CN116670320A - 借由物理气相沉积的光刻胶 - Google Patents

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艾伦·丹格菲尔德
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杰弗里·安西斯
马克·沙丽
瑞加娜·弗雷德
韦恩·弗兰奇
凯尔文·陈
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Abstract

实施方式包括将金属氧基光刻胶形成于基板上的方法。在实施方式中，所述方法包含以下步骤：在真空腔室中提供靶材，其中靶材包含金属。所述方法可继续以下步骤：将烃类气体和惰性气体流入真空腔室，和在真空腔室中触发等离子体。在实施方式中，所述方法可进一步继续以下步骤：将金属氧基光刻胶沉积于基板上，其中金属氧基光刻胶包含金属‑碳键结和金属‑氧键结。

Description

借由物理气相沉积的光刻胶
相关申请的交叉引用
此申请要求2021年9月1日提交的美国专利申请第17/464,432号的权益，该美国专利申请第17/464,432号要求2020年12月22日提交的美国临时专利申请第63/129,407号的优先权，这些美国专利申请的整体内容以引用方式并入本文。
领域
本公开内容的实施方式属于半导体处理领域，且具体而言，属于使用溅射沉积工艺将金属氧化物光刻胶层沉积至基板上的方法。
相关技术说明
几十年来，已在半导体产业使用平版印刷术以创造微电子装置中的2D和3D图案。平版印刷术工艺涉及膜(光刻胶)的旋涂沉积；借由能量源照射具有所选图案的膜(曝光)；且借由溶解在溶剂中以去除(蚀刻)膜的经曝光(正性(positive tone))或未经曝光(负性(negative tone))区域。可进行烘烤(bake)以驱除(drive off)剩余的溶剂。
光刻胶应是辐射敏感性材料，且当辐照时，膜的曝光部分发生化学转变，这使得经曝光与未经曝光区域之间的溶解度发生变化。利用这样的溶解度变化，可去除(蚀刻)光刻胶的经曝光和未经曝光区域。现在显影光刻胶，可借由蚀刻将图案转移到下面的薄膜或基板。在转移图案后，去除残留的光刻胶，并重复此工艺数次可提供用于微电子装置中的2D和3D结构。
数种性质在平版印刷术工艺中是重要的。此类重要性质包括敏感度、分辨率、较低的线-边缘粗糙度(line-edge roughness；LER)、蚀刻抗性和形成更薄的层的能力。当敏感度较高时，改变沉积态(as-deposited)的膜的溶解度所需的能量较低。这可提高平版印刷的工艺的效率。分辨率和LER决定了平版印刷的工艺可实现多窄的特征结构。图案转移需要更高蚀刻抗性材料，以形成深结构。更高蚀刻抗性的材料也能实现更薄的膜。更薄的膜增加了平版印刷的工艺的效率。
发明内容
实施方式包括将金属氧基光刻胶(metal oxo photoresist)形成于基板上的方法。在实施方式中，所述方法包含以下步骤：在真空腔室中提供靶材，其中靶材包含金属。所述方法可继续以下步骤：将烃类气体(hydrocarbon gas)和惰性气体流入真空腔室，和在真空腔室中触发(striking)等离子体。在实施方式中，所述方法可进一步继续以下步骤：将金属氧基光刻胶沉积于基板上，其中金属氧基光刻胶包含金属-碳键结和金属-氧键结。
额外实施方式包括将金属氧基光刻胶形成于基板上的方法。在实施方式中，方法包含以下步骤：在真空腔室中提供第一靶材，其中第一靶材包含金属，并在真空腔室中提供第二靶材，其中第二靶材包含碳。在实施方式中，所述方法进一步包含以下步骤：将烃类气体和惰性气体流入真空腔室，并在真空腔室中触发等离子体。在实施方式中，所述方法进一步包含以下步骤：将金属氧基光刻胶沉积于基板上，其中金属氧基光刻胶包含金属-碳键结和金属-氧键结。
在又一个实施方式中，提供将金属氧基光刻胶沉积于基板上的方法。在实施方式中，所述方法包含以下步骤：在真空腔室中将第一金属氧基层溅射至基板上，其中第一金属氧基层具有第一化合物。在实施方式中，所述方法进一步包含以下步骤：将第二金属氧基层溅射至第一金属氧基层上，其中第二金属氧基层具有第二化合物，第二化合物与第一化合物相异。
附图简要说明
图1是工艺流程图，绘示根据实施方式的以金属氧基靶材进行的物理气相沉积(PVD)工艺。
图2是工艺流程图，绘示根据实施方式的以金属氧基靶材和含氧源气体流和/或含碳源气体流进行的PVD工艺。
图3是工艺流程图，绘示以多个靶材进行的PVD工艺，多个靶材具有不同的材料成分。
图4是工艺流程图，绘示根据实施方式的以金属靶材和烃类气体流进行的PVD工艺。
图5是工艺流程图，绘示根据实施方式的以金属靶材和碳靶材还有烃类气体流进行的PVD工艺。
图6是工艺流程图，绘示根据实施方式的以包含金属、碳和氢的靶材进行的PVD工艺。
图7是工艺流程图，绘示根据实施方式的以包含氢的含金属靶材进行的PVD工艺。
图8A是工艺流程图，绘示根据实施方式的用于在基板之上沉积不均匀层的PVD工艺。
