本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于光刻圖案化的方法。

背景技術(shù)：

在過(guò)去的幾十年中，半導(dǎo)體集成電路(ic)工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了快速增長(zhǎng)。半導(dǎo)體材料和設(shè)計(jì)中的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生了越來(lái)越小和更復(fù)雜的電路。由于涉及處理和制造的技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了技術(shù)改進(jìn)，因此這些材料和設(shè)計(jì)的改進(jìn)已經(jīng)成為可能。由于最小組件的尺寸已經(jīng)減小，因此許多挑戰(zhàn)已經(jīng)出現(xiàn)。例如，實(shí)施更高分辨率光刻圖案化的需求增長(zhǎng)。

諸如極紫外線(euv)光刻的技術(shù)已被用于支持納米級(jí)半導(dǎo)體器件的高分辨率需求。euv光刻采用了euv區(qū)域中的輻射(具有約1-100nm的波長(zhǎng))，從而提供了比傳統(tǒng)輻射源(諸如krf和arf)更高的分辨率。然而，實(shí)現(xiàn)euv光刻可以提供的所有益處仍存在挑戰(zhàn)。一種挑戰(zhàn)存在于用于euv光刻的光刻膠材料和光刻膠圖案化工藝中。

光刻的常用光刻膠材料是化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠(car)(包含由酸不穩(wěn)定基團(tuán)(alg)保護(hù)的主鏈聚合物)。car還包含光產(chǎn)酸劑(在輻射之后產(chǎn)生酸)。諸如在曝光后烘烤工藝中，該酸可以催化alg從主鏈聚合物的裂解。光刻膠的脫保護(hù)部分溶解在液體顯影劑中，留下光刻膠的保留部分作為光刻膠圖案。問(wèn)題可能出現(xiàn)在光刻膠的曝光和顯影期間。例如，曝光期間酸的擴(kuò)散可能導(dǎo)致圖案化區(qū)域的邊緣模糊，因此限制了光刻膠圖案的分辨率和線邊緣粗糙度(ler)。例如，當(dāng)在液體顯影劑中顯影曝光的光刻膠時(shí)，由于光刻膠的高高寬比和顯影劑的表面張力，光刻膠圖案可能會(huì)塌陷。

相應(yīng)地，新型光刻膠和相關(guān)的圖案化工藝是期望的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于光刻圖案化的方法，包括：提供襯底；在所述襯底上方形成沉積增強(qiáng)層(del)；使有機(jī)氣體在所述沉積增強(qiáng)層的表面附近流動(dòng)；在所述有機(jī)氣體的流動(dòng)期間，用圖案化的輻射輻照所述沉積增強(qiáng)層和所述有機(jī)氣體，其中，所述有機(jī)氣體的元素通過(guò)所述圖案化的輻射而聚合，從而在所述沉積增強(qiáng)層上方形成光刻膠圖案；以及用所述光刻膠圖案作為蝕刻掩模蝕刻所述沉積增強(qiáng)層，從而形成圖案化的沉積增強(qiáng)層。

本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種用于光刻圖案化的裝置，包括：機(jī)構(gòu)，用于產(chǎn)生圖案化的輻射束；襯底臺(tái)，配置為保持襯底；第一供應(yīng)管，用于使有機(jī)氣體在所述襯底的表面附近流動(dòng)；以及第二供應(yīng)管，用于使氫氣在所述襯底的所述表面附近流動(dòng)，其中：所述第一供應(yīng)管配置為在所述圖案化的輻射束掃描所述襯底的所述表面時(shí)使所述有機(jī)氣體流動(dòng)，并且在所述圖案化的輻射束到達(dá)所述襯底的邊緣之前，關(guān)閉所述有機(jī)氣體的流動(dòng)；以及所述第二供應(yīng)管配置為當(dāng)所述第一供應(yīng)管關(guān)閉時(shí)使所述氫氣流動(dòng)，并且當(dāng)所述第一供應(yīng)管使所述有機(jī)氣體流動(dòng)時(shí)關(guān)閉所述氫氣的流動(dòng)。

本發(fā)明的又一實(shí)施例提供了一種用于光刻圖案化的方法，包括：將圖案化的輻射直接朝向襯底的表面；在所述襯底的所述表面附近供應(yīng)有機(jī)氣體，其中，所述有機(jī)氣體的元素通過(guò)所述圖案化的輻射而聚合，從而在所述襯底的所述表面上方形成光刻膠圖案；相對(duì)于所述圖案化的輻射移動(dòng)所述襯底，從而使得所述光刻膠圖案形成為橫跨所述襯底的區(qū)域；以及當(dāng)靠近所述襯底的邊緣形成所述光刻膠圖案時(shí)，停止所述有機(jī)氣體的供應(yīng)。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制并且僅用于說(shuō)明的目的。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的光刻圖案化方法的流程圖。

