TWI849159B

TWI849159B - 光阻膜的乾式腔室清潔

Info

Publication number: TWI849159B
Application number: TW109121579A
Authority: TW
Inventors: 丹尼爾彼特; 李達; 蒂莫西威廉魏德曼; 博里斯佛洛斯基; 吳呈昊; 凱蒂林恩納迪; 凱文李古; 里昂塔萊; 暹華陳; 正義游; 薛猛
Original assignee: 美商蘭姆研究公司
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2024-07-21
Also published as: WO2020264571A1; KR102757498B1; EP3990986A1; KR20220025885A; TW202113506A; EP3990986A4; JP7553489B2; JP2022538554A; TW202449510A; KR20250011253A; US20220344136A1; CN114631062A; TW202536930A; TWI884003B

Abstract

含金屬光阻膜可使用乾式沉積技術沉積在半導體基板上。在沉積、斜角及背側清潔、烘烤、顯影或蝕刻操作期間，非預期之含金屬光阻材料可能形成在製程腔室之內表面上。原位乾式腔室清潔可透過暴露至蝕刻氣體來執行，以去除非預期之含金屬光阻材料。乾式腔室清潔可在升高溫度且未激燃電漿下執行。在一些實施例中，乾式腔室清潔可包括泵抽/沖洗及調節操作。

Description

光阻膜的乾式腔室清潔

本發明係關於光阻膜的乾式腔室清潔。

半導體裝置(例如積體電路)的製造是涉及黃光微影之多步驟製程。一般而言，該製程包括在晶圓上沉積材料，並透過微影技術對材料進行圖案化以形成半導體裝置的結構特徵部(例如，電晶體及電路)。本領域已知之典型微影製程的步驟包括：準備基板；以及塗佈光阻，例如透過旋塗；以所欲圖案使光阻暴露於光，致使光阻之曝光區域變得更加可溶或更不可溶於顯影劑溶液；透過施加顯影劑溶液以去除光阻之曝光或未曝光區域來進行顯影；且隨後進行處理以在基板已去除光阻之區域上形成特徵部，例如透過蝕刻或材料沉積。

半導體設計之發展已產生在半導體基板材料上形成越來越小之特徵部的需求，且已被該能力所推動。此技術發展已在“摩爾定律(Moore's law)”中被描述為每兩年密集積體電路中之電晶體的密度倍增。確實，晶片設計及製造已進步，以致現代微處理器可在單一晶片上含有數十億個電晶體及其他電路特徵部。此等晶片上之各個特徵部可為22奈米(nm)或更小等級，在一些例子中小於10 nm。

製造具有此等小特徵部之裝置中的一個挑戰是能夠可靠且可再現地產生具有足夠解析度之黃光微影遮罩。現今黃光微影製程通常使用193 nm紫外線(UV)來曝光光阻。光波長明顯大於特徵部(將在半導體基板上產生)所欲尺寸之事實產生固有問題。要達到小於光波長之特徵部尺寸需使用複雜的解析度增強技術，例如多重圖案化。因此，有極大興趣及研究致力於發展使用具有10 nm至15 nm(例如13.5 nm)波長之較短波長光(例如極紫外光(EUV))的黃光微影技術。

然而，EUV黃光微影製程可能帶來挑戰，包括圖案化期間之低功率輸出及光的損失。傳統有機化學放大阻劑(CAR)(類似於使用於193 nm UV微影者)在使用於EUV微影技術中時有潛在的缺點，尤其是因為其在EUV區域有低的吸收係數，且光活化化學物種之擴散可能導致模糊或線邊緣粗糙度。此外，為了提供對底下裝置層進行圖案化所需之抗蝕刻性，習知CAR材料中圖案化之小特徵部可能導致高深寬比，有圖案塌陷的風險。據此，仍需有經改善之EUV光阻材料，其具有例如減小厚度、更大吸收率及更大抗蝕刻性之此等特性。

本文所提供的背景描述係為了概述本技術脈絡之目的。本案發明人的成果(在此先前技術段落中所述之範圍內)、以及在申請時可能未以其他方式認定為先前技術之描述態樣，並未明示或默示地被承認為是相對於本技術的先前技術。

在光阻圖案化之背景下，可發生乾式腔室清潔。光阻材料在製程腔室中乾式沉積之後，不希望有的光阻材料可能會積聚在製程腔室之內表面上。光阻材料可為例如含金屬EUV阻劑材料。乾式腔室清潔可透過暴露於蝕刻氣體來執行，以去除不希望有的光阻材料。在一些實施例中，蝕刻氣體可為鹵化氫、氫氣及鹵素氣體、三氯化硼、或其組合。可進行沖洗以從製程腔室去除殘留蝕刻氣體。在一些實施例中，可透過在內表面上沉積膜(例如，光阻材料)塗層來進行製程腔室之調節或調修室，以恢復內表面。

本文揭示清潔製程腔室之方法及系統。該方法包括：在一製程腔室中提供一半導體基板，其具有一乾式沉積含金屬阻膜於該半導體基板之一基板層上；以及將一蝕刻氣體引入該製程腔室中，其中該一第一厚度之乾式沉積含金屬阻劑材料形成於該製程腔室之一或更多表面上，其中該蝕刻氣體去除該第一厚度之該乾式沉積含金屬阻劑材料。

在一些實施方式中，該方法進一步包括：透過形成一第二厚度之乾式沉積含金屬阻劑材料於該製程腔室之該一或更多表面上，來調節該製程腔室之該一或更多表面。在一些實施方式中，該方法進一步包括：在引入該蝕刻氣體後沖洗該製程腔室以從該製程腔室去除殘留蝕刻氣體。在一些實施方式中，沖洗該製程腔室包括使一惰性氣體及/或反應性氣體流入該製程腔室，其中該製程腔室被加熱至介於約20°C與約140°C之間的升高溫度，其中該製程腔室被泵抽至介於約0.1 Torr與約6 Torr之間的腔室壓力。在一些實施方式中，沖洗該製程腔室包括使該製程腔室之該一或更多表面暴露至一基於遠端電漿之處理，以去除該殘留蝕刻氣體，其中該基於遠端電漿之處理包括基於氟之化學物質。在一些實施方式中，沖洗該製程腔室包括使該製程腔室之該一或更多表面暴露至臭氧及/或氧氣流，以去除該殘留蝕刻氣體。在一些實施方式中，該方法進一步包括 : 在引入該蝕刻氣體之前，加熱該製程腔室之該一或更多表面至一升高溫度，其中該升高溫度介於約20°C與約140°C之間。在一些實施方式中，該蝕刻氣體包括鹵化氫、氫氣及鹵素氣體、三氯化硼、或其組合。在一些實施方式中，該第一厚度之該乾式沉積含金屬阻劑材料之去除在未暴露於電漿下發生。在一些實施方式中，該方法進一步包括 : 泵抽該製程腔室至介於約0.1 Torr與約6 Torr之間的腔室壓力；加熱該製程腔室之該一或更多表面至介於約20°C與約140°C之間的升高溫度；以及在引入該蝕刻氣體之前，將一虛擬晶圓引入該製程腔室中。在一些實施方式中，該乾式沉積含金屬阻劑材料為有機-金屬氧化物或含有機-金屬薄膜。

本文揭示用於沉積阻劑之設備。該設備包括 : 一製程腔室，具有一基板支撐件；一真空管線，耦接至該製程腔室；以及一蝕刻氣體管線，耦接至該製程腔室。該設備進一步包括 : 一控制器，配置有用以清潔該製程腔室之指令，該等指令包括編碼以用於 : 在該製程腔室中氣相沉積一含金屬阻膜於一半導體基板之一基板層上；以及透過使一蝕刻氣體流入該製程腔室中以清潔該製程腔室，其中該蝕刻氣體去除形成於該製程腔室之一或更多表面上之一第一厚度的乾式沉積含金屬阻劑材料。

在一些實施方式中，該設備進一步包括 : 一或更多加熱器，耦接至該製程腔室之該一或更多表面，其中該控制器進一步配置有指令，其包括編碼以用於 : 加熱該製程腔室之該一或更多表面至一升高溫度，其中該升高溫度介於約20°C與約140°C之間。在一些實施方式中，該控制器配置有指令，其包括編碼以用於 : 透過形成一第二厚度之該乾式沉積含金屬阻劑材料於該製程腔室之該一或更多表面上，來調節該製程腔室之該一或更多表面。在一些實施方式中，該控制器配置有指令，其包括編碼以用於 : 在引入該蝕刻氣體後沖洗該製程腔室，以從該製程腔室去除殘留蝕刻氣體。

所揭示實施例之此些及其他特徵將於下參考相關附圖以詳加描述。

本發明總體上是關於半導體處理領域。在特定態樣中，本發明係針對在EUV圖案化及EUV圖案化膜顯影以形成圖案化遮罩之背景下用於處理EUV光阻(例如，EUV敏感之含金屬及/或金屬氧化物光阻膜)的方法及設備。

在此詳細參考本發明之具體實施例。具體實施例之示例示於附圖中。儘管將結合此些具體實施例來描述本發明，但將理解的是，其並非意欲將本發明限制於此等具體實施例。相反地，其意欲涵蓋可包括於本發明之精神及範圍內之替代、修改及均等者。在以下描述中，闡述了許多具體細節以對本發明提供透徹的瞭解。可在沒有此些具體細節之一些或全部者下實施本發明。在其他情況中，不再詳細描述公知的製程操作，以免不必要地模糊本發明。介紹

半導體處理中之薄膜圖案化通常是半導體製造中的重要步驟。圖案化涉及微影。在習知黃光微影(例如193 nm黃光微影)中，圖案係透過以下來進行印刷 : 將來自光子源之光子發射至遮罩上並將圖案印刷至光敏光阻上，因而在光阻中引起化學反應，其在顯影後去除光阻之某些部分以形成圖案。

先進技術節點(由國際半導體構裝技術藍圖定義)包括節點22 nm、16 nm及以外。例如，在16 nm節點中，鑲嵌結構中典型貫孔或線的寬度通常不大於約30 nm。先進半導體積體電路(IC)及其他裝置上之特徵部的微縮正推動微影以改善解析度。

極紫外光(EUV)微影可透過移動到比習知黃光微影方法所能達到之更小成像源波長來擴展微影技術。約10-20 nm或11-14 nm波長(例如13.5 nm波長)之EUV光源可用於導緣(leading-edge)微影工具，亦稱為掃描儀。EUV輻射在廣泛範圍之固體及流體材料(包括石英和水蒸氣)中被強吸收，因此在真空中操作。

EUV微影利用被圖案化以形成用於蝕刻底層之遮罩的EUV阻劑。EUV阻劑可為透過基於液體之旋塗技術而生成之基於聚合物的化學放大阻劑(CAR)。CAR之替代者是直接光可圖案化之含金屬氧化物膜，例如可獲自Inpria(科瓦利斯，奧勒岡州)，描述於例如美國專利公開案US 2017/0102612、US 2016/021660及US 2016/0116839中，其併於本文作為參考，至少用於揭示光可圖案化之含金屬氧化物膜。此等膜可透過旋塗技術或乾式氣相沉積來產生。含金屬氧化物膜可在真空環境中透過EUV曝光直接圖案化(即，無需使用不同的光阻)，其提供次30 nm之圖案化解析度，例如描述於2018年6月12日公告且標題為「EUV PHOTOPATTERNING OF VAPOR-DEPOSITED METAL OXIDE-CONTAINING HARDMASKS」之美國專利案9,996,004中及/或2019年5月9日提申且標題為「METHODS FOR MAKING EUV PATTERNABLE HARD MASKS」之申請案PCT/US19/31618中，其揭示內容(至少關於直接光可圖案化金屬氧化物膜之組成、沉積及圖案化以形成EUV抗劑遮罩)併於本文作為參考。一般而言，圖案化涉及用EUV輻射對EUV阻劑進行曝光以在阻劑中形成光圖案，接著根據光圖案進行顯影以去除阻劑的一部分以形成遮罩。

亦應理解的是，儘管本發明係關於微影圖案化技術及以EUV微影示例之材料，但其亦適用於其他下一代微影技術。除了包括目前正使用且發展之標準13.5 nm EUV波長的EUV之外，與此等微影最相關之輻射源為DUV(深紫外光)，其一般指使用248 nm或193 nm之準分子雷射源、 X射線(其形式上包括X射線範圍之較低能量範圍的EUV)以及電子束(其可覆蓋寬廣的能量範圍)。具體方法可能取決於半導體基板及最終半導體裝置中所使用之特定材料及應用。因此，本申請中所描述之方法僅為可使用於本技術中之方法及材料的示例。

直接光可圖案化之EUV阻劑可由混合於有機成分內之金屬及/或金屬氧化物組成或包含其之。金屬/金屬氧化物具高潛力，因為其可增強EUV光子吸附並產生二次電子及/或對底下膜疊層及裝置層呈現增大的蝕刻選擇性。

當製造半導體裝置時，對製造製程而言精確且可重複是重要的。不幸的是，當半導體製造反應腔室隨時間處理多個基板，反應腔室內之處理條件及化學物質發生變化。在含金屬EUV阻膜沉積並施加於半導體基板上期間，例如，如本文所述之乾式沉積，腔室表面上可能會有一些非預期之含金屬EUV阻劑材料沉積。在製程腔室中執行幾次處理操作後，腔室表面上非預期之含金屬EUV阻劑材料的形成可能會達到使EUV阻劑材料更容易剝落及剝離之程度。在一些情況中，源自製程腔室內表面上之EUV阻劑材料的顆粒及膜雜質可能會在處理期間掉落製基板表面上。例如，顆粒及膜雜質可能源自腔室內壁、頂板、噴淋頭、基板支撐件、升降銷、氣體管線、噴嘴等。從製程腔室內表面剝落或剝離之此等顆粒及膜雜質可能會導致半導體基板中有污染及缺陷問題。此污染不僅導致半導體基板本身有污染，還可能導致下游處理工具(例如圖案化(掃描儀)及顯影工具)有污染。

習知上，可透過手動打開製程腔室並使用一或更多清潔劑機械擦洗/擦拭內表面來去除製程腔室內表面上之非預期沉積物。在一些情況中，此些方法可能涉及部件之更換，且可能需要多於一天的時間來進行腔室維護。此等方法可能是耗時、昂貴且無效率。製程腔室中 EUV 阻劑之乾式清潔

