知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025107246
(43)【公開日】2025-07-17
(54)【発明の名称】有機蒸気によるフォトレジストの現像
(51)【国際特許分類】
H01L 21/027 20060101AFI20250710BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20250710BHJP
G03F 7/36 20060101ALI20250710BHJP
【ＦＩ】
H01L21/30 569F
G03F7/20 503
G03F7/36
【審査請求】有
【請求項の数】27
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2025073845
(22)【出願日】2025-04-28
(62)【分割の表示】P 2023533602の分割
【原出願日】2021-12-03
(31)【優先権主張番号】63/199,129
(32)【優先日】2020-12-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】592010081
【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ディクタス・ドライズ
(72)【発明者】
【氏名】ウー・チェンガオ
(72)【発明者】
【氏名】ハンセン・エリック・カルヴィン
(72)【発明者】
【氏名】ウエイドマン・ティモシー・ウィリアム
(57)【要約】
【解決手段】レジストの現像は、例えば、高解像度パターニングの場面においてパターニングマスクを形成するのに有用である。現像は、カルボン酸などの有機蒸気を使用して達成することができる。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、トリフルオロ酢酸である。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンである。ＥＵＶ感受性有機金属酸化物などの金属含有レジスト膜は、乾式または湿式堆積技法を使用して半導体基板上に堆積させることができる。半導体基板上の金属含有レジスト膜は、有機蒸気を使用して現像することができ、またはプロセスチャンバの表面上に形成された金属含有レジスト材料の残留物は、有機蒸気を使用して除去することができる。
【選択図】図６Ｂ
【選択図】図６Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
方法であって、
プロセスチャンバ内で半導体基板の表面上にフォトパターニングされた金属含有レジストを設けることと、
有機蒸気を含む現像化学物質に曝露することで前記フォトパターニングされた金属含有レジストの一部を選択的に除去することによって前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像し、レジストマスクを形成することと、
を含む、方法。
プロセスチャンバ内で半導体基板の表面上にフォトパターニングされた金属含有レジストを設けることと、
有機蒸気を含む現像化学物質に曝露することで前記フォトパターニングされた金属含有レジストの一部を選択的に除去することによって前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像し、レジストマスクを形成することと、
を含む、方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、カルボン酸を含む、方法。
前記有機蒸気は、カルボン酸を含む、方法。
【請求項3】
請求項２に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、トリフルオロ酢酸を含む、方法。
前記有機蒸気は、トリフルオロ酢酸を含む、方法。
【請求項4】
請求項１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、クロロジフルオロ酢酸、チオ酢酸、またはチオグリコール酸を含む、方法。
前記有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、クロロジフルオロ酢酸、チオ酢酸、またはチオグリコール酸を含む、方法。
【請求項5】
請求項１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む、方法。
前記有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む、方法。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記現像化学物質は、ハロゲン化カルボン酸とハロゲン化水素の気相混合物を含む、方法。
前記現像化学物質は、ハロゲン化カルボン酸とハロゲン化水素の気相混合物を含む、方法。
【請求項7】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、前記有機蒸気を前記フォトパターニングされた金属含有レジストと反応させ、約２００℃未満の温度で揮発性化合物を形成することを含む、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、前記有機蒸気を前記フォトパターニングされた金属含有レジストと反応させ、約２００℃未満の温度で揮発性化合物を形成することを含む、方法。
【請求項8】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、プラズマフリーの熱プロセスにおいて少なくとも前記有機蒸気に曝露することを含む、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、プラズマフリーの熱プロセスにおいて少なくとも前記有機蒸気に曝露することを含む、方法。
【請求項9】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストは、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストであり、前記フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストは、有機金属酸化物または有機金属含有膜である、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジストは、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストであり、前記フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストは、有機金属酸化物または有機金属含有膜である、方法。
【請求項10】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、前記現像化学物質を用いて前記フォトパターニングされた金属含有レジストのＥＵＶ露光部分に対してＥＵＶ非露光部分を選択的に除去し、前記レジストマスクを形成することを含む、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、前記現像化学物質を用いて前記フォトパターニングされた金属含有レジストのＥＵＶ露光部分に対してＥＵＶ非露光部分を選択的に除去し、前記レジストマスクを形成することを含む、方法。
【請求項11】
方法であって、
プロセスチャンバ内で半導体基板の表面上に金属含有レジスト材料を堆積することであって、前記金属含有レジスト材料の一部は、前記プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上に残留物を形成する、金属含有レジスト材料の堆積と、
有機蒸気を含むドライエッチャントを前記プロセスチャンバに導入することであって、前記ドライエッチャントは、前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面上の前記残留物を少なくとも部分的に除去する、ドライエッチャントの導入と、
を含む、方法。
プロセスチャンバ内で半導体基板の表面上に金属含有レジスト材料を堆積することであって、前記金属含有レジスト材料の一部は、前記プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上に残留物を形成する、金属含有レジスト材料の堆積と、
有機蒸気を含むドライエッチャントを前記プロセスチャンバに導入することであって、前記ドライエッチャントは、前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面上の前記残留物を少なくとも部分的に除去する、ドライエッチャントの導入と、
を含む、方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、カルボン酸を含む、方法。
前記有機蒸気は、カルボン酸を含む、方法。
【請求項13】
請求項１２に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、トリフルオロ酢酸を含む、方法。
前記有機蒸気は、トリフルオロ酢酸を含む、方法。
【請求項14】
請求項１１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、クロロジフルオロ酢酸、チオ酢酸、またはチオグリコール酸を含む、方法。
前記有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、クロロジフルオロ酢酸、チオ酢酸、またはチオグリコール酸を含む、方法。
【請求項15】
請求項１１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む、方法。
前記有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む、方法。
【請求項16】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ドライエッチャントは、ハロゲン化カルボン酸とハロゲン化水素の気相混合物を含む、方法。
前記ドライエッチャントは、ハロゲン化カルボン酸とハロゲン化水素の気相混合物を含む、方法。
【請求項17】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記残留物の少なくとも部分的な除去は、前記有機蒸気を前記金属含有レジスト材料と反応させ、約２００℃未満の温度で揮発性化合物を形成することを含む、方法。
前記残留物の少なくとも部分的な除去は、前記有機蒸気を前記金属含有レジスト材料と反応させ、約２００℃未満の温度で揮発性化合物を形成することを含む、方法。
【請求項18】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記残留物の少なくとも部分的な除去は、プラズマフリーの熱プロセスにおいて少なくとも前記有機蒸気に曝露することを含む、方法。
前記残留物の少なくとも部分的な除去は、プラズマフリーの熱プロセスにおいて少なくとも前記有機蒸気に曝露することを含む、方法。
【請求項19】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記金属含有レジスト材料は、有機金属酸化物または有機金属含有膜である、方法。
前記金属含有レジスト材料は、有機金属酸化物または有機金属含有膜である、方法。
【請求項20】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ドライエッチャントを導入した後に前記プロセスチャンバをパージし、前記プロセスチャンバから残留ドライエッチャントを除去することと、
前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面上に前記金属含有レジスト材料の保護コーティングを形成することによって、前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面をコンディショニングすることと
をさらに含む、方法。
前記ドライエッチャントを導入した後に前記プロセスチャンバをパージし、前記プロセスチャンバから残留ドライエッチャントを除去することと、
前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面上に前記金属含有レジスト材料の保護コーティングを形成することによって、前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面をコンディショニングすることと
をさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
参照による援用
本出願の一部として、本明細書と同時にＰＣＴ出願願書が提出される。この同時出願されたＰＣＴ出願願書に明記され、本出願が利益または優先権を主張する各出願は、参照によりその全体があらゆる目的で本明細書に組み込まれる。
本出願の一部として、本明細書と同時にＰＣＴ出願願書が提出される。この同時出願されたＰＣＴ出願願書に明記され、本出願が利益または優先権を主張する各出願は、参照によりその全体があらゆる目的で本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
集積回路などの半導体デバイスの製作は、フォトリソグラフィを伴う多段階プロセスである。一般に、このプロセスは、ウエハ上への材料の堆積と、リソグラフィ技法により材料をパターニングし、半導体デバイスの構造的フィーチャ（例えば、トランジスタおよび回路）を形成することとを含む。当技術分野で知られている典型的なフォトリソグラフィプロセスのステップは、スピンコーティングなどによってフォトレジストを塗布する基板を準備することと、所望のパターンでフォトレジストを光に露光し、フォトレジストの露光領域を現像液にある程度可溶にすることと、現像液を適用してフォトレジストの露光領域または非露光領域を除去することによって現像を行うことと、エッチングまたは材料堆積などによって、フォトレジストが除去された基板の領域上にフィーチャを形成する後続の処理を行うこととを含む。
【0003】
半導体設計の進化は、半導体基板材料上にさらに小さなフィーチャを形成する必要性を生じさせ、かつその能力によって推進されている。この技術の進歩は、「ムーアの法則」において、高密度集積回路におけるトランジスタの密度が２年ごとに２倍になることとして特徴付けられている。実際、チップの設計および製造は進歩しており、最新のマイクロプロセッサは、単一のチップ上に数十億個のトランジスタおよび他の回路フィーチャを含むことが可能である。そのようなチップ上の個々のフィーチャは、２２ナノメートル（ｎｍ）以下程度、場合によっては１０ｎｍ未満であり得る。
【0004】
そのような小さなフィーチャを有するデバイスを製造する際の１つの課題は、十分な解像度を有するフォトリソグラフィマスクを確実かつ再現可能に形成する能力である。現在のフォトリソグラフィプロセスは、典型的には、フォトレジストを露光するために１９３ｎｍの紫外（ＵＶ）光を使用する。光が半導体基板上に作製されるフィーチャの所望のサイズよりも大幅に長い波長を有するという事実が、固有の問題を引き起こす。光の波長よりも小さいフィーチャサイズを達成するには、マルチパターニングなどの複雑な解像度向上技法の使用が必要である。したがって、１０ｎｍ～１５ｎｍ、例えば、１３．５ｎｍの波長を有する極紫外線（ＥＵＶ）などの短波長光を使用するフォトリソグラフィ技法の開発には大きな関心があり、かつその研究努力が注がれている。
【0005】
しかし、ＥＵＶフォトリソグラフィプロセスは、パターニング中の出力の低下および光の損失などの課題を有する場合がある。１９３ｎｍのＵＶリソグラフィで使用されるものと同様の従来の有機化学増幅レジスト（ＣＡＲ）は、特にＥＵＶ領域において吸収係数が低く、かつ光活性化化学種の拡散によりぼけまたはラインエッジラフネスが生じる可能性があるため、ＥＵＶリソグラフィで使用する場合に潜在的な欠点を有する。さらに、下層のデバイス層をパターニングするのに必要な耐エッチング性を提供するために、従来のＣＡＲ材料でパターニングされた小さなフィーチャは、パターン崩壊のリスクがある高アスペクト比をもたらす場合がある。したがって、厚さの減少、より大きな吸光度、およびより大きな耐エッチング性などの性質を有する改善されたＥＵＶフォトレジスト材料の必要性が依然として存在する。
