渗透设备和渗透可渗透材料的方法

技术领域

本公开大体上涉及一种渗透设备，并且确切地说，涉及一种被配置成用于用硅原子渗透可渗透材料的渗透设备。本公开还大体上涉及渗透可渗透材料的方法。

背景技术

随着半导体装置结构的几何结构变得越来越小，不同的图案化技术已经出现。这些技术包括自对准多重图案化、间隔物界定的四重图案化、深紫外光刻(DUV)、极紫外光刻(EUV)和DUV/EUV组合间隔物界定的双重图案化。另外，直接自组装(DSA)已被认为是未来光刻应用的一种选择。

上文所描述的图案化技术可利用安置于衬底上的至少一种聚合物抗蚀剂以实现对衬底的高分辨率图案化。为了满足高分辨率和低线边缘粗糙度两方面的要求，聚合物抗蚀剂通常可以是薄层。然而，这样的薄聚合物抗蚀剂可能具有若干缺点。特别地，高分辨率聚合物抗蚀剂可能具有低抗蚀刻性，即高的蚀刻速率。聚合物抗蚀剂的这种低抗蚀刻性使得图案化抗蚀剂向下面的层的转移更困难。当先进的高分辨率聚合物抗蚀剂需要进一步缩小尺寸时，低抗蚀刻性的问题会变大，因为聚合物抗蚀剂可能具有甚至更低的抗蚀刻性和蚀刻选择性。

在一些应用中，将聚合物抗蚀剂的图案转移至硬掩模可能是有利的。硬掩模是在半导体加工中代替或补充聚合物或其它有机“软”抗蚀剂材料用作蚀刻掩模的材料。硬掩模材料通常具有比聚合物抗蚀剂高的抗蚀刻性和高的蚀刻选择性。然而，即使硬掩模也可具有可能需要优化的蚀刻速率。

因此，需要具有先进特性(例如改进的抗蚀刻性)的聚合物抗蚀剂和硬掩模。

发明内容

提供此概述是为了以简化的形式引入一系列概念。下文在本公开的示例实施例的详细描述中更详细地描述这些概念。本概述并非打算标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非打算用于限制所要求保护的主题的范围。

在一些实施例中，公开一种渗透设备。所述渗透设备可以包含反应室，其被构造和布置成容纳其上具备可渗透材料的至少一个衬底；第一前体源，其被构造和布置成提供包含硅化合物的第一前体的蒸气；前体分布系统和去除系统，其被构造和布置成向反应室提供来自第一前体源的第一前体的蒸气并从反应室去除第一前体的蒸气；和顺序控制器，其可操作地连接到前体分布系统和去除系统，并且包含存储器，所述存储器具备一定程序以当在顺序控制器上运行时通过以下操作执行可渗透材料的渗透；启动前体分布和去除系统以将第一前体的蒸气提供到反应室中的衬底上的可渗透材料，由此使反应室中的衬底上的可渗透材料通过第一前体的蒸气与可渗透材料的反应而被硅原子渗透。

在一些实施例中，提供一种渗透可渗透材料的方法。所述方法可以包含：在反应室中提供其上安置有可渗透材料的衬底；将包含硅化合物的第一前体提供到反应室中的可渗透材料持续第一时间段(T

出于概述本发明和所实现的优于现有技术的优点的目的，在本文上述内容中描述了本发明的某些目标和优点。当然，应理解，未必所有此类目标或优点都可根据本发明的任一特定实施例实现。因此，举例来说，本领域的技术人员将认识到，本发明可按实现或优化本文中教示或表明的一个优点或一组优点的方式体现或实行，而未必实现本文中可能教示或表明的其它目标或优点。

所有这些实施例均意图在所公开的本发明的范围内。对于本领域的技术人员来说，这些和其它实施例将根据参考附图的某些实施例的以下详细描述而变得显而易见，本发明不限于所公开的任何特定实施例。

附图说明

虽然本说明书以特定指出并明确地要求保护被视为本发明实施例的内容的权利要求书结束，但在结合附图阅读时，可以根据本公开的实施例的某些实例的描述更容易地确定本公开的实施例的优点，在附图中：

图1示出根据本公开实施例的非限制性示范性渗透设备；

图2示出非限制性示范性处理流程，其展现根据本公开实施例的用于采用第一前体渗透可渗透材料的方法；

图3示出额外的非限制性示范性处理流程，其展现根据本公开实施例的用于采用第一前体和第二前体渗透可渗透材料的方法；

图4示出非限制性示范性处理流程，其展现根据本公开实施例的用于顺序渗透合成(SIS)的方法；

图5示出额外的非限制性示范性流程，其展现根据本公开实施例的用于顺序渗透合成(SIS)的额外方法；

图6表示由根据本公开实施例的渗透材料获得的x射线光电子光谱(XPS)；

图7表示由根据本公开实施例的渗透材料获得的二次离子质谱(SIMS)；和

图8示出根据本公开实施例的包括渗透材料的半导体装置结构的横截面示意图。

具体实施方式

尽管下文公开了某些实施例和实例，但本领域的技术人员将理解，本发明延伸超出了本发明具体公开的实施例和/或用途以及显而易见的修改和其等效物。因此，希望本发明所公开的范围不应受下文所描述特定公开实施例的限制。

此外，本文呈现的图示并不意味着是任何特定材料、结构或装置的实际视图，而仅仅是用来描述本公开的实施例的理想化表示。

如本文所用，术语“衬底”可指可使用的或上面可形成装置、电路或膜的任何一种或多种下层材料。

如本文所使用，术语“可渗透材料”可指可以引入额外物种(如原子、分子或离子)到其中的任何材料。

如本文所使用，术语“半导体装置结构”可指经处理或经部分处理的半导体结构的任何部分，其为、包括或界定待形成于半导体衬底上或半导体衬底中的半导体装置的有源或无源组件的至少一部分。例如，半导体装置结构可以包括集成电路的有源和无源组件，例如晶体管、存储器元件、换能器、电容器、电阻器、导电线、导电过孔和导电接触垫。

在整个本公开的实施例中给出了大量的实例材料，应指出，针对每一实例材料给出的化学式不应理解为限制性的，并且给出的非限制性实例材料不应受限于所给实例化学计量。

本公开包括渗透设备和渗透方法，所述设备和方法可用于增加在半导体装置制造工艺中用作蚀刻掩模的材料(例如，聚合物抗蚀剂和硬掩模材料)的抗蚀刻性。

已经证实，例如顺序渗透合成(SIS)等渗透工艺通过用无机保护性组分对有机材料进行改性来提高各种有机材料的抗蚀刻性。举例来说，SIS工艺利用将聚合物抗蚀剂交替暴露于渗透有机抗蚀剂材料的气相前体，以在抗蚀剂层内形成保护性组分。SIS工艺及其用途描述于美国专利申请第2012/0241411号中，并且以引用的方式并入本文中。因此，将渗透工艺与高分辨率聚合物抗蚀剂和硬掩模图案化组合可提供之前在先前方法，如美国专利申请第2014/0273514号中所描述的方法中未看到的益处。

