TWI835969B

TWI835969B - 用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法

Info

Publication number: TWI835969B
Application number: TW109100530A
Authority: TW
Inventors: 安潔莉萊利
Original assignee: 日商東京威力科創股份有限公司
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2024-03-21

Abstract

本文描述用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法。在一實施例中，一種方法可包括接收該基材，該基材具有形成在其上的一多線路層。這樣的方法亦可包括在該多線路層中形成一圖案化凹部，該凹部在該基材上定義一反轉圖案。該方法亦可包括使用一第一沉積製程來沉積一第一栓塞層在該圖案化凹部中。此外，該方法可包括使用一第二沉積製程來沉積一第二栓塞層在該圖案化凹部中，該第二沉積製程與該第一沉積製程不同。

Description

用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法

本發明係關於用於基材處理的系統與方法，並且特別是關於用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法及其製造系統。

由於柱體塌落考量，色調反轉是用於在先進節點的圖案化之一富有前景的圖案化技術。用於色調反轉之諸如旋轉塗佈材料的材料無法具有需要用來保留局部臨界尺寸(critical dimension, CD)與塊體在適當位置的蝕刻抗性。然而，這些旋轉塗佈材料對於平坦化更寬的特徵部是不可獲缺的。

本文描述用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法。在一實施例中，一種方法可包括接收該基材，該基材具有形成在其上的一多線路層，該多線路層包括具有複數個材料的交替線路之一圖案的一區域，其中各個線路具有一水平厚度、一垂直高度且水平地延伸越過一下伏層，其中該些交替線路的該圖案的各個線路係從該多線路層的一頂表面垂直地延伸到該多線路層的一底表面。這樣的方法亦可包括在該多線路層中形成一圖案化凹部，該凹部在該基材上定義一反轉圖案。該方法亦可包括使用一第一沉積製程來沉積一第一栓塞層在該圖案化凹部中。此外，該方法可包括使用一第二沉積製程來沉積一第二栓塞層在該圖案化凹部中，該第二沉積製程與該第一沉積製程不同。

本文亦呈現用於處理一基材的系統的實施例。在一實施例中，一種系統可包括一處理腔室，該處理腔室設以接收該基材，該基材具有形成在其上的一多線路層，該多線路層包括具有複數個材料的交替線路之一圖案的一區域，其中各個線路具有一水平厚度、一垂直高度且水平地延伸越過一下伏層，其中該些交替線路的該圖案的各個線路係從該多線路層的一頂表面垂直地延伸到該多線路層的一底表面。該系統亦可包括一光微影部件，該光微影部件設以在該多線路層中形成一圖案化凹部，該凹部在該基材上定義一反轉圖案。此外，該系統可包括一原子層沉積（ALD）部件，該原子層沉積部件設以使用一原子層沉積製程來沉積一第一栓塞層在該圖案化凹部中。又，這樣的系統可包括一旋轉塗佈沉積部件，該旋轉塗佈沉積部件設以使用一旋轉塗佈沉積製程來沉積一第二栓塞層在該圖案化凹部中。

本文揭示用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法。然而，熟悉此技藝之人士可瞭解的是，可在不具有一或更多個具體細節下，或在具有其他替代及/或額外的方法、材料、或部件下，來實施各種實施例。在其他情況中，已知的結構、材料、或操作並未詳細地顯示或敘述，以為了避免模糊化本發明的各種實施例的態樣。

相似地，為了說明之目的，公開了具體的數量、材料、及組態以為了提供本發明的完整瞭解。儘管如此，可在不具有具體的細節下實施本發明。又，應瞭解，圖式所示的各種實施例是用於說明呈現，並且因此不必然按照比例繪製。在參照圖式時，相似的元件代表符號是在說明中意指相似的部件。

本說明書中的「一實施例」或「一個實施例」或其變化係意指涉及實施例所描述之特定的特徵、結構、材料、或特性被包括在本發明的至少一實施例中，但不表示其出現在每個實施例中。因此，諸如「在一實施例中」或「在一個實施例中」的用語在本說明書各處的出現不必然意指發明的相同實施例。又，可在一或更多個實施例中以任何適當的方式來組合特定的特徵、結構、材料、或特性。各種額外的層及/或結構可被包括在其他實施例中，及/或所描述的特徵可在其他實施例中省略。