图8B是根据实施方式的基板之上的金属氧基层的截面图，其中金属氧基层包含不均匀材料成分。
图8C是根据实施方式的基板之上的金属氧基层的截面图，其中金属氧基层具有穿过金属氧基层的厚度的成分梯度。
图9A是根据实施方式的具有金属氧基靶材的PVD工具的截面图。
图9B是根据实施方式的具有多个靶材的PVD工具的截面图。
图5绘示根据本公开内容的实施方式的范例计算机系统的框图。
具体实施方式
本文描述了使用溅射沉积工艺将金属氧化物光刻胶层沉积至基板上的方法。在以下说明中，阐述了许多具体细节以便提供对本案的实施方式的透彻理解。本案所属技术领域技术人员将明白，可不依这些特定细节实践本公开内容的实施方式。在其他情况下，并不详述诸如集成电路制造等已知方面，以免不必要地使本公开内容的实施方式变得模糊。另外，应理解附图所示各种实施方式是代表性说明，且这些实施方式未必按比例绘制。
为了提供背景，用于极紫外光(EUV)平版印刷术中的光刻胶系统面临效率低的问题。也就是说，现有的用于EUV平版印刷术的光刻胶材料系统需要高剂量，以提供所需的溶解度转换，从而能够显影光刻胶材料。由于对EUV辐射的敏感度增加，已提出有机-无机杂合材料(如，金属氧基材料系统)作为用于EUV平版印刷术的材料系统。这样的材料系统典型地包含金属(如，Sn、Hf、Zr等)、氧和碳。也已证明基于金属氧基的有机-无机杂合材料可提供更低的LER和更高的分辨率，这是形成窄特征结构所需的特性。
目前使用湿式工艺将金属氧基材料系统(metal oxo material system)设置于基板之上。金属氧基材料系统溶解于溶剂中，并使用诸如旋涂工艺等湿式化学沉积工艺分布于基板(如，晶片)之上。光刻胶的湿式化学沉积遭遇数个缺点。湿式化学沉积的一个不利方面是大量湿式副产物的产生。湿式副产物是不理想的，且半导体产业正在积极努力尽可能减少湿式副产物。此外，湿式化学沉积可能导致不均匀性问题。举例而言，旋涂沉积提供的光刻胶层可能具有不均匀厚度或不均匀分布的金属氧基分子。此外，已经证明金属氧基光刻胶(metal oxo photoresist)材料系统在曝光后会面临厚度缩减的问题，这在平版印刷的工艺中很麻烦。此外，在旋涂工艺中，光刻胶中的材料的百分比是固定且无法轻易调节。
因此，本公开内容的实施方式提供物理气相沉积(PVD)工艺，如溅射工艺，以将金属氧化物光刻胶层沉积至基板上。PVD工艺解决了上述湿式沉积工艺的问题。具体而言，PVD工艺提供以下优势：1)消除湿式副产物的产生；2)提供高均匀性的光刻胶层；和3)提供场线(line of site)沉积工艺，消除背侧沉积。
本文公开的实施方式提供各种PVD工艺，所述PVD工艺允许在基板上干式沉积金属氧基光刻胶。在实施方式中，靶材材料具有的成分是金属氧基光刻胶的期望成分。在此类实施方式中，将惰性气体流入腔室，并触发等离子体。等离子体导致靶材材料溅射至基板上。在其他实施方式中，在溅射工艺期间，可将额外的处理气体流入腔室。举例而言，在处理期间，可将含氧源气体和/或含碳源气体流入腔室。额外的处理气体可并入沉积的膜内，以提供与靶材材料的成分不同的成分。此外，可在整个溅射工艺中调节额外气体的流动，以提供穿过沉积层的厚度具有不均匀成分的层。在又一个实施方式中，可在腔室中提供多靶材。第一靶材可包含金属氧基材料，且第二靶材可包含碳和/或氧。有鉴于此，沉积层可具有与金属氧基靶材的成分相异的成分。
现请参见图1，图1显示根据实施方式的工艺110的工艺流程图。在实施方式中，工艺110可始于操作111，操作111包含：在真空腔室中提供金属氧基靶材。金属氧基靶材可包含金属(如，Sn、Hf、Zr等)、氧和碳。在特定实施方式中，金属氧基靶材包含Sn、氧和碳。可用各种处理技术制造靶材。在一个实施方式中，金属氧基粉末可经冷压(cold pressed)以形成靶材。额外实施方式可包括金属氧基粉末的烧结工艺(sintering process)。在又一个实施方式中，金属氧基是溶液浇铸(solution cast)并经固化。在实施方式中，可将固体金属氧基材料附接至金属板。虽然示出形成金属氧基靶材的方法的具体实例，但应理解到，可用任何合适的工艺形成金属氧基靶材。
在实施方式中，工艺110可继续操作112，操作112包含：将惰性气体流入真空腔室。在具体实施方式中，惰性气体包含氩。
在实施方式中，工艺110可继续操作113，操作113包含：在真空腔室中触发等离子体。由于靶材是绝缘材料，因此使用RF或脉冲式DC设置来触发等离子体。在实施方式中，可用任何合适的压强触发等离子体。在特定实施方式中，压强可以是约略20毫托或更低。
在实施方式中，工艺110可继续操作114，操作114包含：将金属氧基溅射至基板上。在实施方式中，可持续溅射操作一段时间，以于基板上提供期望厚度的金属氧基层。在实施方式中，基板上的金属氧基层具有的成分可实质上类似于金属氧基靶材的成分。此外，应理解到，溅射工艺将使得基板上的金属氧化物层具有跨基板表面的高均匀度。