【0006】
ここで提供される背景の説明は、本技術の内容を概ね提示することを目的とする。この背景技術のセクションで説明されている範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、ならびに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示または暗示を問わず、本技術に対抗する先行技術として認められない。
【発明の概要】
【0007】
フォトパターニングされた金属含有レジストを現像する方法が、本明細書に提供される。方法は、プロセスチャンバ内で半導体基板の表面上にフォトパターニングされた金属含有レジストを設けることと、有機蒸気を含む現像化学物質に曝露することでフォトパターニングされた金属含有レジストの一部を選択的に除去することによってレジストを乾式現像し、レジストマスクを形成することとを含む。
【0008】
いくつかの実施態様では、有機蒸気は、カルボン酸を含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、トリフルオロ酢酸を含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、クロロジフルオロ酢酸、チオ酢酸、またはチオグリコール酸を含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む。いくつかの実施態様では、現像化学物質は、ハロゲン化カルボン酸とハロゲン化水素の気相混合物を含む。いくつかの実施態様では、フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、有機蒸気をフォトパターニングされた金属含有レジストと反応させ、約２００℃未満の温度で揮発性化合物を形成することを含む。いくつかの実施態様では、フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、プラズマフリーの熱プロセスにおいて少なくとも有機蒸気に曝露することを含む。いくつかの実施態様では、フォトパターニングされた金属含有レジストは、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストであり、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストは、有機金属酸化物または有機金属含有膜である。いくつかの実施態様では、フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、現像化学物質を用いてレジストのＥＵＶ露光部分に対してＥＵＶ非露光部分を選択的に除去し、レジストマスクを形成することを含む。
【0009】
プロセスチャンバの１つまたは複数の表面から残留物を除去する方法もまた、提供される。方法は、プロセスチャンバ内で半導体基板の表面上に金属含有レジスト材料を堆積することであって、金属含有レジスト材料の一部は、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上に残留物を形成することと、有機蒸気を含むドライエッチャントをプロセスチャンバに導入することであって、ドライエッチャントは、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上の残留物を少なくとも部分的に除去することとを含む。
【0010】
いくつかの実施態様では、有機蒸気は、カルボン酸を含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、トリフルオロ酢酸を含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、クロロジフルオロ酢酸、チオ酢酸、またはチオグリコール酸を含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む。いくつかの実施態様では、ドライエッチャントは、ハロゲン化カルボン酸とハロゲン化水素の気相混合物を含む。いくつかの実施態様では、残留物の少なくとも部分的な除去は、有機蒸気を金属含有レジスト材料と反応させ、約２００℃未満の温度で揮発性化合物を形成することを含む。いくつかの実施態様では、残留物の少なくとも部分的な除去は、プラズマフリーの熱プロセスにおいて少なくとも有機蒸気に曝露することを含む。いくつかの実施態様では、金属含有レジスト材料は、有機金属酸化物または有機金属含有膜である。いくつかの実施態様では、方法は、ドライエッチャントを導入した後にプロセスチャンバをパージし、プロセスチャンバから残留ドライエッチャントを除去することと、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上に金属含有レジスト材料の保護コーティングを形成することによって、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面をコンディショニングすることとをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
本開示は、一般に、半導体処理の分野に関する。特定の態様では、本開示は、例えばＥＵＶパターニングまたは他の波長パターニングの場面においてパターニングマスクを形成するために、有機酸などの有機蒸気を使用してフォトレジスト（例えば、ＥＵＶ感受性金属および／または金属酸化物含有フォトレジスト）を現像するためのプロセスおよび装置を対象とする。以下の説明はＥＵＶフォトレジストに焦点を当てているが、本明細書で説明するフォトレジストは他の波長の放射線での使用にも適し得ることは明らかであり、本明細書で説明する技法および装置はＥＵＶフォトレジストの製造のみに限定されるものではない。
【0025】
本明細書では、本開示の特定の実施形態を詳細に参照する。特定の実施形態の例は、添付の図面に示されている。本開示は、これらの特定の実施形態と併せて説明されるが、本開示をそのような特定の実施形態に限定することを意図していないことが理解されるであろう。逆に、本開示の精神および範囲内に含まれ得る代替物、修正物、および均等物をカバーすることを意図している。以下の説明では、本開示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載されている。本開示は、これらの具体的な詳細の一部または全部なしで実践することができる。他の例では、本開示を不必要に曖昧にしないように、周知のプロセス動作は詳細に説明されていない。
【0026】
序論
半導体処理における薄膜のパターニングは、多くの場合、半導体の製造において重要なステップである。パターニングは、リソグラフィを伴う。１９３ｎｍのフォトリソグラフィなどの従来のフォトリソグラフィでは、パターンは、光子を光子源からマスク上に放出し、そのパターンを感光性フォトレジスト上に印刷することによって印刷され、それによってフォトレジスト内で化学反応を引き起こし、現像後、フォトレジストの特定の部分を除去してパターンを形成する。
半導体処理における薄膜のパターニングは、多くの場合、半導体の製造において重要なステップである。パターニングは、リソグラフィを伴う。１９３ｎｍのフォトリソグラフィなどの従来のフォトリソグラフィでは、パターンは、光子を光子源からマスク上に放出し、そのパターンを感光性フォトレジスト上に印刷することによって印刷され、それによってフォトレジスト内で化学反応を引き起こし、現像後、フォトレジストの特定の部分を除去してパターンを形成する。
【0027】
先端技術ノード（国際半導体技術ロードマップによって定義される）には、２２ｎｍ、１６ｎｍ、およびそれ以降のノードが挙げられる。例えば、１６ｎｍノードでは、ダマシン構造における典型的なビアまたはラインの幅は、典型的には、約３０ｎｍ以下である。先端半導体集積回路（ＩＣ）および他のデバイス上のフィーチャのスケーリングが、リソグラフィを推進して解像度を改善する。
【0028】
極紫外（ＥＵＶ）リソグラフィは、従来のフォトリソグラフィ方法で達成可能なものよりも短い結像源波長に移行することによって、リソグラフィ技術を拡張することができる。約１０～２０ｎｍ、または１１～１４ｎｍの波長、例えば１３．５ｎｍの波長のＥＵＶ光源を、スキャナとも呼ばれる最先端のリソグラフィツールに使用することができる。ＥＵＶ放射線は、石英および水蒸気を含む広範囲の固体および流体材料に強く吸収されるため、真空中で動作する。
【0029】
ＥＵＶリソグラフィは、下層のエッチングに使用するマスクを形成するようにパターニングされたＥＵＶレジストを利用する。ＥＵＶレジストは、液体ベースのスピンオン技法によって得られるポリマーベースの化学増幅レジスト（ＣＡＲ）であってもよい。ＣＡＲに代わるものは、オレゴン州コーバリスのＩｎｐｒｉａから入手可能であり、例えば、米国特許出願公開第２０１７／０１０２６１２号、米国特許出願公開第２０１６／０２１６６０号、および米国特許出願公開第２０１６／０１１６８３９号に記載されているものなど、直接フォトパターニング可能な金属酸化物含有膜であり、上記の出願は、少なくともフォトパターニング可能な金属酸化物含有膜の開示について、参照により本明細書に組み込まれる。そのような膜は、スピンオン技法または乾式気相堆積によってもたらされ得る。金属酸化物含有膜は、例えば２０１８年６月１２日に発行され、ＥＵＶ ＰＨＯＴＯＰＡＴＴＥＲＮＩＮＧ ＯＦ ＶＡＰＯＲ－ＤＥＰＯＳＩＴＥＤ ＭＥＴＡＬ ＯＸＩＤＥ－ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＨＡＲＤＭＡＳＫＳと題する米国特許第９，９９６，００４号、および／または２０１９年５月９日に出願され、ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＭＡＫＩＮＧ ＥＵＶ ＰＡＴＴＥＲＮＡＢＬＥ ＨＡＲＤ ＭＡＳＫＳと題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／３１６１８号に記載されている、３０ｎｍ未満のパターニング解像度を提供する真空雰囲気でのＥＵＶ露光によって直接（すなわち、別々のフォトレジストを使用せずに）パターニングすることができ、ＥＵＶレジストマスクを形成するための直接フォトパターニング可能な金属酸化物膜の組成、堆積、およびパターニングに少なくとも関連する上記の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。一般に、パターニングは、ＥＵＶ放射線でＥＵＶレジストを露光してレジストにフォトパターンを形成し、続いて現像してフォトパターンに従ってレジストの一部を除去し、マスクを形成することを伴う。
【0030】
本開示は、ＥＵＶリソグラフィによって例示されるリソグラフィパターニング技法および材料に関するが、他の次世代リソグラフィ技法にも適用可能であることも理解されたい。現在使用および開発されている標準的な１３．５ｎｍのＥＵＶ波長を含むＥＵＶに加えて、そのようなリソグラフィに最も関連する放射線源は、一般に２４８ｎｍまたは１９３ｎｍのエキシマレーザ源の使用を指すＤＵＶ（深ＵＶ）、正式にはＸ線範囲のより低いエネルギー範囲におけるＥＵＶを含むＸ線、ならびに広いエネルギー範囲をカバーすることができるｅビームである。特定の方法は、半導体基板および最終的な半導体デバイスで使用される特定の材料および用途に依存し得る。したがって、本出願で説明される方法は、本技術で使用され得る方法および材料の単なる例示にすぎない。
【0031】
直接フォトパターニング可能なＥＵＶレジストは、有機成分内に混合された金属および／または金属酸化物で構成され得るか、またはそれらを含有し得る。金属／金属酸化物は、ＥＵＶ光子の吸収を強化し、二次電子を生成し、かつ／または下層の膜スタックおよびデバイス層に対して高いエッチング選択性を示すことができるという点で、非常に有望である。今日まで、これらのレジストは湿式（溶剤）手法を使用して開発されており、これにはウエハがトラックに移動する必要があり、そこでウエハは現像溶剤に曝露され、乾燥され、そしてベークされる。湿式現像は生産性を制限するだけでなく、表面張力効果および／または層間剥離によるライン崩壊を引き起こす可能性もある。
【0032】
基板剥離および界面欠陥を排除することによってこれらの問題を克服するために、乾式現像技法が提案されている。乾式現像は、より狭いライン幅での性能を改善することができ（例えば、湿式現像で見られる表面張力によるライン崩壊および層間剥離を防止する）、スループットを向上させる可能性がある（例えば、湿式現像トラックの必要性を回避することによって）。他の利点には、有機溶剤現像剤の使用の排除、下層接着に対する感度の低下、および溶解度に基づく制限をなくすことが挙げられ得る。乾式現像は、さらなる調整可能性を提供し、さらに限界寸法（ＣＤ）制御およびスカム除去を行うことも可能である。
【0033】
乾式現像には、非露光レジスト材料とＥＵＶ露光レジスト材料との間のエッチング選択性を含む独自の課題があり、湿式現像と比較した場合、効果的なレジスト露光のためのサイズ要件に対する線量がより高くなる場合がある。最適ではない選択性は、フィーチャエッジにおけるコントラストの低下によりＰＲコーナーを丸くしてしまう可能性もあり、これにより次の転写エッチングステップにおけるラインＣＤのばらつきが増加する場合がある。
【0034】
金属含有レジストの乾式除去
本開示の様々な態様によれば、フォトパターニングされた金属含有フォトレジストは、有機酸または他の気相前駆体の蒸気に曝露することによって現像される。ＥＵＶ感受性金属または金属酸化物含有膜、例えば、有機スズ酸化物が半導体基板上に配置される。ＥＵＶ感受性金属または金属酸化物含有膜は、真空雰囲気中でのＥＵＶ露光によって直接パターニングされる。次に、現像化学物質を使用してパターンが現像され、レジストマスクを形成する。いくつかの実施態様では、現像化学物質は、乾式現像化学物質である。いくつかの実施態様では、乾式現像化学物質は、トリフルオロ酢酸などの有機蒸気を含む。そのような乾式現像技法は、有機蒸気を流しつつ穏やかなプラズマ（高圧、低電力）または非プラズマ熱プロセスのいずれかを使用しながら行うことができる。追加的または代替的に、本開示は、有機酸または他の気相前駆体に曝露することによってプロセスチャンバの内面からＥＵＶレジスト材料または金属含有レジスト材料を乾式チャンバ洗浄することを提供する。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、トリフルオロ酢酸である。乾式洗浄は、非プラズマ熱ベースの洗浄動作であってもよい。乾式チャンバ洗浄は、堆積、ベベルエッジ、および／もしくは裏面洗浄、ベーク、現像、またはエッチング動作に使用される任意のプロセスチャンバ内で実施することができる。
本開示の様々な態様によれば、フォトパターニングされた金属含有フォトレジストは、有機酸または他の気相前駆体の蒸気に曝露することによって現像される。ＥＵＶ感受性金属または金属酸化物含有膜、例えば、有機スズ酸化物が半導体基板上に配置される。ＥＵＶ感受性金属または金属酸化物含有膜は、真空雰囲気中でのＥＵＶ露光によって直接パターニングされる。次に、現像化学物質を使用してパターンが現像され、レジストマスクを形成する。いくつかの実施態様では、現像化学物質は、乾式現像化学物質である。いくつかの実施態様では、乾式現像化学物質は、トリフルオロ酢酸などの有機蒸気を含む。そのような乾式現像技法は、有機蒸気を流しつつ穏やかなプラズマ（高圧、低電力）または非プラズマ熱プロセスのいずれかを使用しながら行うことができる。追加的または代替的に、本開示は、有機酸または他の気相前駆体に曝露することによってプロセスチャンバの内面からＥＵＶレジスト材料または金属含有レジスト材料を乾式チャンバ洗浄することを提供する。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、トリフルオロ酢酸である。乾式洗浄は、非プラズマ熱ベースの洗浄動作であってもよい。乾式チャンバ洗浄は、堆積、ベベルエッジ、および／もしくは裏面洗浄、ベーク、現像、またはエッチング動作に使用される任意のプロセスチャンバ内で実施することができる。
【0035】
