[發明專利]具有含硅減反射涂層或硅氧氮化物相對于不同膜或掩模的可控蝕刻選擇性的氣相蝕刻

有效

• 申請號: 201680045009.1
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號: CN107924816B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 蘇巴迪普·卡爾;尼哈爾·莫漢蒂;安熱利克·雷利;艾蘭·莫斯登;斯克特·萊費夫雷
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;H01L21/311;H01L21/3213;H01L21/67
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

本發明描述了用于干式去除微電子工件上的材料的方法。所述方法包括：接納具有露出由硅和以下中之一組成的目標層的表面的工件：(1)有機材料；(2)氧和氮兩者；以及從所述工件選擇性去除所述目標層的至少一部分。選擇性去除包括將工件的表面暴露于在第一設定點溫度下的含有N、H和F的化學環境，以化學改變目標層的表面區域，以及然后，將工件的溫度升高至第二設定點溫度，以去除目標層的經化學處理的表面區域。

技術領域

本發明涉及用于處理襯底的干式非等離子體處理系統和方法，并且更具體地涉及用于襯底的化學處理和熱處理的干式非等離子體處理系統和方法。

背景技術

在生產半導體器件的成本和性能方面保持競爭力的需求提高了對不斷增加集成電路的器件密度的需求。而且，為了在半導體集成電路中實現更高集成度和小型化，需要穩健的方法來減小形成在半導體襯底上的電路圖案的尺寸。這些趨勢和要求對將電路圖案從一個層轉移到另一個層的能力帶來了越來越大的挑戰。

光刻是用于通過將掩模上的幾何形狀和圖案轉移到半導體晶片的表面來制造半導體集成電路的主流技術。理論上，使光敏材料暴露于圖案化的光以改變其在顯影溶液中的溶解度。一旦成像并顯影，則光敏材料的可溶于顯影化學物質的部分被除去，并保留電路圖案。

此外，為了推進光學光刻以及適應其缺陷，正在進行持續性的進步以建立可替代的圖案化策略，以便為半導體制造工業配備亞30nm的技術節點。光學光刻(193i)與多重圖案化、EUV(極紫外)光刻和DSA(直接自組裝)圖案化結合被認為是正在被評估以滿足積極圖案化(aggressive patterning)的不斷增長的需求的一些有前途的候選者。伴隨著當前圖案化方案和先進圖案化方案兩者日益復雜的情況，使用了大量材料，這進一步增加了蝕刻選擇性和相對于另一種材料選擇性去除一種材料的能力的負擔。

無論是改善掩模預算還是準備用于改變多圖案形成的形貌的心軸，先進的圖案化方案利用各種組合物的多層掩模。這樣的多層掩模包括晶體硅和非晶硅、無定形碳、硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiN_y)、硅氮氧化物(SiOxN_y)、含硅減反射涂層(SiARC)等。根據工藝流程和圖案化方案，可以使用隨后的蝕刻步驟來相對于另一種材料蝕刻或去除一種材料。例如，可以期望相對于其他材料/膜(諸如有機介電層(ODL)、晶體硅和非晶硅、無定形碳、二氧化硅(SiO_x)、硅氮化物(SiN_y))選擇性去除SiARC或硅氮氧化物(SiO_xN_y)。

當前的去除技術包括向工件施加濕法蝕刻化學物質，其由于蝕刻機制而具有固有的缺點。濕法工藝的顯著限制包括待去除的材料相對于襯底上存在的其他材料(包括硅氧化物(SiO_x)和硅氮化物(SiN_y)等)的較差的蝕刻選擇性。此外，濕法工藝會遭受圖案損壞和缺陷，這限制了準確的(有針對性的)、干凈和選擇性的材料蝕刻。此外，已經探索了干式等離子體工藝。然而，這樣的工藝會導致圖案損壞。因此，開發新的系統和工藝是必要的，以使得能夠干凈地、選擇性地、有針對性地和相對快速地去除圖案化方案中使用的各種材料等應用。

發明內容

本發明的實施方案涉及用于處理襯底的干式非等離子體處理系統和方法，并且更具體地涉及用于襯底的化學處理和熱處理的干式非等離子體處理系統和方法。另外的實施方案包括各種材料的選擇性氣相非等離子體蝕刻。

根據一個實施方案，描述了一種用于干式去除微電子工件上的材料的方法。所述方法包括：接納具有露出待被至少部分地去除的目標層的表面的工件；將所述工件放置在干式非等離子體蝕刻室中的工件保持器上；以及從所述工件選擇性去除所述目標層的至少一部分。選擇性去除包括操作干式非等離子體蝕刻室以執行以下步驟：將工件的表面暴露于在35℃至100℃范圍內的第一設定點溫度下的化學環境，以化學地改變目標層的表面區域，然后將工件的溫度升高至等于或高于100℃的第二設定點溫度，以去除目標層的經化學處理的表面區域。