改进的临界尺寸控制制造技术

利用结合了吸收和破坏性干扰特性的抗反射涂层（ＡＲＣ）以减小抗蚀剂中的反射，从而实现改进的临界尺寸（ＣＤ）控制。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及集成电路制造，特别地涉及构图期间的临界尺寸控制的改进。在半导体集成电路形成中，要在衬底上形成各结构。这些结构例如对应于如晶体管、电容器和电阻等器件。这些器件然后互连，以实现所需要的电功能。为形成这些器件，要在衬底上重复淀积各层，并按需要进行构图。各种光刻技术用于对这些器件层的构图。这些技术采用曝光光源，通过掩模将光图像投射到形成于衬底表面上的光刻胶(抗蚀剂)层上。光照射抗蚀剂层，用所需要图形对它进行曝光。根据所采用的是正型还是负型抗蚀剂，去掉抗蚀剂层曝光或未曝光的部分。然后，例如腐蚀不被抗蚀剂保护的部分，在衬底上形成结构。各结构的尺寸取决于光刻系统的分辨率能力。给定的光刻系统所能达到的最小结构尺寸(F)称为光刻基本规则(GR)。临界尺寸(CD)定义为必须控制的最小结构尺寸。这包括例如线宽、空间和接触宽度。由于照射到抗蚀剂层的光的变化，会发生CD的变化。尤其是随着GR(例如0.25微米或更小)的不断缩小，控制CD的变化(CD控制)变为一个紧要的问题。采用抗蚀剂下的抗反射涂层(ARC)，减小底层引起的到抗蚀剂的反射率变化，有助于CD控制。可以将ARC用于两种操用模式的其中之一，以防止到抗蚀剂的反射率变化。第一种模式是吸收，第二种模式是破坏性干扰。在吸收模式中，ARC吸收通过它的光。以此方式，使散射光最少，以避免不希望的抗蚀剂曝光。ARC应具有适当的消光系数(k)和厚度，以完全吸收光。所需完全吸收光的k和厚度随于曝光光源的波长而不同。较高的k值需要较薄的ARC层，以完全吸收给定波长下的给定量的光。相反，较低的k值需要较厚的ARC层，以完全吸收给定波长下的给定量的光。例如，约0.5的k需要ARC的厚度约为1000埃，以全部吸收248纳米(nm)的光。在破坏性干扰模式中，ARC的下表面的界面引起的反射相对于ARC上表面的界面引起的反射的相位发生移动。由于彼此发生适当的相移，它们彼此相消(破坏性相消)。通常，采用各种有机和无机ARC。有机ARC包括例如目前由Shipley公司标为AR2和AR3的化合物。无机ARC包括例如氮化硅、氮氧化硅、氢化的氮氧化硅、氮化钛、非晶硅、碳化硅和非晶碳。有机ARC通常采用旋涂工艺淀积。对于给定的聚合物系统和染料填充状态，有机ARC具有较固定的折射率。不同的有机ARC具有不同的折射率。为减小ARC/抗蚀剂界面的反射，尤其是在采用吸收模式的ARC时，希望有机ARC的折射率与抗蚀剂的折射率相匹配。由于有机ARC具有相对固定的折射率，在存在相当大的衬底膜厚变化时，它们通常只用于吸收模式。一般地，ARC下的膜层叠层由于例如膜淀积或化学机械抛光(CMP)等加工存在相当大的厚度变化。为抑制厚度变化引起的效应，需要较厚的有机ARC。而采用较厚的ARC则需要较厚的抗蚀剂，以便足够用作ARC开口工艺中的腐蚀掩模。较厚的抗蚀剂导致了聚焦深度变差，特别是在较小的GR(例如0.25微米或更小)时，引至加工窗口变窄。对于例如0.25微米或更小的GR工艺来说，采用有机ARC缺乏吸引力。另一方面，由于无机ARC没有与有机ARC有关的任何缺点，所以变得越来越普及。此外，无机ARC具有一定的优点，例如可调性、低缺陷等级、良好的成形和对抗蚀剂的高的腐蚀选择性。尽管无机ARC可以用于两种模式中的任何一种，但最好是用于破坏性干扰模式。这是由于具有相当高k以在吸收模式下起作用的无机ARC通常具有与抗蚀剂的折射率不匹配的折射率。GR越小，则折射率不匹配造成的驻波变得越明显，结果图形变差，这是不希望的。为产生在破坏性干扰模式下起作用的破坏性相消，理想的是在半透明材料或很均匀的透明材料上形成无机ARC。当例如硅酸盐玻璃等透明材料在无机ARC下面时，透明材料的厚度变化产生不均匀的反射强度。所以很难采用破坏性干扰效应的优点。由于下面的各层通常由例如具有大厚度变化的硅酸盐玻璃等透明材料构成，所以破坏性干扰模式造成的局限在提供具有良好CD控制的无机ARC工艺方面产生了一些困难。此外，在某些情况下，无机ARC会污染其上的抗蚀剂(抗蚀剂沾污)。需要例如二氧化硅(SiO2)的遮盖层，以避免抗蚀剂沾污。