本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種DARC薄膜的低溫沉積方法。

背景技術(shù)：

抗蝕劑在曝光過程中由于其折射率和基底材料折射率不匹配，在基底表面產(chǎn)生的反射光和入射光相互干渉而形成駐波。光強(qiáng)的駐波分布使抗蝕劑內(nèi)部的光敏化合物(Photo Active Compound，PAC)的濃度也呈駐波分布，從而使抗蝕劑在顯影后邊緣輪廓有一定的起伏。

抑制駐波效應(yīng)的方法有很多，采用抗反射涂層(Anti Reflective Coating，ARC)是目前應(yīng)用較廣泛的工藝，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中用于消除駐波效應(yīng)的典型光刻結(jié)構(gòu)，采用底部抗反射涂層9(Bottom Anti Reflective Coating,BARC)+介電抗反射涂層10(Dielectric Anti Reflective Coating，DARC)組合調(diào)節(jié)基底光學(xué)參數(shù)，降低駐波效應(yīng)對(duì)光刻的影響，具體的，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)在位于晶元最上層的BARC層的上表面生成DARC層，光刻膠層11(Photoresist，PR)位于DARC層的上表面，PR層11上表面可選擇的生成頂部防反射涂層12(Top Anti Reflective Coating，TARC)。

在晶元上形成ARC時(shí)常采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)，其原理是：是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。通常采用一PECVD反應(yīng)器5，在PECVD反應(yīng)器5內(nèi)設(shè)置至少四個(gè)反應(yīng)基座6，每個(gè)反應(yīng)基座6上分別設(shè)有具有溫控裝置，晶元1放置在反應(yīng)基座6上，在晶元1的上下兩側(cè)分別設(shè)置上電極和下電極，所述上電極和所述下電極分別連接高頻功率源和低頻功率源以在PECVD反應(yīng)器5內(nèi)形成等離子體，利用等離子體放電促使氣體分子的分解、化合、促進(jìn)反應(yīng)活性基因(次生分子)生成，同時(shí)為擴(kuò)散至襯底表面的次生提供能量，使它們?cè)跊]有高襯底溫度條件下進(jìn)一步沿襯底表面擴(kuò)散形成薄膜。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中用于消除駐波效應(yīng)的典型裝置，其目的是在晶元最上方的BARC層的上表面形成DARC層，采用環(huán)形流水線作業(yè)模式，晶元1被機(jī)械手2從第一等待位3傳送到進(jìn)口4處，從第二輸入口4處進(jìn)入PECVD反應(yīng)器5內(nèi)，PECVD反應(yīng)器5內(nèi)設(shè)有中心對(duì)稱的四個(gè)反應(yīng)基座6，晶元1順序經(jīng)過四個(gè)反應(yīng)基座6的位置完成薄膜(DARC層)的整個(gè)生長過程后從第二輸出口7處被送出，晶元1在每個(gè)反應(yīng)基座6上的反應(yīng)時(shí)間均為DARC層的完整生長周期的四分之一，從而有效提高生產(chǎn)效率，最后晶元1被機(jī)械2手傳送到第二等待位8。

但是，BARC層為柔性材料，在柔性襯底上沉積薄膜易形成扭曲，使用流水型生長模式，晶元在PECVD反應(yīng)器的腔體內(nèi)進(jìn)行傳送的過程中，考慮到BARC層的特性，需要采用較低的溫度沉積DARC層以避免生成的DARC層薄膜產(chǎn)生缺陷，現(xiàn)有技術(shù)無法解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種能夠在低溫下下提高薄膜質(zhì)量的DARC薄膜的低溫沉積方法。

一種DARC薄膜的低溫沉積方法，適用于在晶元表面的BARC層上形成DARC層；提供一等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器，所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有反應(yīng)基座，所述方法包括：

步驟S1、向所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)輸入用于生成所述DARC層的反應(yīng)物；

步驟S2、所述晶元在所述反應(yīng)基座上按照第一預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行預(yù)沉積操作；

步驟S3、在完成所述預(yù)沉積操作后的所述晶元表面按照第二預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行主沉積操作；

步驟S4、在完成所述主沉積操作的所述晶元表面按照第三預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行自檢沉積操以形成所述DARC層。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)物包括SiH4氣體、N2O氣體以及N2氣體。