先前渗透工艺通常涉及将金属氧化物(例如氧化铝(Al

因此，在本公开的一些实施例中，可公开一种渗透设备。在一些实施例中，所述渗透设备可以包含：反应室，其被构造和布置成容纳其上具备可渗透材料的至少一个衬底；第一前体源，其被构造和布置成提供包含硅化合物的第一前体的蒸气；前体分布系统和去除系统，其被构造和布置成向反应室提供来自第一前体源的第一前体的蒸气并从反应室去除第一前体的蒸气；和顺序控制器，其可操作地连接到前体分布系统和去除系统，并且包含存储器，所述存储器具备一定程序以当在顺序控制器上运行时通过以下操作执行可渗透材料的渗透；启动前体分布系统和去除系统以将第一前体的蒸气提供到反应室中的衬底上的可渗透材料，由此使反应室中的衬底上的可渗透材料通过第一前体的蒸气与可渗透材料的反应而被硅原子渗透。

在图1中示出本公开的渗透设备的非限制性实例，其包含根据本公开实施例的示范性渗透设备100的示意图。应注意，图1中所示出的渗透设备100为示范性渗透设备的简化示意性版本，并且并非含有每个元件，即，例如可用于本公开的渗透设备的制造中的每个阀、气体管线、加热元件和反应器组件等。如图1中所示的渗透设备提供渗透设备的关键特征，以向本领域的普通技术人员提供足够的公开内容以了解本公开的实施例。

示范性渗透设备100可以包含反应室102，其被构造和布置成容纳其上具备可渗透材料106的至少一个衬底104。

能够用于渗透可渗透材料的反应室可用于本文所描述的渗透工艺。此类反应室可以包括被配置成用于原子层沉积(ALD)工艺的反应室，以及被配置成用于化学气相沉积(CVD)工艺的反应室。根据一些实施例，可使用喷淋头反应室。根据一些实施例，可使用错流、批量、小批量或空间ALD反应室。

在本公开的一些实施例中，可使用批量反应室。在一些实施例中，可使用立式批量反应室。在其它实施例中，批量反应室包含配置为容纳10个或更少晶片、8个或更少晶片、6个或更少晶片、4个或更少晶片或者2个或更少晶片的小批量反应器。

本文中所描述的渗透工艺可任选地在连接到丛集工具的反应器或反应室中进行。在丛集工具中，因为每一个反应室专门用于一种工艺类型，故每个模块中反应室的温度可保持恒定，与其中在每次运行前加热衬底直至工艺温度的反应器相比，这将提高生产量。另外，在丛集工具中可以缩短将反应室压力变至衬底之间所需工艺压力水平的时间。在本公开的一些实施例中，渗透工艺和蚀刻工艺两者可在包含多个反应室的丛集工具中进行，其中每一单独反应室可用于将衬底暴露于单独前体气体/等离子体化学物质，并且衬底可在用于暴露于多个前体气体和/或等离子体化学物质的不同反应室之间转移，衬底的转移在受控环境下进行以防止衬底氧化/污染。在本公开的一些实施例中，可在包含多个反应室的丛集工具中进行渗透工艺和蚀刻工艺，其中每一单独反应室可被配置成将衬底加热到不同温度。

可利用包括反应室的单独渗透设备，所述反应室可被构造和布置成仅进行渗透工艺并可配备有装载锁定件(load-lock)。在此情况下，每次操作之间不需要冷却反应室。

至少一个衬底104可安置于反应室102内，所述衬底上安置有可渗透材料106，即所述可渗透材料安置在衬底104的上表面上。在本公开的一些实施例中，衬底104可以包含平面衬底(如图1中所示)或图案化衬底。衬底104可以包含一种或多种材料，包括但不限于硅(Si)、锗(Ge)、锗锡(GeSn)、硅锗(SiGe)、硅锗锡(SiGeSn)、碳化硅(SiC)或III-V族半导体材料，例如砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)或氮化镓(GaN)。在本公开的一些实施例中，衬底104可以包含工程化衬底，其中表面半导体层安置在体支承件上方，其间安置有介入的内埋氧化物(BOX)。

图案化衬底可以包含这样的衬底，其可以包括形成于衬底的表面中或表面上的半导体装置结构，例如，图案化衬底可以包含部分制造的半导体装置结构，如例如晶体管和/或存储器元件。在一些实施例中，衬底可含有单晶表面和/或一个或多个次表面，所述次表面可以包含非单晶表面，如多晶表面和/或无定形表面。单晶表面可以包含例如以下中的一种或多种：硅(Si)、硅锗(SiGe)、锗锡(GeSn)或锗(Ge)。多晶或无定形表面可以包括电介质材料，如氧化物、氮氧化物或氮化物，例如氧化硅和氮化硅。

在本公开的一些实施例中，衬底104上安置有可渗透材料106，即所述可渗透材料安置在衬底104的上表面上。可渗透材料106可以包含其中可引入额外物种的任何材料，所述材料当被引入到可渗透材料106中时，可增加可渗透材料106的抗蚀刻性。在本公开的一些实施例中，可渗透材料106可以包含聚合物抗蚀剂中的至少一种，例如光致抗蚀剂、极紫外(EUV)抗蚀剂、浸没式光致抗蚀剂、化学放大型抗蚀剂(CAR)或电子束抗蚀剂(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA))。在本公开的一些实施例中，可渗透材料106可以包含多孔材料，例如微孔和/或纳米多孔材料，包括例如旋涂玻璃(SOG)和旋涂碳(Soc)等多孔材料。在本公开的一些实施例中，可渗透材料106可以包含一种或多种硬掩模材料，包括但不限于氧化硅、氮化硅和氮氧化硅。

可渗透材料106可以包含图案化可渗透材料，其包含可在后续蚀刻工艺期间转移到下层衬底中的一个或多个可渗透部件。可渗透部件可以包含可取决于曝光和相关的显影工艺形成的任何几何体，并且可以包括但不限于线部件、框部件、开孔部件和圆形部件。

