用于光刻应用的光刻胶层上碳的选择性沉积的制作方法

1.本文的实施方式大体上涉及一种膜堆叠及一种用于蚀刻该膜堆叠的蚀刻工艺，该蚀刻工艺对极紫外线(extreme ultraviolet；euv)光刻曝光及图案化工艺具有高选择性及良好的轮廓控制。


背景技术：

2.可靠地产生亚微米及更小的特征是半导体器件的大规模集成(very large scale integration；vlsi)及超大规模集成(ultra large scale integration；ulsi)的关键要求之一。然而，随着电路技术的持续小型化，诸如互连的电路特征的尺寸及间距对处理能力提出了额外的要求。此项技术的核心是多级互连，其要求诸如通孔及其他互连的高深宽比特征的精确成像及布置。这些互连的可靠形成对于进一步增加器件及互连密度而言至关重要。此外，期望在形成亚微米尺寸特征及互连的同时，减少中间材料(如抗蚀剂及硬掩模材料)的浪费。
3.随着特征尺寸变得越来越小，对更高深宽比(定义为特征深度与特征宽度之比)的需求稳步增长至20:1甚至更高。开发能够可靠地形成具有此高深宽比的特征的膜堆叠及蚀刻工艺是一项重大挑战。然而，光刻曝光及显影工艺的不准确控制或低分辨率可能导致用于转移膜堆叠中特征的光刻胶层的尺寸不准确，导致不可接受的线宽粗糙度(line width roughness；lwr)。光刻曝光及显影工艺导致的大线宽粗糙度(large line width roughness；lwr)及光刻胶层的不期望的摆动轮廓可能导致特征到膜堆叠的转移不准确，因此最终导致器件失效及产率损失。
4.此外，在膜堆叠的蚀刻期间，在蚀刻工艺中产生的副产物或其他材料的再沉积或累积可能会积聚在被蚀刻的特征的顶部和/或侧壁上，从而不期望地阻塞了在材料层中形成的特征的开口。为膜堆叠选择的不同材料可能导致在膜堆叠中再沉积的副产物的不同的量或分布。此外，由于被蚀刻的特征的开口被材料的累积再沉积变窄和/或密封，反应蚀刻剂被阻止而无法到达特征的下表面，因此限制了可获得的深宽比。此外，由于再沉积材料或副产物的累积可能随机和/或不规则地粘附到被蚀刻的特征的顶表面和/或侧壁上，所产生的不规则轮廓及再沉积材料的生长可能改变反应蚀刻剂的流动路径，从而导致在材料层中形成的特征的弯曲或扭曲轮廓。不准确的外形或结构尺寸可能导致器件结构的崩溃，最终导致器件失效及低产品良率。对膜堆叠中包含的材料的不良蚀刻选择性可能会导致不准确的轮廓控制，从而最终导致器件故障。
5.因此，在本领域中需要一种合适的膜堆叠及一种蚀刻方法，用于在此种膜堆叠中蚀刻具有所需轮廓和小尺寸的特征。


技术实现要素：

6.提供了用于形成膜堆叠并对其进行蚀刻以在膜堆叠中形成高深宽比特征的方法。本文所述的方法通过适当的侧壁及底部管理方案，利用选用于膜堆叠的期望材料来促进具
有高深宽比的特征的轮廓及尺寸控制。在一个或多个实施方式中，用于蚀刻硬掩模层的方法包括在包含含金属材料的硬掩模层上形成包含有机金属材料的光刻胶层，通过具有选定图案的掩模将光刻胶层暴露于紫外线辐射，去除光刻胶层的未照射区域以图案化光刻胶层，在经图案化的光刻胶层的顶表面上选择性地形成包含含碳材料的钝化层，及蚀刻由上面形成有钝化层的经图案化光刻胶层暴露的硬掩模层。
7.在其他实施方式中，用于蚀刻膜堆叠的方法包括在膜堆叠上形成底部抗反射涂层，在底部抗反射涂层上形成包含含金属材料的硬掩模层，在硬掩模层上形成包含有机金属材料的光刻胶层，通过具有选定图案的掩模将光刻胶层暴露于紫外线辐射，去除光刻胶层的未照射区域以图案化光刻胶层，在经图案化的光刻胶层的顶表面上选择性地形成包含含碳材料的钝化层，蚀刻由上面形成有钝化层的经图案化光刻胶层暴露的硬掩模层以图案化硬掩模层，蚀刻由经图案化的硬掩模层暴露的底部抗反射涂层以图案化底部抗反射涂层，及蚀刻由图案化底部抗反射涂层暴露的膜堆叠。
8.在一些实施方式中，用于在经图案化的光刻胶层上选择性地形成钝化层的方法包括通过掩模将包含有机金属材料的光刻胶层暴露于紫外线辐射，去除光刻胶层的未照射区域，及在光刻胶层的顶表面上选择性地形成包含含碳材料的钝化层。
附图说明
9.为了获得并能够详细理解本文实施方式的上述特征，可通过参考附图中示出的实例来获得上文简要概述的本公开内容的更具体的描述。
10.图1是根据一个实施方式的处理腔室的横截面视图。
