[发明专利]采用包含氟代烃的聚合物的高保真构图

说明书

技术领域

本公开涉及半导体处理方法，特别地涉及采用高密度等离子体进行高保真构图(patterning)的方法以及实现该方法的结构。

背景技术

在小尺度和小间距方案下的图形转移需要高精确度。在小尺度下进行图形转移的典型现象是由于等离子体处理导致构图材料变形。所述变形典型地发生在软(碳基)材料中的掩膜被转移到较硬的材料(例如，半导体材料、氧化硅、氮化硅、氧氮化硅和金特性材料)中时。

已知所述图形变形源于等离子体对软材料的显著改性，该改性最终导致软材料的机械故障。具体地，等离子体聚合物与软构图材料的相互作用可导致显著的问题。

所提出的解决该问题的方案包括使用新颖构图材料或者使用硬化工艺。能够进行高保真图形转移的适当的新颖构图材料难以识别(identify)。硬化工艺需要在升高的温度下进行处理，这可由于附加的热循环对器件性能的不希望的影响而导致负面地影响器件性能。已经提出了新颖的方法，其中采用替代的构图材料，该材料的化学计量被调整以减少图形变形现象的发生。

发明内容

在衬底上沉积硬掩膜层和软掩膜层的叠层。在所述软掩膜层之上施加光致抗蚀剂，并且对所述光致抗蚀剂进行光刻构图以在其中形成至少一个开口。通过各向异性蚀刻将所述至少一个开口的图形转移到所述软掩膜层中，该各向异性蚀刻形成包含比氟多的碳的富碳聚合物。可以通过采用利用包含比氟多的氢的氟代烃分子产生的包含氟代烃的等离子，形成所述富碳聚合物。所述富碳聚合物涂覆所述软掩膜层的侧壁，并且防止转移到所述软掩膜中的图形被加宽。将所述软掩膜层中的图形转移到所述硬掩膜层中。所述硬掩膜层的侧壁被涂覆有所述富碳聚合物以防止转移到所述硬掩膜层中的图形被加宽。所述富碳聚合物通过使所述软掩膜层内和所述硬掩膜层内的开口的横向加宽最小化，实现了高保真度图形转移。

根据本公开的一方面，提供了一种形成构图的结构的方法，该方法包括：形成叠层，所述叠层自下而上包括衬底、非碳基的硬掩膜层、包含碳基材料的软掩膜层、以及光致抗蚀剂；对所述光致抗蚀剂进行光刻构图；以及采用各向异性蚀刻将所述光致抗蚀剂中的图形转移到所述软掩膜层中。在所述软掩膜层的开口周围的侧壁上形成包含碳和氟的富碳聚合物，其中在所述富碳聚合物中碳与氟的原子比大于1。

根据本公开的另一方面，提供了另一种形成构图的结构的方法。所述方法包括：形成叠层，所述叠层自下而上包括衬底、非碳基的硬掩膜层、包含碳基材料的软掩膜层、以及光致抗蚀剂；对所述光致抗蚀剂进行光刻构图；通过将所述光致抗蚀剂中的图形转移到所述软掩膜层中而对所述软掩膜层进行构图；以及采用各向异性蚀刻将所述软掩膜层中的图形转移到所述硬掩膜层中。在所述软掩膜层的顶面上、所述软掩膜层的侧壁上以及所述硬掩膜层的侧壁上连续地(contiguously)形成包含碳和氟的富碳聚合物。在所述富碳聚合物中碳与氟的原子比大于1。

根据本公开的又一方面，提供了一种构图的结构。该构图的结构包括：叠层，所述叠层自下而上包括衬底、非碳基的硬掩膜层、包含碳基材料的软掩膜层；以及富碳聚合物，其包含碳和氟并且位于所述软掩膜层的开口周围的侧壁上，其中在所述富碳聚合物中碳与氟的原子比大于1。

附图说明

图1是根据本公开的第一实施例在对光致抗蚀剂进行光刻构图之后的第一示例性结构的垂直横截面图。

图2是根据本公开的第一实施例在将光致抗蚀剂中的图形转移到软掩膜层中的过程中第一示例性结构的垂直横截面图。

图3是根据本公开的第一实施例在完成光致抗蚀剂中的图形向软掩膜材料中的转移之后第一示例性结构的垂直横截面图。

图4是根据本公开的第一实施例在将软掩膜层中的图形转移到硬掩膜层中的过程中第一示例性结构的垂直横截面图。

图5是根据本公开的第一实施例在将软掩膜层中的图形转移到硬掩膜层中之后第一示例性结构的垂直横截面图。

图6是根据本公开的第一实施例在去除了软掩膜层并且将硬掩膜层中的图形转移到下伏的(underlying)衬底中之后第一示例性结构的垂直横截面图。

图7是根据本公开的第二实施例在对光致抗蚀剂进行构图之后第二示例性结构的垂直横截面图。

图8是根据本公开的第二实施例在将光致抗蚀剂中的图形转移到软掩膜层中并且随后去除光致抗蚀剂之后第二示例性结构的垂直横截面图。

图9是根据本公开的第二实施例在将软掩膜层中的图形转移到上部硬掩膜层中之后第二示例性结构的垂直横截面图。