[发明专利]使用ALE和选择性沉积蚀刻衬底

说明书

本发明涉及使用ALE和选择性沉积蚀刻衬底。提供了使用原子层蚀刻和选择性沉积处理含碳材料的衬底的方法和设备。方法包括将衬底上的含碳材料暴露于氧化剂上并以第一偏置功率点燃第一等离子体以使衬底的表面改性，并以第二偏置功率将改性的表面暴露于惰性等离子体以除去改性表面。方法还涉及将第二含碳材料选择性地沉积到衬底上。可以在不破坏真空的情况下进行ALE和选择性沉积。

技术领域

本发明总体上涉及半导体领域，更具体地涉及使用ALE和选择性沉积蚀刻衬底。

背景技术

图案化方法对于半导体处理至关重要。特别地，已经探索了极紫外(EUV)光刻技术，以将光刻技术扩展到其光学极限之外，并取代当前的光刻方法来图案化小的关键尺寸特征。当前的EUV光刻方法导致可能最终使衬底无用的差的边缘粗糙度和弱图案化。

发明内容

本发明提供了用于处理半导体衬底的方法和装置。一方面涉及一种处理衬底的方法，所述方法包括：(a)使包含第一含碳材料的衬底暴露于氧化剂，并以第一偏置功率点燃第一等离子体，以使所述第一含碳材料的表面改性；以及(b)使经改性的表面暴露于第二偏置功率下的第二等离子体，并持续足以在不溅射的情况下除去经改性的所述表面的持续时间。在多种实施方式中，所述方法还包括(c)将第二含碳材料选择性地沉积在所述衬底上以填充在所述第一含碳材料上的缝隙。在多种实施方式中，所述方法还包括重复(a)-(c)多个循环。在多种实施方式中，所述第二偏置功率可以介于约30V和约100V之间。

在一些实施方式中，所述氧化剂是强氧化剂。例如，所述强氧化剂是氧。在一些实施方式中，所述第一等离子体使用介于约15W和约500W之间的等离子体功率产生。所述第一偏置功率可以介于约5V和50V之间。

在一些实施方式中，所述氧化剂是弱氧化剂。例如，所述弱氧化剂可以是二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、一氧化氮、氮和氨中的任何一种或多种。在一些实施方式中，使用介于约30W和约500W之间的等离子体功率产生所述第一等离子体。所述第一偏置功率介于约30V和约100V之间。

在多种实施方式中，将所述第二含碳材料选择性沉积在所述衬底上包括以介于约5V和约15V之间的功率施加自偏置，并且使用介于约30W至约500W之间的等离子体功率点燃等离子体。在一些实施方式中，将所述第二含碳材料选择性沉积在所述衬底上还包括引入甲烷。所述将第二含碳材料选择性沉积在所述衬底上还可以包括引入诸如氮、氦、氩、氢及其组合中的任何一种或者多种之类的稀释剂。

在多种实施方式中，所述第一含碳材料是光致抗蚀剂、无定形碳和石墨烯中的任何一种或者多种。在一些实施方式中，所述第一含碳材料是通过极紫外光刻图案化的光致抗蚀剂。

在一些实施方式中，(c)包括将所述衬底暴露于甲烷以将成层的甲烷吸附到所述第一含碳材料的所述表面并将所述衬底暴露于第三等离子体。

可以通过引入诸如氦、氢、氮、氩和氖中的任何一种或者多种之类的惰性气体并点燃等离子体来产生所述第三等离子体。

在多种实施方式中，使包含所述第一含碳材料的所述衬底暴露于所述氧化剂还包括将所述衬底暴露于稀释惰性气体，所述稀释惰性气体例如氦、氩、氖、氪和氙中的任何一种或者多种。

在(b)中的所述第二等离子体可以通过引入诸如氢、氦、氮、氩和氖中的任何一种或者多种之类的惰性气体并点燃等离子体而产生。

在多种实施方式中，所述方法还包括在执行(a)和执行(b)之间清扫容纳所述衬底的室，以从所述室中除去多余的氧化剂。

在一些实施方式中，所述方法还包括重复(a)和(b)多个循环。

所述衬底可以搁置在设置在介于约0℃和约120℃之间的温度下的基座上。