[发明专利]制备无氮介质抗反射层薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种制备无氮介质抗反射层薄膜的方法。

背景技术

随着半导体元件集成度提高，半导体元件的线宽要求越来越小，关键尺寸（CD，Critical Dimension）的控制也越来越重要。在光刻制程中，由于晶圆表面已存在外型的高低落差，因此在光阻覆盖于晶圆表面时，会随着光阻的平坦化特性，造成光阻厚度不一。因而当曝光光线在光阻中行进时，在晶圆表面会存在一定的衍射、反射和散射现象，从而降低了随着曝光加工特征尺寸的缩小，并且入射光的反射和散射对提高图形分辨率的影响也越来越大。

为了提高曝光系统分辨率的性能，通常采用的一种方式是在形成曝光光刻胶之前，先在晶圆的表面覆盖一层介质抗反射层（DARC，Dielectric Anti-Reflection Coating），如氮氧化硅（SiON）。这是因为DARC层受到晶圆表面的布局起伏的影响较小。并且该方法特别适用于深紫外光刻技术（例如193nm光刻技术）。该方法的主要特点是可以通过调节DARC层的材料（Si、O、N或C）比例或改变CVD的制程参数（如气体流量、压力等）来调整DARC层的反射指数（refractive index）n与吸收系数（extinction coefficient）k值，从而实现良好的相位偏移，改善曝光光线在光阻中行进时在晶圆表面存在的衍射、反射和散射现象。

然而，由于传统的介质抗反射层SiON中含有氮，如果光刻胶直接与SiON接触的话，会造成光刻胶的中毒（Photoresist poisoning)现象，直接导致光刻胶不可用。

为了避免光刻胶的中毒现象，提出了采用无氮介质抗反射层，如SiOCH，来代替含氮介质抗反射层SiON。由于介质抗反射层材料的193nm的n/k值对于193nm的光刻来说非常重要，直接决定了光刻的工艺窗口，因此保持介质抗反射层材料的193nm的n/k值在一定的范围之内，对于光刻工艺的稳定性来说尤为重要。

目前业界使用的无氮介质抗反射层材料主要有两种，一种是AMAT公司的，一种是NVLS公司的，NVLS公司的这种材料使用的范围较为广泛，但是其在193nm的n/k值，尤其是k值的均一性比较差，多在5%左右，甚至高达10%以上，会对后续光刻产生严重的影响，使其各区域的反射不同，进而导致曝光出来的图形产生差异，影响硅片的良率。

SiOCH的n/k值同样可通过改变CVD的制程参数来调整。然而，调整介质抗反射层的n与k值往往随着不同的制程要求，而有不同的技术难度。想要随着不同的制程要求，将介质抗反射层的n与k值调整到最佳条件下，需要不断地调整形成介质抗反射层的各种条件。

因此，何如调整工艺，以提高无氮介质抗反射层的193nm的n/k值均一性成为目前业界亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备无氮介质抗反射层薄膜的方法，以提高无氮介质抗反射层的193nm的n/k值均一性。

为解决上述问题，本发明提出一种制备无氮介质抗反射层薄膜的方法，该方法采用化学气相沉积工艺制备无氮介质抗反射层薄膜，其中化学气相沉积工艺的工艺条件为：

反应气体：硅烷、二氧化碳和氦气；

腔体压力：大于3mTorr；

沉积时间：每一步的主要沉积时间大于3S。

可选的，所述硅烷的流量大于70sccm。

可选的，所述二氧化碳和氦气的总流量大于15slm。

可选的，所述无氮介质抗反射层薄膜为SiOCH。

可选的，所述无氮介质抗反射层薄膜的厚度为

可选的，所述无氮介质抗反射层薄膜的193nm n/k值均一性小于3%。

可选的，所述化学气相沉积工艺采用的机台为诺发公司生产的vector机台。

与现有技术相比，本发明采用化学气相沉积工艺制备无氮介质抗反射层薄膜，其中，化学气相沉积工艺采用硅烷、二氧化碳和氦气作为反应气体，其反应的腔体压力大于3mTorr，并且保持每一步的主要沉积时间大于3S，从而极大地提高了制得的无氮介质抗反射层薄膜的193nm n/k值的均一性，使其满足193nm光刻工艺的需求，能够给予光刻更大的工艺窗口。

附图说明

图1为本发明实施例提供的不同化学气相沉积工艺条件下制备的无氮介质抗反射层薄膜的参数结果。

具体实施方式