CN117170177A - 形成光致抗蚀剂底层的高温方法及形成其的系统 - Google Patents

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Abstract

公开了形成包括光致抗蚀剂底层和粘合层的结构的方法。示例性方法包括使用等离子体增强循环沉积过程形成粘合层。

Description

形成光致抗蚀剂底层的高温方法及形成其的系统
技术领域
本公开总体涉及适用于光致抗蚀剂图案化技术的方法和结构。更具体地，本公开涉及包括光致抗蚀剂底层或使用其形成的结构以及形成这种结构的方法。
背景技术
在电子器件的制造过程中，通过图案化衬底表面并使用例如气相蚀刻过程从衬底表面蚀刻材料，可以在衬底表面上形成特征的精细图案。随着衬底上器件密度的增加，越来越希望形成尺寸更小的特征。
在蚀刻之前，光致抗蚀剂通常用于图案化衬底表面。可以通过以下步骤在光致抗蚀剂中形成图案：将光致抗蚀剂层施加到衬底表面，掩蔽光致抗蚀剂表面，将光致抗蚀剂的未掩蔽部分暴露于辐射，例如紫外光，以及去除光致抗蚀剂的一部分(例如未掩蔽或掩蔽部分)，同时在衬底表面上留下光致抗蚀剂的一部分。
最近，已经开发了使用极紫外(EUV)波长来显影具有相对小的图案特征(例如10nm或更小)的图案的技术。EUV光刻技术可以包括使用底层来获得图案化特征中期望的线宽粗糙度和/或线边缘粗糙度。
包括某些底层(例如包含氧化钛的底层)的结构可以包括在相对较低的温度下沉积的粘合或胶合层。相对较低的温度会对产量产生负面影响，因为例如反应室内的部件可能需要被加热到沉积温度以上以执行清洁步骤。用于沉积粘合层的许多前体在或接近所需清洁温度的温度下不会形成沉积材料。因此，需要形成包含粘合层的结构的改进方法，特别是在相对高的沉积温度下操作的那些方法。
本部分中阐述的问题和解决方案的任何讨论已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景，并且不应被认为是承认任何或所有的讨论在本发明做出时是已知的。
发明内容
本公开的各种实施例涉及用于形成包括光致抗蚀剂底层和粘合层的结构的方法和系统。虽然下面更详细地讨论了本公开的各种实施例解决现有方法和系统的缺点的方式，但总体上，本公开的各种实施例提供了可以在相对较高的温度下形成粘合层的方法。因此，本文描述的方法可以表现出相对高的产量和相对低的拥有成本。
根据本公开的示例性实施例，形成包括光致抗蚀剂底层的结构的方法包括在反应室内提供衬底，使用第一等离子体过程形成覆盖衬底表面的光致抗蚀剂底层，以及使用第二等离子体过程形成粘合层，其中第二等离子体过程在大于75℃、85℃或100℃的温度下进行，或者在至少100℃且不超过180℃的温度下进行，或者在至少180℃且不超过300℃的温度下进行。根据这些实施例的示例，形成粘合层的步骤包括向反应室提供硅前体，将无氧气体提供到反应室中，以及形成与硅前体或其衍生物反应以形成粘合层的活性物质。光致抗蚀剂底层可以包括例如以下中的一种或多种：氧化硅、碳氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、金属氧化物、金属氮化物、碳氧化金属、氮氧化金属、金属氧碳氮化物和金属碳氮化物。根据这些实施例的进一步示例，硅前体包括以下中的一种或多种：(i)包含主链的分子，所述主链包含：Si—(CH2)n—Si，其中n在约1和约10之间；或者(ii)包含碳碳双键的分子。在某些情况下，分子包括两个或更多个硅氧键。在某些情况下，分子包括两个或更多个硅氧键和一个碳碳双键。在一些情况下，硅前体包括以下中的一种或多种：
其中，n是1或2，每个R独立地选自C1-C2烷基；
其中，n是1或2，每个R1和R2独立地选自C1-C2烷基或烯烃官能团；
其中，n是1或2，每个R1和R2独立地选自C1-C2烷基或烯烃官能团；或者
在一些情况下，硅前体的化学式由Si、C、H和O构成。
根据本公开的进一步实施例，形成光致抗蚀剂粘合层的方法包括向反应室提供硅前体，将无氧气体提供到反应室中，以及形成与硅前体或其衍生物反应以形成粘合层的活性物质，其中形成活性物质的步骤在高于75℃、85℃或100℃的温度下进行，或者在至少100℃且不超过180℃的温度下进行，或者在至少180℃且不超过300℃的温度下进行。硅前体可以如上所述。