優(yōu)選的，所述第一預(yù)設(shè)參數(shù)包括：

所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)的溫度為210℃；

所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)的壓強(qiáng)為1.7Torr；

所述預(yù)沉積操作的時(shí)間為1S；

高頻功率源的功率值為594W；

反應(yīng)物SiH4氣體的流速為720sccm；

反應(yīng)物N2O氣體的流速為400sccm；

反應(yīng)物N2氣體的流速為8800sccm。

優(yōu)選的，所述第二預(yù)設(shè)參數(shù)包括：

所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)的溫度為210℃；

所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)的壓強(qiáng)為1.7Torr；

所述主沉積操作的時(shí)間為2.91S；

高頻功率源的功率值為594W；

反應(yīng)物SiH4氣體的流速為720sccm；

反應(yīng)物N2O氣體的流速為400sccm；

反應(yīng)物N2氣體的流速為8800sccm。

優(yōu)選的，所述第三預(yù)設(shè)參數(shù)包括：

所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)的溫度為210℃；

所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)的壓強(qiáng)為1Torr；

所述后沉積操作的時(shí)間為3.5S；

高頻功率源的功率值為594W；

反應(yīng)物SiH4氣體的流速為720sccm；

反應(yīng)物N2O氣體的流速為400sccm；

反應(yīng)物N2氣體的流速為8800sccm。

優(yōu)選的，所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器上設(shè)有第一輸入口和第一輸出口，所述第一輸入口用于輸入所述反應(yīng)物，所述第一輸出口用于輸出DARC薄膜生成過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。

優(yōu)選的，所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器上設(shè)有第二輸入口和第二輸出口，所述第二輸入口用于輸入所述晶元，所述第二輸出口用于輸出所述晶元。

一種DARC薄膜的低溫沉積方法，適用于在晶元表面的BARC層上形成DARC層；應(yīng)用如上述的DARC薄膜的低溫沉積方法，提供一等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器，所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)所述反應(yīng)基座，所述方法包括：

步驟A1、將所述晶元順序輸送至每個(gè)所述反應(yīng)基座并在在每個(gè)所述反應(yīng)基座上分別進(jìn)行上述的沉積方法以形成一所述DARC層。

優(yōu)選的，所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)的所述反應(yīng)基座的數(shù)量為四個(gè)，且所述四個(gè)反應(yīng)基座均勻布設(shè)在所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器的中心周圍，且兩兩所述反應(yīng)基座之間關(guān)于所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器的中心呈中心對(duì)稱分布。

優(yōu)選的，所述晶元在每個(gè)所述反應(yīng)基座上的沉積時(shí)間相同。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設(shè)置合適高頻功率源保證化學(xué)反應(yīng)在低溫條件下順利進(jìn)行，消除柔性襯底上沉積易產(chǎn)生的扭曲缺陷；在主沉積操作前后設(shè)置合理的預(yù)沉積操作和后沉積操作，預(yù)沉積操作提高薄膜成核密度，后沉積操作降低腔體殘余氣體影響，從而解決晶元在傳輸過程中因反應(yīng)不充分，產(chǎn)生過多表面缺陷的問題，在低溫下于晶元表面的BARC層上形成高平整度、低缺陷密度的DARC層，有利于后期在晶元的DARC層上生成PR層。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中，用于消除駐波效應(yīng)的典型光刻結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中，用于消除駐波效應(yīng)的典型裝置示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，用于消除駐波效應(yīng)的典型光刻結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，用于消除駐波效應(yīng)的典型裝置示意圖；

圖5為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，DARC薄膜的低溫沉積方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，下述技術(shù)方案，技術(shù)特征之間可以相互組合。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明：

如圖3-5所示，一種DARC薄膜的低溫沉積方法，適用于在晶元1表面最上方的BARC層9上形成DARC層10，晶元1表面與BARC層9之間也可設(shè)置其他薄膜層；提供一等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5，上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)設(shè)有反應(yīng)基座6，上述方法包括：

步驟S1、向上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)輸入用于生成上述DARC層10的反應(yīng)物；

步驟S2、上述晶元1在上述反應(yīng)基座6上按照第一預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行預(yù)沉積操作；

步驟S3、在完成上述預(yù)沉積操作后的上述晶元1表面按照第二預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行主沉積操作；

步驟S4、在完成上述主沉積操作后的上述晶元1表面按照第三預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行后沉積操作，以形成上述DARC層10；

經(jīng)過上述預(yù)沉積操作、上述主沉積操作以及上述后沉積操作后于上述晶元1表面的BARC層9上形成一上述DARC層10。

本實(shí)施例中，在主沉積操作前后設(shè)置合理的預(yù)沉積操作和后沉積操作，預(yù)沉積操作提高薄膜成核密度，后沉積操作降低腔體殘余氣體影響，從而解決晶元1在傳輸過程中因反應(yīng)不充分，產(chǎn)生過多表面缺陷的問題，在晶元1最上方的BARC層9的上表面形成高平整度、低缺陷密度的DARC層10。

進(jìn)一步的，DARC層10可單獨(dú)作為ARC降低駐波對(duì)后續(xù)形成的PR層11的影響；DARC層10可與BARC層9組合降低駐波對(duì)后續(xù)形成的PR層11的影響；本發(fā)明技術(shù)方案的工藝架構(gòu)可移植至低溫氧化物(low temperature oxidation，LTO)的生長。

本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述反應(yīng)物包括SiH4氣體、N2O氣體以及N2氣體。

本實(shí)施例中，SiH4氣體、N2O氣體以及N2氣體在PECVD反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)為如下述公式：

