[发明专利]使用接枝聚合物材料图案化基底

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年12月22日提交的题为“Patterning a Substrate Using Grafting Polymer Material”的美国临时专利申请号62/095,365的权益，其通过引用整体并入本文。

背景技术

本发明涉及包括集成电路的微制造以及使半导体基底图案化中所涉及的过程的微制造。

在材料加工方法(例如光刻)中，产生图案化层通常涉及将辐射敏感性材料(例如光致抗蚀剂)的薄层施加到基底的上表面上。将该辐射敏感性材料转化为可用于将图案蚀刻或转移至基底上的下层中的图案化掩模。辐射敏感性材料的图案化通常涉及使用例如光刻系统通过辐射源通过中间掩模(reticle)(和相关的光学器件)曝光到辐射敏感性材料上。这种曝光在辐射敏感性材料内产生可随后显影的潜在图案(latent pattern)。显影是指溶解和移除部分辐射敏感性材料以产生拓扑(topographic)图案或浮雕图案。例如，显影可以包括使用显影溶剂移除辐射敏感性材料的辐照区域(如在正性光致抗蚀剂的情况下)或未辐照区域(如在负性抗蚀剂的情况下)。然后，浮雕图案可以作为掩模层起作用。

发明内容

用于将辐射或光的图案露出于基底上的常规光刻技术具有限制所露出的特征的尺寸和限制所露出的特征之间的间距(pitch)或间隔的多种挑战。由于使用光刻曝光可行的有限分辨率，已引入多种方法来以超过曝光工具可以可靠地提供的分辨率图案化膜。这些技术被称为双重图案化、间距倍增(间距密度倍增精确)或子分辨率(sub-resolution)图案化。这些方法可以允许以间距比常规光刻技术目前可能的更小的间距图案化较小特征。

图案化用于推进集成电路(IC)制造节点的相对小沟槽、接触孔和狭缝接触结构正在变得依赖自对准多重图案化(SAMP)方案、通过并入多个单独图案化工艺(包括光刻、蚀刻和沉积单元处理步骤)和/或通过并入EUV(远紫外)光刻的引入。

对于制造相对小沟槽的示例情况而言，SAMP应用可以具有多个单元处理步骤，包括：抗蚀剂线结构的光刻图案化，可选地将图像转移到下面的硬掩模，使间隔物材料沉积在心轴上方，执行离开沿着心轴的侧壁延伸的间隔物的选择性间隔物打开(spacer-open)蚀刻以及用被选择为对间隔物具有指定蚀刻选择性(或蚀刻抗性)的材料填充被间隔物覆盖的心轴，回蚀刻或使覆盖材料平坦化以露出间隔物材料，然后进行移除间隔物材料但将心轴和填充材料留在基底上的选择性蚀刻，由此留下通过间隔物材料的沉积所限定的沟槽图案。

本文公开的技术包括用于产生相对于常规自对准多重图案化(SAMP)和顺序光刻蚀沉积(LELE...)多重图案化方法具有显著改进的子分辨率沟槽、接触开口、线和其他结构的图案化方法。本文中的技术包括使用接枝聚合物材料的图案化，所述接枝聚合物材料被选择为与其它材料相比几乎没有或没有蚀刻抗性的组合物。该材料可用于产生具有快速和选择性蚀刻的经沉积的间隔物，并且可以并入反间隔物(anti-spacer)流程中。常规地，或者通过使用选择性附着至心轴而不附着至下层或底层(floor)材料的组合物的旋涂工艺沉积间隔物材料。可以通过聚合物长度控制附着至心轴的间隔物材料的厚度，由此控制CD。然后可以将外涂(overcoat)材料旋涂或以其他方式沉积。移除间隔物材料之后，基底限定了用于继续加工或转移成为下面目标层的图案。

一个实施方案包括在基底上形成图案的方法。该方法包括提供具有位于在目标层上的心轴的基底。心轴包含第一材料，目标层包含第二材料。选择第二材料以与第一材料化学上不同。将间隔物材料沉积在基底上。间隔物材料选择性地附着至心轴的露出表面而不附着至目标层的露出表面。结果是产生至少形成在心轴的侧壁上具有基本均匀厚度的间隔物。然后将填充材料沉积在基底上。填充材料填充由心轴的侧壁上的间隔物材料所限定的空间。填充材料通过所限定的空间接触目标层。填充材料与间隔物的侧壁上的间隔物形成垂直界面。填充材料包括第三材料。然后移除间隔物，导致填充材料和心轴一起限定组合的图案。然后，该组合的图案可作为图案转移的掩模起作用，或用于连续图案化工艺和结构形成。

当然，为了清楚起见，已经呈现了如本文所述的不同步骤的讨论顺序。通常，这些步骤可以以任何合适的顺序进行。另外，尽管本文中的各个不同特征、技术、构造等可在本公开内容的不同地方中进行讨论，但其意图是，每个概念可彼此独立或彼此组合地执行。因此，本发明可以以许多不同的方式实施和考虑。