根据本公开的另外示例性实施例，提供了包括底层和粘合层的结构。
根据本公开的进一步示例，提供了一种用于执行如本文所述的方法的系统。示例性系统包括反应室、流体耦合到反应室的硅前体源、流体耦合到反应室的惰性气体源以及配置为执行如本文所述的方法或其一部分的控制器。如本文所述，硅前体源可以包括容器和硅前体。
通过参考附图对某些实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见；本发明不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的示例性实施例的更完整理解。
图1示出了根据本公开的示例性实施例的方法。
图2示出了根据本公开的示例性实施例的另一种方法。
图3示出了根据本公开的示例性实施例的另一种方法。
图4示出了根据本公开的示例的时序。
图5示出了根据本公开的示例性实施例的结构。
图6示出了配置用于执行本文描述的方法的系统。
应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以有助于提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
尽管下面公开了某些实施例和示例，但应该理解，本发明延伸超出了具体公开的实施例和/或其用途以及其明显的修改和等同物。因此，意图是所公开的本发明的范围不应被下面描述的具体公开的实施例所限制。
本公开总体涉及形成包括光致抗蚀剂底层(或本体层)和覆盖该底层或本体层的粘合层的结构的方法，涉及包括光致抗蚀剂底层和粘合层的结构，以及用于形成这种结构的系统。如下文更详细描述，示例性方法可用于形成具有光致抗蚀剂底层和粘合层的光致抗蚀剂底层结构，其提供期望的性能，例如期望的厚度(例如小于10或小于5nm)、相对低的表面粗糙度、对光致抗蚀剂的良好粘合、期望的蚀刻选择性、期望的厚度均匀性—在衬底(例如晶片)内和在衬底之间、高图案质量(低缺陷数和高图案保真度)、低线宽粗糙度(LWR)、在EUV光刻处理期间的光致抗蚀剂稳定性—例如在任何曝光后烘烤(PEB)期间、光致抗蚀剂显影、衬底的再加工以及与集成的兼容性。此外，如下面更详细阐述，相对于其他粘合层形成温度，形成粘合层的方法特别是步骤可以在相对高的温度下进行，这允许相对高的产量。
如本文所用，术语“衬底”可以指包括和/或其上可以沉积一层或多层的任何一种或多种底层材料。衬底可以包括本体材料，比如硅(例如单晶硅)、其他IV族材料，例如锗，或者化合物半导体材料，例如GaAs，并且可以包括覆盖或位于本体材料下面的一层或多层。例如，衬底可以包括覆盖在本体材料上的若干层的构图叠层。构图叠层可以根据应用而变化。此外，衬底可以另外或替代地包括各种特征，例如形成在衬底层的至少一部分之内或之上的凹槽、线条等。
在一些实施例中，“膜”是指在垂直于厚度方向的方向上延伸的层。在一些实施例中，“层”是指在表面上形成的具有一定厚度的材料或者膜或非膜结构的同义词。膜或层可以由具有某些特性的离散的单个膜或层或者多个膜或层构成，并且相邻膜或层之间的边界可以是或可以不是清晰的，并且可以是或可以不是基于物理、化学和/或任何其他特性、形成过程或顺序和/或相邻膜或层的功能或目的而建立的。此外，层或膜可以是连续的或不连续的。
在本公开中，“气体”可以包括在常温常压下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且可以由单一气体或气体混合物构成，这取决于情况。除了处理气体之外的气体，即不经过气体分配组件(例如喷淋头、其他气体分配装置等)引入的气体，可以用于例如密封反应空间，并且可以包括密封气体，例如稀有气体。
在一些情况下，例如在材料沉积的情况下，术语“前体”可以指参与产生另一种化合物的化学反应的化合物，特别是指构成膜基质或膜主骨架的化合物，而术语“反应物”可以指激活前体、改性前体或催化前体反应的化合物，在一些情况下不是前体；反应物可以向膜基质提供元素(例如O、N或C),并成为膜基质的一部分。在某些情况下，术语前体和反应物可以互换使用。术语“惰性气体”是指在可感知的程度上不参与化学反应的气体和/或当例如施加RF或微波功率以形成等离子体时激发前体的气体，但是与反应物不同，惰性气体可能不会在可感知的程度上成为膜基质的一部分。
