用於形成特徵定義的方法
2023-11-06 04:03:57 3
專利名稱：用於形成特徵定義的方法
技術領域：
本發明涉及集成電路的製造，並涉及用於在襯底表面上形成特徵定義的方法。
背景技術：
自從在幾十年前第一次引入半導體器件以來，這樣的半導體器件的幾何的尺寸已經極大地減小了。從那以後，集成電路一般遵循兩年/尺寸減半規則(通常稱為摩爾定律)，這意味著晶片上安裝的器件的數量每兩年翻一番。現在的製造設備常規上製造具有0.35μm甚至0.18μm特徵尺寸的器件，並且下一代的設備將製造具有甚至更小特徵尺寸的器件。此外，隨著特徵尺寸變得更小，高寬比，或者說特徵的深度和特徵的寬度之間的比值，也不斷增大，使得現在要求製造工藝將材料沉積在具有約100∶1或者更大的高寬比的特徵中。
傳統地，具有約10∶1或者類似大小的寬高比的特徵通過如下方法來製造在電介質材料上沉積抗蝕材料，然後刻蝕電介質層以形成用於創建特徵(feature)的特徵定義(feature definition)。但是，已經發現抗蝕材料具有有限的對於電介質材料的刻蝕選擇性。選擇性是抗蝕材料與電介質材料的去除速率的比值。如果抗蝕材料沒有足夠的選擇性，則抗蝕材料可能被過刻蝕，並且回過頭來，被刻蝕的下方特徵的尺寸可能被過刻蝕。例如，0.18μm特徵可能被形成為具有0.24μm的寬度，並且變得不再適用於其所預期的目的。錯誤形成的特徵尺寸可能導致存在隨後的器件失效的問題的特徵。
一種用於提高刻蝕選擇性的方案為在光致抗蝕劑和下方的電介質材料之間形成硬掩模材料。硬掩模由光致抗蝕劑圖案化，並且硬掩模用於在電介質材料的刻蝕工藝過程中提供所期望的選擇性。但是，當前的硬掩模材料可能不具備形成具有100∶1或者更大的高寬比的特徵的選擇性。此外，從抗蝕材料轉移到硬掩模再到電介質材料的圖案可能被錯誤翻印，導致不希望的特徵定義。此外，因為特徵形成需要額外的步驟，所以硬掩模的使用增加了生產時間和成本。
因此，仍然存在對於沉積和圖案化電介質材料來形成特徵的改進方法和材料的需要。
發明內容
本發明的實施例一般地提供用於在襯底表面上形成特徵定義的方法。
本發明的實施例一般地提供用於處理襯底的方法，包括在所述襯底的表面上沉積負性掩模材料；在所述負性掩模材料上沉積抗蝕材料；圖案化所述抗蝕材料以暴露所述負性掩模材料；刻蝕所述暴露的負性掩模材料，以形成負性掩模特徵定義；去除所述抗蝕材料；在所述負性掩模特徵定義中和在所述負性掩模材料上沉積抗蝕劑材料；拋光所述抗蝕劑材料，以暴露所述負性掩模材料；以及刻蝕所述負性掩模材料，以在所述抗蝕劑材料中形成特徵定義。
本發明的另一個實施例一般地提供用於處理襯底的方法，包括在所述襯底上沉積阻擋層；在所述阻擋層上沉積第一負性掩模材料；在所述負性掩模材料上沉積第一抗蝕材料；圖案化所述第一抗蝕材料以暴露所述第一負性掩模材料；刻蝕所述暴露的第一負性掩模材料，以形成第一負性掩模特徵定義；去除所述第一抗蝕材料；在所述負性掩模特徵定義中和在所述第一負性掩模材料上沉積第一抗蝕劑材料；拋光所述第一抗蝕劑材料，以暴露所述第一負性掩模材料；刻蝕所述第一負性掩模材料，以在所述第一抗蝕劑材料中形成特徵定義。所述方法還包括在所述負性掩模材料和所述抗蝕劑材料上沉積第二負性掩模材料；在所述第二負性掩模材料上沉積第二抗蝕材料；圖案化所述第二抗蝕材料；將暴露的第二負性掩模材料刻蝕到所述襯底表面，以形成第二負性掩模特徵定義；去除所述抗蝕材料；在所述第二負性掩模特徵定義中沉積第二抗蝕劑材料；拋光所述第二抗蝕劑材料，以暴露所述第二負性掩模材料；以及刻蝕所述第一負性掩模材料和所述第二負性掩模材料，以在所述第一抗蝕劑材料和所述第二抗蝕劑材料中形成特徵定義。