本發明提供從製程腔室之內表面乾式清潔EUV阻劑材料。乾式清潔可使用含鹵化物之化學物質來進行。在一些實施例中，含鹵化物之化學物質可包括鹵化氫，例如HCl、HBr或HI。例如，鹵化氫可為HCl。在一些實施例中，含鹵化物之化學物質可包括氫氣及鹵素氣體。乾式清潔可為非電漿之基於熱的清潔操作。例如，腔室壁溫度可介於約20℃與約140℃之間。乾式清潔之後可執行脫鹵步驟以從製程腔室去除過量鹵化物及/或調節步驟以保護製程腔室之內表面。雖然乾式清潔在用於EUV乾式沉積之製程腔室中特別有用，但乾式清潔可在用於斜角緣部及/或背側清潔、烘烤、顯影或蝕刻操作中之任何製程腔室中執行。現今原位乾式清潔降低了清潔操作之間的頻率，改善了微塵粒表現(particle performance)，並實現更高的工具可利用性。

圖1呈現根據一些實施例在沉積並顯影光阻時執行乾式腔室清潔之示例方法的流程圖。製程100之操作可依不同順序及/或用不同、更少或額外操作來執行。製程100之態樣可參考圖2及3A-3D進行描述。製程100之一或更多操作可使用圖13-16之任一者中所述之設備來執行。在一些實施例中，製程100之操作可至少部分地根據儲存在一或更多非暫態性電腦可讀媒體中之軟體來實施。

在製程100之方塊102處，沉積光阻層。此可為乾式沉積製程(例如氣相沉積製程)或濕式製程(例如旋塗沉積製程)。

光阻可為含金屬EUV阻劑。EUV敏感之含金屬或金屬氧化物膜可透過任何合適技術沉積在半導體基板上，包括濕式(例如，旋塗)或乾式(例如，CVD)沉積技術。例如，所述製程已被證明用於基於有機錫氧化物之EUV光阻組合物，其適用於商業可旋塗製劑(例如，可購自Inpria公司，科瓦利斯，奧勒岡州)及使用乾式真空沉積技術塗佈之製劑兩者，於下進一步描述。

半導體基板可包括適合於黃光微影處理，尤其是用於生產積體電路及其他半導體裝置之任何材料構造。在一些實施例中，半導體基板為矽晶圓。半導體基板可為其上已形成具有不規則表面形貌之特徵部(“底層特徵部”)的矽晶圓。如本文所指，“表面”為本發明之膜將要沉積在其上或處理期間將要暴露於EUV之表面。底層特徵部可包括進行本發明方法之前在處理期間已去除材料(例如，透過蝕刻)之區域或者已添加材料(例如，透過沉積)之區域。此等先前處理可包括本發明方法或重複製程(藉此在基板上形成兩層或更多層特徵部)中之其他處理方法。

EUV敏感薄膜可沉積在半導體基板上，此等膜可操作作為用於隨後EUV微影及處理之阻劑。此等EUV敏感薄膜包括在暴露於EUV時即發生變化的材料，例如在低密度M-OH富集材料中失去鍵結至金屬原子上之巨大側基取代基，從而使其交聯成較密之M-O-M鍵結的金屬氧化物材料。透過EUV圖案化，形成了相對於未曝光區域而有經改變之物理或化學性質的膜區域。此些性質可在後續處理中加以利用，例如溶解未曝光或已曝光的區域，或選擇性地沉積材料在已曝光或未曝光的區域上。在一些實施例中，在執行此等後續處理之條件下，未曝光膜具有比曝光膜更疏水的表面。例如，材料的去除可透過利用膜之化學組成、密度及交聯上的差異來執行。去除可透過濕式處理或乾式處理，如下進一步描述。

該等薄膜在諸多實施例中為有機金屬材料，例如包括氧化錫之有機錫材料或其他金屬氧化物材料/基團。有機金屬化合物可在有機金屬前驅物與配對反應物(counter reactant)之氣相反應中製得。在諸多實施例中，有機金屬化合物是透過以下形成 : 混合具有巨大烷基或氟代烷基之有機金屬前驅物與配對反應物之特定組合，並在氣相中聚合該混合物以產生低密度、EUV敏感材料，其沉積至半導體基板上。

在諸多實施例中，有機金屬前驅物在每一金屬原子上包含至少一可在氣相反應中倖存之烷基，而配位至該金屬原子之其他配位基或離子可被反配對反應物取代。有機金屬前驅物包括下式者： M_a R_b L_c (式1) 其中 : M為具有高EUV吸收截面之金屬；R為烷基，例如C_n H_{2n + 1} ，較佳為其中n≥2； L為與配對反應物反應之配位基、離子或其他基團；a≥1； b≥1；且c≥1。

在諸多實施例中，M具有等於或大於1x10⁷ cm² / mol原子吸收截面。M可例如選自由錫、鉿、碲、鉍、銦、銻、鍺及其組合所組成之群組。在一些實施例中，M為錫。 R可被氟化，例如具有式C_n F_x H_{(2n + 1)} 。在諸多實施例中，R具有至少一β-氫或β-氟。例如，R可選自由乙基、異丙基、正丙基、叔丁基、異丁基、正丁基、仲丁基、正戊基、異戊基、叔戊基、仲戊基及其混合物所組成之群組。L可為易於被配對反應物取代以產生M-OH基團之任何基團，例如選自由胺基(例如二烷基胺基、單烷基胺基)、烷氧基、羧酸根、鹵素及其混合物所組成之群組的基團。

有機金屬前驅物可為多種候選金屬有機前驅物中之任一者。例如，在M為錫下，此等前驅物包括叔丁基三(二甲基胺基)錫、異丁基三(二甲基胺基)錫、正丁基三(二甲基胺基)錫、仲丁基三(二甲基胺基)錫、異丙基 (三)二甲基胺基錫、正丙基三(二甲基胺基)錫、乙基三(二甲基胺基)錫及類似之烷基(三)(叔丁氧基)錫化合物，例如叔丁基三(叔丁氧基)錫。在一些實施例中，有機金屬前驅物為部分氟化。

配對反應物具有取代反應性基團、配位基或離子(例如，上式1中的L)之能力，以透過化學鍵結連接至少兩金屬原子。配對反應物可包括水、過氧化物(例如過氧化氫)、二或多羥基醇、氟化二或多羥基醇、氟化二醇及其他羥基團之來源。在諸多實施例中，配對反應物透過在相鄰金屬原子之間形成氧橋而與有機金屬前驅物反應。

其他潛在配對反應物包括硫化氫及二硫化氫，其可透過硫橋使金屬原子交聯。在其他情況中，例如，含Te前驅物可與水一起或代替水使用作為配對反應物以形成Te-Sn-Te-Sn交聯。與Sn(NMe₂ )x型前驅物一起使用之合適碲共反應物為RTeH或RTeD(D =氘)及R₂ Te前驅物，其中R =烷基，尤其為叔丁基或異丙基，例如叔丁基TeD。為了與M(OR)x型前驅物一起使用，例如，可使用雙(三甲基甲矽烷基)Te。

除了有機金屬前驅物及配對反應物之外，薄膜還可包括可選材料，以修飾膜之化學或物理特性，例如修飾膜對EUV的敏感性或增強抗蝕刻性。可引入此等可選材料，例如透過在沉積於半導體基板上之前、薄膜沉積之後或其兩者之氣相形成期間進行摻雜。在一些實施例中，可引入溫和遠端H₂ 電漿，以用Sn-H取代一些Sn-L鍵，其可增加阻劑在EUV下的反應性。

在諸多實施例中，使用本領域已知之氣相沉積裝備及製程來製造EUV可圖案化膜並將其沉積在半導體基板上。在此等製程中，聚合的有機金屬材料係以氣相形式或原位形成在半導體基板之表面上。合適的製程包括例如化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)及有CVD部分之ALD，例如不連續之類ALD製程，其中金屬前驅物與配對反應物在時間或空間上為分離。

一般而言，方法包括混合有機金屬前驅物之蒸氣流與配對反應物之蒸氣流以形成聚合的有機金屬材料，以及將有機金屬材料沉積至半導體基板之表面上。在一些實施例中，超過一者有機金屬前驅物包含於蒸氣流中。在一些實施例中，超過一者配對反應物包含於蒸氣流中。如本領域具有普通技術人員將理解，在實質上連續之製程中，製程之混合及沉積方面可同時進行。

在示例性連續CVD製程中，將有機金屬前驅物之兩個或更多氣體流(在分開的入口路徑中)及配對反應物源引入CVD設備之沉積腔室，其在氣相下於其中混合並反應以形成團聚(agglomerate)的聚合材料(例如，透過金屬-氧-金屬鍵的形成)。可例如使用分開的注入入口或雙氣室噴淋頭引入料流。該設備配置成使得有機金屬前驅物與配對反應物之料流在腔室中混合，從而允許有機金屬前驅物與配對反應物反應形成聚合的有機金屬材料。在不限制本技術之機制、功能或實用性下，據信隨著金屬原子透過配對反應物交聯，來自此等氣相反應之產物的分子量變得更大，接著被凝結或沉積至半導體基板上。在諸多實施例中，巨大烷基之立體障礙阻止緊密堆積網絡的形成，並產生平坦、非晶、低密度的膜。

CVD製程一般係在減壓下進行，例如從10毫托耳(milliTorr)至10托耳(Torr)。在一些實施例中，該製程在0.5至2 Torr下進行。在一些實施例中，半導體基板的溫度處於或低於反應物流的溫度。例如，基板溫度可從0℃至250℃，或從環境溫度(例如23℃)至150℃。在諸多製程中，聚合有機金屬材料在基板上之沉積係以與表面溫度成反比的速率發生。

形成在半導體基板表面上之EUV可圖案化膜的厚度可根據表面性質、所使用的材料及處理條件作變化。在諸多實施例中，膜厚度可在0.5nm至100nm範圍內，且可為得以在EUV圖案化之條件下吸收大部分EUV光的足夠厚度。EUV可圖案化膜可能能夠容納等於或大於30%的吸收，因而朝EUV可圖案化膜底部之有用EUV光子明顯較少。相較於EUV曝光膜之底部，EUV曝光膜之頂部附近較高的EUV吸收導致較多交聯及緻密化。儘管具有更高總吸收率之EUV可圖案化膜可實現EUV光子之有效利用，但將理解的是，在一些情況中，EUV可圖案化膜可能小於約30%。為了比較，大多數其他阻膜之最大總吸收係小於30%(例如10%或更少、或5%或更少)而使得阻膜底部處之阻劑材料充分曝光。在一些實施例中，膜厚度為5 nm至40 nm或10 nm至20 nm。在不限制本發明之機制、功能或實用性下，據信不同於本領域之濕式旋塗製程，本發明之製程對基板之表面黏附特性有較少的限制，因此可應用於多種基板。再者，如上所討論，沉積膜可緊密地符合表面特徵部，從而提供在基板(例如具有底層特徵部之基板)上形成遮罩而無需“填充”或以其他方式對此等特徵部進行平坦化的優點。

除了在製程100之方塊102處將含金屬EUV阻劑薄膜沉積在半導體基板上之外，含金屬EUV阻劑材料還可能形成於製程腔室之內表面上。內表面可包括製程腔室之腔室壁、底板及頂板。其他內表面可包括噴淋頭、噴嘴及基板支撐表面。含金屬EUV阻劑材料可因乾式沉積製程(例如CVD或ALD製程)而形成。形成在內表面上之含金屬EUV阻劑材料的厚度可能因在製程腔室中執行額外處理(例如，沉積)操作而隨時間增加。含金屬EUV阻劑材料易於從製程腔室之內表面剝落，掉落顆粒或剝離，從而在處理期間污染隨後的半導體基板。

在製程100之方塊150處，本發明之乾式腔室清潔操作可在製程100之方塊102處含金屬EUV阻劑薄膜沉積在半導體基板上之後執行。此允許在同一製程腔室中執行沉積及乾式清潔。然而，將理解的是，乾式腔室清潔可在與實施例中之沉積操作不同的製程腔室中執行。實際上，乾式腔室清潔可在斜角及/或背側清潔、烘烤、顯影或蝕刻操作之後執行。

被去除之乾式沉積EUV光阻膜一般係由Sn、O及C組成，但相同的清潔方法可擴展至其他金屬氧化物阻劑及材料的膜。此外，此方法亦可用於膜剝離及PR重製(rework)。

在製程100之方塊104處，執行可選的清潔製程以清潔半導體基板的背側及/或斜角緣部。背側及/或斜角緣部清潔可非選擇性地蝕刻EUV阻膜，以均等地去除基板背側及斜角緣部上具有諸多氧化或交聯程度的膜。在透過濕式沉積製程或乾式沉積製程施加EUV可圖案化膜期間，可能在基材斜角緣部及/或背側上會有一些非預期之阻劑材料的沉積。該非預期的沉積可能導致不希望的顆粒隨後移動至半導體基板的頂表面而變成顆粒缺陷。此外，此斜角緣部及背側沉積會引起下游處理問題，包括圖案化(掃描儀)及顯影工具的污染。習知上，斜角緣部及背側沉積之去除係透過濕式清潔技術來進行。對於旋塗之光阻材料，此製程稱為邊緣球狀物移除法(EBR)，且透過在基板旋轉時從斜角緣部之上方及下方引入溶劑流來執行。該相同製程可應用於透過氣相沉積技術所沉積之可溶基於有機錫氧化物的阻劑。

基板斜角緣部及/或背側清潔亦可為乾式清潔製程。在一些實施例中，乾式清潔製程涉及具有以下氣體之一或更多者的蒸氣及/或電漿 : HBr、HCl、BCl₃ 、SOCl₂ 、Cl₂ 、BBr₃ 、H₂ 、O₂ 、PCl₃ 、CH₄ 、甲醇、氨、甲酸、NF₃ 、HF。在一些實施例中，乾式清潔製程可使用與本文所述之乾式顯影製程相同的化學物質。例如，斜角緣部及背側清潔可使用鹵化氫顯影化學物質。對於背側及斜角緣部清潔製程，蒸氣及/或電漿必須限制在基板之特定區域，以確保僅除去背側及斜角，而基板之正面上沒有任何膜降解。