SiH₄+N₂O+N₂→Si_XO_YN_Z+byproducts(副產(chǎn)物)； (1)

向等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)輸入SiH4氣體、N2O氣體以及N2氣體，經(jīng)PECVD工藝后在晶元1最上方的BARC層9的上表面生成DARC薄膜，上述DARC薄膜的成分即為公式中的Si_XO_YN_Z，在反應(yīng)過程中生成的副產(chǎn)物需要從等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5中排出。

本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述第一預(yù)設(shè)參數(shù)包括：上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)的溫度為210℃；上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)的壓強(qiáng)為1.7Torr；上述預(yù)沉積操作的時(shí)間為1S；高頻功率源的功率值為594W；上述SiH4氣體的流速為720sccm；上述N2O氣體的流速為400sccm；上述N2氣體的流速為8800sccm。

在本實(shí)施里中，設(shè)置合適高頻功率源保證化學(xué)反應(yīng)在低溫條件下順利進(jìn)行，消除柔性襯底上沉積易產(chǎn)生的扭曲缺陷。

本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述第二預(yù)設(shè)參數(shù)包括：上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)的溫度為210℃；上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)的壓強(qiáng)為1.7Torr；上述預(yù)沉積操作的時(shí)間為.91S；高頻功率源的功率值為594W；上述SiH4氣體的流速為720sccm；上述N2O氣體的流速為400sccm；上述N2氣體的流速為8800sccm。

在本實(shí)施里中，設(shè)置合適高頻功率源保證化學(xué)反應(yīng)在低溫條件下順利進(jìn)行，消除柔性襯底上沉積易產(chǎn)生的扭曲缺陷。

本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述第三預(yù)設(shè)參數(shù)包括：上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)的溫度為210℃；上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)的壓強(qiáng)為1Torr；上述預(yù)沉積操作的時(shí)間為3.5S；高頻功率源的功率值為594W；上述SiH4氣體的流速為720sccm；上述N2O氣體的流速為400sccm；上述N2氣體的流速為8800sccm。

在本實(shí)施里中設(shè)置合適高頻功率源保證化學(xué)反應(yīng)在低溫條件下順利進(jìn)行，消除柔性襯底上沉積易產(chǎn)生的扭曲缺陷。

本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5上設(shè)有第一輸入口(圖中未示出)和第一輸出口(圖中未示出)，上述第一輸入口用于輸入上述反應(yīng)物，上述第一輸出口用于輸出DARC薄膜生成過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。

本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5上設(shè)有第二輸入口4和第二輸出口7，上述第二輸入口4用于輸入上述晶元1，上述第二輸出口7用于輸出上述晶元1。

一種DARC薄膜的低溫沉積方法，適用于在晶元1表面的BARC層9上形成DARC層10；應(yīng)用如權(quán)利要求1上述的DARC薄膜的低溫沉積方法，提供一等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5，上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)上述反應(yīng)基座6，上述方法包括：

步驟A1、向上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)輸入用于生成上述DARC層10的反應(yīng)物；

步驟A2、將上述晶元1順序輸送至每個(gè)上述反應(yīng)基座6并在在每個(gè)上述反應(yīng)基座6上分別進(jìn)行沉積操作，以形成一上述DARC層10；

上述沉積操作包括：

按照上述第一預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行的上述預(yù)沉積操作；

按照上述第二預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行的上述主沉積操作；

按照上述第三預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行的上述后沉積操作。

本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)的上述反應(yīng)基座6的數(shù)量為四個(gè)，且上述四個(gè)反應(yīng)基座6均勻布設(shè)在上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5的中心周圍，且兩兩上述反應(yīng)基座6之間關(guān)于上述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5的中心呈中心對(duì)稱分布。

在本實(shí)施例中，晶元1送入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5后由機(jī)械臂2將晶元傳送到第一等待位3處，由第一等待位3處經(jīng)第二輸入口4輸送至距離第二輸入口4最近的反應(yīng)基座6上進(jìn)行沉積操作，在第一次的沉積操作完成后，晶元1被順序傳送至下一個(gè)反應(yīng)基座6繼續(xù)進(jìn)行上述沉積操作直到順序經(jīng)過所有反應(yīng)基座6后完成一次薄膜生成，之后通過第二輸出口7輸出到第二等待位8處，再由機(jī)械臂2將晶元送出等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5。

進(jìn)一步的，晶元在每個(gè)反應(yīng)基座6上的上述沉積操作的時(shí)間相同。

在整個(gè)薄膜的生長周期內(nèi)完成反應(yīng)物送入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器5內(nèi)、反應(yīng)物生成次生分子和副產(chǎn)物、次生分子擴(kuò)散、次生分子吸附在襯底上、次生分子在襯底表面擴(kuò)散、次生分子與襯底表面反應(yīng)、次生分子在襯底表面生成連續(xù)薄膜、副產(chǎn)物脫附、副產(chǎn)物移除的操作。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。