术语“循环沉积过程”或“循环的沉积过程”可以指这样的过程，其中一种或多种前体流向反应室，反应物流向反应室，或者等离子体功率是脉冲的。循环沉积过程包括例如处理技术，例如原子层沉积(ALD)、循环化学气相沉积(循环CVD)以及包括ALD分量和循环CVD分量的混合循环沉积过程。
术语“原子层沉积”可以指在处理室中进行沉积循环(通常是多个连续沉积循环)的气相沉积过程。本文使用的术语原子层沉积也意味着包括由相关术语指定的过程，例如当用前体和/或反应物和/或等离子体功率的脉冲执行时的化学气相原子层沉积。
通常，对于ALD过程，在每个循环期间，前体被引入反应室，并被化学吸附到沉积表面(例如可以包括来自先前ALD循环的先前沉积的材料或其他材料的衬底表面)，形成不容易与额外的前体反应的材料的单层或亚单层(即自限制反应)。此后，在一些情况下，反应物(例如另一种前体或反应气体或惰性气体)可以随后被引入处理室，用于将化学吸附的前体转化为沉积表面上的期望材料。反应物/惰性气体能够与前体进一步反应或相互作用。可以在一个或多个循环期间使用吹扫步骤，以从处理室中去除任何过量的前体和/或从反应室中去除任何过量的反应物和/或反应副产物。
在本公开中，连续可以指不破坏真空、不作为时间线中断、没有任何材料介入步骤、不改变处理条件、紧接其后、作为下一步骤或者在一些实施例中在两个结构或层之间没有介入离散的物理或化学结构或层中的一个或多个。例如，在一种方法的两个或更多个步骤和/或循环期间，可以连续供应反应物和/或惰性或稀有气体。
在本公开中，变量的任何两个数字可以构成该变量的可行范围，并且所指出的任何范围可以包括或不包括端点。此外，所指出的变量的任何值(不管它们是否用“约”表示)可以指精确值或近似值，并且包括等同物，并且在一些实施例中可以指平均值、中间值、代表性值、多数值等。此外，在本公开中，术语“包括”、“由...构成”和“具有”在一些实施例中可以独立地指“通常或广义地包括”、“包含”、“基本由...组成”或“由...组成”。根据本公开的各方面，术语的任何定义的含义不一定排除术语的普通和习惯含义。
现在转向附图，图1示出了根据本公开的示例性实施例的形成包括光致抗蚀剂底层的结构的方法100。方法100包括提供衬底(步骤102)、形成底层(步骤104)和形成粘合层(步骤106)的步骤。
步骤102包括提供衬底，例如本文所述的衬底。衬底可以包括一个或多个层，包括一个或多个材料层，随后被蚀刻。举例来说，衬底可包括待蚀刻的沉积氧化物、天然氧化物和/或无定形碳层。衬底可以包括在待蚀刻的材料层下面的若干层。
在步骤104期间，使用第一等离子体过程在衬底表面上形成本体底层(这里通常称为底层)。第一等离子体过程可以是第一循环沉积过程。使用循环沉积过程可能是期望的，因为这种过程允许在衬底内和在衬底间形成具有期望厚度的底层—例如小于10nm或小于或约等于5nm或在约2nm和约10nm之间，具有改善的厚度均匀性。
根据本公开的示例，在步骤104期间，反应室内的温度可以低于500℃、低于300℃、低于100℃或者在约50℃和约500℃之间，或者在约50℃和约300℃之间，或者在约50℃和约100℃之间，或者大于75℃、85℃或100℃,或者在至少100℃且不超过180℃的温度下，或者在至少180℃且不超过300℃的温度下。在步骤104期间，反应室内的压力可以在约200Pa和约800Pa之间，或者在约100Pa和约2000Pa之间。
根据本公开的示例性实施例，步骤104包括形成或沉积硅或金属氧化物、硅或金属氮化物以及硅或金属氮氧化物中的一种或多种。这种氧化物、氮化物和/或氮氧化物也可以包括碳。
底层可以包括例如氧化硅、碳氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化硅碳、氮氧化硅碳、金属氧化物、金属氮化物、碳氧化金属、氮氧化金属、金属氧碳氮化物和金属碳氮化物中的一种或多种。金属可以包括例如从由钛、钽、钨、锡和铪构成的组中选择的一种或多种金属。在某些情况下，底层包括碳。当底层被沉积时，碳可以结合到底层中，和/或碳处理可以应用到底层表面。另外或可替代地，含碳层或其他层可以沉积在底层表面上。