本開示の様々な実施態様は、気相堆積、ＥＵＶリソグラフィパターニング、および乾式現像によるすべての乾式動作を組み合わせることを含むことができる。様々な他の実施態様は、湿式処理動作と乾式処理動作の組み合わせを含み、例えば、スピンオンＥＵＶフォトレジスト（湿式プロセス）は、本明細書に記載のような乾式現像または他の湿式プロセスもしくは乾式プロセスと組み合わせることができる。また、ベベル洗浄および裏面洗浄、チャンバ洗浄、デスカム、平滑化、膜特性を修正および強化させる硬化、ならびにフォトレジスト再加工処理などの様々な堆積後（または塗布後）プロセスについても説明される。
【0036】
図１は、いくつかの実施態様による、フォトレジストを堆積および現像するための例示的な方法のフロー図を示す。プロセス１００の動作は、異なる順序で、および／または異なる、より少ない、もしくは追加の数の動作で実施されてもよい。プロセス１００の態様は、図２、図３Ａ～図３Ｃ、図４Ａ～図４Ｂ、図５、および図６Ａ～図６Ｄを参照して説明され得る。プロセス１００の１つまたは複数の動作は、図７～図１１Ｂのいずれか１つに記載された装置を使用して実施することができる。いくつかの実施態様では、プロセス１００の動作は、少なくとも部分的に、１つまたは複数の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたソフトウェアに従って実装されてもよい。いくつかの実施態様では、乾式チャンバ洗浄は、堆積、裏面洗浄およびベベルエッジ洗浄、塗布後ベーク、露光後ベーク、または乾式現像後に実施されてもよい。
【0037】
プロセス１００のブロック１０２において、フォトレジストの層が堆積される。これは、気相堆積プロセスなどの乾式堆積プロセス、またはスピンオン堆積プロセスなどの湿式プロセスのいずれかであり得る。
【0038】
フォトレジストは、金属含有ＥＵＶレジストであってもよい。ＥＵＶ感受性金属または金属酸化物含有膜は、湿式（例えば、スピンオン）または乾式（例えば、ＣＶＤ）堆積技法を含む任意の適切な技法によって半導体基板上に堆積され得る。例えば、記載のプロセスは、有機スズ酸化物に基づくＥＵＶフォトレジスト組成物について実証されており、市販のスピンコート可能な配合物（例えば、オレゴン州コーバリスのＩｎｐｒｉａ Ｃｏｒｐから入手可能な配合物）と、以下でさらに説明される乾式真空堆積技法を使用して適用される配合物の両方に適用可能である。
【0039】
半導体基板は、フォトリソグラフィ処理、特に集積回路および他の半導体デバイスの生産に適した任意の材料構造を含むことができる。いくつかの実施態様では、半導体基板は、ケイ素ウエハである。半導体基板は、不規則な表面トポグラフィを有するフィーチャ（「下層フィーチャ」）がその上に形成されたケイ素ウエハであってもよい。本明細書で言及される場合、「表面」は、本開示の膜が堆積される表面、または処理中にＥＵＶに露光される表面である。下層フィーチャは、本開示の方法を行う前の処理中、材料が（例えば、エッチングによって）除去された領域、または材料が（例えば、堆積によって）追加された領域を含み得る。そのような事前処理には、本開示の方法、または２つ以上のフィーチャの層が基板上に形成される反復プロセスにおける他の処理方法が挙げられ得る。
【0040】
ＥＵＶ感受性薄膜を半導体基板上に堆積することができ、そのような膜は、その後のＥＵＶリソグラフィおよび処理のためのレジストとして動作可能である。そのようなＥＵＶ感受性薄膜は、ＥＵＶに露光されると、低密度のＭ－ＯＨ富化材料中の金属原子に結合した嵩高いペンダント置換基の喪失などの変化を受け、より高密度のＭ－Ｏ－Ｍ結合金属酸化物材料への架橋を可能にする材料を含む。ＥＵＶパターニングを通じて、非露光領域と比較して物理的または化学的性質が変化した膜の領域が形成される。これらの性質は、非露光領域もしくは露光領域のいずれかを溶解するため、または露光領域もしくは非露光領域のいずれかに材料を選択的に堆積するためなど、後続の処理で利用することができる。いくつかの実施態様では、非露光膜は、そのような後続の処理が実施される条件下で露光膜よりも疎水性の高い表面を有する。例えば、材料の除去は、膜の化学組成、密度、および架橋の違いを利用することによって実施されてもよい。除去は、以下でさらに説明されるように、湿式処理または乾式処理によって行うことができる。
【0041】
薄膜は、様々な実施態様において、有機金属材料、例えば酸化スズを含む有機スズ材料、または他の金属酸化物材料／部分である。有機金属化合物は、有機金属前駆体と逆反応剤の気相反応で作製され得る。様々な実施態様において、有機金属化合物は、嵩高いアルキル基またはフルオロアルキル基を有する有機金属前駆体の特定の組み合わせを逆反応剤と混合し、気相中で混合物を重合させることにより形成され、半導体基板上に堆積する低密度のＥＵＶ感受性材料を発生させる。
【0042】
様々な実施態様において、有機金属前駆体は、気相反応に耐えることができる各金属原子上に少なくとも１つのアルキル基を含むが、金属原子に配位した他の配位子またはイオンは逆反応剤によって置換され得る。有機金属前駆体は、以下の式の有機金属前駆体を含む：
ＭaＲbＬc
（式１）
ＭaＲbＬc
（式１）
【0043】
式中、Ｍは、高いパターニング放射線吸収断面を有する要素であり、Ｒは、ＣnＨ2n+1などのアルキルであり、好ましくはｎ＝１～６であり、Ｌは、逆反応剤と反応する配位子、イオン、または他の部分であり、ａ≧１、ｂ≧１、およびｃ≧１である。様々な実施態様において、Ｍは、１×１０7ｃｍ2／モル以上の原子吸収断面を有する。Ｍは、例えば、スズ、ハフニウム、テルル、ビスマス、インジウム、アンチモン、ヨウ素、ゲルマニウム、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。いくつかの実施態様では、Ｍは、スズである。Ｒは、例えば、式ＣnＦxＨ(2n+1)を有するようにフッ素化されてもよい。様々な実施態様において、Ｒは、少なくとも１つのベータ水素またはベータフッ素を有する。例えば、Ｒは、メチル、エチル、ｉ－プロピル、ｎ－プロピル、ｔ－ブチル、ｉ－ブチル、ｎ－ブチル、ｓｅｃ－ブチル、ｎ－ペンチル、ｉ－ペンチル、ｔ－ペンチル、ｓｅｃ－ペンチル、およびそれらの混合物からなる群から選択され得る。Ｌは、アミン（ジアルキルアミノ、モノアルキルアミノなど）、アルコキシ、カルボキシレート、ハロゲン、およびそれらの混合物からなる群から選択される部分など、逆反応剤によって容易に置換されてＭ－ＯＨ部分を生成する任意の部分であってもよい。
【0044】
有機金属前駆体は、多種多様な候補金属有機前駆体のいずれかであってもよい。例えば、Ｍがスズである場合、そのような前駆体には、ｔ－ブチルトリス（ジメチルアミノ）スズ、ｉ－ブチルトリス（ジメチルアミノ）スズ、ｎ－ブチルトリス（ジメチルアミノ）スズ、ｓｅｃ－ブチルトリス（ジメチルアミノ）スズ、ｉ－プロピル（トリス）ジメチルアミノスズ、ｎ－プロピルトリス（ジメチルアミノ）スズ、エチルトリス（ジメチルアミノ）スズ、および類似のアルキル（トリス）（ｔ－ブトキシ）スズ化合物、例えばｔ－ブチルトリス（ｔ－ブトキシ）スズが挙げられる。いくつかの実施態様では、有機金属前駆体は、部分的にフッ素化される。
【0045】
逆反応剤は、化学結合を介して少なくとも２つの金属原子を連結するために、反応性部分、配位子、またはイオン（例えば、上記の式１のＬ）を置換する能力を有する。逆反応剤には、水、過酸化物（例えば、過酸化水素）、ジヒドロキシまたはポリヒドロキシアルコール、フッ素化ジヒドロキシまたはポリヒドロキシアルコール、フッ素化グリコール、および他のヒドロキシル部分の源が挙げられ得る。様々な実施態様において、逆反応剤は、隣接する金属原子間に酸素ブリッジを形成することによって有機金属前駆体と反応する。他の潜在的な逆反応剤には、硫黄ブリッジを介して金属原子を架橋することができる硫化水素および二硫化水素が挙げられる。
【0046】
薄膜は、有機金属前駆体および逆反応剤に加えて任意選択の材料を含み、ＥＵＶに対する膜の感度を修正する、または耐エッチング性を強化するなど、膜の化学的もしくは物理的性質を修正することができる。そのような任意選択の材料は、半導体基板上への堆積前、薄膜の堆積後、またはその両方における気相形成中のドーピングなどによって導入されてもよい。いくつかの実施態様では、穏やかなリモートＨ2プラズマを導入することで一部のＳｎ－Ｌ結合をＳｎ－Ｈで置換することができ、これによりＥＵＶ下でのレジストの反応性を高めることができる。
【0047】
様々な実施態様において、ＥＵＶパターニング可能な膜は、当技術分野で知られている気相堆積機器およびプロセスを使用して作製され、半導体基板上に堆積される。そのようなプロセスでは、重合有機金属材料が気相で、または半導体基板の表面上にｉｎ ｓｉｔｕで形成される。適切なプロセスには、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、ならびにＣＶＤ成分を用いたＡＬＤ、例えば金属前駆体および逆反応剤が時間または空間のいずれかで分離される不連続なＡＬＤ様プロセスが挙げられる。
【0048】
一般に、方法は、有機金属前駆体の蒸気流を逆反応剤の蒸気流と混合して重合有機金属材料を形成することと、有機金属材料を半導体基板の表面上に堆積することとを含む。いくつかの実施態様では、複数の有機金属前駆体が蒸気流に含まれる。いくつかの実施態様では、複数の逆反応剤が蒸気流に含まれる。当業者には理解されるように、プロセスの混合および堆積の態様は、実質的に連続したプロセスにおいて同時に行うことが可能である。
【0049】
例示的な連続ＣＶＤプロセスでは、別々の入口経路において、有機金属前駆体および逆反応剤の源の２つ以上のガス流がＣＶＤ装置の堆積チャンバに導入され、そこでそれらが混合して気相中で反応し、（例えば、金属－酸素－金属結合形成を介して）凝集ポリマー材料を形成する。ガス流は、例えば、別々の注入入口またはデュアルプレナムシャワーヘッドを使用して導入することができる。装置は、有機金属前駆体および逆反応剤の流れがチャンバ内で混合され、それにより有機金属前駆体および逆反応剤が反応して重合有機金属材料を形成することができるように構成される。本技術の機構、機能、または有用性を限定することなく、このような気相反応からの生成物は、金属原子が逆反応剤によって架橋されるにつれて分子量が重くなり、次いで凝縮されるか、場合によっては半導体基板上に堆積されると考えられている。様々な実施態様において、嵩高いアルキル基の立体障害は、高密度に充填されたネットワークの形成を防止し、滑らかで非晶質の低密度膜を発生させる。
【0050】
ＣＶＤプロセスは、一般に、１０ミリＴｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒなどの減圧で行われる。いくつかの実施態様では、プロセスは、０．５～２Ｔｏｒｒで行われる。いくつかの実施態様では、半導体基板の温度は、反応剤の流れの温度以下である。例えば、基板温度は、０℃～２５０℃、または周囲温度（例えば、２３℃）～１５０℃であり得る。様々なプロセスにおいて、基板上への重合有機金属材料の堆積は、表面温度に反比例する速度で発生する。
【0051】
いくつかの実施態様では、ＥＵＶパターニング可能な膜は、当技術分野で知られている湿式堆積機器およびプロセスを使用して作製され、半導体基板上に堆積される。例えば、有機金属材料は、半導体基板の表面上にスピンコーティングによって形成される。
【0052】
半導体基板の表面上に形成されるＥＵＶパターニング可能な膜の厚さは、表面特性、使用される材料、および処理条件に従って変化し得る。様々な実施態様において、膜厚は、０．５ｎｍ～１００ｎｍの範囲であり得、ＥＵＶパターニングの条件下でＥＵＶ光の大部分を吸収するのに十分な厚さであり得る。ＥＵＶパターニング可能な膜は、３０％以上の吸収に対応することができ、それによってＥＵＶパターニング可能な膜の底部に向かって利用可能なＥＵＶ光子が大幅に少なくなる。ＥＵＶ吸収が高いと、ＥＵＶ露光膜の底部と比較して、ＥＵＶ露光膜の上部付近での架橋および緻密化が多くなる。架橋が不十分である場合、湿式現像ではレジストがリフトオフまたは崩壊しやすくなる可能性があるが、乾式現像ではそのようなリスクは存在しない。全乾式リソグラフィ手法は、より不透明なレジスト膜によるＥＵＶ光子のより効率的な利用を容易にすることができる。ＥＵＶ光子の効率的な利用は、全体の吸収率がより高いＥＵＶパターニング可能な膜で行われ得るが、場合によっては、ＥＵＶパターニング可能な膜が約３０％未満であり得ることが理解されるであろう。比較のために、大部分の他のレジスト膜の最大全体吸収率は３０％未満（例えば、１０％以下、または５％以下）であるため、レジスト膜の底部におけるレジスト材料は十分に露光される。いくつかの実施態様では、膜厚は、１０ｎｍ～４０ｎｍ、または１０ｎｍ～２０ｎｍである。本開示の機構、機能、または有用性を限定することなく、本開示のプロセスは、基板の表面接着性質にほとんど制限がなく、したがって多種多様な基板に適用することができる。さらに、上述のように、堆積膜は、表面フィーチャに密接に適合し、そのようなフィーチャを「埋める」あるいは平坦化することなく、下層のフィーチャを有する基板などの基板の上にマスクを形成する際に利点を提供することができる。
【0053】
プロセス１００のブロック１０２で半導体基板上に金属含有ＥＵＶレジスト薄膜を堆積することに加えて、一部の金属含有ＥＵＶレジスト材料は、プロセスチャンバの内面上に残留物として形成される場合がある。内面には、プロセスチャンバのチャンバ壁、床、および天井が含まれ得る。他の内面には、シャワーヘッド、ノズル、および基板支持表面が含まれる場合がある。金属含有ＥＵＶレジスト材料は、ＣＶＤまたはＡＬＤプロセスなどの乾式堆積プロセスの結果として形成され得る。金属含有ＥＵＶレジスト材料の残留物の厚さは、プロセスチャンバ内で実施される追加の処理（例えば、堆積）動作の結果として、経時的に増加することがある。残留物は、プロセスチャンバの内面から剥がれ落ち、粒子を落とし、または剥離することで、下流のプロセスで汚染を引き起こす傾向がある。
【0054】
プロセス１００のブロック１５０において、乾式チャンバ洗浄が、プロセス１００のブロック１０２における金属含有ＥＵＶレジスト薄膜の堆積後に実施される。これにより、堆積および乾式洗浄を同じプロセスチャンバ内で実施することが可能になる。しかし、乾式チャンバ洗浄は、いくつかの実施態様では、堆積動作とは異なるプロセスチャンバ内で実施されてもよいことが理解されるであろう。実際、乾式チャンバ洗浄は、ベベルエッジおよび／もしくは裏面洗浄、ベーク、現像、またはエッチング動作の後に実施されてもよく、これは、堆積チャンバと同じであってもなくてもよい、これらの動作のいずれかが実施されるチャンバ内にも残留物が形成される場合があるためである。
【0055】
除去される乾式堆積されたＥＵＶレジスト材料は、一般に、Ｓｎ、Ｏ、およびＣで構成されるが、同じ洗浄手法を他の金属酸化物レジストおよび材料の膜に拡張することができる。加えて、この手法は、膜剥離およびフォトレジスト再加工に使用することができる。
【0056】
ブロック１０４において、半導体基板の裏面および／またはベベルエッジを洗浄するために、任意選択の洗浄プロセスが実施される。裏面および／またはベベルエッジ洗浄は、ＥＵＶレジスト膜を非選択的にエッチングし、基板裏面およびベベルエッジ上の様々なレベルの酸化または架橋を伴う膜を均等に除去することができる。湿式堆積処理または乾式堆積処理によるＥＵＶパターニング可能な膜の適用中、基板のベベルエッジおよび／または裏面上にレジスト材料の意図しない堆積が生じる場合がある。意図しない堆積により、後に望ましくない粒子が半導体基板の上面に移動して粒子欠陥となることがある。さらに、このベベルエッジおよび裏面堆積は、パターニング（スキャナ）および現像ツールの汚染を含む、下流の処理上の問題を引き起こす可能性もある。従来、このベベルエッジの除去および裏面堆積は、湿式洗浄技法によって行われている。スピンコーティングされたフォトレジスト材料の場合、このプロセスはエッジビード除去（ＥＢＲ）と呼ばれ、基板がスピンしている間にベベルエッジの上下から溶媒の流れを誘導することによって実施される。同じプロセスを、気相堆積技法によって堆積された可溶性有機酸化スズベースのレジストに適用することが可能である。
【0057】