圖2a、2b、2c、2d和2e示出了根據(jù)實(shí)施例的根據(jù)圖1的方法形成目標(biāo)圖案的截面圖。

圖3、4a、4b和4c示出了根據(jù)一些實(shí)施例的通過(guò)圖1的方法可以利用的裝置。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的另一光刻圖案化方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下公開(kāi)內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗Ｏ旅婷枋隽私M件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)施例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)原件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對(duì)描述符可以同樣地作出相應(yīng)的解釋。

本發(fā)明通常涉及用于半導(dǎo)體器件制造的方法，以及更具體地，涉及使用新型光刻膠的光刻圖案化。根據(jù)本發(fā)明的方面。新型光刻膠包括有機(jī)氣體。因此，它是氣相光刻膠。新型光刻膠流動(dòng)至或以其它方式提供至圖案化表面。相反地，傳統(tǒng)光刻膠材料是液體并且通常旋涂至圖案化表面。根據(jù)本發(fā)明的方面，用圖案化的輻射(諸如圖案化的euv輻射或圖案化的電子束(e-beam))輻照氣相光刻膠。氣相光刻膠的元素在輻射之后聚合，從而在圖案化表面上方沉積光刻膠圖案。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，沉積光刻膠圖案而沒(méi)有car情況下的這種酸擴(kuò)散并且不用經(jīng)受液體顯影劑的顯影工藝。因此，與傳統(tǒng)光刻膠圖案相比，光刻膠圖案具有更高的分辨率和更低的ler，并且不用遭受與傳統(tǒng)光刻膠圖案相關(guān)的圖案塌陷問(wèn)題。之后，將光刻膠圖案用作隨后蝕刻工藝中的蝕刻掩模，將圖案轉(zhuǎn)移至下面的圖案化層。新型氣相光刻膠和相關(guān)的圖案化工藝良好地適用于先進(jìn)的光刻工藝(包括euv光刻和電子束光刻)。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的圖案化襯底(例如，半導(dǎo)體晶圓)的方法100的流程圖。可以全部或部分地通過(guò)采用euv光刻、電子束光刻和其它先進(jìn)的光刻工藝的系統(tǒng)實(shí)施方法100以提高圖案尺寸準(zhǔn)確度。在本實(shí)施例中，euv光刻用作主要實(shí)例。在方法100之前、期間和之后可以提供額外的操作，并且對(duì)于方法的額外的實(shí)施例，可以替換、消除或重新定位所描述的一些操作。方法100為實(shí)例，并且除了在權(quán)利要求中明確敘述的，方法100不旨在限制本發(fā)明。以下結(jié)合圖2a至圖2e描述方法100，其中，通過(guò)使用方法100的實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件200。半導(dǎo)體器件200可以是ic處理期間制造的中間器件或它們的部分，并且可以包括sram和/或其它邏輯電路、無(wú)源組件(諸如電阻器、電容器和電感器)和有源組件(諸如p-型fet(pfet)、n-型fet(nfet)、鰭式fet(finfet)、其它多柵極fet、金屬氧化物半導(dǎo)體鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)晶體管、雙極型晶體管、高壓晶體管、高頻晶體管、其它存儲(chǔ)器單元和它們的組合)。

方法100(圖1)在操作102中提供了襯底202(圖2a)。參照?qǐng)D2a，襯底202包括材料或組分的一層或多層。在實(shí)施例中，襯底202是半導(dǎo)體襯底(例如，晶圓)。在另一實(shí)施例中，襯底202包括晶體結(jié)構(gòu)的硅。在可選實(shí)施例中，襯底202包括其它元素半導(dǎo)體(諸如鍺)；化合物半導(dǎo)體(包括碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦和/或銻化銦)；合金半導(dǎo)體(包括sige、gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp和/或gainasp)；或它們的組合。襯底202可以包括絕緣體上硅(soi)襯底(被應(yīng)變或受到應(yīng)力以用于性能增強(qiáng))、包括外延區(qū)域、包括隔離區(qū)域、包括摻雜區(qū)域、包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體器件或它們的部分、包括導(dǎo)電和/或非導(dǎo)電層和/或包括其它合適的部件和層。

在本實(shí)施例中，襯底202包括圖案化層204。在實(shí)施例中，圖案化層204是包括材料(諸如非晶硅(a-si)、氧化硅、氮化硅(sin)、氮化鈦或其它合適的材料或組分)的硬掩模層。在各個(gè)實(shí)施例中，圖案化層204可以包括介電層(諸如高k介電層、柵極層、硬掩模層、界面層、覆蓋層、擴(kuò)散阻擋層、導(dǎo)電層、其它合適的層和/或它們的組合)。

在另一實(shí)施例中，襯底202是可以包括低熱膨脹材料(諸如石英、硅、碳化硅或氧化硅氧化鈦化合物)的掩模襯底。繼續(xù)這個(gè)實(shí)例，襯底202可以是用于制成深紫外(duv)掩模、極紫外線(euv)掩模或其它類(lèi)型的掩模的掩模襯底。

