光致抗蚀剂层表面处理、盖层和形成光致抗蚀剂图案的方法技术

本申请涉及光致抗蚀剂层表面处理、盖层和形成光致抗蚀剂图案的方法。具体地，一种在光致抗蚀剂层中形成图案的方法包括在基板上方形成光致抗蚀剂层，以及降低所述光致抗蚀剂层的湿气或氧气吸收特性。使所述光致抗蚀剂层选择性地暴露于光化辐射以形成潜在图案，并且通过将显影剂施加至所述经选择性暴露的光致抗蚀剂层使所述潜在图案显影以形成图案。

【技术实现步骤摘要】
光致抗蚀剂层表面处理、盖层和形成光致抗蚀剂图案的方法相关申请本申请要求2020年3月30日提交的美国临时专利申请号63/002,297和2020年5月18日提交的美国临时专利申请号63/026,695的优先权，这些美国临时专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术介绍
随着消费者设备响应于消费者需求而变得越来越小，这些设备的各个部件的大小也必然减小。构成例如移动电话、计算机平板电脑等设备的主要部件的半导体器件已被迫变得越来越小，对应地也迫使半导体器件内的各个器件(例如，晶体管、电阻器、电容器等)的大小也要减小。在半导体器件的制造过程中使用的一种使能技术是使用光刻材料。将此类材料施加至待图案化的层的表面，然后暴露于本身已被图案化的能量。此类暴露改变了光敏材料的暴露区域的化学和物理特性。可以利用这种改性以及在未暴露的光敏材料区域中缺乏改性，来去除一个区域而不去除另一个区域。然而，随着各个器件的大小减小，用于光刻加工的工艺窗口变得越来越收紧。如此，光刻加工领域中的进步对于维持按比例缩小器件的能力是必需的，并且为了满足期望的设计标准，以便可以保持朝向越来越小的部件前进，还需要进一步的改进。
技术实现思路
本公开的一些实施方式提供一种在光致抗蚀剂层中形成图案的方法，所述方法包括：在基板上方形成光致抗蚀剂层；降低所述光致抗蚀剂层的湿气或氧气吸收特性；将所述光致抗蚀剂层选择性地暴露于光化辐射以形成潜在图案；以及通过将显影剂施加至所述经选择性暴露的光致抗蚀剂层使所述潜在图案显影以形成图案。本公开的另一些实施方式提供了一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：在基板上方形成光致抗蚀剂层，包括：将气态的第一前体和第二前体合并以形成光致抗蚀剂材料，以及在所述基板上方沉积所述光致抗蚀剂材料；降低所述光致抗蚀剂层的湿气或氧气吸收特性；将所述光致抗蚀剂层选择性地暴露于光化辐射，以在所述光致抗蚀剂层中形成潜在图案；通过将显影剂施加至所述经选择性暴露的光致抗蚀剂层使所述潜在图案显影以在所述光致抗蚀剂层中形成图案；以及将所述光致抗蚀剂层中的所述图案延伸到所述基板中。本公开的还要一些实施方式提供了一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：通过原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)在基板表面上方沉积包含第一有机金属化合物和第二化合物的光致抗蚀剂组合物以形成光致抗蚀剂层；降低所述光致抗蚀剂层的湿气或氧气吸收特性；将所述光致抗蚀剂层选择性地暴露于光化辐射以形成潜在图案；通过将显影剂施加至所述经选择性暴露的光致抗蚀剂层使所述潜在图案显影以形成暴露所述基板表面的一部分的图案；以及去除所述基板表面的通过所述显影暴露的一部分。附图说明当结合附图阅读时，从以下详细描述将最好地理解本公开。要强调的是，根据行业中的标准实践，各种特征未按比例绘制并且仅用于说明目的。实际上，为了讨论清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增大或减小。图1示出了根据本公开的一个实施方式的顺序操作的工艺阶段。图2A和图2B示出了根据本公开的实施方式的制造半导体器件的工艺流程。图3示出了根据本公开的一个实施方式的顺序操作的工艺阶段。图4A和图4B示出了根据本公开的实施方式的顺序操作的工艺阶段。图5A、图5B、图5C和图5D示出了根据本公开的实施方式的顺序操作的工艺阶段。图6A、图6B、图6C、图6D、图6E和图6F示出了根据本公开的实施方式的顺序操作的工艺阶段。图7示出了根据本公开的一个实施方式的顺序操作的工艺阶段。图8示出了根据本公开的一个实施方式的顺序操作的工艺阶段。图9A、图9B和图9C示出了根据本公开的实施方式的有机金属前体。图10示出了根据本公开的一些实施方式的光致抗蚀剂沉积装置。图11示出了根据本公开的一个实施方式光致抗蚀剂层由于暴露于光化辐射和加热而经历的反应。图12A示出了根据本公开的一个实施方式的表面处理操作。图12B示出了根据本公开的一个实施方式的盖层形成操作。