图2示出了适于根据步骤104形成底层的第一循环过程202(例如第一(循环)等离子体过程)。第一循环过程202可以包括将包含金属或硅的(例如第一)前体脉冲到反应室中(步骤206)并形成第一等离子体(步骤210)。第一循环过程202还可以包括吹扫步骤208和212。在方法100进行到步骤106之前，可以重复循环过程202—例如在约1次和约10次之间或者在约100次和约500次之间。
在一些情况下，用于形成底层的循环过程可以包括(A)将包含金属的第一前体脉冲到反应室中，(B)将包含氧化剂和/或氮化剂的第二前体或反应物脉冲到反应室中，以及(C)将碳前体脉冲到反应室中。每个脉冲可以通过吹扫步骤来分离。此外，每个脉冲步骤或脉冲步骤的组合(例如脉冲步骤(A)和(B))可以在进行下一步骤之前重复多次，以调整底层的构成。例如，(AB):C的比率范围可以是约1:1至约1:10。除非另有说明，步骤(A)和(B)或步骤(A)、(B)和(C)可以任何顺序进行，并且可以重复这些步骤的各种组合。在这些情况下，可以在一个或多个步骤(A)、(B)和(C)，例如(B)和/或(C)期间形成等离子体。
根据本公开的示例性方面，在步骤206期间提供包括硅的前体。在一些情况下，硅前体还可以包括碳。适用于形成底层的示例性硅前体包括下面结合过程204提到的硅前体。
根据本公开的其他示例性方面，在步骤206期间提供的前体包括金属。在这些情况下，前体可以包括过渡金属，例如选自钛、钽、钨、锡和铪的一种或多种金属。包含金属的前体还可以包括碳，例如直接或间接键合到金属原子的一个或多个有机基团。作为特定示例，包含金属的前体可以包括金属卤化物或金属有机化合物或有机金属化合物，例如四(二甲基氨基)钛(TDMAT)、异丙醇钛(TTIP)、氯化钛(TiCl)、四(乙基甲基氨基)铪(TEMAHf)、氯化铪(HfCl)、三甲基铝(TMA)、三乙基铝(TEA)、其他金属卤化物或其他含金属化合物中的一种或多种。
当使用时，碳前体可以包括任何合适的有机化合物，例如包含碳和氧的化合物。在一些情况下，碳前体还可以包括氮。可以选择碳前体与例如金属氧化物的-OH封端的表面和/或金属氮化物的-NH2封端的表面反应。合适的碳前体的示例包括以下中的一种或多种：有机化合物，比如酸酐(例如乙酸酐)、甲苯、二甘醇、三甘醇、乙醛，以及有机硅化合物，比如硅烷和硅氧烷。示例性有机硅化合物包括(n,n-二甲基氨基)三甲基硅烷、三甲氧基(十八烷基)硅烷、六甲基二硅氮烷、三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷、三甲氧基苯基硅烷、三氯(3,3,3-三氟丙基)硅烷和六甲基二硅氮烷。
包括载气的前体流量可以在约10到约6000sccm之间。步骤206期间的前体进料或脉冲时间可以大于0.01秒或大于0.15秒，或者在约0.1秒和约2秒之间，或者在约0.01秒和约4秒之间。
在步骤210期间，可以向反应室提供一种或多种反应物或惰性气体以形成等离子体。在步骤210期间提供的反应物可以包括氧化反应物、氮化反应物、还原剂(例如含氢反应物)和/或惰性气体。氧化和/或氮化反应物包括含有氧和氮中的一种或多种的反应物。在一些情况下，反应物可以包括氮气和氧气。并且，在一些情况下，两种或更多种氧化和/或氮化反应物可以重叠方式提供给反应室。可以用于在步骤210期间形成等离子体的反应物和惰性气体的具体示例包括Ar、He、N2、O2、CO、CO2、N2O、H2等，以及它们的任意组合。
在一些情况下，在过程202的一个或多个沉积循环期间，反应物可以连续地流向反应室。步骤210期间的反应物流量可以在约5和约100sccm之间或者在约0.1和约6slm之间。
在步骤210期间，反应物和/或惰性气体可以暴露于(例如直接)等离子体以形成受激物质，用于例如使用第一等离子体过程的PEALD过程。
根据本公开的示例，用于第一等离子体过程的等离子体功率可以小于150W或者在约10和约150W之间或者在约10和约400W之间或者在约10和1000W之间。步骤210期间的等离子体工作时间可以小于4秒或者小于2秒或者在约0.1和约4秒之间。等离子体电极和衬底之间的间隙可以在约7mm和约15mm之间，或者在约6mm和约18mm之间。
在吹扫步骤208和212期间，任何过量的前体和/或任何反应副产物可以从反应室中被吹扫。吹扫可以通过例如向反应室供应惰性气体和/或反应物和/或使用真空源来进行。步骤208或步骤212期间的吹扫时间可以是例如约0.2和约0.6秒之间，或约0.15和约1秒之间，或约0.1和约4秒之间。