11.图2绘示了根据一个实施方式的图案化工艺的流程图。
12.图3a、图3b、图3c、图3d、图3e、图3f、图3g、图3h及图3i是根据一个实施方式在图2中绘示的图案化工艺期间形成的结构的横截面视图。
13.为了便于理解实施方式，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示附图中相同的元件。可设想，一个实施方式的元件及特征可有益地并入其他实施方式中，而无需进一步叙述。
14.然而，应注意，附图仅示出了示例性的实例，因此不应被认为是对其范围的限制，因为本发明认同其他同等有效的实施方式。
具体实施方式
15.提供了用于形成膜堆叠并对其进行蚀刻以在膜堆叠中形成高深宽比特征的方法。本文所述的方法通过适当的侧壁及底部管理方案，利用选用于膜堆叠的期望材料来促进具有高深宽比的特征的轮廓及尺寸控制。特定而言，本文所述的方法提供了一种含金属的光刻胶层，该光刻胶层具有选择性地设置在其上的含碳钝化层，该钝化层与下层的含金属的硬掩模层相比具有高蚀刻选择性，从而导致对硬掩模层中蚀刻的开口轮廓的更高精度控制。
16.图1是处理腔室100的一个实例的横截面视图，该处理腔室100适合执行图案化工艺以蚀刻具有由含金属材料制成的硬掩模层的膜堆叠。适用于本文公开的教示的合适的处理腔室包括，例如，可从位于加利福尼亚州圣克拉拉市(santa clara,california)的应用
材料公司(applied materials,inc.)获得的或处理腔室。尽管处理腔室100被示出为包括赋能优异蚀刻性能的多个特征，但可设想，其他处理腔室可适于受益于本文公开的一个或多个发明特征。
17.处理腔室100包括围封内部空间106的腔室主体102及盖104。腔室主体102通常由铝、不锈钢或其他合适的材料制成。腔室主体102通常包括侧壁108及底部110。基板支撑基座出入口(未示出)通常被限定在侧壁108中，并由狭缝阀选择性地密封，以促进基板103从处理腔室100进出。排气口126限定在腔室主体102中，并将内部空间106耦接至泵系统128。泵系统128通常包括一个或多个泵及节流阀，所述泵及节流阀用于抽空及调节处理腔室100的内部空间106的压力。在一个或多个实施方式中，泵系统128将内部空间106内的压力保持在通常在约10毫托至约500托之间的操作压力。
18.盖104密封地支撑在腔室主体102的侧壁108上。盖104可被打开，以允许过量进入处理腔室100的内部空间106。盖104包括促进光学工艺监控的窗口142。在一个实施方式中，窗口142由石英或其他合适的材料组成，该材料对于安装在处理腔室100外部的光学监控系统140所利用的信号有可透射性。
19.光学监控系统140经定位以通过窗口142观察腔室主体102的内部空间106和/或定位在基板支撑基座组件148上的基板103中的至少一个。在一个或多个实施方式中，光学监控系统140耦接到盖104，并促进集成沉积工艺，该工艺使用光学计量以提供信息，该信息实现工艺调节以补偿引入的基板图案特征不一致(如厚度等)，并且按需提供工艺状态监控(如等离子体监控、温度监控等)。一种可适于受益于本发明的光学监控系统是可从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司获得的全光谱干涉计量模块。
20.气体面板158耦接到处理腔室100，以向内部空间106提供处理和/或清洁气体。在图1所示的实例中，进入口132’、132”设置在盖104中，以允许气体从气体面板158输送到处理腔室100的内部空间106。
21.喷头组件130连接到盖104的内表面114。喷头组件130包括多个孔，该多个孔允许气体以预定分布从进入口132’、132”流经喷头组件130进入处理腔室100的内部空间106，该预定分布遍布于处理腔室100中被处理的基板103的整个表面。
22.远程等离子体源177可选地耦接到气体面板158，以促进在进入内部空间106进行处理之前从远程等离子体中解离气体混合物。射频(radio frequency；rf)功率源143通过匹配网络141耦接到喷头组件130。射频功率源143通常能够在约50khz至约200mhz范围内的可调频率下产生高达约3000w的功率。