抗蚀剂和遮盖层之间折射率的不匹配在抗蚀剂中产生驻波效应，对CD控制产生不良影响。从上述讨论可知，希望提供改进的CD控制的ARC层。附图说明图1示出本专利技术的说明性的实施例；图2示出表示最小反射的曲线图；和图3是表示最小反射的曲线图。本专利技术涉及光刻技术中改进的CD控制。在一个实施例中，通过采用多层ARC叠层实现改进的CD控制。多层ARC叠层包括按吸收和破坏性干扰模式起作用的第一和第二ARC层。在一个实施例中，第一ARC层按吸收模式起作用，第二ARC层按破坏性干扰模式起作用，以减小抗蚀剂的反射率，从而改善CD控制。本专利技术涉及半导体加工。特别是，本专利技术涉及改进的CD控制，从而形成较宽的光刻工艺窗口。根据本专利技术，通过提供将吸收和破坏性干扰特性结合在一起的多层ARC叠层而实现改进的CD控制。图1示出根据本专利技术的一个实施例的ARC层。为了说明目的，ARC层130设于半导体衬底110的表面和抗蚀剂层170之间。抗蚀剂层包括例如光刻中采用的任何抗蚀剂。这种抗蚀剂既可以是正型抗蚀剂，也可以是负型抗蚀剂。半导体衬底包括例如一个硅晶片。也可采用例如包括砷化镓、锗、绝缘体上硅、或其它半导体或非半导体材料等其它类型的衬底。衬底可以处于工艺流程的不同阶段。例如，衬底可以处于工艺流程的开始阶段，或经部分加工以包括若干结构(未示出)。这些结构例如可用于形成如动态随机存取存储器(DRAMs)或其它类型的集成电路，或者是机电或机械器件。为了讨论方便，术语“衬底”表示一般意义的衬底，它可以处于工艺流程的任何阶段。在衬底上形成ARC层130。如图所示，ARC层包括多层ARC叠层。在一个实施例中，多层ARC叠层包括第一ARC层135和第二ARC层140。第二ARC层140形成于第一ARC层135上。第一ARC层135形成于衬底110上。第二ARC层上形成在抗蚀剂170下。这些ARC层的其中之一按吸收模式起作用，另一个按破坏性干扰模式起作用，以改进CD控制。在一个实施例中，第一ARC层按吸收模式起作用，第二ARC层按破坏性干扰模式起作用。第二ARC层的折射率选择为减小抗蚀剂的反射率。在一个实施例中，折射率选择为使抗蚀剂的反射率最小。通过减小第二ARC层下表面和上表面界面的反射强度之差，同时保持两种反射相位的不同，从而实现抗蚀剂反射率的减小。在反射强度的差值达到零时，可以实现抗蚀剂的反射率为零。如果反射的幅度精确等于零，则可以实现抗蚀剂的零反射。减小反射强度或使反射强度的差最小，可以增强或优化破坏性干扰效应。在一个实施例中，第一ARC层按吸收模式起作用。第一ARC层具有消光系数(k)和适当的厚度以吸收其中的光。在一个实施例中，ARC的k值至少为0.2，较好至少是0.5，更好是至少1.0。在另一实施例中，ARC的k值至少为1.5。对于给定的k和光量来说，第一ARC层的厚度选择为确保充分吸收其中的光。一般情况下，厚度为约5-150nm。当然，对于不同应用来说，可以根据不同的k值改变厚度。在一个实施例中，第一ARC层包括按吸收模式起作用的无机ARC。无机ARC包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小光刻中抗蚀剂的反射率的方法，包括：在衬底上淀积抗反射涂层（ＡＲＣ），其中所述ＡＲＣ按破坏性干扰模式和吸收模式起作用；及在所述ＡＲＣ上淀积抗蚀层。

【技术特征摘要】
US 1998-12-28 09/2210921.一种减小光刻中抗蚀剂的反射率的方法，包括在衬底上淀积抗反射涂层(ARC)，其中所述ARC按破坏性干扰模式和吸收模式起作用；及在所述ARC上淀积抗蚀层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淀积ARC还包括淀积第一ARC层，其中所述第一ARC层按吸收模式起作用；及淀积第二ARC层，其中所述第二ARC层按破坏性干扰模式起作用。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述抗蚀剂淀积于所述第二ARC层上。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一ARC层能够基本上全部吸收其中的来自用于对所述抗蚀剂进行构图的曝光光源的光。