[发明专利]先进的接触孔图案化的方法

说明书

本文中的技术包括形成蚀刻掩模以形成接触孔和其他特征的方法。与传统的直接印刷光刻方法相比，本文中的技术使用反转方法来创建具有改善的临界尺寸均匀性和接触边缘粗糙度的接触孔图案。柱被印刷为最初的结构。最初的结构被重新成形以改变平滑度、均匀性和/或尺寸。共形膜沉积在柱上。共形膜可以包括含金属的材料。执行如下平坦化处理，所述平坦化处理将柱向下去除至基板的工作表面，从而留下基板的工作表面上的共形膜。然后，该共形膜可以被用作用于其他图案转印的蚀刻掩模。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月5日提交的题为“Method of Advanced Contact HolePatterning”的美国临时专利申请第62/614,244号的权益，该美国临时专利申请在此通过引用以其全部内容并入本文中。

背景技术

本文中公开的技术涉及微制造，并且特别地涉及光刻。

在材料处理方法(例如，光刻)中，创建图案化的层通常涉及将辐射敏感材料例如光致抗蚀剂的薄层施加至基板的表面。该辐射敏感材料被变换成图案化掩模，该图案化掩模可以用于将图案蚀刻或转印至基板上的下层中。辐射敏感材料的图案化通常涉及使用例如光刻系统由辐射源通过中间掩模(reticle)(和相关联的光学器件)曝光至辐射敏感材料上。该曝光在辐射敏感材料内创建潜隐图案(latent pattern)，然后可以使该潜隐图案显影。显影是指溶解和去除辐射敏感材料的一部分，以产生形貌或物理图案。例如，显影可以包括：使用显影溶剂去除辐射敏感材料的辐射区域(如在正性光致抗蚀剂的情况下)或非辐射区域(如在负性抗蚀剂的情况下)。然后，形貌图案可以用作随后处理的掩模层。

发明内容

在光刻中，随着特征间距缩小，光致抗蚀剂中接触孔的印刷表现出减小的处理窗口。特别在所使用的目标间距处于常规光刻系统的分辨率极限时，该结果部分受可以穿过掩模的光子的数目或量的影响。例如，在间距为80nm的40nm接触孔目标临界尺寸(CD)中，接触孔在整个晶片上闭合或畸形的频率越来越高。这不是所期望的，原因是单个闭合孔导致在最终产品模具中成品率100％的损失。

在光刻步骤中定义局部临界尺寸均匀性(LCDU)，并且该局部临界尺寸均匀性与光子的数目的平方根成反比关系。因此，随着光子的数目增加，图案清晰度提高，并且可获得理论上更低的LCDU。然而，使用更多的光子意味着在光刻曝光工具(扫描仪、步进器)上大大延长的处理时间，这意味着生产量降低。由于在光刻工具上花费的时间是微制造成本中的最大部分，因此付出很多努力来减少在这样的工具上的时间。

本文中的技术包括形成接触孔的方法。与传统的直接印刷光刻方法相比，本文中的技术使用反转方法来创建具有改善的LCDU和CER(接触边缘粗糙度)的接触孔图案。代替印刷孔，柱被印刷为最初的结构。印刷(图案化的光化辐射暴露)柱而不是孔使得能够使用与针对最终孔设计的间距相同的间距，但是具有较大的扫描仪剂量偏差。这允许使用更多的光子来印刷最初的特征，这减小了由给定的光刻光源造成的随机效应。关于本文中的反转技术，因为最初的结构可以使用较大的最大数目的光子来限定图案，所以可以减少最终的印刷孔中的LCDU和CER的影响。

一个实施方式包括形成具有接触开口的图案化掩模的方法。所述方法包括在基板的工作表面上形成柱(柱结构)的浮雕图案。柱从基板的工作表面突出。执行如下重新成形处理，所述重新成形处理通过使柱的轮廓变圆或缩小柱以及/或者减小柱的粗糙度来修改柱的形状。第一共形膜(conformal film)沉积在基板上，第一共形膜可以包括硬掩模材料或含金属的材料。执行如下平坦化处理，所述平坦化处理将柱向下去除至基板的工作表面，从而留下基板的工作表面上的第一共形膜。然后，该共形膜可以被用作用于图案转印的蚀刻掩模。

当然，为了清楚起见，已经呈现了如本文中描述的不同步骤的讨论的顺序。通常，这些步骤可以以任何合适的顺序被执行。另外，尽管可以在本公开内容的不同地方讨论本文中的不同的特征、技术、配置等中的每一个，但是概念中的每一个意在可以彼此独立地或彼此组合地被执行。因此，可以以许多不同的方式来实现和查看本发明。