此外，應瞭解，除非有明確指明，「一」或「一個」可意指「一或更多個」。

各種操作將以最有助於瞭解本發明的方式被描述成依序之多個分離的操作。然而，敘述的順序不應被解讀成暗示這些操作是必然取決於順序的。尤其，這些操作不需要按照敘述的順序來執行。所描述的操作能以和所述實施例不同的順序來執行。可執行各種額外的操作，及/或可在額外的實施例中省略所述的操作。

如在此所使用，用語「基材」意指且包括一基底材料或其上形成有材料的構造。可瞭解的是，基材可包括單一材料、複數層不同的材料、具有不同材料或不同結構在其中的區域之一層或多個層等。這些材料可包括半導體、絕緣體、導體、或其組合。例如，基材可以是一半導體基材、位在一支撐結構上的一基底半導體層、一金屬電極、或具有一或更多層、結構或區域形成在其上的一半導體基材。基材可以是一傳統的矽基材或其他包含一半導體材料層的塊體基材。如在此所使用，用語「塊體基材」意指且包括不僅矽晶圓，亦意指且包括矽覆絕緣物(silicon-on-insulator, SOI)基材，諸如矽覆藍寶石(silicon-on-sapphire, SOS)基材和矽覆玻璃(silicon-on-glass, SOG)基材，在基底半導體基礎上的矽磊晶層，以及其他半導體或光電材料，諸如矽-鍺、鍺、砷化鎵、氮化鎵、及磷化銦。該基材可加以摻雜或不摻雜。

現參照圖式，其中相似的元件代表符號係在數個視圖中意指相同或相應的部件。

圖1是用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法的電漿處理之一系統100的一實施例。在一進一步實施例中，系統100可設以執行用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法的態樣，如圖3至圖6E的實施例中所述。設以執行上述指明的製程條件之一蝕刻與電漿輔助沉積系統100被繪示在圖1中，其包含一處理腔室110、一基材支撐件120(其中待處理的晶圓125被固定在基材支撐件120上)、及一真空泵送系統150。晶圓125可以是半導體基材、晶圓、平面顯示器、或液晶顯示器。處理腔室110可設以促進蝕刻晶圓125的表面附近之處理區域145。一可離子化氣體或製程氣體的混合物經由一氣體散佈系統140被引進。對於給定的製程氣體流量，使用真空泵送系統150來調整製程壓力。

晶圓125可經由一夾持系統(未示出，諸如機械夾持系統或電氣夾持系統(例如靜電夾持系統))被固定到基材支撐件120。又，基材支撐件120可包括一加熱系統(未示出)或一冷卻系統(未示出)，其設以調整及/或控制基材支撐件120與晶圓125的溫度。加熱系統或冷卻系統可包含一再循環流動的熱傳流體，其中該再循環流動的熱傳流體在冷卻時從基材支撐件120接收熱且傳送熱到一熱交換系統(未示出)，及在加熱時從熱交換系統傳送熱到基材支撐件120。在其他實施例中，加熱/冷卻構件(諸如電阻式加熱構件或熱電式加熱器/冷卻器)可被包括在基材支撐件120以及處理腔室110的腔室壁和處理系統100內的任何其他部件中。

此外，可經由一背側氣體供應系統126將一熱傳氣體輸送到晶圓125的背側，以為了改善晶圓125與基材支撐件120之間的氣隙導熱性(gas-gap thermal conductance)。當需要使晶圓125的溫度控制升溫或降溫時，可以利用這樣的一個系統。例如，背側氣體供應系統可包含兩區域氣體散佈系統，其中氦氣隙壓力可在晶圓125的中心與邊緣之間獨立地被改變。

在圖1所示的實施例中，基材支撐件120可包含一電極122，RF功率經由電極122耦接到處理區域145。例如，可藉由從一RF產生器130經由一可選的阻抗匹配網路132傳送RF功率到基材支撐件120，而將基材支撐件120電氣地偏壓在一RF電壓。該RF電氣偏壓可用以加熱電子，以形成且維持電漿。在此組態中，系統100可運作成一RIE反應器，其中該腔室與一上氣體注射電極作為接地表面。