应理解到，溅射工艺是视线(line of sight)沉积工艺。有鉴于此，溅射工艺不会导致基板的背侧表面上之沉积。与需要考虑具有背侧沉积倾向的其他干式沉积工艺(如，原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD))相比，这是特别有益的。
现请参见图2，图2显示根据实施方式的用于将金属氧基层沉积于基板上的工艺220的工艺流程图。在实施方式中，工艺220可始于操作221，操作221包含：在真空腔室中提供金属氧基靶材。在实施方式中，金属氧基靶材可实质上类似于工艺110中描述的金属氧基靶材。也就是说，可用冷压工艺、烧结工艺、溶液浇铸工艺或类似工艺来形成金属氧基靶材。
在实施方式中，工艺220可继续操作222，操作222包含：将惰性气体流入真空腔室。在实施方式中，惰性气体可包含氩或类似者。在实施方式中，工艺220可继续操作223，操作223包含：将含氧气体和/或含碳气体流入真空腔室。可使用含氧气体和/或含碳气体的流量来改变并入基板上的金属氧基层内的氧和/或碳的量。应理解到，可同时将惰性气体和含氧和/或碳源气体流入腔室。此外，随着含氧气体和/或含碳气体流动的反应性溅射工艺可允许靶材是金属而非金属氧基材料。也就是说，沉积的金属氧基膜的氧和碳可源自含氧气体和/或含碳气体，而非源自靶材材料中的氧和碳(或除了源自靶材材料中的氧和碳之外还源自含氧气体和/或含碳气体)。
在实施方式中，工艺220可继续操作224，操作224包含：在真空腔室中触发等离子体。由于靶材是绝缘材料，因此使用RF或脉冲式DC设置来触发等离子体。在实施方式中，可用任何合适的压强触发等离子体。在特定实施方式中压强可是约略20毫托或更低。
在实施方式中，工艺220可继续操作225，操作225包含：将金属氧基溅射至基板上。在实施方式中，可持续溅射操作一段时间，以于基板上提供期望厚度的金属氧基层。由于含氧源气体和/或含碳源气体的流入，基板上的金属氧基层具有的成分可不同于金属氧基靶材的成分。此外，应理解到，借由改变含氧源气体和/或含碳源气体的流速，金属氧基层的成分在穿过金属氧基层的厚度上可能是不均匀的。举例而言，可调节金属氧基层的成分以在与基板的界面处提供改进的附着度(adhesion)，并在穿过金属氧基层的剩余厚度上具有改进的敏感度。
现请参见图3，图3显示根据实施方式的用于将金属氧基层沉积于基板上的工艺330的工艺流程图。在实施方式中，工艺330可始于操作331，操作331包含：在真空腔室中提供金属氧基靶材。在实施方式中，金属氧基靶材可实质上类似于工艺110中描述的金属氧基靶材。也就是说，可用冷压工艺、烧结工艺、溶液浇铸工艺或类似工艺来形成金属氧基靶材。
工艺330可继续操作332，操作332可包含：在真空腔室中提供靶材，所述靶材包含氧和/或碳。也就是说，可提供多阴极腔室设计。有鉴于此，所沉积的材料成分可不同于金属氧基靶材的成分。
工艺330可继续操作333，操作333包含：将惰性气体流入真空腔室。在实施方式中，惰性气体包含氩或类似者。在一些实施方式中，类似于工艺220，也可将含碳气体和/或含氧气体流入腔室。
工艺330可继续操作334，操作334包含：在真空腔室中触发等离子体。由于靶材是绝缘材料，因此使用RF或脉冲式DC设置来触发等离子体。在实施方式中，可用任何合适的压强触发等离子体。在特定实施方式中，压强可以是约略20毫托或更低。
工艺330可继续操作334，操作334包含：将金属氧基溅射至基板上。在实施方式中，可持续溅射操作一段时间，以于基板上提供期望厚度的金属氧基层。在实施方式中，多阴极设置导致基板上的金属氧基层所具有的成分不同于金属氧基靶材的成分。此外，应理解到，溅射工艺将使得基板上的金属氧化物层具有跨基板表面的高均匀度。
在工艺330中，使用多个靶材以于基板上提供金属氧基膜。应理解到，各种靶材的材料成分可以是可用来形成金属氧基膜的任何成分。举例而言，第一靶材可包含金属，且第二靶材可包含氧化物。这类设置可进一步包括：反应性溅射，反应性溅射包括溅射操作期间的含氧气体和/或含碳气体的流动。此外，可使用超过两种靶材。举例而言，除了金属靶材和氧化物靶材之外也可包括含碳靶材。
在上文所述的实施方式中，靶材包含金属氧基材料。也就是说，靶材包含金属、氧和碳。然而，在额外的实施方式中，靶材可仅包含金属。由反应性溅射工艺提供并入金属氧基光刻胶的额外的元素(如，氧和碳)。也就是说，将包含氧和碳的额外气体流入真空腔室，以与金属反应而形成金属氧基光刻胶。以下更详细地描述使用这类反应性溅射工艺的实施方式。
现请参见图4，图4显示根据实施方式的用于将金属氧基光刻胶沉积于基板上的工艺440的流程图。在实施方式中，工艺440可始于操作441，操作441包含：在真空腔室中提供含金属靶材。在实施方式中，金属可以是用于形成金属氧基光刻胶的任何合适的金属。在一个实施方式中，金属是Sn。然而，实施方式也可包括例如，但不限于：Sn、In、Hf、Zr、Co、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Mo、W、Os、Re、Pd、Pt、Ti、V、Al、Sb、Bi、Te、As、Ge、Se、Cd、Ag、Pb、Su、Er、Yb、Pr、La、Na、Mg和前述者的合金。