方法100(圖1)進(jìn)入操作104，在襯底202(圖2b)上方形成材料層206(圖2b)。在本實(shí)施例中，材料層206用于增強(qiáng)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的新型氣相光刻膠的沉積。因此，材料層206也稱(chēng)為沉積增強(qiáng)層(del)206。在一些實(shí)施例中，光刻膠圖案的沉積速率取決于氣相光刻膠的材料和del206的材料。在實(shí)施例中，del206具有euv輻射的高吸收并且當(dāng)由euv輻射輻照時(shí)，能夠產(chǎn)生二次電子。二次電子促進(jìn)氣相光刻膠的聚合。

在實(shí)施例中，del206包括諸如金屬ru的層的釕(ru)。本發(fā)明的發(fā)明者已經(jīng)觀察到包括ru的del206上方的光刻膠圖案的高沉積速率(或生長(zhǎng)速率)。在可選實(shí)施例中，del206可以包括金屬ru的氧化物或具有ru原子的金屬?gòu)?fù)合物。可選地或額外地，del206可以包括諸如ce、la、sb、pb、hf、zr、ti、cr、w、mo、fe、os、co、rh、ir、ni、pd、pt、cu、ag、au、zn、cd、al、ga、tl、ge、sn和bi的金屬。例如，del206可以包括金屬、金屬氧化物或具有金屬原子的金屬?gòu)?fù)合物的層。

在實(shí)施例中，del206包括具有選自由-i、-br和-cl組成的組中的官能團(tuán)的聚合物。在另一實(shí)施例中，del206包括具有選自由-nh2、-cooh、-oh、-sh、-n3和-s(＝o)-組成的組中的官能團(tuán)的聚合物。在又另一實(shí)施例中，del206包括具有選自由烯烴、炔烴、亞胺、醚、乙烯基醚、縮醛、半縮醛、酯、醛、酮、酰胺、砜、乙酸、氰化物和丙二烯組成的組中的官能團(tuán)的聚合物。在每個(gè)上述實(shí)施例中，聚合物可以具有非環(huán)狀結(jié)構(gòu)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并且環(huán)狀結(jié)構(gòu)可以是芳環(huán)或非芳環(huán)。

在實(shí)施例中，del206的厚度“h”可以根據(jù)預(yù)期的用途選擇。在實(shí)施例中，del206主要用于在其上沉積光刻膠圖案，同時(shí)將光刻膠圖案用作蝕刻襯底202的主要的蝕刻掩模。繼續(xù)這個(gè)實(shí)施例，del206可以沉積為相對(duì)薄層(例如，“h”為10納米(nm)或更少)，只要它足夠產(chǎn)生二次電子。在另一實(shí)施例中，del206不僅用于在其上沉積光刻膠圖案，而且也用作蝕刻襯底202的蝕刻掩模。繼續(xù)這個(gè)實(shí)施例，為了成為蝕刻掩模的目的，del206可以沉積為相對(duì)厚層(例如，“h”在從30nm至50nm的范圍)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)選擇的用于del206的材料，可以使用化學(xué)汽相沉積(cvd)、等離子增強(qiáng)cvd、物理汽相沉積(pvd)、原子層沉積(ald)、旋涂、鍍或其它合適的沉積技術(shù)在襯底202上方形成del206。

方法100(圖1)進(jìn)入操作106，在del206的頂面附近流動(dòng)或供應(yīng)有機(jī)氣體212(圖2c)。參照?qǐng)D2c，在本實(shí)施例中，有機(jī)氣體212流過(guò)供應(yīng)管210(配置為控制有機(jī)氣體212的流量和流動(dòng)方向)。有機(jī)氣體212的元素吸附至del206的表面并且進(jìn)一步在供應(yīng)點(diǎn)的附近區(qū)域擴(kuò)散開(kāi)。

當(dāng)有機(jī)氣體212被供應(yīng)至del206的表面時(shí)，方法100(圖1)進(jìn)入操作108以用圖案化的輻射(或圖案化的輻射光束)208(圖2c)輻照有機(jī)氣體212和del206。參照?qǐng)D2c，圖案化的輻射208、有機(jī)氣體212和del206共同在del206上方沉積了光刻膠圖案214。沉積的機(jī)理可以解釋如下。在實(shí)施例中，輻射208是諸如euv射線或電子束的高能量輻射。del206吸收輻射208的一些能量，從而產(chǎn)生二次電子。同時(shí)，在被暴露于輻射208之后，有機(jī)氣體212經(jīng)受聚合反應(yīng)。聚合反應(yīng)可以由從del206釋放的二次電子促進(jìn)和增強(qiáng)。聚合反應(yīng)導(dǎo)致了光刻膠圖案214的沉積。此外，例如，通過(guò)使用euv掩模或無(wú)掩模圖案化工藝，用ic設(shè)計(jì)布局的圖案圖案化輻射208。因此，僅del206的表面的某些區(qū)域由輻射208輻照，并且在這些區(qū)域中，沉積光刻膠圖案214。