又，可使用一脈衝化偏壓訊號控制器131將位在RF電壓之電極122的電氣偏壓予以脈衝化。來自RF產生器130的RF功率輸出可被脈衝化在例如一關閉狀態與一開啟狀態之間。或者，RF功率在多個頻率下被施加到基材支撐件電極。又，阻抗匹配網路132可藉由減少反射的功率來改善RF功率到電漿處理腔室110的電漿之傳送。匹配網路形態(例如，L-型、π-型、T-型等)及自動控制方法係為熟悉此技藝之人士所知悉。

氣體散佈系統140可包含一噴淋頭設計，以引進製程氣體的混合物。或者，氣體散佈系統140可包含一多區域噴淋頭設計，以引進製程氣體混合物，及調整在晶圓125上方之製程氣體的混合物之散佈。例如，該多區域噴淋頭設計可設以相對於到晶圓125上方的實質中心區域之製程氣體流的量或組成而調整到晶圓125上方的實質周邊區域之製程氣體流的量或組成。在這樣的實施例中，氣體能以適當的組合被分配以在腔室110內形成高均勻的電漿。

真空泵送系統150可包括泵送速度能高達約8000公升/秒(及更大)的一渦輪分子真空泵(turbo-molecular vacuum pump, TMP)及用以調節腔室壓力的一閘閥。在用於乾式電漿蝕刻之傳統的電漿處理裝置中，可使用800至3000公升/秒的TMP。TMP對於低壓處理(典型地為小於約50毫托)是有用的。對於高壓處理(即大於約80毫托)，可使用一機械增壓泵及乾式粗抽泵。又，用以監控腔室壓力的一裝置(未示出)可耦接到電漿處理腔室110。

在一實施例中，源控制器155可包含一微處理器、記憶體、及一數位I/O埠，其能產生足以將輸入傳送且啟動到處理系統100之控制電壓，並監控來自電漿處理系統100的輸出。再者，源控制器155可耦接到RF產生器130、脈衝化偏壓訊號控制器131、阻抗匹配網路132、氣體散佈系統140、氣體供應器190、真空泵送系統150、以及基材加熱/冷卻系統(未示出)、背側氣體供應系統126、及/或靜電夾持系統128，並且可與其交換資訊。例如，儲存在記憶體中的程式可根據製程配方(process recipe)被用來啟動對處理系統100的前述部件的輸入，以在晶圓125上執行諸如電漿蝕刻製程或後加熱處理製程之電漿輔助製程。

此外，處理系統100可更包含一上電極170，RF功率可從RF產生器172經由可選的阻抗匹配網路174耦接到上電極170。在一實施例中，用於RF功率到上電極的施加之頻率可在約0.1 MHz到約200 MHz的範圍中。或者，本實施例可併同設以運作在GHz頻率範圍中的感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma, ICP)源、電容耦合電漿(Capacitive Coupled Plasma, CCP)源、放射狀線槽孔天線(Radial Line Slot Antenna, RLSA)源、設以運作在次GHz到GHz頻率範圍中的電子迴旋共振(Electron Cyclotron Resonance, ECR)源、及其他者來使用。此外，用於功率到下電極的施加之頻率可在約0.1 MHz到約80 MHz的範圍中。再者，源控制器155耦接到RF產生器172與阻抗匹配網路174，以為了控制RF功率到上電極170的施加。上電極的設計與實施係為熟悉此技藝之人士所熟知。上電極170與氣體散佈系統140可被設計在相同的腔室組件內，如圖所示。或者，上電極170可包含一多區域電極設計，以調整耦接到晶圓125上方的電漿之RF功率散佈。例如，上電極170可被分隔成一中心電極與一邊緣電極。

取決於應用，額外的元件(諸如感測器或計量元件)可耦接到處理腔室110且耦接到源控制器155，以收集即時資料，並使用這樣的即時資料來同時地控制在兩或更多個步驟(其涉及整合機制的沉積製程、RIE製程、抽除製程(pull process)、輪廓重塑製程、加熱處理製程、及/或圖案轉移製程)中之兩或更多個選擇的整合操作變數。又，相同的資料可用以確保達成整合目標，其中該些整合目標包括後加熱處理、圖案化均勻性（均勻性）、結構的抽拉(pulldown)、結構的削減(slimming)、結構的深寬比(aspect ratio)、線寬粗糙度、基材產出、擁有者的成本、及諸如此類者之完成。