在实施方式中，工艺440可继续操作442，操作442包含：将烃类气体和惰性气体流入真空腔室。在实施方式中，总气体流量可以是约略50％或更少的烃类气体和约略50％或更多的惰性气体。在其他实施方式中，总气体流量可以是约略10％或更少的烃类气体和约略90％或更多的惰性气体。在又一个实施方式中，总气体流量可以是约略5％或更少的烃类气体和约略95％或更多的惰性气体。
在实施方式中，惰性气体可包含Ar。然而，应理解到，可使用其他惰性气体或可使用多种不同惰性气体的混合物(blends)。在实施方式中，烃类气体可以是任何合适的烃类。举例而言，烃类气体可包含甲烷(CH4)混合物、乙烷(C2H6)混合物、丙烷(C3H8)混合物、异丁烷和正丁烷(C4H10)混合物和异戊烷和正戊烷(C5H12)混合物。应理解到，气流中存在氢可能是造成沉积期间反应路径打开的原因，这可能会增加金属与碳之间的反应。
在实施方式中，工艺440可继续操作443，操作443包含：在真空腔室中触发等离子体。在实施方式中，可在烃类气体和惰性气体流入期间触发等离子体。也就是说，可实质上彼此并行实施操作442和443。在其他实施方式中，可在操作442前实施操作443。在实施方式中，使用RF或脉冲式DC设置来触发等离子体。在实施方式中，可用任何合适的压强触发等离子体。在特定实施方式中，压强可以是约略20毫托或更低。尽管本文提供了各种等离子体设定的实例，但应理解到，可使用大范围的等离子体设定和电性设置来实施操作443。
在实施方式中，工艺440可继续可选的操作444，可选的操作444包含：将氧和/或氢的补充源提供至真空腔室内。在实施方式中，额外的氧气流动可增加金属氧基光刻胶中的金属-氧键结的百分比。此外，如上文更详细地描述，氢的过量流动改善了反应途径。在实施方式中，氢和氧源可包含，但不限于：O2、H2、醛类、CO2、CO、H2O、N2O、NO2和H2O2。
在实施方式中，工艺440可继续操作445，操作445包含：在真空腔室中将金属氧基溅射至基板上。在实施方式中，在实施方式中，离子化气体轰击金属靶材的表面并反应而形成键结，键结包括但不限于：金属-碳键结、金属-氧键结和前述者的氢化物。接着将所得材料沉积于基板上，以形成金属氧基光刻胶。
在实施方式中，工艺440可继续可选的操作446，可选的操作446包含：用等离子体处理来处理金属氧基光刻胶。在实施方式中，等离子体处理可包括等离子体，等离子体包含，但不限于：碳、氢和氧。源气体可包括，但不限于：O2、H2、烃类、醛类、CO2、CO、H2O和H2O2。
在实施方式中，可将金属氧基光刻胶曝光(如，用DUV或EUV辐照)。接着可将曝光的金属氧基光刻胶显影。显影化学品可以是任何合适的显影剂化学品。在实施方式中，可在水中制备无机碱，且可取决于金属氧基光刻胶的需要调整浓度和显影时间。在实施方式中，显影剂化学品可包括第1族和/或第2族氢氧化物(如，NH4OH、NaHCO3、NaCO3、N(CH3)4OH、胺类和类似物质)。有机溶剂可包括：2-庚酮、IPA、辛酮、甲苯、己烷和其他有机溶剂。在特定实施方式中，可使用0.05M的NaOH显影剂。
现请参见图5，图5显示根据实施方式的用于在真空腔室中将金属氧基光刻胶沉积于基板上的工艺550的流程图。在实施方式中，工艺550可始于操作551，操作551包含：在真空腔室中提供含金属靶材。在实施方式中，金属可以是用于形成金属氧基光刻胶的任何合适的金属。在一个实施方式中，金属是Sn。然而，实施方式也可包括例如，但不限于：Sn、In、Hf、Zr、Co、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Mo、W、Os、Re、Pd、Pt、Ti、V、Al、Sb、Bi、Te、As、Ge、Se、Cd、Ag、Pb、Su、Er、Yb、Pr、La、Na、Mg和前述者的合金。
在实施方式中，工艺550可继续操作552，操作552包含：在真空腔室中提供含碳靶材。在实施方式中，含碳靶材可进一步包含氢。也就是说，实施方式可包括多靶材溅射系统。两个靶材提供了用于形成金属氧基光刻胶的金属和碳。
在实施方式中，工艺550可继续操作553，操作553包含：将烃类气体和惰性气体流入真空腔室。在实施方式中，总气体流量可以是约略50％或更少的烃类气体和约略50％或更多的惰性气体。在其他实施方式中，总气体流量可以是约略10％或更少的烃类气体和约略90％或更多的惰性气体。在又一个实施方式中，总气体流量可以是约略5％或更少的烃类气体和约略95％或更多的惰性气体。
在实施方式中，惰性气体可包含Ar。然而，应理解到，可使用其他惰性气体或可使用多种不同惰性气体的混合物。在实施方式中，烃类气体可以是任何合适的烃类。举例而言，烃类气体可包含甲烷(CH4)混合物、乙烷(C2H6)混合物、丙烷(C3H8)混合物、异丁烷和正丁烷(C4H10)混合物和异戊烷和正戊烷(C5H12)混合物。应理解到，气流中存在氢可能是造成沉积期间反应路径打开的原因，这可能会增加金属与碳之间的反应。
