[发明专利]结合真空的硬掩模工艺和装置

说明书

本发明涉及结合真空的硬掩模工艺和装置，具体而言，用于形成金属硬掩模的结合真空的无光致抗蚀剂的方法和装置可以提供低于30纳米图案的分辨率。在半导体衬底上沉积对图案化剂敏感的含金属(例如，金属盐或有机金属化合物)膜。含金属膜然后通过在真空环境下暴露于图案化剂而被直接图案化(即，不使用光致抗蚀剂)，从而形成所述金属掩模。例如，所述含金属膜是感光性的，图案化使用低于30nm波长的光的光刻(诸如EUV光刻)来进行。

[0]本申请是申请号为201510053668.7、申请日为2015.02.02、发明名称为“结合真空的硬掩模工艺和装置”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年1月31日提交的、名称为“VACUUM-INTEGRATED HARDMASKPROCESSES”的美国临时专利申请No.61/934,514的优先权，在此通过参考引入其全部内容并用于所有目的。

技术领域

本发明总体涉及半导体处理领域。具体地，本发明涉及用于形成金属硬掩模而不使用光致抗蚀剂的结合真空的工艺。

背景技术

在半导体处理中膜的图案化在半导体的生产和制造中往往是关键步骤。图案化包括光刻。在常规的光刻中，如193nm的光刻，图案通过下列步骤印刻：通过从光子源发射光子到掩模并将图案印在感光性光致抗蚀剂上，从而造成光致抗蚀剂中的化学反应，在显影之后，去除光致抗蚀剂的某些部分以形成图案。

先进的技术节点(如国际半导体技术发展路线图所定义)包括节点22纳米、16纳米、以及小于16纳米。在16纳米节点中，例如，在镶嵌结构中典型的通孔或线的宽度通常不超过约30纳米。先进半导体集成电路(IC)和其它器件的特征的尺寸缩放推动光刻提高分辨率。

发明内容

本发明的方面涉及用于形成金属硬掩模的结合真空的无光致抗蚀剂的方法和装置。这样的方法和装置可以提供低于30纳米的图案化分辨率。通常，在半导体衬底沉积含金属(例如，金属盐或有机金属化合物)膜，该含金属膜对例如光子、电子、质子、离子或中性物质之类图案化剂敏感，使得所述膜可通过暴露于这些物质中的一种进行图案化。然后通过在真空环境中暴露于图案化剂将含金属膜直接图案化(即，不使用光致抗蚀剂)，以形成金属掩模。例如，所述含金属膜是感光性的，图案化使用光学光刻(诸如EUV光刻)进行。

在一种实施方案中，在半导体衬底上沉积EUV敏感含金属膜。然后含金属膜通过在真空气氛中EUV曝光而被直接图案化，从而形成金属硬掩模。以这种方式，提供了将膜形成(冷凝/沉积)和光学光刻的步骤结合的结合真空的金属硬掩模工艺和相关的结合真空的硬件，导致EUV光刻(EUVL)性能大大改善-例如线边缘粗糙度降低。通过使用含金属的硬掩模，并通过使用EUV光子通量直接图案化含金属膜，该方法完全不需要光致抗蚀剂。

在另一实施方案中，用于进行无光致抗蚀剂的金属硬掩模形成的装置可以结合真空以进行所描述的工艺。该装置包括含金属膜沉积模块，含金属膜图案化模块，以及连接所述沉积模块和所述图案化模块的真空传送模块。

具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：

1.一种形成金属掩模的无光致抗蚀剂的方法，其包括：

在半导体衬底上沉积EUV敏感的含金属膜；以及

在真空环境中通过波长范围为10至20纳米之间的EUV曝光直接以低于30纳米的分辨率图案化所述含金属膜；以及

显影图案以形成所述金属掩模。

2.根据条款1所述的方法，其中，所述含金属膜是金属盐。

3.根据条款2所述的方法，其中，所述金属盐是金属卤化物。

4.根据条款3所述的方法，其中，所述金属是锡(Sn)。