可將製程條件最佳化以用於斜角緣部及背側清潔。在一些實施例中，較高溫度、較高壓力及/或較高反應物流量可導致增加的蝕刻速率。乾式斜角緣部及背側清潔之合適製程條件可能是 : 100–500 sccm之反應物流量 (例如，500 sccm HCl、HBr、或H₂ 與Cl₂ 或Br₂ 、BCl₃ 或H₂ )， -10至120˚C (例如20˚C)之溫度， 20-500 mTorr(例如300 mTorr)之壓力，高頻(例如13.56 MHz)下0至500 W之電漿功率，並持續約10至20秒時間，其取決於光阻膜及組成及特性。應理解的是，儘管此些條件適用於一些處理反應器，例如，可獲自蘭姆研究公司(費利蒙市，加州)之Kiyo蝕刻工具，但根據處理反應器之能力，可使用更廣範圍之製程條件。

乾式清潔操作可替代地擴展至完全的光阻去除或光阻“重製(rework)”，其中例如在原有光阻被損壞或有其他方式缺陷時，去除所塗佈之EUV光阻且基板準備以進行光阻再塗佈。光阻重製應在不損壞底下半導體基板下完成，因此應避免基於氧的蝕刻。代替地，可使用本文所述之含鹵化物化學物質的變體。將理解的是，可在製程100期間之任何階段應用光阻重製操作。因此，光阻重製操作可應用於光阻沉積之後、斜角緣部及背側清潔之後、PAB處理之後、EUV曝光之後、PEB處理之後、或顯影之後。在一些實施例中，可執行光阻重製，用於非選擇性地去除光阻之曝光及未曝光區域，但對底層具有選擇性。

在一些實施例中，光阻重製製程涉及具有以下氣體之一或更多者的蒸氣及/或電漿 : HBr、HCl、BCl₃ 、Cl₂ 、BBr₃ 、H₂ 、PCl₃ 、CH₄ 、甲醇、氨、甲酸、NF₃ 、HF。在一些實施例中，光阻重製製程可使用與本文所述之乾式顯影製程相同的化學物質。例如，光阻重製可使用鹵化氫顯影化學物質。

可將製程條件最佳化以用於光阻重製。在一些實施例中，較高溫度、較高壓力及/或較高反應物流量可導致增加的蝕刻速率。光阻重製之合適製程條件可能是 : 100–500 sccm之反應物流量 (例如，500 sccm HCl、HBr、BCl₃ 或H₂ 與Cl₂ 或Br₂ )， -10至120˚C (例如20˚C)之溫度， 20-500 mTorr(例如300 mTorr)之壓力，高頻(例如13.56 MHz)下300至800 W之電漿功率，0至200 V_b (較硬之底層基板材料可使用較高偏壓)之晶圓偏壓，並持續足以完全去除EUV光阻之約20秒至3分鐘時間，其取決於光阻膜及組成及特性。應理解的是，儘管此些條件適用於一些處理反應器，例如，可獲自蘭姆研究公司(費利蒙市，加州)之Kiyo蝕刻工具，但根據處理反應器之能力，可使用更廣範圍之製程條件。

在製程100之方塊150處，本發明之乾式腔室清潔操作可在斜角緣部及/或背側清潔操作之後執行。此允許在同一製程腔室中執行斜角及/或背側清潔以及乾式腔室清潔。然而，將理解的是，在一些實施例中，乾式腔室清潔可在與斜角緣部及/或背側清潔操作不同的製程腔室中執行。

在製程100之方塊106處，可選之塗佈後烘烤(PAB)可在沉積EUV可圖案化膜沉積之後且EUV曝光之前執行。PAB處理可涉及熱處理、化學暴露及濕氣之組合，以增加EUV可圖案化膜的EUV敏感性，減少EUV劑量以在EUV可圖案化膜中形成圖案。可調整並最佳化PAB處理溫度，用於提高EUV可圖案化膜之敏感性。例如，處理溫度可介於約90℃與約250℃之間或介於約100℃與約200℃之間。在一些實施例中，PAB處理可在大氣壓與真空之間的壓力且約1至15分鐘(例如約2分鐘)之處理時間下進行。在一些實施例中，PAB處理係在介於約100℃與200℃之間的溫度下進行約1分鐘至2分鐘。

在製程100之方塊150處，本發明之乾式腔室清潔操作可在PAB處理之後執行。此允許在同一製程腔室中執行烘烤及乾式腔室清潔。然而，將理解的是，在一些實施例中，乾式腔室清潔可在與PAB處理操作不同之製程腔室中執行。

在製程100之方塊108處，將含金屬EUV阻膜曝光至EUV輻射以顯影圖案。一般而言，EUV曝光導致含金屬EUV阻膜之化學組成發生變化並進行交聯，從而在蝕刻選擇性方面形成對比，其可用於後續顯影。

含金屬EUV阻膜接著可透過通常在相對較高真空下將膜之區域曝光於EUV光來進行圖案化。在本文中有用的那些之中的EUV裝置及成像方法包括本領域已知的方法。尤其，如上所討論，膜之曝光區域係透過EUV圖案化來形成，其相對於未曝光區域具有經改變的物理或化學特性。例如，在曝光區域，可能會發生金屬-碳鍵斷裂，例如透過β-氫脫去反應，留下具反應性且可親性(accessible)之金屬氫化物官能團，其可在隨後曝光後烘烤(PEB)步驟期間透過金屬-氧橋轉化為氫氧化物與交聯的金屬氧化物基團。此製程可用於產生化學對比以顯影作為負型阻劑。一般而言，烷基中較多量的β-H導致較敏感的膜。曝光之後，可烘烤含金屬EUV阻膜，以引起金屬氧化物膜之額外交聯。曝光與未曝光區域之間的特性差異可在後續處理中利用，例如溶解未曝光區域或在曝光區域上沉積材料。例如，可使用乾式法將圖案顯影，以形成含金屬氧化物遮罩。

尤其，在諸多實施例中，特別是在真空中使用EUV進行曝光時，存在於表面上之烴基封端的氧化錫在成像層之曝光區域中轉化為氫封端的氧化錫。然而，從真空移除曝光成像層進入空氣、或受控地引入氧、臭氧、H₂ O₂ 或水，會導致表面Sn-H氧化成Sn-OH。曝光與未曝光區域之間的特性差異可在隨後處理中利用，例如透過使照射區域、未照射區域或兩者與一或更多試劑反應，以選擇性地向成像層添加材料或從其去除材料。

在不限制本技術之機制、功能或實用性下，EUV曝光(例如以10 mJ /cm² 至100 mJ/cm² 的劑量)導致Sn-C鍵斷裂，因而失去烷基取代基，減小立體障礙，並使低密度膜崩塌。另外，在β-氫脫去反應中產生之反應性金屬-H鍵可與膜中鄰近的活性基 (例如羥基)反應，導致進一步的交聯及緻密化，並在曝光與未曝光區域之間產生化學對比。

在含金屬EUV阻膜曝光於EUV光之後，提供光圖案化含金屬EUV阻劑。光圖案化含金屬EUV阻劑包括EUV曝光及未曝光區域。

在製程100之方塊110處，執行可選的曝光後烘烤(PEB)，以進一步提高光圖案化含金屬EUV阻劑之蝕刻選擇性的對比度。光圖案化含金屬EUV阻劑可在諸多化學物種存在下進行熱處理，以促進光圖案化含金屬EUV阻劑之EUV曝光區域的交聯，或在環境空氣中簡單地在加熱板上烘烤，例如，在150°C至250°C之間達1至5分鐘(例如190°C達2分鐘)。

在諸多實施例中，烘烤方式涉及烘烤環境之謹慎控制、反應氣體之引入、及/或烘烤溫度之升溫速率的謹慎控制。有用的反應性氣體示例包括，例如空氣、H₂ O、H₂ O₂ 蒸氣、CO₂ 、CO、O₂ 、O₃ 、CH₄ 、CH₃ OH、N₂ 、H₂ 、NH₃ 、N₂ O、NO、醇、乙醯丙酮、甲酸、Ar、He、或其混合物。PEB處理用意在於(1)帶動EUV曝光期間所產生之有機碎片的完全蒸發，及(2)將EUV曝光所產生之任何Sn-H、Sn-Sn或Sn自由基物種氧化為金屬氫氧化物，及(3)促進相鄰Sn-OH基之間的交聯以形成更緻密交聯之類SnO₂ 網絡。謹慎選擇烘烤溫度以達到最佳之EUV微影效能。PEB溫度太低會導致交聯不足，因而在給定劑量下顯影之化學對比較小。PEB溫度過高亦會產生不利影響，包括未曝光區域(在此示例中為透過圖案化膜之顯影以形成遮罩所去除的區域)中嚴重氧化及膜收縮，以及在光圖案化含金屬EUV阻劑與底層之間的界面上有不希望的相互擴散，其兩者會導致化學對比之降低，並且因不可溶浮渣而增加缺陷密度。PEB處理溫度可介於約100℃與約300℃之間、介於約170℃與約290℃之間、或介於約220℃與約250℃之間。在一些實施例中，PEB處理可在大氣壓與真空之間的壓力且約1至15分鐘(例如約2分鐘)之處理持續時間下進行。在一些實施例中，可重複PEB熱處理以進一步增加蝕刻選擇性。

在製程100之方塊150處，本發明之乾式腔室清潔操作可在PEB處理之後執行。此允許烘烤及乾式腔室清潔在同一製程腔室中執行。然而，將理解的是，在一些實施例中，乾式腔室清潔可在與PEB處理操作不同之製程腔室中執行。

在製程100之方塊112處，光圖案化含金屬阻劑進行顯影，以形阻劑遮罩。在諸多實施例中，去除曝光區域(正型)或去除未曝光區域(負型)。在一些實施例中，顯影可包括在光圖案化含金屬阻劑之曝光或未曝光區域上選擇性沉積，隨後進行蝕刻操作。在諸多實施例中，此些製程可為乾式或濕式。顯影之製程示例涉及含有機錫氧化物之EUV敏感光阻薄膜(例如，10-30 nm厚，如20 nm)經過EUV曝光劑量及曝光後烘烤、而後顯影。光阻膜可基於例如基於有機錫前驅物(例如異丙基(三)(二甲基胺基)錫)與水蒸氣之氣相反應沉積而成，或者可為在有機基質中包含有錫簇之旋塗膜。光圖案化含金屬阻劑係透過暴露於顯影化學物質來進行顯影。在一些實施例中，顯影化學物質包括含鹵化物之化學物質。

在製程100之方塊150處，本發明之乾式腔室清潔操作可在顯影之後執行。此允許顯影及乾式腔室清潔在同一製程腔室中進行。然而，將理解的是，在一些實施例中，乾式腔室清潔可在與顯影操作不同之製程腔室中執行。此外，將理解的是，在一些實施例中，乾式腔室清潔可在與蝕刻操作相同或不同之製程腔室中執行。可應用蝕刻操作以蝕刻半導體基板之基板底層。

圖2呈現根據一些實施例執行乾式腔室清潔之示例方法的流程圖。乾式腔室清潔可在沉積、斜角及/或背側清潔、烘烤、顯影或蝕刻操作之後執行。在一些實施例中，乾式腔室清潔可在光阻材料沉積之後且在光阻材料沉積之同一製程腔室中執行。製程200之態樣可參考圖3A-3D進行描述。製程200之一或更多操作可使用圖13-16之任一者中所述的設備來執行。在一些實施例中，製程200之操作可至少部分地根據儲存在一或更多非暫態電腦可讀媒體中之軟體來實施。

在製程200之方塊202處，在製程腔室中提供在半導體基板之基板層上有乾式沉積含金屬阻膜之半導體基板。此等乾式沉積含金屬阻膜之組成及沉積可描述於例如2019年5月9日提交之申請案PCT/US19/1618中，其併於本文中作為參考，以用於揭示可應用於本發明之此些方法及材料。方法包括在氣相中產生聚合有機金屬材料並沉積於半導體基板上之彼者。尤其，用於在半導體基板之的表面上形成EUV可圖案化薄膜之方法包括 : 混合有機金屬前驅物之蒸氣流與配對反應物之蒸氣流以形成聚合有機金屬材料；以及將類有機金屬聚合物材料沉積至半導體基板之表面上。在一些實施例中，超過一者有機金屬前驅物包含於蒸氣流中。在一些實施例中，超過一者配對反應物包含於蒸氣流中。在一些實施例中，混合及沉積操作是在連續CVD製程、ALD製程或有CVD部分之ALD中進行，例如不連續之類ALD製程，其中金屬前驅物與配對反應物在時間或空間上為分離。在一些實施例中，乾式沉積含金屬阻膜為含金屬氧化物之EUV阻膜。例如，含金屬阻膜中之元素選自由錫、鉿、碲、鉍、銦、銻、碘、鍺及其組合所組成之群組。在一些實施例中，含金屬阻膜包括有機金屬氧化物，例如有機錫氧化物。

在一些實施例中，提供有半導體基板於其中之製程腔室可為乾式沉積腔室。在其他實施例中，提供有半導體基板於其中之製程腔室可為斜角緣部及/或背側清潔腔室、PAB處理腔室、PEB處理腔室、顯影腔室或蝕刻腔室。任何前述製程腔室均可能隨著時間而在內表面上積聚含金屬阻劑材料。隨著越來越多半導體基板在製程腔室進行處理，非預期之含金屬阻劑材料可能會在內表面上生長。需定期清潔以去除含金屬阻劑材料之非預期沉積物。清潔是“原位”進行，其中乾式腔室清潔是在形成非預期之含金屬阻劑材料的同一製程室中執行。

圖3A示出形成於製程腔室之腔室壁304上之含金屬EUV阻劑材料302的剖面示意圖。含金屬EUV阻劑材料302可包括金屬氧化物306之顆粒或團簇。金屬氧化物306之顆粒或團簇一般是難以去除。在一些實施例中，含金屬EUV阻劑材料302係透過氣相沉積方法(例如CVD或ALD)形成。隨著時間推移，含金屬EUV阻劑材料可能在製程腔室之腔室壁304上積聚厚度。含金屬EUV阻劑材料302可為有機錫氧化物。金屬氧化物306之顆粒或團簇可包括氧化錫。

返回圖2，在製程200之方塊204處，將蝕刻氣體引入製程腔室中，其中第一厚度之乾式沉積含金屬阻劑材料形成於製程腔室之一或更多表面上，且其中該蝕刻氣體去除第一厚度之乾式沉積含金屬阻劑材料。在一些實施例中，蝕刻氣體包括含鹵化物之化學物質。在一些實施例中，蝕刻氣體包括鹵化氫、氫及鹵素氣體、三氯化硼或其組合。例如，蝕刻氣體可為HCl。在一些實施例中，蝕刻氣體可在不激燃電漿下去除乾式沉積含金屬阻劑材料。在一些實施例中，蝕刻氣體可透過加熱製程腔室至升高溫度來去除乾式沉積含金屬阻劑材料。乾式沉積含金屬阻劑材料之第一厚度可等於或大於約2 nm、等於或大於約3 nm、等於或大於約5 nm、或等於或大於約10 nm。第一厚度可對應於在製程腔室之一或更多表面上所形成之膜材料的平均厚度。

