技术通常要求对那些比可能光刻的部件更小的部件进行构图。例 如，在对部件比如接触孔和通孔进行构图的同时，理想的是部件在基 片中界定的临界尺寸比在抗蚀剂中光刻界定的临界尺寸更小。部件的 临界尺寸包括通过所应用的技术获得的部件的特征尺寸。已有减小构 图的部件的临界尺寸的常规技术，但这些技术有几个缺陷。
一种减小临界尺寸的普通技术包括使用抗蚀剂回流和外层膜，例 如通过化学收缩促进的分辨率增强光刻(RELACS)技术。抗蚀剂回 流非常难以控制，因为在烘焙板上的非常小的温度变化可能在每个晶 片上造成临界尺寸的较大变化。典型的灵敏度大约是10纳米/摄氏度 (nm/℃)。外层膜可以涂喷在光显影的化学地放大的抗蚀剂的顶部。 抗蚀剂中的光酸(photoacid)扩散进与它交联的外层膜上。与抗蚀剂 不形成物理接触的外层膜的部分(例如部件底部)不交联，因此可以 被显影掉。这种技术与抗蚀剂类型特别相关，并且难以实施。此外， 交联的外层膜在基片的蚀刻步骤中提供了较差的蚀刻抵抗力，因此抵 消了所实现的临界尺寸的任何减小。硅烷抗蚀剂也可用于化学地偏置 抗蚀剂部件，但它们具有的问题是晶片交叉、巢状隔离偏置。上述的 技术进一步导致了具有不尖锐而是圆钝的角部的部件。
另一普通技术是使用聚合蚀刻化学以在基片中产生锥度，由此减 小在部件底部的临界尺寸。在基片顶部的部件的临界尺寸与在对重叠 层(例如抗反射层)进行蚀刻之后获得的临界尺寸大致相同。在基片 中产生的部件侧壁稍呈锥形，它对于许多应用比较理想。例如，在电 介质层中对接触孔或通孔进行构图之后，通过不完全垂直但稍稍倾斜 的电介质衬底侧壁促进铜籽晶层淀积。然而，临界尺寸的减小的最大 量取决于可容忍的侧壁锥度的大小。例如，如果电介质层大约是500 纳米(nm)厚，并且侧壁大约是与水平成88.5度，则部件底部比部 件顶部小大约20纳米。如果部件顶部的临界尺寸太大以致不能开始， 则这种技术的最大效率将受到限制。
因此，理想的是用于减小构图的部件的临界尺寸的技术，这种技 术对于具有较宽范围的临界尺寸规范是有效的、可再现的并且通用的。 此外，需要那些与所使用的抗蚀剂类型无关的用于减小构图的部件的 临界尺寸的技术，这些技术可用于在整个晶片上均匀的批量生产的部 件。

本发明提供一种半导体处理的技术。在本发明的一方面，对在半 导体器件中的一个或多个部件进行构图的方法包括如下的步骤。在抗 反射材料的蚀刻过程中减小一个或多个部件的至少一个临界尺寸。
在本发明的另一方面，一种光刻结构包括具有在其中构造的部件 的抗反射材料，该部件具有至少一个减小的临界尺寸。
通过参考下文的详细描述和附图，将会获得对本发明以及本发明 的进一步部件和优点更完整的理解。

附图1所示为具有其中使用常规的技术蚀刻的减小的临界尺寸的 部件的半导体器件的附图；
附图2所示为根据本发明的实施例减小半导体器件的部件的临界 尺寸的示例性技术的附图；
附图3所示为根据本发明的实施例使用含硅的抗反射材料的接触 孔部件的渐近式构图的图像集合；和
附图4所示为根据本发明的实施例使用可调的耐腐蚀的抗反射材 料(TERA)的接触孔的渐近式构图的图像集合。

附图1所示为具有其中使用常规技术蚀刻的减小的临界尺寸的部 件的半导体器件的附图。如附图1所示，半导体器件100包括淀积在 抗反射材料104上的辐射敏感成像层102.抗反射材料104淀积在基片 106上。基片106淀积在氮化物层108上。部件110蚀刻进辐射敏感 成像层102、抗反射材料104和基片106。
根据用于减小半导体器件中的蚀刻的部件的临界尺寸的常规方 法，仅仅在基片106中部件110的临界尺寸被改变，即被减小。这样， 部件110的临界尺寸在辐射敏感成像层102和抗反射材料104的蚀刻 过程中保持不变。在辐射敏感成像层102或抗反射材料104中的部件 110的临界尺寸的减小几乎不可能，如果任一层包括预定的有机种类 物，正如半导体器件100的情况那样。
如下文所描述，仅仅在基片的蚀刻过程中部件的临界尺寸的可能 减小量受到限制。试图减小在单层(比如基片)中的部件的临界尺寸 可能导致损害部件的结果。
