在气态环境中激光加工光致抗蚀剂的方法技术

提供在气态环境中激光加工光致抗蚀剂以改进抗蚀刻性和线-边缘粗糙度中至少一种的方法。所述方法包括按序引入第一和第二分子气体到光致抗蚀剂的表面，和针对每一分子气体，分别进行表面的第一和第二激光扫描。第一分子气体可以是选自三甲基铝、四氯化钛和二乙基锌中的至少一种，和第二分子气体包括水蒸气。短的停留时间防止光致抗蚀剂流动，同时起到加快光致抗蚀剂强化工艺的作用。

【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术的公开内容涉及光致抗蚀剂加工，和尤其涉及使用激光加工和气态环境加工光致抗蚀剂以改进光致抗蚀剂的性能的系统与方法。专利技术背景光致抗蚀剂是在形成半导体器件的工艺中与在硅上形成小特征有关的半导体制造中使用的一种光敏材料。如照相平版印刷术中所使用的，硅片用光致抗蚀剂涂布并置于照相平版印刷工具内。待在硅片内形成的特定图案体现在掩模内且该掩模被辐照。掩模图像突出在光致抗蚀剂上，所述光致抗蚀剂对光照波长敏感。然后使该光致抗蚀剂显影，使得光致抗蚀剂的曝光部分被除去(“正”光致抗蚀剂)，从而在光致抗蚀剂内留下掩模图案的拷贝。然后蚀刻图案化的光致抗蚀剂，将该图案转移到光致抗蚀剂下方的硅片或其他材料内。理想的是，光致抗蚀剂图案在性质上是二元的，其具有完全的正方形侧壁。而且，理想的光致抗蚀剂能完美保真地再现掩模图像并充当完美的蚀刻阻挡层。在实践中，光致抗蚀剂具有有限的灵敏度，具有一定程度的线-边缘粗糙度(LER)且是不完美的蚀刻阻挡层。已努力改进光致抗蚀剂的灵敏度，降低LER并增加抗蚀刻性。在一种情况下使用三甲基铝和水在小于100℃的温度下进行按序渗透合成(SIS)数分钟，以增加抗蚀刻性并降低LER。这一方法在Tseng等人的公开出版物“Enhancedpolymericlithographyresistsviasequentialinfiltrationsynthesis”，J.Mater.Chem.,21，2011，第11722-25页(还被引证为DOI：10.1039/c1jm12461g)中被描述。遗憾的是，需要花费数分钟来进行这一方法，这会降低制造线上晶片的生产量。专利技术概述本专利技术公开内容的一个方面是在图案化的产品晶片上改进具有表面的光致抗蚀剂层的抗蚀刻性和线-边缘粗糙度中至少一种的方法。所述方法包括：a)将光致抗蚀剂层暴露于选自三甲基铝(Al2(CH3)6)气体、四氯化钛(TiCl4)气体和二乙基锌((C2H5)2Zn)气体中的至少一种第一工艺气体下；b)激光辐照该光致抗蚀剂层和第一工艺气体，以引起第一工艺气体浸入到光致抗蚀剂层内，其中光致抗蚀剂层的表面被升温到300℃至500℃，且温度的均匀度为+/-5℃；c)从光致抗蚀剂层的附近除去剩余的第一工艺气体；d)将光致抗蚀剂层暴露于含H2O的第二工艺气体下；和e)激光辐照该光致抗蚀剂层和第二工艺气体，以引起H2O浸入到光致抗蚀剂层内，其中该光致抗蚀剂层的表面被升温到300℃至500℃，且温度的均匀度为+/-5℃。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中激光辐照包括在光致抗蚀剂层的表面上扫描激光束。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中扫描包括移动激光束、移动图案化的产品晶片、或者移动激光束和图案化的产品晶片这二者。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中在光致抗蚀剂层的表面处，激光束形成线图像。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中线图像具有在1ms≤τ≤100ms范围内的停留时间τ。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中线图像具有在0.2mm≤W≤2mm范围内的宽度W，和在10mm≤L≤100mm范围内的长度L。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中线图像具有在20mm/s≤vs≤5,000mm/s范围内的扫描速度vs。