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一ARC层具有能够基本上吸收其中的来自用于对所述抗蚀剂进行构图的曝光光源的光的k值和厚度。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一ARC层包括至少为0.2的k值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一ARC层包括至少为0.5的k值。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述来自用于对所述抗蚀剂进行构图的曝光光源的光在所述第二ARC层的底表面和顶表面形成的界面处产生反射，所述第二ARC层将反射强度之间的差减小到所要求的水平，从而通过破坏性干扰可以得到可以接受的抗蚀剂反射率。9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述来自用于对所述抗蚀剂进行构图的曝光光源的光在所述第二ARC层的底表面和顶表面形成的界面处产生反射，所述第二ARC层使反射强度之间的差减小到最小，从而通过破坏性干扰可以使所述抗蚀剂反射率最小。10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述来自用于对所述抗蚀剂进行构图的曝光光源的光在所述第二ARC层的底表面和定表面形成的界面处产生反射，所述第二ARC层使两反射强度彼此大致相等，从而通过破坏性干扰可以使所述抗蚀剂反射率约为零。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一ARC层包括一个无机ARC层。12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一ARC层包括一个介质ARC层。13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一ARC层包括一种在随后的加工中保持稳定的抗反射材料。14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一ARC层包括一个有机ARC层。15.根据权利要求11、12和14所述的方法，其特征在于，所述第二ARC层包括的折射率能够将所述反射强度之间的差减小到所要求的水平。16.根据权利要求11、12和14所述的方法，其特征在于，所述第二ARC层包括的折射率能够使所述反射强度之间的差减小到最小。17.根据权利要求11、12和14所述的方法，其特征在于，所述第二ARC层包括的折射率能够使所述反射强度大致相同。18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二ARC层包括一个无机ARC层。19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第二ARC层的折射率取决于所述第二ARC层之下和之上的层的折射率。20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述第二ARC层的折射率约为nx＝(nx-1nR)1/2，其中nx为所述第二ARC层的折射率的实数部分，nx-1为所述第二ARC层之下的层的折射率的实数部分，nR为所述第二ARC层之上的层的折射率的实数部分。21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第二ARC层的破坏性干扰引起相位彼此不同的反射以产生破坏性相消。22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第二ARC层的破坏性干扰引起相位彼此相差约180°的反射以产生破坏性相消。...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z鲁，X尹，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术北美公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]