[发明专利]硬掩膜的自限性平坦化

说明书

本发明提供硬掩膜的自限性平坦化。一种用于处理半导体衬底的方法包括：a)提供衬底叠层，所述衬底叠层包括第一层、以间隔关系布置在所述第一层上的多个芯和布置在所述第一层下方的一个或多个底层；b)在所述第一层和所述多个芯上沉积共形层；c)部分蚀刻所述共形层以产生与所述多个芯的侧壁相邻布置的间隔件，其中所述共形层的部分蚀刻使得所述间隔件的上部具有不对称轮廓；d)相对于所述间隔件和所述第一层选择性地蚀刻所述多个芯；e)在所述间隔件的侧壁上沉积聚合物膜；以及f)蚀刻所述间隔件的上部以去除所述不对称轮廓并平坦化所述间隔件的上部。

技术领域

本公开涉及衬底处理系统和方法，并且更具体地涉及用于执行硬掩膜的平坦化的衬底处理系统和方法。

背景技术

这里提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。署名的发明人(在该背景技术部分描述的、以及在提交时不会被认为是现有技术的描述的方面的范围内)的工作，既不明确地也不隐含地认为是针对本公开的现有技术。

衬底处理系统可用于在诸如半导体晶片的衬底上沉积和蚀刻薄膜。衬底处理系统通常包括处理室、气体分配装置和衬底支撑件。在处理期间，衬底被布置在衬底支撑件上。可以将不同的气体混合物引入到处理室中，并且射频(RF)等离子体可以用于激活化学反应。

双重图案化方法可以用于间距分裂。沉积并图案化芯层以限定多个间隔开的芯。共形层沉积在芯上。然后，使用各向异性蚀刻工艺蚀刻共形层以蚀刻共形层的大部分，同时在芯的侧壁上留下间隔件。对芯进行选择性蚀刻。然后，间隔件的临界尺寸(CD)被转移到下层。

在蚀刻之后，间隔件的上部的形状主要由于各向异性蚀刻期间的离子溅射而不对称。作为不对称形状的结果，当转移到下层时，临界尺寸(CD)的可变性增加。如果执行额外的间距分裂，则掩膜通常被转移到下层以产生正方形形状。

发明内容

一种用于处理半导体衬底的方法，包括：a)提供衬底叠层，所述衬底叠层包括第一层、以间隔关系布置在所述第一层上的多个芯和布置在所述第一层下方的一个或多个底层；b)在所述第一层和所述多个芯上沉积共形层；c)部分蚀刻所述共形层以产生与所述多个芯的侧壁相邻布置的间隔件，其中所述共形层的部分蚀刻使得所述间隔件的上部具有不对称轮廓；d)相对于所述间隔件和所述第一层选择性地蚀刻所述多个芯；e)在所述间隔件的侧壁上沉积聚合物膜；以及f)蚀刻所述间隔件的上部以去除所述不对称轮廓并平坦化所述间隔件的上部。

在其它特征中，该方法还包括g)蚀刻聚合物膜。该方法包括重复b)至g)一次或多次。

在其它特征中，f)在衬底处理室中执行，衬底处理室包括衬底支撑件、上部室区域、布置在上部室区域外部的感应线圈、包括衬底支撑件的下部室区域，以及气体分配装置，所述气体分配装置布置在上部室区域和下部室区域之间。气体分配装置包括与上部室区域和下部室区域流体连通的多个孔。

在其它特征中，该方法包括在f)期间将衬底处理室中的压强控制在0.4托至10托的范围内；以及将包括氟基气体的蚀刻气体混合物供应到所述上部室区域。

在其它特征中，该方法包括在f)期间向感应线圈提供200W至3kW范围内的功率。该方法包括在f)期间向衬底支撑件提供50W至1000W范围内的RF偏置功率。

在其它特征中，蚀刻气体混合物包括选自由六氟化硫(SF₆)、三氟化氮(NF₃)、四氟化碳(CF₄)、二氟甲烷(CH₂F₂)、氟甲烷(CH₃F)、六氟-2-丁炔(C₄F₆)和八氟环丁烷(C₄F₈)组成的组中的气体。蚀刻气体混合物还包括从由氩气(Ar)和氦气(He)组成的组中选择的一种或多种气体。在b)中沉积共形层包括原子层沉积。c)中的部分蚀刻在感应耦合等离子体(ICP)室中进行。