基板のベベルエッジおよび／または裏面洗浄は、乾式洗浄プロセスであってもよい。いくつかの実施態様では、乾式洗浄プロセスは、以下のガス：ＨＢｒ、ＨＣｌ、ＢＣｌ3、ＳＯＣｌ2、Ｃｌ2、ＢＢｒ3、Ｈ2、Ｏ2、ＰＣｌ3、ＣＨ4、メタノール、アンモニア、ギ酸、ＮＦ3、ＨＦの１つまたは複数を有する蒸気および／またはプラズマを伴う。いくつかの実施態様では、乾式洗浄プロセスは、本明細書に記載の乾式現像プロセスと同じ化学物質を使用してもよい。例えば、ベベルエッジおよび／または裏面洗浄には、トリフルオロ酢酸などの有機酸または他の有機蒸気を使用することができる。ベベルエッジおよび／または裏面洗浄プロセスの場合、基板の表側上の膜を劣化させることなく、裏面およびベベルのみが確実に除去されるように蒸気および／またはプラズマを基板の特定の領域に限定する必要がある。
【0058】
プロセス条件は、ベベルエッジおよび／または裏面洗浄のために最適化することができる。いくつかの実施態様では、より高い温度、より高い圧力、および／またはより高い反応剤流量により、エッチング速度を増加させることが可能である。乾式ベベルエッジおよび裏面洗浄に適したプロセス条件は、以下の通りであり得る：フォトレジスト膜ならびに組成および性質に応じて、１００～１００００ｓｃｃｍの反応剤流量（例えば、５００ｓｃｃｍのＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ、またはＨ2およびＣｌ2もしくはＢｒ2、ＢＣｌ3もしくはＨ2、または他のハロゲン含有化合物）、２０～１４０℃の温度（例えば、８０℃）、２０～１０００ｍＴｏｒｒ（例えば、１００ｍＴｏｒｒ）の圧力、または５０～７６５Ｔｏｒｒ（例えば、７６０Ｔｏｒｒ）の圧力、高周波（例えば、１３．５６ＭＨｚ）における０～５００Ｗのプラズマ電力、および約１０～２０秒の時間。ベベルおよび／または裏面洗浄は、カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社から入手可能なＣｏｒｏｎｕｓ（登録商標）ツールを使用して達成することができるが、処理リアクタの能力に応じて、より広い範囲のプロセス条件を使用することができる。
【0059】
ベベルエッジおよび／または裏面洗浄は、代わりに、元のフォトレジストが損傷しているか他の欠陥がある場合など、塗布されたＥＵＶフォトレジストが除去され、半導体基板がフォトレジストの再塗布のために準備される完全なフォトレジスト除去またはフォトレジスト「再加工」に拡張することができる。フォトレジスト再加工は、下層の半導体基板に損傷を与えることなく達成されるべきであるため、酸素ベースのエッチングは回避するべきである。代わりに、本明細書に記載のような有機蒸気化学物質またはハロゲン含有化学物質の変形を使用することができる。フォトレジスト再加工動作は、プロセス１００中のどの段階でも適用することができることが理解されるであろう。したがって、フォトレジスト再加工動作は、堆積後、ベベルエッジおよび／または裏面洗浄後、ＰＡＢ処理後、ＥＵＶ露光後、ＰＥＢ処理後、現像後、またはハードベーク後に適用され得る。いくつかの実施態様では、フォトレジスト再加工は、フォトレジストの露光領域および非露光領域を非選択的に除去するが、下層に対しては選択的に除去するために実施されてもよい。
【0060】
いくつかの実施態様では、フォトレジスト再加工プロセスは、以下のガスの１つまたは複数を有する蒸気および／またはプラズマを伴う：ＨＢｒ、ＨＣｌ、ＨＩ、ＢＣｌ3、Ｃｌ2、ＢＢｒ3、Ｈ2、ＰＣｌ3、ＣＨ4、メタノール、アンモニア、ギ酸、ＮＦ3、ＨＦ。いくつかの実施態様では、フォトレジスト再加工は、本明細書に記載の乾式現像プロセスと同じ化学物質を使用することができる。例えば、フォトレジスト再加工には、トリフルオロ酢酸などの有機酸または他の有機蒸気を使用することができる。
【0061】
プロセス条件は、フォトレジスト再加工のために最適化することができる。いくつかの実施態様では、より高い温度、より高い圧力、および／またはより高い反応剤流量により、エッチング速度を増加させることが可能である。フォトレジスト再加工に適したプロセス条件は、以下の通りであり得る：フォトレジスト膜ならびに組成および性質に応じて、１００～５００ｓｃｃｍの反応物流量（例えば、５００ｓｃｃｍのＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ、ＢＣｌ3またはＨ2およびＣｌ2またはＢｒ2）、２０～１４０℃の温度（例えば、８０℃）、２０～１０００ｍＴｏｒｒ（例えば、３００ｍＴｏｒｒ）の圧力、または５０～７６５Ｔｏｒｒ（例えば、７６０Ｔｏｒｒ）の圧力、高周波（例えば、１３．５６ＭＨｚ）における０～８００Ｗ（例えば、５００Ｗ）のプラズマ電力、０～２００Ｖbのウエハバイアス（下層の基板材料が硬い場合ほど、高いバイアスが使用され得る）、およびＥＵＶフォトレジストを完全に除去するのに十分な、約２０秒～３分の時間。これらの条件は、いくつかの処理リアクタ、例えば、カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社から入手可能なＫｉｙｏエッチングツールに適しているが、処理リアクタの能力に応じて、より広い範囲のプロセス条件を使用することができることを理解されたい。
【0062】
プロセス１００のブロック１５０において、乾燥チャンバ洗浄動作が、プロセス１００のブロック１０４におけるベベルエッジおよび／または裏面洗浄の後に実施されてもよい。これにより、ベベルエッジおよび／または裏面洗浄ならびに乾燥チャンバ洗浄を同じプロセスチャンバ内で実施することが可能になる。しかし、乾式チャンバ洗浄は、いくつかの実施態様では、ベベルエッジおよび／または裏面洗浄とは異なるプロセスチャンバ内で実施されてもよいことが理解されるであろう。
【0063】
プロセス１００のブロック１０６において、任意選択の塗布後ベーク（ＰＡＢ）が、金属含有ＥＵＶレジスト膜の堆積の後、およびＥＵＶ露光の前に実施される。ＰＡＢ処理は、金属含有ＥＵＶレジスト膜のＥＵＶ感度を増加させるために熱処理、化学物質への曝露、および水分の組み合わせを伴うことができ、それによってＥＵＶ線量を低減して金属含有ＥＵＶレジスト膜にパターンを現像する。ＰＡＢ処理温度は、金属含有ＥＵＶレジスト膜の感度を増加させるために調整および最適化することができる。例えば、処理温度は、約９０℃～約２００℃、または約１５０℃～約１９０℃であってもよい。いくつかの実施態様では、ＰＡＢ処理は、大気圧と真空との間の圧力において、約１～１５分、例えば約２分の処理期間にわたって行うことができる。いくつかの実施態様では、ＰＡＢ処理は、約１００℃～２３０℃の温度で約１分～２分にわたって行われる。
【0064】
プロセス１００のブロック１５０において、乾式チャンバ洗浄動作が、プロセス１００のブロック１０６におけるＰＡＢ処理の後に実施されてもよい。これにより、ベークおよび乾式チャンバ洗浄を同じプロセスチャンバ内で実施することが可能になる。しかし、乾式チャンバ洗浄は、いくつかの実施態様では、ＰＡＢ処理とは異なるプロセスチャンバ内で実施されてもよいことが理解されるであろう。
【0065】
プロセス１００のブロック１０８において、金属含有ＥＵＶレジスト膜がＥＵＶ放射線に曝露され、パターンを現像する。一般的に言えば、ＥＵＶ露光は、金属含有ＥＵＶレジスト膜における化学組成および架橋の変化を引き起こし、その後の現像に利用することができるエッチング選択性のコントラストをもたらす。
【0066】
次に、金属含有ＥＵＶレジスト膜は、典型的には比較的高真空下で、膜の領域をＥＵＶ光に露光することによってパターニングされ得る。本明細書で有用なＥＵＶデバイスおよびイメージング方法には、当技術分野で知られている方法が挙げられる。特に、上述のように、膜の露光領域は、非露光領域と比較して物理的または化学的性質が変化したＥＵＶパターニングにより形成される。例えば、露光領域では、金属－炭素結合の開裂は、ベータ水素化物の脱離により起こる場合があり、これにより後続の露光後ベーク（ＰＥＢ）ステップ中に金属－酸素ブリッジを介して水酸化物および架橋金属酸化物部分に変換することができる反応性およびアクセス可能な金属水素化物官能基が残される。このプロセスを使用して、ネガ型レジストとして現像するための化学的コントラストを形成することができる。一般に、アルキル基中のベータＨの数が多いほど、膜の感度がより高くなる。これは、より多くの分岐を伴う弱いＳｎ－Ｃ結合として説明することも可能である。露光に続いて、金属含有ＥＵＶレジスト膜をベークすることで、金属酸化物膜のさらなる架橋を生じさせることができる。露光領域と非露光領域との間の性質の違いは、非露光領域を溶解する、または露光領域に材料を堆積するなど、後続の処理で利用され得る。例えば、乾式方法を使用してパターンを現像し、金属酸化物含有マスクを形成することができる。
【0067】
特に、様々な実施態様において、表面上に存在するヒドロカルビル末端酸化スズは、特に露光がＥＵＶを使用して真空中で実施される場合、イメージング層の露光領域において水素末端酸化スズに変換される。しかし、露出したイメージング層を真空から空気中に除去すること、または酸素、オゾン、Ｈ2Ｏ2、もしくは水を制御して導入することにより、表面Ｓｎ－ＨがＳｎ－ＯＨに酸化する可能性がある。露光領域と非露光領域との間の性質の違いは、例えば照射領域、非照射領域、またはその両方を１つまたは複数の試薬と反応させ、材料をイメージング層に選択的に追加するか、またはイメージング層から材料を除去することによって後続の処理で利用され得る。
【0068】
本技術の機構、機能、または有用性を限定することなく、例えば、１０ｍＪ／ｃｍ2～１００ｍＪ／ｃｍ2の線量でのＥＵＶ露光は、Ｓｎ－Ｃ結合の開裂をもたらし、これによりアルキル置換基が失われ、立体障害が軽減され、したがって低密度膜が崩壊することを可能にする。加えて、ベータ水素化物脱離反応で生成された反応性金属－Ｈ結合は、膜中のヒドロキシルなどの隣接する活性基と反応することができ、これはさらなる架橋および緻密化をもたらし、露光領域と非露光領域との間に化学的コントラストを形成することができる。
【0069】
金属含有ＥＵＶレジスト膜をＥＵＶ光に露光した後、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストが提供される。フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストは、ＥＵＶ露光領域およびＥＵＶ非露光領域を含む。
【0070】
プロセス１００のブロック１１０において、任意選択の露光後ベーク（ＰＥＢ）が、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストのエッチング選択性のコントラストをさらに高めるために実施される。フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストは、ＥＵＶ露光領域の架橋を促進するために様々な化学種の存在下で熱処理することができ、または例えば１００℃～２５０℃で１～５分間（例えば、１９０℃で２分間）、周囲空気中のホットプレート上で単にベークすることが可能である。
【0071】
様々な実施態様において、ベーク戦略には、ベーク雰囲気の慎重な制御、反応性ガスの導入、および／またはベーク温度の上昇速度の慎重な制御を伴う。有用な反応性ガスの例には、例えば、空気、Ｈ2Ｏ、Ｈ2Ｏ2蒸気、ＣＯ2、ＣＯ、Ｏ2、Ｏ3、ＣＨ4、ＣＨ3ＯＨ、Ｎ2、Ｈ2、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ、ＮＯ、アルコール、アセチルアセトン、ギ酸、Ａｒ、Ｈｅ、またはそれらの混合物が挙げられる。ＰＥＢ処理は、（１）ＥＵＶ露光中に生成される有機フラグメントの完全な蒸発を駆動し、（２）ＥＵＶ露光によって生成された任意のＳｎ－Ｈ、Ｓｎ－Ｓｎ、またはＳｎラジカル種を金属水酸化物に酸化し、（３）隣接するＳｎ－ＯＨ基間の架橋を促進し、より高密度に架橋されたＳｎＯ2様ネットワークを形成するように設計されている。ベーク温度は、最適なＥＵＶリソグラフィ性能を達成するために慎重に選択される。ＰＥＢ温度が低すぎると架橋が不十分になり、その結果、所与の線量での現像についての化学的コントラストが低下する場合がある。ＰＥＢ温度が高すぎると、非露光領域（この例ではマスクを形成するためにパターニングされた膜の現像によって除去される領域）における激しい酸化および膜の収縮、ならびにフォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストと下層との間の界面における望ましくない相互拡散などの悪影響も生じる可能性があり、その両方が不溶性スカムによる化学的コントラストの損失および欠陥密度の増加に寄与する場合がある。ＰＥＢ処理温度は、約１００℃～約３００℃、約１７０℃～約２９０℃、または約２００℃～約２４０℃であり得る。いくつかの実施態様では、ＰＥＢ処理は、大気圧と真空との間の圧力において、約１～１５分、例えば約２分の処理期間にわたって行うことができる。いくつかの実施態様では、ＰＥＢ熱処理は、エッチング選択性をさらに高めるために繰り返すことができる。
【0072】
プロセス１００のブロック１５０において、乾式チャンバ洗浄動作が、プロセス１００のブロック１１０におけるＰＥＢ処理の後に実施されてもよい。これにより、ベークおよび乾式チャンバ洗浄を同じプロセスチャンバ内で実施することが可能になる。しかし、乾式チャンバ洗浄は、いくつかの実施態様では、ＰＥＢ処理とは異なるプロセスチャンバ内で実施されてもよいことが理解されるであろう。
【0073】
プロセス１００のブロック１１２において、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストが現像され、レジストマスクを形成する。様々な実施態様において、露光領域が除去される（ポジ型）か、非露光領域が除去される（ネガ型）。いくつかの実施態様では、現像は、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストの露光領域または非露光領域のいずれかへの選択的堆積と、それに続くエッチング動作とを含み得る。いくつかの実施態様では、現像は、１つまたは複数の有機蒸気（例えば、トリフルオロ酢酸）への曝露により行われてもよい。現像は、いくつかの実施態様ではプラズマを当てることなく行うことができる。または、現像は、リモートプラズマ源内で活性化される、またはリモートＵＶ放射線への曝露によって活性化される１つまたは複数の有機蒸気（例えば、トリフルオロ酢酸）の流れにより行われてもよい。現像用のフォトレジストは、スズ、ハフニウム、テルル、ビスマス、インジウム、アンチモン、ヨウ素、およびゲルマニウムからなる群から選択される要素を含み得る。要素は、高いパターニング放射線吸収断面を有し得る。いくつかの実施態様では、要素は、高いＥＵＶ吸収断面を有し得る。いくつかの実施態様では、金属含有ＥＵＶレジストは、３０％を超える全体の吸収率を有することができる。全乾式リソグラフィプロセスにおいては、これによりＥＵＶ光子をより効率的に利用することができ、より厚く、かつよりＥＵＶ不透明なレジストの現像が可能になる。
【0074】
現像プロセスの例には、有機スズ酸化物含有ＥＵＶ感受性フォトレジスト薄膜（例えば、厚さ１０～３０ｎｍ、例えば２０ｎｍ）をＥＵＶ露光線量および露光後ベークに供し、その後現像することが挙げられる。フォトレジスト膜は、例えば、イソプロピル（トリス）（ジメチルアミノ）スズなどの有機スズ前駆体と水蒸気の気相反応に基づいて堆積されてもよく、または有機マトリックス中にスズクラスタを含むスピンオン膜であってもよい。
【0075】
プロセス１００のブロック１５０において、乾式チャンバ洗浄が、プロセス１００のブロック１１２における乾式現像の後に実施されてもよい。これにより、乾式現像および乾式チャンバ洗浄が同じプロセスチャンバ内で実施することが可能になる。しかし、乾式チャンバ洗浄は、いくつかの実施態様では、乾式現像とは異なるプロセスチャンバ内で実施されてもよいことが理解されるであろう。さらに、乾式チャンバ洗浄は、エッチング動作と同じプロセスチャンバ内で実施されてもよいし、異なるプロセスチャンバ内で実施されてもよいことが理解されるであろう。エッチング動作は、半導体基板の基板下層をエッチングするために適用されてもよい。
【0076】
プロセス１００のブロック１１４において、半導体基板は、任意選択でハードベークを受ける。ハードベーク中、半導体基板は、高温に曝露される。例えば、半導体基板は、約５０℃以上、約１００℃～約３００℃、または約１７０℃～約２９０℃の高温に曝露されてもよい。ハードベークは、現像から残留溶媒またはエッチングガスを排除することができる。
【0077】
