[发明专利]使用ALE蚀刻金属氧化物衬底以及选择性沉积

说明书

提供了用于处理金属氧化物膜方法和设备。所述方法包含：(a)将所述金属氧化物膜暴露于卤化硼反应物，并用第一偏置功率点燃第一等离子体以使所述金属氧化物膜的表面改性；以及(b)在第二偏置功率下将所述金属氧化物膜的所述经改性的表面暴露于第二等离子体，并持续足以在没有溅射的情况下移除所述经改性的表面的时间。方法还包含(c)将金属氧化物材料选择性沉积在所述金属氧化物膜上，以填充所述金属氧化物膜内的裂缝。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月31日提交的、名称为“ETCHING METAL OXIDESUBSTRATES USING ALE AND SELECTIVE DEPOSITION”的美国申请No.15/799,675的权益，其通过引用的方式整体并入本文以用于所有目的。

背景技术

图案化方法对于半导体处理至关重要。已经探索了极紫外(EUV)光刻技术，以将光刻技术扩展到其光学极限之外，并取代当前的光刻方法来图案化小的关键尺寸特征。当前的EUV光刻方法导致可能最终使衬底无用的差的边缘粗糙度和弱图案化。

发明内容

在本文中提供了用于处理半导体衬底的方法和设备。一方面涉及通过组合原子层蚀刻法(ALE)和选择性ALD来处理金属氧化物膜，以使该金属氧化物膜平滑化的方法。在一特定实施方案中，该金属氧化物膜为碳基衬底上的EUV图案化金属氧化物膜，且ALE和ALD对该衬底的含碳材料是选择性的，使得该图案化的金属氧化物膜可被平滑化，而不会损坏下伏的衬底。然后该平滑化的图案化金属氧化物膜可用来当作掩模以蚀刻下伏的碳基衬底，从而导致在该衬底中蚀刻的特征的局部关键尺寸(LCD)改善。

在一些实施方案中，所述方法涉及处理金属氧化物膜，所述方法包含：(a)将所述金属氧化物膜暴露于卤化硼反应物，并用第一偏置功率点燃第一等离子体以使所述金属氧化物膜的表面改性；(b)在第二偏置功率下将所述金属氧化物膜的所述经改性的表面暴露于第二等离子体，并持续足以在没有溅射的情况下移除所述经改性的表面的时间；以及(c)将金属氧化物材料选择性沉积在所述金属氧化物膜上，以填充所述金属氧化物膜内的裂缝。结果所述金属氧化物膜被平滑化。在特定实施方案中，(a)和(b)包含原子层蚀刻(ALE)处理，并且(c)包含原子层沉积(ALD)处理。另外所述ALE处理和/或所述ALD处理对定位于所述金属氧化物膜下方的含碳材料可以是选择性的。此外，所述金属氧化物膜可以在不损坏所述含碳材料的情况下被平滑化。

在一些实施方案中，经平滑化的所述金属氧化物膜被用作掩模，以蚀刻定位在所述金属氧化物膜下方的碳基衬底，导致所述碳基衬底中所蚀刻的特征的局部关键尺寸(LCD)的改善。

在一些实施方案中，所述卤化硼反应物是三氯化硼气体(BCl₃)。

在一些实施方案中，所述第二等离子体由氯气(Cl₂)产生。

在一些实施方案中，所述第二等离子体由含氩气体产生。

在一些实施方案中，所述第一等离子体使用介于约300W和约900W之间的等离子体功率产生。所述第一偏置功率可以为0V且施加持续约5秒。

在一些实施方案中，所述金属氧化物膜是氧化锆(ZrO₂)膜。

在一些实施方案中，所述金属氧化物膜是氧化铝(Al₂O₃)膜。所述氧化铝(Al₂O₃)膜的所述经改性的表面可以暴露于由含氩气体所产生的所述第二等离子体。