23.喷头组件130额外包括可透射光学计量信号的区域。光学透射区域或通道138适于允许光学监控系统140观察内部空间106和/或位于基板支撑基座组件148上的基板103。通道138可为形成或设置在喷头组件130中的一个孔或多个孔，该组件大体透射由光学监控系统140产生并反射回光学监控系统140的能量的波长。在一个或多个实施方式中，通道138包括窗口142，以防止气体通过通道138泄漏。窗口142可为蓝宝石板、石英板或其他合适的材料。窗口142可替代地设置在盖104中。
24.在一个实施方式中，喷头组件130配置有多个区域，所述区域允许对流入处理腔室100的内部空间106的气体进行单独控制。在图1所示的实例中，喷头组件130作为内部区域
134及外部区域136，所述区域通过单独的进入口132’、132”分别耦接到气体面板158。
25.基板支撑基座组件148设置在处理腔室100的在喷头组件130下方的内部空间106中。基板支撑基座组件148在处理期间保持基板103。基板支撑基座组件148通常包括多个穿过其设置的升举销(未示出)，所述升举销被配置为从基板支撑基座组件148升举基板103，并促进以常规方式用机器人(未示出)交换基板103。内衬118可紧密围绕基板支撑基座组件148的周边。
26.在一个实施方式中，基板支撑基座组件148包括安装板162、基座164及静电卡盘166。安装板162耦接到腔室主体102的底部110，并包括用于将诸如流体、电源线及传感器引线等公用设施路由到基座164及静电卡盘166的通道。静电卡盘166包括至少一个夹持电极180，用于将基板103保持在喷头组件130下方。静电卡盘166由卡盘功率源182驱动，以产生将基板103保持至卡盘表面的静电力，如已习知。替代地，基板103可通过夹紧、真空或重力保持在基板支撑基座组件148上。
27.基座164或静电卡盘166中的至少一个可包括至少一个可选的嵌入式加热器176、至少一个可选的嵌入式隔离器174及多个导管168、170，以控制基板支撑基座组件148的横向温度分布。导管168、170流体连接到流体源172，而使温度调节流体通过流体源172循环。加热器176由功率源178调节。导管168、170及加热器176用于控制基座164的温度，从而加热和/或冷却静电卡盘166，并最终加热和/或冷却设置在其上的基板103的温度分布。可使用多个温度传感器190、192来监控静电卡盘166及基座164的温度。静电卡盘166可进一步包括多个气体通道(未示出)，如凹槽，所述通道形成在静电卡盘166的基板支撑基座支撑表面中，并流体耦接到传热(或背面)气体源，如he。在操作中，以受控的压力将背面气体提供到气体通道中，以增强静电卡盘166与基板103之间的热传递。
28.在一个实施方式中，基板支撑基座组件148被配置为阴极，并包括耦接到多个射频偏压功率源184、186的夹持电极180。射频偏压功率源184、186耦接在设置在基板支撑基座组件148中的电极180与另一个电极之间，如喷头组件130或腔室主体102的盖104。射频偏压功率激发并维持由设置在腔室主体102的处理区域中的气体形成的等离子体放电。
29.在图1所示的实例中，双射频偏压功率源184、186通过匹配电路188耦接到设置在基板支撑基座组件148中的电极180。由射频偏压功率源184、186产生的信号通过匹配电路188通过单一馈送被传送到基板支撑基座组件148，以离子化处理腔室100中提供的气体混合物，从而提供执行沉积或其他等离子体增强工艺所需的离子能量。射频偏压功率源184、186通常能够产生频率为约50khz至约200mhz，功率为约0w至约8000w，如约1w至约5000w的射频信号。额外的偏压功率源189可耦接到电极180，以控制等离子体的特性。
30.在操作期间，基板103设置在处理腔室100中的基板支撑基座组件148上。处理气体和/或气体混合物通过喷头组件130从气体面板158引入腔室主体102。泵系统128保持腔室主体102内部的压力，同时去除沉积副产物。
31.控制器150耦接到处理腔室100，以控制处理腔室100的操作。控制器150包括中央处理单元(central processing unit；cpu)152、存储器154及支持电路156，支持电路156用于控制处理顺序及调节来自气体面板158的气流。中央处理单元152可为可在工业环境中使用的任何形式的通用计算机处理器。软件例程可储存在存储器154中，如随机存取存储器、只读存储器、软盘或硬盘驱动器或其他形式的数字存储。支持电路156常规地耦接到中央处
