第二硬掩模 層。
在以上方法中，所述靶層可包括從由絕緣體、半導(dǎo)體和金屬組成的群組中選出的材 料。第一硬掩模層可包括無(wú)定形碳層。第一硬掩模層可包括有機(jī)下層。第一硬掩模層可 具有在從約200人到約20,000 A范圍內(nèi)的厚度。第一硬掩模層可具有小于約20: 1的縱 橫比。
在上文所描述的方法中，第二硬掩模層可包括無(wú)機(jī)層。所述無(wú)機(jī)層可包括介電抗反 射涂層(dielectric anti-reflective coating, DARC)。所述無(wú)機(jī)層可包括從由氮氧化硅、氧 化硅或氮化硅組成的群組中選出的材料。第二硬掩模層可包括含硅的有機(jī)層。第二硬掩 模層可具有在從約50A到約1，000A范圍內(nèi)的厚度。在所述方法中，所述光致抗蝕劑可 包括從由13.5nm光致抗蝕劑、157nm光致抗蝕劑、193 nm光致抗蝕劑和248 nm光致 抗蝕劑組成的群組中選出的光致抗蝕劑。
在上文所描述的方法中，將圖案轉(zhuǎn)移到第二硬掩模層中可包括使用各向異性蝕刻工 藝。使用各向異性蝕刻工藝可包括使用基于碳氟化合物的等離子體。在所述方法中，修 整第二硬掩模層可包括使第二硬掩模層的特征寬度減小至少約10 A。修整第二硬掩模層 可包括相對(duì)于光致抗蝕劑層和第一硬掩模層而選擇性地蝕刻第二硬掩模層。修整第二硬 掩模層可包括以比第一硬掩模層的蝕刻速率快約1倍與1,000倍之間的速率蝕刻第二硬 掩模層。修整第二硬掩模層可包括以每秒約1 A與10 A之間的速率蝕刻第二硬掩模層。
在所述方法中，修整第二硬掩模層可包括各向同性地蝕刻第二硬掩模層。修整第二 硬掩模層可包括用等離子體來(lái)蝕刻第二硬掩模層。所述等離子體可包括含氟的等離子 體。所述等離子體可包括從由基于NF3的等離子體和基于SF6的等離子體組成的群組中 選出的等離子體。或者，修整第二硬掩模層可包括使用濕式蝕刻工藝。使用濕式蝕刻工 藝可包括使用緩沖氧化物蝕刻工藝(buffered oxide etch process)。緩沖氧化物蝕刻工藝 可包括使用包括HF、 NH4F和H20的蝕刻劑。
上文所描述的方法可進(jìn)一步包括將修整第二硬掩模層所得的圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩 模層中。將修整第二硬掩模層所得的圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模層中可包括使用高密度等離 子體蝕刻工藝。將修整第二硬掩模層所得的圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模層中可包括以比第二 硬掩模層的蝕刻速率快大約5倍以上的速率蝕刻第一硬掩模層。將修整第二硬掩模層所
得的圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模層中可包括使用基于硫和氧的等離子體來(lái)蝕刻第一硬掩模層。將修整第二硬掩模層所得的圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模層中可包括使10 sccm與75 sccm 之間的二氧化硫流動(dòng)到處理腔室中。將修整第二硬掩模層所得的圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模 層中可包括使20 sccm與60 sccm之間的二氧化硫流動(dòng)到處理腔室中。將修整第二硬掩 模層所得的圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模層中可進(jìn)一步包括使10 sccm與100 sccm之間的氧流 動(dòng)到處理腔室中。將修整第二硬掩模層所得的圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模層中可進(jìn)一步包括 使氬流動(dòng)到處理腔室中。
上文所描述的方法可進(jìn)一步包括在第二硬掩模層上提供底部抗反射涂覆(BARC) 層。所述底部抗反射涂覆層可具有在約200 A到約500 A范圍內(nèi)的厚度。
在本發(fā)明的另一方面，揭示一種用于制造集成電路裝置的方法。所述方法包括在 襯底上提供第一硬掩模；在所述第一硬掩模上提供第二硬掩模；在所述第二硬掩模上提 供具有圖案的抗蝕劑；使用所述抗蝕劑的圖案來(lái)各向異性地蝕刻第二硬掩模；以及用第 二硬掩模頂上的抗蝕劑來(lái)各向同性地蝕刻所述第二硬掩模。
在所述方法中，集成電路裝置可包括存儲(chǔ)器。集成電路裝置可包括微處理器?？刮g 劑層可包括從由光致抗蝕劑和壓印光刻抗蝕劑(imprint lithography resist)組成的群組中 選出的材料。
在本發(fā)明的另一方面，揭示一種用于對(duì)集成電路裝置進(jìn)行臨界尺寸控制的修整工 藝。所述修整工藝包括在修整工藝期間，通過(guò)在襯底上提供第一硬掩模來(lái)保護(hù)襯底， 其中下伏于第二硬掩模下的第一硬掩模具有圖案；以及在修整工藝期間，通過(guò)在第二硬 掩模頂上提供抗蝕劑來(lái)保護(hù)第二硬掩模的頂表面。
在本發(fā)明的又一方面，揭示一種用于集成電路的掩蔽結(jié)構(gòu)。所述掩蔽結(jié)構(gòu)包括形 成于靶層上的第一硬掩模層；以及形成于第一硬掩模層上的第二硬掩模層，所述第二硬 掩模層包括具有經(jīng)配置以覆蓋第一硬掩模層的掩蔽部分的圖案；以及形成于第二硬掩模 層上的抗蝕劑層，所述抗蝕劑層包括具有對(duì)應(yīng)于第二硬掩模層的掩蔽部分的掩蔽部分的 圖案。在所述掩蔽結(jié)構(gòu)中，第二硬掩模層的掩蔽部分的每個(gè)暴露的側(cè)表面可具有小于約 50 A rms的平均粗糙度。第二硬掩模層的掩蔽部分的每個(gè)暴露的側(cè)表面可具有約10入 rais與約50 A rms之間的平均粗糙度。
在上文所描述的掩蔽結(jié)構(gòu)中，第二硬掩模層的掩蔽部分的寬度可與抗蝕劑層的對(duì)應(yīng) 掩蔽部分的寬度大致相同?；蛘?，第二硬掩模層的掩蔽部分的寬度可比抗蝕劑層的對(duì)應(yīng) 掩蔽部分的寬度窄。第二硬掩模層的掩蔽部分的每個(gè)暴露的側(cè)表面可在抗蝕劑層下面凹 陷至少5入。
在本發(fā)明的又一方面，揭示一種制造集成電路的方法。所述方法包括針對(duì)從由摻雜、氧化、氮化和選擇性沉積組成的群組中選出的工藝使用上文所描述的掩蔽結(jié)構(gòu)。


圖1A到圖IF是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于集成電路的蝕刻工藝的示意性橫截面。