本發明的另一個實施例一般地提供用於處理襯底的方法，包括在所述襯底的表面上沉積負性掩模材料；在所述負性掩模材料上沉積抗蝕材料；圖案化所述抗蝕材料以暴露所述負性掩模材料；刻蝕所述暴露的負性掩模材料，以形成負性掩模特徵定義；去除所述抗蝕材料；在所述負性掩模特徵定義中和在所述負性掩模材料上沉積抗蝕劑材料；拋光所述抗蝕劑材料，以暴露所述負性掩模材料；刻蝕所述負性掩模材料，以在所述抗蝕劑材料中形成特徵定義；以及圖案化所述襯底。
作為可以詳細理解本發明的上述特徵的方式，可以參考實施例對在上面簡要說明的本發明進行的更具體描述，其中的一些實施例圖示於附圖中。
但是，應該注意，附圖僅僅圖示了本發明的典型實施例，因此不應認為是限制其範圍，因為本發明可以允許其他等效實施例。
圖1是本發明的鑲嵌形成工序的一個實施例的流程圖；圖2是本發明的鑲嵌形成工序的另一個實施例的流程圖；圖3-10是示出了本發明的鑲嵌形成工序的一個實施例的剖視圖；圖11-16是示出了本發明的鑲嵌形成工序的另一個實施例的剖視圖；和圖17是本發明的處理工序的一個實施例的流程圖。
為了便於理解，只要可能的話，使用了相同的標號來指代多個圖中共用的相同的元件。應該想到，在沒有進行額外描述的情況下，一個實施例的元件和/或工藝步驟可以被有利地包含到其它的實施例中。
具體實施例方式
除非另有進一步的定義，在本文中所使用的術語和短語應該具有本領域技術人員所理解的普通的和慣用的含義。
在本文中所使用的術語「原位」應該被寬泛地解釋並且包括但不限於在一個給定的室中，諸如在一個等離子體室中，或者在一個系統中，諸如在集成組合工具裝置中，不將材料暴露於間隔汙染環境(諸如破壞工藝步驟之間或者工具內的室的真空)。與將襯底重新放置到其它處理室或者區域相比，原位工藝通常使得工藝時間和可能的汙染最小化。
在本文中所使用的術語「襯底」一般是指在其上進行膜處理的任何襯底或者形成在襯底上的材料表面。例如，根據應用，其上可以進行處理的襯底包括如下材料，諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽(SOI)、摻碳氧化矽、氮化矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石，以及任何其它材料，諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金、以及其它導電材料。襯底表面上的阻擋層、金屬或者金屬氮化物包括鈦、氮化鈦、氮化鎢、鉭和氮化鉭。襯底可以具有各種尺寸，諸如200nm或者300nm直徑的晶片，以及矩形或者方形的邊。本發明的實施例可用於其上的襯底包括但不限於，半導體晶片，諸如結晶矽(例如，Si100或Si111)、氧化矽、應變矽、矽鍺、摻雜或者未摻雜多晶矽、摻雜或者未摻雜矽晶片和圖案化或者未圖案化晶片。
在本文中所使用的術語「化學機械拋光」應該被寬泛地解釋，並且包括但不限於使用化學活性和機械活性，或者同時應用化學活性和機械活性，來平坦化襯底的表面。
在本文中所使用的術語「電化學機械拋光(Ecmp)」應該被寬泛地解釋，並且包括當不限於通過應用電化學活性、機械活性和化學活性，或者同時應用電化學、化學和/或機械活性的組合從襯底表面去除材料，來平坦化襯底。