理单元152，并可包括缓存、时钟电路、输入/输出系统、功率源等。控制器150与处理腔室100的各种部件之间的双向通信通过众多信号电缆来处理。
32.图2是根据本文描述的一个实施方式的图案化工艺的方法200的流程图。图3a至图3i是在图2的图案化工艺期间形成的结构300的横截面视图。方法200可用于形成具有所需关键尺寸及轮廓的特征，如沟槽、通孔、开口等。在一些实施方式中，此种特征的尺寸在约14纳米与约22纳米之间，如约18纳米。结构300可用于前端或后端工艺的栅极结构、接触结构或互连结构。或者，方法200可有利地用于蚀刻其他类型的结构。本领域技术人员应认识到，用于形成半导体器件及相关结构的完整工艺没有在附图中示出或在本文中描述。尽管在附图中示出并本文中描述了各种操作，但并不暗示关于所述操作的顺序或操作的存在与否的限制。除非明确指定，否则被绘示或描述为顺序的操作仅仅是出于说明的目的，而不排除各个操作实际上以并行或重叠的方式至少部分地(若非全部)执行的可能性。
33.方法200通过在处理腔室(如图1所示的处理腔室100)中，转移或提供膜堆叠302，如图3a所示从操作210开始。在一个实施方式中，膜堆叠302可具有垂直堆叠在基板上的多个层。膜堆叠302可包括一个或多个含金属的介电层及一个或多个含硅的介电层。在一些实施方式中，含金属介电层可由介电常数大于4的高介电常数材料形成。高介电常数材料的合适实例包括氧化铝(al2o3)、氧化钽(ta2o5)、氮化钽(tan)、氮氧化钽(tan
x
oy，0≦x，y≦1)、氧化钛(tio2)、氮化钛(tin)、二氧化锆(zro2)、二氧化铪(hfo2)、氧化铪硅(hfsio4)、氧化镧(la2o3)、氧化钇(y2o3)、钛酸锶(srtio3)、钛酸锶钡(bst，basrtio3)、掺铋的钛酸锶(bi:srtio3)及锆钛酸铅(pzt，pb[zr
x
ti
1-x
]o3，0≦x≦1)等。含硅介电层可由氧化硅(sio2)、氮化硅(sin)、氮氧化硅(sion)、碳化硅(sic)、碳氧化硅(sio
xcy
，0≦x，y≦1)等形成。
[0034]
基板可为半导体基板、硅晶片、玻璃基板等中的任何一者。基板可由以下材料形成：诸如晶态硅(例如，si《100》或si《111》)、氧化硅、应变硅、硅锗、锗、掺杂或未掺杂的多晶硅、掺杂或未掺杂的硅晶片及经图案化或未经图案化的晶片绝缘体上硅(silicon on insulator；soi)、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、掺杂的硅、锗、砷化镓、玻璃或蓝宝石。基板可具有各种尺寸，如200毫米、300毫米、450毫米或其他直径，也可为矩形或正方形面板。
[0035]
在操作220中，在膜堆叠302上形成底部抗反射涂层(bottom anti-reflective coating layer；barc layer)304，如图3a所示。在一些实施方式中，底部抗反射涂层304由含碳材料制成，如掺杂硼的非晶碳。底部抗反射涂层304可为由位于加州圣克拉拉市的应用材料公司生产的saphira
tm
高阶图案化膜(advanced patterning film；apf)碳硬掩模。在一些实施方式中，底部抗反射涂层304是高密度含碳层，并具有优异的膜质量，如改良的硬度及密度。此种硬度及密度允许底部抗反射涂层304作为更强的抵御金属渗透的阻挡，并比常规的旋涂碳(spin-on carbon；soc)硬掩模更大程度地防止及减少纳米缺陷。
[0036]
底部抗反射涂层304可通过物理气相沉积(physical vapor deposition；pvd)工艺、等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition；pecvd)工艺或其他合适的沉积工艺形成。在一个实施方式中，底部抗反射涂层304是通过使用含烃气体混合物的化学气相沉积(chemical vapor deposition cvd)(等离子体增强和/或热)工艺形成的类金刚石碳层，该含烃气体混合物包括前驱物，如c2h2、c3h6、ch4、c4h8、1,3-二甲基金刚烷、双环[2.2.1]庚-2,5-二烯(2,5-降冰片二烯)、金刚烷(c