在实施方式中，工艺550可继续操作554，操作554包含：在真空腔室中触发等离子体。在实施方式中，可在烃类气体和惰性气体流动期间触发等离子体。也就是说，可实质上彼此并行实施操作553和554。在实施方式中，使用RF或脉冲式DC设置来触发等离子体。在实施方式中，可用任何合适的压强触发等离子体。在特定实施方式中，压强可以是约略20毫托或更低。尽管本文提供了各种等离子体设定的实例，但应理解到，可使用大范围的等离子体设定和电性设置来实施操作554。
在实施方式中，工艺550可继续可选的操作555，可选的操作555包含：将氧和/或氢的补充源提供至真空腔室内。在实施方式中，额外的氧流动可允许增加金属氧基光刻胶中的金属-氧键结的百分比。此外，如上文更详细地描述，氢的过量流动改善了反应途径。在实施方式中，氢和氧源可包含，但不限于：O2、H2、醛类、CO2、CO、H2O、N2O、NO2和H2O2。
在实施方式中，工艺550可继续操作556，操作556包含：在真空腔室中将金属氧基溅射至基板上。在实施方式中，离子化气体轰击金属靶材和碳靶材的表面并驱动反应而形成键结，键结包括但不限于：金属-碳键结、金属-氧键结和它们的氢化物。接着将所得材料沉积于基板上，以形成金属氧基光刻胶。
在实施方式中，工艺550可继续可选的操作557，可选的操作557包含：用等离子体处理来处理金属氧基光刻胶。在实施方式中，等离子体处理可包括等离子体，等离子体包含但不限于：碳、氢和氧。源气体可包括，但不限于：O2、H2、烃类、醛类、CO2、CO、H2O和H2O2。
在实施方式中，可对金属氧基光刻胶进行曝光和显影。曝光和显影剂化学品可实质上类似于上文关于工艺440描述的显影剂化学品。在特定实施方式中，可使用0.05M的NaOH显影剂。
现请参见图6，图6显示根据实施方式的用于在真空腔室中将金属氧基光刻胶沉积于基板上的工艺660的流程图。在实施方式中，工艺660可始于操作661，操作661包含：在真空腔室中提供靶材，所述靶材包含金属、碳、氢和氧。在实施方式中，靶材的材料成分可以是将在基板上沉积的金属氧基光刻胶的期望成分。可用各种处理技术制造靶材。在一个实施方式中，金属氧基粉末可经冷压以形成靶材。额外实施方式可包括金属氧基粉末的烧结工艺以形成靶材。在又一个实施方式中，金属氧基靶材是溶液浇铸并经固化。在一个实施方式中，金属是Sn。然而，实施方式也可包括例如但不限于：Sn、In、Hf、Zr、Co、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Mo、W、Os、Re、Pd、Pt、Ti、V、Al、Sb、Bi、Te、As、Ge、Se、Cd、Ag、Pb、Su、Er、Yb、Pr、La、Na、Mg和前述者的合金。
在实施方式中，工艺660可继续操作662，操作662包含：将惰性气体流入真空腔室。在实施方式中，惰性气体包含Ar。然而，应理解到，亦可使用其他惰性气体。
在实施方式中，工艺660可继续操作663，操作663包含：在真空腔室中触发等离子体。在实施方式中，可在惰性气体流动期间触发等离子体。也就是说，可实质上彼此并行实施操作662和663。在实施方式中，使用RF或脉冲式DC设置来触发等离子体。在实施方式中，可用任何合适的压强触发等离子体。在特定实施方式中，压强可以是约略20毫托或更低。尽管本文提供了各种等离子体设定的实例，但应理解到，可使用大范围的等离子体设定和电性设置来实施操作663。
在实施方式中，工艺660可继续操作664，操作664包含：在真空腔室中将金属氧基溅射至基板上。在实施方式中，离子化气体轰击金属氧基靶材的表面，且材料接着沉积于基板上以形成金属氧基光刻胶。
在实施方式中，工艺660可继续可选的操作665，可选的操作665包含：用等离子体处理来处理金属氧基光刻胶。在实施方式中，等离子体处理可包括等离子体，等离子体包含但不限于：碳、氢和氧。源气体可包括但不限于：O2、H2、烃类、醛类、CO2、CO、H2O和H2O2。
在实施方式中，可对金属氧基光刻胶进行曝光和显影。曝光和显影剂化学品可实质上类似于上文就工艺440描述的显影剂化学品。在特定实施方式中，可使用0.05M的NaOH显影剂。
现请参见图7，图7显示根据实施方式的用于在真空腔室中将金属氧基光刻胶沉积于基板上的工艺770的流程图。在实施方式中，工艺770可始于操作771，操作771包含：在真空腔室中提供含金属靶材。在实施方式中，金属可为用于形成金属氧基光刻胶之任何合适的金属。在一个实施方式中，金属是Sn。然而，实施方式也可包括例如但不限于：Sn、In、Hf、Zr、Co、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Mo、W、Os、Re、Pd、Pt、Ti、V、Al、Sb、Bi、Te、As、Ge、Se、Cd、Ag、Pb、Su、Er、Yb、Pr、La、Na、Mg和前述者的合金。在一些实施方式中，除了金属外，靶材可选地包含氢。
