本文描述了我們華林科納研究去除金屬硬掩模蝕刻后光致抗蝕劑去除和低k蝕刻后殘留物去除的關鍵挑戰并概述了一些新的非等離子體為基礎的方法。

隨著圖案尺寸的不斷減小，金屬硬掩模(MHM)蝕刻后留下的光刻抗蝕劑更難去除，因為沒有或只有很小部分的光刻抗蝕劑(PR)沒有交聯的，采用MHM模式，干燥的PR帶通常會導致低k材料的頂角的第一類等離子體損傷，延伸到MHM層的邊緣下方，這個受損的區域在隨后的清洗中很容易受到攻擊，從而產生具有非平面頂部表面的介電線，這反過來又會導致嚴重的線間電容和隔離問題，因此探索了替代的非等離子體途徑來去除MHM上的PR。

通過UV預處理和浸泡在溶解的溶劑中，從MHM中獲得了良好的PR去除效果，如下圖所示，這一過程去除了整個等離子體修飾的PR和有機BARC層，紫外處理是在222納米準分子燈在25mW/cm2的真空下進行的，沒有有意加熱，臭氧是通過以2標準l/分鐘總流量的氧氣流到臭氧發生器獲得的，其出口的臭氧濃度為20w-ppm，這種臭氧和氧氣混合物通過溶劑容器底部的擴散器起泡，同時還證明，這三個方面都是必要的：紫外線預處理臭氧和溶劑，通過選擇性地消除每一個單獨。

首先使用汞探針進行的測量表明，由于單獨對部分蝕刻的低k材料進行紫外處理，導致的k值增加小于0.1，這個過程被認為是這樣工作的，紫外處理導致PR外殼中C=C結合濃度增加，由FTIR分析解釋，這些C=C通過臭氧分解被臭氧氧化，導致聚合物鏈的斷裂，對于存在于交聯PR地殼主鏈中的C=C，這將導致網絡的有效破壞，最終使其可溶于碳酸丙烯酯，然而溶劑和臭氧的聯合使用可能會引起溶劑的穩定性、混合物的壽命甚至安全性方面的問題，因此，人們繼續尋找其他方法。

一種很有前途的替代方案是進行一系列的紫外線照射，然后暴露在90°C的臭氧+水（蒸汽）中，最后在有機溶劑中進行沖洗，臭氧過程如參考文獻所述，氧氣的總流量為2標準l/分鐘，其中臭氧重量濃度為200ppm，這一過程也導致了整個等離子體修飾的PR和有機BARC層的去除，暴露于臭氧+水蒸汽的時間必須限制在大約1分鐘，以保持k值增加在0.1，暴露時間越長，k值就越高，這是由于臭氧水體系中活性自由基的存在，與低k材料相比，這些自由基對PR的選擇性較低，在其他研究中，也發現了對溶劑基混合物的機械攪拌的附加應用可以增強光阻去除，這可能是聲波攪拌或使用高速液體氣溶膠噴霧。

在過去，經常嘗試過稀釋含高頻的混合物，一般來說，dHF由于其有機含量而不能完全溶解聚合物，因此，我們考慮了基于溶劑的溶液，由于化學選擇性要求非常嚴格，認為成功的蝕刻后殘留物去除程序將不是純粹的化學程序，而是需要其他物理去除機制的輔助，例如高頻聲學攪動或使用高速液體氣溶膠噴霧，一些溶劑表現出諸如蝕刻后殘留物等顆粒重新沉積的傾向，使用超電子攪動也可以有利于防止這種沉積，下圖顯示了應用于溶劑基混合物的超電子攪拌對整體PER去除的有益效果，當然，機械力的使用需要很好地調整，因為太強的力會導致結構損傷，化學-機械清洗過程不僅應具有適當的化學選擇性，而且還應具有機械選擇性。

為了優化機械部件，需要更好地理解結構的機械強度，并評估去除顆粒所需的力，對機械強度的測量和理解將導致建立化學機械清洗工藝的機械規范，這是清潔過程中的一個范式轉變，一種基于側向力AFM的測量方法最近已經成功地應用于硅柵極堆疊線，所得到的值可以被建模來提取失效應力值，采用寬度為90納米、高度為150納米的多孔低k材料的分離線進行側向力原子力顯微鏡測量，在側向力為4.5+/-0.5mN時失效的線，從掃描電鏡檢查可以看出，故障發生在低k線內部，而不是在底部界面。

采用相同的側向力原子力顯微鏡技術，測量了直徑為125納米的聚苯乙烯乳膠球的去除力，它被發現在20nN左右，由于這個力幾乎比破壞30納米低k線的估計力低2個數量級，因此確實存在一個進行機械清洗的窗口。

由于優越的潤濕和沒有表面張力，考慮了尺度的特征，一種有趣的替代方法被提出，稱為氣體膨脹液體，其性質介于超臨界流體和液體浴之間，當氣體在高壓下引入液體時，當氣體摻入時，液體體積膨脹，密度、粘度和表面張力降低，相對于單鏈脂肪酸，同時保持更多的類液體性質（例如，改進的溶劑強度），這些GXL特性允許通過包含高壓氣體來調整液體特性，基于TMAH和二氧化碳基的混合物已被成功地使用，在保持k值的同時，成功地從MSQ薄膜中去除PER。

紫外預處理后的臭氧和溶劑處理導致了MHM蝕刻后PR的完全去除，如果適當調整以避免結構損傷，去除溶劑的巨超聲攪拌具有有益的效果，以自由基陰離子為基礎的臭氧和氣體膨脹液體過程顯示出良好的PER去除前景。

審核編輯：符乾江