本文所述的發明的多個方面涉及用於通過沉積和刻蝕負性掩模材料形成特徵定義的方法，特徵定義諸如為鑲嵌和雙鑲嵌特徵。雖然針對鑲嵌特徵描述了工藝，但是本發明也包括形成可能要求大的高寬比(即約30∶1或者更大的高寬比)的其它半導體結構，例如，通過本文所描述的工藝可以形成大高寬比DRAM結構。
本文所述的工藝優選在適用於電介質材料沉積的處理室中執行(該沉積可以是通過包括施加RF功率的工藝進行的)，所述處理室諸如是DxZTM化學氣相沉積室或者300mm ProducerTM雙沉積站處理室，這兩者都可以從加利福尼亞Santa Clara的應用材料公司商購。可以用於本文的工藝的CVD反應器的實例在1991年3月19日授予Wang等並且轉讓給了本發明的受讓人(應用材料公司)的題為「A Thermal CVD/PECVD Reactor andUse for Thermal Chemical Vapor of Silicon Dioxide and In-situMulti-step Planarized Process」的美國專利5000113中有描述。在本實驗中，使用ProducerTM沉積室。本文所描述的刻蝕工藝優選在適用於在施加RF功率的同時化學刻蝕所沉積的材料的處理室中進行，諸如DPSTM刻蝕室、或者EnablerTM刻蝕系統或者SuperTM刻蝕系統，這些都可從加利福尼亞Santa Clara的應用材料公司商購。
雙鑲嵌結構的沉積根據本發明製作的包括本文所述的負性掩模材料和抗蝕劑材料的鑲嵌結構的一個實施例被依次示意性地描繪於圖1和圖3-10中。圖3-10是已經進行了圖1的流程圖的步驟100-195的襯底的剖視圖。圖1的流程圖被提供用於說明的目的，而不應被解釋為對本發明的範圍的限制。
襯底300在圖1的步驟100中被提供，並且如圖3所示。諸如基於碳化矽的阻擋層之類的任選的阻擋層310被沉積在襯底的表面305上。襯底表面包括導電特徵307，該導電特徵307沉積在摻雜矽襯底中或者沉積在諸如玻璃、熱氧化物、石英的材料或者其它常用於半導體製造的材料中。導電特徵307可以是在先沉積的鑲嵌結構或者電晶體的導電部件。導電特徵307可以包括導電材料，諸如多晶矽或者諸如銅、鎢的難熔金屬，以及用於形成半導體器件的其它難熔金屬。
襯底阻擋層310被保形地沉積在襯底305上，以防止材料進入到襯底305中的層間擴散。阻擋層310也可以充當刻蝕停止層，以在刻蝕和去除可能沉積在其上的後續層的過程中保護襯底。阻擋層310可以包括電介質阻擋材料，其包括氮化矽或者低介電常數(低k)電介質材料(諸如基於碳化矽的材料)。碳化矽材料可以包括碳化矽、摻氮碳化矽材料、含氧的碳化矽層、和/或含苯基的碳化矽材料。阻擋層310還可以摻雜硼、磷或其組合。
或者，阻擋層310可以包括雙層材料，諸如含氮的碳化矽材料層緊接無氮的碳化矽材料層。含氮的碳化矽材料和無氮的碳化矽材料可以原位沉積。阻擋層310可以在沉積之後進行等離子體處理或者經過電子束處理。等離子體處理可以與阻擋層310材料的沉積原位地進行。
在步驟110，負性掩模材料層312被沉積在阻擋層310上，如圖1所示。根據所製造的結構的大小，負性掩模材料可以被沉積到約1000-約15000埃之間的厚度。合適的負性掩模材料是可以使用常規的電介質幹法刻蝕或者等離子體刻蝕技術刻蝕的材料。理想的負性掩模材料包括如下的材料其可以使用常規的等離子體刻蝕工藝來刻蝕，不被隨後的沉積工藝所去除或者損壞，並且耐拋光。