專利名稱：制備無氮介質抗反射層薄膜的方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種制備無氮介質抗反射層薄膜的方法。
背景技術：
隨著半導體元件集成度提高，半導體元件的線寬要求越來越小，關鍵尺寸(CD，Critical Dimension)的控制也越來越重要。在光刻制程中，由于晶圓表面已存在外型的高低落差，因此在光阻覆蓋于晶圓表面時，會隨著光阻的平坦化特性，造成光阻厚度不一。因而當曝光光線在光阻中行進時，在晶圓表面會存在一定的衍射、反射和散射現象，從而降低 了隨著曝光加工特征尺寸的縮小，并且入射光的反射和散射對提高圖形分辨率的影響也越來越大。為了提高曝光系統分辨率的性能，通常采用的一種方式是在形成曝光光刻膠之前，先在晶圓的表面覆蓋一層介質抗反射層(DARC, Dielectric Anti-ReflectionCoating)，如氮氧化硅(SiON)。這是因為DARC層受到晶圓表面的布局起伏的影響較小。并且該方法特別適用于深紫外光刻技術(例如193nm光刻技術)。該方法的主要特點是可以通過調節DARC層的材料(Si、0、N或C)比例或改變CVD的制程參數(如氣體流量、壓力等)來調整 DARC 層的反射指數(refractive index) η 與吸收系數(extinction coefficient) k值，從而實現良好的相位偏移，改善曝光光線在光阻中行進時在晶圓表面存在的衍射、反射和散射現象。然而，由于傳統的介質抗反射層SiON中含有氮，如果光刻膠直接與SiON接觸的話，會造成光刻膠的中毒(Photoresist poisoning)現象,直接導致光刻膠不可用。為了避免光刻膠的中毒現象，提出了采用無氮介質抗反射層，如SiOCH，來代替含氮介質抗反射層SiON。由于介質抗反射層材料的193nm的n/k值對于193nm的光刻來說非常重要，直接決定了光刻的工藝窗口，因此保持介質抗反射層材料的193nm的n/k值在一定的范圍之內，對于光刻工藝的穩定性來說尤為重要。目前業界使用的無氮介質抗反射層材料主要有兩種，一種是AMAT公司的,一種是NVLS公司的，NVLS公司的這種材料使用的范圍較為廣泛，但是其在193nm的n/k值，尤其是k值的均一性比較差，多在5%左右，甚至高達10%以上，會對后續光刻產生嚴重的影響，使其各區域的反射不同，進而導致曝光出來的圖形產生差異，影響硅片的良率。SiOCH的n/k值同樣可通過改變CVD的制程參數來調整。然而，調整介質抗反射層的η與k值往往隨著不同的制程要求，而有不同的技術難度。想要隨著不同的制程要求，將介質抗反射層的η與k值調整到最佳條件下，需要不斷地調整形成介質抗反射層的各種條件。因此，何如調整工藝，以提高無氮介質抗反射層的193nm的n/k值均一性成為目前業界亟需解決的技術問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，以提高無氮介質抗反射層的193nm的n/k值均一'丨生。為解決上述問題，本發明提出一種制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，該方法采用化學氣相沉積工藝制備無氮介質抗反射層薄膜，其中化學氣相沉積工藝的工藝條件為反應氣體硅烷、二氧化碳和氦氣；腔體壓力大于3mTorr ；沉積時間每一步的主要沉積時間大于3S。可選的，所述硅烷的流量大于70sCCm。
可選的，所述二氧化碳和氦氣的總流量大于15slm。可選的，所述無氮介質抗反射層薄膜為SiOCH。可選的，所述無氮介質抗反射層薄膜的厚度為100-500,^^可選的，所述無氮介質抗反射層薄膜的193nm n/k值均一性小于3%。可選的，所述化學氣相沉積工藝采用的機臺為諾發公司生產的vector機臺。與現有技術相比，本發明采用化學氣相沉積工藝制備無氮介質抗反射層薄膜，其中，化學氣相沉積工藝采用硅烷、二氧化碳和氦氣作為反應氣體，其反應的腔體壓力大于3mT0rr，并且保持每一步的主要沉積時間大于3S，從而極大地提高了制得的無氮介質抗反射層薄膜的193nm n/k值的均一性，使其滿足193nm光刻工藝的需求，能夠給予光刻更大的工藝窗口。
圖I為本發明實施例提供的不同化學氣相沉積工藝條件下制備的無氮介質抗反射層薄膜的參數結果。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的制備無氮介質抗反射層薄膜的方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。本發明的核心思想在于，提供一種制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，該方法采用化學氣相沉積工藝制備無氮介質抗反射層薄膜，其中，化學氣相沉積工藝采用硅烷、二氧化碳和氦氣作為反應氣體，其反應的腔體壓力大于3mT0rr，并且保持每一步的主要沉積時間大于3S，從而極大地提高了制得的無氮介質抗反射層薄膜的193nm n/k值的均一性，使其滿足193nm光刻工藝的需求，能夠給予光刻更大的工藝窗口。請參考圖1，圖I為本發明實施例提供的不同化學氣相沉積工藝條件下制備的無氮介質抗反射層薄膜的參數結果，結合圖1，本發明實施例提出供了一種制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，該方法采用化學氣相沉積工藝制備無氮介質抗反射層薄膜，其中化學氣相沉積工藝的工藝條件為反應氣體娃燒、二氧化碳和氦氣；具體地，所述娃燒的流量大于70sccm,所述二氧化碳和氦氣的總流量大于15slm ；腔體壓力大于3mTorr ；沉積時間每一步的主要沉積時間大于3S。并且，所述化學氣相沉積工藝采用的機臺為諾發公司生產的vector機臺。且所述無氮介質抗反射層薄膜為SiOCH，其厚度為丨00-500人》其中，圖I給出了化學氣相沉積工藝的一些具體工·藝條件，例如化學氣相沉積工藝的工藝條件可為如下情況I)硅烷(SiH4)的流量為85sccm，二氧化碳(C02)的流量為8slm，氦氣(He)的流量為3slm，腔體壓力(Pres)為3. 