[发明专利]用于图案化应用的原子层蚀刻、反应性前体和能量源

说明书

本发明涉及用于图案化应用的原子层蚀刻、反应性前体和能量源。本文提供了在待蚀刻的层上图案化含碳材料的方法和装置。方法涉及通过原子层蚀刻来修整含碳材料，原子层蚀刻包括在没有等离子体的情况下将含碳材料暴露于含氧气体以修改含碳材料的表面和将含碳材料暴露于惰性气体并点燃等离子体以去除含碳材料的经修改的表面。方法可用于多重图案化技术。方法还包括在不破坏真空的情况下在使用原子层蚀刻图案化的含碳材料上沉积共形膜。含氧气体可以是含氧气、臭氧、水蒸气、一氧化二氮、一氧化碳、甲酸蒸气和/或二氧化碳中的任一种或多种的气体。装置可包括替代的能量源，能量源包括27和/或13MHz电容耦合等离子体和/或电感耦合等离子体。

技术领域

本发明涉及半导体处理领域，更具体地涉及用于图案化应用的原子层蚀刻、反应性前体和能量源。

背景技术

先进集成电路的制造通常涉及在大批量生产半导体中对小特征进行图案化。多种图案化技术可以实现基于诸如193nm浸没式光刻的光刻技术的特征尺寸缩放。自对准双重图案化是多重图案化技术的一个例子。多重图案化涉及材料的通常通过常规各向同性蚀刻技术执行的蚀刻。

发明内容

本文提供了处理半导体衬底的方法。一个方面涉及一种处理半导体衬底的方法，所述方法包括：(a)向室提供包括含碳材料的半导体衬底，所述含碳材料具有含碳特征的图案；(b)通过原子层蚀刻修整所述含碳特征以减小关键尺寸并形成具有垂直侧壁的经修整的含碳特征，所述原子层蚀刻包括：(i)在没有等离子体的情况下将含碳特征的表面暴露于含氧气体以使所述含碳材料的所述表面改性；和(ii)将所述含碳特征的经改性的表面暴露于惰性气体并点燃等离子体以除去所述含碳材料的所述经改性的表面。

在各种实施方式中，含氧气体可以是含有氧气、臭氧、水蒸气、一氧化二氮、一氧化碳、甲酸蒸气和/或二氧化碳中的任何一种或多种的气体。惰性气体可以是氦气、氮气、氩气及其组合中的任何一种。

在各种实施方式中，含碳特征包括旋涂碳、光致抗蚀剂和无定形碳中的任何一种。

室可以被设定为介于约1托和约10托之间的室压强。在一些实施方式中，使用约50W与250W之间的等离子体功率来点燃等离子体。

该方法还可以包括于在没有等离子体的情况下将含碳特征的表面暴露于含氧气体与使含碳特征的表面暴露于惰性气体并点燃等离子体之间吹扫室。室可以被吹扫持续约0.1秒至约0.5秒的持续时间。

在一些实施方式中，原子层刻蚀还包括重复(i)和(ii)多个循环。例如，在一些实施方式中，执行大约5个循环到大约100个循环。

该方法还可以包括，在形成经修整的含碳特征之后，(c)通过原子层沉积共形地在经修整的含碳特征上沉积膜而不破坏真空。共形地沉积的膜可以包括诸如氧化硅、氮化硅、碳化硅和金属氧化物中的任何一种或多种的材料。在一些实施方式中，修整和共形膜沉积在相同室中执行。

在一些实施方式中，该方法还包括在提供衬底之后并且在修整含碳特征之前，将半导体衬底加热至约35℃与约100℃之间的温度。

在各种实施方式中，提供给室的半导体衬底上的含碳特征的图案的特征的深宽比在大约6:1和大约10:1之间。

在各种实施方案中，将含碳特征的表面暴露于含氧气体还包括引入载气，载气例如氦气、氮气、氩气以及它们的组合中的任何一种或多种。