合適的負性掩模材料的實例包括多晶矽、無定型矽、氮化矽、本文所描述的碳化矽、無定型碳、低聚合材料(諸如聚對二甲苯Parylene)、氧化物(包括氧化矽和摻碳氧化矽，諸如可從加利福尼亞Santa Clara的應用材料公司商購的Black DiamondTM電介質材料)、或者低k旋塗玻璃(諸如未摻雜的矽玻璃(USG)或者摻氟矽玻璃(FSG))或其組合。用於負性掩模材料層312的電介質材料的實例和用於沉積該電介質材料的方法在2001年9月11日授權的題為「CVD PlasmaAssisted Low Dielectric Constant Films」的美國專利No.6287990中有更充分的描述，該美國專利通過引用被包含於此，只要其與本說明書和權利要求不衝突。
負性掩模材料層312隨後可以通過等離子體工藝或者電子束技術來處理，以去除汙染物並且使得負性掩模材料層312的表面緻密化。或者，負性掩模材料層312可以包括一層或者多層電介質材料，其中布置有一層或者多層電介質材料刻蝕停止層或者阻擋層，以幫助形成和定義雙鑲嵌定義。
如圖3所示，諸如光致抗蝕劑材料之類的抗蝕材料314隨後被沉積在負性掩模材料層312上，並且抗蝕材料優選使用常規的光刻工藝在步驟120被圖案化，以定義負性掩模特徵定義的水平分量316。抗蝕材料314可以包括本領域公知的材料，例如，諸如UV-5(可從Massachusetts州Marlborough的Shipley Company Inc.商購)之類的高活化能光致抗蝕劑，或者用於電子束圖案化技術的電子束(e束)抗蝕劑。
然後在步驟130使用反應離子刻蝕或者其它常規的刻蝕技術刻蝕負性掩模材料312，以定義負性掩模特徵定義318，如圖4所示。刻蝕諸如氧化矽的合適負性掩模材料的實例在1998年12月1日授權的題為「MethodFor Etching Dielectric Layers With High Selectivity And LowMicroloading」的美國專利No.5843847中有更充分地描述，該美國專利被轉讓給應用材料公司，並且通過引用被包含於此，只要其與本發明不衝突。圖案化負性掩模材料312的一個實例是使用EnablerTM刻蝕系統執行的。室壓強保持在20mTorr，O2的流率被保持在80sccm，C4F6的流率被保持在80sccm，氬的流率被保持在600sccm，並且通過施加具有約1900W到2500W之間的功率水平的RF電壓產生等離子體。在步驟140，利用氧剝離或者其它合適的工藝去除任何抗蝕材料314或者用於圖案化負性掩模材料312的其它材料。
然後在步驟150，抗蝕劑材料320被沉積在襯底300上，以填充負性掩模特徵定義318，如圖5所示。抗蝕劑材料可以包括陶瓷材料，該陶瓷材料包括氧化鋁、碳化鋁或者其組合。抗蝕劑材料一般耐等離子體刻蝕工藝，等離子體刻蝕工藝也被稱為幹法刻蝕工藝，其利用等離子體增強工藝使用刻蝕氣體從襯底表面刻蝕材料。理想的抗蝕劑材料是耐等離子體刻蝕工藝的材料，其不被隨後的沉積工藝去除或者損壞，並且可以使用常規的拋光技術(諸如化學機械拋光)拋光。其它的抗蝕劑材料包括碳化物，諸如碳化鋁、碳化鈦、碳化鋯、和碳化鉭；氧化物，諸如氧化鋁、氧化鉿、氧化鋯、氧化鑭、氧化釔；氮化物，諸如氮化鋁、氮化鑭、氮化鉭、和氮化鋯；貴金屬，諸如金、銀、鉑；以及其它金屬，諸如鉛和鈦。
然後在步驟160，抗蝕劑材料320被拋光以暴露下方的負性掩模材料312，如圖6所示。拋光工藝可以是本領域已知用於去除這樣的材料的任何常規的化學機械拋光工藝，或者如果可以的話是電化學機械拋光工藝。