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中激光束具有在50W/cm2≤P≤150W/cm2范围内的功率密度P。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中在工艺腔室的内部中保持图案化的工艺晶片。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，进一步包括蚀刻加工过的图案化的产品晶片。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中在30秒至120秒的晶片加工时间内在全部晶片上进行步骤a)-e)。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中重复步骤a)-e)一次或多次，且具有在每一步骤e)之后从光致抗蚀剂层的附近处除去第二工艺气体的额外步骤。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中产品晶片停留在工艺腔室内部，和其中从光致抗蚀剂层的附近除去第一工艺气体包括从工艺腔室内部抽空第一工艺气体和用惰性气体吹扫工艺腔室内部中的至少一种。本专利技术公开内容的另一方面是加工位于工艺腔室内部的产品晶片以改进抗蚀刻性和线-边缘粗糙度中的至少一种的方法，该产品晶片包括具有表面的图案化的光致抗蚀剂层。所述方法包括：a)将图案化的光致抗蚀剂层的表面暴露于第一分子工艺气体下；b)在图案化的光致抗蚀剂层的表面上扫描激光束，以引起第一分子工艺气体的分子浸入到图案化的光致抗蚀剂层内，其中图案化的光致抗蚀剂层的表面被升温到300℃至500℃，且温度的均匀度为+/-5℃；c)从工艺腔室内部除去剩余的第一分子工艺气体；d)将图案化的光致抗蚀剂层暴露于第二分子工艺气体下，并针对第二分子工艺气体重复步骤b)；和其中第一分子工艺气体是选自三甲基铝(Al2(CH3)6)气体、四氯化钛(TiCl4)气体和二乙基锌((C2H5)2Zn)气体中的至少一种，和第二分子工艺气体包括H2O。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中激光束在图案化的光致抗蚀剂层的表面处形成线图像，和其中该线图像具有在1ms≤τ≤100ms范围内的停留时间τ。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中线图像具有在0.2mm≤W≤2mm范围内的宽度W，和在10mm≤L≤100mm范围内的长度L。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中线图像具有在20mm/s≤vs≤5,000mm/s范围内的扫描速度vs。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中激光束具有在50W/cm2≤P≤150W/cm2范围内的功率密度P。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，进一步包括蚀刻加工过的图案化的产品晶片。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中在30秒至120秒的晶片加工时间内在全部晶片上进行步骤a)-d)。本专利技术公开内容的另一方面是以上所述的方法，其中从工艺腔室内部除去第一分子工艺气体包括从工艺腔室内部抽空第一分子工艺气体和用惰性气体吹扫工艺腔室内部中的至少一种。本专利技术公开内容的另一方面是加工位于工艺腔室内部的产品晶片以改进抗蚀刻性和线-边缘粗糙度中的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善在图案化的产品晶片上具有表面的光致抗蚀剂层的抗蚀刻性和线‑边缘粗糙度中至少一个的方法，所述方法包括：a)将光致抗蚀剂层暴露于选自三甲基铝(Al2(CH3)6)气体、四氯化钛(TiCl4)气体和二乙基锌((C2H5)2Zn)气体的至少一种第一工艺气体下；b)激光辐照光致抗蚀剂层和第一工艺气体，以引起第一工艺气体浸入到光致抗蚀剂层内，其中光致抗蚀剂层的表面被升温到300℃至500℃，且温度的均匀度为+/‑5℃；c)从光致抗蚀剂层的附近除去剩余的第一工艺气体；d)将光致抗蚀剂层暴露于含H2O的第二工艺气体下；和e)激光辐照光致抗蚀剂层和第二工艺气体，以引起H2O浸入到光致抗蚀剂层内，其中光致抗蚀剂层的表面被升温到300℃至500℃，且温度的均匀度为+/‑5℃。