藉由調節施加的功率，通常是經由脈衝頻率與工作週期(duty ratio)的改變，從以連續波(continuous wave, CW)產生的脈衝來獲得顯著之不同的電漿性質是可能的。結果，電極的RF功率調節可對時間平均離子通量與離子能量提供控制。

圖2繪示一塗覆系統200，塗覆系統200包括一塗覆腔室210、耦接到塗覆腔室210且設以支撐晶圓125的一基材支撐件220、及設以分配溶液(諸如旋塗式氧化矽材料(spinnable silicon oxide material)、旋塗式氮化矽材料(spinnable silicon nitride material)、旋轉塗佈碳材料(spin-on-carbon material)、旋轉塗佈玻璃材料(spin-on-glass material)、或諸如此類者)的一溶液噴嘴232。此外，塗覆系統200包括一控制器250，控制器250耦接到基材支撐件220與溶液噴嘴232，並且設以與基材支撐件220和溶液噴嘴232交換資料、資訊、及控制訊號。

基材支撐件220設以在從溶液噴嘴232液分配於晶圓125的上表面期間旋轉(或轉動)晶圓125。耦接到基材支撐件220的一驅動單元222設以旋轉基材支撐件220。驅動單元22可以例如容許設定旋轉速率、及基材支撐件旋轉224的加速度。

溶液噴嘴232係設置成實質上靠近晶圓125的中心及其上表面上方。噴嘴232設以於實質上垂直於晶圓125的上表面之方向在晶圓125的上表面上分配溶液(諸如旋塗式氧化矽材料、旋塗式氮化矽材料、感光性可圖案化光阻層、旋轉塗佈碳材料、旋轉塗佈玻璃材料、或諸如此類者)。噴嘴232耦接到一控制閥234的出口端236。控制閥234的入口端238耦接到一溶液供應系統240。控制閥234可設以調節在晶圓125上分配該溶液。當開啟時，溶液被分配到晶圓125上。當關閉時，溶液係不分配到晶圓125上。溶液供應系統240可包括一流體供應閥242、一過濾器244、及一流量量測/控制裝置246的至少一者。此外，當如噴嘴232的重像(ghost image)所示分配溶液時，噴嘴232設以使用平移驅動組件260在徑向方向從晶圓125的中心平移到晶圓125的周邊邊緣。

此外，控制器250包括一微處理器、記憶體、及一數位I/O埠(潛在地包括D/A及/或A/D轉換器)，其能產生控制電壓足以將輸入傳送且啟動到基材支撐件220的驅動單元222、第一控制閥234、溶液供應系統240、及平移驅動系統260，並監控來自這些系統的輸出。儲存在記憶體中的程式係用以根據儲存的製程配方與這些系統互動。

控制器250可相對於塗覆系統200在附近設置，或其可相對於塗覆系統200經由網際網路或內部網路在遠端地設置。因此，控制器250可使用直接連接、內部網路、及網際網路的至少一者與塗覆系統200交換資料。控制器250可耦接到位在客戶位置(即元件製造業者等)的內部網路，或耦接到位在供應商位置(即設備製造業者)的內部網路。又，另一電腦(即控制器、伺服器等)可存取控制器250，以經由直接連接、內部網路、及網際網路的至少一者來交換資料。

在一些實施例中，晶圓125可在圖1的系統100與圖2的系統200之間被傳送，以執行以下所述的方法之特定態樣。在其他實施例中，系統100和200均可被整合成單一個單元、或具有多個處理腔室110、210等的單一個單元。

圖3繪示用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法300的一實施例。在一實施例中，方法300包括接收一基材，其中該基材具有形成在其上的一多線路層，如方塊302所示，該多線路層包括具有複數個材料的交替線路之圖案的一區域，其中各個線路具有一水平厚度、一垂直高度且水平地延伸越過一下伏層，其中交替線路的圖案的各個線路係從該多線路層的頂表面垂直地延伸到該多線路層的底表面。如方塊304所示，這樣的方法300可亦包括在該多線路層中形成一圖案化凹部，該凹部在基材上定義一反轉圖案。在一實施例中，方法300亦可包括使用一第一沉積製程來沉積一第一栓塞層在該圖案化凹部中，如方塊306所示。在方塊308，方法300可包括使用一第二沉積製程來沉積一第二栓塞層在該圖案化凹部中，該第二沉積製程與該第一沉積製程不同。