一旦形成底层，在步骤106中使用第二等离子体过程(例如第二循环等离子体沉积过程)形成粘合层。步骤106可以原位进行—在相同的反应室内并且没有空气和/或真空中断。
步骤106可以使用图2所示的过程204来执行。步骤106/过程204可以是或包括循环沉积过程，例如第二循环等离子体沉积过程(例如PEALD过程)。例如，过程204可以包括向反应室提供(例如脉冲)硅前体(步骤214)和形成活性物质(步骤218)。例如，步骤218可以包括将无氧气体提供到反应室中，并使用无氧气体形成等离子体，以形成与硅前体或其衍生物反应以形成粘合层的活性物质。过程204可另外包括吹扫步骤216、220，其可与吹扫步骤208、212相同或相似，考虑到可用于相应过程202、204的反应物的任何差异。过程204(即步骤214-220)可以重复多次—例如约10至约50次或约150至约200次或约300至约400次或约100至约500次。粘合层的厚度可以大于0nm且小于2nm。
对于步骤102和/或104，步骤106/过程204期间的温度和压力可以相同或相似或不同。根据本公开的示例，过程204在高于75℃、85℃或100℃的温度下进行，或者在至少100℃且不超过180℃的温度下进行，或者在至少180℃且不超过300℃的温度下进行。
在步骤214期间，硅前体被提供给反应室。根据本公开的示例，硅前体不包含氮。不含N的前体有利于形成粘合层，因为氮被认为由于存在N原子而表现出中毒效应。
根据本公开的示例，硅前体可以包括以下中的一种或多种：
(i)包含主链的分子，所述主链包含：
Si—(CH2)n—Si，
其中，n在约1和约10之间；或者
(ii)包含碳碳双键的分子。
根据进一步示例，该分子包含两个或更多个硅氧键。在一些情况下，分子包含四个或更多个硅氧键。另外或可替代地，该分子可以包括两个或更多个硅氧键和一个碳碳双键。
根据进一步示例，硅前体由或基本由Si、C、H和O构成，其可以在载气的帮助下提供给反应室。举例来说，硅前体包括以下中的一种或多种：
其中，n是1或2，每个R独立地选自C1-C2烷基；
其中，n是1或2，每个R1和R2独立地选自C1-C2烷基或烯烃官能团；
其中，n是1或2，每个R1和R2独立地选自C1-C2烷基或烯烃官能团；或者
举例来说，硅前体可以选自1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、1,2-双(甲基二乙氧基乙硅烷基)乙烷、双(乙氧基二甲基甲硅烷基)甲烷和二甲氧基甲基乙烯基硅烷中的一种或多种。在一些情况下，在步骤216中提供的硅前体可以是或包括在步骤206中提供的相同的硅前体。
在步骤214期间，硅前体和任何载气的流量可以在约10sccm和约6000sccm之间。步骤214的持续时间可以在约0.1秒和约4秒之间。在步骤216期间，可以在步骤214之后从反应室中吹扫过量的硅前体和/或任何反应副产物。
在步骤218期间，将无氧气体提供到反应室中。无氧气体可以是或包括Ar、He、Ne、Kr、H2和Xe中的一种或多种。无氧气体的流量可以在约3slm和约6slm之间或者约2slm和约8slm之间或者约1slm和约12slm之间。在一些情况下，可以在一个或多个步骤214-220期间连续提供无氧气体。
同样在步骤218期间，使用无氧气体形成等离子体。形成等离子体的功率可以在约30W和约400W之间或者在约10W和约1000W之间。形成等离子体的功率的频率可以在约200kHz和约2.45GHz之间。供应功率以形成等离子体的步骤的持续时间可以在约0.1秒和约4秒之间。
图3示出了根据本公开的进一步示例的形成光致抗蚀剂粘合层300的方法。方法300可以与过程204相似或相同，除了方法300不需要一定在过程202之后。方法300包括以下步骤：在反应室内提供衬底(步骤302)，向反应室提供硅前体(步骤304)，以及形成与硅前体或其衍生物反应以形成粘合层的活性物质(步骤308)。方法300还可以包括吹扫步骤306和310。
步骤302可以与上述步骤102相同或相似。步骤304-310可以与步骤214-220相同或相似。例如，步骤308可以包括将无氧气体提供到反应室中并形成等离子体。