附图2所示为减小半导体器件的部件的临界尺寸的示例性技术的 附图。在处理半导体器件时，部件的临界尺寸包括通过所使用的技术 实现的部件的特征尺寸。例如，在该部件包括接触孔时，如下文所详 细描述，临界尺寸可以表示所产生的接触孔的直径的度量。
减小部件的临界尺寸的技术也可用于调整部件的临界尺寸，如下 文详细描述。在此所使用的术语“调整”涉及控制改变临界尺寸的大小。
如附图2所示，半导体器件200包括淀积在抗反射材料204上的 辐射敏感成像层202。抗反射材料204淀积在基片206上。基片206 淀积在氮化物层208上。部件210蚀刻进辐射敏感成像层202、抗反 射材料204和基片206，分别如步骤212，214和216所示。
在附图2的步骤212中，将部件210蚀刻进入辐射敏感成像层202。 在部件210的蚀刻进辐射敏感成像层202的过程中，部件210的临界 尺寸可能改变或者保持相同，如下文所详细描述。例如，在附图2的 步骤212中的部件210的临界尺寸不变。
如下文进一步描述，辐射敏感成像层202应该与在其上淀积了辐 射敏感成像层202的抗反射材料204在组分上不同以便在这些层之间 实现所需水平的蚀刻选择性。使用常规淀积技术，例如包括(但不限 于)旋涂淀积层和/或等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)，可以 淀积辐射敏感成像层202。
部件210可以包括通过光刻技术可引入到半导体器件中的任何结 构。示例性的结构包括(但不限于)接触孔、通孔图形、线、间隙、 椭圆和包括前述部件的至少一种的组合。如下文所详细描述，结合附 图3和4的描述，示例性的部件210包括接触孔。
如在此所描述，减小了部件210的临界尺寸。例如，在部件210 包括接触孔时，本技术可用于减小接触孔的直径。在部件210包括线 和间隙时，本技术可用于减小在线之间的间隔。
在附图2的步骤214中，部件210被蚀刻进抗反射材料204，该抗 反射材料被淀积在基片206上。抗反射材料204包括一种或多种无机 物部分。在示例性的实施例中，抗反射材料204具有结构式：M:C:H:X。 符合M表示金属元素，包括(但不限于)硅(Si)、钛(Ti)、锗(Ge)、 铁(Fe)、硼(B)、锡(Sn)和包括前述金属元素中的至少一种的 组合。符合C表示元素碳。附图H表示元素氢。符合X表示无机元 素，包括(但不限于)氧(O)、氢、氮(N)和包括前述的无机元素 中的至少一种的组合。在示例性的实施例中，抗反射材料204具有结 构式：Si:C:H:O。
通过任何常规的淀积技术可以将抗反射材料204淀积在基片206 上。在示例性的实施例中，使用旋涂处理将抗反射材料204淀积在基 片206上。例如，当抗反射材料204包括硅时，抗反射材料204可以 通过旋涂处理淀积在基片206上。在另一示例性的实施例中，使用 PECVD将抗反射材料204淀积在基片206上。例如，抗反射材料204 可以包括可调的耐腐蚀的抗反射(TERA)涂层，例如包括Si、C、O和H。在抗反射材料204包括TERA涂层时，抗反射材料204可以通 过PECVD淀积在基片206上。PECVD膜易于保形。因此，抗反射材 料204可包括保形淀积的材料。保形淀积的材料与施加这些材料的表 面的轮廓一致。在抗反射材料204包括保形淀积的材料时，抗反射材 料204通常使用PECVD淀积。
抗反射材料204的厚度取决于抗反射材料的成分。例如，在抗反 射材料204包括硅并且使用旋涂处理淀积在基片206上时，抗反射材 料204的厚度可以大于或等于大约80纳米。在示例性的实施例中，使 用旋涂处理将抗反射材料204淀积在基片206上到大约80纳米的厚 度、大约130纳米或大于或等于大约190纳米以使抗反射特性最优化。
