[发明专利]用于极紫外光刻抗蚀剂改善的原子层蚀刻及选择性沉积处理

说明书

本发明提供了用于降低EUV抗蚀剂的粗糙度并改善蚀刻特征的方法和系统。所述方法涉及对EUV抗蚀剂除渣、填充EUV抗蚀剂的凹陷、并用帽盖层保护EUV抗蚀剂。所得的EUV抗蚀剂具有更平滑的特征，并增加对下伏层的选择性，从而改善蚀刻特征的质量。在下伏层的蚀刻后，可去除帽盖层。

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背景技术

薄膜的图案化经常是制造微米级及纳米级装置中的关键步骤，例如在用于制造半导体装置的半导体处理中。图案化涉及光刻。在常规的光刻术中，例如193nm光刻术中，图案是通过以下方式进行印刷：从光子源发射光子至掩模上并将图案印刷至光致抗蚀剂上，因而在光致抗蚀剂中引起化学反应，其在显影后去除光致抗蚀剂的某些部分以形成图案。

先进技术节点(如国际半导体技术发展路线图所定义)包括节点22nm、16nm、及其以上者。例如，在16nm节点中，镶嵌(Damascene)结构中典型的通孔或线的宽度通常不大于约30nm。先进半导体集成电路(IC)及其他装置上的特征的缩小正推动光刻以提高分辨率。

极紫外(EUV)光刻以不同光源及光致抗蚀剂材料在30nm尺度上操作。EUV光刻因随机效应(stochastic effects)会在光致抗蚀剂中造成粗糙度。EUV光刻也可能使用对被蚀刻的下伏层没有足够蚀刻选择性的光致抗蚀剂材料。两种性质都是不期望的。

发明内容

本文公开了用于降低极紫外(EUV)抗蚀剂的粗糙度及改善蚀刻特征的方法和系统。这可通过除渣、凹陷填充以及保护EUV抗蚀剂来完成。所得的EUV抗蚀剂具有更平滑的特征，并增加对下伏层的选择性，从而改善被蚀刻的特征的质量。

在本文呈现的实施方案的一方面，一种方法包括：将包含图案化EUV抗蚀剂的半导体衬底提供至处理室，所述图案化EUV抗蚀剂使下伏的金属氧化物层的一部分暴露；以含卤素等离子体处理所述金属氧化物层的被暴露的部分；在所述图案化EUV抗蚀剂的含碳特征上选择性沉积含硅前体；以及处理所述含硅前体，以将所述含硅前体转换成所述图案化EUV抗蚀剂的所述含碳特征上的氧化硅帽盖层。在一些实施方案中，以含卤素等离子体处理所述金属氧化物层的所述暴露部分是利用介于0V至100V之间且包含0V和100V的电压偏置来执行。在多种实施方案中，所述含卤素等离子体包括卤化氢。在一些实现方案中，所述含卤素等离子体包括HBr。在多种实施方案中，所述含硅前体对所述含碳特征比对经所述含卤素等离子体处理的所述金属氧化物层具有选择性，其比率大于约10：1。

在一些实施方案中，所述方法还包括使用所述氧化硅帽盖层和所述图案化EUV抗蚀剂作为掩模来蚀刻所述下伏的金属氧化物层。在一些实施方案中，所述含硅前体包括SiH₄、Si₂H₂或SiCl₄中的一或更多者。在多种实施方案中，处理所述含硅前体使用含氧反应物。在一些实现方案中，所述含氧反应物选自群组：H₂O、NO、N₂O、CO₂、O₂或O₃。