含金属光致抗蚀剂的再加工的制作方法

本公开涉及半导体制造中光致抗蚀剂材料的去除，并且更具体地涉及半导体制造中可图案化的含金属光致抗蚀剂材料的再加工。

背景技术：

1、诸如集成电路的半导体设备的制造是涉及光刻的多步骤处理。一般而言，该处理包括在晶片上沉积材料，以及通过光刻技术对材料进行图案化以形成半导体设备的结构特征(例如，晶体管和电路)。本领域已知的典型光刻处理的步骤包括：准备衬底；通过例如旋涂施加光致抗蚀剂；将光致抗蚀剂以所需图案暴露，导致光致抗蚀剂的暴露区域或多或少地可溶于显影剂溶液中；通过使用显影剂溶液进行显影以去除光致抗蚀剂的暴露或未暴露区域；以及随后的处理，例如通过蚀刻或材料沉积以在已去除光致抗蚀剂的衬底区域上形成特征。

2、半导体设计的发展产生了在半导体衬底材料上创建更小的特征的需求，并且受到能力的驱动。这种技术进步在“摩尔定律”中被描述为密集集成电路中晶体管的密度每两年增加一倍。事实上，芯片设计和制造已经取得了进步，使得现代微处理器可以在单个芯片上包含数十亿个晶体管和其他电路特征。此类芯片上的各个特征可能约为22纳米(nm)或更小，在某些情况下小于10nm。

3、制造具有如此小的特征的设备的一个挑战是可靠且可再现地创建具有足够分辨率的光刻掩模的能力。当前的光刻处理通常使用193nm紫外(uv)光来暴露光致抗蚀剂。光的波长明显大于要在半导体衬底上产生的特征的所需尺寸，这一事实产生了固有的问题。实现小于光波长的特征尺寸需要使用复杂的分辨率增强技术，例如多重图案化。因此，人们对显影使用较短波长光(例如波长为10nm至15nm(例如13.5nm)的极紫外辐射(euv))的光刻技术存在极大的兴趣和研究努力。

4、然而，euv光刻处理可能带来挑战，包括低功率输出和图案化期间的光损失。与193nmuv光刻中使用传统有机化学放大抗蚀剂(car)类似，在euv光刻中使用时也有潜在的缺点，特别是因为它们在euv区域中吸收系数较低，并且光激活化学物质的扩散可能导致模糊或线边缘粗糙。此外，为了提供对底层设备层进行图案化所需的耐蚀刻性，在传统car材料中图案化的小特征可能会导致高深宽比，从而面临图案塌陷的风险。因此，仍然需要改进的euv光致抗蚀剂材料，其具有诸如减小的厚度、更大的吸光度和更大的耐蚀刻性等特性。

5、这里提供的背景描述是为了总体呈现本技术的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分中描述的范围内以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面既不明确也不暗示地承认是针对本技术的现有技术。

技术实现思路

1、本文提供一种去除含金属抗蚀剂的方法。该方法包括在处理室中在半导体衬底的底层上提供含金属抗蚀剂，以及在第一高温下将该含金属抗蚀剂暴露于包括卤化物的蚀刻气体以去除该含金属抗蚀剂。

2、在一些实现方案中，将含金属抗蚀剂暴露于蚀刻气体包括相对于底层选择性地去除含金属抗蚀剂。在一些实现方案中，将含金属抗蚀剂暴露于蚀刻气体是在不暴露于等离子体的情况下进行的。在一些实现方案中，将含金属抗蚀剂暴露于蚀刻气体是在暴露于等离子体的情况下进行的。在一些实现方案中，该方法进一步包括在去除含金属抗蚀剂之后将底层和残留卤化物暴露于去除气体以去除底层和残留卤化物，其中去除气体包括处于高于第一高温的第二高温的氧化气体或氢气。在一些实现方案中，该方法还包括在去除含金属抗蚀剂之后将底层和残留卤化物暴露于等离子体以去除底层和残留卤化物，其中等离子体包括氧化气体或氢气的离子和/或自由基。在一些实现方案中，该方法还包括在去除含金属抗蚀剂之后将底层暴露于等离子体以处理底层的表面。在一些实现方案中，该方法还包括将半导体衬底暴露于稀氢氟酸(dhf)水溶液，以及将半导体衬底暴露于稀盐酸(dhcl)水溶液或包含氢氧化铵(nh4oh)和过氧化氢(h2o2)的清洁溶液。在一些实现方案中，含金属抗蚀剂是光图案化的含金属euv抗蚀剂。在一些实现方案中，蚀刻气体包括氟化氢(hf)、氯化氢(hcl)、溴化氢(hbr)、碘化氢(hi)、氢气和氟气(h2+f2)、氢气和氯气(h2+cl2)、氢气和溴气(h2+br2)、氢气和碘化物气体(h2+i2)或三氯化溴(bcl3)。在一些实现方案中，第一高温介于约60℃和约250℃之间。在一些实现方案中，在将含金属抗蚀剂暴露于蚀刻气体期间的室压强介于约100mtorr与约2000mtorr之间，其中在将含金属抗蚀剂暴露于蚀刻气体期间蚀刻气体的流速为介于约100sccm与约5000sccm之间。在一些实现方案中，底层包括旋涂玻璃(sog)、旋涂碳(soc)、非晶碳或结晶碳、或氮氧化硅(sion)。在一些实现方案中，该方法还包括在含金属抗蚀剂上共形沉积掩模层，以及去除掩模层的一部分以暴露含金属抗蚀剂的顶表面，其中将含金属抗蚀剂暴露于蚀刻气体相对于掩模层选择性地去除含金属抗蚀剂。在一些实现方案中，在第一高温下将含金属抗蚀剂暴露于蚀刻气体包括将半导体衬底的正面暴露于来自多个发光二极管(led)的光。