衬底104可安置于反应室102中且由被配置成将至少一个衬底保持于其上的基座108固定在适当位置。在本公开的一些实施例中，本文中所公开的渗透工艺可以利用将衬底104和相关的可渗透材料106加热到适合的工艺温度的工艺。因此，基座108可以包含一个或多个加热元件110，所述加热元件可被配置成将其上安置有可渗透材料106的衬底104加热到大于大致0℃、或大于大致100℃、或大于大致200℃、或大于大致300℃、或大于大致400℃、或甚至大于大致450℃的温度。

在本公开的一些实施例中，示范性渗透设备100可以包含气体递送系统112，其可进一步包含一个或多个前体源114A和114B，所述前体源被构造和布置成提供多种前体的蒸气并将相关联的蒸气分配到反应室102。气体递送系统112还可以包含源容器116，所述源容器被配置成用于存储和分配可用于本文中所描述的示范性渗透工艺的吹扫循环的吹扫气体。气体递送系统112还可以包含反应物源容器118，所述反应物源容器被配置成用于将反应物容纳和分配到反应室102以用于本文所述的示范性渗透工艺中。作为非限制性实例，渗透设备100可以包括第一前体源114A，其被构造和布置成提供包含硅化合物的第一前体的蒸气。在一些实施例中，第一前体源114A可以包含被构造和布置成蒸发包含硅化合物的第一前体的第一前体蒸发器。

在一些实施例中，第一前体源114A可以包含源容器，所述源容器配置为用于在合适的操作条件下存储和容纳第一前体。举例来说，第一前体可以包含固体前体、液体前体或气相前体，并且源容器可配置为用于在合适的操作条件下存储和容纳固体、液体或气相前体。在一些实施例中，第一前体可以包含呈液体形式的硅化合物，并且第一前体源可以包含第一前体蒸发器，所述蒸发器可以包括一个或多个可控制加热元件，所述可控制加热元件可将第一前体加热到合适的操作温度，由此可控制地蒸发第一前体的一部分，蒸发的蒸气随后经由合适的方式分布到反应室102以渗透可渗透材料。在一些实施例中，与第一前体源114A结合的一个或多个加热元件可配置为控制第一前体的蒸气压。另外，流量控制器120A，例如质量流量控制器(MFC)可以进一步与第一前体源114A结合，并且可以被配置成控制由第一前体源114A，例如第一前体蒸发器产生的蒸气的质量流量。除了流量控制器120A之外，阀122A，例如截止阀也可与第一前体源114A结合，并且可用于使第一前体源114A与反应室102脱离，即，当阀122A处于关闭位置时，可阻止由第一前体源114A产生的蒸气流入反应室102中。

在额外实施例中，第一前体源114A可进一步包含载气输入(未示出)，使得载气(例如，氮)可经过或鼓泡通过第一前体，使得第一前体可变得夹带在载气中，并且载气/第一前体蒸气可随后通过适当方式递送到反应室102。

在一些实施例中，第一前体源114A可被构造和布置成提供包含硅化合物的第一前体的蒸气。举例来说，第一前体源114A可以包含第一前体蒸发器，其被构造和布置成蒸发第一前体的一部分，由此产生包含硅化合物的第一前体的蒸气。在一些实施例中，第一前体源114A可被构造和布置成提供经取代硅烷的蒸气。在一些实施例中，第一前体源114A可被构造和布置成提供氨基硅烷的蒸气。在一些实施例中，第一前体源可被构造和布置成提供包含3-氨丙基和硅的化合物的蒸气，即，包含3-氨丙基组分和硅组分两者的硅前体。

在一些实施例中，第一前体源114A可被构造和布置成提供3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的蒸气。举例来说，第一前体源114A可以包含可被构造和布置成蒸发3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的第一前体蒸发器。举例来说，APTES可以存储并且容纳在合适的源容器中，并且相关的加热元件可用以将APTES加热到大于0℃或大于90℃或甚至大于230℃的温度，以便使APTES的一部分汽化，由此产生适用于渗透可渗透材料的汽化第一前体。

在一些实施例中，第一前体源114A可被构造和布置成提供3-氨丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)的蒸气。举例来说，第一前体源114A可以包含可被构造和布置成蒸发3-氨丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)的第一前体蒸发器。举例来说，APTMS可以存储并且容纳在合适的源容器中，并且相关的加热元件可用以将APTMS加热到大于0℃或大于90℃或甚至大于230℃的温度，以便使APTES的一部分汽化，由此产生适用于渗透可渗透材料的汽化第一前体。

在本公开的一些实施例中，第一前体源114A可被构造和布置成提供硅前体的蒸气，所述硅前体包含醇盐配体和除醇盐配体以外的额外配体。举例来说，第一前体源114A可以包含可被构造和布置成蒸发硅前体的第一前体蒸发器，所述硅前体包含醇盐配体和除醇盐配体以外的额外配体。

在一些实施例中，第一前体源114A可被构造和布置成提供硅前体的蒸气，所述硅前体包含连接到硅原子的经氨基取代的烷基。作为本公开的非限制性示例实施例，第一前体源114，例如第一前体蒸发器可被构造和布置成提供具有通式(I)-(III)的硅前体的蒸气；

A-R

A-R

H

其中A为碳链的取代基，例如NH

在本公开的一些实施例中，第一前体源114A可被构造和布置成提供包含卤化物的硅化合物(例如，卤化硅、卤化硅烷或包含卤化物的硅烷)的蒸气。在一些实施例中，硅化合物包含氯化物，例如六氯二硅烷(HCDS)、二氯硅烷(DCS)或四氯化硅(SiCl

Si

Si

Si

其中X为卤素，如氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)，并且L为NR

在本公开的一些实施例中，第一硅前体在存储于合适的源容器中时可以已经呈蒸气状态，并且前体源可以用于通过升高和降低相关联的源容器中的气相硅前体的温度来控制气相硅前体的蒸气压。因此，应了解，本公开的前体源可以用于容纳和分配气相反应物以及固相、液相或混合相反应物。

在本公开的一些实施例中，示范性渗透设备100(图1)可以包含前体分布和去除系统，其被构造和布置成向反应室102提供来自第一前体源114A的第一前体的蒸气并从反应室102去除第一前体的蒸气。

更详细地，前体分布系统可以包含气体递送系统112和一个或多个气体管线，例如与第一前体源114A流体连通的气体管线124、与第二前体源114B流体连通的气体管线126、与源容器116流体连通的气体管线128，和与反应物源容器118流体连通的气体管线130。作为非限制性实例，气体管线124流体连接到第一前体源114A，并且可以被配置成用于将第一前体的蒸气传送到反应室102。

