EUVL也需要大大降低的压强。
[0041] 气锁342可以是"出"装载锁，指的是将衬底从服务于沉积模块620a的VTM 338 传输出来到达图案化模块340,并且气锁346可以是"进"装载锁，指的是将衬底从图案化模 块340传输回进到VTM338。进装载锁346也可提供到所述工具的外部的用于衬底进出的接 口。每个处理模块具有使模块接口到VTM 338的刻面。例如，沉积工艺模块320a具有刻面 336。在每个刻面内部，传感器，例如，如图所示传感器1-18,用于当晶片626在各站之间移 动时检测晶片626的通过。图案化模块340以及气锁342和346可以被类似地配备有其他 刻面和传感器（未示出）。
[0042] 主VTM机械手322在包括气锁342和346的模块之间传送晶片326。在一个实施方 式中，机械手322具有一个臂，在另一实施方式中，机械手322具有两个臂，每个臂具有端部 执行器324以拾取晶片（例如晶片326)用于运输。前端机械手344,用于将晶片326从出 气锁342传输到图案化模块340,从图案化模块340传输进入进气锁346。前端机械手344 还可以在进装载锁和工具的用于衬底进出的外部之间传输晶片326。因为进气锁模块346 具有将大气与真空之间的环境相匹配的能力，所以晶片326能够在不被损坏的情况下在两 种压强环境之间移动。
[0043] 应当注意的是，EUVL工具通常比沉积工具在更高的真空下工作。如果是这种情况， 合乎期望的是在从沉积到图案化工具的传输过程中提高衬底的环境真空，以允许在衬底和 沉积的含金属膜进入图案化工具之前进行脱气。出气锁342可以通过将传输的晶片保持在 不高于图案化模块340中的压强的较低的压强下持续一段时间以及排出任何抽气来提供 这个功能，以使图案化工具340的光学元件不受到来自衬底抽气的污染。抽气出气锁的合 适的压强不大于1E-8乇。
[0044] 在一些实施方式中，系统控制器650 (其可以包括一个或多个物理或逻辑控制器） 控制群集工具和/或它的单独的模块的操作的部分或全部。应当注意的是，控制器可以相 对于集群结构体系是本地的，或可以位于生产工厂中的集群结构体系的外部，或在远程位 置并通过网络连接到集群结构体系。系统控制器650可以包括一个或多个存储器设备和一 个或多个处理器。该处理器可以包括中央处理单元（CPU)或计算机、模拟和/或数字输入 /输出连接，步进电机控制器板、以及其他类似部件。用于执行适当的控制操作的指令在处 理器上执行。这些指令可以存储在与控制器相关联的存储器设备，或者它们可以通过网络 提供。在某些实施方式中，系统控制器执行系统控制软件。
[0045] 该系统控制软件可以包括用于控制工具或模块操作的任何方面的数量和/或应 用的时序的指令。系统控制软件可以以任何合适的方式进行配置。例如，可以编写各种处 理工具组件子程序或控制的对象，以控制进行各种处理工具工艺所需要的处理工具组件的 操作。系统控制软件可以以任何合适的计算可读编程语言进行编码。在一些实施方式中， 系统控制软件包括用于控制上述的各种参数的输入/输出控制（IOC)的排序指令。例如， 半导体制造过程的各阶段可包括用于由系统控制器执行的一个或多个指令。例如，设定用 于冷凝、沉积、蒸发、图案化和/或蚀刻阶段的工艺条件的指令可以被包括在相应的配方阶 段中。 结论
[0046] 本文所述的结合真空的膜沉积和光刻工艺及装置提供EUV敏感金属膜沉积，并随 后在真空环境中通过EUV曝光直接图案化，以防止它们的分解或劣化。EUVL是在真空中完 成的，以避免入射的13. 5nm的光通量因受到环境气体的光吸收而劣化。其中描述结合真 空的硬掩模工艺的优点尤其是：EUV系统的真空操作开辟了使用对氧和水分敏感的化合物 的可能性；在装置中结合真空的沉积系统与EUV系统使得能够使用这些材料。金属前体的 光分解产生非线性反应，其中光分解通过金属膜的增加的吸收而增强。金属在高能量的二 次电子的热化方面比光致抗蚀剂好，从而改善对比度或LER。直接使用金属膜作为掩模或 用图案扩增允许非常薄的膜，并减少所需的曝光时间。对于蚀刻来说金属膜是较好的硬掩 模，并从掩模的角度来说减少了所需的厚度。此外，按照本文中所描述工艺可以继续进行与 EUV真空和光学元件相容的材料、具有用于金属沉积的适当剂量阈值的有机金属前体、以及 具有多个光分解事件以消除在一定空间中的成核点的成核膜的进一步的发展和优化。
[0047] 应当理解，本文所述的示例和实施方式仅用于说明性的目的，并且根据所述的示 例和实施方式的各种修改或变化，将启发本领域的技术人员。虽然为了清楚起见省略了各 种细节，但可以实现各种设计替代方案。因此，这些实施例应被认为是说明性的而非限制性 的，并且本发明并不限于本文给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围内进行修改。
【主权项】