圖2A到圖2C說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的使用具有高選擇性的蝕刻劑來(lái)形成硬掩模的 部分工藝。
圖3A和圖3B說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的使用BARC層來(lái)形成硬掩模的部分工藝。 圖4是圖1D的部分成形的集成電路的局部透視圖。 圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)一硬掩模層的修整速率的曲線圖。 圖6A到圖6C是用掃描電子顯微鏡拍攝的以圖5所示的修整速率修整的硬掩模圖案 的俯視圖的顯微照片。
圖7是圖6C的放大圖。
圖8是用掃描電子顯微鏡拍攝的圖7的經(jīng)修整的硬掩模圖案的側(cè)橫截面的顯微照片。
圖9是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)另一硬掩模層的修整速率的曲線圖。
圖IOA到圖10C是用掃描電子顯微鏡拍攝的以圖9所示的修整速率修整的硬掩模圖
案的俯視圖的顯微照片。
具體實(shí)施方式
定義
在此文獻(xiàn)的上下文中，將術(shù)語(yǔ)"半導(dǎo)體襯底"定義為表示任何包括半導(dǎo)體材料的構(gòu) 造，其中包含(但不限于)例如半導(dǎo)體晶片的塊狀半導(dǎo)體材料(單獨(dú)的或在上面包括有 其它材料的集成組合件中)，以及半導(dǎo)體材料層(單獨(dú)的或在包括其它材料的集成組合 件中)。術(shù)語(yǔ)"襯底"指代任何支撐襯底，其中包含(但不限于)上文所描述的半導(dǎo)體 襯底。此外在本文獻(xiàn)的上下文中，除非另有指示，否則術(shù)語(yǔ)"層"涵蓋單數(shù)形式和復(fù)數(shù) 形式兩者。如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)"有機(jī)物"指代碳和含碳的材料，因而包含無(wú)定形碳 以及光致抗蝕劑。還請(qǐng)注意，如本文中所使用，"氧化硫"表示任何主要由硫與氧的組 合(例如二氧化硫)組成的化合物。
如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)"靶層"指代其中根據(jù)上覆硬掩模中所形成的圖案來(lái)形成或 處理半導(dǎo)體裝置、組件或零件的層。靶層可以是上文所描述的半導(dǎo)體襯底的一部分。靶 層可由金屬、半導(dǎo)體和/或絕緣體形成。在靶層中，可形成集成電路裝置的例如存儲(chǔ)器或微處理器的部分。雖然針對(duì)優(yōu)選實(shí)施例將穿過(guò)硬掩模的"處理"描述為蝕刻以將硬掩模 圖案轉(zhuǎn)移到靶層中，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，其它實(shí)施例中的處理可包括穿過(guò)所 述硬掩模的(例如)氧化、氮化、選擇性沉積、摻雜等。
如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)"修整"指代清理層的粗糙度或在橫向方向上減小層的特征 寬度。所述術(shù)語(yǔ)可與"縮小"互換使用。
還將了解，將圖案從第一層級(jí)轉(zhuǎn)移到第二層級(jí)涉及在第二層級(jí)中形成大體上對(duì)應(yīng)于 第一層級(jí)上的特征的特征。舉例來(lái)說(shuō)，第二層級(jí)中的線的路徑將大體上遵循第一層級(jí)上 的線的路徑，且第二層級(jí)上的其它特征的位置將對(duì)應(yīng)于第一層級(jí)上的類似特征的位置。 然而，由于(例如)修整和生長(zhǎng)步驟的緣故，第一層級(jí)與第二層級(jí)的特征的確切形狀和 大小可能不同。舉例來(lái)說(shuō)，視蝕刻化學(xué)物質(zhì)和條件而定，可相對(duì)于第一層級(jí)上的圖案而 放大或減小形成所轉(zhuǎn)移的圖案的特征的大小及其之間的相對(duì)間距，同時(shí)仍與同一初始 "圖案"相似。
總體蝕刻工藝
圖1A到圖1F說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻集成電路的方法。參看圖1A，在襯底 110上提供靶層120。接著，在靶層120上提供第一硬掩模層130。在第一硬掩模層130 上提供第二硬掩模層140。第二硬掩模層140優(yōu)選比第一硬掩模層130薄。此外，第二 硬掩模層140由不同于第一硬掩模層130的材料的材料形成。最后，在第二硬掩模層140 上提供光致抗蝕劑層150。
參看圖1B,使用例如常規(guī)光刻技術(shù)的光刻在光致抗蝕劑層150中形成圖案。接著， 如圖1C所示，通過(guò)蝕刻工藝將圖案轉(zhuǎn)移到第二硬掩模層140中。接著，通過(guò)各向同性 蝕刻工藝來(lái)修整或縮小第二硬掩模層140，同時(shí)光致抗蝕劑層150位于第二硬掩模層140 頂上，如圖1D所示。
接下來(lái)，如圖1E所示，將第二硬掩模層140中的圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模層130中。 在一個(gè)實(shí)施例中，可使用基于S02的等離子體干式顯影蝕刻(dry develop etch' DDE) 來(lái)將圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模層130中。使用干式顯影蝕刻工藝，蝕刻第一硬掩模層130 以形成用以蝕刻靶層120的硬掩模。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，接著如圖1E所示，使用第 一硬掩模層130來(lái)處理靶層120?？扇鐖D所示，將已蝕刻的第二硬掩模層140保留在原 處，或者在穿過(guò)硬掩模處理靶層120之前將其移除?，F(xiàn)將在下文中詳細(xì)地描述以上每個(gè) 步驟。
硬掩模層的形成
圖1A說(shuō)明待根據(jù)一個(gè)實(shí)施例制造的集成電路(IC)的部分100。在部分100的底部處提供襯底110。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，襯底110是硅襯底。在其它實(shí)施例中，襯底
iio可由其它類型的半導(dǎo)體材料形成。