図２は、いくつかの実施態様による、金属含有レジストを乾式現像する例示的な方法のフロー図を示す。プロセス２００の動作は、異なる順序で、および／または異なる、より少ない、もしくは追加の数の動作で実施されてもよい。プロセス２００の態様は、図３Ａ～図３Ｃおよび図４Ａ～図４Ｂを参照して説明され得る。プロセス２００の１つまたは複数の動作は、図７～図１１Ｂのいずれか１つに記載された装置を使用して実施することができる。いくつかの実施態様では、プロセス２００の動作は、少なくとも部分的に、１つまたは複数の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたソフトウェアに従って実装されてもよい。
【0078】
プロセス２００のブロック２０２において、フォトパターニングされた金属含有レジストが、プロセスチャンバ内の半導体基板の表面上に設けられる。金属含有レジストが、半導体基板の表面上に堆積されてもよい。金属含有レジストは、スキャナまたはＥＵＶリソグラフィツールによってＵＶ放射線（例えば、ＥＵＶ放射線）に露光され、フォトパターニングされた金属含有レジストを形成することができる。いくつかの実施態様では、フォトパターニングされた金属含有レジストは、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストである。例えば、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストは、有機金属酸化物または有機金属含有膜である。半導体基板は、スキャナおよび／またはＰＥＢ処理チャンバ内で処理した後にプロセスチャンバ内に設けられてもよい。
【0079】
プロセス２００のブロック２０４において、フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像して有機蒸気を含む現像化学物質に曝露することによってレジストの一部を選択的に除去し、レジストマスクを形成する。フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、現像化学物質を用いてレジストのＥＵＶ露光部分に対してＥＵＶ非露光部分を選択的に除去し、レジストマスクを形成することを含む。典型的には、現像は、湿式現像化学物質を使用して行われる。溶媒を使用した湿式現像は、望ましくない廃棄物の流れを発生させる。湿式現像は、一般に、水分および／または酸素を伴い、スカムの形成をより容易に引き起こす。湿式現像は溶解度およびクラスタサイズによって限定されるが、乾式現像は溶解度およびクラスタサイズによって限定されない。湿式現像は、乾式現像が回避するパターン崩壊および層間剥離の問題をより起こしやすい。本開示における現像は、湿式現像化学物質の代わりに乾式現像化学物質を使用して気相で行われる。
【0080】
乾式現像化学物質を使用する現像は、通常、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）の蒸気、塩素ガス（Ｃｌ2）もしくは臭素ガス（Ｂｒ2）と混合された水素ガス（Ｈ2）、または臭化水素（ＨＢｒ）、塩化水素（ＨＣｌ）、もしくはフッ化水素（ＨＦ）などのハロゲン化水素の蒸気などのハロゲンの蒸気を伴う。しかし、そのような蒸気は、現像後に残留物またはスカムを残す可能性がある。残留物は、半導体基板の表面、場合によってはチャンバ壁に吸着された残留エッチング副生成物を含む場合がある。例えば、ハロゲンの蒸気は水分または酸素と反応し、除去が困難な残留エッチング副生成物を形成することがある。場合によっては、残留エッチング副生成物は、粘着性があり除去しにくい臭化物を含む。残留エッチング副生成物の蓄積はプロセスドリフトを引き起こす可能性があり、結果としてプロセスチャンバ内で危険な予防措置が行われることになる。さらに、半導体基板に吸着された残留物は、半導体基板から脱離し、下流の処理ツールを汚染する場合がある。場合によっては、残留物は、下流の処理ツールを汚染し得る高濃度の金属または金属酸化物のクラスタを含む場合がある。また、残留エッチング副生成物は除去が困難であり、かつ容易に揮発しないため、別々のプラズマステップ、またはプラズマ機能を有する別々のチャンバが必要となり得る。それらが存在しない場合、残留物を揮発させる高温のスイングが実施され、これは多くの場合に半導体基板およびプロセスチャンバにとって望ましくない。
【0081】
本開示の現像化学物質は、有機蒸気である。有機蒸気は、有機酸であってもよい。いくつかの実施態様では、有機酸は、カルボン酸を含む。いくつかの実施態様では、有機酸は、トリフルオロ酢酸（ＣＦ3ＣＯＯＨ）を含む。有機蒸気は、ハロゲン化または少なくともフッ素化されてもよい。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトン（ＣＦ3ＣＣＨ2ＣＣＦ3）を含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸（（ＣＦ3ＣＯ）2Ｏ）、無水酢酸（（ＣＨ3ＣＯ）2Ｏ）、トリクロロ酢酸（ＣＣｌ3ＣＯＯＨ）、モノフルオロ酢酸（ＣＦＨ2ＣＯＯＨ）、ジフルオロ酢酸（ＣＦ2ＨＣＯＯＨ）、クロロジフルオロ酢酸などの混合ハロゲン化物酢酸、酢酸の硫黄含有類似体、チオ酢酸（ＣＨ3ＣＯＳＨ）、またはチオグリコール酸（ＨＳＣＨ2ＣＯ2Ｈ）を含む。いくつかの実施態様では、現像化学物質は、気相中のカルボン酸とハロゲン化水素の混合物を含む。例えば、現像化学物質は、酢酸またはギ酸と塩化水素または臭化水素の混合物を含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）、および窒素（Ｎ2）などの不活性／キャリアガスの有無にかかわらず流されてもよい。
【0082】
有機蒸気は金属含有レジストと反応し、ハロゲンの蒸気から形成されるエッチング副生成物よりも揮発性の高い副生成物を形成する場合がある。一例として、臭化スズのエッチング副生成物は、約２００℃以上の沸点を有することが可能である。しかし、フルオロ酢酸スズのエッチング副生成物は、約２００℃未満であり得る。例えば、ヘキサチン（ＩＩ）－ジ－μ－オキシ－オクタキス－μ－トリフルオロ酢酸（１Ｆ）は、１Ｔｏｒｒにおいて１９１℃で揮発性であり、テトラキス（トリフルオロ酢酸）スズ（ＩＶ）（２Ｆ）は、１Ｔｏｒｒにおいて８４℃で揮発性である。１Ｆと２Ｆの両方が、高い熱安定性および揮発性を提供する。金属含有レジストと反応する有機蒸気から形成されるエッチング副生成物は、優れた揮発性を有し得る。特に、ＥＵＶ非露光有機金属レジストと反応するトリフルオロ酢酸から形成されるエッチング副生成物は、優れた揮発性を有する場合がある。いかなる理論によっても限定されるものではないが、トリフルオロ酢酸または有機酸の他のフッ素化誘導体は、それらの電子吸引効果によりエッチング副生成物の揮発性を高めることができる。トリフルオロ酢酸または有機酸の他のフッ素化誘導体は、強有機酸であり得る。
【0083】
本開示の有機蒸気は、強有機酸であり得る。本明細書で使用される場合、強有機酸は、約３．８以下のｐＫａ値を有することができる。有機酸の強度は、ハロゲン化によって増加する場合がある。いくつかの実施態様では、有機酸の強度は、フッ素化によって大幅に増加する場合がある。例えば、ギ酸または酢酸は有機金属レジスト材料などの金属含有レジスト材料をエッチングすることが可能であるが、トリフルオロ酢酸は、そのような金属含有レジスト材料をより効果的にエッチングすることができる。それほど強くない有機酸（例えば、酢酸）は金属含有レジスト材料の選択的除去のためにプラズマによって支援され得るが、より強力な有機酸は、プラズマの支援なしで金属含有レジスト材料を選択的に除去することができる。したがって、本開示では、金属含有レジストの乾式現像はプラズマの支援なしで実施することができる。しかし、以下で説明されるように、プラズマは、乾式現像後の脱着、デスカム、または平滑化動作に任意選択で用いられてもよい。このプラズマベースの脱着、デスカム、または平滑化動作は、有機蒸気のエッチング副生成物が揮発する場合には不必要な可能性がある。
【0084】
本開示の有機蒸気は、プラズマフリーの熱プロセスで乾式現像を実施することができる。これは、プラズマ機能のないプロセスチャンバ内で乾式現像を実施することができることを意味する。いくつかの実施態様では、乾式現像は、後続のプラズマベースのデスカムまたは平滑化動作なしで実施されてもよい。プラズマへの露光を排除することによって、半導体基板へのプラズマ損傷を回避し、コストを大幅に削減し、かつスループットを増加させることができる。さらに、プロセスチャンバの内面は、プラズマに対して耐性を有する必要がなく、ハロゲン化水素などのハロゲンの蒸気に対して耐性を有する材料で作製することが可能である。チャンバ壁、天井、およびシャワーヘッドなどのチャンバ構成要素の表面は、水分およびハロゲンの蒸気の存在下で腐食しやすい場合がある。結果として、プロセスチャンバの内面は、典型的には、プラズマ、ハロゲンの蒸気、および水蒸気中で安定な材料で構成される。しかし、トリフルオロ酢酸などの本開示の乾式現像化学物質の場合、本開示のプロセスチャンバの内面は、必ずしも前述の要件を満たさない材料で構成されてもよい。いくつかの実施態様では、プロセスチャンバのチャンバ壁は、酸化アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、またはプラスチックを含んでもよい。
【0085】
プラズマフリーの熱手法を適用することによって、複数のウエハを低コストの熱真空チャンバ／オーブン内で同時にバッチ現像することができるため、生産性を大幅に改善することができる。しかし、いくつかの実施態様では、熱乾式現像プロセスの後にプラズマへの露光が続く場合がある。後続のプラズマへの露光は、脱着、デスカム、平滑化、または他の処理動作のために行われてもよい。
【0086】
フォトパターニングされた金属含有レジストの乾式現像は、金属含有レジストの乾式堆積（例えば、ＣＶＤ）などの他の乾式処理動作と組み合わせることが可能である。いくつかの実施態様では、半導体基板の処理は、気相堆積による膜形成、ＥＵＶリソグラフィパターニング、および乾式現像を含むすべての乾式ステップを組み合わせてもよい。ベーク動作、ベベルエッジおよび／または裏面洗浄動作、およびチャンバ洗浄動作はまた、乾式動作であってもよい。そのような処理動作は、湿式現像などの湿式処理動作に関連する材料コストおよび生産コストを回避することができる。さらに、乾式処理はさらなる調整可能性をもたらし、さらなる限界寸法（ＣＤ）制御が得られ、スカム除去を可能にする。一般に、湿式処理は水分および／または酸素を伴い、スカムの形成をより容易に引き起こす。湿式現像は溶解度およびクラスタサイズによって限定されるが、乾式現像は溶解度およびクラスタサイズによって限定されない。湿式現像は、乾式現像が回避するパターン崩壊および層間剥離の問題をより起こしやすい。加えて、全乾式処理動作を用いることにより、周囲空気または周囲空気に含まれる微量汚染物質への曝露、およびそれらによる汚染なしに、相互接続された真空処理チャンバ内での統合を容易にすることができる。例えば、露光領域がさらなる架橋を受けるＰＥＢ熱処理は、現像と同じチャンバ内で行われてもよいが、ＰＥＢ熱処理は別のチャンバで実施されてもよいことが理解されるであろう。
【0087】
いくつかの実施態様では、トリフルオロ酢酸などの有機蒸気を流しながら熱プロセスを使用することによって、乾式現像を行うことができる。例えば、乾式現像は、熱処理チャンバ内で実行することができる。いくつかの実施態様では、トリフルオロ酢酸などの有機蒸気は、フォトパターニングされた金属含有レジストの露光部分に対してフォトパターニングされた金属含有レジストの非露光部分を迅速に除去することができ、これによりエッチングプロセスによって半導体基板の下層に転写することができる露光膜のパターンを残す。
【0088】
いくつかの実施態様では、半導体基板は、オーブンなどの熱処理チャンバ内で強有機酸などの乾式現像化学物質に曝露され得る。熱処理チャンバは、有機蒸気を熱処理チャンバに送給するための現像化学物質ラインを含むことができる。いくつかの実施態様では、熱処理チャンバは、基板温度制御のためにプロセスチャンバ内で半導体基板に面する加熱アセンブリに結合された加熱要素など、温度制御のための１つまたは複数の加熱要素を含み得る。いくつかの実施態様では、１つまたは複数の加熱要素は、１つまたは複数のＬＥＤであり得る。１つまたは複数のヒータは、乾式現像中に半導体基板を高温に加熱し、エッチング副生成物の揮発を促進することが可能である。
【0089】
熱乾式現像プロセスでは、フォトパターニングされた金属含有レジストは、露光領域と非露光領域との間のエッチング選択性に対して最適化された現像化学物質に曝露される。一般に、温度が低いとエッチング選択性におけるコントラストが増加し、温度が高いとエッチング選択性におけるコントラストが減少し得る。温度が高くなると、エッチング副生成物の揮発が増加し、半導体基板上での残留物の形成を限定する場合がある。いくつかの実施態様では、温度は、約２００℃未満、約２０℃～約１９０℃、約４０℃～約１２０℃、または約５０℃～約１００℃であり得る。フォトパターニングされた金属含有レジストを有機蒸気と反応させることで、約２００℃未満の温度で揮発性化合物が形成される。
【0090】
チャンバ圧力は調整することが可能であり、チャンバ圧力は、熱乾式現像中の露光領域と非露光領域との間のエッチング選択性に影響を与えることがある。いくつかの実施態様では、チャンバ圧力は比較的低く、希釈を伴わない場合があり、チャンバ圧力は、約０．１ｍＴｏｒｒ～約１０００ｍＴｏｒｒ、約０．２ｍＴｏｒｒ～約３００ｍＴｏｒｒ、または約０．５ｍＴｏｒｒ～約１００ｍＴｏｒｒであってもよい。いくつかの実施態様では、チャンバ圧力は、約２０ｍＴｏｒｒ～約２０００ｍＴｏｒｒ、または約２０ｍＴｏｒｒ～約１０００ｍＴｏｒｒ、例えば約３００ｍＴｏｒｒであってもよい。いくつかの実施態様では、チャンバ圧力は高流量で比較的高く、希釈を伴う場合があり、チャンバ圧力は、約１００Ｔｏｒｒ～約７６５Ｔｏｒｒ、または約２００Ｔｏｒｒ～約７６０Ｔｏｒｒであってもよい。
【0091】
乾式現像化学物質のガス流量を調整することができ、ガス流は、熱乾式現像中の露光領域と非露光領域との間のエッチング選択性に影響を与えることが可能である。いくつかの実施態様では、ガス流は、約０．５ＳＬＭ～約３０ＳＬＭ、約１ＳＬＭ～約２０ＳＬＭ、または約２ＳＬＭ～約１５ＳＬＭであってもよい。ガス流量は、有機蒸気および窒素、アルゴンなどのキャリアガスを含む、流されるガスの総流量を含み得る。有機蒸気流量は、総流量の一部のみであってもよく、有機蒸気流量は、約０．０１ＳＬＭ～約１ＳＬＭであり得る。高流量の場合、有機蒸気流量は、約１ＳＬＭ～約１０ＳＬＭであり得る。
【0092】
露光の期間は、熱乾式現像プロセスにおいて調整することができる。露光時間は、他の要因の中でもとりわけ、除去することが望ましいレジストの量、現像化学物質、レジストにおける架橋量、ならびにレジストの組成および性質に依存し得る。いくつかの実施態様では、露光の期間は、約５秒～約５分、約１０秒～約３分、または約１０秒～約１分であり得る。
【0093】
いくつかの実施態様では、フォトパターニングされた金属含有レジストは、プラズマフリーの熱手法で現像される。代替の実施態様では、フォトパターニングされた金属含有レジストは、プラズマ現像プロセスで現像される。フォトパターニングされた金属含有レジストは、１つまたは複数のガスのラジカル／イオンを含む現像化学物質に曝露される。１つまたは複数のガスは、トリフルオロ酢酸などの有機蒸気を含んでもよい。乾式現像のために半導体基板を処理するためのプロセスチャンバは、プラズマ生成チャンバであってもよいし、またはプロセスチャンバから離れたプラズマ生成チャンバに結合されてもよい。プラズマ生成チャンバは、当技術分野で知られている機器および技法を用いる、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタ、トランス結合プラズマ（ＴＣＰ）リアクタ、または容量結合プラズマ（ＣＣＰ）リアクタであってもよい。電磁場が１つまたは複数のガスに対して作用し、プラズマ生成チャンバ内にプラズマを発生させる。リモートプラズマからのイオンおよび／またはラジカルは、フォトパターニングされた金属含有レジストと相互作用し得る。イオンおよび／またはラジカルは、トリフルオロ酢酸などの有機酸のイオンおよび／またはラジカルを含んでもよい。いくつかの実施態様では、圧力制御のために真空ラインがプロセスチャンバに結合され、１つまたは複数のガスをプラズマ生成チャンバに送給するために現像化学物質ラインがプラズマ生成チャンバに結合されてもよい。プロセスチャンバは、基板温度制御のために基板に面する加熱アセンブリに結合されたヒータなど、温度制御のための１つまたは複数のヒータを含むことができる。いくつかの実施態様では、フォトパターニングされた金属含有レジストの現像は、高圧および低電力によって特徴付けられる穏やかなプラズマを生成するために最適化された条件に曝露される。いくつかの実施態様では、ＲＦ電力レベルを調整することができ、ＲＦ電力は、約１０００Ｗ以下、約８００Ｗ以下、または約５００Ｗ以下であってもよい。