图4示出了适用于过程202和/或204和/或方法300的沉积循环的时序400。如图所示，可以通过一个或多个前体脉冲404和/或一个或多个等离子体功率脉冲406将反应物和/或惰性气体连续提供给反应室(线402)。上文结合步骤206、210、214和218描述了示例性前体脉冲和功率脉冲。如上所述，可以重复沉积循环。
图5示出了根据本公开的示例性实施例的结构500。可以使用例如方法100和/或时序400来形成结构500。
如图所示，结构500包括衬底502、材料层504、光致抗蚀剂底层506、粘合层510和光致抗蚀剂层508。粘合层510位于底层506和光致抗蚀剂层508之间并与之接触。
衬底502可以包括如上所述的衬底。举例来说，衬底502可以包括半导体衬底，例如本体材料，比如硅(例如单晶硅)、其他IV族半导体材料、III-V族半导体材料和/或II-VI族半导体材料，并且可以包括覆盖本体材料的一个或多个层(例如构图叠层)。此外，如上所述，衬底502可以包括各种拓扑结构，例如形成在衬底层的至少一部分内或上的凹槽、线条等。
可使用如本文所述的光致抗蚀剂底层、粘合层和光致抗蚀剂层来图案化和蚀刻材料层504。适用于材料层504的示例性材料包括例如氧化物，比如自然氧化物或场氧化物。其他示例性材料层504材料包括无定形碳、氮化物、其他氧化物、硅和附加膜(例如自组装单层(例如六甲基二硅氮烷(HMDS))。
底层506可以包括根据这里描述的方法(例如方法100)形成的本体底层和/或具有这里描述的性质和/或材料。示例性底层包括硅或金属氧化物、硅或金属氮化物以及硅或金属氧氮化物中的一种或多种—其中的任何一种都可以包括或不包括碳。例如，底层506可以包括氧化硅、碳氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、金属氧化物、金属氮化物、碳氧化金属、氮氧化金属、金属氧碳氮化物和金属碳氮化物中的一种或多种。
底层506的厚度可以取决于材料层504的成分、材料层504的厚度、光致抗蚀剂的类型等。根据本公开的示例，底层506具有小于10nm或小于或约5nm或在约3nm和约10nm之间或在2nm和约10nm之间的厚度。如果底层506太厚，则在蚀刻步骤之后可能会残留残余底层材料。如果底层506太薄，底层506在蚀刻过程中可能不能提供期望的图案转移。
粘合层510理想地表现出良好的粘合性和本文所述的其他性质。根据本公开的示例，粘合层510包括硅，并且可以可选地包括碳、氢和氧中的一种或多种。如上所述，粘合层510可以不包括氮。
为了在光致抗蚀剂层508和底层506之间提供期望的粘合力，粘合层510可以具有或被调整为具有期望的表面化学性质，例如量化为表面能，其被进一步分类为表面能的极性部分和表面能的分散部分。
举例来说，在利用无氧气体来形成粘合层510的情况下，当硅前体被引入到膜上时，悬挂键潜在地充当表面反应位点并导致化学吸附。因此，硅前体结构中的配体(例如CHx配体)最终可以保留在表面上，这导致了期望的表面自由能。粘合层510本质上可以是SiOC，以表面碳氢化合物结束。
光致抗蚀剂层508可以是或包括正或负色调(例如EUV)光致抗蚀剂。
现在转到图6，示出了根据本公开的示例性实施例的反应器系统600。反应器系统600可用于执行本文所述的一个或多个步骤或子步骤，和/或形成本文所述的一个或多个结构或其部分。
反应器系统600包括在反应室602的内部601(反应区)中通常平行且彼此面对的一对导电平板电极614、618。尽管示出了一个反应室602，但反应器系统600可以包括两个或更多个反应室。通过将例如来自等离子体功率源608的RF功率施加到一个电极(例如电极618)并将另一个电极(例如电极614)电接地，可以在内部601内激发等离子体。温度调节器603(例如提供热量和/或冷却)可以设置在下平台614(下电极)中，并且放置在其上的衬底622的温度可以保持在期望的温度，例如上述温度。电极618可以用作气体分配装置，例如喷淋板或喷淋头。可以使用一个或多个气体管线(例如分别耦合到反应物源607和前体(例如硅)源605的反应物气体管线604和前体气体管线606)将前体气体、反应物气体和载气或惰性气体(如果有的话)等引入反应室602。例如，可以使用管线604将惰性气体和反应物(例如如上所述)引入反应室602，和/或可以使用管线606将前体和载气(例如如上所述)引入反应室。尽管示出了两个入口气体管线604、606，但反应器系统600可以包括任何合适数量的气体管线。
