[发明专利]使用牺牲层的半导体掩模再成形

说明书

本文提供了用于在蚀刻处理中进行掩模重构的方法和相关设备。所述方法涉及在掩模层上沉积牺牲层。牺牲层可用于通过抑制掩模层的蚀刻或在其上的沉积而在再成形期间保护掩模层的部分。在掩模再成形处理之后，可利用与用于蚀刻目标材料相同的蚀刻处理以移除牺牲层。

相关申请的交叉引用

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背景技术

用于形成图案化结构的目标材料等离子体蚀刻处理使用图案化掩模层以蚀刻底下的目标材料。掩模选择性(其为目标材料与掩模层之间的蚀刻速率的比率)为蚀刻处理中的重要因素，因为掩模应在比目标材料更低的速率下蚀刻。掩模层的厚度及形状也是影响目标材料的蚀刻处理的重要因素。掩模层的厚度部分地由掩模选择性所限定，而掩模层的形状造成离子散射、溅射、以及再沉积行为。

目标材料的蚀刻处理也可能移除掩模材料或使掩模层变形。蚀刻化学品与掩模材料的交互作用可能在目标层被充分蚀刻之前改变图案化掩模层的厚度和形状。如果蚀刻处理继续使用已变形的掩模，则图案化掩模层的形状变化可能影响蚀刻处理并且对目标材料的最终蚀刻特征造成非所期望的影响。

发明内容

本文公开了在目标材料的蚀刻处理期间使掩模层再成形的方法和系统。使用牺牲层以通过抑制掩模材料的沉积或蚀刻而使掩模层再成形。接着，在后续的目标材料蚀刻处理期间将牺牲层移除。

在本文的实施方案的一个方面，一种使掩模层再成形的方法包含：提供衬底至处理室，所述衬底包含设置于待蚀刻的目标层上的图案化掩模层，所述目标层包含第一材料，所述第一材料相对于第一蚀刻化学品具有第一蚀刻速率，且所述图案化掩模层包含第二材料，所述第二材料相对于所述第一蚀刻化学品具有第二蚀刻速率，其中所述第一蚀刻速率高于所述第二蚀刻速率；在所述图案化掩模层上沉积牺牲层，所述牺牲层包含第三材料，所述第三材料相对于所述第一蚀刻化学品具有第三蚀刻速率，所述第三蚀刻速率高于所述第二蚀刻速率；以及利用第二蚀刻化学品对所述图案化掩模层进行蚀刻，其中所述牺牲层抑制对被所述牺牲层覆盖的所述图案化掩模层的蚀刻。

在多种实现方案中，所述第一材料与所述第三材料是相似的。在一些这样的案例中，所述第三材料具有与所述第一材料至少50％、至少75％或至少90％原子百分比相同的化学组成。

在一些实施方案中，所述第三蚀刻速率与所述第一蚀刻速率相差在±50％或±10％的范围以内(the third etch rate is the same as the first etch ratewithin50％,inclusive,or 10％,inclusive)。在一些案例中，所述第二材料相对于所述第二蚀刻化学品的蚀刻速率高于所述第一材料以及所述第三材料相对于所述第二蚀刻化学品的蚀刻速率。

在某些实施方案中，在沉积所述牺牲层之前，在所述图案化掩模层上沉积第二材料。在某些实施方案中，在沉积所述牺牲层之后，在所述图案化掩模层上沉积第二材料。

在一些实施方案中，所述第二材料为基于氧化硅或基于氮化硅的材料，且所述第一材料和所述第三材料为基于硅的材料。在其他实施方案中，所述第二材料为基于氮氧化硅的材料，且所述第一材料和所述第三材料为基于碳的材料。在一些实现方案中，所述第二材料为基于碳的材料，且所述第一材料和所述第三材料为基于氧化硅或基于氮氧化硅的材料。在多种实施方案中，所述第二材料为基于硅的材料，且所述第一材料和所述第三材料为基于氧化硅或基于氮化硅的材料。在多种实施方案中，所述第二材料为基于氧化硅或基于氮化硅的材料，且所述第一材料及所述第三材料为基于钨的材料。

在某些实施方案中，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理以沉积牺牲层。在一些实施方案中，通过高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)处理以沉积牺牲层。在一些实施方案中，所述沉积步骤与所述蚀刻步骤在相同的处理室内进行。