前体分布系统可进一步包含气体分配器132，其被配置成用于将第一前体的蒸气分配到反应室102中并在其上安置有可渗透材料106的衬底104上方，气体分配器132除与气体管线126、128和130流体连通以外，还与气体管线124流体连通。

作为非限制性示例实施例，气体分配器132可以包含喷淋头，如图1中以框形式示出。应注意，尽管喷淋头以框形式示出，但喷淋头可以是相对复杂的结构。在一些实施例中，喷淋头可被配置成在将气体混合物分布到反应室102之前混合来自多个源的蒸气。在替代性实施例中，喷淋头可被配置成维持引入到喷淋头的多个蒸气之间的分隔，所述多个蒸气仅在安置于反应室102内的衬底104附近彼此接触。此外，喷淋头可被配置成将垂直或水平气流提供到反应室102中。示范性的气体分布器述于美国专利第8,152,922号中，其内容在这样的内容与本公开不矛盾的程度上通过引用并入本文。

如图1中所示，前体分布系统可以包含气体递送系统112、至少气体管线124、126、128和130，以及气体分布器132，然而应注意，前体分布系统还可以包括图1中未示的额外组件，例如额外气体管线、阀、致动器、密封件和加热元件。

除了前体分布系统之外，示范性渗透设备100还可以包含被构造和布置成从反应室102去除气体的去除系统。在一些实施例中，去除系统可以包含安置在反应室102的壁内的排气口134、与排气口134流体连通的排气管线136，以及与排气管线136流体连通并且被配置成用于从反应室102内抽空气体的真空泵138。在一种或多种气体已利用真空泵138从反应室102排出后，其可沿着额外排气管线140传送并离开示范性渗透设备100，在所述示范性渗透设备中，其可经历进一步的消除工艺。

为了进一步帮助从反应室102内去除前体气体(即，反应性蒸气)，去除系统可进一步包含通过气体管线128流体连接到气体分布器132的源容器116。举例来说，源容器116可配置为用于容纳和存储吹扫气体，例如氩气(Ar)、氮气(N

在本公开的一些实施例中，示范性渗透设备100可进一步包含顺序控制器，其可操作地连接到前体分布系统和去除系统，并且包含存储器，所述存储器具备一定程序以当在顺序控制器上运行时执行可渗透材料的渗透。

更详细地，示范性渗透设备100可以包含顺序控制器142，其还可以包含控制线144A、144B和144C，其中所述控制线可将渗透系统100的各种系统和/或组件介接到顺序控制器142。举例来说，控制线144A可使顺序控制器142与气体递送系统112介接，并由此提供对包括气体管线124、126、128和130以及气体分布器132的前体分布系统的控制。控制线144B可以将顺序控制器142与反应室102介接，由此提供对反应室的操作的控制，包括但不限于工艺压力和基座温度。控制线144C可使顺序控制器142与真空泵138介接，使得顺序控制器142可提供对气体去除系统的操作和控制。

应注意，如图1中所示，顺序控制器142包括三个控制线144A、144B和144C，然而应了解，可利用多个控制线(即，电和/或光学连接的控制线)来使包含渗透设备100的所需系统和组件与顺序控制器142介接，由此提供对渗透设备100的总体控制。

在本公开的一些实施例中，顺序控制器142可以包含电子电路以选择性地操作示范性渗透设备100中所包括的阀、加热器、流量控制器、歧管、泵和其它装备。这样的电路和组件用以从相应的前体源114A、114B、反应物源容器118和吹扫气体源容器116引入前体气体和吹扫气体。顺序控制器142还可控制前体脉冲顺序的定时、衬底和反应室的温度以及反应室的压力和提供渗透设备100的恰当操作所必需的各种其它操作。在一些实施例中，顺序控制器142还可以包含控制软件和电控制或气动控制的阀，以控制前体和吹扫气体进出反应室102的流动。在本公开的一些实施例中，顺序控制器142可以包含存储器144，所述存储器具备一定程序以当在顺序控制器上运行时执行可渗透材料的渗透。举例来说，顺序控制器142可以包括执行某些渗透工艺的模块，例如软件或硬件组件，例如FPGA或ASIC。模块可被配置成位于顺序控制器142的可寻址存储介质上，并且可被配置成执行一个或多个渗透工艺。

在本公开的一些实施例中，顺序控制器142的存储器144可具备一定程序以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透；启动前体分布系统和去除系统以将第一前体的蒸气提供到反应室102内的衬底104上的可渗透材料106，由此反应室102内的衬底104上的可渗透材料106通过第一前体的蒸气与可渗透材料106的反应而被硅原子渗透。

在本公开的一些实施例中，示范性渗透设备100可以包含第二前体源114B，例如第二前体蒸发器。更详细地，第二前体源114B可被构造和布置成提供包含硅化合物的第二前体的蒸气。例如，第二前体源114B可以包含第二前体蒸发器，其可被构造和布置成蒸发包含硅化合物的第二前体。在一些实施例中，第二前体源114B可与第一前体源114A相同或大体上相同，并且因此为简洁起见省略关于第二前体源114B的细节。

在一些实施例中，前体分布系统和去除系统可被构造和布置成向反应室102提供来自第二前体源114B的第二前体的蒸气。举例来说，气体管线126可通过流量控制器120B和阀122B流体连接到第二前体源114B，并且可以将第二前体的蒸气从第二前体源114B传送到气体分布器132并随后传送到反应室102中。在一些实施例中，存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透；启动前体分布系统和去除系统以将第二前体的蒸气提供到反应室102，由此衬底104上的可渗透材料106可被来自第二前体的蒸气的硅原子渗透。

在本公开的一些实施例中，第二前体源114B可被构造和布置成提供硅前体(即，含硅化合物)中的任一种的蒸气，如本文中先前参考第一前体源114A所描述。在一些实施例中，第二前体源114B可被构造和布置成提供不同于第一前体源114A的硅化合物的蒸气，换句话说，第二前体源114B可被构造和布置成提供可不同于由第一前体源114A提供的第一硅前体的蒸气的第二硅前体的蒸气。作为非限制性实例，第一前体源114A可被构造和布置成蒸发APTES并将APTES的蒸气提供到反应室102，并且第二前体源114B可被构造和布置成蒸发HCDS并将HCDS的蒸气提供到反应室102。

在本公开的一些实施例中，存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透；启动前体分布系统和去除系统以同时提供第一前体与第二前体，即，第一前体源114A和第二前体源114B两者可同时将第二前体的蒸气和第一前体的蒸气提供到反应室102中，使得安置于衬底104上的可渗透材料106可同时由第二前体的蒸气(即，第二硅化合物)和第一前体的蒸气(即，第一硅化合物)渗透。