在实施方式中，工艺770可继续操作772，操作772包含：在真空腔室中提供含碳靶材。在实施方式中，含碳靶材可进一步包含氢。在实施方式中，碳靶材可选地包含氢。也就是说，实施方式可包括多靶材溅射系统。两个靶材提供了用于形成金属氧基光刻胶的金属和碳。
在实施方式中，工艺770可继续操作773，操作773包含：将惰性气体流入真空腔室。在实施方式中，惰性气体可包含Ar。然而，应理解到，可使用其他惰性气体或可使用多种不同惰性气体的混合物。应理解到，金属靶材和碳靶材中的一者或二者中存在氢可能是造成沉积期间反应路径打开的原因，这可能会增加金属与碳之间的反应。
在实施方式中，工艺770可继续操作774，操作774包含：在真空腔室中触发等离子体。在实施方式中，可在惰性气体流动期间触发等离子体。也就是说，可实质上彼此并行实施操作773和774。在实施方式中，使用RF或脉冲式DC设置来触发等离子体。在实施方式中，可用任何合适的压强触发等离子体。在特定实施方式中，压强可以是约略20毫托或更低。尽管本文提供了各种等离子体设定的实例，但应理解到，可使用大范围的等离子体设定和电性设置来实施操作774。
在实施方式中，工艺770可继续可选的操作775，可选的操作775包含：将氧和/或氢的补充源提供至真空腔室内。在实施方式中，额外的氧流动可允许增加金属氧基光刻胶中的金属-氧键结的百分比。此外，如上文更详细地描述，氢的过量流动改善了反应途径。在实施方式中，氢和氧源可包含但不限于：O2、H2、醛类、CO2、CO、H2O、N2O、NO2和H2O2。
在实施方式中，工艺770可继续操作776，操作776包含：在真空腔室中将金属氧基溅射至基板上。在实施方式中，离子化气体轰击金属靶材和碳靶材的表面并驱动反应而形成键结，键结包括但不限于：金属-碳键结、金属-氧键结和它们的氢化物。接着将所得材料沉积于基板上，以形成金属氧基光刻胶。
在实施方式中，工艺770可继续可选的操作777，可选的操作777包含：用等离子体处理来处理金属氧基光刻胶。在实施方式中，等离子体处理可包括等离子体，等离子体包含但不限于：碳、氢和氧。源气体可包括但不限于：O2、H2、烃类、醛类、CO2、CO、H2O和H2O2。
在实施方式中，可对金属氧基光刻胶进行曝光和显影。曝光和显影剂化学品可实质上类似于上文关于工艺440描述的显影剂化学品。在特定实施方式中，可使用0.05M的NaOH显影剂。
使用反应性溅射工艺的好处之一是靶材(或多个靶材)的材料成分不需要与用于金属氧基光刻胶的目标材料成分相匹配。也就是说，借由改变气体(如，烃类、氧源、氢源、惰性气体等)的流动，可以改变金属氧基光刻胶的成分。除了通常在材料成分上提供弹性之外，光刻胶层在整个(through)光刻胶层的厚度上可具有不均匀的成分。举例而言，光刻胶的第一层可具有与第二覆盖层(second overlying layer)不同的成分。用于形成此类金属氧基光刻胶的工艺880的实施方式显示于图8A中。
在实施方式中，工艺880可始于操作881，操作881包含：在真空腔室中将第一金属氧基层溅射至基板上。在实施方式中，形成第一金属氧基层的溅射工艺可类似于本文所述的任何金属氧基沉积工艺。
在实施方式中，工艺880可继续操作882，操作882包含：在真空腔室中将第二金属氧基层溅射至第一金属氧基层上。第二金属氧基层可具有与第一金属氧基层不同的材料成分。结构的实例显示于图8B。如所示，第一金属氧基层802位于基板801之上，且第二金属氧基层803位于第一金属氧基层802上方。在特定实施方式中，第一金属氧基层802的厚度可小于第二金属氧基层803的厚度。举例而言，可针对附着性质调整第一金属氧基层802，且可针对敏感度性质调整第二金属氧基层802。然而，应理解到，可针对任何期望的光刻胶性质调整第一金属氧基层802和第二金属氧基层803。
在实施方式中，也可将额外的层形成在第二金属氧基层803之上。举例而言，图8C显示多个金属氧基层802至806。多个层可形成穿过光刻胶的厚度的成分梯度。
现请回到工艺880，工艺880可继续可选的操作883，可选的操作883包含：用等离子体处理来处理多层金属氧基光刻胶。在实施方式中，等离子体处理可包括等离子体，等离子体包含但不限于：碳、氢和氧。源气体可包括，但不限于：O2、H2、烃类、醛类、CO2、CO、H2O和H2O2。
现请参见图9A，图9A显示根据实施方式的PVD工具990的截面图。在实施方式中，PVD工具990包含真空腔室996。腔室996可适用于低压操作，如低于约略20毫托。在实施方式中，可由耦接至腔室996的真空提供真空压力。在实施方式中，气体源可以流体方式耦接至腔室996。举例而言，气体源991至993可以流体方式耦接至腔室996。可由阀994控制各气体991至993的流动。在实施方式中，气体源991可以是惰性气体，气体源992可以是含氧气体，且气体源993可以是含碳气体。
在实施方式中，PVD工具990可包含基座997。可由基座997支撑基板998。在一些实施方式中，基板998可突出基座997的边缘。尽管有突出，金属氧基层不沉积于基板998的背侧表面上，因为PVD工艺是视线沉积工艺。基座可具有热控制(如，冷却和/或加热)，以控制基板998的温度。在实施方式中，可用夹持方案(如静电夹持或真空夹持)将基板998固定至基座997。