在襯底100上形成靶層120。靶層120是其中待通過(guò)IC制造工藝來(lái)形成各種IC組 件、零件和結(jié)構(gòu)的層。所述組件、零件和結(jié)構(gòu)的實(shí)例包含晶體管、電容器、電阻器、二 極管、傳導(dǎo)線、電極、間隔物、溝槽等。靶層材料的種類取決于待在靶層120中形成的 裝置的類型。靶層材料的實(shí)例包含(但不限于)絕緣體、半導(dǎo)體和金屬。
在靶層120上形成第一硬掩模層130。第一硬掩模層130上覆待處理(例如蝕刻) 的結(jié)構(gòu)。第一硬掩模層130提供待轉(zhuǎn)移到耙層120中的圖案。第一硬掩模層130可由有 機(jī)材料形成。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，第一硬掩模層130由無(wú)定形碳形成。優(yōu)選類型的無(wú) 定形碳是無(wú)色的透明的碳，其便于與下伏層的光對(duì)準(zhǔn)。因?yàn)榈谝挥惭谀?30優(yōu)選較厚， 所以不透明的薄膜可能會(huì)妨礙光對(duì)準(zhǔn)。
在其它實(shí)施例中，第一硬掩模層130可由聚合材料形成，所述聚合材料還可用作光 致抗蝕劑下層。優(yōu)選的是，所述聚合材料是碳含量大于常規(guī)光致抗蝕劑的有機(jī)材料。在 美國(guó)6，890，448中揭示了聚合材料的實(shí)例，該案以引用的形式并入本文中。此外，聚合 材料可以是商業(yè)上可從馬薩諸塞州莫爾伯勒市希普勵(lì)公司(Shipley Company, Marlborough, MA )購(gòu)買到的AR系列抗反射劑。
優(yōu)選的是，第一硬掩模層130相當(dāng)厚，以便改進(jìn)對(duì)靶層120的處理。第一硬掩模層 130優(yōu)選具有約200 A與20,000 A之間的厚度，更優(yōu)選約500 A與10,000 A之間的厚度。 較厚的第一硬掩模層130更能經(jīng)受穿過(guò)硬掩模的處理。然而，第一硬掩模層的厚度取決 于縱橫比。第一硬掩模層130的縱橫比優(yōu)選小于約20: 1,以實(shí)現(xiàn)機(jī)械穩(wěn)定性。
在第一硬掩模層130上形成第二硬掩模層140。第二硬掩模層140提供待轉(zhuǎn)移到第 一硬掩模層130中的圖案。第二硬掩模層140優(yōu)選提供線寬比光致抗蝕劑層150的線寬 窄的圖案。
第二硬掩模層140可由無(wú)機(jī)材料或含硅的有機(jī)層形成，在所說(shuō)明的實(shí)施例中，第二 硬掩模層140由介電抗反射涂層(DARC)形成，例如富硅氮氧化硅(SiOxNy)。 DARC 層可含有占層的總重量的約30wt^到約80 wt^的量的硅。優(yōu)選的是，DARC層可含有 占層的總重量的約35 wt^到約70 wt^的量的硅。在另一實(shí)施例中，第二硬掩模層140 可由硅、氧化硅(Si02)或氮化硅(Si3N4)形成。
在另一實(shí)施例中，第二硬掩模層140可由含硅的有機(jī)材料形成。含硅的有機(jī)材料不 同于可形成第一硬掩模層130的材料。含硅的有機(jī)層可含有占層的總重量的約10 wt% 到約35的量的硅。示范性的含硅的有機(jī)材料是SHB-A629 (信越(ShinEtsu))。第二硬掩模層140優(yōu)選具有約50 A與1,000 A之間、更優(yōu)選約100人與700 A之間的厚度。
光致抗蝕劑層的形成和圖案化
再次參看圖1A，在第二硬掩模層140上形成光致抗蝕劑層150。在所說(shuō)明的實(shí)施例 中，光致抗蝕劑層150可由對(duì)光刻中所釆用的一般光波長(zhǎng)(包含248 nm、 193 nm、 157 nm 和13.5 nm)敏感的光致抗蝕劑形成。優(yōu)選的是，光致抗蝕劑層150具有約500 A與3,000 A之間、更優(yōu)選約1，000 A與2，000 A之間的厚度。在圖1B中，已使用任何合適的光致 抗蝕劑處理技術(shù)來(lái)對(duì)光致抗蝕劑層150進(jìn)行圖案化。
在其它實(shí)施例中，抗蝕劑層150可由用于其它類型的用于晶片上的圖案成像的光刻 的抗蝕劑形成。此光刻的實(shí)例包含(但不限于)紫外線(UV)光刻、遠(yuǎn)紫外線(EUV) 光刻、X射線光刻和壓印接觸光刻。
參看圖3A，底部抗反射涂覆(BARC)層360可視情況形成于第二硬掩模層340與 光致抗蝕劑層350之間。通常是有機(jī)物的BARC通過(guò)防止激活光致抗蝕劑的紫外線(UV) 輻射的反射來(lái)增強(qiáng)分辨率。BARC是廣泛可用的，且通?；趯?duì)抗蝕劑材料和UV波長(zhǎng) 的選擇而選擇。通?；诰酆衔锏腂ARC常連同附帶的光致抗蝕劑一起被移除?？蛇x的 BARC層360優(yōu)選具有約200 A與500 A之間的厚度，更優(yōu)選約300 A與400 A之間的 厚度。
將圖案轉(zhuǎn)移到第二硬掩模中
優(yōu)選使用等離子體蝕刻工藝，更優(yōu)選使用高密度等離子體蝕刻工藝，來(lái)將在光致抗 蝕劑150中形成的圖案轉(zhuǎn)移到第二硬掩模140中。優(yōu)選的是，等離子體蝕刻工藝是各向 異性蝕刻工藝。
在圖1C中，已將來(lái)自光致抗蝕劑層150的圖案轉(zhuǎn)移到第二硬掩模層140中。優(yōu)選 在處理腔室中使用氟碳等離子體干式蝕刻來(lái)實(shí)現(xiàn)所述轉(zhuǎn)移?？墒褂脙?yōu)選采用高密度等離 子體的干式蝕刻以忠實(shí)于抗蝕劑元件的尺寸的方式來(lái)提供對(duì)第二硬掩模層140的圖案 化。功率電平和流動(dòng)速率將基于選定的處理腔室而變更。優(yōu)選的腔室包含蘭姆研究公司 (Lam Research Corp.)(弗里蒙特，加利福尼亞)的TCP9400和TCP2300多晶蝕刻腔室 (poly etch chamber)以及應(yīng)用材料公司(Applied Materials Corp.)(圣克拉拉，加利福 尼亞)的DPS2多晶蝕刻腔室。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，存在若干種可能的可用來(lái) 將圖案從光致抗蝕劑層150轉(zhuǎn)移到第二硬掩模層140中的蝕刻工藝。
優(yōu)選的是，在下一步驟中，使用用來(lái)蝕刻第二硬掩模140的腔室來(lái)修整或縮小第二 硬掩模層140。在已蝕刻第二硬掩模層140之后，在過(guò)渡步驟期間清洗所述腔室。電離 功率在腔室保持接通，但偏壓功率斷開(kāi)。從腔室中清洗掉用于蝕刻第二硬掩模層140的等離子體。
第二硬掩模的修整