图13示出了根据本公开的一个实施方式的顺序操作的工艺阶段。图14A和图14B示出了根据本公开的实施方式的顺序操作的工艺阶段。图15A、图15B、图15C和图15D示出了根据本公开的实施方式的顺序操作的工艺阶段。图16A、图16B、图16C、图16D、图16E和图16F示出了根据本公开的实施方式的顺序操作的工艺阶段。图17示出了根据本公开的一个实施方式的顺序操作的工艺阶段。图18示出了根据本公开的一个实施方式的顺序操作的工艺阶段。具体实施方式应当理解的是，以下公开提供了用于实现本公开的不同特征的许多不同的实施方式或示例。下文描述了部件和布置的具体实施方式或示例以简化本公开。当然，这些仅是示例，并不旨在进行限制。例如，元件的尺寸不限于所公开的范围或值，而是可以取决于工艺条件和/或器件的期望特性。此外，在下面的描述中在第二特征上方或之上形成第一特征可包括其中第一特征和第二特征以直接接触方式形成的实施方式，并且还可包括其中可以形成插置在第一特征与第二特征之间的附加特征使得第一特征和第二特征可不直接接触的实施方式。为了简单和清楚起见，可以以不同比例任意绘制各种特征。此外，为了描述方便起见，本文中可以使用空间相对术语，例如“在......下方”、“在......以下”、“在......下部”、“在......以上”、“在......上部”等来描述如图所示的一个元件或特征与另外一个或多个元件或特征的关系。除了图中所描绘的取向外，空间相对术语还旨在涵盖在使用或操作中器件的不同取向。可以将器件以其他方式取向(旋转90度或处于其他取向)，并且可以同样地相应解释本文中所使用的空间相对描述词。另外，术语“由......制成”可以表示“包含”或“由......组成”。随着半导体行业已经为了追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本而进展到纳米技术工艺节点，在减小半导体特征大小方面存在挑战。已经开发了极紫外光刻(EUVL)以形成更小的半导体器件特征大小并增加半导体晶片上的器件密度。为了改善EUVL，需要增大晶片暴露生产量。晶片暴露生产量可以通过增加暴露功率或增加抗蚀剂光速度(灵敏度)来提高。将含金属的光致抗蚀剂用于极紫外光刻中，因为金属具有对EUV辐射的高吸收能力。然而，含金属的光致抗蚀剂会吸收周围的湿气和氧气，这可降低图案分辨率。对湿气和氧气的吸收可引发光致抗蚀剂层中的交联反应，从而降低光致抗蚀剂中的未暴露区域对光致抗蚀剂显影剂的溶解度。此外，光致抗蚀剂层中的挥发性前体可在辐射暴露和显影操作之前脱气，这将导致光致抗蚀剂层的质量随时间推移变化，并且可导致对半导体器件加工腔室、处理设备和其他半导体晶片的污染。光致抗蚀剂层的湿气和氧气吸收以及光致抗蚀剂脱气负面地影响光刻性能并且增加缺陷。为了防止湿气和氧气吸收以及光致抗蚀剂脱气，本公开的实施方式处理光致抗蚀剂层的表面或者在光致抗蚀剂层上方形成盖层，如图1所示。根据本公开的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在光致抗蚀剂层中形成图案的方法，所述方法包括：/n在基板上方形成光致抗蚀剂层；/n降低所述光致抗蚀剂层的湿气或氧气吸收特性；/n将所述光致抗蚀剂层选择性地暴露于光化辐射以形成潜在图案；以及/n通过将显影剂施加至所述经选择性暴露的光致抗蚀剂层使所述潜在图案显影以形成图案。/n

【技术特征摘要】
20200330 US 63/002,297;20200518 US 63/026,695;20211.一种在光致抗蚀剂层中形成图案的方法，所述方法包括：
在基板上方形成光致抗蚀剂层；
降低所述光致抗蚀剂层的湿气或氧气吸收特性；
将所述光致抗蚀剂层选择性地暴露于光化辐射以形成潜在图案；以及
通过将显影剂施加至所述经选择性暴露的光致抗蚀剂层使所述潜在图案显影以形成图案。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光致抗蚀剂层包含含金属的光致抗蚀剂组合物。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述降低所述光致抗蚀剂层的湿气或氧气吸收特性包括在所述光致抗蚀剂层上方形成盖层，其中所述盖层由氧化硅、氮化硅、碳化硅、SiOC、SiON或它们的多层组合制成。


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【专利技术属性】
技术研发人员：郭怡辰，刘之诚，翁明晖，魏嘉林，陈彦儒，李志鸿，郑雅如，杨棋铭，李资良，张庆裕，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71