在反应室602中，可以提供具有排气管线621的圆形导管620，通过该导管，反应室602的内部601中的气体可被排放到排放源610。此外，转移室623可以设置有密封气体管线629，以经由转移室623的内部(转移区)将密封气体引入反应室602的内部601，其中可以设置用于分隔反应区和转移室623的分隔板626(该图中省略了闸阀，通过该闸阀将衬底转移到转移室623中或从中转移出)。转移室623还可以设置有耦合到排放源610的排气管线627。在一些实施例中，载气向反应室602的连续流动可以使用流通系统(FPS)来实现。
反应器系统600可以包括一个或多个控制器612，其被编程或以其他方式配置成使本文所述的一个或多个方法步骤得以实施。控制器612与各种电源、加热系统、泵、机器人和气流控制器或反应器的阀耦合，如本领域技术人员将理解。举例来说，控制器612可以配置成控制前体、反应物和/或惰性气体进入一个或多个反应室中的至少一个的气流，以形成层，如本文所述。控制器612可以进一步配置为提供功率以形成等离子体—例如在反应室602内。控制器612可以类似地配置成执行如本文所述的附加步骤。
控制器612可以包括电子电路和软件，以选择性地操作系统600中包括的阀、歧管、加热器、泵和其他部件。这种电路和部件用于从相应源引入前体、反应物和吹扫气体。控制器612可以控制气体脉冲序列的定时、衬底和/或反应室的温度、反应室内的压力、等离子体功率和各种其他操作，以提供系统600的正确操作，例如在时序100的执行中。
控制器612可以包括控制软件，以电动或气动控制阀来控制前体、反应物和/或吹扫气体流入和流出反应室602。控制器612可以包括执行某些任务的模块，例如软件或硬件部件，例如FPGA或ASIC。模块可以有利地配置为驻留在控制系统的可寻址存储介质上，并且配置为执行一个或多个过程。
在一些实施例中，可以使用双室反应器(用于处理彼此靠近设置的衬底的两个部分或隔室)，其中反应物气体和稀有气体可以通过共享管线供应，而前体气体通过非共享管线供应。
在系统600的操作期间，诸如半导体晶片的衬底从例如衬底处理区域623转移到内部601。一旦衬底被转移到内部601，一种或多种气体比如前体、反应物、载气和/或吹扫气体被引入反应室602。
上述公开的示例实施例不限制本发明的范围，因为这些实施例仅仅是本发明实施例的示例。任何等同的实施例都在本发明的范围内。实际上，除了在此示出和描述的实施例之外，本公开的各种修改，例如所描述的元件的可替代的有用组合，对于本领域技术人员来说从描述中将变得显而易见。这种修改和实施例也旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims (24)

1.一种形成包括光致抗蚀剂底层的结构的方法，该方法包括以下步骤：
在反应室内提供衬底；
使用第一等离子体过程形成覆盖衬底表面的光致抗蚀剂底层；并且
使用第二等离子体过程形成粘合层，包括：
向反应室提供硅前体；
将无氧气体提供到反应室中；以及
形成与硅前体或其衍生物反应以形成粘合层的活性物质，
其中，第二等离子体过程在高于75℃、85℃或100℃的温度下进行，或者在至少100℃且不超过180℃的温度下进行，或者在至少180℃且不超过300℃的温度下进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光致抗蚀剂底层包括以下中的一种或多种：氧化硅、碳氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、金属氧化物、金属氮化物、碳氧化金属、氮氧化金属、金属氧碳氮化物和金属碳氮化物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，形成光致抗蚀剂底层的步骤包括形成金属氧化物。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述金属氧化物包括钛、钽、钨、锡和铪中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，形成光致抗蚀剂底层的步骤包括形成氧化硅。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述硅前体包括以下中的一种或多种：