參看圖ID和圖4，在光致抗蝕劑150處于第二硬掩模層140頂上的同時(shí)，縮小或 修整第二硬掩模層140。修整步驟導(dǎo)致橫向方向上的減小臨界尺寸的蝕刻。修整步驟還 減小特征邊緣粗糙度。優(yōu)選的是，第二硬掩模層的邊緣具有約10 A nrn與約100 A mis 之間的平均粗糙度(Ra)。優(yōu)選的是，使用各向同性蝕刻工藝來(lái)進(jìn)行此修整步驟。
在圖4中，用虛線展示修整步驟之前的光致抗蝕劑層150和第二硬掩模層140。第 二硬掩模層MO具有初始線寬L。在修整步驟之后，第二硬掩模層140具有減小的線寬 L'。第二硬掩模140的線寬優(yōu)選減小至少約IOA。換句話說(shuō)，初始線寬L與減小的線寬 L'之間的差異優(yōu)選至少為10入。在蝕刻程度方面，在橫向方向上將第二硬掩模層140的 每個(gè)暴露的側(cè)表面蝕刻掉至少約5A。在一個(gè)實(shí)施例中，75nm線的線寬減小到64nm。 在另一實(shí)施例中，77nm線的線寬減小到67 nm。
干式蝕刻修整
可使用各向同性等離子體干式蝕刻工藝來(lái)縮小包含SiOxNy或SiN的第二硬掩模層 140。優(yōu)選選擇修整步驟中所采用的蝕刻劑來(lái)選擇性地蝕刻第二硬掩模層140，同時(shí)只對(duì) 第一硬掩模層130進(jìn)行最小程度的蝕刻，因而保護(hù)了襯底。在特定實(shí)施例中，可用與第 一硬掩模層130—樣快但比第一硬掩模層130慢的速率來(lái)蝕刻第二硬掩模層140。優(yōu)選 的是，用比第一硬掩模層130的蝕刻速率快約1與l，OOO倍之間、更優(yōu)選快約2與100 倍之間、最優(yōu)選快約10與IOO倍之間的速率來(lái)蝕刻第二硬掩模層140。
在一個(gè)實(shí)施例中，可使用在那些材料之間具有較少或沒(méi)有選擇性的蝕刻劑來(lái)蝕刻第 二硬掩模層140和上覆的光致抗蝕劑層150?？捎门c上覆的光致抗蝕劑層150的蝕刻速 率大致相同或甚至比所述蝕刻速率慢的速率來(lái)蝕刻第二硬掩模層140。參看圖1D，以與 第二硬掩模層140的速率一樣快的速率來(lái)蝕刻光致抗蝕劑層150。在圖1D中，已經(jīng)將 光致抗蝕劑層150蝕刻到與第二硬掩模層140相同的程度，同時(shí)將第二硬掩模層140的 線邊緣粗糙度清除掉，或同時(shí)將第二硬掩模層140縮小到具有所需特征寬度。
在光致抗蝕劑層具有小于l，OOO A的厚度的其它實(shí)施例中，優(yōu)選針對(duì)修整步驟使用 相對(duì)于光致抗蝕劑150對(duì)第二硬掩模層140具有高度選擇性的蝕刻劑。圖2A到圖2C 說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的使用具有高度選擇性的蝕刻劑來(lái)形成硬掩模的部分工藝。在圖 2A到圖2C中，用類似于圖1A到圖1F的參考標(biāo)號(hào)的參考標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)注類似零件，但使所 述參考標(biāo)號(hào)遞增100。參看圖2A，在襯底210上提供靶層220。在靶層220上提供第一 硬掩模層230。在第一硬掩模層230上提供第二硬掩模層240。在第二硬掩模層240上提供光致抗蝕劑層250。用與上文參看圖IB所描述的方式類似或完全相同的方式來(lái)進(jìn) 行光致抗蝕劑圖案化(未圖示)。
在圖2A中，已將光致抗蝕劑層250中的圖案轉(zhuǎn)移到第二硬掩模層240中。圖案轉(zhuǎn) 移工藝與上文參看圖1C所描述的工藝類似或完全相同。
在圖2B中，已相對(duì)于光致抗蝕劑層250選擇性蝕刻了第二硬掩模層240。優(yōu)選以 比光致抗蝕劑層250的蝕刻速率快約2與1000倍之間、更優(yōu)選快約2與100倍之間的 速率來(lái)蝕刻第二硬掩模層240。使用具有高度選擇性的蝕刻劑，只在最小程度上蝕刻光 致抗蝕劑250，同時(shí)將第二硬掩模層240的線邊緣粗糙度清除，或同時(shí)將第二硬掩模層 240縮小到具有所需的特征寬度，從而導(dǎo)致如圖所示的凹陷或下陷。
在圖2C中，已將第二硬掩模層240中的圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模層230中。圖案從 第二硬掩模層240到第一硬掩模層230中的轉(zhuǎn)移與稍后將參看圖1E詳細(xì)描述的圖案轉(zhuǎn) 移完全相同或類似。
參看圖3A和圖3B，在另一實(shí)施例中，在光致抗蝕劑層350與第二硬掩模層340之 間形成BARC層360。在圖3A和圖3B中，用與圖1A到圖1F的參考標(biāo)號(hào)類似的參考 標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)注類似零件，但使所述參考標(biāo)號(hào)遞增200。在此實(shí)施例中，以與光致抗蝕劑層 350的蝕刻速率幾乎相同的速率來(lái)蝕刻BARC層360。使用對(duì)蝕刻第二硬掩模層340具 有高度選擇性的蝕刻劑，只在最小程度上蝕刻光致抗蝕劑層350和BARC層360，同時(shí) 減小第二硬掩模層340的線邊緣粗糙度，或同時(shí)將第二硬掩模層340縮小到具有所需的 特征寬度，如圖3B所示。另一方面，使用對(duì)第二硬掩模340具有較低選擇性的蝕刻劑， 將類似于圖1A到圖1F的實(shí)施例，以與第二硬掩模層340的速率幾乎一樣快或甚至更快 的速率來(lái)縮小光致抗蝕劑和BARC層。
蝕刻速率對(duì)于線的兩側(cè)優(yōu)選在約2與20 A /秒之間，亦即，在線的每一側(cè)上在約1 與10A/秒之間。用于優(yōu)選的第二硬掩模層140、 240、 340上的修整步驟的優(yōu)選蝕刻劑 是含氟的等離子體。所述含氟的等離子體可包含基于NF3或NF6的等離子體。
用于修整步驟的一種優(yōu)選腔室是蘭姆研究公司的TCP9400多晶蝕刻腔室。當(dāng)使用此 腔室時(shí)，優(yōu)選的前驅(qū)氣體(precursor gas)包含NFs和Ar。在具有單個(gè)晶片的優(yōu)選實(shí)施 例中，NF3的流動(dòng)速率優(yōu)選在約10 sccm與50 sccm之間，更優(yōu)選在約15 sccm與30 sccm 之間。Ar的流動(dòng)速率優(yōu)選在約15 sccm與150 sccm之間，更優(yōu)選在約20 sccm與75 sccm 之間。在所述腔室中，壓力優(yōu)選在約4毫托與20毫托之間，更優(yōu)選在約5毫托與15毫 托之間。優(yōu)選在原位傳遞的電離源功率優(yōu)選在約100W與400W之間，更優(yōu)選在約150W 與300W之間。偏壓功率優(yōu)選在約OW之間。晶片溫度優(yōu)選在約一1(TC與20'C之間，更優(yōu)選在約O'C與l(TC之間。另一種優(yōu)選腔室是應(yīng)用材料公司的DPS2多晶腔室。