上述的系統與方法的實施例可製造一晶圓125，其具有形成在其上的一結構，如圖4A所示。圖4A的實施例係繪示可能在僅使用原子層沉積(atomic layer deposition, ALD)，或者替代地僅使用旋轉塗佈製程(spin-on process)的色調反轉製程中產生之可能的缺陷402。例如，缺陷402可以是如圖4A所示的間隙或孔隙。在一實施例中，缺陷402可被形成在色調反轉製程所形成之一栓塞中。在一些實施例中，缺陷402可被形成在該多線路層上方的一層中。在其他實施例中，缺陷402可被形成在該多線路層中。其他缺陷可包括在該多線路層中之不完全填充的凹部等。

如圖4B所示，缺陷402可在如圖3所示之方法300的一實施例中被避免，其中使用亦如ALD製程來形成一第一栓塞層及接著使用例如旋轉塗佈製程來形成一第二栓塞層。如圖4B所示，相較於包括僅使用ALD製程或僅使用旋轉塗佈製程來形成單一個栓塞層之製程所產生的栓塞，這樣的實施例產生了更一致的栓塞形成。

圖5A至圖5L繪示根據一色調反轉製程來處理基材的製程流程之實施例。在圖5A，該製程包括接收一基材，其中該基材具有形成在其中的複數個層。在一實施例中，這樣的基材可包括一低K層502、四乙氧基矽烷(TEOS)層504、一金屬硬遮罩(metal hardmask, MHM)層506、一核心介電層508、一平坦化層510、及一抗反射塗覆(anti-reflective coating, ARC)層512。在一實施例中，平坦化層510可包括一旋轉塗佈材料，諸如旋轉塗佈碳(spin-on-carbon, SOC)或旋轉塗佈玻璃(spin-on-glass, SOG)。在一實施例中，一圖案化層514可被形成在ARC層512上。在一實施例中，圖案化層514可以是一聚合物光阻層。乾

圖5B繪示根據圖案化層514定義的圖案來蝕刻圖5A所示的堆疊，以移除部分的核心介電層508。在一實施例中，餘留之部分的核心介電層508定義了用於待形成在基材上的核心。此外，在圖5B中，可使用沉積與反應性離子蝕刻方法的組合在鄰近核心處形成間隔物516。具有通常技藝之人士係知悉各種用以形成核心介電層508的核心與間隔物516之方法。

圖5C繪示於沉積第二平坦化層518在核心介電層508中的特徵部上方及形成間隔物516之後的一基材的一實施例的剖視圖。在這樣的實施例中，可將間隔物516之間的間隙填充來自第二平坦化層518的材料。如在此所使用，用語「多線路層」係指分散的材料之垂直線路的水平配置，例如包括間隔物516、核心介電層508中的特徵部、及部分的第二平坦化層518之組合，如圖5C的多線路層515所示。此外，可在第二平坦化層518上形成一第二ARC層520，及可在第二ARC層520上形成一第二圖案化層522。

在一實施例中，如圖5D所示，由第二圖案化層522所暴露之第二ARC層520與第二平坦化層518的區域可被蝕刻去除，以產生一第一凹部524。在這樣的實施例中，第一凹部524可移除核心介電層508中的特徵的其中之一。在一實施例中，可使用一或更多個蝕刻製程來形成第一凹部524，例如包括反應性離子蝕刻製程。可在圖1的系統100中執行這樣的製程。

在圖5E的實施例中，可在凹部524中形成一第一栓塞層526。在一實施例中，可藉由沉積一旋轉塗佈塊材塗覆物在基材上方來形成第一栓塞層526。該旋轉塗佈塊材塗覆物可至少部分地填充形成在間隔物516之間的該部分的多線路層515。不幸地，如涉及圖4A所討論，由於旋轉塗佈技術的限制及多線路層515中的特徵部的尺寸，該間隙可能無法被栓塞526完全填充。