在引入蝕刻氣體之前，製程腔室可備以具有用於乾式腔室清潔之所欲條件。製程腔室之準備可達到某些壓力條件、散顆粒或膜雜質之含量、濕氣含量、溫度條件、或保護製程腔室中之表面或組成件(例如，基板支撐件)免於蝕刻氣體。

在一些實施例中，準備製程腔室可包括沖洗及/或泵抽製程室以去除製程腔室中不希望有的顆粒。真空管線或沖洗管線可耦接至製程腔室。真空管線可包括真空泵系統，其可包括一或二階機械乾式泵及/或渦輪分子泵。沖洗氣體可流入製程腔室中，以促進去除製程腔室中不希望有的顆粒。此等不希望有的顆粒可包括來自含金屬阻劑材料之顆粒或薄片。真空泵系統可降低腔室壓力及/或從製程腔室去除不希望有的顆粒。真空泵系統可配置成產生處於相對較低範圍內(例如，介於約6 Torr與大氣壓之間)或於相對較高範圍內(例如，介於約1 mTorr與約6 Torr之間)的真空壓力。在一些實施例中，準備製程腔室可包括泵抽及沖洗操作之組合。

沖除金屬有機前驅物可用於避免不希望有的副產物，並確保在乾式清潔之前充分除去金屬有機CVD前驅物。乾式清潔之前可執行充分的泵抽/沖洗及/或水注入，以促進完全反應。在一些實施例中，可加熱腔室壁及其他組成件以釋出未反應之前驅物。

在一些實施例中，準備製程腔室可包括增加製程腔室中一或更多表面的溫度。製程腔室中一或更多表面可至少包括製程腔室中之腔室壁。升高的溫度可促進去除製程腔室中的濕氣。不受任何理論限制，水蒸氣的存在減慢了用於去除含金屬阻劑材料之蝕刻氣體與含金屬阻劑材料之間的反應。另外，製程腔室中升高的溫度促進用於去除含金屬阻劑材料之較高的蝕刻速率。一或更多加熱器可熱耦接至製程腔室之一或更多表面，以將一或更多表面加熱至升高溫度。在一些實施例中，升高溫度可介於約20℃與約140℃之間、介於約40℃與約120℃之間、或者介於約80℃與約120℃之間。

在一些實施例中，準備製程腔室可包括在製程室中之基板支撐件上提供虛擬基板。因此，可在乾式清潔之前將具有乾式沉積含金屬阻劑膜之半導體基板移出製程腔室。如此一來，在去除第一厚度之乾式沉積含金屬阻劑材料時，較早提供於製程腔室中之半導體基板不暴露於蝕刻氣體。可在基板支撐件上提供虛擬基板，以在乾式清潔期間保護基板支撐件(例如，靜電吸盤)免於暴露於蝕刻氣體。可替代地，可透過於乾式清潔期間在基板支撐件上方提供保護蓋來保護基板支撐件。

蝕刻氣體可透過噴淋頭或耦接至製程腔室之獨立腔室入口來引入。蝕刻氣體可流入製程腔室中，以與乾式沉積含金屬阻劑材料反應以形成揮發性產物。不受任何理論限制，有機金屬氧化物阻劑材料可具有四面體配位結構，且具有基於鹵化物化學物質(例如，HBr或HCl)之蝕刻氣體可使氧孤對電子質子化，以形成揮發性副產物，例如R-Sn-Br。水也是副產物。反應之速度可透過去除水並提高製程腔室之溫度來加快。在形成揮發性產物之後，可對製程腔室進行泵抽及沖洗，以去除揮發性產物。另外，可對製程腔室進行泵抽及沖洗，以去除殘留的蝕刻氣體。此等殘留的蝕刻氣體可能導致後續半導體基板發生不希望的蝕刻。

可將乾式清潔最佳化，以達阻劑材料(沉積在製程腔室中)之低蝕刻選擇性或高蝕刻速率。如此一來，可快速且有效地去除不希望有的阻劑材料。可達到低蝕刻選擇性，以用於非選擇性地去除光阻劑材料及金屬氧化物材料(例如氧化錫)。可達到低蝕刻選擇性，以用於非選擇性地去除曝光EUV阻劑材料及未曝光EUV阻劑材料。在一些實施例中，較高溫度及/或較高壓力可能導致蝕刻氣體之較低蝕刻選擇性。在暴露於蝕刻氣體期間，一或更多表面上之含金屬阻劑材料可能歷經升高溫度。升高溫度可介於約20℃與約140℃之間、介於約40℃與約120℃之間、或介於約80℃與約120℃之間。在暴露至蝕刻氣體期間，製程腔室中之壓力可能是高的。在一些實施例中，腔室壓力介於約0.01 Torr與大氣壓之間、介於約0.1 Torr與100 Torr之間、或介於約0.1 Torr與約6 Torr之間。在一些實施例中，在暴露至蝕刻氣體期間，腔室壓力在高壓與低壓之間循環。蝕刻氣體流速亦可被調整以控制蝕刻選擇性。在一些實施例中，蝕刻氣體流速介於約50 sccm與約10000 sccm之間、介於約100 sccm與約10000 sccm之間、或介於約100 sccm與約2000 sccm之間。

蝕刻氣體用於從內部腔室表面去除阻劑材料，其中可透過調整製程腔室之一或更多表面的溫度來調控蝕刻速率。可以高達1 nm /s之蝕刻速率去除阻劑材料。較高溫度及/或壓力可能會增加蝕刻速率。雖然阻劑材料可使用諸多溫度下之蒸氣(例如，溫度大於10°C之HCl或HBr，或溫度大於80°C之BCl₃ )來去除，但可使用電漿以進一步加速或提高反應性。據此，在一些實施例中，蝕刻氣體可透過加熱或透過遠端電漿源來活化。此可進一步加速蝕刻或增強反應性。

在用於乾式清潔之非電漿熱製程中，蝕刻氣體可為鹵化氫、氫氣及鹵素氣體、三氯化硼或其混合物。在一些實施例中，鹵化氫包括HCl、HBr或HI。例如，鹵化氫可為HCl。在一些實施例中，鹵素氣體為Cl₂ 、Br₂ 或I₂ 。在一些實施例中，蝕刻氣體在有或沒有惰性/載氣如He、Ne、Ar、Xe或N₂ 下流動。儘管第一厚度之含金屬阻劑材料係在不激燃電漿下透過蝕刻氣體去除，但殘留的碳、污染物或其他剩餘材料可透過暴露於電漿來去除。在一些實施例中，在引入蝕刻氣體之後，可將一或更多表面暴露於氧化氣體中，例如氧(O₂ )、臭氧(O₃ )、二氧化碳(CO₂ )或一氧化碳(CO)。該一或更多表面可暴露於電漿中之氧化氣體的自由基及/或離子。

在一些實施例中，乾式清潔可為基於電漿之乾式清潔。因此，乾式清潔可透過直接原位電漿或遠端電漿進行。製程腔室可為電漿產生腔室，或者可耦接至製程腔室遠端處之電漿產生腔室。電漿產生腔室可為感應耦合式電漿(ICP)反應器、變壓器耦合式電漿(TCP)反應器或電容耦合式電漿(CCP)反應器，其採用本領域已知之裝備及技術。在基於電漿之乾式清潔中，製程腔室中之含金屬阻劑材料暴露於某些氣體之自由基中。該等氣體可選自由 : HBr、HCl、BCl₃ 、SOCl₂ 、Cl₂ 、BBr₃ 、H₂ 、PCl₃ 、CH₄ 、甲醇、氨、甲酸、NF₃ 、HF及HI所組成之群組。非鹵素化學物質可用於基於電漿之乾式清潔。基於鹵素之化學物質可用於非電漿熱乾式清潔。

由於能夠在無需使用電漿下熱清潔剛沉積的膜(未曝光或未交聯)，故本文所述之方法亦可清潔製程腔室外工具之下游及上游組成件(例如，從製程腔室到真空泵之排出管線)。更整體地說，此乾式清潔方法可用於清潔被污染而具有相似金屬組成(其具有帶有-Cl、-Br、-F、-H、-CH₄ 及氧化物及/或 R基之揮發性產物)之其他部件及組成件。

重要的是要注意，在一些實施例中，未曝光之未交聯阻劑膜可根據本文所述之方法在無電漿下進行清潔並去除。曝光膜具有慢很多的蝕刻速率，而可利用升高溫度、壓力或電漿以進行去除及清潔。

在一些實施例中，與鹵素清潔化學物質兼容之塗層可用於腔室壁及暴露於清潔之其他組成件上，例如PTFE、陽極氧化鋁、氧化釔(Y₂ O₃ )或有機聚合物塗層。在一些實施例中，製程腔室可包括耦接至一或更多表面(例如腔室壁)以控制溫度之腔室部件溫度控制。在一些實施例中，製程腔室可包括噴淋頭以外的進氣口，用於輸送蝕刻氣體。進氣口可設於製程腔室中具有較高濃度含金屬阻劑材料之區域中。或者，進氣口可設於製程腔室中蝕刻氣體不太可能透過噴淋頭輸送到達的區域。在一些實施例中，進氣口可設於基板支撐件下方、設於製程腔室之壁中、及/或設於靠近製程腔室之排出處。多個進氣口可用於輸送蝕刻氣體至製程腔室中。此可以確保整個製程腔室之乾式清潔。

為了防止腔室組成件之侵蝕，可將蝕刻氣體與沉積氣體/前驅物分開。在諸多實施例中，蝕刻氣體係透過與噴淋頭分開之一或更多進氣口而輸送至製程腔室中，而沉積氣體可透過噴淋頭輸送至製程腔室中。在一些實施例中，噴淋頭可透過保持氣體主要地隔離於噴淋頭內來供應分開的氣體。噴淋頭可包括多個氣室容積。可使用多個排出管線以確保分離製程腔室下游的氣體。開關可被可操作地耦接至多個排出管線，以允許將蝕刻氣體化學物質與沉積氣體/前驅物分離。例如，鹵化氫化學物質可與有機錫前驅物及水蒸氣分開。鹵化物可在泵抽/沖洗操作期間透過第一排出管線排出，而沉積前驅物及水蒸氣可在泵抽/沖洗操作期間透過第二排出管線排出。

為了保護噴淋頭，可使用壓差來防止蝕刻氣體進入噴淋頭(例如，回流)。在一些實施例中，蝕刻氣體可透過使蝕刻氣體流過噴淋頭來清潔噴淋頭之內表面。然而，殘留的鹵化物或濕氣可能會殘留在噴淋頭之通道內。在一些實施例中，噴淋頭可由透明材料製成，並用合適的光源加熱。例如，調整到適當波長(例如，IR或藍色波長)之照射源可直接加熱殘留之鹵化物及/或濕氣以去除殘留的鹵化物及/或濕氣。可替代地，殘留的鹵化物及/或濕氣可透過氣體沖洗來去除。

在一些實施例中，在檢測到時即可進行定期乾式清潔。檢測源可觸發腔室清潔及/或清潔終點。檢測源可為安裝在製程腔室中之感測器，例如基於顏色之感測器、基於強度之感測器、基於視覺之照相機/感測器、或其組合。感測器可透過監測顆粒計數或均勻度、晶圓計數或厚度計數來觸發乾式腔室清潔。可替代地，感測器可透過用於腔室壁沉積之原位測量裝置來觸發乾式腔室清潔。例如，感測器可使用紅外線(IR)測量來檢測光阻材料之存在。在形成一定數量之光阻材料或達到閾值顆粒、均勻性、晶圓或厚度計數之後，可觸發乾式腔室清潔。在一些實施例中，感測器可安裝在下游前線中。此等感測器可檢測正在排出什麼氣體/副產物。若在前線中不再檢測到揮發性副產物，則可終止乾式腔室清潔。

圖3B示出在蝕刻氣體從腔室壁304去除含金屬EUV阻劑材料302之後的腔室壁304剖面示意圖。蝕刻氣體可為鹵化氫、氫氣及鹵素氣體或三氯化硼。腔室壁304可被加熱至升高溫度以促進低蝕刻選擇性。製程腔室可提高至高壓以促進低蝕刻選擇性。含金屬EUV阻劑材料302之去除可在不使用電漿下發生。金屬氧化物306之殘留顆粒或團簇可在暴露於蝕刻氣體之後保留在腔室壁304上。另外，殘留的蝕刻氣體308可保留於製程腔室中。

圖4示出根據一些實施例之氯化氫或溴化氫與塗覆在製程腔室內表面上之有機錫氧化物/氫氧化物阻劑材料的化學反應的示例性乾式腔室清潔機制。鹵化氫(HCl或HBr)與EUV阻劑反應，例如塗覆於內部腔室表面及下游組成件之有機錫氧化物/氫氧化物阻劑材料。鹵化氫裂解Sn-OH鍵及Sn-O-Sn鍵，以生成H₂ O及揮發性有機錫鹵化物及鹵化錫產物，其可隨後被泵除。

返回圖2，在製程200之方塊206處，可選地沖洗製程腔室以從製程腔室去除殘留的蝕刻氣體。沖洗操作可涉及使沖洗氣體流入製程腔室，或使沖洗氣體流入並泵抽製程腔室至所欲腔室壓力之組合。沖洗氣體可為惰性氣體及/或反應性氣體。反應性氣體可與殘留的蝕刻氣體反應以促進易於去除。反應性氣體可例如為基於錫之前驅物，例如有機錫前驅物。惰性氣體可為Ar、He、Xe或N₂ 。腔室壓力可介於約0.1 Torr與約6 Torr之間。

殘留的蝕刻氣體可從製程腔室排出。在一些實施例中，沖洗操作亦可稱為脫鹵。鹵化物可能易於黏在腔室壁、腔室組成件或晶圓上。若鹵化物黏附在晶圓上，在EUV掃描期間鹵化物(例如溴)從晶圓釋出之風險增加，因而侵蝕或損壞掃描儀。此外，若鹵化物黏附在腔室壁或腔室組成件上，則在乾式沉積操作期間，鹵化物可能易於與隨後前驅物形成有機鹽。沖洗殘留的蝕刻氣體可透過與沉積前驅物及配對反應物(例如水蒸氣)不同之獨立排出管線排出。