在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)晶片進(jìn)行修整步驟，所述晶片包含1600 A的光致抗蝕劑層、 730人的含硅有機(jī)層作為第二硬掩模層、以及2500 A的有機(jī)下層作為第一硬掩模層。約 20 sccm的NF3和約30 sccm的Ar流動(dòng)到腔室中。腔室經(jīng)配置以具有約10毫托的壓力 和約200W的源(感應(yīng))功率。在這些條件下，如圖5所示，針對(duì)特征寬度獲得約6A/ 秒的修整速率。換句話說(shuō)，針對(duì)第二硬掩模層的暴露部分的每一側(cè)獲得約3 A/秒的蝕刻 速率。
圖6A到圖6C是用掃描電子顯微鏡拍攝的通過(guò)上文所描述的修整步驟修整的硬掩模 圖案的俯視圖的顯微照片。在圖的左上角顯示第二硬掩模圖案的以微米計(jì)的線寬。在修 整步驟之前，第二硬掩模層具有約81nm的初始線寬。在修整步驟之后，所述線寬分別 如圖6A、圖6B和圖6C所示減小到約74 nm、 70 nm和69 nm。將線寬減小到約74 nm、 70 nm和69 nm分別花費(fèi)約12秒、19秒和21秒。圖7是圖6C的放大圖。圖7所示的 第二硬掩模層具有約69 nm線寬的經(jīng)修整的圖案。
此外，圖8是用掃描電子顯微鏡拍攝的經(jīng)修整的硬掩模圖案的側(cè)橫截面的顯微照片。 圖8展示在圖案從第二硬掩模層轉(zhuǎn)移到第一硬掩模之后線/間隔圖案的橫截面，稍后將詳 細(xì)描述所述轉(zhuǎn)移。已經(jīng)如上文所描述而修整的第二硬掩模層保留在第一硬掩模層的頂 上。圖8展示極好的保真度和合理的線邊緣粗糙度。優(yōu)選的是，第二硬掩模層的邊緣具 有約10人rms與約100 A rms之間的平均粗糙度(Ra)、更優(yōu)選小于約50 A rms的平均 粗糙度(Ra)、最優(yōu)選約10Arms與約50Arms之間的平均粗糙度(Ra)。
在另一實(shí)施例中，對(duì)晶片進(jìn)行修整步驟，所述晶片包含1600 A的光致抗蝕劑層、 400 A的BARC層、260 A的DARC層作為第二硬掩模層、以及2000 A的無(wú)定形碳層作 為第一硬掩模層。在此實(shí)施例中，如上文參看圖3A和圖3B所描述的實(shí)施例中那樣使用 BARC層。約20 sccm的NF3和約30 sccm的Ar流動(dòng)到腔室中。所述腔室經(jīng)配置以具有 約10毫托的壓力和約200W的偏壓功率。在這些條件下，如圖9所示，針對(duì)特征寬度 獲得約7 A /秒的修整速率。換句話說(shuō)，針對(duì)第二硬掩模層的暴露部分的每一側(cè)獲得約 3.5 A/秒的蝕刻速率。
圖IOA到圖IOC是用掃描電子顯微鏡拍攝的在圖案從第二硬掩模層轉(zhuǎn)移到第一硬掩 模中之后的線/間隔圖案的俯視圖的顯微照片，稍后將詳細(xì)描述所述轉(zhuǎn)移。已如上文所描 述而修整的第二硬掩模層保留在第一硬掩模層的頂上。在圖的左上角展示第二硬掩模層 圖案的以微米計(jì)的線寬。在修整步驟之前，第二硬掩模層具有約85nm的初始線寬。在 修整步驟之后，第二硬掩模層的線寬分別如圖10A、圖10B和圖10C所示減小到約75 nm、69 nm和63 nm。線寬減小到約75 nm、 69 nm和63 nm分別花費(fèi)了約14秒、23秒和32 秒。
優(yōu)選的是，使用針對(duì)修整步驟而采用的腔室來(lái)蝕刻第一硬掩模層130。在已蝕刻了 第二硬掩模層140之后，在過(guò)渡步驟期間清洗所述腔室。電離源功率在腔室中保持接通， 但偏壓功率斷開(kāi)。從腔室中清洗掉因修整第二硬掩模層140而產(chǎn)生的等離子體。
濕式蝕刻修整
可使用各向同性濕式蝕刻工藝來(lái)縮小第二硬掩模層。在第二硬掩模層140由Si02 形成的一個(gè)實(shí)施例中，可針對(duì)各向同性濕式蝕刻工藝采用緩沖氧化物蝕刻。緩沖氧化物 蝕刻溶液含有HF、 NH4FfPH20。在一個(gè)實(shí)施例中，使用HF濃度在約0.5 wtX與20 wt %之間、更優(yōu)選在約2 wtX與10 wt^之間的溶液。襯底溫度優(yōu)選在約15。C與8(TC之間， 更優(yōu)選約2(TC與25'C之間。
舉例來(lái)說(shuō)，含有6.8X的HF、 34 《的NH4F和58.6%的H20的緩沖氧化物蝕刻溶液 以約100 nm/分鐘的速率蝕刻Si02。蝕刻工藝的持續(xù)時(shí)間可基于第二硬掩模層140的所 需線寬而變更。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可基于第二硬掩模層的所需粗糙度或特征 寬度來(lái)選擇緩沖蝕刻溶液的濃度、襯底溫度和蝕刻持續(xù)時(shí)間。
通過(guò)在修整步驟期間在第二硬掩模層140的頂上提供光致抗蝕劑層150，可采用腐 蝕性蝕刻工藝來(lái)減小粗糙度并減小CD。此腐蝕性蝕刻工藝不會(huì)減小第二硬掩模層140 的厚度，因?yàn)榈诙惭谀?40的頂部部分受到上覆光致抗蝕劑層150的保護(hù)。此外， 形成在靶層120上的第一硬掩模層130保護(hù)靶層120免受腐蝕性蝕刻工藝損害。因此， 可進(jìn)行更具腐蝕性的或更長(zhǎng)時(shí)間的修整步驟來(lái)減小CD，而不會(huì)對(duì)靶層120造成不合意 的損害。此更具腐蝕性或更長(zhǎng)時(shí)間的修整步驟對(duì)于在高密度陣列上形成重復(fù)圖案(例如， 用于存儲(chǔ)器陣列、導(dǎo)體、電容器等或例如邏輯陣列的微處理器的線)特別有利。
將圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模中
參看圖1E,將縮小的或經(jīng)修整的圖案從第二硬掩模層140轉(zhuǎn)移到第一硬掩模層130 中。在圖1E中，已經(jīng)將第二硬掩模層140中的圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩模層130中。第一 硬掩模層130優(yōu)選由有機(jī)材料形成，更優(yōu)選由無(wú)定形碳形成。優(yōu)選的是，所述蝕刻工藝 是干式顯影蝕刻(DDE)工藝。優(yōu)選的是，蝕刻劑包含硫和氧，且優(yōu)選是等離子體。在 所說(shuō)明的實(shí)施例中，在被稱為DDE碳蝕刻步驟的工藝中將基于二氧化硫(S02)的等離 子體用作蝕刻劑。優(yōu)選的是，等離子體工藝使用惰性氣體來(lái)幫助支撐等離子體。