然後在步驟170，使用諸如本文在步驟130所描述的反應離子刻蝕或者其它常規的刻蝕技術，刻蝕殘留的負性掩模材料312，以將其從襯底去除並定義抗蝕劑材料特徵定義321，如圖7所示。去除負性掩模材料312的一個實例是使用Applied Centura eMax Etch系統執行的。室壓強保持在100mTorr，CF4的流率被保持在60sccm，CHF3的流率被保持在90sccm，氬的流率被保持在600sccm，並且通過施加具有約3000W的功率水平的RF電壓產生等離子體。任選的阻擋層310也可以被刻蝕，以暴露下方的布置在襯底中的導電特徵307。
任選地，然後在步驟180，襯底可以被暴露於反應預清潔工藝，以去除定義321中和襯底表面上的一些氧化物和其它汙染物，諸如刻蝕殘餘和金屬汙染物，這些氧化物和其它汙染物可能干擾後續的層沉積。反應預清潔工藝的一個實例包括，以0.03W/cm2到約3.2W/cm2之間的功率密度，或者以對於200mm襯底約10W到1000W之間的功率水平，將襯底表面暴露於等離子體，該等離子體優選包括氨氣、氫氣和/或諸如氬的惰性氣體，並且在反應清潔工藝期間，處理室保持在約20Torr或者更小的壓強下，並且襯底溫度為約450℃或者更小。本文所描述的反應預清潔可以用於去除形成在諸如導電阻擋層和導電材料層之類的金屬層上的氧化物，以及形成在抗蝕劑材料中的氧化物。
在步驟190，包括阻擋層322的導電填充材料被沉積在特徵定義321的暴露表面上，並且導電材料層324被沉積在阻擋層322上，如圖8所示。阻擋層322被沉積在特徵定義321的暴露表面上，以防止諸如銅到周圍電介質材料中的遷移之類的層間擴散，並且改善抗蝕劑材料320和隨後沉積的層(諸如導電材料層324)之間的粘附。阻擋層322可以通過熱或者等離子體增強化學氣相沉積工藝來形成，或者，通過物理氣相沉積工藝(諸如電離金屬等離子體物理氣相沉積工藝(IMP-PVD))來沉積。優選地，阻擋層322包括選自由鈦、氮化鈦、氮化矽鈦、氮化鎢、氮化矽鎢、鉭、氮化鉭、氮化矽鉭、鈮、氮化鈮、釩、氮化釩、釕、氮化釕及其組合構成的組中的材料。
導電材料層324被沉積以填充特徵定義321的至少一部分，且優選被沉積來填充特徵定義321，並且可以在襯底上被沉積到數埃的厚度，稱為過載，以確保對特徵定義321的填充。或者，導電材料層324包括填充特徵定義321的至少一部分的導電金屬的晶種層以及晶種層上的後續金屬填充層。導電材料層324優選包括銅或者鋁，並且可以摻雜磷和/或硼，以改善沉積。可以通過化學氣相沉積(CVD)技術、物理沉積(PVD)技術(諸如電離金屬等離子體(IMP)PVD)、電鍍、無電沉積、蒸鍍沉積、或者本領域公知的任何其它工藝來沉積導電材料層324。優選地，導電材料層324包括銅，並且使用電鍍技術來沉積。示例性的電鍍方法在題為「Electro Deposition Chemistry」的2000年9月5日授權的美國專利No.6113771中有描述，該專利被轉讓給應用材料公司，並且通過引用被包含於此，只要其不與本發明衝突。
在步驟195，沉積的阻擋層和導電材料可以通過如下方式被進一步處理通過化學機械拋光工藝或者電化學機械拋光工藝平坦化特徵定義321的頂部，以暴露抗蝕劑材料320並且形成特徵326，如圖9所示。電化學拋光工藝的實例在2003年9月25日公布的共同待決的美國專利申請公布No.2003/0178320中有描述，該美國專利申請被轉讓給應用材料公司，並且通過引用被包含於此，只要其與本發明不衝突。