10h16
)、降冰片烯(c7h
10
)或上述各者的组合。沉积工艺可在-50摄氏度至600摄氏度的温度范围内进行。沉积工艺可
layer deposition；ald)工艺、旋涂工艺、喷涂工艺或其他合适的沉积工艺形成。在一些实施方式中，在形成硬掩模层306的等离子体增强化学气相沉积或物理气相沉积工艺期间，可使用载气和/或具有相对较高原子量的惰性气体，如氙气或氪气。在形成硬掩模层306期间控制的温度可控制在-50摄氏度到约250摄氏度之间。据信相对较低的温度控制，例如低于250摄氏度，在形成硬掩模层306时可有助于以相对较低的沉积速率形成硬掩模层306，使得膜表面具有相对光滑的表面。
[0042]
在操作240中，光刻胶层308形成在硬掩模层306上，如图3c所示。在本文描述的实施方式中，光刻胶层308由包括有机配位体的有机金属材料形成。有机金属材料层可由聚合金属侧氧基/羟基网络形成，其中金属与侧氧基配位体(o
2-)及羟基配位体(oh-)及有机配位体键合，或者与具有有机配位体的多核金属侧氧基/羟基物种键合。
[0043]
光刻胶层308可通过使用在有机溶剂中包含具有有机配位体的金属侧氧基-羟基阳离子的前驱物溶液，通过化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、原子层工艺、旋涂工艺、喷涂工艺或其他合适的沉积工艺形成。金属(m)侧氧基-羟基阳离子在本文中是指一种或多种金属(m)离子，其与氧原子(o)结合形成侧氧基配位体(o
2-)和/或羟基配位体(oh-)并在水溶液中释放氢离子(h-)。金属(m)侧氧基-羟基阳离子进一步键合到有机配位体上，形成一个或多个金属碳(m-c)配位体键及/或金属羧酸盐(m-o2c)配位体键。用于形成金属侧氧基/羟基阳离子的合适金属(m)包括第13、14及15族金属，如锡(sn)、锑(sb)及铟(in)。额外的金属，例如钛、锆、铪、钒、钴、钼、钨、铝、镓、硅、锗、磷、砷、钇、镧、铈、镥或上述各者的组合，可混合在前驱物溶液中以产生更复杂的多核金属侧氧基/羟基阳离子(即，包括两个或更多个金属原子)。额外金属可为锡(sn)、锑(sb)和/或铟(in)的替代物或附加物。若使用金属离子的混合物，则在一个实例中，非锡/锑/铟离子与锡/锑/铟金属离子的摩尔比高达约1，在其他实例中，则在约0.1与约0.75之间。在一些实施方式中，锡(sn)或铟(in)被用在前驱物溶液中以形成光刻胶层，该光刻胶层对13.5纳米波长的极紫外辐射的吸收性强，再结合有机配位体，对193纳米波长的紫外辐射的吸收性良好。在一些实施方式中，hf用于提供电子束材料及极紫外辐射的良好吸收性。在一些实施方式中，添加一种或多种包括钛、钒、钼、钨或其组合的金属组合物，以将吸收边缘移动到更长的波长，从而提供对248纳米波长的紫外辐射的灵敏度。
[0044]
有机配位体可为例如烷基(例如，甲基、乙基、丙基、丁基、第三丁基、芳基(苯基、苄基))、烯基(例如，乙烯基、烯丙基)及羧酸酯(例如，乙酸酯、丙酸酯、苯甲酸丁酸酯)。在一个实施方式中，前驱物溶液中有机配位体的浓度与金属侧氧基-羟基阳离子的浓度之比在约0.25与约4之间，在另一个实施方式中在约0.5与约3.5之间，在另一个实施方式中在约0.75与约3之间，在其他实施方式中在约1与约2.75之间。本领域技术人员将认识到，可设想上述明确范围内的有机配位体浓度的额外范围，所述范围符合本公开内容。
[0045]
有机溶剂可为醇、酯或其组合。在一些实施方式中，有机溶剂包括芳香族化合物(例如，二甲苯、甲苯)、酯(丙二醇单甲醚乙酸酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯)、醇(例如，4-甲基-2-戊醇、1-丁醇、苯甲醚)、酮(例如，甲乙酮)等。
[0046]
在一些实施方式中，沉积的光刻胶层308的厚度在约1纳米与约1微米之间，例如在约8纳米及约13纳米之间。
[0047]
在操作250中，光刻胶层308根据选定图案暴露于辐射，该图案包括诸如沟槽、通