在本公开的一些实施例中，存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透；启动前体分布系统和去除系统以在第一前体之后提供第二前体，即，第一前体源114A可以将第一前体的蒸气提供到反应室102中并用第一前体渗透可渗透材料106，并且随后第二前体源114B可以将第二前体的蒸气提供到反应室102并用第二前体渗透可渗透材料106。

在一些实施例中，顺序控制器142可以在存储器144上运行程序以便启动前体分布系统和去除系统以在第二前体之后提供第一前体，即，第二前体源114B可以将第二前体的蒸气提供到反应室102中以用第二前体蒸气渗透可渗透材料106，并且随后第一前体源114A可以将第一前体的蒸气提供到反应室102并用第一前体渗透可渗透材料106。

在本公开的一些实施例中，安装于存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透；启动前体分布系统和去除系统以将第一前体提供到反应室102，接着进行吹扫循环以从反应室去除过量第一前体和任何副产物，并且随后将第二前体提供到反应室，接着进行第二吹扫循环以从反应室去除过量第二前体和任何副产物。

更详细地，安装在顺序控制器142的存储器144内的程序可首先启动第一前体源114A，并将第一前体的蒸气提供到反应室102以用第一前体的蒸气渗透可渗透材料106，随后可停用第一前体源114A，并且第一前体源114A与反应室102之间的到反应室102的流体连接可例如通过与第一前体源114A结合的阀122A脱离。在第一前体源114A被停用并与反应室102脱离后，安装在顺序控制器142的存储器144中的程序可以接合或继续接合真空泵138以从反应室102排出第一前体的过量蒸气和任何副产物。在额外实施例中，除了利用真空泵138从反应室102排出第一前体的过量蒸气和任何副产物之外，安装在顺序控制器142的存储器144中的程序还可以例如通过打开与源容器116相关的阀122C来启动容纳吹扫气体源的源容器116。吹扫气体可以流经气体管线128并通过气体分布器132进入反应室102并吹扫反应室102，并且确切地说，可以吹扫安置在衬底104上的可渗透材料106。安装在顺序控制器142的存储器144中的程序可以随后使吹扫气体停止流经反应室102，并随后启动第二前体源114B，由此将第二前体的蒸气提供到反应室102，并且确切地说，用第二蒸气源114B提供的第二前体蒸气渗透可渗透材料106。安装在顺序控制器142的存储器144中的程序可以随后使第二前体的蒸气停止流经反应室102，并随后启动源容器116以再次吹扫反应室，例如去除第二前体的过量蒸气。

在本公开的一些实施例中，安装在存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透；启动前体分布系统和去除系统以将第二前体的蒸气提供到反应室，然后进行吹扫循环以从反应室去除第二前体的过量蒸气和任何副产物，随后将第一前体的蒸气提供到反应室，然后进行吹扫循环以从反应室去除第一前体的过量蒸气和任何副产物。

在本公开的额外实施例中，示范性渗透设备100可以包含顺序渗透合成(SIS)设备。例如，顺序渗透合成(SIS)设备可被构造和布置成将可渗透材料交替、自限制暴露于两种或更多种气相前体。因此，除第一前体源114A和第二前体源114B之外，示范性渗透设备100可进一步包含反应物源容器118和反应物供应管线(即，气体管线130)，其被构造和布置成向反应室102提供包含氧前体的反应物。

在本公开的一些实施例中，反应物源容器118可以包含固相、液相或气相中的反应物。在一些实施例中，反应物源容器118可以包含反应物蒸发器，即，一个或多个加热元件可与反应物源容器结合以实现反应物的蒸发，并由此将包含氧前体的汽化反应物提供到反应室102。在一些实施例中，通过使用与反应物源容器118结合的阀122D和流量控制器120D两者，可实现控制包含氧前体的蒸气反应物到反应室的流动。在其中反应物源容器118进一步包含反应物蒸发器的本公开的一些实施例中，反应物蒸发器可构造和布置为蒸发水(H

在本公开的一些实施例中，反应物源容器118可以存储气态氧前体并通过反应物供应管线130和气体分布器132将气态氧前体分配到反应室102。在一些实施例中，气态氧前体可以包含臭氧(O

在本公开的一些实施例中，示范性渗透设备100可任选地进一步包含等离子体产生器146，其被构造和布置成由气态氧前体产生等离子体，进而将原子氧、氧离子、氧自由基和氧的受激物种中的一种或多种提供到反应室102，由此由等离子体产生器146产生的基于氧的等离子体可与安置在衬底104上的可渗透材料106反应。

在本公开的一些实施例中，示范性渗透设备100可以是顺序渗透合成设备，其进一步包含反应物源容器118和反应物供应管线130，其被构造和布置成向反应室102提供包含氧前体的反应物，其中顺序控制器142的存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透：启动前体分布系统和去除系统以从反应室102去除气体，并且启动前体分布系统和去除系统以将包含氧前体的反应物提供到反应室102，由此通过第一前体与包含氧前体的反应物与可渗透材料106的反应，使反应室102中的衬底104上的可渗透材料106被硅原子和氧原子渗透。在一些实施例中，提供第一前体和随后提供反应物的程序顺序可重复一次或多次。在一些实施例中，可在程序顺序中的每个步骤之后进行吹扫循环以通过利用真空泵138排出反应室102并且任选地使来自源容器116的吹扫气体流动而从反应室去除过量的前体和副产物。

在本公开的一些实施例中，安装在存储器114中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的连续渗透合成；启动前体分布系统和去除系统以将氧前体从反应物源容器118提供到反应室，然后将第一前体的蒸气从第一前体源114A提供到反应室102，由此用硅原子和氧原子两者渗透可渗透材料。在一些实施例中，提供氧前体然后提供第一前体的蒸气的程序顺序可重复一次或多次。在一些实施例中，可在程序顺序中的每个步骤之后进行吹扫循环以通过利用真空泵138排出反应室102并且任选地使来自源容器116的吹扫气体流动而从反应室去除过量的前体和副产物。

在本公开的一些实施例中，所述设备包含顺序渗透合成设备并且进一步包含第二前体源114B，其被构造和布置成向反应室102提供第二前体的蒸气。例如，第二前体源114B可以包含第二前体蒸发器，其被构造和布置成蒸发包含硅化合物的第二前体。在一些实施例中，前体分布系统和去除系统可被构造和布置成向反应室102提供来自第二前体源114B的第二前体的蒸气，并且存储器144中的程序被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料的渗透；启动前体分布系统和去除系统以提供第二前体。