圖5F的結果係繪示在移除第二平坦化層518與形成在其上的層之後的基材。在一實施例中，亦可從部分的多線路層515移除第二平坦化層518。

在圖5G中，在基材上於多線路層515上方沉積一第三平坦化層528。此外，可在第三平坦化層528上方沉積一第三ARC層530，及可在第三ARC層530上形成一第三圖案化層532。在一實施例中，如圖5H所示，可形成一第二凹部534，其穿過第三ARC層530與第三平坦化層528且向下穿過所選擇之部分的多線路層515到MHM層506。如圖5I所示，可將第二凹部534填充一第二栓塞層536。

在圖5I的實施例中，可在凹部534中形成該第二栓塞層536。在一實施例中，可藉由在基材上方沉積一旋轉塗佈塗塊材覆物來形成第二栓塞層536。該旋轉塗佈塊材塗覆物可至少部分地填充形成在間隔物516之間的該部分的多線路層515。不幸地，如涉及圖4A所討論，由於旋轉塗佈技術的限制及多線路層515中的特徵部的尺寸，該間隙可能無法被第二栓塞層536完全填充。

在圖5J中，在多線路層515上方將部分的第二栓塞層536與第三ARC層530被移除。此外，可移除第三平坦化層528，包括部分的多線路層515中之第三平坦化層528，如圖所示。所產生的多線路層515可包括線路，該些線路包含間隔物516、核心介電層508、第一栓塞層526、及第二栓塞層536。在圖5K的實施例中，可移除包含核心介電層508的線路，及在圖5L中，可在由間隔物之間的間隙與移除的核心介電層508所暴露之區域中蝕刻MHM層506。例如，可使用反應性離子蝕刻或諸如此類者來蝕刻MHM層506。

儘管已經以特定順序的操作，或特定順序的配置或沉積之層，來呈現涉及圖5A至圖5L描述的實施例，具有通常技藝之人士可瞭解的是可在不具限制下使用更多、更少、或替代的操作與材料層，而不脫離本實施例的範疇。確實，具有通常技藝之人士可瞭解的是可根據在各種實施例中描述的製程來形成替代的材料或替代的實體特徵。

如上所進一步描述，當多線路層515中的間隙之臨界尺寸是足夠小到使得旋轉塗佈塗覆物無法完全填充間隙時，所描述之製程的特定態樣(特別是圖5E與圖5I之中者)是有問題的。在一實施例中，可使用圖6A至圖6E中描述的額外的步驟來減輕在第一栓塞層526及/或第二栓塞層536中之孔洞、間隙、或其他缺陷的形成。

在一實施例中，圖6A的製程是開始於實質上接收工件，如涉及圖5D所描述，其中凹部524被形成在第二ARC層520與第二平坦化層518中，包括穿過一部分的多線路層515向下到MHM層506。

在圖6B中，可在凹部524中形成一薄膜栓塞層602。在一實施例中，薄膜栓塞層602的厚度可以是在以凹部524來移除的多線路層515的區域中之間隔物516之間的空間的寬度之約一半。在一個這樣的實施例中，可使用原子層沉積製程或諸如此類者來沉積薄膜栓塞層602。在一進一步實施例中，亦可在凹部524的垂直表面606與ARC層520的水平表面上沉積薄膜栓塞層602。

在圖6C中，製程可包括形成一次要栓塞層608，包括在由薄膜栓塞層602所餘留的間隙610中。在一個這樣的實施例中，可使用旋轉塗佈沉積製程來形成該次要栓塞層608。在圖6D的步驟中，可移除次要栓塞層608、薄膜栓塞層602、ARC層520、及第二平坦化層518向下到多線路層515的上表面。在圖6E中，可進一步地移除在多線路層515中之部分的第二平坦化層518。在這樣的實施例中，製程可接著繼續進行圖5G或圖5K，如圖5A至圖5L所述。在這樣的實施例中，由ALD製程沉積的薄膜栓塞層602與由旋轉塗佈沉積製程形成的次要栓塞層608之組合可實質上減少在標準的栓塞形成製程中之間隙、孔洞、及其他缺陷。例如，圖4A所述的結構可以是圖5A至圖5L中描述的製程的結果，而圖4B的結構可以是圖6A至圖6E中描述的製程的結果。