在實(shí)施例中，有機(jī)氣體212包括使聚合可能的活性位點(diǎn)或交聯(lián)基團(tuán)。有機(jī)氣體212的一些元素可以是感光的。例如，它們可以吸收輻射208并且產(chǎn)生二次電子。在實(shí)施例中，有機(jī)氣體212包括具有一個(gè)或多個(gè)交聯(lián)基團(tuán)的有機(jī)分子。例如，交聯(lián)基團(tuán)可以包括具有至少一個(gè)感光官能團(tuán)的c3-c20烷基(具有三個(gè)至二十個(gè)碳原子的烷基)。在進(jìn)一步實(shí)施例中，感光官能團(tuán)選自由環(huán)氧基、偶氮化合物、烷基鹵化物、亞胺、烯、炔、過(guò)氧化氫、酮、醛、丙二烯、芳基和雜環(huán)基組成的組中。此外，芳基可以包括苯基、萘基、菲基、蒽基、那烯基和具有一至五元環(huán)的其它芳族衍生物。

在實(shí)施例中，有機(jī)氣體212包括具有選自由-i、-br和-cl組成的組中的官能團(tuán)的有機(jī)分子。在另一實(shí)施例中，有機(jī)氣體212包括具有選自由-nh2、-cooh、-oh、-sh、-n3和-s(＝o)-組成的組中的官能團(tuán)的有機(jī)分子。在又另一實(shí)施例中，有機(jī)氣體212包括具有選自由烯烴、炔烴、亞胺、醚、乙烯基醚、縮醛、半縮醛、酯、醛、酮、酰胺、砜、乙酸、氰化物和丙二烯組成的組中的官能團(tuán)的有機(jī)分子。有機(jī)氣體212的分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)可以是環(huán)狀或非環(huán)狀。環(huán)狀結(jié)構(gòu)可以是芳環(huán)或非芳環(huán)。

在另一實(shí)施例中，有機(jī)氣體212包括金屬?gòu)?fù)合物，其中，金屬?gòu)?fù)合物的金屬原子可以選自由ce、la、sb、bi、pb、hf、zr、ti、cr、w、mo、fe、ru、os、co、rh、ir、ni、pd、pt、cu、ag、au、zn、cd、al、ga,tl、ge和sn組成的組中。繼續(xù)這個(gè)實(shí)施例，金屬?gòu)?fù)合物的配體具有選自由-i、-br和-cl組成的組中的官能團(tuán)。在可選實(shí)施例中，金屬?gòu)?fù)合物的配體具有選自由-nh2、-cooh、-oh、-sh、-n3和-s(＝o)-組成的組中的官能團(tuán)。在又另一可選實(shí)施例中，金屬?gòu)?fù)合物的配體具有選自由烯烴、炔烴、亞胺、醚、乙烯基醚、縮醛、半縮醛、酯、醛、酮、酰胺、砜、乙酸、氰化物和丙二烯組成的組中的官能團(tuán)。

在各個(gè)實(shí)施例中，有機(jī)氣體212的分子量可以在從30至10,000g/mol的范圍。在實(shí)施例中，選擇有機(jī)氣體212的流量以便于批量生產(chǎn)。例如，有機(jī)氣體212的流量可以選擇為在從10,000至100,000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘(sccm)的范圍內(nèi)。在各個(gè)實(shí)施例中，有機(jī)氣體212的流量可以在從10至100,000sccm的范圍內(nèi)。本發(fā)明的發(fā)明者已經(jīng)觀察到沉積環(huán)境中的有機(jī)氣體212的更高壓力通常導(dǎo)致光刻膠圖案214的更快的沉積，并且有機(jī)氣體212的更高的流量通常導(dǎo)致它的更高的壓力。

如上描述的，光刻膠圖案214的形成沒(méi)有經(jīng)受與傳統(tǒng)car基光刻膠圖案相關(guān)的酸擴(kuò)散工藝。因此，與傳統(tǒng)car基光刻膠圖案相比，它提供了更高的分辨率以及更平滑的邊緣和側(cè)壁。此外，光刻膠圖案214直接沉積在襯底202上方而不用被液體顯影劑顯影，從而降低了使用傳統(tǒng)car基光刻膠圖案的可見(jiàn)的圖案塌陷問(wèn)題的可能性。

方法100(圖1)進(jìn)入操作110以將圖案從光刻膠圖案214轉(zhuǎn)移至襯底202。在實(shí)施例中，操作110包括用光刻膠圖案214作為蝕刻掩模蝕刻del206，從而形成圖案化的del206(圖2d)。在這個(gè)操作過(guò)程中，可以部分地消耗光刻膠圖案214。之后，操作110還包括用圖案化的del206以及可能的光刻膠圖案214作為蝕刻掩模(圖2e)蝕刻襯底202。在另一實(shí)施例中，操作110包括使用光刻膠圖案214作為蝕刻掩模蝕刻del206和襯底202。