3、本文还提供一种去除含金属抗蚀剂的方法。该方法包括在处理室中在半导体衬底的底层上提供含金属抗蚀剂，以及将该含金属抗蚀剂至少暴露于稀酸的水溶液以去除该含金属抗蚀剂。

4、在一些实现方案中，将含金属抗蚀剂至少暴露于稀酸的水溶液包括将半导体衬底暴露于稀氢氟酸(dhf)的水溶液，以及将半导体衬底暴露于稀盐酸(dhcl)的水溶液或含有氢氧化铵(nh4oh)和过氧化氢(h2o2)的清洁溶液。在一些实现方案中，含金属抗蚀剂是光图案化的含金属euv抗蚀剂。在一些实现方案中，将含金属抗蚀剂至少暴露于稀酸的水溶液选择性地相对于底层去除含金属抗蚀剂。在一些实现方案中，底层包括旋涂玻璃(sog)、旋涂碳(soc)、非晶碳或结晶碳、或氮氧化硅(sion)。在一些实现方案中，将含金属抗蚀剂至少暴露于稀酸的水溶液包括将半导体衬底的正面和背面暴露于稀酸的水溶液。在一些实现方案中，该方法还包括在去除含金属抗蚀剂之后将底层暴露于等离子体以处理底层的表面。

技术特征：

1.一种去除含金属抗蚀剂的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述含金属抗蚀剂暴露于所述蚀刻气体包括相对于所述底层选择性地去除所述含金属抗蚀剂。

3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述含金属抗蚀剂暴露于所述蚀刻气体是在不暴露于等离子体的情况下进行的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述含金属抗蚀剂暴露于所述蚀刻气体是在暴露于等离子体的情况下进行的。

5.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述含金属抗蚀剂是光图案化的含金属euv抗蚀剂。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻气体包括氟化氢(hf)、氯化氢(hcl)、溴化氢(hbr)、碘化氢(hi)、氢气和氟气(h2+f2)、氢气和氯气(h2+cl2)、氢气和溴气(h2+br2)、氢气和碘化物气体(h2+i2)或三氯化溴(brcl3)。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一高温介于约60℃与约250℃之间。

12.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述含金属抗蚀剂暴露于所述蚀刻气体期间的室压强介于约100mtorr与约2000mtorr之间，其中在将所述含金属抗蚀剂暴露于所述蚀刻气体期间的所述蚀刻气体流速介于约100sccm与约5000sccm之间。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述底层包括旋涂玻璃(sog)、旋涂碳(soc)、非晶碳或结晶碳、或氮氧化硅(sion)。

14.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

15.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一高温下将所述含金属抗蚀剂暴露于所述蚀刻气体包括将所述半导体衬底的正面暴露于来自多个发光二极管(led)的光。

16.一种去除含金属抗蚀剂的方法，所述方法包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中将所述含金属抗蚀剂暴露于至少所述稀酸的所述水溶液包括：

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述含金属抗蚀剂是光图案化的含金属euv抗蚀剂。

19.根据权利要求16所述的方法，其中将所述含金属抗蚀剂暴露于至少所述稀酸的所述水溶液选择性地相对于所述底层去除所述含金属抗蚀剂。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述底层包括旋涂玻璃(sog)、旋涂碳(soc)、非晶碳或结晶碳、或氮氧化硅(sion)。

21.根据权利要求16所述的方法，其中将所述含金属抗蚀剂暴露于至少所述稀酸的所述水溶液包括将所述半导体衬底的正面和背面暴露于所述稀酸的所述水溶液。

22.根据权利要求16所述的方法，其还包括：

技术总结
公开了含金属光致抗蚀剂的光致抗蚀剂再加工。可以使用热处理通过将衬底暴露于升高的温度和蚀刻气体来完成再加工。还可以使用湿法处理将衬底暴露于无机酸性溶液中来完成再加工。再加工后，可以通过暴露于高温、等离子体或湿法清洁来清除衬底上的残留物或其他污染物。

技术研发人员：丹尼尔·彼得,薛猛,李达,游正义,萨曼莎·西亚姆华·坦,崔旭
受保护的技术使用者：朗姆研究公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12