1. 一种形成金属硬掩模的无光致抗蚀剂的方法，其包括： 在半导体衬底上沉积EUV敏感的含金属膜；以及 在真空环境中通过EUV曝光直接图案化所述含金属膜以形成所述金属硬掩模。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述含金属膜是金属盐。3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述金属盐是金属卤化物。4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述金属是锡（Sn)。5. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述金属是铪（Hf)。6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述含金属膜是有机金属化合物。7. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述有机金属化合物的所述金属是锡（Sn)。8. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体衬底是包括部分形成的集成电路的 硅晶片，所述方法还包括： 在所述沉积之前，提供所述半导体衬底在第一反应器室中用于沉积含金属膜；和 在所述沉积之后，在真空下将所述衬底传送到光刻处理室以进行图案化。9. 根据权利要求8所述的方法，其还包括在进入所述光刻处理室之前，对所述衬底除 气。10. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述除气包括降低所述衬底周围的压强至不大 于1E-8乇。11. 根据权利要求1所述的方法，其还包括通过在所述金属硬掩模上选择性沉积进行 的图案扩增。12. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述选择性沉积包括无电沉积。13. -种形成金属硬掩模的无光致抗蚀剂的方法，其包括： 在半导体衬底上沉积对包含光子、电子、质子、离子或中性物质的图案化剂敏感的含金 属膜，使得所述膜能通过暴露于这些物质中的一种被图案化；以及 通过在真空环境中暴露于所述图案化剂直接图案化所述含金属膜。14. 根据权利要求13所述的方法，其中： 所述含金属膜是感光性的；以及 所述图案化是利用光学光刻进行的。15. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述光学光刻是EUV光刻。16. -种用于进行无光致抗蚀剂的金属硬掩模的形成的装置，所述装置包括： 含金属膜沉积模块； 含金属膜图案化模块； 连接所述沉积模块和所述图案化模块的真空传送模块。17. 根据权利要求16所述的装置，其中： 所述沉积模块包括用于沉积感光性金属卤化物膜或有机金属化合物膜的反应器室；以 及 所述图案化模块包括具有低于30nm的波长的辐射源的光刻工具。18. 根据权利要求17所述的装置，其中，所述图案化模块是EUV光刻工具。19. 根据权利要求17所述的装置，其中，所述图案化模块具有选自由光子、电子、质子、 离子和中性物质组成的组中的图案化剂的源，使得所述含金属膜能通过暴露于所述图案化 剂进行图案化。20. 根据权利要求17所述的装置，其还包括用于将衬底从所述图案化模块传送到所述 真空传送模块的入装载锁，以及用于将衬底从所述真空传送模块传送到所述图形化模块的 出装载锁；且其中所述出装载锁用作除气模块。21. 根据权利要求17所述的装置，其还包括控制器，该控制器包括用于进行无光致抗 蚀剂的金属硬掩模形成的指令，所述指令包括用于以下操作的指令： 在所述含金属膜沉积模块中，在半导体衬底上沉积EUV敏感的含金属膜； 将所述衬底在真空下传送到所述含金属膜图案化模块；以及 在所述含金属膜图案化模块中，在真空环境中通过EUV曝光直接图案化所述含金属膜 以形成所述金属硬掩模。
【专利摘要】本发明涉及结合真空的硬掩模工艺和装置，具体而言，用于形成金属硬掩模的结合真空的无光致抗蚀剂的方法和装置可以提供低于30纳米图案的分辨率。在半导体衬底上沉积对图案化剂敏感的含金属(例如，金属盐或有机金属化合物)膜。含金属膜然后通过在真空环境下暴露于图案化剂而被直接图案化(即，不使用光致抗蚀剂)，从而形成所述金属掩模。例如，所述含金属膜是感光性的，图案化使用低于30nm波长的光的光刻(诸如EUV光刻)来进行。
【IPC分类】H01L21/033, H01L21/67
【公开号】CN105047541
【申请号】CN201510053668
【发明人】杰弗里·马克斯, 理查德·A·戈奇奥, 丹尼斯·M·豪斯曼, 阿德里安·拉瓦伊, 托马斯·尼斯利, 斯利士·K·雷迪, 巴德里·N·瓦拉达拉简, 阿尔图尔·科利奇, 乔治·安德鲁·安东内利
【申请人】朗姆研究公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年2月2日
【公告号】US20150221519