摘要

濕化學和高速固體 CO2 氣溶膠預處理的組合用于從圖案化的硅結構中去除離子注入的抗蝕劑。頂部抗蝕劑表面通過重離子注入（1x1016 As atom/cm2，40keV）進行改性，形成外殼。氣溶膠處理旨在破壞和部分去除植入抗蝕劑的結痂頂層，在該表面產生圓形開口，直徑為數十至數百微米。在經過氣溶膠預處理的晶片碎片浸入熱的 H2SO4/H2O2 混合物 (SPM) 后，光學顯微鏡或局部 SEM 檢測均未檢測到抗蝕劑。

下一代器件面臨的最關鍵挑戰之一是有效去除離子注入后的光刻膠，而不損壞下面的柵極堆疊結構 。可行的抗蝕劑剝離工藝的其他要求必須包括完全去除任何抗蝕劑殘留物、無硅襯底或摻雜劑損失，以及與新型金屬柵極和高介電常數（高 k）材料的兼容性。在生產線前端 (FEOL) CMOS 器件加工流程的離子注入期間，抗蝕劑通常用作阻擋掩模。由于增加的離子劑量和能量對于提高器件性能是必要的，頂部抗蝕劑表面在離子通量下經歷化學改性，導致形成“外殼”，在所需的高選擇性規格下很難去除或干法。例如，使用具有侵蝕性的氟基等離子體化學物質剝離光刻膠會導致高得令人無法接受的硅襯底和摻雜劑損失。同時，單獨的濕化學處理不能有效地攻擊或穿透上殼，因此無法成功去除大量離子注入的抗蝕劑層。

結果與討論

抗蝕劑結皮表征

最近，離子注入抗蝕劑層的綜合表征研究在別處詳細討論 (7)，因此這里只包括幾個觀察結果。在離子注入后抗蝕劑樣品上記錄的拉曼光譜中觀察到兩個主要特征（見圖 1）：中心在 1580 cm-1 處的寬而強烈的峰和約 100 cm-1 處的肩峰。1350 cm-1，這分別歸因于微晶或無定形碳物種中的石墨 G 和 D 拉曼模式（7 及其中的參考文獻）。雖然對于注入 1x1014 As 原子/cm2 的抗蝕劑樣品，在該光譜區域中幾乎沒有檢測到信號，但對于注入 1x1015 As 原子/cm2 的抗蝕劑，兩個拉曼峰都顯著出現，并且它們的強度隨著離子注入劑量的增加而增加。拉曼峰強度與拉曼峰強度的相對相似的依賴性。在可比較的劑量和能量下，對于 As 離子和 B 離子注入的 DUV 抗蝕劑都觀察到了離子注入劑量。

圖 1：在 40 keV 下使用 1x1014 至 1x1016 原子/cm2 的砷劑量進行離子注入后獲得的 DUV 抗蝕劑樣品的拉曼光譜。

離子注入后抗蝕劑去除

圖2比較了在燒杯中浸入熱 SPM（4/1：H2SO4/H2O2，140°C）后，涂有棋盤圖案、離子注入抗蝕劑（As，1x1016 原子/cm2，40keV）的晶圓碎片的代表性光學顯微照片10 分鐘，有和沒有高速固體 CO2 氣溶膠預處理。僅用熱 SPM 處理的離子注入樣品上明顯存在大量抗蝕劑殘留物，如圖2（左圖）中的箭頭所示。相比之下，在用高速固體 CO2 氣溶膠預處理過的離子注入抗蝕劑樣品進行類似的熱 SPM 浸漬后，通過光學顯微鏡沒有觀察到抗蝕劑殘留物（見圖2，右圖）。

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圖2：在熱 SPM（4/1:H2SO4/H2O2，140°C）中浸泡 10 分鐘后，具有棋盤圖案、離子注入抗蝕劑（As，1x1016 原子/cm2，40keV）的晶片碎片的代表性光學顯微照片，沒有（左圖）和高速固體 CO2 氣溶膠預處理（右圖）。右側面板插圖顯示了經過固體氣溶膠和 SPM 處理后的多晶硅線（70 納米寬）的典型 SEM 圖像；沒有觀察到抗蝕劑殘留。

電子顯微照片顯示離子注入抗蝕劑

審核編輯：符乾江