圖7A至圖7F繪示在各種階段的處理下之部分的工件的俯視圖。在繪示的實施例中，被執行在工件上的製程是一色調反轉圖案化製程。這樣的製程對於自對準塊體圖案化(self-aligned block patterning)，及尤其對於用在次30奈米範圍的臨界尺寸中的元件之自對準雙重圖案化(self-aligned double patterning, SADP)是特別有用的。

圖7A至圖7C繪示圖5A至圖5I中描述的製程的步驟的結果，其中僅形成了一旋轉塗佈栓塞。圖7D至圖7F繪示圖6A至圖6E中描述的雙栓塞製程的結果，其中形成了一第一ALD栓塞層與一第二旋轉塗佈栓塞層。

圖7A與圖7D顯示形成在工件中的複數個栓塞。在圖7A的實施例中，該些栓塞可包含從第一栓塞層526與第二栓塞層536形成的栓塞，分別如圖5F與圖5J所示。圖7D中的栓塞可包括雙栓塞結構，包括藉由薄膜栓塞層602與次要栓塞層608形成的栓塞，如圖6E所示。圖7A與圖7D繪示在回蝕與灰化製程之後的結構，如圖6D所示。

圖7B與圖7E顯示在從多線路層515移除平坦化層518之後的工件的一實施例。這樣的步驟分別被顯示在圖5K與圖6E。如圖所示，相較於圖7B的結果，圖7E的結果顯示改善的臨界尺寸。

圖7C與圖7F顯示在MHM層506的回蝕之後的工件的一實施例，如圖5L所示。圖7C的實施例繪示在形成了單一層栓塞之後的結果(如圖5G至圖5K所示)，及圖7F繪示在於MHM回蝕之前執行圖6A至圖6E的增強製程之後的結果的一實施例。在繪示的實施例中，MHM層506包括氮化鈦(TiN)。

圖7C與圖7F的結果的比較顯示了由圖6A至圖6F的增強製程與圖3的方法所形成的栓塞結構之改善的臨界尺寸。具有通常技藝之人士可知悉這些方法之方法或應用的各種替代實施例，其落入在此所述或所設想的實施例的範疇。

額外的優點與變更對於熟悉此技藝之人士是顯見的。因此，以寬廣態樣解讀的本發明不會受限在特定細節、代表性設備與方法、及所顯示與描述的示例性實例。是以，可在不脫離大致上發明概念的範疇下從這樣的細節進行偏離。

100:系統 110:處理腔室 120:基材支撐件 122:電極 125:晶圓 126:背側氣體供應系統 128:靜電夾持系統 130:RF產生器 131:脈衝化偏壓訊號控制器 132:阻抗匹配網路 140:氣體散佈系統 145:處理區域 150:真空泵送系統 155:源控制器 170:上電極 172:RF產生器 174:阻抗匹配網路 190:氣體供應器 200:塗覆系統 210:塗覆腔室 220:基材支撐件 222:驅動單元 224:旋轉 232:溶液噴嘴 234:控制閥 236:出口端 238:入口端 240:溶液供應系統 242:流體供應閥 244:過濾器 246:流量量測/控制裝置 250:控制器 260:平移驅動組件 402:缺陷 502:低K層 504:四乙氧基矽烷(TEOS)層 506:金屬硬遮罩(metal hardmask, MHM)層 508:核心介電層 510:平坦化層 512:抗反射塗覆(anti-reflective coating, ARC)層 514:圖案化層 515:多線路層 516:間隔物 518:第二平坦化層 520:第二ARC層 522:第二圖案化層 524:第一凹部 526:第一栓塞層 528:第三平坦化層 530:第三ARC層 532:第三圖案化層 534:第二凹部 536:第二栓塞層 602:薄膜栓塞層 606:垂直表面 608:次要栓塞層 610:間隙

併入在本說明書中且構成本說明書的一部份之附圖係繪示本發明的實施例，並且連同以上的概述和以下的詳細說明用以描述本發明。

圖1繪示用於半導體處理之一反應性離子蝕刻(reactive ion etch, RIE)的一實施例。

圖2繪示一旋轉塗佈塗覆系統半導體處理的一實施例。

圖3繪示用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法的一實施例。

圖4A繪示用於半導體處理的製程之一工件結果的剖視圖。

圖4B繪示用於半導體處理的製程之一工件結果的剖視圖。

圖5A繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖5B繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖5C繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖5D繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖5E繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖5F繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖5G繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖5H繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖5I繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖5J繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖5K繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖5L繪示位在用於色調反轉圖案化的半導體製程的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖6A繪示位在用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖6B繪示位在用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖6C繪示位在用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖6D繪示位在用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖6E繪示位在用於色調反轉圖案化的雙栓塞方法的一步驟之工件的一實施例的剖視圖。

