關(guān)于濕蝕刻中蝕刻劑擴散到深紫外光刻膠中的研究報告

引言

在許多集成電路制造步驟中，化學(xué)蝕刻仍然優(yōu)于等離子體蝕刻。事實上，它能夠?qū)崿F(xiàn)更好的表面光滑度控制，這是獲得足夠的載流子遷移率至關(guān)重要的。在這些步驟中，光刻抗蝕劑圖案保護底層材料免受蝕刻。因此，必須：1）保證光刻膠粘附，防止圖案被蝕刻；2）防止蝕刻劑滲透到光致抗蝕劑/材料界面。為了避免后一種現(xiàn)象，了解蝕刻劑是否穿透光刻膠以及其擴散速率是至關(guān)重要的。

蝕刻垂直滲透的界面修飾已經(jīng)在之前的工作中得到了證明。我們在這里重點關(guān)注蝕刻劑的擴散動力學(xué)測定。首先，研究了不同晶在248nm光刻膠堆中的擴散行為。在第二部分中，對光刻聚合物進行了結(jié)構(gòu)分析，以評估聚合物密度等參數(shù)對蝕刻劑滲透的影響。

實驗

本研究中使用的光刻膠層是一個聚合物雙層：一個可開發(fā)的底部抗反射涂層(dBARC)和一個248nm深紫外光刻膠，涂在300mm硅晶片上。在進行抗蝕劑涂層之前，對硅晶片進行HMDS處理。紅外光譜數(shù)據(jù)使用BrukerIFS55設(shè)備在多重內(nèi)反射模式下獲得。使用Ge棱鏡。用于滲透研究的液體是去離子水和標準清潔1（SC1：氫氧化銨/過氧化氫/水）溶液。實驗均是在室溫下進行。

結(jié)果和討論

為了評價這種新型測量裝置的適用性，首先研究了水在光刻堆中的滲透率。對每個測量點的OH區(qū)域下的面積進行了積分，圖3a中顯示了ν(OH)的結(jié)果。我們觀察到一種兩相行為，在最初幾分鐘內(nèi)，OH帶積分面積隨著水接觸時間的增加而迅速增加，隨后演化較慢。SC1溶液與滲透劑也觀察到相同的行為(圖3b)。假設(shè)第一階段對應(yīng)于水的快速滲透，直到它到達抗阻/硅界面。在第二階段，水已經(jīng)通過了整個抗阻劑層，因此以O(shè)H峰值增加為特征的吸水速度較慢。在水處理前后進行了厚度測量（表1）。沒有觀察到明顯的變化，表明光刻膠在水暴露下不會膨脹。

然后考察了光刻膠降解對水擴散的影響。在光刻膠堆上應(yīng)用n2/h2等離子體，并與未經(jīng)等離子體處理的樣品進行擴散行為比較。圖4顯示了這兩種情況下的δ(OH)波段積分面積的演化。等離子處理的樣品觀察到更快的水滲透，可能是由于聚合物損傷，導(dǎo)致更容易液體滲透。

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結(jié)論

我們已經(jīng)開發(fā)了一種液體滲透擴散測量技術(shù)在聚合物使用雙光學(xué)MIR幾何。這種技術(shù)可以在標準工藝條件下測量直接涂在硅片上的超薄光刻膠層。我們已經(jīng)將該實驗裝置應(yīng)用于濕蝕刻步驟中蝕刻劑的擴散。

審核編輯：符乾江