鈍化層328(諸如用於阻擋層310的電介質阻擋材料)可以被沉積在經平坦化的襯底表面的上方，如圖10所示。
具有犧牲電介質材料的雙鑲嵌結構的沉積在鑲嵌結構的另一個實施例中，可以利用本文所描述的負性掩模材料和抗蝕劑材料形成雙鑲嵌結構。在圖2和圖11-16中部分地示意性地描述了該工藝。圖11-16是其上執行了圖2的流程圖的步驟200-290的襯底的剖視圖。圖2的流程圖被提供用於說明的目的，而不應被解釋為對本襯底是在步驟100-160預製的，如圖6所示。任選的阻擋層/刻蝕停止層330被沉積在襯底的負性掩模材料312和抗蝕劑材料320上。在步驟200，第二負性掩模材料332被沉積在阻擋層/刻蝕停止層330上，並且在步驟210，第二抗蝕材料334被沉積並圖案化，以指定第二特徵定義或者溝槽水平特徵定義336的寬度，如圖11所示。阻擋層/刻蝕停止層可以包括與阻擋層310相同的材料，諸如基於碳化矽的阻擋層，或者包括諸如氮化矽的另一種材料。第二負性掩模材料層332可以以與本文所描述的負性掩模材料312相同的方式和相同的材料來沉積。第二抗蝕材料334可以包括與抗蝕材料314相同的材料，並且用相同的常規光刻工藝進行圖案化。
然後在步驟220，使用反應離子刻蝕或者其它的常規刻蝕技術刻蝕負性掩模材料332，以定義負性掩模特徵定義338，如圖12所示。負性掩模材料332可以通過與用於負性掩模材料312刻蝕工藝的相同或者相似的刻蝕工藝來刻蝕。在步驟230，利用氧剝離或者其它合適的工藝，去除任何第二抗蝕材料334或者用於圖案化負性掩模材料332的其它材料。
然後在步驟240，將第二抗蝕劑材料340沉積在襯底300上，以填充在負性掩模特徵定義338中，如圖13所示。第二抗蝕劑材料可以包括與用於抗蝕劑材料320相同的抗蝕劑材料。
然後在步驟250，將抗蝕劑材料340拋光，以暴露下方的第二負性掩模材料332，如圖14所示。拋光工藝可以是任何常規的化學機械拋光工藝，或者是本領域已知用於去除這樣的材料的電化學機械拋光工藝，並且可以是與用於步驟160的相同的拋光工藝。
然後在步驟260，使用反應離子刻蝕或者其它的常規刻蝕技術(諸如本文在步驟170所述的)來刻蝕負性掩模材料312和第二負性掩模材料332，以將其從襯底去除，並且定義抗蝕劑材料負性掩模特徵定義342，如圖15所示。任選地，然後在步驟270，可以將襯底暴露於反應預清潔工藝，以去除定義342中的一些氧化物和其它汙染物(諸如刻蝕殘餘和金屬汙染物)，如本文在步驟180所述。
在步驟280，包括阻擋層344和之後的導電材料層346的導電填充材料被沉積在特徵定義342的暴露表面上，以形成導電材料特徵。阻擋層344和導電材料層346可以包括與本文中針對阻擋層322和導電材料324所述的相同的材料。
在步驟290，沉積的阻擋層344和導電材料層346可以通過如下方式被進一步處理通過化學機械拋光工藝或者電化學機械拋光工藝平坦化特徵定義342的頂部，以暴露抗蝕劑材料340並且形成導電材料特徵，如圖16所示。電化學拋光工藝的實例在2003年9月25日公布的共同待決的美國專利申請公布No.2003/0178320中有描述，該美國專利申請被轉讓給應用材料公司，並且通過引用被包含於此，只要其與本發明不衝突。
諸如用於阻擋層310或330的電介質阻擋材料之類的鈍化層(沒有示出)可以被沉積在經平坦化的襯底表面的上方。
抗蝕劑掩模作為選擇性幹法刻蝕硬掩模的用途在另一個實施例中，如本文所描述的抗蝕劑材料可以被用作高選擇性的幹法刻蝕硬掩模。在圖17的流程圖中描繪了該工藝。圖17的流程圖被提供用於說明的目的，而不應被解釋為對本發明的範圍的限制。