圖7A繪示一色調反轉圖案化製程之結果的一實施例的俯視圖。

圖7B繪示一色調反轉圖案化製程之結果的一實施例的俯視圖。

圖7C繪示一色調反轉圖案化製程之結果的一實施例的俯視圖。

圖7D繪示用於色調反轉圖案化的雙栓塞製程的一步驟之結果的一實施例的俯視圖。

圖7E繪示用於色調反轉圖案化的雙栓塞製程的一步驟之結果的一實施例的俯視圖。

圖7F繪示用於色調反轉圖案化的雙栓塞製程的一步驟之結果的一實施例的俯視圖。

Claims

一種用以處理一基材之方法，該方法包含：接收該基材，該基材具有形成在其上的一多線路層，該多線路層包括具有複數個材料的交替線路之一圖案的一區域，其中各個線路具有一水平厚度、一垂直高度，且水平地延伸越過一下伏層，其中交替線路的該圖案的各個線路係從該多線路層的一頂表面垂直地延伸到該多線路層的一底表面；在該多線路層中形成一第一圖案化凹部，該凹部在該基材上定義一反轉圖案；使用一第一沉積製程來沉積一第一栓塞層在該第一圖案化凹部中；及使用一第二沉積製程來沉積一第二栓塞層在該第一圖案化凹部中，該第二沉積製程與該第一沉積製程不同，其中形成該第一圖案化凹部的步驟更包含：在該多線路層上方形成一圖案化層；在由該圖案化層暴露的一區域中蝕刻被形成在該多線路層上方的一或更多個層，以從該多線路層的該頂表面移除材料；及蝕刻該多線路層的一區域，以移除該多線路層的至少一線路。
如請求項1之方法，其中該第一沉積製程包含一原子層沉積(ALD)製程。
如請求項2之方法，其中該第一栓塞層包含一材料，該材料適合用於藉由該原子層沉積製程之沉積，及適合用於相對於包含該多線路層的該複數個材料的一或更多個材料之選擇性蝕刻。
如請求項1之方法，其中該第二沉積製程包含一旋轉塗佈製程。
如請求項4之方法，其中該第二栓塞層包含一材料，該材料適合用於藉由該旋轉塗佈製程之沉積，及適合用於填充一部分的該圖案化凹部，該部分的該圖案化凹部是被形成在形成於該多線路層上方的一塗覆層中。
如請求項1之方法，其中該多線路層更包含一核心介電材料與間隔物材料。
如請求項6之方法，其中該多線路層更包含一旋轉塗佈材料。
如請求項1之方法，更包含移除該第二栓塞與鄰近層，以暴露該多線路層的該頂表面。
如請求項1之方法，更包含：在該多線路層中形成一第二圖案化凹部，該凹部在該基材上定義一反轉圖案；使用該第一沉積製程來沉積一第三栓塞層在該第二圖案化凹部中；及使用該第二沉積製程來沉積一第四栓塞層在該第二圖案化凹部中。
如請求項9之方法，其中該第三栓塞層包含與該第一栓塞層相同的材料。
如請求項9之方法，其中該第四栓塞層包含與該第二栓塞層相同的材料。
如請求項1之方法，更包含在該基材上執行一色調反轉製程，以移除靠近該第一栓塞層與該第二栓塞層的至少一者之部分的該多線路層。
如請求項12之方法，其中移除該第二栓塞的步驟包含執行一化學機械研磨(CMP)製程。
如請求項7之方法，更包含使用一灰化製程來移除在包含該旋轉塗佈材料的該多線路層中的一線路。
如請求項14之方法，更包含移除在包含該核心介電材料的該多線路層中的一線路。
如請求項15之方法，更包含在藉由移除該核心介電材料的該線路所暴露的一區域中移除位在該多線路層下方之一部分的一下伏層。
如請求項16之方法，更包含在藉由移除該旋轉塗佈材料的該線路所暴露的一區域中移除一部分的該下伏層。