孔、开口等特征及将在膜堆叠302中形成的期望临界尺寸及轮廓，如图3d所示。选定图案被转移到光刻胶层308中具有照射区域及未照射区域的对应图案或潜像。当暴露于辐射时，光刻胶层308吸收光刻胶层308的照射区域内产生了破坏金属与有机配位体之间键的能量的辐射(即金属碳配位体键和/或金属羧酸盐配位体键)。通过形成金属氢氧化物(m-oh)配位体键或通过缩合形成金属-氧(m-o-m)配位体键，键的此种断裂可能导致光刻胶层308的照射区域中的组分变化。
[0048]
在吸收足够量的辐射的情况下，在没有或大体上没有有机配位体的光刻胶层308的照射区域与有机配位体完整的光刻胶层308的未照射区域之间存在材料性质的对比。例如，具有有机配位体的光刻胶层308的未照射区域相对疏水，而不具有有机配位体的光刻胶层308的照射区域比光刻胶层308的未照射区域疏水性较低(即，更亲水)。使用此种对比，光刻胶层308可用合适的显影剂进行正色调图案化(其中照射区域变得可溶于显影剂)及负色调图案化(其中照射区域变得不可溶于显影剂)。
[0049]
辐射可为电磁辐射、电子束或其他合适的辐射。辐射可通过掩模310被导向光刻胶层308，或者辐射束可控地扫描整个光刻胶层308。电磁辐射可具有期望的波长或波长范围，如可见光辐射、紫外辐射(在100纳米与400纳米之间，包括在10纳米与121纳米之间的极紫外及在122纳米与200纳米之间的远紫外)，或x射线辐射(在0.1纳米与10纳米之间的软x射线)，此取决于图案化下层膜堆叠302的期望空间分辨率。用较短波长的辐射，如紫外辐射、x射线辐射或电子束，可获得较高分辨率的图案。例如，由使用高能激光或放电脉冲激发的氙或锡等离子体源产生的极紫外辐射可用于13.5纳米的光刻。
[0050]
在一些实施方式中，可通过照射后热处理来增强对比度。
[0051]
在操作260中，光刻胶层308显影，以根据选定图案来图案化光刻胶层308，如图3e所示。图案化的光刻胶层308a限定开口312，开口312暴露了下层的硬掩模层306的表面314用于蚀刻。
[0052]
显影剂用于显影经照射光刻胶层308并去除光刻胶层308的未照射区域(即负色调图案化)以形成图案化的光刻胶层308a，该显影剂可包括有机溶剂，如前驱物溶液中使用的溶剂。在一些实施方式中，合适的显影剂包括芳香族化合物(例如，苯、二甲苯、甲苯)、酯(例如，丙二醇单甲酯乙酸酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸正丁酯、丁内酯)、醇(例如，4-甲基-2-戊醇、1-丁醇、异丙醇、苯甲醚)、酮(例如，甲乙酮、丙酮、环己酮)、醚(例如，四氢呋喃、二恶烷)等。在一个实例中，显影进行约5秒至约30分钟，在另一个实例中，进行约8秒至约15分钟，及进行约10秒至约10分钟。
[0053]
在一些实施方式中，显影剂可包括额外组分以促进显影工艺，例如，改善对比度、灵敏度及线宽粗糙度，并抑制金属氧化物颗粒的形成及沉淀。合适的添加剂包括，例如某些溶解盐，所述溶解盐含有选自铵、d-嵌段金属阳离子(铪、锆、镧等)、f-嵌段金属阳离子(铈、镥等)、p-嵌段金属阳离子(铝、锡等)、碱金属(锂、钠、钾等)及上述各者的组合组成的组的阳离子及选自氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、过氧化物、丁氧化物、甲酸盐、乙二胺四乙酸(edta)、钨酸盐、钼酸盐等及上述各者的组合组成的组的阴离子。其他潜在有用的添加剂包括，例如，分子螯合剂，如多胺、醇胺、胺基酸或其组合。若存在任选的添加剂，则在一个实施方式中显影剂可包括不超过约10重量％的添加剂，在另一个实施方式中不超过约5重量％的添加剂。本领域技术人员将认识到，可设想在
上述明确范围内的添加剂浓度的额外范围，并符合本公开内容。
[0054]
可使用旋涂工艺、喷涂工艺或其他合适的涂覆工艺将显影剂施加到经照射的光刻胶层308上。在一些实施方式中，可执行旋转清洗和/或干燥来完成显影工艺。合适的清洗溶液包括超纯水、甲醇、乙醇、丙醇及其组合。
[0055]