在一些實施例中，沖洗操作可在高溫下進行。高溫可促進從製程腔室中去除鹵化物。在一示例中，耦接至製程腔室之一或更多表面的一或更多加熱器可將製程腔室加熱至高溫。在另一示例中，一或更多IR源或LED可安裝在製程腔室中，以加熱製程腔室至高溫。高溫可介於約20℃與約140℃之間或介於約80℃與約120℃之間。

各種基於直接或遠端電漿之處理可用於加速殘留蝕刻氣體(例如，含Cl化學物質或含Br化學物質)的去除，其中去除含金屬阻劑材料後殘留蝕刻氣體可覆蓋製程腔室之內表面。可單獨使用或組合使用此等處理，以恢復製程腔室之內表面。製程腔室之內表面可例如為基於氧化鋁之陶瓷、陽極氧化鋁及不銹鋼硬體組成件(一般在下游)。內表面之恢復可能暗示沒有或實質上沒有殘留的蝕刻氣體(例如，沒有Cl及/或Br)。在一方法中，基於遠端電漿之處理為遠端NF₃ 電漿處理，由於F自由基及F₂ 氣體會被生成，且可能有效地將殘留的含鹵化物化學物質轉換為揮發性鹵素。揮發性鹵素接著被泵除，留下鈍化表面，例如Al-F鈍化表面。遠端電漿製程中所使用的反應性氣體可包括但不限於NF₃ 、SF₆ 、CF₄ 或ClF₃ 。在另一可能被認為不太積極但也有效的方法中，是基於氧的電漿製程。例如，基於氧之電漿製程目標在於溴化物表面殘留物之氧化，從而形成揮發性溴氣體(Br₂ )。基於氧之反應物可包括但不限於O₂ 、O₃ 、H₂ 與O₂ 之混合物、以及N₂ O。例如，在基於氟之清潔後，可利用低壓N₂ O電漿下之H₂ /O₂ 電漿來恢復內表面。在一些實施例中，在基於氟之電漿製程與基於氧之電漿製程之間循環或利用基於氟之化學物質及基於氧之化學物質的混合物可能是有利的。在一些實施例中，用含氫電漿製程(例如H電漿)中斷序列可能是有利的，其可將形成基於揮發性鹵化氫(例如HBr、HCl)之副產物作為目標。此亦會留下鈍化表面。在一些實施例中，基於電漿之處理或一系列基於電漿之處理可用基於氧之電漿調節步驟來終止。在基於氧之電漿調節步驟中，內表面可暴露於基於氧之電漿，以形成金屬氧化物(例如，氧化鋁)鈍化層而達恢復。如下所述，在半導體基板上重新啟動沉積操作之前，恢復之內表面可隨後用光阻膜來覆蓋/調整(以避免不希望發生的第一晶圓效應)。

在其他實施例中，非電漿處理可用於加速去除殘留的蝕刻氣體(例如，含Cl化學物質或含Br化學物質)，其中去除含金屬阻劑材料後殘留的蝕刻氣體可覆蓋製程腔室之內表面。可引入氧化氣體以氧化內腔室表面上殘留的鹵化物，例如Cl或Br。因此，非電漿處理可包括輸送臭氧氣體(O₃ )及/或氧氣(O₂ )流。例如，非電漿處理可包括輸送臭氧氣體及氧氣流(例如，氧中有0.1%–30%臭氧)。非電漿處理可具有氧化及去除任何殘留有機材料(例如殘留在內表面上之含碳及含氫殘留物)之額外優點。

圖3C示出進行脫鹵以從製程腔室去除殘留蝕刻氣體308後之腔室壁304的剖面示意圖。可執行泵抽/沖洗操作，以從製程腔室排出殘留的蝕刻氣體308。在一些實施例中，製程腔室之腔室壁304或其他組成件可被加熱以促進殘留蝕刻氣體308的釋出。在一些實施例中，可應用基於直接或遠端電漿之處理以去除殘留的蝕刻氣體308，其中此等基於電漿之處理可包括基於氟之電漿處理、基於氧之電漿處理或其組合。金屬氧化物306之顆粒或團簇可保留在腔室壁304上。

返回圖2，在製程200之方塊208處，製程腔室之一或更多表面可選地透過在製程腔室之一或更多表面上形成第二厚度之乾式沉積含金屬阻劑材料來調節。第二厚度小於乾式沉積含金屬阻劑材料之第一厚度。在一些實施例中，第二厚度等於或大於約1 nm、等於或大於約 3 nm、或介於約1 nm與約5 nm之間。可替代地，製程腔室之一或更多表面透過形成不同於乾式沉積含金屬阻劑材料之保護膜來進行可選地調節。此等保護膜可為SnO_x C_y 之變體。在暴露至蝕刻氣體之後，使該一或更多表面暴露。製程腔室中暴露之表面可能易受攻擊，尤其是基於鹵素之物種。調節操作可提供一或更多表面之保護。另外，調節操作可覆蓋黏附在一或更多表面上之殘留金屬氧化物顆粒或團簇。如此一來，金屬氧化物之顆粒或團簇在隨後處理期間不太可能污染晶圓。

調節製程腔室之一或更多表面可透過基於氣相之沉積技術(例如CVD或ALD技術)來進行。有機金屬材料係以氣相產生並沉積在製程腔室之一或更多表面上。有機金屬材料可例如基於有機錫前驅物(例如異丙基(三)(二甲基胺基)錫)與水蒸氣之氣相反應來沉積。水蒸氣之流量可能相對低。在調節期間，基板支撐件可被虛擬晶圓或其他保護性覆蓋物所保護或覆蓋。第二厚度之含金屬阻劑材料可形成在腔室壁、底板及頂板上。另外，第二厚度之含金屬阻劑材料可形成在腔室組成件上，例如進氣口、噴淋頭及排出管線。在沉積第二厚度之含金屬阻劑材料之後，可進行泵抽/沖洗操作以去除過量的前驅物及/或配對反應物。調節製程腔室之一或更多表面可捕獲殘留的金屬氧化物顆粒並限制顆粒污染。

圖3D示出形成在製程腔室之腔室壁304上之含金屬阻劑材料310的剖面示意圖。含金屬EUV阻劑材料310可在調節操作中重新沉積，以保護腔室壁304並捕獲金屬氧化物306之顆粒或團簇，以免在處理期間污染晶圓。此亦可稱為腔室調修。含金屬EUV阻劑材料310係透過氣相沉積方法(例如CVD或ALD)形成。在一些實施例中，含金屬EUV阻劑材料310可為有機錫氧化物。透過調節/調修腔室壁304及製程腔室之其他內表面，當在半導體基板上重新啟動沉積操作時，減輕了不希望發生的第一晶圓效應。

儘管本發明時常提及已曝光及/或顯影之EUV敏感膜的清潔，但所述之清潔製程可擴展至具相似組成之EUV膜(例如，其他基於MO_x R_y 的膜) ，例如其他含有金屬氧化物的膜(其中金屬可形成具有-Cl、-Br、-F、-H、-CH₄ 等之揮發性產物，如本文所述)，其包括未曝光之EUV阻膜。另外，在一些實施例中，EUV阻劑以外的膜可透過該方法清潔，例如硬遮罩、UV阻劑或具有其他應用之相似組成的膜；在此方面，所述之清潔製程與膜的化學組成有關，而非其功能。

又，在一些實施例中，根據本發明之清潔可透過組合熱製程以去除大部分污染殘留物，隨後進行電漿製程以去除任何額外殘留物來進行。此可能適用於所有應用，包括腔室清潔、背側、斜角、剝離及重製。在一些實施例中，此方法可能特別有利地應用於腔室清潔，其中電漿可提供表面清潔之增強控制以達徹底。在下游，清潔可能主要是為了防止堵塞，清潔品質可能不那麼重要，若清潔後殘留一些殘留物，則可接受。

圖5示出在清潔操作中比較HCl、HBr及BCl₃ 蝕刻含金屬EUV阻劑對上時間的圖。如圖5所示，目標含金屬EUV阻劑材料可在升高溫度下被HCl、HBr及BCl₃ 之每一者熱去除，且蝕刻速率快速。

圖6示出比較使用HBr作為蝕刻氣體時之不同含金屬EUV阻劑材料的蝕刻速率圖。每條線代表含金屬EUV阻劑中不同濃度的氧化錫。每一材料具有略不同的蝕刻速率，但可使用HBr作為蝕刻氣體對每一材料快速蝕刻。氧化錫的濃度越高，蝕刻速度越慢。

圖7示出說明溫度影響去除光圖案化含金屬EUV阻劑之曝光區域及未曝光區域之蝕刻選擇性的圖。虛線對應於含金屬EUV阻劑之曝光區域，實線對應於含金屬EUV阻劑之未曝光區域。在0°C或10°C的低溫下，對於含金屬EUV阻劑之曝光及未曝光區域均觀察到低蝕刻速率。然而，在80℃之高溫下，對於含金屬EUV阻劑之曝光及未曝光區域均觀察到高蝕刻速率。因此，高蝕刻選擇性在較低溫度下發生，而較低蝕刻選擇性在較高溫度下發生。圖8A示出說明溫度影響去除EUV阻劑之選擇性的圖。如圖8A所示，蝕刻選擇性隨著溫度升高以非線性方式下降。圖8B示出說明溫度影響去除EUV阻劑之蝕刻速率的條狀圖。如圖8B所示，蝕刻速率隨溫度升高而增加。

圖9示出說明壓力影響去除光圖案化含金屬EUV阻劑之曝光及未曝光區域之蝕刻選擇性的圖。虛線對應於含金屬EUV阻劑之曝光區域，實線對應於含金屬EUV阻劑之未曝光區域。在20 mTorr之低壓下，對於含金屬EUV阻劑之曝光區域，觀察到低蝕刻速率，而對於含金屬EUV阻劑之未曝光區域，觀察到中高的蝕刻速率。然而，在300 mTorr之較高壓力下，對於含金屬EUV阻劑之曝光及未曝光區域均觀察到高蝕刻速率。較高壓力下可看到高蝕刻選擇性，而較高壓力下可看到高蝕刻速率。圖10A示出說明壓力影響去除EUV阻劑之選擇性的圖。在圖10A中，蝕刻選擇性隨壓力增加而增加。圖10B示出說明壓力影響去除EUV阻劑之蝕刻速率的條狀圖。在圖10B中，蝕刻速率隨壓力增加而增加。

圖11A-11E示出說明HCl作為蝕刻氣體用於不同壓力及溫度之效能的圖。圖11A示出用以說明在-20 mTorr固定壓力且-10℃、20℃及40℃諸多溫度下使用HCl作為蝕刻氣體之EUV阻劑材料蝕刻量隨時間變化的圖。圖11B示出用以說明在100 mTorr固定壓力且-10℃及20℃諸多溫度下使用HCl作為蝕刻氣體之EUV阻劑材料隨時間的蝕刻量。圖11C示出比較HCl與HBr之EUV阻劑材料蝕刻量隨時間變化的圖。圖11D示出用以說明在不同溫度下使用HCl作為蝕刻氣體之EUV阻劑材料蝕刻速率的條狀圖。圖11E示用以說明在不同壓力下使用HCl作為蝕刻氣體之EUV阻劑材料蝕刻速率的條狀圖。

圖12示出說明沖洗時製程腔室內溴含量隨時間變化的圖。如圖12所示，沖洗能夠隨時間減少腔室壁上的HBr。沖洗氣體為Ar，腔室壁加熱至60°C。60分鐘後，製程腔室內的HBr量小於200 x 10¹² 原子/ cm² 。設備

本發明之設備配置用於執行原位乾式腔室清潔。該設備可配置成執行其他處理操作，例如沉積、斜角及背側清潔、塗佈後烘烤、曝光後烘烤、光阻重製、除渣、平坦化、固化、蝕刻及其他操作。在一些實施例中，該設備配置成執行所有乾式操作。例如，該設備配置成在製程腔室中執行EUV阻劑之乾式沉積以及形成於製程腔室內表面上之EUV阻劑的乾式清潔。此透過將基板暴露在濕式與乾式操作之間的破真空，來提高產量並減少污染之可能性。

被配置用於乾式腔室清潔之設備包括具有基板支撐件之製程腔室。該設備可包括耦接至製程腔室以進行壓力控制之一或更多真空管線及耦接至製程腔室以輸送蝕刻氣體之一或更多蝕刻氣體管線。在一些實施例中，可能有用於將蝕刻氣體化學物質與沉積前驅物及配對反應物分開之多條真空管線。在一些實施例中，可有多個進氣口設於製程腔室內，以使蝕刻氣體流向易於形成非預期EUV阻劑材料之區域附近。在一些實施例中，蝕刻氣體包括含鹵化物之化學物質，例如鹵化氫(例如，HBr或HCl)。該設備可包括一或更多用於溫度控制之加熱器。此等加熱器可提供於製程腔室中及/或基板支撐件中。在一些實施例中，該一或更多加熱器可包括IR源。該設備可進一步包括一或更多感測器，用於感測顆粒計數、晶圓計數、厚度計數或其他參數，以觸發乾式腔室清潔及/或乾式腔室清潔的終點。

圖13繪出製程站1300之實施例的示意圖，其具有用於維持適於實施所述乾式清潔實施例之低壓環境的製程腔室主體1302。複數製程站1300可包含於共同低壓製程工具環境中。例如，圖14繪出多站處理工具1400之實施例，例如可獲自蘭姆研究公司(費利蒙市，加州)之VECTOR®處理工具。在一些實施例中，製程站1300之一或更多硬體參數(包括以下詳細討論者)可透過一或更多電腦控制器1350以程式化方式進行調整。

製程站可配置為叢集工具中之模組。圖16繪出具有真空整合沉積及圖案化模組(其適於實施本文所述之實施例)之半導體製程叢集工具架構。此等叢集製程工具架構可包括阻劑沉積、阻劑曝光(EUV掃描儀)、阻劑乾式顯影及蝕刻模組，如上所述且於下進一步參考圖15及16。

在一些實施例中，某些處理功能可在同一模組中連續執行，例如乾式顯影及蝕刻。本發明之實施例係針對方法及設備，用於在EUV掃描儀中進行光圖案化之後將晶圓(包括設置在待蝕刻之層或層堆疊上的光圖案化EUV阻劑薄膜層)接收至乾式顯影/蝕刻腔室；對光圖案化EUV阻劑薄膜層進行乾式顯影；接著使用圖案化EUV阻劑作為遮罩來蝕刻底層，如本文所述。