【0094】
プラズマ活性化に加えて、またはプラズマ活性化に代えて、乾式現像プロセスにおける１つまたは複数のガスの活性化は、光活性化によって発生し得る。いくつかの実施態様では、光活性化は、紫外（ＵＶ）放射線への曝露によって達成することができる。例えば、プロセスチャンバは、ＵＶ放射線を生成するように構成されたＵＶランプなどのランプを含んでもよい。１つまたは複数のガスをＵＶ放射線に曝露すると、フォトパターニングされた金属含有レジストの乾式現像に使用することができる１つまたは複数のガスのラジカルを生成し得る。ＵＶ放射線への１つまたは複数のガスの曝露は、フォトパターニングされた金属含有レジストをＵＶ放射線に曝露することなく行うことができる。言い換えれば、フォトパターニングされた金属含有レジストは、ＵＶランプからは見えない。
【0095】
熱現像、プラズマ現像、および光活性化現像の前述の方法は、互いに組み合わせてもよいことが理解されるであろう。そのような現像方法は、同時にまたは順次適用することができる。１つまたは複数の現像方法は、気相中に乾式現像化学物質を流しながら適用することが可能である。現像はポジ型またはネガ型をもたらし得、乾式現像化学物質が非露光材料または露光材料のいずれかを選択的に除去し、マスクとして露光または非露光の対応物を残す。
【0096】
上述のように、乾式現像中のエッチング選択性は、調整可能なプロセス条件の中でもとりわけ、温度、圧力、ガス流、ガス組成、およびプラズマ電力などのプロセス条件を制御することによって調整可能である。単一のステップまたは複数のステップでエッチング選択性を調整することにより、所望のパターニングされた特性を達成することができる。いくつかの実施態様では、乾式現像中のエッチング選択性は１つまたは複数のステップにわたって調整され、これによりレジストプロファイルに影響を与える。より具体的には、レジストプロファイルにおけるテーパ量または凹角は、１つまたは複数のステップにわたって異なるエッチング選択性の乾式現像化学物質を適用することによって制御することができる。デスカム、フォトレジスト再加工、硬化、平滑化、および洗浄動作もまた、調整可能なエッチング選択性に従って調整することが可能である。
【0097】
図３Ａ～図３Ｃは、いくつかの実施態様による、乾式現像の様々な処理段階の断面概略図を示す。図３Ａ～図３Ｃに示す例は、ネガ型乾式現像を示している。図３Ａに示すように、ウエハ３００が、基板３０２と、エッチングされる基板層３０４とを含む。いくつかの実施態様では、基板層３０４は、スピンオンカーボン（ＳｏＣ）または他の材料、例えば、ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素などのアッシング可能なハードマスクを含む。いくつかの実施態様では、基板層３０４は、基板３０２上に配置された層スタックであり得る。ウエハ３００は、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジスト膜３０６をさらに含む。例えば、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジスト膜３０６は、エッチングされる基板層３０４上に配置された有機金属含有層であってもよい。フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジスト膜３０６は、約５ｎｍ～約５０ｎｍ、または約１０ｎｍ～約３０ｎｍの厚さを有し得る。フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジスト膜３０６は、ＥＵＶスキャナでのフォトパターニングの後、および／または上述のＰＥＢ処理の後にプロセスチャンバ内に提供され得る。フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジスト膜３０６は、非ＥＵＶ露光領域３０６ａと、ＥＵＶ露光領域３０６ｂとを含む。図３Ｂに示すように、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジスト膜３０６の非ＥＵＶ露光領域３０６ａは、プラズマを当てることなく乾式現像化学物質の流れに曝露することによって乾式現像プロセスで除去することができる。乾式現像化学物質は、有機酸などの有機蒸気を含み得る。有機酸には、ハロゲン化カルボン酸またはフッ素化カルボン酸が挙げられ得る。有機酸の例には、限定はしないが、トリフルオロ酢酸、ヘキサフルオロアセチルアセトン、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、およびジフルオロ酢酸が挙げられる。有機酸の他の例には、クロロジフルオロ酢酸などの混合ハロゲン化物酢酸、酢酸の硫黄含有類似体、チオ酢酸、およびチオグリコール酸が挙げられる。現像後に非ＥＵＶ露光領域３０６ａを除去することによって、レジストマスク３０８が形成される。その後、エッチングされる基板層３０４は、レジストマスク３０８を使用してエッチングすることができ、図３Ｃに図示される構造を提供する。
【0098】
有機金属酸化物膜は、四面体配位構造を有し得る。露光領域はより高いレベルのＳｎ－Ｏ－Ｓｎ架橋を有し、その結果として密度がより高くなり、ハロゲン化カルボン酸との反応性がより低く／より遅くなる。非露光領域は、Ｓｎ－ＯＨ部分の接近および縮合を遮断する嵩高いアルキル置換基の存在により、より低い密度を示す。非露光領域では、トリフルオロ酢酸などの酸は、より四面体配位の有機スズオキシド水酸化物に特徴的な、より「塩基性」でありアクセスしやすい酸素孤立電子対をより容易にプロトン化する。トリフルオロ酢酸塩の揮発性副生成物が生成され、非露光領域から除去される。いかなる理論によっても限定されるものではないが、トリフルオロ酢酸は酸素孤立電子対を選択的にプロトン化し、揮発性副生成物を形成する場合がある。アルキル基がイソプロピルである場合、典型的なＥＵＶパターニング線量では、３つのイソプロピル置換基のうち少なくとも２つが除去され、それによりＰＥＢステップの後に露光領域が凝縮して高密度のよりＳｎＯ2様の材料を形成し、これは、酸素原子がアクセスしにくいより六配位のスズ構造の採用によりトリフルオロ酢酸との反応性がより低くなり、その結果としてトリフルオロ酢酸との反応性が非常に遅くなる。
【0099】
場合によっては、現像後に残留物またはスカムが残る可能性がある。残留物は、スピンコーティング技法によって適用されるものを含む、均質性の低いＥＵＶレジスト配合物中の遅いエッチング成分から生じる場合がある。そのようなスカムは高濃度の金属を含んでいる場合があり、これはその後のパターン転写中に問題となる可能性がある。
【0100】
追加的または代替的に、現像後、現像されたパターンでエッチングされたフィーチャの側壁に粗さが形成される場合がある。この一部は、レジストが露光されないままであるべき領域で部分的もしくは完全に露光された材料が得られる、またはその逆の結果となる、光の確率論的または非最適なガウス分布に起因し得る。
【0101】
いくつかの実施態様では、乾式現像は、デスカム／平滑化動作を伴う場合がある。いくつかの実施態様では、デスカムおよび平滑化動作は、不活性ガスプラズマ脱着動作であり得る。例えば、不活性ガスプラズマ脱着動作は、ヘリウムプラズマ脱着動作であってもよい。不活性ガスプラズマ脱離動作は、乾式現像後に実施するか、または乾式現像と繰り返して実施することが可能である。
【0102】
図４Ａは、いくつかの実施態様による、不活性ガスプラズマを適用しない乾式現像の断面概略図を示す。フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジスト膜は、露光領域と、非露光領域とを含む。図４Ａに示すように、金属酸化物（例えば、ＳｎＯx）の粒子またはクラスタが、非露光領域を占める場合がある。乾式現像が進むにつれて、金属酸化物のクラスタがより集中するようになる。金属酸化物のクラスタは、一般に、除去するのが困難である。現像は、有機材料の除去に関して選択的であってもよい。非露光領域を除去した後、金属酸化物のクラスタは、スカムとして基板の表面上に残ることがある。露光領域の側壁に残る金属酸化物のクラスタは、粗さをもたらす場合がある。
【0103】
図４Ｂは、いくつかの実施態様による、デスカムのための乾式現像サイクル不活性ガスプラズマの断面概略図を示す。第１の段階は、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジスト膜の非露光領域の実質的な部分を除去する乾式現像を伴う。乾式現像化学物質には、例えば、有機酸および／またはハロゲン化水素が挙げられ得る。実質的な部分とは、非露光領域の少なくとも７０容積％を超える、非露光領域の８０容積％を超える、または非露光領域の９０容積％を超えることを表し得る。金属酸化物のクラスタは、ＥＵＶレジスト膜の残りの非露光領域の表面に集中する。第２の段階は、ヘリウムプラズマのような不活性ガスプラズマを短期間にわたって低電力および高イオンエネルギーで適用することを伴う。ヘリウムプラズマは、金属酸化物のクラスタを除去する。加えて、ヘリウムプラズマは側壁からクラスタを除去し、側壁を平滑化する。ヘリウムプラズマ処理はまた、パターニングされたＥＵＶレジスト膜を凝固または硬化させ、ハードマスクのようなより緻密な金属酸化物を形成するのに役立ち得る。ヘリウムプラズマ処理後、選択性の低い乾式エッチングステップを用いて、ＥＵＶレジスト膜の非露光領域に残っている残留物を除去することができる。
【0104】
いくつかの実施態様では、乾式現像は、ＥＵＶレジスト膜の非露光領域が除去されるまで、１つまたは複数のサイクルにわたってヘリウムプラズマ処理と繰り返してもよい。ヘリウムプラズマのデスカム／平滑化は、上述したように、結果を向上させるために乾式現像と繰り返すことが可能である。このようにして、例えば、パターンの非露光領域の有機成分の大部分が乾式現像によって除去され、次に短いヘリウムプラズマ動作により表面における集中した金属の一部を除去することができ、これにより残っている下層の有機材料へのアクセスが可能になり、これはその後の乾式現像動作／サイクルで除去することができる。ヘリウムプラズマの別のサイクルを使用して残っている金属を除去し、清浄で滑らかなフィーチャ表面を残すことが可能である。すべてまたは実質的にすべてのスカムおよび粗さの残留物が除去されて清浄で滑らかなフィーチャ表面が残るまで、このサイクリングは継続することができる。
【0105】
デスカムおよび平滑化動作のためのプロセス条件は、現像中または現像後に制御され得る。いくつかの実施態様では、反応剤の流れは、約５０ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍ、または約１００ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ、例えば約５００ｓｃｃｍのＨｅであってもよい。いくつかの実施態様では、温度は、約－６０℃～約１２０℃、約－２０℃～約６０℃、または約２０℃～約４０℃、例えば約２０℃であってもよい。いくつかの実施態様では、チャンバ圧力は、約１ｍＴｏｒｒ～約３００ｍＴｏｒｒ、約５ｍＴｏｒｒ～約１００ｍＴｏｒｒ、約５ｍＴｏｒｒ～約２０ｍＴｏｒｒ、例えば約１０ｍＴｏｒｒであってもよい。プラズマ電力は、イオンエネルギーが高い場合に比較的低くてもよい。いくつかの実施態様では、プラズマ電力は、約５０Ｗ～約１０００Ｗ、約１００Ｗ～約５００Ｗ、または約１００Ｗ～約３００Ｗ、例えば約３００Ｗであってもよい。いくつかの実施態様では、ウエハバイアスは、約１０Ｖ～約５００Ｖ、約５０Ｖ～約３００Ｖ、例えば約２００Ｖである。プラズマは、高ＲＦ周波数を使用して生成され得る。いくつかの実施態様では、ＲＦ周波数は、１３．５６ＭＨｚである。不活性ガスプラズマへの露光の期間は、プラズマ露光中のＵＶ放射線への過剰な曝露を避けるために比較的短くてもよい。いくつかの実施態様では、露光の期間は、約０．５秒～約５秒、約１秒～約３秒、例えば約２秒である。
【0106】
非露光レジスト残留物のデスカムおよび洗浄のための不活性ガスプラズマ処理は、露光レジストを硬化して凝固させるという付随的な利点を有し、それによって下層の基板をエッチングする後続の動作におけるそのハードマスク機能を強化することができる。このレジスト凝固は、ＥＵＶ露光レジストを不活性ガスプラズマによって生成されるＵＶ放射線に曝露することによって達成され、これはバイアスをオフにしてデスカム／平滑化が完了した後も継続することが可能である。デスカム／平滑化が必要ない、または実施されない場合、代わりに不活性ガスプラズマ硬化が実施されてもよい。
【0107】
本開示の有機蒸気は乾式現像プロセスで用いることができるだけでなく、トリフルオロ酢酸などの有機蒸気は、金属含有レジストを乾式除去するための乾式チャンバ洗浄または他の処理動作でも用いることが可能である。
【0108】
図５は、いくつかの実施態様による、乾式チャンバ洗浄の例示的な方法のフロー図を示す。乾式チャンバ洗浄は、堆積、ベベルおよび／もしくは裏面洗浄、ベーク、現像、またはエッチングの後に実施されてもよい。いくつかの実施態様では、乾式チャンバ洗浄は、レジスト材料の堆積後、レジスト材料の堆積と同じプロセスチャンバ内で実施され得る。プロセス５００の動作は、異なる順序で、および／または異なる、より少ない、もしくは追加の数の動作で実施されてもよい。プロセス５００の態様は、図６Ａ～図６Ｄを参照して説明され得る。プロセス２００の１つまたは複数の動作は、図７～図１１Ｂのいずれか１つに記載された装置を使用して実施することができる。いくつかの実施態様では、プロセス５００の動作は、少なくとも部分的に、１つまたは複数の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたソフトウェアに従って実装されてもよい。
【0109】
プロセス５００のブロック５０２において、金属含有レジスト材料がプロセスチャンバ内の半導体基板の表面上に堆積され、金属含有レジスト材料の一部は、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上に残留物を形成する。そのような金属含有レジスト材料の組成および堆積は、例えば、２０１９年５月９日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／３１６１８号に記載され得、上記の出願は、本開示に適用可能な方法および材料の開示について、参照により本明細書に組み込まれる。方法は、重合した有機金属材料を気相で発生させ、半導体基板上に堆積させる方法を含む。いくつかの実施態様では、金属含有レジスト材料は、金属酸化物含有ＥＵＶレジスト材料である。例えば、金属含有レジスト材料中の要素は、スズ、ハフニウム、テルル、ビスマス、インジウム、アンチモン、ヨウ素、ゲルマニウム、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施態様では、金属含有レジスト材料は、有機スズ酸化物などの有機金属酸化物を含む。
【0110】
いくつかの実施態様では、半導体基板が設けられるプロセスチャンバは、乾式堆積チャンバであってもよい。他の実施態様では、半導体基板が設けられるプロセスチャンバは、ベベルエッジおよび／もしくは裏面洗浄チャンバ、ＰＡＢ処理チャンバ、ＰＥＢ処理チャンバ、現像チャンバ、またはエッチングチャンバであり得る。前述のチャンバのいずれも、経時的に内面に金属含有レジスト材料を蓄積する場合がある。処理チャンバ内で処理される半導体基板の数が増加するにつれ、意図しない金属含有レジスト材料が残留物として内面において増加する可能性がある。金属含有レジスト材料の意図しない堆積物を除去するためには、定期的な洗浄が必要である。洗浄は「ｉｎ ｓｉｔｕ」で実施することができ、乾式チャンバ洗浄は、意図しない金属含有レジスト材料が形成される同じプロセスチャンバ内で実施される。
【0111】