在本公开的一些实施例中，存储器144中的程序被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透：启动前体分布系统和去除系统以提供第一前体，随后提供反应物，随后提供第二前体，并随后提供反应物。

在本公开的一些实施例中，存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透：启动前体分布系统和去除系统以多次重复提供第一前体，随后提供反应物，随后提供第二前体，并随后提供反应物。

在本公开的一些实施例中，存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透：启动前体分布系统和去除系统以在提供第一前体，随后提供反应物，随后提供第二前体并随后提供反应物的每个步骤之间从反应室去除前体和/或反应物。

在本公开的一些实施例中，存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透：启动前体分布系统和去除系统以提供第一前体，随后提供第二前体，并随后提供反应物。在一些实施例中，提供第一前体、随后提供第二前体并随后提供反应物的程序顺序可重复一次或多次。在一些实施例中，可在程序顺序中的每个步骤之后进行吹扫循环以通过利用真空泵138排出反应室102并且任选地使来自源容器116的吹扫气体流动而从反应室去除过量的前体和副产物。

在本公开的一些实施例中，存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透：启动前体分布系统和去除系统以提供第二前体，随后提供第一前体，并随后提供反应物。在一些实施例中，提供第二前体、随后提供第一前体并随后提供反应物的程序顺序可重复一次或多次。在一些实施例中，可在程序顺序中的每个步骤之后进行吹扫循环以通过利用真空泵138排出反应室102并且任选地使来自源容器116的吹扫气体流动而从反应室去除过量的前体和副产物。

在本公开的一些实施例中，存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透：启动前体分布系统和去除系统以提供第一前体，随后提供反应物，并随后提供第二前体。在一些实施例中，提供第一前体、随后提供反应物并随后提供第二前体的程序顺序可重复一次或多次。在一些实施例中，可在程序顺序中的每个步骤之后进行吹扫循环以通过利用真空泵138排出反应室102并且任选地使来自源容器116的吹扫气体流动而从反应室去除过量的前体和副产物。

在本公开的一些实施例中，存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透：启动前体分布系统和去除系统以提供反应物，随后提供第一前体，随后提供第二前体，并随后提供反应物。在一些实施例中，提供反应物、随后提供第一前体、随后提供第二前体并随后提供反应物的程序顺序可重复一次或多次。在一些实施例中，可在程序顺序中的每个步骤之后进行吹扫循环以通过利用真空泵138排出反应室102并且任选地使来自源容器116的吹扫气体流动而从反应室去除过量的前体和副产物。

在本公开的一些实施例中，存储器144中的程序可被编程以当在顺序控制器142上运行时通过以下操作执行可渗透材料106的渗透：启动前体分布系统和去除系统以提供反应物，随后提供第一前体，随后提供反应物，并随后提供第二前体。在一些实施例中，提供反应物、随后提供第一前体、随后提供反应物并随后提供第二前体的程序顺序可重复一次或多次。在一些实施例中，可在程序顺序中的每个步骤之后进行吹扫循环以通过利用真空泵138排出反应室102并且任选地使来自源容器116的吹扫气体流动而从反应室去除过量的前体和副产物。

本公开的实施例还可以包括用于渗透可渗透材料的方法和用于用硅原子渗透可渗透材料的特定方法。

因此，本公开的实施例可提供一种渗透可渗透材料的方法，所述方法包含：在反应室中提供其上安置有可渗透材料的衬底；将包含硅化合物的第一前体提供到反应室中的可渗透材料持续第一时间段(T

图2中示出示范性渗透工艺200，其中渗透工艺200可借助于过程框210继续进行，所述过程框包含在反应室中提供其上安置有可渗透材料的衬底。衬底可以包含如先前所公开的一种或多种材料，并且可以包含平面衬底或图案化衬底。在一些实施例中，可渗透材料包含光致抗蚀剂、极紫外(EUV)抗蚀剂、浸没式抗蚀剂、化学放大型抗蚀剂(CAR)、电子束抗蚀剂、多孔材料或硬掩模材料中的至少一种，例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

示范性渗透工艺200可借助于过程框220继续，所述过程框包含将包含硅化合物的第一前体提供到反应室中的可渗透材料持续第一时间段(T

示范性渗透工艺200可借助于过程框230继续，所述过程框包含吹扫反应室持续一定时间段(T

示范性渗透工艺200可以以决策门240继续，其中决策门240可以取决于渗透到可渗透材料中的硅的原子百分比(原子％)。如果不足的硅原子渗透到可渗透材料中，那么示范性工艺200可返回到过程框220，并且可再次通过将第一硅前体提供到可渗透材料，随后接着是过程框230而使可渗透材料暴露于第一硅前体，其中向反应室吹扫过量前体和副产物。因此，本公开的一些实施例可以包含重复以下步骤：提供第一前体和随后吹扫反应室的步骤一次或多次，直到所需原子％的硅原子渗透到可渗透材料中为止。在所需原子％的硅原子渗透到可渗透材料中后，示范性工艺可经由过程框250结束。例如，示范性渗透工艺可产生硅原子的原子％大于0.1％、或大于5％、或大于15％、或大于50％、或大于75％、或甚至大致100％的被渗透的可渗透材料。在一些实施例中，渗透工艺可产生硅原子的原子％大于15％的被渗透的可渗透材料。在一些实施例中，渗透硅原子可均匀分布于可渗透材料内。在一些实施例中，渗透硅原子可不均匀地分布于可渗透材料内。

可参考图3示出额外示范性渗透工艺300，其中示范性渗透工艺300可借助于过程框310继续进行，所述过程框包含在反应室中提供其上安置有可渗透材料的衬底。过程框310等效于图2的过程框210，并且因此本文中未更详细地描述。

示范性渗透工艺300可借助于过程框320继续，所述过程框包含将包含硅化合物的第一前体提供到反应室中的可渗透材料持续第一时间段(T

示范性渗透工艺300可借助于过程框330继续，所述过程框包含将包含硅化合物的第二前体提供到反应室中的可渗透材料持续第三时间段(T

在本公开的一些实施例中，包含硅化合物的第二前体可以包含本文先前详细描述的硅化合物中的任一种。在特定实施例中，第二前体可以包含氨基硅烷、乙氧基硅烷、甲氧基硅烷或卤化硅中的至少一种。在一些实施例中，第二前体可以包含3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)或六氯乙硅烷(HCSD)中的至少一种。