返回圖13，製程站1300與反應物輸送系統1301流體連通，用於輸送製程氣體至分佈噴淋頭1306。反應物輸送系統1301可選地包括混合容器1304，用於混合及/或調節製程氣體，以輸送至噴淋頭1306。一或更多混合容器入口閥1320可控制製程氣體引入混合容器1304。在使用電漿暴露下，電漿亦可被輸送至噴淋頭1306，或可在製程站1300中產生。如上所述，在至少一些實施例中，非電漿熱暴露是有利的。

圖13包括可選汽化點1303，用於汽化待供應至混合容器1304之液體反應物。在一些實施例中，可提供在汽化點1303上游之液體流量控制器(LFC)，用於控制液體的質量流量以汽化並輸送至製程站1300。例如，LFC可包括位於LFC下游之熱質量流量計(MFM)。LFC之柱塞閥可接著被調整以響應於與MFM電性連通之比例積分微分(PID)控制器所提供的反饋控制信號。

噴淋頭1306向基板1312分佈製程氣體。在圖13所示之實施例中，基板1312位於噴淋頭1306下方，且示為留置於基座1308上。噴淋頭1306可具有任何適當的形狀，且可具有用於將製程氣體分佈至基板1312之任何適當數量及佈設的埠。

在一些實施例中，基座1308可被升高或下降，以使基板1312暴露於基板1312與噴淋頭1306之間的容積。將知悉的是，在一些實施例中，基座高度可透過合適之電腦控制器1350以程式化方式進行調整。

在一些實施例中，基座1308可透過加熱器1310進行溫度控制。在一些實施例中，在光圖案化阻劑暴露於清潔化學反應物氣體(例如，HCl、HBr、HI及BCl₃ )期間，基座1308可被加熱至大於0℃且高達300℃或更高，如所揭示之實施例中所述。

此外，在一些實施例中，對製程站1300之壓力控制可透過蝶閥1318來提供。如圖13之實施例中所示，蝶閥1318對下游真空泵(未示出)所提供之真空進行節流。然而，在一些實施例中，製程站1300之壓力控制亦可透過改變引入製程站130之一或更多氣體的流速來調整。

在一些實施例中，可相對於基座1308調整噴淋頭1306的位置，以改變基板1312與噴淋頭1306之間的容積。此外，將知悉的是，基座1308及/或噴淋頭1306的垂直位置可在本發明之範圍內透過任何合適的機構來變化。在一些實施例中，基座1308可包括用於旋轉基板1312方位之旋轉軸。將知悉的是，在一些實施例中，此些示例性調整中之一或更多者可透過一或更多合適的電腦控制器1350以程式化方式來執行。

在可使用電漿於例如基於溫和電漿之乾式顯影實施例中及/或在同一腔室中進行蝕刻操作中的情況下，噴淋頭1306及基座1308與射頻(RF)功率供應1314及匹配網路1316電性通信，用以對電漿供電。在一些實施例中，電漿能量可透過控制製程站壓力、氣體濃度、RF源功率、RF源頻率及電漿功率脈衝時序中之一或更多者來控制。例如，RF功率供應1314及匹配網路1316可按任何合適功率來進行操作，以形成具有所欲自由基物種組成之電漿。合適功率之示例高達約500 W。

在一些實施例中，用於控制器1350之指令可透過輸入/輸出控制(IOC)定序指令來提供。在一示例中，用於針對製程階段設定條件的指令可包含於製程配方之對應配方階段中。在一些例子中，製程配方階段可依序排列，使得針對製程階段之所有指令與該製程階段同時執行。在一些實施例中，用於設定一或更多反應器參數之指令可包含於配方階段中。例如，配方階段可包括用於設定清潔化學反應氣體(例如，HCl、HBr、HI及BCl₃ )之流速的指令以及用於配方階段之時間延遲指令。在一些實施例中，控制器1350可包括以下關於圖14之系統控制器1450所描述之任何特徵。

如上所述，一或更多製程站可包含於多站處理工具中。圖14示出具有入站裝載室1402及出站裝載室1404(其一者或兩者可包括遠端電漿源)之多站處理工具1400的實施例示意圖。處於大氣壓下之機器人1406配置成將晶圓從透過傳送盒(pod)1408裝載之晶舟通過大氣埠1410移動至入站裝載室1402。晶圓透過機器人1406被放置在入站裝載室1402中之基座1412上，大氣埠1410被關閉，接著裝載室被泵抽。在入站裝載室1402包括遠端電漿源之情況下，晶圓可在引入處理腔室1414之前暴露於遠端電漿處理，以在裝載室中處理氮化矽表面。此外，晶圓亦可在入站裝載室1402中被加熱，例如以去除濕氣及吸附的氣體。接著，打開往處理腔室1414之腔室轉移埠1416，且另一機器人(未示出)將晶圓放入反應器中第一站之基座上(示於反應器中)以進行處理。儘管繪於圖14中之實施例包括裝載室，但將知悉的是，在一些實施例中，可提供晶圓直接進入製程站。

所繪之處理腔室1414包括四個製程站，在圖14所示之實施例中從1到4編號。每一站具有一加熱基座(示於站1之1418)及氣體管線入口。將知悉的是，在一些實施例中，每一製程站可具有不同或多個目的。例如，在一些實施例中，製程站可在乾式顯影與蝕刻製程模組之間切換。額外地或可替代地，在一些實施例中，處理腔室1414可包括一或更多匹配對的乾式顯影及蝕刻製程站。儘管所繪之處理腔室1414包括四個站，但將理解的是，根據本發明之處理腔室可具有任何合適數量的站。例如，在一些實施例中，處理腔室可具有五或更多站，而在其他實施例中，處理腔室可具有三或更少站。

圖14繪出用於在處理腔室1414內轉移晶圓之晶圓裝卸系統1490的實施例。在一些實施例中，晶圓裝卸系統1490可在諸多製程站之間及/或在製程站與裝載室之間轉移晶圓。將知悉的是，可採用任何合適之晶圓裝卸系統。非限制示例包括晶圓傳送帶及晶圓裝卸機器人。圖14亦繪出用於控制製程條件及製程工具1400之硬體狀態的系統控制器1450實施例。系統控制器1450可包括一或更多記憶體裝置1456、一或更多大容量儲存裝置1454以及一或更多處理器1452。處理器1452可包括中央處理器(CPU)或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接、步進馬達控制器板等。

在一些實施例中，系統控制器1450控制製程工具1400之所有活動。系統控制器1450執行儲存在大容量儲存裝置1454中、加載至記憶體裝置1456中並在處理器1452上執行之系統控制軟體1458。可替代地，可將控制邏輯硬編碼於控制器1450中。特殊應用積體電路、可程式化邏輯裝置(例如場可程式化閘陣列或FPGAs)及其類似者可用於該些目的。在以下討論中，無論”軟體”或”編碼”用於何種情況，功能上相當之硬碼化邏輯皆可用於該狀況。系統控制軟體1458可包含用以控制時序、氣體之混合、氣體流速、腔室及/或站壓力、腔室及/或站溫度、晶圓溫度、目標功率位準、RF功率位準、基板基座、吸盤及/或晶座位置、及由製程工具1400所執行之特定製程的其他參數。系統控制軟體1458可以任何合適的方式來配置。例如，可寫入諸多製程工具組成件子程式或控制物件，以控制用以實現諸多製程工具製程之製程工具組成件的操作。系統控制軟體1458可以任何合適的電腦可讀取程式語言來進行編碼。

在一些實施例中，系統控制軟體1458可包含用以控制上述諸多參數之輸入/輸出控制(IOC)定序指令。在一些實施例中，可採用儲存於與系統控制器1450相關聯之大容量儲存裝置1454及/或記憶體裝置1456上之其他電腦軟體及/或程式。用於此目的之程式或程式片段的示例包括基板定位程式、製程氣體控制程式、壓力控制程式、加熱器控制程式、及電漿控制程式。

基板定位程式可包含用於製程工具組成件之程式編碼，製程工具組成件係用於將基板裝載至基座1418上並控制基板與製程工具1400之其他部件之間的間隔。

製程氣體控制程式可包含編碼，其用以控制氣體組成(例如本文所述之HBr、HCl 或BCl₃ 氣體)及流速；及視情況地用以在沉積前使氣體流入一或更多製程腔室中以穩定製程腔室中之壓力。壓力控制程式可包含編碼，其係藉由調控例如該製程站之排出系統中的節流閥、進入該製程站之氣流等，以控制該製程站中之壓力。

加熱器控制程式可包含編碼，用於控制流至用於加熱基板之加熱單元的電流。可替代地，加熱器控制程式可控制熱傳導氣體(例如，氦)往基板的輸送。

電漿控制程式可包含編碼，用於根據本文實施例來設定施加至一或更多製程站中之製程電極的RF功率位準。

壓力控制程式可包含編碼，用於根據本文實施例來維持反應腔室內壓力的編碼。

在一些實施例中，可有與系統控制器1450相關聯之使用者介面。該使用者介面可包含顯示螢幕、設備及/或製程條件之圖形化軟體顯示器、及使用者輸入裝置(例如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等)。

在一些實施例中，由系統控制器1450調整之參數可與製程條件有關。非限制性之示例包含製程氣體組成及流速、溫度、壓力、電漿條件(例如RF偏壓功率位準)等。可以配方(其可利用使用者介面來輸入)形式將此等參數提供至使用者。

透過系統控制器1450之類比及/或數位輸入連接件，可從諸多製程工具感測器提供用以監測製程的信號。用以控制製程之信號號可在製程工具1400之類比及/或數位輸出連接件上輸出。可被監測之製程工具感測器的非限制性示例包括質量流量控制器、壓力感測計(例如壓力計)、熱電偶等。經適當程式化之反饋及控制演算法可與來自此些感測器的數據一起使用，以維持製程條件。

系統控制器1450可提供用以實施上述沉積製程之程式指令。該等程式指令可控制各種製程參數，如DC功率位準、RF偏壓功率位準、壓力、溫度等。該等指令可控制該等參數，以根據本文所述之諸多實施例操作乾式顯影及/或蝕刻製程。

系統控制器1450將通常包括一或更多記憶體裝置及一或更多處理器，其配置成執行該等指令，使得該設備將根據所揭示之實施例來執行方法。例如，機器可讀媒體(含有用以根據所揭示之實施例來控制製程操作之指令)可耦接至系統控制器1450。

在一些實施方式中，系統控制器1450為系統之一部份，其可為上述示例之一部分。此等系統可包括半導體處理裝備，其包含一處理工具或複數工具、一腔室或複數腔室、一處理平台或複數平台、及/或特定處理組成件(晶圓基座、氣流系統等)。此等系統可與電子設備結合，以控制半導體晶圓或基板處理前、處理期間及處理後之其操作。此等電子設備可指＂控制器＂，其可控制該系統或複數系統之諸多組成件或次部件。取決於處理條件及/或系統類型，系統控制器1450可程式化以控制本文所揭示之任何製程，包括處理氣體之輸送、溫度設定(如加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、射頻匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體輸送設定、位置及操作設定、晶圓轉移(進出與特定系統相連接或相接合之工具及其他轉移工具、及/或裝載室)。

廣泛地講，系統控制器1450可定義為具有用以接收指令、發佈指令、控制操作、啟動清洗操作、啟動終點量測以及類似者之諸多積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。積體電路可包含 : 儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSP，digital signal processor)、定義為特殊應用積體電路(ASIC，application specific integrated circuit)的晶片、及/或一或更多微處理器、或執行程式指令(例如，軟體)的微控制器。程式指令可為以諸多各別設定(或程式檔案)之形式而傳送至系統控制器1450的指令，該各別設定(或程式檔案)為實行(半導體晶圓上，或針對半導體晶圓，或對系統之)特定的製程而定義操作參數。在一些實施例中，操作參數可為由製程工程師為了在一或更多以下者的製造期間實現一或更多處理步驟而定義之配方的一部分 : 層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓的晶粒。

系統控制器1450在一些實施方式中可為電腦的一部分，或耦接至電腦，該電腦係與系統整合、耦接至系統、以其他網路的方式接至系統、或其組合。舉例而言，系統控制器1450可在能容許遠端存取晶圓處理之”雲端”或廠房主機電腦系統的全部、或部分中。電腦可使系統能夠遠端存取，以監控製造操作的目前進度、檢查過去製造操作的歷史、自複數的製造操作而檢查其趨勢或效能度量，以改變目前處理的參數、設定目前處理之後的處理步驟、或開始新的製程。在一些示例中，遠端電腦(例如，伺服器)可通過網路而提供製程配方至系統，該網路可包含局域網路或網際網路。遠端電腦可包含能夠進行參數及/或設定輸入或程式設計之使用者介面，接著該參數及/或設定可自遠端電腦傳送至系統。在一些示例中，系統控制器1450接收數據形式指令，該指令為即將於一或更多操作期間進行之每一處理步驟指定參數。應當理解，參數可特定針對待執行之製程類型、及系統控制器1450與之接合或加以控制之工具類型。因此，如上所述，系統控制器1450可為分散式，例如藉由包含以網路方式接在一起、且朝向共同目的(例如，本文所描述之製程及控制)運作之一或更多分離的控制器。用於此目的之分散式控制器舉例為，腔室上與位於遠端的一或更多積體電路(例如，於平臺水平處、或作為遠端電腦的一部分)進行通訊的一或更多積體電路，兩者相結合以控制腔室上的製程。

示例性系統可包含，但不限於，電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉清洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清潔腔室或模組、斜角緣部蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、EUV微影腔室(掃描儀)或模組、乾式顯影腔室或模組、及可在半導體晶圓的製造及/或加工中相關聯的、或使用的任何其他半導體處理系統。

如上所述，取決於待藉由工具而執行之製程步驟或複數步驟，系統控制器1450可與半導體製造工廠中的一或更多以下者進行通訊：其他工具電路或模組、其他工具組成件、叢集工具、其他工具介面、鄰近的工具、相鄰的工具、遍及工廠而分布的工具、主電腦、另一控制器、或材料輸送中使用之工具，該材料輸送中使用之工具攜帶晶圓容器往返工具位置及/或裝載埠。

現在描述感應耦合式電漿(ICP)反應器，其在某些實施例中可能適用於適於實施某些實施例之蝕刻操作。儘管本文描述ICP反應器，但在一些實施例中，應當理解，亦可使用電容耦合式電漿反應器。