作為操作110的結(jié)果，該圖案從光刻膠圖案214轉(zhuǎn)移至襯底202的圖案化層204(圖2e)。del206和襯底202的蝕刻可以使用干(等離子體)蝕刻、濕蝕刻、和/或其它蝕刻方法。例如，干蝕刻工藝可以采用含氧氣體、含氟氣體(例如，cf4、sf6、ch2f2、chf3和/或c2f6)、含氯氣體(例如，cl2、chcl3、ccl4、和/或bcl3)、含溴氣體(例如，hbr和/或chbr3)、含碘氣體、其它合適的氣體和/或等離子體和/或它們的組合。例如，濕蝕刻工藝可以包括稀釋的氫氟酸(dhf)；氫氧化鉀(koh)溶液；氨水；含氫氟酸(hf)溶液、硝酸(hno3)和/或乙酸(ch3cooh)；或其它合適的濕蝕刻劑中的蝕刻。在del206和圖案化層204的蝕刻期間，可以部分地或完全地消耗光刻膠圖案214。

方法100(圖1)進(jìn)入操作112以襯底202上形成最終圖案或ic器件。在實(shí)施例中，襯底202是半導(dǎo)體襯底并且方法100進(jìn)入形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(finfet)結(jié)構(gòu)。在這個(gè)實(shí)施例中，操作112在半導(dǎo)體襯底202中形成了多個(gè)有源鰭。由于光刻膠圖案214的光滑的邊緣和側(cè)壁，因此有源鰭具有均勻的寬度和長(zhǎng)度。在另一實(shí)施例中，方法100進(jìn)入在半導(dǎo)體襯底202中形成多個(gè)柵電極。由于光刻膠圖案214的質(zhì)量，因此該柵電極具有均勻的柵極長(zhǎng)度。方法100還可以形成柵極間隔件、源極/漏極區(qū)域、用于柵極/源極/漏極部件的接觸件等。在另一實(shí)施例中，目標(biāo)圖案將形成為多層互連結(jié)構(gòu)中的金屬線。例如，可以在襯底202(已經(jīng)由操作110蝕刻以包括多個(gè)溝槽)的層間介電(ild)層中形成金屬線。方法100進(jìn)入用導(dǎo)電材料(諸如金屬)填充溝槽；并且使用諸如化學(xué)機(jī)械平坦化(cmp)的工藝拋光導(dǎo)電材料以暴露圖案化的ild層，從而在ild層中形成金屬線。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，上述是可以使用方法100制成和/或改進(jìn)的器件/結(jié)構(gòu)的非限制性實(shí)例。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的方面的euv光刻系統(tǒng)300的示意圖。euv光刻系統(tǒng)300可以用于實(shí)施方法100的一些操作(諸如操作106和108)。參照?qǐng)D3，euv光刻系統(tǒng)300包括產(chǎn)生輻射208的輻射源302、聚光光學(xué)系統(tǒng)306、其上固定euv掩模308的掩模臺(tái)310、投射光學(xué)系統(tǒng)312和固定包括襯底202和del206的器件200的襯底臺(tái)314。euv光刻系統(tǒng)300還包括在del206的頂面附近供應(yīng)有機(jī)氣體212的供應(yīng)管210。其它配置和項(xiàng)目的包含或省略可以是可能的。在本發(fā)明中，euv光刻系統(tǒng)300可以是光刻機(jī)或掃描儀。以下將簡(jiǎn)單的描述euv光刻系統(tǒng)300的各個(gè)組件。

輻射源302提供了具有euv范圍內(nèi)的波長(zhǎng)(諸如約1-100nm)的輻射208。在一個(gè)實(shí)例中，輻射208具有約13.5nm的波長(zhǎng)。在實(shí)施例中，輻射源302可以使用激光產(chǎn)生的等離子體(lpp)以產(chǎn)生輻射208。聚光光學(xué)系統(tǒng)306包括多層涂布收集器和多個(gè)掠入射反射鏡。聚光光學(xué)系統(tǒng)306配置為收集和塑造輻射208并且提供輻射208至掩模308的狹縫。掩模308(也稱(chēng)為光刻掩模或中間掩模)包括一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)ic器件的圖案。掩模308向輻射208提供了圖案化的投影，之后，該輻射變成了圖案化的輻射208。在本實(shí)施例中，掩模308是反射掩模，并且可以結(jié)合分辨率增強(qiáng)技術(shù)(諸如相移技術(shù)和/或光學(xué)鄰近校正)。掩模臺(tái)310上固定了掩模308(諸如通過(guò)真空)，并且在euv光刻系統(tǒng)300的對(duì)準(zhǔn)、聚焦、調(diào)平和沉積操作期間提供了掩模308的精確位置和移動(dòng)。

投射光學(xué)系統(tǒng)312包括一個(gè)或多個(gè)透鏡和多個(gè)反射鏡。該透鏡可以具有小于一倍的放大倍率，從而減小了掩模308至器件200(具體地，至del206)的圖案化的投影。在euv光刻系統(tǒng)300的對(duì)準(zhǔn)、聚焦、調(diào)平和沉積操作期間，器件200由提供器件200的精確位置和移動(dòng)的襯底臺(tái)314固定，從而使得掩模308的圖案化的投影輻照在del206上。襯底臺(tái)314還可以相對(duì)于供應(yīng)管210和圖案化的輻射208移動(dòng)器件200，從而使得光刻膠圖案214沉積(或生長(zhǎng))為橫跨del206的區(qū)域。