【技术特征摘要】
2014.07.14 JP 2014-1439201.一种改善在图案化的产品晶片上具有表面的光致抗蚀剂层的抗
蚀刻性和线-边缘粗糙度中至少一个的方法，所述方法包括：
a)将光致抗蚀剂层暴露于选自三甲基铝(Al2(CH3)6)气体、四氯化
钛(TiCl4)气体和二乙基锌((C2H5)2Zn)气体的至少一种第一工艺气体
下；
b)激光辐照光致抗蚀剂层和第一工艺气体，以引起第一工艺气体
浸入到光致抗蚀剂层内，其中光致抗蚀剂层的表面被升温到300℃至
500℃，且温度的均匀度为+/-5℃；
c)从光致抗蚀剂层的附近除去剩余的第一工艺气体；
d)将光致抗蚀剂层暴露于含H2O的第二工艺气体下；和
e)激光辐照光致抗蚀剂层和第二工艺气体，以引起H2O浸入到光
致抗蚀剂层内，其中光致抗蚀剂层的表面被升温到300℃至500℃，且
温度的均匀度为+/-5℃。
2.权利要求1的方法，其中激光辐照包括在光致抗蚀剂层的表面
上扫描激光束。
3.权利要求2的方法，其中扫描包括移动激光束、移动图案化的
产品晶片、或者移动激光束和图案化的产品晶片这二者。
4.权利要求2的方法，其中在光致抗蚀剂层的表面处，激光束形
成线图像。
5.权利要求4的方法，其中线图像具有在1ms≤τ≤100ms范围内
的停留时间τ。
6.权利要求4的方法，其中线图像具有在0.2mm≤W≤2mm范围
内的宽度W，和在10mm≤L≤100mm范围内的长度L。
7.权利要求4的方法，其中线图像具有在20mm/s≤vs≤5,000mm/s
范围内的扫描速度vs。
8.权利要求2的方法，其中激光束具有在50W/cm2≤P≤150W/cm2范围内的功率密度P。
9.权利要求1的方法，其中保持图案化的产品晶片在工艺腔室的
内部中。
10.权利要求1的方法，进一步包括蚀刻加工过的图案化的产品
晶片。
11.权利要求1-10任何一项的方法，其中在30秒至120秒的晶片
加工时间内在全部晶片上进行步骤a)-e)。
12.权利要求1的方法，其中重复步骤a)-e)一次或多次，且具有
在每一步骤e)之后从光致抗蚀剂层的附近处除去第二工艺气体的额外
步骤。
13.权利要求1的方法，其中产品晶片停留在工艺腔室内部，和
其中从光致抗蚀剂层的附近除去第一工艺气体包括从工艺腔室内部抽
空第一工艺气体和用惰性气体吹扫工艺腔室内部中的至少一个。
14.一种加工位于工艺腔室内部的产品晶片以改进抗蚀刻性和线-
边缘粗糙度中的至少一种的方法，该产品晶片包括具有表面的图案化
的光致抗蚀剂层，所述方法包括：
a)将图案化的光致抗蚀剂层的表面暴露于第一分子工艺气体下；
b)在图案化的光致抗蚀剂层的表面上扫描激光束，以引起第一分
子工艺气体的分子浸入到图案化的光致抗蚀剂层内，其中图案化的光
致抗蚀剂层的表面被升温到300℃至500℃，且温度的均匀度为+/-5℃；
c)从工艺腔室内部除去剩余的第一分子工艺气体；
d)将图案化的光致抗蚀剂层暴露于第二分子工艺气体下，并针对
第二分子工艺气体重复步骤b)；和
其中第一分子工艺气体是选自三甲基铝(Al2(CH3)6)气体、四氯化
钛(TiCl4)气体和二乙基锌((C2H5)2Zn)气体中的至少一种，和第二分子
工艺气体包括H2O。
15.权利要求14的方法，其中激光束在图案化的光致抗蚀剂层的
表面处形成线图像，和其中该线图像具有在1ms≤τ≤100ms范围内的停
留时间τ。
16.权利要求15的方法，其中线图像具有在0.2mm≤W≤2mm范

\t围内的宽度W，和在10mm≤L≤100mm范围内的长度L。
17.权利要求15的方法，其中线图像具有在
20mm/s≤vs≤5,000mm/s范围内的扫描速度vs。
18.权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·W·泽菲洛普洛，A·M·霍里鲁克，
申请(专利权)人：超科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US