對(duì)第一硬掩模層130進(jìn)行相對(duì)于其它層(例如第二硬掩模層140和下伏的靶層120) 對(duì)第一硬硬掩模層130具有較高選擇性的蝕刻工藝。優(yōu)選的是，以比第二硬掩模層140的蝕刻速率快約5倍以上、更優(yōu)選快約10與50倍之間的速率來(lái)蝕刻第一硬掩模層130。 用于此蝕刻的一種優(yōu)選腔室是蘭姆研究公司的TCP9400多晶蝕刻腔室。在此腔室 中，壓力優(yōu)選在3毫托與20毫托之間，更優(yōu)選在約5毫托與15毫托之間。優(yōu)選原位傳 遞的電離源功率優(yōu)選在175 W與400 W之間，更優(yōu)選在約225 W與350 W之間。偏壓 功率優(yōu)選在約25 W與125 W之間，更優(yōu)選在約30 W與100 W之間。電極溫度優(yōu)選在 約一5。C與15。C之間，更優(yōu)選在約O'C與l(TC之間。使用此腔室，優(yōu)選的蝕刻劑氣體包 含S02、 02和Ar。在具有單個(gè)晶片的優(yōu)選實(shí)施例中，S02的流動(dòng)速率優(yōu)選在約10 sccm 與75 sccm之間，更優(yōu)選在約20 sccm與60 sccm之間。02的流動(dòng)速率優(yōu)選在約10 sccm 與100 sccm之間，更優(yōu)選在約20 sccm與80 sccm之間。Ar的流動(dòng)速率優(yōu)選在約0 sccm 與175 sccm之間，更優(yōu)選在約0 sccm與140 sccm之間。
在另一優(yōu)選腔室(應(yīng)用材料公司的IPS氧化物蝕刻腔室)中，壓力優(yōu)選在5毫托與 20毫托之間，更優(yōu)選在約7毫托與16毫托之間。原位電離源功率優(yōu)選在350W與1200 W之間，更優(yōu)選在約400 W與1000 W之間。偏壓功率優(yōu)選在約40 W與150 W之間， 更優(yōu)選在約50W與130W之間。電極溫度在約一25。C與15。C之間，更優(yōu)選在約一2(TC 與l(TC之間。使用此腔室，優(yōu)選的蝕刻劑氣體包含S02、 02、 N2和Ar。在具有單個(gè)晶 片的優(yōu)選實(shí)施例中，S02的流動(dòng)速率優(yōu)選在約10 sccm與75 sccm之間，更優(yōu)選在約20 sccm與60 sccm之間。02的流動(dòng)速率優(yōu)選在約0 sccm與100 sccm之間，更優(yōu)選在約0 sccm與90 sccm之間。Ar的流動(dòng)速率優(yōu)選在約0 sccm與175 sccm之間，更優(yōu)選在約0 sccm與150sccm之間。N2的流動(dòng)速率優(yōu)選在約0 sccm與125 sccm之間，更優(yōu)選在約0 sccm與100 sccm之間。
使用基于S02的等離子體，相對(duì)于第二硬掩模層140以較高選擇性來(lái)蝕刻優(yōu)選為無(wú) 定形碳的第一硬掩模層130。 DDE蝕刻工藝的選擇性有助于提供用于將特征印刷在靶層 120上的極好掩模。
此外，優(yōu)選相對(duì)于下伏的靶層120以較高選擇性來(lái)蝕刻第一硬掩模層130。優(yōu)選的 是，以比靶層120的蝕刻速率快約5倍以上、更優(yōu)選快約10倍以上的速率來(lái)蝕刻第一 硬掩模層130。使用優(yōu)選的材料，可獲得100: l以上的選擇性。在此蝕刻工藝期間，還 蝕刻掉上覆于第二硬掩模層140上的光致抗蝕劑層150。
靶層蝕刻
參看圖1F， 一旦第一硬掩模130被圖案化，便可將其用來(lái)處理(例如，蝕刻)靶層 120。耙層120可由硅、氧化硅、氮化硅、金屬或任何其它需要在集成電路制造期間穿 過(guò)掩模而被選擇性地處理(例如，蝕刻)的材料。在優(yōu)選實(shí)施例中，在同一腔室中處理靶層120,但還可將晶片運(yùn)輸?shù)讲粏?wèn)的腔室以供后續(xù)處理。優(yōu)選使用適合于選定耙層的 蝕刻化學(xué)物來(lái)蝕刻耙層120。
可在第一硬掩模層130與靶層120之間使用蝕刻終止層(未圖示)。蝕刻終止物可 由與用于第二硬掩模層130的材料類似的材料制成，包含DARC和氮化硅，視耙層120 的成分而定。蝕刻阻止物避免了蝕刻第一硬掩模層130期間(例如圖案轉(zhuǎn)移到第一硬掩 模層130期間或移除第一硬掩模層130期間)對(duì)靶層20造成的損害。這在靶層120是 金屬(例如鍍金屬層)時(shí)特別重要。在DDE腔室中蝕刻的金屬可能污染所述腔室并減 慢處理速度。如果靶層120包含暴露的金屬層，那么優(yōu)選將晶片運(yùn)輸?shù)浇饘傥g刻腔室， 以供進(jìn)一步處理。當(dāng)完成了對(duì)靶層的處理(例如蝕刻)時(shí)，可通過(guò)已知的蝕刻工藝(例 如濕式蝕刻步驟)來(lái)移除任何剩余的硬掩模材料。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，在靶層蝕刻步 驟期間，第二硬掩模層140保留在第一硬掩模層130頂上。在其它實(shí)施例中，可在穿過(guò) 經(jīng)圖案化的第一硬掩模130來(lái)處理耙層120之前，移除第二硬掩模層140。在上文所描 述的耙層蝕刻步驟之后，進(jìn)行例如鍍金屬的額外步驟以完成集成電路。
對(duì)其它類型光刻的應(yīng)用
在所說(shuō)明的實(shí)施例中，結(jié)合光刻使用修整步驟。在其它實(shí)施例中，可結(jié)合例如壓印 光刻的其它類型的光刻而使用修整步驟。壓印光刻是一種使用剛性機(jī)械模板將圖案轉(zhuǎn)移 到襯底上的技術(shù)。在壓印光刻工藝中，將光可固化材料放置于第二硬掩模層上。接著， 使剛性的透明的(例如石英)模板從上方與光可固化材料接觸，從而壓印或模制軟的抗 蝕劑。通過(guò)施加光以及圖案化來(lái)使光可固化材料固化，同時(shí)所述模板模制經(jīng)固化的材料。 接著，將圖案轉(zhuǎn)移到第二硬掩模層中。隨后，縮小第二硬掩模層，同時(shí)經(jīng)固化的材料位 于第二硬掩模層的頂上，且下伏的第一硬掩模層保護(hù)下伏的半導(dǎo)體襯底。
掩蔽結(jié)構(gòu)