圖4a、圖4b和圖4c還示出了euv光刻系統(tǒng)300的一些組件以及橫跨器件200的頂面沉積光刻膠圖案214中的它們的移動(dòng)。圖4a示出了部分euv光刻系統(tǒng)300的頂視圖，而圖4b和圖4c示出了euv光刻系統(tǒng)300的側(cè)視圖。

共同參照?qǐng)D4a、圖4b和圖4c，euv光刻系統(tǒng)300包括用于監(jiān)測(cè)輻射光束208的能級(jí)的狹縫傳感器316。在這個(gè)實(shí)施例中，狹縫傳感器316在靠近器件200(例如，晶圓)的邊緣的位置處與襯底臺(tái)314集成。euv光刻系統(tǒng)300還包括用于供應(yīng)氣體流318(在本實(shí)施例中為氫氣)的機(jī)構(gòu)。氫氣對(duì)euv輻射208吸收較少并且可以用于減小聚合反應(yīng)的副產(chǎn)物對(duì)euv光刻系統(tǒng)300(圖3)的各個(gè)組件的污染。euv光刻系統(tǒng)300還包括使氣體322(圖4c)流動(dòng)至del206的表面的供應(yīng)管320。在這個(gè)實(shí)施例中，氣體322是氫氣。在本實(shí)施例中，如下一段落中說(shuō)明的，供應(yīng)管320配置為與供應(yīng)管210和圖案化的輻射208協(xié)同工作以減小狹縫傳感器316的污染。同樣如圖4a至圖4c所示，euv光刻系統(tǒng)300還包括用于將廢氣和/或污染物排出euv光刻系統(tǒng)300的的排氣線324。在本實(shí)施例中，排氣線324配置在襯底臺(tái)314周?chē)⑶彝ㄟ^(guò)排氣線324以及通過(guò)排氣線324和襯底臺(tái)314之間的間隙排出污染物。

如圖4b所示，圖案化的輻射208輻照器件200(具有del206作為其頂層)的區(qū)域(例如，處于或靠近器件200的中心)。同時(shí)，供應(yīng)管210朝向相同區(qū)域的附近流動(dòng)有機(jī)氣體212。如上所述，由于聚合反應(yīng)，從而在輻照的區(qū)域中沉積光刻膠圖案214(圖2c)。同時(shí)關(guān)閉供應(yīng)管320，即，供應(yīng)管320不向器件200的表面供應(yīng)氣體322。

在本實(shí)施例中，器件200相對(duì)于輻射208和供應(yīng)管210和320移動(dòng)，從而使得光刻膠圖案214根據(jù)將轉(zhuǎn)移的ic圖案沉積為橫跨器件200的區(qū)域。可以通過(guò)襯底臺(tái)314實(shí)施器件200的移動(dòng)。

參照?qǐng)D4c，當(dāng)靠近器件200的邊緣(如圖4c中所示的遠(yuǎn)離器件200的邊緣e為距離326的點(diǎn)d)沉積光刻膠圖案214時(shí)，關(guān)閉供應(yīng)管210并且打開(kāi)供應(yīng)管320。氣體322(例如，氫氣)流動(dòng)至器件200的表面以清除任何有機(jī)氣體的殘余物。因此，沒(méi)有在d和e之間的區(qū)域(包括邊緣e處)沉積光刻膠圖案214。隨后，當(dāng)輻射208處于或靠近狹縫傳感器316時(shí)，沒(méi)有有機(jī)氣體212或僅微不足道的量的有機(jī)氣體212存在于狹縫傳感器316的附近。這有利于防止狹縫傳感器316受到有機(jī)氣體212或它的衍生物的污染。

圖5示出了使用光刻系統(tǒng)(諸如euv光刻系統(tǒng)300)的光刻圖案化的方法400。以下使用euv光刻系統(tǒng)300作為示例性系統(tǒng)簡(jiǎn)單討論了方法400。

在操作402中，方法400在襯底臺(tái)314(例如，圖4a)上固定襯底200(例如，晶圓)。在本實(shí)施例中，襯底200具有作為其頂層的del206。在操作404中，方法400直接將圖案化的輻射208朝向襯底200的表面(例如，圖4b)。在操作406中，方法400使有機(jī)氣體212在襯底200的表面附近流動(dòng)(例如，圖4b)。因此，光刻膠圖案214(例如，圖2c)沉積在襯底200上方。在操作408中，方法400相對(duì)于圖案化的輻射208移動(dòng)襯底200以掃描襯底的區(qū)域。該移動(dòng)由襯底臺(tái)314驅(qū)動(dòng)。在實(shí)施例中，通過(guò)供應(yīng)管(它的位置可以相對(duì)于圖案化的輻射208固定)供應(yīng)有機(jī)氣體流212。在操作410中，方法400在光刻膠圖案214沉積在襯底200的邊緣之前停止有機(jī)氣體流。在實(shí)施例中，方法400還包括當(dāng)停止有機(jī)氣體流時(shí)，使氫氣流動(dòng)至襯底的表面。