襯底是在步驟100-170預製的。在刻蝕負性掩模材料以形成抗蝕劑材料特徵定義之後，在步驟1700，抗蝕劑材料特徵定義被用作硬掩模，允許選擇性去除襯底上的下方材料。硬掩模提供約100∶1或者更大的選擇性，或者說襯底材料對抗蝕劑材料的去除速率比。抗蝕劑材料的減小的去除速率允許有效的導電材料刻蝕，而不會損失那些用於定義被刻蝕到襯底材料中的特徵的定義的抗蝕劑材料。可以通過諸如任何常規的化學機械拋光工藝或者本領域已知用於去除這樣的材料的電化學機械拋光工藝來去除硬掩模。
雖然上面所述的涉及本發明的優選實施例，但是可以設計本發明的其它和更多的實施例，而不偏離本發明的基本範圍，本發明的保護範圍由所附權利要求確定。
權利要求
1.一種處理襯底的方法，包括在所述襯底的表面上沉積負性掩模材料；在所述負性掩模材料上沉積抗蝕材料；圖案化所述抗蝕材料以暴露所述負性掩模材料；刻蝕所述暴露的負性掩模材料，以形成負性掩模特徵定義；去除所述抗蝕材料；在所述負性掩模特徵定義中和在所述負性掩模材料上沉積抗蝕劑材料；拋光所述抗蝕劑材料，以暴露所述負性掩模材料；以及刻蝕所述負性掩模材料，以在所述抗蝕劑材料中形成特徵定義。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述負性掩模材料選自由多晶矽、碳化矽、無定型矽、氮化矽、無定型碳、聚對二甲苯、氧化矽、摻碳氧化矽，未摻雜的矽玻璃、摻氟矽玻璃及其組合構成的組。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述抗蝕劑材料包括陶瓷材料。
4.如權利要求3所述的方法，其中，所述陶瓷材料選自由氧化鋁、碳化鋁及其組合構成的組。
5.如權利要求1所述的方法，所述襯底的表面包括形成在電介質材料中的導電特徵。
6.如權利要求1所述的方法，還包括在所述沉積所述負性掩模材料的操作之前，在所述襯底表面上沉積電介質阻擋層。
7.如權利要求1所述的方法，還包括在所述抗蝕劑材料特徵定義中沉積填充材料；以及拋光所述填充材料，以暴露所述抗蝕劑材料。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述沉積所述填充材料的操作包括沉積阻擋層材料；以及在其上沉積導電材料層。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述阻擋層材料選自由鈦、氮化鈦、氮化矽鈦、氮化鎢、氮化矽鎢、鉭、氮化鉭、氮化矽鉭、鈮、氮化鈮、釩、氮化釩、釕、氮化釕及其組合構成的組，所述導電材料包括銅或者鎢。
10.如權利要求8所述的方法，其中，所述拋光所述填充材料的操作包括在一個或者多個處理步驟中拋光所述導電材料和所述阻擋層，以暴露所述抗蝕劑材料。
11.如權利要求10所述的方法，其中，在所述拋光所述填充材料的操作中包括以一個或者多個步驟使用化學機械拋光技術、電化學機械拋光技術、或其組合進行拋光。
12.如權利要求1所述的方法，其中，所述填充材料包含多晶矽。
13.如權利要求1所述的方法，其中，所述負性掩模材料具有約100∶1或者更大的負性掩模材料對抗蝕劑材料的刻蝕選擇性。
14.如權利要求1所述的方法，還包括在刻蝕所述負性掩模材料以在所述抗蝕劑材料中形成特徵定義之後，圖案化所述襯底。
