2022114516975基于侧壁保护的硬掩模刻蚀方法.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN115831721A
(43)申请公布日2023.03.21
(21)申请号202211451697.5
(22)申请日2022.11.18
(71)申请人中国科学院光电技术研究所
地址610209四川省成都市双流350信箱
(72)发明人罗先刚谷雨罗云飞刘凯鹏
牟帅赵泽宇
(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任
公司11021
专利代理师肖慧
(51)Int.Cl.
H01L21/033(2006.01)

权利要求书2页说明书9页附图5页
(54)发明名称
基于侧壁保护的硬掩模刻蚀方法
(57)摘要
本公开提供了一种基于侧壁保护的硬掩模
刻蚀方法，包括：S1，制备超分辨光刻结构，自下
而上依次包括衬底、介质层、含碳硬掩模层、含Si
抗反射涂层、金属层和感光膜层；S2，在感光膜层
中形成光刻图形结构，并依次刻蚀传递至金属
层、含Si抗反射涂层，光刻图形结构包括在含Si
抗反射涂层中形成的凹陷结构；S3，利用保护气
体在含Si抗反射涂层上沉积聚合物，至少使含Si
抗反射涂层的凹陷结构侧壁形成聚合物保护层；
S4，利用等离子体刻蚀去除凹陷结构底部的聚合
物保护层并继续刻蚀含碳硬掩模层，凹陷结构侧
壁被聚合物保护层保护；S5，在凹陷结构侧壁的
聚合物保护层消耗完之前，重复进行S3～S4，直
至将光刻图形结构传递至含碳硬掩模层。
CN115831721A
CN115831721A权利要求书1/2页

1.一种基于侧壁保护的硬掩模刻蚀方法，其特征在于，包括：
S1，制备超分辨光刻结构，所述超分辨光刻结构自下而上依次包括衬底(1)、介质层
(2)、含碳硬掩模层(3)、含Si抗反射涂层(4)、金属层(5)和感光膜层(6)；
S2，在所述感光膜层(6)中形成光刻图形结构，并将所述光刻图形结构依次刻蚀传递至
金属层(5)、含Si抗反射涂层(4)，所述光刻图形结构包括在所述含Si抗反射涂层(4)中形成
的凹陷结构；
S3，利用保护气体在所述含Si抗反射涂层(4)上沉积聚合物，至少使所述含Si抗反射涂
层(4)的凹陷结构侧壁形成聚合物保护层(7)；
S4，利用等离子体刻蚀去除所述凹陷结构底部的聚合物保护层(7)并继续刻蚀所述含
碳硬掩模层(3)，所述凹陷结构侧壁被所述聚合物保护层(7)保护；
S5，在所述凹陷结构侧壁的所述聚合物保护层(7)消耗完之前，重复进行所述S3～S4，
直至将所述光刻图形结构传递至所述含碳硬掩模层(3)，硬掩模刻蚀结束。
2.根据权利要求1所述的基于侧壁保护的硬掩模刻蚀方法，其特征在于，所述S1包括：
利用热氧化、电子束蒸镀、磁控溅射沉积、化学气相沉积或涂覆的方法在所述衬底(1)

上制备介质层(2)；所述介质层(2)的材料为SiO2、SiN、SiON、Poly‑Si中的一种，所述介质层
(2)的厚度为100～500nm。
3.根据权利要求2所述的基于侧壁保护的硬掩模刻蚀方法，其特征在于，所述S1包括：
利用旋涂、电子束蒸镀、磁控溅射、化学气相沉积或涂覆的方法在所述介质层(2)上依
次制备含碳硬掩模层(3)、含Si抗反射涂层(4)；所述含碳硬掩模层(3)的厚度为50～200nm，
所述含Si抗反射涂层(4)的厚度为20～50nm。
4.根据权利要求3所述的基于侧壁保护的硬掩模刻蚀方法，其特征在于，所述S1包括：
利用电子束蒸镀或磁控溅射沉积的方法在所述含Si抗反射涂层(4)上沉积金属层(5)；
所述金属层(5)的材料为Ag、Al中的一种；
利用涂覆的方法在所述金属层(5)上制备感光膜层(6)。
5.根据权利要求1所述的基于侧壁保护的硬掩模刻蚀方法，其特征在于，所述S2包括：
利用离子束刻蚀将所述光刻图形结构刻蚀传递至所述金属层(5)；所述刻蚀的气体采
用氩气。
6.根据权利要求5所述的基于侧壁保护的硬掩模刻蚀方法，其特征在于，所述S2包括：
利用离子束刻蚀、反应离子刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀将所述光刻图形结构刻蚀传

递至所述含Si抗反射涂层(4)；所述刻蚀的气体采用SF6、CHF3和Ar中的一种或多种；
利用湿法刻蚀或机械剥离的方法去除所述金属层(5)，所述光刻图形结构包括在所述
含Si抗反射涂层(4)中形成的凹陷结构；
所述凹陷结构包括线条结构、通孔结构中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的基于侧壁保护的硬掩模刻蚀方法，其特征在于，所述S3中保护

气体为C4F8、C4F6中的一种或多种；
在所述含Si抗反射涂层(4)上沉积聚合物的沉积时间为2～20s，电源功率为50～300W，
射频电极的功率为10～50W，气体的流量为10～30sccm，压力为0.1～3Pa，温度为10～30℃。
8.根据权利要求1所述的基于侧壁保护的硬掩模刻