在抗反射材料204的蚀刻的过程中减小部件210的临界尺寸。在 抗反射材料204的蚀刻的过程中至少部分地减小部件210的临界尺寸 是有利的，因为仅仅在随后的蚀刻步骤中(即在基片206的蚀刻的过 程中)试图完全减小部件210的临界尺寸，如上文结合附图1所描述， 如果完全可能，则可能产生对该部件有损害的效果。例如，试图仅仅 在基片的蚀刻的过程中减小部件的临界尺寸可能导致该部件的过度渐 缩，造成不希望的结果，比如例如在镀铜时相邻部件的电短路。
为减小在刻蚀抗反射材料204时部件210的临界尺寸，可以使用 等离子体蚀刻技术。等离子体蚀刻技术包括由玻璃组成的等离子体， 这些等离子体包括(但不限于)碳氟气体、氩气、氧气、氮气和包括 前述的气体中的至少一种的组合。在示例性的实施例中，可以使用等 离子体聚合蚀刻化学处理(下文称为“等离子体聚合蚀刻剂”)。等离 子体聚合蚀刻剂包括作为蚀刻剂和作为聚合种类的至少一种碳氟气体 (例如C4F6、C4F8和/或CH3F)、作为改变等离子体状态的聚合反应 助剂的氮气、作为聚合反应控制的氧气、和作为需要清除所形成的含 氟聚合物部分以防止过量的聚合反应和淀积的氩离子源的氩气。根据 在此教导的示例性的等离子体聚合蚀刻剂包括在体积上占大约300份 的氩气、在体积上占大约150份的氮气、在体积上占大约5份的C4F8 气体、在体积上占大约5份的氧气和在体积上占大约5份的CH3F气 体。
在蚀刻的过程中等离子体聚合蚀刻剂通常以多层的形式(下文称 为“聚合物层”)将聚合材料淀积在部件210的壁上。淀积的聚合物层 的总厚度应该被控制以使得等离子体聚合蚀刻剂种类仍然可以通过聚 合物层扩散并蚀刻抗反射材料204。淀积的聚合物层的厚度取决于聚 合物材料的组分以及是否对特定的表面进行离子轰击。例如，在部件 210的蚀刻的过程中，在辐射敏感成像层202的蚀刻的过程中淀积的 聚合物层的厚度大于在抗反射材料204的蚀刻的过程中淀积的聚合物 层的厚度。在示例性的实施例中，在辐射敏感成像层202的蚀刻的过 程中淀积的聚合物层的总厚度在最厚的部分高达大约4纳米。例如， 在辐射敏感成像层202的蚀刻的过程中淀积的聚合物层的总厚度在最 厚的地方在大约1至大约3纳米之间。在抗反射材料的蚀刻的过程中 可以使用等离子体聚合蚀刻剂来减小部件的临界尺寸高达大约80纳 米。
在附图2的步骤214中，所淀积的聚合物层通过使部件210的壁 成锥形而使部件210的临界尺寸减小。然而，部件210的减小或者“节 缩”不要求所淀积的聚合物层形成这种逐渐减缩的结构，只要所淀积的 聚合物层减小部件的临界尺寸即可。
在附图2的步骤216中，部件210被蚀刻进基片206。基片206 淀积在氮化物层208上。氮化物层208用作停止蚀刻过程的层。氮化 物层208包括氮化硅(Si3N4)。基片206可以包括电介质材料，包括 但不限于氧化物材料，比如氟硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼磷酸盐 玻璃和包括前述的氧化物材料中的至少一种的组合。基片206可以进 一步包括低-k电介质材料。适合的低-k电介质材料包括但不限于 CORAL(Novellus的注册商标)、SiLK(Dow Chemical的注册商标) 和FLARE(Honeywell的注册商标)以及包括前述的低-k电介质材 料中的至少一种的组合。
使用任何常规的淀积技术可以将基片206淀积在氮化物层208 上。例如，在基片206包括CORAL时，基片206可以被PECVD淀 积。此外，在基片206包括SiLK和/或FLARE时，可以使用旋涂处 理淀积基片206。
在基片206的蚀刻的过程中可以进一步减小部件210的临界尺 寸。也可以使用等离子体聚合蚀刻剂以与用于减小抗反射材料204中 部件210之临界尺寸的过程中的方式类似的方式减小在基片206中的 部件210的临界尺寸。术语“光刻”和相应的双箭头用于指定在光刻的 过程中部件210的临界尺寸，以及术语“蚀刻”和相应的双箭头用于指 定在蚀刻的过程中产生的部件210的临界尺寸。