残留物は、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上に形成される可能性があり、１つまたは複数の表面は、チャンバ壁、天井、床、シャワーヘッド表面、ノズル表面、および基板支持表面の１つまたは複数を含み得る。いくつかの実施態様では、残留物は、ＣＶＤまたはＡＬＤプロセスなどの乾式堆積プロセスの結果として形成される場合がある。１つまたは複数の表面上の残留物の厚さは、プロセスチャンバ内で実施される追加の処理（例えば、堆積）動作の結果として、経時的に増加し得る。いくつかの実施態様では、残留物の平均厚さは、約２ｎｍ以上、約３ｎｍ以上、約５ｎｍ以上、または約１０ｎｍ以上である。金属含有レジスト材料は、１つまたは複数の表面から剥がれ落ち、粒子を落とし、または剥離することで、処理中に後続の半導体基板を汚染する傾向がある。
【0112】
図６Ａは、プロセスチャンバのチャンバ壁６０４上に形成された金属含有ＥＵＶレジスト材料６０２の断面概略図を示す。金属含有ＥＵＶレジスト材料６０２は、金属酸化物６０６の粒子またはクラスタを含む可能性がある。金属酸化物６０６の粒子またはクラスタは、除去するのが困難であり得る。いくつかの実施態様では、金属含有ＥＵＶレジスト材料６０２は、ＣＶＤまたはＡＬＤなどの気相堆積方法によって形成される。経時的に、金属含有ＥＵＶレジスト材料６０２は、プロセスチャンバのチャンバ壁６０４上に厚く蓄積し得る。金属含有ＥＵＶレジスト材料６０２は、有機スズ酸化物であってもよい。金属酸化物６０６の粒子またはクラスタは、酸化スズを含む場合がある。
【0113】
図５に戻ると、プロセス５００のブロック５０４において、有機蒸気を含むドライエッチャントがプロセスチャンバに導入され、ドライエッチャントは、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上の残留物を少なくとも部分的に除去する。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、有機酸である。有機酸は、約３．８以下のｐＫａを有する強有機酸であってもよい。いくつかの実施態様では、有機酸は、カルボン酸を含む。いくつかの実施態様では、有機酸は、トリフルオロ酢酸を含む。有機蒸気は、ハロゲン化または少なくともフッ素化されてもよい。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、クロロジフルオロ酢酸などの混合ハロゲン化物酢酸、酢酸の硫黄含有類似体、チオ酢酸、またはチオグリコール酸を含む。いくつかの実施態様では、ドライエッチャントは、気相中のカルボン酸とハロゲン化水素の混合物を含む。例えば、ドライエッチャントは、酢酸またはギ酸と塩化水素または臭化水素の混合物を含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、および窒素などの不活性／キャリアガスの有無にかかわらず流されてもよい。
【0114】
いくつかの実施態様では、残留物の少なくとも部分的な除去は、有機蒸気を金属含有レジスト材料と反応させ、約２００℃未満の温度で揮発性化合物を形成することを含む。いくつかの実施態様では、少なくとも部分的な除去は、残留物の実質的な除去を含み、「実質的な除去」は、１つまたは複数の表面の少なくとも一部が除去後に露出するような残留物の十分な除去を指す。
【0115】
いくつかの実施態様では、プロセスチャンバは、ドライエッチャントを導入する前に乾式チャンバ洗浄のための所望の条件で準備することができる。プロセスチャンバの準備により、特定の圧力条件、遊離粒子もしくは膜不純物のレベル、水分レベル、温度条件、またはドライエッチャントからのプロセスチャンバ内の表面もしくは構成要素（例えば、基板支持体）の保護を達成することができる。いくつかの実施態様では、プロセスチャンバを準備することは、プロセスチャンバをパージおよび／またはポンピングし、不要な粒子を除去することを含んでもよい。プロセスチャンバ内の不要な粒子の除去を促進するために、パージガスをプロセスチャンバに流すことができる。有機金属前駆体のパージは、望ましくない副生成物を回避し、乾式チャンバ洗浄の前に有機金属前駆体の十分な除去を確実にするために有用であり得る。
【0116】
いくつかの実施態様では、チャンバ壁および他の構成要素を加熱し、未反応の前駆体を放出することができる。熱は、追加的または代替的に、プロセスチャンバ内の水分の除去を促進することができる。いかなる理論によっても限定されるものではないが、水分の存在により、金属含有レジスト材料を除去するためのドライエッチャントと金属含有レジスト材料との間の反応が遅くなる場合がある。加えて、プロセスチャンバ内の温度が上昇すると、金属含有レジスト材料を除去する際のエッチング速度が速くなる。プロセスチャンバ内の１つまたは複数のヒータは、１つまたは複数の表面を高温まで加熱することができる。いくつかの実施態様では、高温は、約２０℃～約１８０℃、約４０℃～約１６０℃、または約８０℃～約１４０℃であり得る。
【0117】
いくつかの実施態様では、プロセスチャンバを準備することは、プロセスチャンバ内の基板支持体上にダミー基板を設けることを含み得る。したがって、金属含有レジスト材料が堆積された半導体基板は、乾式チャンバ洗浄の前にプロセスチャンバの外に移送され得る。このようにして、半導体基板は、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面から金属含有レジスト材料の残留物を除去する際、ドライエッチャントに曝露されない。ダミー基板は、乾式チャンバ洗浄中に基板支持体（例えば、静電チャック）がドライエッチャントに曝露されるのを保護するために基板支持体上に設けることができる。あるいは、基板支持体の保護は、乾式チャンバ洗浄中に基板支持体の上に保護カバーを設けることによって行われてもよい。
【0118】
ドライエッチャントは、プロセスチャンバに結合されたシャワーヘッドまたは別々のチャンバ入口を通して導入され得る。ドライエッチャントはプロセスチャンバに流入して金属含有レジスト材料の残留物と反応し、揮発性生成物を形成し得る。いかなる理論によっても限定されるものではないが、有機金属酸化物レジスト材料は四面体配位構造を有し得、トリフルオロ酢酸などの有機蒸気は酸素孤立電子対をプロトン化し、揮発性副生成物を形成し得る。揮発性副生成物が形成された後、プロセスチャンバは、揮発性副生成物を除去するためにポンピングおよびパージすることができる。さらに、プロセスチャンバは、残留ドライエッチャントを除去するためにポンピングおよびパージされてもよい。そのような残留ドライエッチャントは、後続の半導体基板の望ましくないエッチングを引き起こす場合がある。
【0119】
乾式チャンバ洗浄は、プロセスチャンバ内に堆積されたレジスト材料の低いエッチング選択性または高いエッチング速度に対して最適化することができる。このようにして、不要なレジスト材料を迅速かつ効率的に除去することが可能である。いくつかの実施態様では、より高い温度および／またはより高い圧力により、ドライエッチャントのエッチング選択性を低下させ、エッチング速度を増加させる場合がある。例えば、レジスト材料は、最大１ｎｍ／秒のエッチング速度で除去することができる。ドライエッチャントへの曝露中、１つまたは複数の表面上の金属含有レジスト材料の残留物は、高温に曝露される場合がある。高温は、約２０℃～約１８０℃、約４０℃～約１６０℃、または約８０℃～約１４０℃であり得る。いくつかの実施態様では、金属含有レジスト材料の残留物を有機蒸気と反応させることで、約２００℃未満の温度で揮発性化合物が形成される。ドライエッチャントへの曝露中、プロセスチャンバ内の圧力が高くなる場合がある。いくつかの実施態様では、チャンバ圧力は、約０．０１Ｔｏｒｒ～７６５Ｔｏｒｒ、約０．１Ｔｏｒｒ～１００Ｔｏｒｒ、または約０．１Ｔｏｒｒ～約６Ｔｏｒｒである。いくつかの実施態様では、チャンバ圧力は、ドライエッチャントへの曝露中に高圧と低圧との間で循環される。有機蒸気の流量を調整し、エッチング選択性を制御することも可能である。いくつかの実施態様では、有機蒸気の流量は、約０．０５ＳＬＭ～約１０ＳＬＭ、または約０．１ＳＬＭ～約５ＳＬＭである。
【0120】
乾式現像に関して上述したように、乾式チャンバ洗浄は、ハロゲンの蒸気の代わりに有機酸などの有機蒸気を使用して実施される。ハロゲン化水素の蒸気などのハロゲンの蒸気は、金属含有レジスト材料の除去後に残留エッチング副生成物を残す傾向がある。しかし、トリフルオロ酢酸などの有機蒸気は、プロセスチャンバから除去するのがそれほど困難ではないより揮発性のエッチング副生成物を形成する。トリフルオロ酢酸などの有機蒸気は、プラズマフリーの熱プロセスにおける乾式チャンバ洗浄に使用され得る。言い換えれば、金属含有レジスト材料の残留物は、プラズマを当てることなく除去される。残留炭素、汚染物質、または他の残っている材料は、プラズマへの露光によって除去されてもされなくてもよい。いくつかの実施態様では、ドライエッチャントの導入に続いて、１つまたは複数の表面を酸素（Ｏ2）、オゾン（Ｏ3）、二酸化炭素（ＣＯ2）、または一酸化炭素（ＣＯ）などの酸化性ガスに曝露してもよい。
【0121】
プラズマを使用する必要がなく、熱的に堆積したままの膜（非露光または非架橋）を洗浄することができるため、本明細書に記載の手法はまた、プロセスチャンバを越えて、ツールの下流および上流の構成要素（例えば、プロセスチャンバから真空ポンプに向かう排気ライン）も洗浄することができる。より一般的には、この乾式洗浄方法は、有機蒸気による揮発性副生成物を有する金属の同様の組成を有する汚染された他の部品および構成要素を洗浄するために使用することが可能である。
【0122】
いくつかの実施態様では、プロセスチャンバの内面は、本開示の有機蒸気と適合することができる。プロセスチャンバの内面がプラズマに対して耐性を有し、かつハロゲン化水素などのハロゲンの蒸気に対して耐性を有するのではなく、内面は、本開示の有機蒸気に対して単に耐性がある任意の材料を含んでもよい。いくつかの実施態様では、プロセスチャンバのチャンバ壁は、酸化アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、またはプラスチックを含んでもよい。
【0123】
いくつかの実施態様では、プロセスチャンバは、温度を制御するために１つまたは複数の表面（例えば、チャンバ壁）に結合されたチャンバ部品温度制御部を含み得る。いくつかの実施態様では、プロセスチャンバは、ドライエッチャントを送給するためのシャワーヘッド以外のガス入口を含んでもよい。ガス入口は、金属含有レジスト材料の濃度がより高いプロセスチャンバの領域に位置決めすることができる。ガス入口は、ドライエッチャントがシャワーヘッドを介して送給されることで達する可能性が低いプロセスチャンバの領域に位置決めすることができる。いくつかの実施態様では、ガス入口は、基板支持体の下に位置決めされてもよく、プロセスチャンバの壁に位置決めされてもよく、かつ／またはプロセスチャンバの排気口の近くに位置決めされてもよい。複数のガス入口を使用して、ドライエッチャントをプロセスチャンバに送給することも可能である。これにより、プロセスチャンバ全体の乾式洗浄を確実に行うことができる。様々な実施態様において、ドライエッチャントは、シャワーヘッドとは別々の１つまたは複数のガス入口を通してプロセスチャンバに送給され、堆積ガスは、シャワーヘッドを通してプロセスチャンバに送給され得る。いくつかの実施態様では、シャワーヘッドは、シャワーヘッド内でガスを大きく隔離して保つことによって、別々のガスを供給することができる。シャワーヘッドは、複数のプレナム容積を含むことができる。複数の排気ラインを使用することで、プロセスチャンバの下流でガスを確実に分離することが可能である。スイッチを複数の排気ラインに動作可能に結合することで、堆積ガス／前駆体からドライエッチャント化学物質を分離することが可能になり得る。
【0124】
シャワーヘッドを保護するために、圧力差を使用してドライエッチャントがシャワーヘッドに入る（例えば、逆流する）ことを防止することができる。いくつかの実施態様では、ドライエッチャントは、シャワーヘッドを通してドライエッチャントを流すことによってシャワーヘッドの内面を洗浄することが可能である。しかし、残留有機蒸気または水分が、シャワーヘッドのチャネル内に保持されている場合がある。いくつかの実施態様では、シャワーヘッドは透明な材料から作製され、適切な光源で加熱され得る。例えば、適切な波長（例えば、ＩＲまたは青色波長）に調整された照射源は、残留有機蒸気および／または水分を直接加熱し、残留有機蒸気および／または水分を除去することができる。あるいは、残留有機蒸気および／または水分は、ガスパージによって除去することも可能である。
【0125】
図６Ｂは、ドライエッチャントがチャンバ壁６０４から金属含有ＥＵＶレジスト材料６０２を除去した後のチャンバ壁６０４の断面概略図を示す。ドライエッチャントは、有機酸などの有機蒸気を含み得、有機酸は、トリフルオロ酢酸を含んでもよい。チャンバ壁６０４は、低いエッチング選択性を促進するために高温に加熱することができる。プロセスチャンバは、低いエッチング選択性を促進するために高圧にすることができる。金属含有ＥＵＶレジスト材料６０２の除去は、プラズマを使用せずに行うことが可能である。金属酸化物６０６の残留粒子またはクラスタは、ドライエッチャントに曝露された後、チャンバ壁６０４上に残る場合がある。加えて、残留ドライエッチャント６０８が、プロセスチャンバ内に残ることがある。
【0126】
図５に戻ると、プロセス５００のブロック５０６において、プロセスチャンバは、プロセスチャンバから残留ドライエッチャントを除去するために任意選択でパージされる。パージ動作は、パージガスをプロセスチャンバに流すこと、またはパージガスを流すこととプロセスチャンバを所望のチャンバ圧力にポンピングすることの組み合わせを含み得る。パージガスは、不活性ガスおよび／または反応性ガスであってもよい。反応性ガスは残留ドライエッチャントと反応し、除去を容易にすることができる。反応性ガスは、例えば、有機スズ前駆体などのスズベースの前駆体であってもよい。不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、キセノン、または窒素であってもよい。チャンバ圧力は、約０．１Ｔｏｒｒ～約６Ｔｏｒｒであり得る。
【0127】
いくつかの実施態様では、パージ動作は、高温で進行し得る。高温により、プロセスチャンバからの有機蒸気の除去を促進することができる。一例では、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面に結合された１つまたは複数のヒータが、プロセスチャンバを高温に加熱することができる。別の例では、１つまたは複数のＩＲ源またはＬＥＤがプロセスチャンバ内に設置され、プロセスチャンバを高温に加熱することができる。高温は、約２０℃～約１８０℃、または約８０℃～約１４０℃であり得る。
【0128】
いくつかの実施態様では、直接またはリモートであるプラズマベースの処理は、残留ドライエッチャントの除去を促進するのに有用であり、残留ドライエッチャントは、乾式チャンバの洗浄後にプロセスチャンバの内面を覆う場合がある。他の実施態様では、非プラズマ処理が、残留ドライエッチャントの除去を加速するために有用であり得る。酸化性ガスを導入することで、残留ドライエッチャントを酸化してもよい。したがって、非プラズマ処理は、オゾンおよび／または酸素ガスの流れを送給することを含み得る。
【0129】
図６Ｃは、プロセスチャンバから残留ドライエッチャント６０８を除去した後のチャンバ壁６０４の断面概略図を示す。ポンピング／パージ動作を実施することで、プロセスチャンバから残留ドライエッチャント６０８を排気することができる。いくつかの実施態様では、チャンバ壁６０４またはプロセスチャンバの他の構成要素を加熱し、残留ドライエッチャント６０８の放出を促進することが可能である。いくつかの実施態様では、直接またはリモートであるプラズマベースの処理が残留ドライエッチャント６０８を除去するために適用されてもよく、そのようなプラズマベースの処理は、フッ素ベースのプラズマプロセス、酸素ベースのプラズマプロセス、またはそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの他の実施態様では、非プラズマ処理が残留ドライエッチャント６０８を除去するために適用されてもよい。金属酸化物６０６の粒子またはクラスタは、チャンバ壁６０４上に残る場合がある。
【0130】