在本公开的一些实施例中，第一前体可以不同于第二前体，即，第一前体可以包含第一硅气相反应物并且第二前体还可以包含不同于第一硅气相反应物的第二硅气相反应物。

尽管在图3中示出为两个独立过程框，但包含提供第一前体的过程框320和包含提供第二前体的过程框330可以同时进行，即，第一前体和第二前体可以同时提供到反应室中的可渗透材料，以由此用硅原子渗透可渗透材料。

在替代性实施例中，可将第一前体和第二前体分开提供到可渗透材料，即，使得第一前体和第二前体不同时接触可渗透材料。在其中将第一前体和第二前体分开提供到可渗透材料的此类实施例中，示范性渗透工艺可进一步包含：在提供第一前体与提供第二前体之间吹扫反应室，使得可在将第二前体提供到可渗透材料之前从反应室去除过量第一前体(和任何反应副产物)。可在提供第二前体以去除过量第二前体和任何反应副产物之后进行额外反应室吹扫。应注意，在其中第一前体和第二前体分开提供到可渗透材料的此类实施例中，提供前体的顺序可以使得第二前体首先被提供到可渗透材料，随后是第一前体，其中在提供步骤之间进行任选的反应室吹扫。

示范性渗透工艺300可借助于过程框340继续进行，所述过程框包含在将第二前体提供到可渗透材料之后，吹扫反应室持续第四时间段(T

示范性渗透工艺300可以以决策门350继续，其中决策门350可以取决于渗透到可渗透材料中的硅的原子百分比(原子％)。如果不足的硅原子渗透到可渗透材料中，那么示范性工艺300可返回到过程框320，并且可再次将可渗透材料暴露于第一硅前体(过程框320)和第二前体(过程框330)(其中进行任选的中间反应室吹扫)，接着是过程框340，其中对反应室吹扫过量前体和任何反应副产物。因此，本文公开的方法可以包含重复以下步骤：提供第一前体，随后吹扫反应室，随后提供第二前体，并随后吹扫反应室一次或多次，即，直到将所需原子％的硅渗透到可渗透材料中为止。

在所需原子％的硅原子渗透到可渗透材料中后，示范性工艺300可经由过程框360结束。

不受任何特定理论束缚，但认为包含将第一硅前体和第二不同硅前体提供到可渗透材料的本公开方法可引起较大原子％的硅原子的渗透。例如，示范性渗透工艺300可产生硅原子的原子％大于0.1％、或大于5％、或大于15％、或大于50％、或大于75％、或甚至大致100％的被渗透的可渗透材料。在一些实施例中，渗透工艺可产生硅原子的原子％大于15％的被渗透的可渗透材料。在一些实施例中，渗透硅原子可均匀分布于可渗透材料内。在一些实施例中，渗透硅原子可不均匀地分布于可渗透材料内。

在本公开的额外实施例中，所公开的方法可以包含顺序渗透合成(SIS)方法，其可以包含将可渗透材料交替暴露于多于两种前体以使得能够将原子和/或材料渗透到可渗透材料中，例如聚合物抗蚀剂或硬掩模材料。

因此，可参考图4示出本公开的额外实施例，所述图式示出示范性SIS工艺400。更详细地，示范性SIS工艺可借助于过程框410而开始，所述过程框包含在反应室中提供其上安置有可渗透材料的衬底。过程框410等效于图2的工艺210，并且因此本文中未更详细地描述。

示范性SIS工艺400可通过执行一个或多个SIS循环405而进行，其中SIS循环可借助于过程框420进行，所述过程框包含将包含硅化合物的第一前体提供到反应室内的可渗透材料持续第一时间段(T

示范性SIS工艺400的SIS循环405可借助于过程框430进行，所述过程框包含将包含氧前体的反应物提供到反应室内的可渗透材料持续第五时间段(T

更详细地，在一些实施例中，包含氧前体的反应物可以包含水(H

在本公开的一些实施例中，提供第一前体的过程框420和提供反应物的过程框430可通过反应室吹扫分隔以从反应室去除过量前体和反应副产物。另外，提供反应物的过程框430可随后进行额外反应室吹扫以去除过量反应物和反应副产物。还应注意，可以更改图4中所示的工艺顺序，使得包含氧前体的反应物可以首先提供到可渗透材料，随后将第一前体提供到可渗透材料。

示范性SIS工艺400的SIS循环405可以以决策门440继续，其中决策门440可以取决于渗透到可渗透材料中的硅的原子百分比(原子％)和渗透到可渗透材料中的氧的原子百分比(原子％)。如果不足的硅原子和氧原子渗透到可渗透材料中，那么可通过返回到过程框420来重复示范性SIS工艺400的SIS循环405，并且可再次将可渗透材料暴露于第一硅前体(过程框420)并将包含氧前体的反应物(过程框430)，其中在每一单独过程框之后进行任选的反应室吹扫。

因此，在一些实施例中，示范性SIS工艺400的单位SIS循环405可以包含提供包含硅化合物的第一前体，吹扫反应室，提供包含氧前体的反应物，并吹扫反应室。在替代性实施例中，示范性SIS工艺400的单位SIS循环405可以包含提供包含氧前体的反应物，吹扫反应室，提供包含硅化合物的第一前体，并吹扫反应室。

在所需原子％的硅原子和氧原子已经渗透到可渗透材料中后，示范性SIS工艺400可经由过程框450结束。

本公开的额外实施例可以包含可参考图5示出的其它顺序渗透合成(SIS)方法，所述图式示出示范性SIS工艺500。更详细地，示范性SIS工艺500可借助于过程框510开始，所述过程框包含在反应室中提供其上安置有可渗透材料的衬底。过程框510等效于图2的工艺210，并且因此本文中未更详细地描述。

示范性SIS工艺500可继续进行SIS循环505，所述SIS循环可借助于过程框520开始，所述过程框包含将包含硅化合物的第一前体提供到反应室中的可渗透材料持续第一时间段(T

示范性SIS工艺500的SIS循环505可借助于过程框530继续，所述过程框包含将包含硅化合物的第二前体提供到可渗透材料，其中第二前体不同于第一前体。过程框530等效于图3的过程框330且因此本文中不再更详细描述。

示范性SIS工艺500的SIS循环505可借助于过程框540继续，所述过程框包含将包含氧前体的反应物提供到可渗透材料。过程框540等效于图4的过程框430，并且因此本文中未更详细地描述。

