[发明专利]形成器件图案的方法有效

专利信息
申请号: 201410681509.7 申请日: 2014-11-24
公开(公告)号: CN104714364B 公开(公告)日: 2019-03-01
发明(设计)人: L·A·克莱文格;C·J·拉登斯;R·S·怀斯;徐移恒;J·张 申请(专利权)人: 国际商业机器公司;ST微电子公司
主分类号: G03F7/00 分类号: G03F7/00
代理公司: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 代理人: 吴信刚
地址: 美国*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 形成 器件 图案 方法
【说明书】:

发明的实施例提供一种形成器件图案的方法。该方法包括:定义要在器件层中创建的器件图案;在器件层上形成牺牲层;识别压印模具,该压印模具在沿着其高度的一个位置具有代表器件图案的水平截面形状;将压印模具均匀地推挤到牺牲层中,直至压印模具的至少所述位置到达正在由压印模具推挤的牺牲层内的一水平面;将压印模具从牺牲层移除;在由压印模具在牺牲层中创建的凹槽中形成硬掩模,硬掩模具有代表器件图案的图案;以及将硬掩模的图案转移到下面的器件层中。

技术领域

本发明一般地涉及半导体器件制造的领域,具体地讲,涉及一种在半导体基底和其它类型的器件材料中创建器件图案的方法。

背景技术

纳米压印构图(Nano-imprint patterning,NIP)处理被广泛地视为有希望的构图处理或方法,当与其它传统构图处理或方法(诸如,例如常用的基于光刻曝光的构图处理)相比时,NIP提供各种特征和益处,诸如高分辨率、高临界尺寸(CD)一致性和相对较低的制造成本。当前NIP方法的处理通常包括:首先通过将模具按压到抗蚀剂层中以使抗蚀剂层成形为期望图案来在抗蚀剂层中创建图案,然后将该图案直接从抗蚀剂层转移到下面的基底。

然而,当前NIP处理也通常已知为由于例如材料的杂质和/或处理或工具的缺陷而具有相对较高的缺陷率。已主要观察到两个类别的缺陷:1)随机分布缺陷;和2)重复缺陷。更具体地讲,随机分布缺陷可包括例如颗粒关联缺陷、间隙或空隙关联缺陷、分离相关缺陷和由于压印后的残留物导致的缺陷,所有这些缺陷在位置和量方面是不可重复的。例如,间隙关联缺陷可由模具和压印材料(诸如,抗蚀剂)之间的不完全接触引起。重复缺陷可包括由模具和/或基底上的已有缺陷引起的缺陷。例如,模具中的缺陷可被重复地反映在通过使用该模具制造的图案中。以上与当前NIP处理中的缺陷相关的问题妨碍这种原本有希望的技术在半导体器件制造中的实际和广泛使用。

发明内容

本发明的实施例提供一种使用色调反转(tone reversal)压印处理帮助改进当前纳米压印构图处理的方法。根据本发明的实施例,压印材料和牺牲硬掩模被用在该处理中,稍后在已形成图案之后,二者都被去除。当与传统压印方法中常见的情况比较时,本发明的压印方法拥有显著更少的缺陷问题。另外,相对于传统的基于光刻曝光的构图处理,这种新的改进的压印方法提供成本优势。例如,这种新的改进的方法是可调整规模的,因此可被设计为通过使用具有纳米规模销钉(pin)的压印模具来制造纳米规模的器件,这可进一步减少制造成本。此外,本发明的实施例通过使用不同种类的压印模具来提供构图设计灵活性。当与传统光刻构图方法比较时,它还具有高生产量。

更具体地讲,本发明的实施例提供一种形成各种器件图案的方法。所述方法包括:定义要在器件层中创建的器件图案;在器件层之上形成牺牲层;识别压印模具,该压印模具在沿着其高度的一个位置具有代表器件图案的水平截面形状;将压印模具均匀地推挤到牺牲层中,直至压印模具的至少所述位置到达正在由压印模具推挤的牺牲层内的一水平面(level);将压印模具从牺牲层移走;在由压印模具在牺牲层中创建的凹槽中形成硬掩模,硬掩模具有代表器件图案的图案;以及将硬掩模的图案转移到下面的器件层中。

根据一个实施例,形成牺牲层包括:形成一层材料,所述材料是从包括硅氧烷共聚物、热固化液体抗蚀剂、UV固化液体抗蚀剂、密封空气Nexcel和收缩膜955D的组中选择的。

根据另一实施例,形成硬掩模包括:通过原子层沉积(ALD)处理将一层氮化硅沉积在牺牲层和牺牲层中的凹槽之上;以及对沉积的氮化硅进行抛光,并且随后对牺牲层的一部分进行抛光,直至通过抛光创建的顶表面到达牺牲层内的所述水平面,通过使用牺牲层内的氮化硅的剩余部分来创建硬掩模。

根据另一实施例,转移硬掩模的图案包括:对牺牲层的不具有嵌入在其上的硬掩模的部分进行定向蚀刻以露出下面的器件层的对应部分;继续对器件层的露出部分进行蚀刻,直至到达器件层中的预定深度;以及去除器件层之上的牺牲层的剩余部分。

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