本發(fā)明的另一方面提供用于集成電路處理的掩蔽結(jié)構(gòu)。所述掩蔽結(jié)構(gòu)可用于各種工 藝，例如摻雜、氧化、氮化和選擇性沉積。參看圖1D，所述掩蔽結(jié)構(gòu)可包含形成于靶 層120上的第一硬掩模層130、形成于第一硬掩模層130上的第二硬掩模層140以及形 成于第二硬掩模層140上的抗蝕劑層150。將了解，在一些實(shí)施例中，靶層120表示待 形成溝槽的硅晶片本身。第二硬掩模層140包含具有經(jīng)配置以覆蓋第一硬掩模層130的 掩蔽部分的圖案?？刮g劑層150經(jīng)配置以具有掩蔽部分對(duì)應(yīng)于第二硬掩模層140的掩蔽 部分的圖案。第二硬掩模層140的掩蔽部分的每個(gè)暴露的側(cè)表面141均已被各向同性地 蝕刻。
在一個(gè)實(shí)施例中，第二硬掩模層的掩蔽部分的每個(gè)暴露的側(cè)表面均已被蝕刻至少5A。第二硬掩模層的掩蔽部分的每個(gè)暴露的側(cè)表面均可具有在約10Arms與約100 Arms 之間、更優(yōu)選小于約50 A rms、最優(yōu)選在約10 A rms與約50人rms之間的均方根(root mean square, RMS)粗糙度。第二硬掩模層的掩蔽部分的線寬可與圖ID所示的抗蝕劑 層的對(duì)應(yīng)掩蔽部分的線寬大致相同?？赏ㄟ^(guò)在修整步驟期間使用對(duì)第二硬掩模層不具有 選擇性的蝕刻劑來(lái)獲得此結(jié)構(gòu)。
在其它實(shí)施例中，第二硬掩模層的掩蔽部分的線寬可比抗蝕劑層的對(duì)應(yīng)掩蔽部分的 線寬窄?？赏ㄟ^(guò)如圖2B所示針對(duì)修整步驟使用對(duì)第二硬掩模層具有較高選擇性的蝕刻 劑來(lái)獲得此結(jié)構(gòu)。第二硬掩模層的暴露表面241在光致抗蝕劑層下方凹陷。
雖然已就特定優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白其它實(shí)施 例，包含不提供本文所陳述的全部特征和優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例，所述其它實(shí)施例也在本發(fā)明的 范圍內(nèi)。因此，只參照所附權(quán)利要求書(shū)來(lái)界定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于集成電路的蝕刻方法，其包括在靶層上提供第一硬掩模層；在所述第一硬掩模層上提供第二硬掩模層；在所述第二硬掩模層上提供抗蝕劑層；在所述抗蝕劑層中形成圖案；將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述第二硬掩模層中；以及用所述第二硬掩模層頂上的所述抗蝕劑層來(lái)修整所述第二硬掩模層。
2.一種用于集成電路的蝕刻方法，其包括 在靶層上提供第一硬掩模層； 在所述第一硬掩模層上提供第二硬掩模層； 在所述第二硬掩模層上提供抗蝕劑層； 在所述抗蝕劑層中形成圖案； 將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述第二硬掩模層中；以及用所述第二硬掩模層頂上的所述抗蝕劑層來(lái)修整所述第二硬掩模層。 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述靶層包括從由絕緣體、半導(dǎo)體和金屬組成的群組中選出的材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法 入范圍內(nèi)的厚度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法 組成的群組中選出的材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法 范圍內(nèi)的厚度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述抗蝕劑包括從由157nm光致抗蝕劑、193nm光致抗蝕劑和248 nm光致抗蝕劑組成的群組中選出的光致抗蝕劑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述第二硬掩模層中包括使用 各向異性蝕刻工藝。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中使用所述各向異性蝕刻工藝包括使用基于碳氟 化合物的等離子體。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中修整所述第二硬掩模層包括將所述第二硬掩模層 的特征寬度減小至少約10 A。其中所述第一硬掩模層包括無(wú)定形碳層。 其中所述第一硬掩模層包括有機(jī)下層。 其中所述第 一 硬掩模層具有在從約200 A到約20,000其中所述第一硬掩模層具有小于約20: 1的縱橫比。 其中所述第二硬掩模層包括無(wú)機(jī)層。 其中所述無(wú)機(jī)層包括介電抗反射涂層(DARC)。 其中所述無(wú)機(jī)層包括從由氮氧化硅、氧化硅或氮化硅其中所述第二硬掩模層包括含硅的有機(jī)層。 其中所述第二硬掩模層具有在從約50 A到約1,000 A
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中修整所述第二硬掩模層包括相對(duì)于所述抗蝕劑層 和所述第一硬掩模層選擇性地蝕刻所述第二硬掩模層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中修整所述第二硬掩模層包括以比所述第--硬掩模 層的所述蝕刻速率快約1與1，000倍之間的速率來(lái)蝕刻所述第二硬掩模層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中修整所述第二硬掩模層包括以每秒約1 A與10入 之間的速率來(lái)蝕刻所述第二硬掩模層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中修整所述第二硬掩模層包括各向同性地蝕刻所述 第二硬掩模層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中修整所述第二硬掩模層包括用等離子體來(lái)蝕刻所 述第二硬掩模層。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述等離子體包括含氟的等離子體。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述等離子體包括從由基于NF3的等離子體和 基于SF6的等離子體組成的群組中選出的等離子體。
23. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中修整所述第二硬掩模層包括使用濕式蝕刻工藝。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中使用所述濕式蝕刻工藝包括使用緩沖氧化物蝕 刻工藝。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述緩沖氧化物蝕刻工藝包括使用包括HF、 NH4F和H20的蝕刻劑。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括將修整所述第二硬掩模層而產(chǎn)生的圖案 轉(zhuǎn)移到所述第一硬掩模層中。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中將修整所述第二硬掩模層而產(chǎn)生的所述圖案轉(zhuǎn) 移到所述第一硬掩模層中包括使用高密度等離子體蝕刻工藝。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中將修整所述第二硬掩模層而產(chǎn)生的所述圖案轉(zhuǎn) 移到所述第一硬掩模層中包括以比所述第二硬掩模層的所述蝕刻速率快約5倍以 上的速率來(lái)蝕刻所述第一硬掩模層。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中將修整所述第二硬掩模層而產(chǎn)生的所述圖案轉(zhuǎn) 移到所述第一硬掩模層中包括使用基于硫和氧的等離子體來(lái)蝕刻所述第一硬掩模 層。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中將修整所述第二硬掩模層而產(chǎn)生的所述圖案轉(zhuǎn) 移到所述第一硬掩模層中包括使10 sccm與75 sccm之間的二氧化硫流動(dòng)到處理腔 室中。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中將修整所述第二硬掩模層而產(chǎn)生的所述圖案轉(zhuǎn) 移到所述第一硬掩模層中包括使20 sccm與60 sccm之間的二氧化硫流動(dòng)到處理腔 室中。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中將修整所述第二硬掩模層而產(chǎn)生的所述圖案轉(zhuǎn) 移到所述第 一 硬掩模層中進(jìn) 一 步包括使10 sccm與100 sccm之間的氧流動(dòng)到所述處 理腔室中。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中將修整所述第二硬掩模層而產(chǎn)生的所述圖案轉(zhuǎn) 移到所述第一硬掩模層中進(jìn)一步包括使氬流動(dòng)到所述處理腔室中。
34. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述第二硬掩模層上提供底部抗反射 涂覆(BARC)層。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述底部抗反射涂覆層具有在從約200 A到約 500 A范圍內(nèi)的厚度。
36. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述集成電路裝置包括存儲(chǔ)器。
37. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述集成電路裝置包括微處理器。
38. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述抗蝕劑層包括壓印光刻抗蝕劑。
39. —種用于集成電路的掩蔽結(jié)構(gòu)，其包括形成于靶層上的第一硬掩模層；以及形成于所述第一硬掩模層上的第二硬掩模層，所述第二硬掩模層包括具有經(jīng)配置 以覆蓋所述第一硬掩模層的掩蔽部分的圖案以及形成于所述第二硬掩模層上的抗蝕劑層，所述抗蝕劑層包括其掩蔽部分對(duì)應(yīng)于所 述第二硬掩模層的所述掩蔽部分的圖案，其中所述第二硬掩模層的所述掩蔽部分的每個(gè)暴露的側(cè)表面均具有小于50 A mis的平均粗糙度。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的掩蔽結(jié)構(gòu)，其中所述第二硬掩模層的所述掩蔽部分的每個(gè) 暴露的側(cè)表面均具有約10 Arms與約50人rms之間的平均粗糙度。
41. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的掩蔽結(jié)構(gòu)，其中所述第二硬掩模層的所述掩蔽部分的寬度 與所述抗蝕劑層的所述對(duì)應(yīng)掩蔽部分的寬度大致相同。
42. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的掩蔽結(jié)構(gòu)，其中所述第二硬掩模層的所述掩蔽部分的寬度 比所述抗蝕劑層的所述對(duì)應(yīng)掩蔽部分的寬度窄。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的掩蔽結(jié)構(gòu)，其中所述第二硬掩模層的所述掩蔽部分的每個(gè) 所述暴露的側(cè)表面在所述抗蝕劑層下面凹陷至少5 A。
全文摘要
本發(fā)明揭示采用修整工藝對(duì)集成電路進(jìn)行臨界尺寸控制的蝕刻襯底的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述蝕刻方法包含在靶層(120)上提供第一硬掩模層(130)；在所述第一硬掩模層(130)上提供第二硬掩模層(140)；在所述第二硬掩模層(140)上提供光致抗蝕劑層(150)；在所述光致抗蝕劑層(150)中形成圖案；將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述第二硬掩模層(140)中；以及用所述第二硬掩模層(140)頂上的所述光致抗蝕劑層(150)來(lái)修整所述第二硬掩模層(140)。在修整蝕刻期間，所述第二硬掩模層(140)的頂表面受所述光致抗蝕劑(150)保護(hù)，且所述靶層(120)受所述上覆的第一硬掩模層(130)保護(hù)，因此，所述修整蝕刻可以是腐蝕性的。
文檔編號(hào)H01L21/311GK101421824SQ200780013652
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者克魯帕卡爾·穆拉利·蘇布拉馬尼安, 周寶鎖, 米爾扎菲爾·K·阿巴切夫 申請(qǐng)人:美光科技公司