在一些实施方式中，图案化的光刻胶层308a可被处理以进一步缩合材料并进一步使材料脱水。在一些实施方式中，图案化的光刻胶层308a可在一个实例中被加热到约100摄氏度与约600摄氏度之间的温度，在另一个实例中被加热到约175摄氏度与约500摄氏度之间的温度，在其他实例中被加热到约200摄氏度与约400摄氏度之间的温度。在一个实例中，加热可进行至少约1分钟，在另一个实例中，加热可进行约2分钟至约1小时，在其他实例中，加热可进行约2.5分钟至约25分钟。加热可在空气、真空或惰性气体环境中进行，如氩气或氮气中进行。本领域技术人员将认识到，可设想上述明确范围内的热处理的额外温度及时间范围，并符合本公开内容。
[0056]
在一些实施方式中，相邻结构的相邻线性段的平均间距不超过约60纳米，在一些实施方式中不超过约50纳米，在更多实施方式中不超过约40纳米。
[0057]
在操作270中，在蚀刻硬掩模层306之前，在图案化的光刻胶层308a上选择性地形成钝化层316，如图3f所示。钝化层316可通过在物理气相沉积腔室中或在蚀刻腔室中的原位将沉积气体混合物供应到图案化的光刻胶层上，来由含碳材料形成。在本文描述的实施方式中，钝化层316主要形成在图案化光刻胶层308a的顶表面318上，而不是形成在图案化光刻胶层308a的侧壁320或硬掩模层306的暴露表面314上。因此，由图案化光刻胶层308a限定的开口312的轮廓(例如，尺寸及几何形状)保持不变，以便于开口312转移到硬掩模层306的同时无轮廓交替。
[0058]
尽管不欲受理论约束，但据信碳原子键合到光刻胶层308的顶表面318(即照射区域)，由于金属与有机配位体之间的键的断裂(即，金属碳(m-c)配位体键和/或金属羧酸盐)(m-o2c)配位体键)，该顶表面具有金属氢氧化物(m-oh)配位体键及金属氧(m-o-m)配位体键。图案化光刻胶层308a的侧壁320保持具有完整有机配位体的未照射光刻胶层308的组成，因此不包含碳原子可键合的金属氢氧化物(m-oh)配位体键及金属氧(m-o-m)配位体键。硬掩模层306的暴露表面314也不包含金属氢氧化物(m-oh)配位体键及金属氧(m-o-m)配位体键，因此碳原子未结合到硬掩模层306的暴露表面314。
[0059]
在一个或多个实施方式中，沉积气体混合物包括含碳气体，如一氧化碳气体或甲烷气体。如上所述，硬掩模层306由包含金属元素的材料形成，如锡(sn)，且光刻胶层308也由包含金属元素的材料形成，如锡(sn)，从而导致硬掩模层306与光刻胶层308之间的不良蚀刻选择性。因此，若其上设置有光刻胶层308的硬掩模层306被蚀刻，对硬掩模层306中蚀刻的开口的轮廓控制可能不准确，最终导致器件故障。若钝化层316设置在其上，则图案化光刻胶层308b可具有比硬掩模层306更高的蚀刻选择性，从而使硬掩模层306中蚀刻的开口轮廓具有准确性更高的控制。
[0060]
在操作280中，蚀刻硬掩模层306，以将图案化的光刻胶层308a的开口312转移到硬掩模层306，如图3g所示。图案化的硬掩模层306a限定开口322，开口322暴露了下层的底部抗反射涂层304的表面324用于蚀刻。在一个或多个实例中，通过将蚀刻气体混合物供应到处理腔室100中，同时将基板支撑基座组件148的温度保持在室温(例如，约23摄氏度)及高
达约150摄氏度，在操作280中执行蚀刻工艺。
[0061]
在一些实例中，蚀刻气体混合物包括至少一种含卤素的气体。含卤素气体可包括含氟气体、含氯气体或含溴气体。含卤素气体的合适实例包括sf6、sicl4、si2cl6、nf3、hbr、br2、chf3、ch2f2、cf4、c2f、c4f6、c3f8、hcl、c4f8、cl2、hf、ccl4、chcl3、ch2cl2及ch3cl。在一些实例中，含硅气体还可在蚀刻气体混合物中供应。含硅气体的合适实例包括sicl4、si2cl6、sih4、si2h6等。此外，特定而言，含氯气体的实例包括hcl、cl2、ccl4、chcl3、ch2cl2、ch3cl、sicl4、si2cl6等，含溴气体的实例包括hbr、br2等。根据需要，还可在蚀刻气体混合物中提供反应气体，如含氧气体或含氮气体，例如o2、n2、n2o、no2、o3、h2o等。
[0062]
在一个或多个实例中，用于蚀刻硬掩模层306的含卤素气体包括含氯气体或含溴气体。当将蚀刻气体混合物供应到处理腔室中时，可任选地将惰性气体供应到蚀刻气体混合物中，以根据需要协助轮廓控制。气体混合物中供应的惰性气体的实例包括氩气、氦气、氖气、氪气、氙气等。在一个特定实例中，用于蚀刻硬掩模层306的蚀刻气体混合物，如含金属材料(例如，锡/氧化锡/氧化锡硅层)，包括溴化氢、氯气、氩气、氦气或上述各者的组合。
