關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，化學蝕刻仍然優(yōu)于等離子體蝕刻。事實上，它能夠實現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。為了避免后一種現象，了解蝕刻劑是否穿透光刻膠以及其擴散速率是至關重要的。

蝕刻垂直滲透的界面修飾已經在之前的工作中得到了證明。我們在這里重點關注蝕刻劑的擴散動力學測定。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構分析，以評估聚合物密度等參數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。紅外光譜數據使用BrukerIFS55設備在多重內反射模式下獲得。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)的結果。我們觀察到一種兩相行為，在最初幾分鐘內，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)。假設第一階段對應于水的快速滲透，直到它到達抗阻/硅界面。在第二階段，水已經通過了整個抗阻劑層，因此以OH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。在光刻膠堆上應用n2/h2等離子體，并與未經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，導致更容易液體滲透。

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結論

我們已經開發(fā)了一種液體滲透擴散測量技術在聚合物使用雙光學MIR幾何。這種技術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。我們已經將該實驗裝置應用于濕蝕刻步驟中蝕刻劑的擴散。

審核編輯：符乾江