有利地，方法400控制了形成和沉積光刻膠圖案214的位置。相反地，傳統(tǒng)car基光刻膠旋涂至襯底200的整個(gè)表面。橫跨表面(具體在襯底200的中心和邊緣之間)的這種旋涂的光刻膠層的厚度有時(shí)是不均勻的。不均勻的厚度可能導(dǎo)致圖案化問(wèn)題(諸如過(guò)度曝光、曝光不足、過(guò)度顯影和/或顯影不足)。在本實(shí)施例中，方法400克服了這些問(wèn)題，因?yàn)槌渌蛩赝猓饪棠z圖案214僅形成在期望的地方(諸如遠(yuǎn)離邊緣)，并且光刻膠圖案214為直接沉積并且沒(méi)有經(jīng)受顯影工藝。

雖然不旨在限制，但本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了半導(dǎo)體器件及其形成的許多益處。例如，根據(jù)本發(fā)明形成的光刻膠圖案提供了具有接近均勻臨界尺寸的平滑的邊緣和側(cè)壁，這對(duì)于先進(jìn)的光刻(諸如euv光刻或電子束光刻)是高度期望的。本發(fā)明的實(shí)施例能夠在選擇的襯底的區(qū)域中沉積光刻膠圖案，從而減小與光刻膠材料和光刻膠顯影工藝相關(guān)的成本。

在一個(gè)示例性方面，本發(fā)明針對(duì)用于光刻圖案化的方法。該方法包括提供襯底，在襯底上方形成沉積增強(qiáng)層(del)并且使有機(jī)氣體在del的表面附近流動(dòng)。在有機(jī)氣體的流動(dòng)期間，該方法還包括用圖案化的輻射輻照del和有機(jī)氣體。有機(jī)氣體的元素通過(guò)圖案化的輻射而聚合，從而在del上方形成光刻膠圖案。該方法還包括用光刻膠圖案作為蝕刻掩模蝕刻del，從而形成圖案化的del。在實(shí)施例中，該方法還包括用圖案化的del和光刻膠圖案的至少一個(gè)作為蝕刻掩模蝕刻襯底。

在上述方法中，其中，所述沉積增強(qiáng)層包括ru。

在上述方法中，其中，所述沉積增強(qiáng)層包括ce、la、sb、pb、hf、zr、ti、cr、w、mo、fe、os、co、rh、ir、ni、pd、pt、cu、ag、au、zn、cd、al、ga、tl、ge、sn和bi的一種。

在上述方法中，其中，所述沉積增強(qiáng)層包括具有選自由-i、-br和-cl組成的組中的官能團(tuán)的聚合物。

在上述方法中，其中，所述沉積增強(qiáng)層包括具有選自由-nh2、-cooh、-oh、-sh、-n3和-s(＝o)-組成的組中的官能團(tuán)的聚合物。

在上述方法中，其中，所述沉積增強(qiáng)層包括具有選自由烯烴、炔烴、亞胺、醚、乙烯基醚、縮醛、半縮醛、酯、醛、酮、酰胺、砜、乙酸、氰化物和丙二烯組成的組中的官能團(tuán)的聚合物。

在上述方法中，其中，所述沉積增強(qiáng)層包括選自由ce、la、sb、pb、hf、zr、ti、cr、w、mo、fe、ru、os、co、rh、ir、ni、pd、pt、cu、ag、au、zn、cd、al、ga、tl、ge、sn和bi組成的組中的金屬和金屬的氧化物。

在上述方法中，其中，所述沉積增強(qiáng)層包括具有選自由ce、la、sb、pb、hf、zr、ti、cr、w、mo、fe、ru、os、co、rh、ir、ni、pd、pt、cu、ag、au、zn、cd、al、ga、tl、ge、sn和bi組成的組中的金屬的金屬?gòu)?fù)合物。

在上述方法中，其中，所述有機(jī)氣體包括具有一個(gè)或多個(gè)交聯(lián)基團(tuán)的有機(jī)分子。

在上述方法中，其中，所述有機(jī)氣體包括具有一個(gè)或多個(gè)交聯(lián)基團(tuán)的有機(jī)分子，所述一個(gè)或多個(gè)交聯(lián)基團(tuán)包括具有至少一個(gè)感光官能團(tuán)的c3-c20烷基。

在上述方法中，其中，所述有機(jī)氣體包括具有一個(gè)或多個(gè)交聯(lián)基團(tuán)的有機(jī)分子，所述一個(gè)或多個(gè)交聯(lián)基團(tuán)包括具有至少一個(gè)感光官能團(tuán)的c3-c20烷基，所述感光官能團(tuán)選自由環(huán)氧基、偶氮化合物、烷基鹵化物、亞胺、烯、炔、過(guò)氧化氫、酮、醛、丙二烯、芳基和雜環(huán)基組成的組中。