示范性SIS工艺500的SIS循环505可以以决策门550继续，其中决策门550可取决于渗透到可渗透材料中的硅的原子百分比(原子％)和渗透到可渗透材料中的氧的原子百分比(原子％)。如果不足的硅原子和氧原子渗透到可渗透材料中，那么可通过返回到过程框520来重复SIS循环505，并且可再次将可渗透材料暴露于第一硅前体(过程框520)，并暴露于第二硅前体(过程框530)，以及暴露于包含氧前体的反应物(过程框540)。在所需原子％的硅原子和氧原子已渗透到可渗透材料中后，示范性SIS工艺500可经由过程框560结束。

因此，本文所公开的方法可以包含进行一个或多个顺序渗透合成(SIS)循环505，其中单位SIS循环可以包含：将包含硅化合物的第一前体提供到可渗透材料；将包含不同于第一前体的硅化合物的第二前体提供到可渗透材料，并将包含氧前体的反应物提供到可渗透材料。

在一些实施例中，SIS循环的每个步骤可随后接着进行吹扫反应室以在连续工艺步骤之间去除过量前体/反应性物种。作为非限制性实例，示范性单位SIS循环可以包含：提供第一前体；吹扫反应室；提供第二前体；吹扫反应室；提供包含氧前体的反应物；并吹扫反应室，其中SIS循环可重复一次或多次。

在本公开的一些实施例中，可以替代性次序执行示范性SIS工艺500的包含单位SIS循环的工艺顺序。在一些实施例中，单位SIS循环可以包含：提供第二前体；吹扫反应室；提供第一前体；吹扫反应室；提供包含氧前体的反应物；并吹扫反应室，由此可重复SIS循环一次或多次。在一些实施例中，单位SIS循环可以包含：提供第一前体；吹扫反应室；提供反应物；吹扫反应室；提供第二前体；并吹扫反应室。在一些实施例中，单位SIS循环可以包含：提供第一前体；吹扫反应室；提供反应物；吹扫反应室；提供第二前体；吹扫反应室；提供反应物；并吹扫反应室。在一些实施例中，单位SIS循环可以包含：提供反应物；吹扫反应室；提供第一前体；吹扫反应室；提供第二前体；吹扫反应室；提供反应物；并吹扫反应室。在一些实施例中，单位SIS循环可以包含：提供反应物；吹扫反应室；提供第一前体；吹扫反应室；提供反应物；吹扫反应室；和提供第二前体；并吹扫反应室。

作为说明本文中所公开的渗透设备的能力和渗透方法的非限制性实例，图6示出利用本文所公开的渗透设备和渗透工艺由被硅原子渗透的极紫外(EUV)化学放大型抗蚀剂获得的x射线光电子光谱(XPS)。更详细地，EUV化学放大型抗蚀剂使用包含六氯硅烷(HCDS)的硅前体渗透。XPS光谱600的检查展现原始数据线602和经处理数据线604，其中经处理数据线604指示大量显著特征。例如，数据中标记为604A的肩峰和标记为604B的峰都指示渗透EUV抗蚀剂中氧化硅的存在，而标记为606的峰指示渗透EUV抗蚀剂中元素硅的存在。因此，本公开的实施例可以不仅将硅原子渗透到可渗透材料中，并且在一些实施例中，可以用氧化硅渗透可渗透材料。在图6中所示的实例中，EUV抗蚀剂被硅原子渗透到大致6原子％的浓度。

作为说明本文中所公开的渗透设备的能力和渗透方法的另一非限制性实例，图7示出利用本文所描述的渗透设备和渗透工艺由被硅原子渗透的EUV化学放大型抗蚀剂膜获得的二次离子质谱(SIMS)700。更详细地，EUV化学放大型抗蚀剂膜使用包含3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的硅前体渗透。对由被渗透的EUV抗蚀剂膜获得的SIMS光谱700的检查展现指示膜中的碳(C)组分的数据线702，其对应于有机EUV抗蚀剂，并且数据线704指示膜中的硅(Si)组分，其对应于渗透到EUV抗蚀剂中的多个硅原子。呈现EUV抗蚀剂膜中的硅组分的数据线704指示硅原子均匀分布于整个EUV抗蚀剂膜中。在此特定实例中，EUV被硅原子渗透到大致3原子％的浓度。

本文中所公开的渗透设备和渗透方法可以用于形成对蚀刻工艺具有增加的抗性的渗透材料，如聚合物抗蚀剂和硬掩模材料。渗透材料可用于半导体装置结构的制造中，例如，通过用作蚀刻掩模用以将图案化的渗透部件转移到下层衬底中。

作为本公开实施例的非限制性实例，图8示出包括衬底802和渗透聚合物抗蚀剂部件804的半导体装置结构800。更详细地，衬底802可以包括先前关于图1的衬底104所描述的材料中的任一种，并且可进一步包含平面结构(如图8中所示)或非平面结构。在一些实施例中，衬底802可以包括制造的或至少部分制造的半导体装置结构，例如晶体管和/或存储器元件。

在本公开的一些实施例中，渗透聚合物抗蚀剂部件804可安置在衬底802的表面上。举例来说，聚合物抗蚀剂部件可通过标准光刻方法制造，并且可以包括利用标准光刻方法可产生的任何几何体或部件，此类部件包括但不限于线部件、框部件、开孔部件和圆形部件。在一些实施例中，渗透聚合物抗蚀剂804可以包含有机组分和无机组分，所述无机组分包含渗透到有机组分内的多个硅(Si)原子。在一些实施例中，有机组分内的多个硅原子的浓度可大于0.1原子％、或大于5原子％、或大于15原子％、或大于50原子％、或大于75原子％、或甚至大致100原子％。在一些实施例中，多个硅原子与有机组分的浓度可大于大致15原子％。

在一些实施例中，渗透到有机组分内的多个硅原子可均匀分布于整个有机组分中。在一些实施例中，渗透到有机组分内的多个硅原子可不均匀地分布于整个有机组分中。

在本公开的一些实施例中，有机组分进一步包含渗透到有机组分中的多个氧原子。举例来说，有机组分内多个氧原子的浓度可大于0.1原子％、或大于5原子％、或大于15原子％、或甚至大于50原子％。

在本公开的一些实施例中，渗透聚合物抗蚀剂的有机组分可进一步包含多个硅原子和多个氧原子。在一些实施例中，渗透聚合物抗蚀剂的有机组分可进一步包含渗透氧化硅(Si

上文所描述的本公开的示例实施例不限制本发明的范围，因为这些实施例仅仅是本发明实施例的实例，本发明由所附权利要求书和其合法等效物限定。任何等同的实施例均意图包括在本发明的范围内。实际上，除本文示出和描述的那些外，本公开的各种修改，如所述要素的替代的可用组合，本领域技术人员可从说明书显而易见。这样的修改和实施例也意在落在附随的权利要求书的范围内。