[发明专利]形成用于亚分辨率基板图案化的蚀刻掩模的方法

说明书

本文公开的技术提供了用于间距减小以创建高分辨率特征件并且还在亚分辨率特征件的间距上进行切割的方法和制造结构。技术包括：使用具有不同蚀刻特性的多种材料来选择性地蚀刻特征件，并且在指定的地方创建切口或块。首先，在下层或待蚀刻的层上设置硬掩模。在硬掩模上形成交替材料的图案。优选地，交替材料中的一种或更多种可以相对于其他材料被移除，以使硬掩模层的一部分未被覆盖。硬掩模和交替材料的其余线一起形成限定亚分辨率特征件的组合蚀刻掩模。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年11月20日提交的标题为“Methods for Forming Etch Masksfor Sub-Resolution Substrate Patterning”的美国临时专利申请第62/258,119号的权益，其全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

本公开涉及基板处理，并且更具体地，涉及用于图案化包括图案化半导体晶片的基板的技术。

在微影过程中收缩线宽的方法历来涉及使用更大的NA光学器件(numericalaperture，数值孔径)、更短的曝光波长或除空气以外的界面介质(例如，水浸)。随着常规微影工艺的分辨率接近理论极限，制造商已开始转向双重图案化(DP)方法以克服光学限制。

在材料处理方法(例如，光刻)中，产生图案化层包括将诸如光致抗蚀剂的辐射敏感材料的薄层施加至基板的上表面。该辐射敏感材料被转换成浮雕图案，其可以用作蚀刻掩模以将图案转移至基板上的下层中。辐射敏感材料的图案化通常涉及使用例如光刻系统通过光罩(和相关联的光学器件)将光化辐射暴露在辐射敏感材料上。然后，可以在该曝光之后使用显影溶剂移除辐射敏感材料的被辐射区域(如在正性光致抗蚀剂的情况下)或非被辐射区域(如在负性抗蚀剂的情况下)。该掩模层可以包括多个子层。

用于将辐射或光的图案曝光到基板上的常规微影技术具有限制暴露的特征件的尺寸并且限制暴露的特征件之间的间距或间隔的各种挑战。减轻曝光限制的一种常规技术为，使用双重图案化方法以允许以比常规微影技术当前可以做到的更小的间距来图案化更小的特征件。

发明内容

半导体技术不断发展到更小的特征件尺寸或包括14纳米、7纳米、5纳米和更低的特征件尺寸的节点。制造各种元件的特征件尺寸的持续减小对用于形成特征件的技术提出了越来越高的要求。可以使用“间距”的概念来描述这些特征件的尺寸。间距是两个相邻重复特征件中两个相同点之间的距离。半间距则是相邻特征件的相同特征之间距离的一半。

如通过“间距双倍”等所例示的，间距减小技术被称为(通常有些错误但仍属常规)“间距倍增”。间距减小技术可以将光刻技术的功能扩展到超越特征件尺寸限制(光学分辨率限制)。也就是说，常规的间距倍增(更准确地，间距减小或者间距密度的倍增)特定因数涉及将目标间距减小指定因数。通常认为193纳米浸没式微影所使用的双重图案化技术是图案化22纳米节点及更小尺寸的最有前途的技术之一。值得注意的是，已经建立自对准间隔物双重图案化(SADP)作为间距密度双倍工艺，并且自对准间隔物双重图案化(SADP)已经适用于大批量制造NAND闪存器件。此外，可以获得超高分辨率以重复SADP步骤两次作为间距增加四倍。

虽然存在增加图案密度或间距密度的若干图案化技术，但是常规图案化技术存在蚀刻特征件的不良分辨率或粗糙表面的问题。因此，常规技术无法提供非常小的尺寸(20nm和更小)所需的均匀性和保真度水平。可靠的微影技术可以产生具有约80nm间距的特征件。然而，常规的和新兴的设计规范希望制造具有小于约20nm或10nm的关键尺寸的特征件。此外，使用节距密度双倍和四倍技术，可以创建亚分辨率线，但是在这些线之间进行切割或连接具有挑战性，尤其是因为这种切割所需的间距和尺寸远低于常规光刻系统的能力。