如上文所述，辐射敏感成像层202优选在组分上与抗反射材料 204完全不同以在两个层之间提供增强的蚀刻选择性。在示例性的实 施例中，辐射敏感成像层202包括有机物部分。即，辐射敏感成像层 202主要包括C、H、O，以及在一些情况下还包括氟(F)。辐射敏 感成像层不包含任何金属原子比如Si原子。
如上文所述，在此的教导可用于调整部件的临界尺寸，例如控制 临界尺寸的变化量。调整部件临界尺寸的一种示例性的技术是通过改 变在抗反射材料中存在的无机物部分的量。即，抗反射材料的无机含 量越大，临界尺寸的减小量越大。例如，在此所描述的抗反射材料可 以包括高达4原子百分比的Si。然而，Si的数量可以增加以实现所调 整临界尺寸的更大程度的减小。在示例性的实施例中，抗反射材料包 括高达大约10原子百分比的Si。在进一步的示例性的实施例中，抗 反射材料包括高达大约20原子百分比的Si。
调整部件临界尺寸的另一示例性的技术是通过改变用于蚀刻抗 反射材料的等离子体聚合蚀刻剂的成分。如上文所述，蚀刻抗反射材 料的示例性的等离子体聚合蚀刻剂包括在体积上大约300份的氩气、 在体积上大约150份的氮气、在体积上占大约5份的C4F8气体、在体 积上占大约5份的氧气和在体积上占大约5份的CH3F气体。可以改 变组分以改变这里的气体比率。例如，C4F8的含量可以增加到在体积 上大约6份，以及氧气的含量可以减小到在体积上大约4份以实现部 件临界尺寸的进一步减小。
等离子体聚合蚀刻剂的流量也可被改变以调整部件的临界尺寸。 即，氮气流量一般比碳氟化合物和氧气流量大得多。然而，上文所关 注的示例性的等离子体聚合蚀刻剂的流量可以在大约50标准立方厘 米每分钟(sccm)，改变氮气含量可以将流量增加到大约300sccm。
附图3所示为根据在此提出的技术的半导体器件的部件的蚀刻。 如附图3所示，半导体器件300包括在抗反射材料204上淀积的辐射 敏感成像层202。抗反射材料204淀积在基片206上。部件210被蚀 刻进辐射敏感成像层202、抗反射材料204和基片206。
具体地，附图3所示为使用含硅的抗反射材料接触孔部件的渐近 式构图的图像集合。在附图3的步骤302中，部件210(即接触孔) 被蚀刻进辐射敏感成像层202。部件210的临界尺寸在辐射敏感成像 层202的蚀刻的过程中没有被改变。辐射敏感成像层202被形成在抗 反射材料204上。
在附图3的步骤304中，部件210进一步被蚀刻进抗反射材料204 中。部件210的临界尺寸通过抗反射材料204渐缩而被减小。在附图 3的步骤306中，部件210被进一步蚀刻进基片206。部件210的临界 尺寸通过基片206渐缩而被减小。
类似地，附图4也示出了根据在此提出的技术的半导体器件的部 件的蚀刻。如附图4所示，半导体器件400包括淀积在抗反射材料204 上的辐射敏感成像层202。抗反射材料204淀积在基片206上。部件 210被蚀刻进辐射敏感成像层202、抗反射材料204和基片206。
具体地，附图4所示为使用可调的抗蚀刻剂抗反射材料(TERA) 接触孔的渐近式构图的图像集合。在附图4的步骤402中，部件210 被蚀刻进辐射敏感成像层202。部件210的临界尺寸在辐射敏感成像 层202的蚀刻的过程中不被改变。即，接触孔的直径仍然保持在贯通 辐射敏感成像层202的大约140纳米。在附图4的步骤404中，部件 210进一步被蚀刻进抗反射材料204和基片206。部件210的临界尺寸 在辐射敏感成像层202的蚀刻的过程中和在基片206的蚀刻的过程中 减小大约40纳米。
因此，在此所描述的发明技术产生了改进的光刻结构。该光刻结 构可以包括基片、在基片的上抗反射材料和在抗反射材料上的辐射敏 感成像层。在抗反射材料中构造有部件。该部件具有减小的临界尺寸。 此外，在基片中可以具有构图的部件。该部件也可以具有减小的临界 尺寸。
虽然在此已经描述了本发明的示例性的实施例，但是应该理解的 是本发明并不限于这些具体的实施例，在不脱离本发明的精神和范围 的前体下本领域普通技术人员还可以做出各种改变和改进。