在实施方式中，PVD工具990可进一步包含靶材995。可将靶材设置在基座997对面。在实施方式中，靶材995可包含金属氧基材料成分。金属氧基靶材995可包含金属(如，Sn、Hf、Zr等)、氧和碳。在特定实施方式中，金属氧基靶材包含Sn、氧和碳。可用各种处理技术形成靶材995。在一个实施方式中，金属氧基粉末可经冷压以形成靶材。额外实施方式可包括金属氧基粉末的烧结工艺。在又一个实施方式中，金属氧基是溶液浇铸并经固化。在实施方式中，可将固体金属氧基材料附接至金属板。虽然示出形成金属氧基靶材995的方法的具体实例，但应理解到，可用任何合适的工艺形成金属氧基靶材995。
在实施方式中，可就PVD工艺将靶材995用作阴极。有鉴于此，来自等离子体的离子轰击靶材995以使溅射工艺能够进行。在实施方式中，可设置PVD工具990用于RF溅射或脉冲式DC溅射。由于靶材995是绝缘材料，因此这类方案可能是必要的。在实施方式中，靶材995可经主动式冷却。也就是说，冷却剂源(未示出)可向靶材995供应冷却流体。
现请参见图9B，图9B显示根据其他实施方式的PVD工具990的截面图。除图9B中的PVD工具990是多阴极工具外，图9B中的PVD工具990可实质上类似于图9A中的PVD工具990。具体而言，实施方式可包括第一靶材995A和第二靶材995B。尽管显示两个靶材995，但应理解到，PVD工具990中可包括任何数量的靶材995。举例而言，靶材995A可具有金属氧基成分，而靶材995B可包含氧和/或碳。在又一个实施方式中，靶材995A可包含金属，而靶材995B可包含氧化物材料。多靶材995的使用允许调制在基板998上沉积的层的成分。有鉴于此，可调节与基板998交界的沉积层的一部分以具有高附着度，且可针对敏感度调节沉积层的其余部分。
图10绘示了计算机系统1000和计算机系统1000中可被执行的指令集的示范型机器的图标，其中指令集是用来使机器进行本文中所描述的方法的任何一者或多者。在替代实施方式中，机器可被连接(如，网络连接)至在局域网络(LAN)、内部网络、外部网络或因特网中的其他机器。机器可操作为主从网络环境的服务器或客户端机器，或是在点对点(peer-to-peer)(或分布式)网络环境的对等机器。机器可以是个人计算机(PC)、平板个人计算机、机顶盒(set-top box；STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、网络电器、服务器、网络路由器、交换器或网桥，或能执行被机器所采取的具体行动的指令集(循序或其他方式)的任何机器。另外，尽管只有单一机器被显示，但术语“机器(machine)”应该也被当成包括单独或共同地执行一组(或多组)指令，以进行本文所述的方法的任一者或多者的机器(如，计算机)的任何集合。
范例计算机系统1000包括处理器1002、主存储器1004(如，只读存储器(ROM)、闪存、动态随机存取存储器(DRAM)，如同步动态随机存取存储器(SDRAM)或Rambus动态随机存取存储器(RDRAM)等)、静态存储器1006(如，闪存、静态随机存取存储器(SRAM)、MRAM等)，和辅助存储器1018(如，数据储存装置)，上述各者彼此之间借由总线1030互相通信。
处理器1002代表一个或多个通用处理装置，如微处理器、中央处理单元或类似装置。更明确地，处理器1002可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、极长指令字(VLIW)微处理器、实施其他指令集的处理器，或实施指令集的组合的处理器。处理器1002也可以是一个或多个特用处理装置，如特殊应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器或类似装置。处理器1002可被构造为执行用来进行本文所述操作的处理逻辑1026。
计算机系统1000可进一步包括网络接口装置1008。计算机系统1000也可包括视频显示单元1010(如，液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器(LED)、阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置1012(如，键盘)、光标控制装置1014(如，鼠标)，和信号产生装置1016(如，喇叭)。
辅助存储器1018可包括机器可存取储存介质(或更特定地，计算机可读储存介质)1032，在该储存介质中储存收录本文所述的方法或功能的任一者或多者的一组或多组指令(如，软件1022)。在计算机系统1000执行软件1022期间，软件1022也可完全或至少部分地驻留在主存储器1004和/或处理器1002内，主存储器1004和处理器1002也构成机器可读储存介质。软件1022可进一步经由网络接口装置1008在网络1020之上被传递或接收。