15.如權利要求1所述的方法，還包括在所述負性掩模材料和所述抗蝕劑材料上沉積第二負性掩模材料；在所述第二負性掩模材料上沉積第二抗蝕材料；圖案化所述第二抗蝕材料；將暴露的第二負性掩模材料刻蝕到所述襯底表面，以形成第二負性掩模特徵定義；去除所述抗蝕材料；在所述第二負性掩模特徵定義中沉積第二抗蝕劑材料；拋光所述第二抗蝕劑材料，以暴露所述第二負性掩模材料；以及刻蝕所述第一負性掩模材料和所述第二負性掩模材料，以在所述第一抗蝕劑材料和所述第二抗蝕劑材料中形成特徵定義。
16.如權利要求15所述的方法，其中，所述負性掩模材料和所述第二負性掩模材料是相同的材料。
17.如權利要求15所述的方法，其中，所述第二負性掩模特徵定義比所述第一負性掩模特徵定義更寬。
18.如權利要求15所述的方法，其中，所述抗蝕劑材料和所述第二抗蝕劑材料是相同的材料。
19.如權利要求1所述的方法，還包括在刻蝕所述負性掩模材料以形成特徵定義之後，將襯底表面暴露於等離子體。
20.一種處理襯底的方法，包括在所述襯底上沉積阻擋層；在所述阻擋層上沉積第一負性掩模材料；在所述負性掩模材料上沉積第一抗蝕材料；圖案化所述第一抗蝕材料以暴露所述第一負性掩模材料；刻蝕所述暴露的第一負性掩模材料，以形成第一負性掩模特徵定義；去除所述第一抗蝕材料；在所述負性掩模特徵定義中和在所述第一負性掩模材料上沉積第一抗蝕劑材料；拋光所述第一抗蝕劑材料，以暴露所述第一負性掩模材料；刻蝕所述第一負性掩模材料，以在所述抗蝕劑材料中形成特徵定義；在所述負性掩模材料和所述抗蝕劑材料上沉積第二負性掩模材料；在所述第二負性掩模材料上沉積第二抗蝕材料；圖案化所述第二抗蝕材料；將暴露的第二負性掩模材料刻蝕到所述襯底表面，以形成第二負性掩模特徵定義；去除所述抗蝕材料；在所述第二負性掩模特徵定義中沉積第二抗蝕劑材料；拋光所述第二抗蝕劑材料，以暴露所述第二負性掩模材料；以及刻蝕所述第一負性掩模材料和所述第二負性掩模材料，以在所述第一抗蝕劑材料和所述第二抗蝕劑材料中形成特徵定義。
21.如權利要求20所述的方法，其中，所述負性掩模材料包括多晶矽、碳化矽、無定型矽、氮化矽、無定型碳、聚對二甲苯、氧化矽、摻碳氧化矽，未摻雜的矽玻璃、摻氟矽玻璃或其組合。
22.如權利要求20所述的方法，其中，所述抗蝕劑材料包括陶瓷材料。
23.如權利要求22所述的方法，其中，所述陶瓷材料選自由氧化鋁、碳化鋁及其組合構成的組。
24.如權利要求20所述的方法，其中，所述第一負性掩模材料和所述第二負性掩模材料是相同的材料。
25.如權利要求20所述的方法，其中，所述第二負性掩模特徵定義比所述第一負性掩模特徵定義更寬。
26.如權利要求20所述的方法，其中，所述抗蝕劑材料和所述第二抗蝕劑材料是相同的材料。
27.如權利要求20所述的方法，還包括在所述負性掩模材料和所述抗蝕劑材料上沉積第二負性掩模材料之前，在所述襯底的所述負性掩模材料和所述抗蝕劑材料上沉積第二阻擋層。
全文摘要
本發明提供一種通過如下操作處理襯底的方法在所述襯底的表面上沉積負性掩模材料；將所述負性掩模材料刻蝕到所述襯底表面，以形成負性掩模特徵定義；在所述負性掩模特徵定義中沉積抗蝕劑材料；拋光所述抗蝕劑材料，以暴露所述負性掩模材料；以及刻蝕所述負性掩模材料，以在所述抗蝕劑材料中形成特徵定義。
文檔編號G03F7/00GK1952782SQ20061014997
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月19日 優先權日2005年10月19日
發明者喬格·林茨 申請人:應用材料公司