[0063]
在蚀刻期间，蚀刻气体混合物的腔室压力也得以调节。在一个或多个实施方式中，等离子体处理腔室中的处理压力被调节在约2毫托至约100毫托之间，例如在约3毫托至20毫托，例如约6毫托。根据需要，在存在蚀刻气体混合物的情况下，可施加射频源或偏压功率来维持由连续模式或脉冲模式形成的等离子体。例如，频率约为13.56mhz的射频功率源可以约200w至约1000w之间，例如约500w的能量水平施加到电感耦接天线源，以保持蚀刻腔室内的等离子体。此外，频率在约2mhz及约13.56mhz之间的射频偏压功率可在小于500w下施加，例如在约0w至约450w之间，例如约150w下施加。
[0064]
在一个或多个实例中，在操作280的蚀刻期间，可在处理腔室100中脉冲化射频偏压功率及射频功率源。射频偏压功率及射频功率源可同步或异步脉冲进入处理腔室。在一些实例中，射频偏压功率及射频功率源被异步地脉冲到处理腔室中。例如，射频功率源可在脉冲射频偏压功率之前被脉冲到处理腔室。例如，射频偏压功率可处于与射频功率源同步的脉冲模式，或者相对于射频功率源具有时间延迟。在一个或多个实例中，射频功率源及射频偏压功率在每个占空比的约5％与约75％之间脉冲。例如，每个时间单位之间的每个占空比在约0.1毫秒与约10毫秒之间。
[0065]
在操作280处供应的蚀刻气体混合物的一个实例中，氧气可以约0sccm至约50sccm之间的速率供应到腔室中。诸如hbr的含卤素气体可以约25sccm与约250sccm之间，例如约100sccm的流动速率供应。
[0066]
在操作290中，蚀刻底部抗反射涂层304，以将图案化硬掩模360a中的开口322转移到底部抗反射涂层304，如图3h所示。图案化的底部抗反射涂层304a限定开口326，开口326暴露了下层的膜堆叠302的表面328。在操作290用于蚀刻底部抗反射涂层304的蚀刻气体混合物可与在操作280用于蚀刻硬掩模层306的蚀刻气体混合物相同。或者，用于在操作290蚀刻底部抗反射涂层304的蚀刻气体混合物可不同于用于在操作280蚀刻硬掩模层306的蚀刻气体混合物。在一个或多个实例中，在操作290中用于蚀刻底部抗反射涂层304的蚀刻气体混合物可包括含氯气体，如氯化氢或氯气。
[0067]
在底部抗反射涂层304中形成开口326之后，可执行去浮渣或剥离工艺以去除剩余的钝化层316(若有)，如图3i所示。注意，可执行进一步的蚀刻工艺或图案化工艺，以继续将
开口326转移到膜堆叠302中，并在膜堆叠302内形成包括诸如沟槽、通孔、开口等特征的选定图案，所述特征具有期望的临界尺寸及轮廓。
[0068]
在本文所述的实施方式中，提供了用于形成含金属光刻胶层的方法，该含金属光刻胶层具有选择性地设置在其上的含碳钝化层，该含碳钝化层对下层的含金属硬掩模层具有高蚀刻选择性，从而导致对硬掩模层中蚀刻的开口轮廓具有更高的准确度控制。因此，可提高光刻曝光精度，如高分辨率、低能量剂量、良好的光刻胶剂轮廓控制及低线边缘粗糙度。
[0069]
尽管前述针对本公开内容的实施方式，但是在不脱离其基本范围的情况下，可设计出其他及进一步的实施方式，并其范围由所附权利要求书决定。本文所述的所有文件均以引用方式并入本文，包括与本文不一致的任何优先文件和/或测试程序。在上文的一般描述及具体实施方式中显而易见，尽管已经图示及描述了本公开内容的形式，但是在不脱离本公开内容的精神及范围的情况下，可进行各种修改。因此，此并不意味着本公开内容受此限制。同样，就美国法律而言，“包括(comprising)”一词被视为与“包括(including)”一词同义。同样地，每当一个组成、一个元件或一组元件前带有过渡短语“包括”时，应该理解的是，在组成、元件或多个元件的叙述之前，也设想带有过渡短语“基本上由
……
组成”、“由
……
组成”、“选自由
……
组成的组”或“是
……”
的相同组成或元件的组，反之亦然。
[0070]
本案已使用一组数值上限及一组数值下限描述了某些实施方式及特征。应当理解，除非另有说明，可设想包括任意两个值的组合的范围，例如任何较低值与任何较高值的组合、任何两个较低值的组合和/或任何两个较高值的组合。某些下限、上限及范围出现在下文的一个或多个权利要求中。