圖15示意性地示出感應耦合式電漿設備1500之剖面圖，其適合於實施某些實施例或實施例態樣，例如乾式顯影及/或蝕刻，其示例為反應器，蘭姆研究公司(費利蒙市，加州)所生產之Kiyo®反應器。

感應耦合式電漿設備1500包括結構上由腔室壁1501及窗口1511所定義之整個製程腔室1524。腔室壁1501可由不銹鋼或鋁製成。窗口1511可由石英或其他介電材料製成。可選的內部電漿格柵1550將整個製程腔室分成上部次腔室1502及下部次腔室1503。在大多數實施例中，可移除電漿格柵1550，因而利用次腔室1502及1503所構成之腔室空間。吸盤1517位於下部次腔室1503內靠近底部內表面處。吸盤1517配置成接收並固持在其上執行蝕刻及沉積製程之半導體晶圓1519。吸盤1517可為用於支撐晶圓1519(當存在時)的靜電吸盤。在一些實施例中，邊緣環(未示出)環繞吸盤1517，並具有與晶圓1519(當存在於吸盤1517上方時)之頂表面大致平坦的上表面。吸盤1517亦包括用於對晶圓1519進行吸附及脫附的靜電電極。為此目的，可提供濾波器及直流(DV)箝位功率供應(未示出)。亦可提供用於將晶圓1519提高離開吸盤1517之其他控制系統。吸盤1517可使用RF功率供應1523進行充電。RF功率供應523透過連接1527連接至匹配電路1521。匹配電路1521透過連接1525連接至吸盤1517。以此方式，RF功率供應1523連接至吸盤1517。在諸多實施例中，取決於根據所揭示之實施例所執行的製程，靜電吸盤的偏置功率可設為約50 V或可設為不同的偏置功率。例如，偏置功率可介於約20 Vb與約100 V之間，或介於約30 V與約150 V之間。

用於產生電漿之元件包括位於窗口1511上方之線圈1533。在一些實施例中，所揭示之實施例中不使用線圈。線圈1533係由導電材料製成並包括至少一整匝。圖15所示之線圈1533示例包括三匝。線圈1533之剖面用符號示出，且具有“ X”之線圈旋轉延伸進入頁面，而具有“●”之線圈旋轉延伸出頁面外。用於產生電漿之元件亦包括配置成供應RF功率至線圈1533之RF功率供應1541。一般而言，RF功率供應1541透過連接1545連接至匹配電路1539。匹配電路1539透過連接1543連接至線圈1533。以此方式，RF功率供應1541連接至線圈1533。可選的法拉第屏蔽1549位於線圈1533與窗口1511之間。法拉第屏蔽1549相對於線圈1533保持間隔開的關係。在一些實施例中，法拉第屏蔽1549設置在窗口1511正上方。在一些實施例中，法拉第屏蔽1549位於窗口1511與吸盤1517之間。在一些實施例中，法拉第屏蔽1549未相對於線圈1533保持間隔開的關係。例如，法拉第屏蔽1549可在窗口1511正下方而無間隙。線圈1533、法拉第屏蔽1549及窗口1511各自配置成相互呈實質上平行。法拉第屏蔽1549可防止金屬或其他物種沉積在製程腔室1524之窗口1511上。

製程氣體可透過設於上部次腔室1502中之一或更多主氣流入口1560及/或透過一或更多側氣流入口1570流入製程腔室。同樣地，儘管未明確示出，但類似氣流入口可用於供應製程氣體至電容耦合式電漿處理腔室。真空泵(例如一階或二階機械乾式及/或渦輪分子泵)1540可用於將製程氣體從製程腔室1524中抽出並維持製程腔室1524內的壓力。例如，在ALD之沖洗操作期間，真空泵可用於抽空下部次腔室1503。閥控制導管可用於將真空泵流體連接至製程腔室1524，以選擇性地控制真空泵所提供之真空環境的施加。此可在操作電漿處理期間採用閉環控制之限流裝置來完成，例如節流閥(未示出)或鐘擺錘(未示出)。同樣地，對電容耦合式電漿處理腔室亦可採用真空泵浦及閥控式流體連接。

在設備1500之操作期間，一或更多製程氣體可透過氣流入口1560及/或1570來供應。在某些實施例中，製程氣體可僅透過主氣流入口1560或僅通過側氣流入口1570來供應。在一些例子中，圖中所示之氣流入口可用更複雜的氣流入口(例如一或更多噴淋頭)代替。法拉第屏蔽1549及/或可選格柵1550可包括內部通道及孔，其允許製程氣體輸送至製程腔室1524。法拉第屏蔽1549與可選格柵1550中之一者或兩者可作為用於製程氣體之輸送的噴淋頭。在一些實施例中，液體汽化及輸送系統可位於製程腔室1524的上游，如此一旦液體反應物或前驅物被汽化，汽化反應物或前驅物即透過氣流入口1560及/或1570引入製程腔室1524中。

射頻功率係從RF功率供應1541供應至線圈1533，以使RF電流流過線圈1533。流過線圈1533之RF電流在線圈1533周圍產生電磁場。電磁場在上部次腔室1502內產生感應電流。諸多產生之離子及自由基與晶圓1519之物理及化學相互作用蝕刻晶圓1519之特徵部並選擇性地在晶圓1519上沉積層。

若使用電漿格柵1550而有上部次腔室1502及下部次腔室1503兩者，則感應電流作用在上部次腔室1502中存在的氣體上，以在上部次腔室1502中產生電子-離子電漿。該可選之內部電漿格柵1550限制下部次腔室1503中之熱電子數。在一些實施例中，設備1500係設計並操作成使得存在於下部次腔室1503中之電漿為離子-離子電漿。

上部電子-離子電漿與下部離子-離子電漿兩者均可含有正及負離子，但離子-離子電漿將具有更大的負離子比上正離子的比率。揮發性蝕刻及/或沉積副產物可透過埠1522從下部次腔室1503中去除。本文所揭示之吸盤1517可在介於約10℃與約250℃之間的升高溫度下操作。溫度將取決於製程操作及特定配方。

當設備1500安裝在無塵室或製造設施中時，其可耦接至設施(未示出)。設施包括提供處理氣體、真空、溫度控制及環境顆粒控制之配管。當安裝在目標製造設施中時，此些設施耦接至設備1500。另外，設備1500可耦接至轉移腔室，其允許機器人使用典型自動化來轉移半導體晶圓進出設備1500。

在一些實施例中，系統控制器1530(其可包括一或更多物理或邏輯控制器)控制製程腔室1524之一些或全部操作。系統控制器1530可包括一或更多記憶體裝置及一或更多處理器。在一些實施例中，設備1500包括切換系統，用於在執行所揭示之實施例時控制流速及持續時間。在一些實施例中，設備1500可具有高達約500 ms或高達約750 ms的切換時間。切換時間可能取決於流動化學、所選配方、反應器結構及其他因素。

在一些實施方式中，系統控制器1530為系統之一部份，其可為上述示例之一部分。此等系統可包括半導體處理裝備，其包含一處理工具或複數工具、一腔室或複數腔室、一處理平台或複數平台、及/或特定處理組成件(晶圓基座、氣流系統等)。此等系統可與電子設備結合，以控制半導體晶圓或基板處理前、處理期間及處理後之其操作。此等電子設備可整合於系統控制器1530中，其可控制該系統或複數系統之諸多組成件或次部件。取決於處理條件及/或系統類型，系統控制器可程式化以控制本文所揭示之任何製程，包括處理氣體之輸送、溫度設定(如加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、射頻匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體輸送設定、位置及操作設定、晶圓轉移(進出與特定系統相連接或相接合之工具及其他轉移工具、及/或裝載室)。

廣泛地講，系統控制器1530可定義為具有用以接收指令、發佈指令、控制操作、啟動清洗操作、啟動終點量測以及類似者之諸多積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。積體電路可包含 : 儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSP，digital signal processor)、定義為特殊應用積體電路(ASIC，application specific integrated circuit)的晶片、及/或一或更多微處理器、或執行程式指令(例如，軟體)的微控制器。程式指令可為以諸多各別設定(或程式檔案)之形式而傳送至控制器的指令，該各別設定(或程式檔案)為實行(半導體晶圓上，或針對半導體晶圓，或對系統之)特定的製程而定義操作參數。在一些實施例中，操作參數可為由製程工程師為了在一或更多以下者的製造期間實現一或更多處理步驟而定義之配方的一部分 : 層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓的晶粒。

系統控制器1530在一些實施方式中可為電腦的一部分，或耦接至電腦，該電腦係與系統整合、耦接至系統、以其他網路的方式接至系統、或其組合。舉例而言，控制器可在能容許遠端存取晶圓處理之”雲端”或廠房主機電腦系統的全部、或部分中。電腦可使系統能夠遠端存取，以監控製造操作的目前進度、檢查過去製造操作的歷史、自複數的製造操作而檢查其趨勢或效能度量，以改變目前處理的參數、設定目前處理之後的處理步驟、或開始新的製程。在一些示例中，遠端電腦(例如，伺服器)可通過網路而提供製程配方至系統，該網路可包含局域網路或網際網路。遠端電腦可包含能夠進行參數及/或設定輸入或程式設計之使用者介面，接著該參數及/或設定可自遠端電腦傳送至系統。在一些示例中，系統控制器1530接收數據形式指令，該指令為即將於一或更多操作期間進行之每一處理步驟指定參數。應當理解，參數可特定針對待執行之製程類型、及控制器與之接合或加以控制之工具類型。因此，如上所述，系統控制器1530可為分散式，例如藉由包含以網路方式接在一起、且朝向共同目的(例如，本文所描述之製程及控制)運作之一或更多分離的控制器。用於此目的之分散式控制器舉例為，腔室上與位於遠端的一或更多積體電路(例如，於平臺水平處、或作為遠端電腦的一部分)進行通訊的一或更多積體電路，兩者相結合以控制腔室上的製程。

如上所述，取決於待藉由工具而執行之製程步驟或複數步驟，控制器可與半導體製造工廠中的一或更多以下者進行通訊：其他工具電路或模組、其他工具組成件、叢集工具、其他工具介面、鄰近的工具、相鄰的工具、遍及工廠而分布的工具、主電腦、另一控制器、或材料輸送中使用之工具，該材料輸送中使用之工具攜帶晶圓容器往返工具位置及/或裝載埠。

EUVL圖案化可使用通常稱為掃描儀之任何合適的工具來執行，例如由ASML(荷蘭Veldhoven)所供應之TWINSCAN NXE：3300B®平台。EUVL圖案化工具可為供基板移動進出以進行本文所述沉積及蝕刻之獨立裝置。或者，如下所述，EUVL圖案化工具可為較大多組件工具上的模組。圖16繪出具有真空整合沉積、EUV圖案化及乾式顯影/蝕刻模組(與真空轉移模組相接)之半導體製程叢集工具架構，其適用於實施本文所述之製程。儘管可在沒有此等真空整合設備下執行製程，但此等設備在一些實施方式中可能是有利的。

圖16繪出具有真空整合沉積及圖案化模組(其與真空轉移模組相接)之半導體製程叢集工具架構，其適用於實施本文所述之製程。用於在多個儲存設施與處理模組之間“轉移”晶圓之轉移模組的佈設可稱為“叢集工具架構”系統。沉積及圖案化模組根據特定製程之要求而為真空整合。其他模組(例如用於蝕刻)亦可包含於該叢集中。

真空轉移模組(VTM)1638與四個處理模組1620a-1620d(其可分別被最佳化以執行諸多製造製程)相接。舉例來說，處理模組1620a-1620d可實施為執行沉積、蒸發、ELD、乾式顯影、蝕刻、剝離及/或其他半導體製程。例如，模組1620a可為ALD反應器，其可被操作以在非電漿中執行如本文所述之熱原子層沉積，例如可獲自蘭姆研究公司(費利蒙市，加州)之Vector工具。又，模組1620b可為PECVD工具，例如Lam Vector®。應當理解，該圖不一定按比例繪製。

氣室1642及1646(亦稱為裝載室或轉移模組)與VTM 1638及圖案化模組1640相接。例如，如上所述，合適之圖案化模組可為ASML(荷蘭Veldhoven)所供應之TWINSCAN NXE：3300B®平台。此工具架構允許工件(例如半導體基板或晶圓)在真空下轉移，以不在曝光前反應。鑑於環境氣體(如H₂ O、O₂ 等)對入射光子的強光吸收，沉積模組與微影工具之整合係透過EUVL亦需大幅降低的壓力來促成。

如上所述，此整合架構僅是用於實施所述製程之工具的可能實施例。該等製程亦可使用更習知的獨立EUVL掃描儀及沉積反應器(例如Lam Vector工具)來實施，其為獨立或與其他工具(例如蝕刻、剝離等)整合在叢集架構中(例如， Lam Kiyo或Gamma工具)作為模組，例如參考圖16所述，但無整合的圖案化模組。

氣室1642可為”輸出”裝載室，其係指將基板自VTM 1638(用於沉積模組1620a)轉移至圖案化模組1640，而氣室1646可為”進入” 裝載室，其係指基板自圖案化模組1640轉移返回VTM 1638。進入裝載室1646亦可對工具外部提供界面，用於基板之進入與移出。每一製程模組具有將模組接合至VTM 1638的端面(facet)。例如，沉積製程模組1620a具有端面1636。在每一端面內，感測器(例如所示的感測器1-18)用以偵測晶圓1626在相對應站之間移動時的通過。圖案化模組1640及氣室1642與1646可類似地裝配額外的端面與感測器(未示出)。

主要VTM機器人1622在模組(包括氣室1642與1646)之間轉移晶圓1626。在一實施例中，機器人1622具有一手臂，而在另一實施例中，機器人1622具有兩手臂，其中每一手臂具有末端執行器1624以挑選晶圓(如晶圓1626)進行轉移。前端機器人1644用以將晶圓1626自輸出氣室1642轉移至圖案化模組1640中、自圖案化模組1640轉移至進入氣室1646。前端機器人1644亦可在進入裝載室與工具外部之間轉移晶圓1626，用於基板之進入與移出。因進入氣室模組1646具有匹配大氣與真空之間環境的能力，故晶圓1626能在兩壓力環境之間移動而不受損。

應注意的是，EUVL工具通常在比沉積工具在更高真空下操作。若為此情況，則期望自沉積轉移至EUV工具期間增加基板之真空環境，以允許基板在進入圖案化工具之前除氣。輸出氣室1642可藉由將轉移的晶圓維持在較低壓力(不高於圖案化模組1640中的壓力)達一段時間並排出任何排放氣來提供此功能，使得圖案化工具1640的光學件不受來自基板的排放氣所污染。合適的輸出排放氣氣室壓力不超過1E-8 Torr。