尽管机器可存取储存介质1032在一个示范实施方式中是被显示为单一介质，但术语“机器可读储存介质(machine-readable storage medium)”应被当成包括储存一套或多套指令集的单一介质或多个介质(如集中式或分布式数据库，和/或结合缓存与服务器)。术语“机器可读储存介质”也应被当成包括能储存或编码用于被机器执行的指令集与使机器进行本公开内容的方法的任一者或多者的任何介质。术语“机器可读储存介质”因此应被当成包括(但不仅限于)固态存储器，和光学与磁学介质。
根据本公开内容的实施方式，机器可存取储存介质具有储存于该介质上的指令，所述指令可导致数据处理系统进行将金属氧基光刻胶沉积于基板上的方法。所述方法包括：在真空腔室中提供金属氧基靶材，并将惰性气体流入真空腔室。在实施方式中，所述方法进一步包含：在真空腔室中触发等离子体，并在真空腔室中将金属氧基溅射至基板上。
因此，已公开使用PVD工艺形成金属氧基光刻胶的方法。

Claims (20)

1.一种将金属氧基光刻胶形成于基板上的方法，包含以下步骤：
在真空腔室中提供靶材，其中所述靶材包含金属；
将烃类气体和惰性气体流入所述真空腔室；
在所述真空腔室中触发等离子体；和
将所述金属氧基光刻胶沉积于所述基板上，其中所述金属氧基光刻胶包含金属-碳键结和金属-氧键结。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：
将氧的补充源流入所述真空腔室。
3.如权利要求2所述的方法，其中氧的所述补充源包含以下一者或多者：O2、醛类、CO2、CO、H2O、N2O、NO2和H2O2。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：
将氢的补充源流入所述真空腔室。
5.如权利要求4所述的方法，其中氢的所述补充源包含以下一者或多者：H2、醛类、H2O和H2O2。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：
将氧的补充源和氢的补充源流入所述真空腔室。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：
以等离子体处理来处理所述金属氧基光刻胶。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述等离子体处理包含具以下一者或多者的等离子体：C、H和O。
9.如权利要求8所述的方法，其中用于所述等离子体处理的源气体包含以下一者或多者：O2、H2、烃类、醛类、CO2、CO和H2O。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述烃类气体的流量是流入所述真空腔室的总气体流量的约略50％或更少。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述烃类气体的所述流量是流入所述真空腔室的所述总气体流量的约略5％，且其中所述惰性气体的流量是流入所述真空腔室的所述总气体流量的约略95％。
12.一种将金属氧基光刻胶形成于基板上的方法，包含以下步骤：
在真空腔室中提供第一靶材，其中所述第一靶材包含金属；
在所述真空腔室中提供第二靶材，其中所述第二靶材包含碳；
将烃类气体惰性气体流入所述真空腔室；
在所述真空腔室中触发等离子体；和
将所述金属氧基光刻胶沉积于所述基板上，其中所述金属氧基光刻胶包含金属-碳键结和金属-氧键结。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述第一靶材进一步包含氢。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述第二靶材进一步包含氢。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述第一靶材进一步包含氢且所述第二靶材进一步包含氢。
16.如权利要求12所述的方法，进一步包含以下步骤：
以等离子体处理工艺来处理所述金属氧基光刻胶。
17.如权利要求12所述的方法，进一步包含以下步骤：
将氧和/或氢的补充源流入所述真空腔室内。
18.一种将金属氧基光刻胶沉积于基板上的方法，包含以下步骤：
在真空腔室中，将第一金属氧基层溅射至所述基板上，其中所述第一金属氧基层具有第一化合物；和
将第二金属氧基层溅射至所述第一金属氧基层上，其中所述第二金属氧基层具有第二化合物，所述第二化合物不同于所述第一化合物。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述第一金属氧基层经调整以增进附着度，且其中所述第二金属氧基层经调整以增进敏感度。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述第二层比所述第一层更厚。
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