6mTorr，每一步的主要沉積時間(SDT)為9. IS ;這種工藝條件下制得的無氮介質抗反射層薄膜的厚度為269.1人，其I93nm η值(η 193)為I. 7153,193nm k 值(k 193)為 O. 1989 ；2)硅烷(SiH4)的流量為70sccm，二氧化碳(C02)的流量為8slm，氦氣(He)的流量為I. 5slm,腔體壓力(Pres)為3. 6mTorr,每一步的主要沉積時間(SDT)為9. 7S ;這種工藝條件下制得的無氮介質抗反射層薄膜的厚度為264%2人，其I93nm η值(η 193)為I. 6849,193nm k 值(k 193)為 O. 1006 ；3)硅烷(SiH4)的流量為85sccm，二氧化碳(C02)的流量為8slm，氦氣(He)的流量為lslm，腔體壓力(Pres)為3mTorr，每一步的主要沉積時間(SDT)為8. 6S ;這種工藝條件下制得的無氮介質抗反射層薄膜的厚度為257.8人，其193nm η值(η 193)為L 7195,193nmk 值(k 193)為 O. 2266 ；4)硅烷(SiH4)的流量為85sccm，二氧化碳(C02)的流量為8slm，氦氣(He)的流量為I. 5slm，腔體壓力(Pres)為3mTorr，每一步的主要沉積時間(SDT)為9S ;這種工藝條件下制得的無氮介質抗反射層薄膜的厚度為262.3人，其193nm η值(η 193)為I. 7236,193nmk 值(k 193)為 O. 2436 ；5)硅烷(SiH4)的流量為70sccm，二氧化碳(C02)的流量為2. 5slm，氦氣(He)的流量為Oslm，腔體壓力(Pres)為3mTorr，每一步的主要沉積時間(SDT)為9S ;這種工藝條件下制得的無氮介質抗反射層薄膜的厚度為368.1人，其193nm η值(η 193)為I. 7048,193nmk 值(k 193)為 O. 2297 ；6)硅烷(SiH4)的流量為150sccm，二氧化碳(C02)的流量為15slm，氦氣(He)的流量為2slm，腔體壓力(Pres)為3. 4mTorr，每一步的主要沉積時間(SDT)為7. IS ;這種工藝條件下制得的無氮介質抗反射層薄膜的厚度為233.3人，其193nm η值(η 193)為I. 7309,193nm k 值(k 193)為 O. 3344 ；7)硅烷(SiH4)的流量為125sccm，二氧化碳(C02)的流量為15slm，氦氣(He)的流量為I. 5slm，腔體壓力(Pres)為3. 4mTorr，每一步的主要沉積時間(SDT)為9S ;這種工藝條件下制得的無氮介質抗反射層薄膜的厚度為284.2Λ，其193nm η值(η 193)為I. 7311，193nm k 值(k 193)為 O. 2892 ；由上述實驗結果可知，當采用本發明提供的化學氣相沉積工藝的工藝條件來制備無氮介質抗反射層薄膜時，其制備得到的無氮介質抗反射層薄膜的193nm n/k值均一'丨生小于3%，從而滿足193nm光刻工藝的需求，能夠給予光刻更大的工藝窗口。
綜上所述，本發明提供了一種制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，該方法采用化學氣相沉積工藝制備無氮介質抗反射層薄膜，其中，化學氣相沉積工藝采用硅烷、二氧化碳和氦氣作為反應氣體，其反應的腔體壓力大于3mT0rr，并且保持每一步的主要沉積時間大于3S，從而極大地提高了制得的無氮介質抗反射層薄膜的193nm n/k值的均一性，使其滿足193nm光刻工藝的需求，能夠給予光刻更大的工藝窗口。顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。·
權利要求
1.一種制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，其特征在于，該方法采用化學氣相沉積工藝制備無氮介質抗反射層薄膜，其中化學氣相沉積工藝的工藝條件為 反應氣體硅烷、二氧化碳和氦氣； 腔體壓力大于3mTorr ； 沉積時間每一步的主要沉積時間大于3S。
2.如權利要求I所述的制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，其特征在于，所述硅烷的流量大于70sccm。
3.如權利要求I或2所述的制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，其特征在于，所述二氧化碳和氦氣的總流量大于15slm。
4.如權利要求3所述的制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，其特征在于，所述無氮介質抗反射層薄膜為SiOCH。
5.如權利要求4所述的制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，其特征在于，所述無氮介質抗反射層薄膜的厚度為I OOdGOi^
6.如權利要求5所述的制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，其特征在于，所述無氮介質抗反射層薄膜的193nm n/k值均一'丨生小于3%。
7.如權利要求I所述的制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，其特征在于，所述化學氣相沉積工藝采用的機臺為諾發公司生產的vector機臺。
全文摘要
本發明公開了一種制備無氮介質抗反射層薄膜的方法，該方法采用化學氣相沉積工藝制備無氮介質抗反射層薄膜，其中，化學氣相沉積工藝采用硅烷、二氧化碳和氦氣作為反應氣體，其反應的腔體壓力大于3mTorr，并且保持每一步的主要沉積時間大于3S，從而極大地提高了制得的無氮介質抗反射層薄膜的193nm n/k值的均一性，使其滿足193nm光刻工藝的需求，能夠給予光刻更大的工藝窗口。
文檔編號C23C16/52GK102945803SQ20121049669
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者周軍, 賀忻 申請人:上海華力微電子有限公司