(i)包含主链的分子，所述主链包含：
Si—(CH2)n—Si，
其中，n在约1和约10之间；或者
(ii)包含碳碳双键的分子。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述分子包含两个或更多个硅氧键。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述分子包含四个或更多个硅氧键。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其中，所述分子包含两个或更多个硅氧键和一个碳碳双键。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述硅前体不包含氮。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，所述硅前体包括以下中的一种或多种：
(i)
其中，n是1或2，每个R独立地选自C1-C2烷基；
(ii)
其中，n是1或2，每个R1和R2独立地选自C1-C2烷基或烯烃官能团；
(iii)
其中，n是1或2，每个R1和R2独立地选自C1-C2烷基或烯烃官能团；或者
(iv)
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，所述硅前体的化学式由Si、C、H和O构成。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，所述硅前体包括以下中的一种或多种：1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷；1,2-双(甲基二乙基)乙烷；双(乙氧基二甲基甲硅烷基)甲烷和二甲氧基甲基乙烯基硅烷。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中，使用所述硅前体形成所述光致抗蚀剂底层。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中，所述第一等离子体过程包括第一循环等离子体沉积过程。
16.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中，所述第二等离子体过程包括第二循环等离子体沉积过程。
17.根据权利要求15和16中任一项所述的方法，其中，所述第一循环沉积过程重复约1次和约10次或者约100次和约500次之间。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其中，所述第二循环沉积过程重复约10次和约50次或者约100次和约500次之间。
19.一种形成光致抗蚀剂粘合层的方法，该方法包括以下步骤：
向反应室提供硅前体；
将无氧气体提供到反应室中；以及
形成与硅前体或其衍生物反应以形成粘合层的活性物质，
其中，形成活性物质的步骤在高于75℃、85℃或100℃的温度下进行，或者在至少100℃且不超过180℃的温度下进行，或者在至少180℃且不超过300℃的温度下进行。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述方法包括等离子体增强循环沉积过程。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，所述硅前体包括以下中的一种或多种：
(i)
其中，n是1或2，每个R独立地选自C1-C2烷基；
(ii)
其中，n是1或2，每个R1和R2独立地选自C1-C2烷基或烯烃官能团；
(iii)
其中，n是1或2，每个R1和R2独立地选自C1-C2烷基或烯烃官能团；或者
(iv)
22.一种根据权利要求1-21中任一项所述的方法形成的结构。
23.根据权利要求22所述的结构，还包括覆盖粘合层并与之接触的EUV光致抗蚀剂。
24.一种用于形成粘合层的反应器系统，该系统包括：
反应室；
流体耦合到反应室的硅前体源；
流体耦合到反应室的惰性气体源；以及
控制器，其配置为执行根据权利要求1-21中任一项所述的方法。
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