在上述方法中，其中，所述有機(jī)氣體包括具有一個(gè)或多個(gè)交聯(lián)基團(tuán)的有機(jī)分子，所述一個(gè)或多個(gè)交聯(lián)基團(tuán)包括具有至少一個(gè)感光官能團(tuán)的c3-c20烷基，所述感光官能團(tuán)選自由環(huán)氧基、偶氮化合物、烷基鹵化物、亞胺、烯、炔、過(guò)氧化氫、酮、醛、丙二烯、芳基和雜環(huán)基組成的組中，所述芳基可以包括苯基、萘基、菲基、蒽基、那烯基和具有一至五元環(huán)的其它芳族衍生物。

在上述方法中，其中，所述有機(jī)氣體包括具有選自由-i、-br和-cl組成的組中的官能團(tuán)的有機(jī)分子。

在上述方法中，其中，所述有機(jī)氣體包括具有選自由-nh2、-cooh、-oh、-sh、-n3和-s(＝o)-組成的組中的官能團(tuán)的有機(jī)分子。

在上述方法中，其中，所述有機(jī)氣體包括具有選自由烯烴、炔烴、亞胺、醚、乙烯基醚、縮醛、半縮醛、酯、醛、酮、酰胺、砜、乙酸、氰化物和丙二烯組成的組中的官能團(tuán)的有機(jī)分子。

在上述方法中，其中，所述有機(jī)氣體包括金屬?gòu)?fù)合物，其中，所述金屬?gòu)?fù)合物具有ce、la、sb、bi、pb、hf、zr、ti、cr、w、mo、fe、ru、os、co、rh、ir、ni、pd、pt、cu、ag、au、zn、cd、al、ga、tl、ge或sn的金屬原子。

在上述方法中，其中，所述有機(jī)氣體包括金屬?gòu)?fù)合物，其中，所述金屬?gòu)?fù)合物具有ce、la、sb、bi、pb、hf、zr、ti、cr、w、mo、fe、ru、os、co、rh、ir、ni、pd、pt、cu、ag、au、zn、cd、al、ga、tl、ge或sn的金屬原子，所述金屬?gòu)?fù)合物的配體具有選自由-i、-br、-cl、-nh2、-cooh、-oh、-sh、-n3、-s(＝o)-、烯烴、炔烴、亞胺、醚、乙烯基醚、縮醛、半縮醛、酯、醛、酮、酰胺、砜、乙酸、氰化物和丙二烯組成的組中的官能團(tuán)。

在上述方法中，其中，所述有機(jī)氣體包括金屬?gòu)?fù)合物，其中，所述金屬?gòu)?fù)合物具有ce、la、sb、bi、pb、hf、zr、ti、cr、w、mo、fe、ru、os、co、rh、ir、ni、pd、pt、cu、ag、au、zn、cd、al、ga、tl、ge或sn的金屬原子，所述圖案化的輻射是圖案化的euv束或圖案化的電子束。

在另一示例性方面，本發(fā)明針對(duì)用于光刻圖案化的裝置。該裝置包括用于產(chǎn)生圖案化的輻射束的機(jī)構(gòu)、配置為保持襯底的襯底臺(tái)、使有機(jī)氣體在襯底的表面附近流動(dòng)的第一供應(yīng)管以及將使氫氣在襯底的表面附近流動(dòng)的第二供應(yīng)管。第一供應(yīng)管配置為在圖案化的輻射束掃描襯底的表面時(shí)使有機(jī)氣體流動(dòng)，并且在圖案化的輻射束到達(dá)襯底的邊緣之前關(guān)閉有機(jī)氣體的流動(dòng)。第二供應(yīng)管配置為在第一供應(yīng)管關(guān)閉時(shí)使氫氣流動(dòng)并且當(dāng)?shù)谝还?yīng)管使有機(jī)氣體流動(dòng)時(shí)關(guān)閉氫氣的流動(dòng)。在實(shí)施例中，圖案化的輻射束引起了有機(jī)氣體的聚合，從而在襯底上方沉積光刻膠圖案。

在另一示例性方面，本發(fā)明針對(duì)用于光刻圖案化的方法。該方法包括將圖案化的輻射直接朝向襯底的表面并且在襯底的表面附近供應(yīng)有機(jī)氣體，有機(jī)氣體的元素通過(guò)圖案化的輻射而聚合，從而在襯底的表面上方形成光刻膠圖案。該方法還包括相對(duì)于圖案化的輻射移動(dòng)襯底，從而使得光刻膠圖案形成為橫跨襯底的區(qū)域。該方法還包括當(dāng)形成靠近襯底的邊緣的光刻膠圖案時(shí)，停止有機(jī)氣體的供應(yīng)。在實(shí)施例中，該方法還包括在停止有機(jī)氣體的供應(yīng)之后，使氫氣流動(dòng)。

上面概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領(lǐng)域人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)或修改用于實(shí)施與本人所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本文中他們可以做出多種變化、替換以及改變。