在一些實施例中，系統控制器1650(其可包括一或更多物理或邏輯控制器)控制叢集工具及/或其分開模組之一些或所有操作。應注意的是，控制器可在叢集架構本地、或可位在製造層中之叢集架構的外部、或在遠端位置並經由網路連接至叢集架構。系統控制器1650可包括一或更多記憶裝置與一或更多處理器。處理器可包括中央處理單元(CPU)或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接件、步進馬達控制板、與其他類似組成件。用以執行適當控制操作之指令在處理器上執行。此些指令可儲存在與控制器相關聯之記憶裝置上，或其可透過網路被提供。在某些實施例中，系統控制器執行系統控制軟體。

系統控制軟體可包括指令，用以控制工具或模組操作之任何態樣的施加及/或大小的時序。系統控制軟體可以任何適當的方式配置。例如，可寫入諸多製程工具組成件子程序或控制物件，以控制實現諸多製程工具製程所需之製程工具組成件的操作。系統控制軟體可以任何合適的電腦可讀取程式語言來進行編碼。在一些實施例中，系統控制軟體包括用以控制上述諸多參數之輸入/輸出控制(IOC) 定序指令。例如，半導體製造製程之每一階段可包括由系統控制器執行之一或更多指令。例如，用以設定用於凝聚(condensation)、沉積、蒸發、圖案化及/或顯影階段之製程條件的指令可包含於相對應的配方階段中。

在諸多實施例中，提供用於形成負型圖案遮罩之設備。該設備可包括用於圖案化、沉積及蝕刻之處理腔室，以及包括用於形成負型圖案遮罩之指令的控制器。指令可包括編碼，其用於在處理腔室中透過EUV曝光以曝光基板之表面而在半導體基板上之化學放大(CAR)阻劑中圖案化特徵部、對光圖案化阻劑進行乾式顯影、並使用圖案化阻劑作為遮罩以蝕刻底層或層堆疊。

應注意的是，控制晶圓移動之電腦可在叢集架構本地、或可位在製造階層中之叢集架構的外部、或在遠端位置並經由網路連接至叢集架構。如上所述關於圖13、14或15中之任一者的控制器可用圖16中之工具來實施。結論

揭示用於金屬及/或金屬氧化物光阻之乾式腔室清潔之製程及設備，例如以在EUV圖案化之背景下從製程腔室之內表面去除EUV阻劑材料。

當理解的是，本文所述之示例及實施例僅出於說明目的，且本領域技術人員將鑑於此提出諸多修改或改變。雖然為清楚起見已省略諸多細節，但可實施諸多設計替代方案。因此，本示例應被視為是說明性而非限制性，且本發明不限於本文給出的細節，而是可在本發明之範圍內進行修改。

100:製程 102:方塊 104:方塊 106:方塊 108:方塊 110:方塊 112:方塊 150:方塊 200:製程 202:方塊 204:方塊 206:方塊 208:方塊 302:含金屬EUV阻劑材料 304:腔室壁 306:金屬氧化物 308:蝕刻氣體 310:含金屬EUV阻劑材料 1300:製程站 1301:反應物輸送系統 1302:製程腔室主體 1303:汽化點 1304:混合容器 1306:噴淋頭 1308:基座 1310:加熱器 1312:基板 1314:射頻功率供應 1316:匹配網路 1318:蝶閥 1320:混合容器入口閥 1400:處理工具、製程工具 1402:入站裝載室 1404:出站裝載室 1406:機器人 1410:大氣埠 1412:基座 1414:處理腔室 1416:腔室轉移埠 1418:加熱基座 1450:系統控制器 1452:處理器 1454:大容量儲存裝置 1456:記憶體裝置 1458:系統控制軟體 1490:晶圓裝卸系統 1500:感應耦合式電漿設備 1501:腔室壁 1502:上部次腔室 1503:下部次腔室 1511:窗口 1517:吸盤 1519:半導體晶圓 1521:匹配電路 1522:埠 1523:射頻功率供應 1525:連接 1527:連接 1530:系統控制器 1533:線圈 1539:匹配電路 1540:真空泵 1541:射頻功率供應 1543:連接 1545:連接 1549:法拉第屏蔽 1550:電漿格柵 1560:氣流入口 1570:氣流入口 1620a:模組 1620b:模組 1620c:模組 1620d:模組 1622:真空轉移模組機器人 1624:末端執行器 1626:晶圓 1636:平面 1638:真空轉移模組 1640:圖案化模組、圖案化工具 1642:氣室 1644:前端機器人 1646:氣室、裝載室、氣室模組 1650:系統控制器

圖1呈現根據一些實施例在沉積並顯影光阻時執行乾式腔室清潔之示例方法的流程圖。

圖2呈現根據一些實施例執行乾式腔室清潔之示例方法的流程圖。

圖3A-3D示出根據一些實施例乾式腔室清潔之諸多處理階段的剖面示意圖。

圖4示出根據一些實施例之氯化氫或溴化氫與塗覆在製程腔室內表面上之有機錫氧化物/氫氧化物阻劑材料的化學反應的示例性乾式腔室清潔機制。

圖5示出在清潔操作中比較HCl、HBr及BCl₃ 蝕刻含金屬EUV阻劑對上時間的圖。

圖6示出比較使用HBr作為蝕刻氣體時之不同含金屬EUV阻劑材料的蝕刻速率圖。

圖7示出說明溫度影響去除光圖案化含金屬EUV阻劑之曝光區域及未曝光區域之蝕刻選擇性的圖。

圖8A示出說明溫度影響去除EUV阻劑之選擇性的圖。

圖8B示出說明溫度影響去除EUV阻劑之蝕刻速率的條狀圖。

圖9示出說明壓力影響去除光圖案化含金屬EUV阻劑之曝光及未曝光區域之蝕刻選擇性的圖。

圖10A示出說明壓力影響去除EUV阻劑之選擇性的圖。

圖10B示出說明壓力影響去除EUV阻劑之蝕刻速率的條狀圖。

圖11A-11E示出說明HCl作為蝕刻氣體用於不同壓力及溫度之效能的圖。

圖12示出說明沖洗時製程腔室內溴含量隨時間變化的圖。

圖13繪出根據一些實施例用於維持適於執行乾式腔室蝕刻之低壓環境之示例性製程站的示意圖。

圖14繪出適於實施本文所述之諸多顯影、乾式清潔、重製、除渣及平坦化操作之示例性多站處理工具的示意圖。

圖15示出用於實施本文所述之某些實施例及操作之示例性感應耦合式電漿裝置的剖面示意圖。

圖16繪出適於實施本文所述製程之具有與真空轉移模組相接之真空整合沉積及圖案化模組的半導體製程叢集工具架構。

304:腔室壁

306:金屬氧化物

308:蝕刻氣體

Claims

一種清潔製程腔室之方法，該方法包括：在一製程腔室中提供一半導體基板，其具有一乾式沉積含金屬光阻膜於該半導體基板之一基板層上；以及將一蝕刻氣體引入該製程腔室中，其中一第一厚度之乾式沉積含金屬光阻材料形成於該製程腔室之一或更多內部表面上，其中該乾式沉積含金屬光阻材料包括有機金屬氧化物，其中該蝕刻氣體去除該第一厚度之該乾式沉積含金屬光阻材料。
如請求項1所述之清潔製程腔室之方法，進一步包括：透過形成一第二厚度之該乾式沉積含金屬光阻材料於該製程腔室之該一或更多內部表面上，來調節該製程腔室之該一或更多內部表面。
如請求項1所述之清潔製程腔室之方法，進一步包括：在引入該蝕刻氣體後沖洗該製程腔室，以從該製程腔室去除殘留蝕刻氣體。
如請求項3所述之清潔製程腔室之方法，其中沖洗該製程腔室包括使一惰性氣體及/或反應性氣體流入該製程腔室，其中該製程腔室被加熱至介於約20℃與約140℃之間的升高溫度，其中該製程腔室被泵抽至介於約0.1Torr與約6Torr之間的腔室壓力。
如請求項3所述之清潔製程腔室之方法，其中沖洗該製程腔室包括使該製程腔室之該一或更多內部表面暴露至一基於遠端電漿之處理，以去除該殘留蝕刻氣體，其中該基於遠端電漿之處理包括基於氟之化學物質。
如請求項3所述之清潔製程腔室之方法，其中沖洗該製程腔室包括使該製程腔室之該一或更多內部表面暴露至臭氧及/或氧氣流，以去除該殘留蝕刻氣體。
如請求項1所述之清潔製程腔室之方法，進一步包括：在引入該蝕刻氣體之前，加熱該製程腔室之該一或更多內部表面至一升高溫度，其中該升高溫度介於約20℃與約140℃之間。
如請求項7所述之清潔製程腔室之方法，其中該升高溫度介於約80℃與約120℃之間。
如請求項7所述之清潔製程腔室之方法，其中該蝕刻氣體包括鹵化氫、氫氣及鹵素氣體、三氯化硼、或其組合。
如請求項9所述之清潔製程腔室之方法，其中該鹵化氫包括HCl。
如請求項1所述之清潔製程腔室之方法，其中該蝕刻氣體包括選自由溴化氫(HBr)、氯化氫(HCl)、碘化氫(HI)、三氯化硼(BCl₃)、亞硫醯氯(SOCl₂)、氯(Cl₂)、溴(Br₂)、碘(I₂)、三溴化硼(BBr₃)、氫(H₂)、三氯化磷(PCl₃)、甲烷(CH₄)、甲醇(CH₃OH)、氨(NH₃)、甲酸(CH₂O₂)、三氟化氮(NF₃)、氟化氫(HF)及其組合所組成之群組之氣體的遠端電漿。
如請求項1所述之清潔製程腔室之方法，其中該第一厚度之該乾式沉積含金屬光阻材料之去除在未暴露於電漿的情況下發生。
如請求項1-12中任一項所述之清潔製程腔室之方法，進一步包括：泵抽該製程腔室至介於約0.1Torr與約6Torr之間的腔室壓力；加熱該製程腔室之該一或更多內部表面至介於約20℃與約140℃之間的升高溫度；以及在引入該蝕刻氣體之前，將一虛擬晶圓引入該製程腔室中。
如請求項1-12中任一項所述之清潔製程腔室之方法，其中提供該半導體基板包括在該製程腔室中形成該乾式沉積含金屬光阻膜於該基板層上。
如請求項1-12中任一項所述之清潔製程腔室之方法，其中提供該半導體基板包括在該製程腔室中烘烤該乾式沉積含金屬光阻膜。
如請求項1-12中任一項所述之清潔製程腔室之方法，其中提供該半導體基板包括在該製程腔室中乾式顯影該乾式沉積含金屬光阻膜。
如請求項1-12中任一項所述之清潔製程腔室之方法，其中該製程腔室之該一或更多內部表面包括該製程腔室之腔室壁。
如請求項1-12中任一項所述之清潔製程腔室之方法，更包括：暴露該製程腔室之該一或更多內部表面至氧化氣體或氧化電漿，以去除殘留碳或其他污染物。
如請求項1-12中任一項所述之清潔製程腔室之方法，其中該蝕刻氣體被引入通過一噴淋頭或一或更多腔室入口，以與該乾式沉積含金屬光阻材料反應，並形成揮發性產物。
如請求項1-12中任一項所述之清潔製程腔室之方法，其中該乾式沉積含金屬光阻材料包括EUV敏感之有機金屬氧化物光阻材料。
如請求項20所述之清潔製程腔室之方法，其中該乾式沉積含金屬光阻材料為有機錫氧化物。
一種用於沉積光阻之設備，該設備包括：一製程腔室，具有一基板支撐件；一真空管線，耦接至該製程腔室；一蝕刻氣體管線，耦接至該製程腔室；以及一控制器，配置有用以清潔該製程腔室之指令，該等指令包括編碼以用於：在該製程腔室中氣相沉積一含金屬光阻膜於一半導體基板之一基板層上；以及透過使一蝕刻氣體流入該製程腔室中以清潔該製程腔室，其中該蝕刻氣體去除形成於該製程腔室之一或更多內部表面上之一第一厚度的乾式沉積含金屬光阻材料，其中該乾式沉積含金屬光阻材料包括有機金屬氧化物。
如請求項22所述之用於沉積光阻之設備，進一步包括：一或更多加熱器，耦接至該製程腔室之該一或更多內部表面，其中該控制器進一步配置有指令，其包括編碼以用於：加熱該製程腔室之該一或更多內部表面至一升高溫度，其中該升高溫度介於約20℃與約140℃之間。
如請求項22所述之用於沉積光阻之設備，其中該控制器進一步配置有指令，其包括編碼以用於：透過形成一第二厚度之該乾式沉積含金屬光阻材料於該製程腔室之該一或更多內部表面上，來調節該製程腔室之該一或更多內部表面。
如請求項22所述之用於沉積光阻之設備，其中該控制器進一步配置有指令，其包括編碼以用於：在引入該蝕刻氣體後沖洗該製程腔室，以從該製程腔室去除殘留蝕刻氣體。
如請求項22所述之用於沉積光阻之設備，其中該蝕刻氣體包括鹵化氫、氫氣及鹵素氣體、三氯化硼、或其組合。
如請求項22所述之用於沉積光阻之設備，進一步包括耦接至該製程腔室之一遠端電漿源，其中該遠端電漿源配置成產生選自由溴化氫(HBr)、氯化氫(HCl)、碘化氫(HI)、三氯化硼(BCl₃)、亞硫醯氯(SOCl₂)、氯(Cl₂)、溴(Br₂)、碘(I₂)、三溴化硼(BBr₃)、氫(H₂)、三氯化磷(PCl₃)、甲烷(CH₄)、甲醇(CH₃OH)、氨(NH₃)、甲酸(CH₂O₂)、三氟化氮(NF₃)、氟化氫(HF)及其組合所組成之群組之氣體的遠端電漿。
如請求項22-27中任一項所述之用於沉積光阻之設備，進一步包括：一噴淋頭，耦接至該製程腔室，其中該噴淋頭係設於該基板支撐件上方，且該蝕刻氣體管線係設於該製程腔室之壁中及/或該基板支撐件下方，其中該蝕刻氣體係透過該蝕刻氣體管線輸送，而用於氣相沉積該含金屬光阻膜之前驅物係透過該噴淋頭輸送。