図５に戻ると、プロセス５００のブロック５０８において、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上に金属含有レジスト材料の保護コーティングを形成することによって、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面が任意選択でコンディショニングされる。保護コーティングの平均厚さは、金属含有レジスト材料の残留物の平均厚さよりも小さくてもよい。いくつかの実施態様では、保護コーティングの平均厚さは、約１ｎｍ以上、約２ｎｍ以上、約３ｎｍ以上、または約１ｎｍ～約５ｎｍである。あるいは、１つまたは複数の表面は、金属含有レジスト材料とは異なる材料で作製された保護コーティングを形成することによって任意選択でコンディショニングされる。そのような保護コーティングは、有機スズ酸化物の変形であってもよい。ドライエッチャントに曝露された後、１つまたは複数の表面は、露出されたままになる。プロセスチャンバ内の露出した表面は、特にハロゲンベースの化学種による攻撃に対して脆弱であり得る。コンディショニング動作は、１つまたは複数の表面を保護することが可能である。加えて、コンディショニング動作は、１つまたは複数の表面に付着した残留粒子または金属酸化物のクラスタを覆うことができる。このようにして、金属酸化物の粒子またはクラスタが、後続の処理中にウエハを汚染する可能性が低くなる。
【0131】
プロセスチャンバの１つまたは複数の表面のコンディショニングは、ＣＶＤまたはＡＬＤ技法などの気相ベースの堆積技法によって行うことができる。有機金属材料は気相で得られ、プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上に堆積される。有機金属材料は、例えば、イソプロピル（トリス）（ジメチルアミノ）スズなどの有機スズ前駆体と水蒸気の気相反応に基づいて堆積させることができる。水蒸気の流れは、比較的少なくてもよい。コンディショニング中、基板支持体は、ダミーウエハまたは他の保護カバーによって保護または覆うことができる。保護コーティングは、チャンバ壁、床、天井、またはガス入口、シャワーヘッド、および排気ラインなどのチャンバ構成要素上に形成されてもよい。金属含有レジスト材料の保護コーティングの堆積後、過剰な前駆体および／または逆反応剤を除去するためにポンピング／パージ動作が続く場合がある。プロセスチャンバの１つまたは複数の表面をコンディショニングすることで、金属酸化物の残留粒子を捕捉し、粒子汚染を限定することができる。
【0132】
図６Ｄは、プロセスチャンバのチャンバ壁６０４上に形成された金属含有レジスト材料６１０の断面概略図を示す。金属含有ＥＵＶレジスト材料６１０は、コンディショニング動作において再堆積され、処理中にチャンバ壁６０４を保護し、金属酸化物６０６の粒子またはクラスタをウエハの汚染から捕捉することができる。これは、チャンバシーズニングとも呼ばれることがある。金属含有ＥＵＶレジスト材料６１０は、ＣＶＤまたはＡＬＤなどの気相堆積方法によって形成される。いくつかの実施態様では、金属含有ＥＵＶレジスト材料６１０は、有機スズ酸化物であってもよい。チャンバ壁６０４およびプロセスチャンバの他の内面をコンディショニング／シーズニングすることによって、半導体基板上で堆積動作を再開する際に望ましくない最初のウエハの影響が軽減される。
【0133】
本開示は、露光および／または現像されたＥＵＶ感受性膜の除去に頻繁に言及するが、記載された除去プロセスは、同様の組成のＥＵＶ膜（例えば、他のＭＯxＲyベースの膜）、例えば、非露光ＥＵＶレジスト膜を含む、金属が有機蒸気と共に揮発性副生成物を形成し得る金属酸化物を含む他の膜に拡張することができる。いくつかの実施態様では、ＥＵＶレジスト以外の膜、例えばハードマスク、ＵＶレジスト、または他の用途を有する同様の組成の膜をこの方法によって除去することができ、この点において、記載される除去プロセスは、その機能ではなく、膜の化学組成に関係する。
【0134】
装置
本開示の装置は、ＥＵＶレジストを乾式除去するように構成される。装置は、乾式現像または乾式チャンバ洗浄を実施するように構成され得る。装置は、堆積、ベベルおよび裏面洗浄、塗布後ベーク、ＥＵＶ走査、露光後ベーク、フォトレジスト再加工、デスカム、平滑化、硬化、および他の動作などの他の処理動作用に構成することができる。いくつかの実施態様では、装置は、すべての乾燥動作を実施するように構成される。いくつかの実施態様では、装置は、湿式動作と乾式動作の組み合わせを実施するように構成される。装置は、同じプロセスチャンバ内に単一のウエハチャンバまたは複数のステーションを含むことができる。同じプロセスチャンバ内に複数のステーションがある場合、本開示で説明されるような様々な処理動作は、同じプロセスチャンバ内の異なるステーションで実施されてもよい。一例では、ＰＥＢ熱処理をあるステーションで実施し、現像を別のステーションで実施することができる。
本開示の装置は、ＥＵＶレジストを乾式除去するように構成される。装置は、乾式現像または乾式チャンバ洗浄を実施するように構成され得る。装置は、堆積、ベベルおよび裏面洗浄、塗布後ベーク、ＥＵＶ走査、露光後ベーク、フォトレジスト再加工、デスカム、平滑化、硬化、および他の動作などの他の処理動作用に構成することができる。いくつかの実施態様では、装置は、すべての乾燥動作を実施するように構成される。いくつかの実施態様では、装置は、湿式動作と乾式動作の組み合わせを実施するように構成される。装置は、同じプロセスチャンバ内に単一のウエハチャンバまたは複数のステーションを含むことができる。同じプロセスチャンバ内に複数のステーションがある場合、本開示で説明されるような様々な処理動作は、同じプロセスチャンバ内の異なるステーションで実施されてもよい。一例では、ＰＥＢ熱処理をあるステーションで実施し、現像を別のステーションで実施することができる。
【0135】
ＥＵＶレジストを乾式除去するように構成された装置は、基板支持体を有するプロセスチャンバを含む。装置は、エッチングガスを送給するためにプロセスチャンバに結合された乾式エッチングラインを含むことができる。いくつかの実施態様では、エッチングガスは、トリフルオロ酢酸などの有機蒸気を含む。装置は、温度制御のために１つまたは複数のヒータを含み得る。そのようなヒータは、プロセスチャンバおよび／または基板支持体に設けることができる。いくつかの実施態様では、意図しないＥＵＶレジストが形成される傾向にある領域の近くにエッチングガスを流すために、複数のガス入口がプロセスチャンバ内に位置決めされ得る。装置は、粒子数、ウエハ数、厚さ数、または乾式チャンバ洗浄をトリガするための、および／もしくは乾式チャンバ洗浄の終点をトリガするための他のパラメータを感知するための１つまたは複数のセンサをさらに含むことができる。
【0136】
いくつかの実施態様では、プロセスチャンバは、プラスチックなどの安価な材料で作製される。他のいくつかの実施態様では、プロセスチャンバは、陽極酸化アルミニウムなどの金属、または酸化アルミニウムなどのセラミックで作製される。
【0137】
図７は、いくつかの実施態様による、乾式現像、洗浄、再加工、デスカム、および平滑化動作を実施するのに適した例示的なプロセスステーションの概略図を図示する。複数のプロセスステーション７００が、共通の低圧プロセスツール環境に含まれてもよい。例えば、図８は、カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社から入手可能なＶＥＣＴＯＲ（登録商標）処理ツールなどのマルチステーション処理ツール８００の一実施態様を図示する。いくつかの実施態様では、プロセスツール８００の１つまたは複数のハードウェアパラメータ（以下で詳細に説明されるものを含む）は、１つまたは複数のコンピュータコントローラ８５０によってプログラム的に調整することができる。
【0138】
プロセスステーションは、クラスタツール内のモジュールとして構成することができる。図１０は、本明細書に記載の実施態様の実施に適した真空統合堆積およびパターニングモジュールを有する半導体プロセスクラスタツールアーキテクチャを図示する。そのようなクラスタプロセスツールアーキテクチャは、上述され、図９および図１０を参照して以下でさらに説明されるように、レジスト堆積、レジスト露光（ＥＵＶスキャナ）、レジスト現像、およびエッチングモジュールを含むことができる。
【0139】
いくつかの実施態様では、例えば乾式現像およびエッチングまたは乾式堆積および乾式チャンバ洗浄など、特定の処理機能を同じモジュール内で連続して実施することができる。また、本開示の実施態様は、本明細書で説明するように、エッチングされる層または層スタック上に配置されたＥＵＶレジスト薄膜層を含むウエハを、ＥＵＶスキャナにおけるフォトパターニングに続いて乾式現像／エッチングチャンバに受け取り、フォトパターニングされたＥＵＶレジスト薄膜層を乾式現像し、次にマスクとしてパターニングされたＥＵＶレジストを使用して下層をエッチングするための方法および装置を対象とする。
【0140】
図７に戻ると、プロセスステーション７００は、プロセスガスを分配シャワーヘッド７０６に送給するための反応剤送給システム７０１と流体連通する。反応剤送給システム７０１は、シャワーヘッド７０６に送給するプロセスガスをブレンドおよび／または調整するための混合容器７０４を含む。１つまたは複数の混合容器入口弁７２０は、混合容器７０４へのプロセスガスの導入を制御することができる。プラズマ露光が使用される場合、プラズマは、シャワーヘッド７０６にも送給され得るか、またはプロセスステーション７００で生成され得る。上記のように、少なくともいくつかの実施態様では、非プラズマ熱露光が好まれる。
【0141】
図７は、混合容器７０４に供給される液体反応剤を気化するための任意選択の気化ポイント７０３を含む。いくつかの実施態様では、気化されてプロセスステーション７００に送給される液体の質量流量を制御するために、液体流コントローラ（ＬＦＣ）を気化ポイント７０３の上流に設けることができる。例えば、ＬＦＣは、ＬＦＣの下流に位置する熱質量流量計（ＭＦＭ）を含み得る。次に、ＬＦＣのプランジャ弁は、ＭＦＭと電気的に通信する比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラによって提供されるフィードバック制御信号に応答して調整され得る。
【0142】
シャワーヘッド７０６は、プロセスガスを基板７１２に向かって分配する。図７に示す実施態様では、基板７１２は、シャワーヘッド７０６の下に位置し、台座７０８上に静止した状態で示されている。シャワーヘッド７０６は、任意の適切な形状を有してもよく、プロセスガスを基板７１２に分配するための任意の適切な数および配置のポートを有してもよい。
【0143】
いくつかの実施態様では、台座７０８を上昇または下降させ、基板７１２を基板７１２とシャワーヘッド７０６との間の容積７０７に露出させることができる。いくつかの実施態様では、台座の高さは、適切なコンピュータコントローラ７５０によってプログラム的に調整することができることが理解されよう。いくつかの実施態様では、シャワーヘッド７０６は、複数の温度制御部を有する複数のプレナム容積を有し得る。
【0144】
いくつかの実施態様では、台座７０８は、ヒータ７１０を介して温度制御され得る。いくつかの実施態様では、台座７０８は、開示された実施態様に記載のようにトリフルオロ酢酸などの有機蒸気現像化学物質へのフォトパターニングされたレジストの非プラズマ熱露光中、０℃超～３００℃以上、例えば４０℃～１６０℃、例えば約８０℃～１４０℃の温度に加熱されてもよい。いくつかの実施態様では、台座７０８のヒータ７１０は、複数の独立して制御可能な温度制御ゾーンを含むことができる。
【0145】
さらに、いくつかの実施態様では、プロセスステーション７００についての圧力制御は、バタフライ弁７１８によって提供され得る。図７の実施態様に示すように、バタフライ弁７１８は、下流の真空ポンプ（図示せず）によって提供される真空を絞る。しかし、いくつかの実施態様では、プロセスステーション７００の圧力制御はまた、プロセスステーション７００に導入される１つまたは複数のガスの流量を変化させることによって調整することができる。
【0146】
いくつかの実施態様では、シャワーヘッド７０６の位置を台座７０８に対して調整し、基板７１２とシャワーヘッド７０６との間の容積７０７を変化させることができる。さらに、台座７０８および／またはシャワーヘッド７０６の垂直位置は、本開示の範囲内の任意の適切な機構によって変化させてもよいことが理解されよう。いくつかの実施態様では、台座７０８は、基板７１２の配向を回転させるための回転軸を含んでもよい。いくつかの実施態様では、これらの例示的な調整の１つまたは複数は、１つまたは複数の適切なコンピュータコントローラによってプログラム的に実施することができることが理解されよう。
【0147】
例えばデスカムまたは平滑化動作において、プラズマが使用され得る場合、シャワーヘッド７０６および台座７０８は、プラズマに電力を供給するために、高周波（ＲＦ）電源７１４および整合ネットワーク７１６と電気的に通信する。いくつかの実施態様では、プラズマエネルギーは、プロセスステーション圧力、ガス濃度、ＲＦ源電力、ＲＦ源周波数、およびプラズマ電力パルスタイミングの１つまたは複数を制御することによって制御することができる。例えば、ＲＦ電源７１４および整合ネットワーク７１６は、任意の適切な電力で動作してラジカル種の所望の組成を有するプラズマを形成することができる。適切な電力の例は、最大約５００Ｗである。
【0148】
いくつかの実施態様では、コントローラ７５０に対する命令は、入出力制御（ＩＯＣ）シーケンス命令を介して提供され得る。一例では、プロセス段階に対する条件を設定するための命令は、プロセスレシピの対応するレシピ段階に含まれてもよい。場合によっては、プロセスレシピ段階は、プロセス段階に対するすべての命令がそのプロセス段階と同時に実行されるように、順に配置されてもよい。いくつかの実施態様では、１つまたは複数のリアクタパラメータを設定するための命令がレシピ段階に含まれてもよい。例えば、レシピ段階は、トリフルオロ酢酸などの乾式現像化学物質反応ガスの流量を設定するための命令、およびレシピ段階のための時間遅延命令を含んでもよい。いくつかの実施態様では、コントローラ７５０は、図８のシステムコントローラ８５０に関して以下で説明される特徴のいずれかを含むことができる。
【0149】
上述のように、１つまたは複数のプロセスステーションをマルチステーション処理ツールに含めることができる。図８は、インバウンドロードロック８０２およびアウトバウンドロードロック８０４を備え、これらのいずれかまたは両方がリモートプラズマ源を含み得るマルチステーション処理ツール８００の一実施態様の概略図を示す。ロボット８０６は、大気圧において、ポッド８０８を介してロードされたカセットから、大気圧ポート８１０を介してインバウンドロードロック８０２にウエハを移動させるように構成される。ウエハは、ロボット８０６によって、インバウンドロードロック８０２の台座８１２上に載置され、大気圧ポート８１０が閉じられ、ロードロックがポンプダウンされる。インバウンドロードロック８０２がリモートプラズマ源を含む場合、ウエハは、処理チャンバ８１４に導入される前にロードロック内で基板表面を処理するためにリモートプラズマ処理を受けてもよい。さらに、ウエハはまた、例えば、水分および吸収したガスを除去するためにインバウンドロードロック８０２においても加熱されてもよい。次に、処理チャンバ８１４へのチャンバ搬送ポート８１６が開かれ、別のロボット（図示せず）が、処理のためにリアクタ内に示す第１のステーションの台座上のリアクタ内にウエハを配置する。図８に図示される実施態様はロードロックを含んでいるが、いくつかの実施態様では、プロセスステーションにウエハを直接進入させてもよいことが理解されよう。
【0150】
図示の処理チャンバ８１４は、図８に示す実施態様において１から４まで番号が付けられた４つのプロセスステーションを含む。各ステーションは、加熱台座（ステーション１に対して８１８で示す）と、ガスライン入口とを有する。いくつかの実施態様では、各プロセスステーションは、異なる目的または複数の目的を有し得ることが理解されよう。例えば、いくつかの実施態様では、プロセスステーションは乾式現像モードとエッチングプロセスモードとの間で切り替え可能であってもよい。追加的または代替的に、いくつかの実施態様では、処理チャンバ８１４は、乾式現像およびエッチングプロセスステーションの１つまたは複数の対応する対を含んでもよい。図示の処理チャンバ８１４は４つのステーションを含むが、本開示による処理チャンバは、任意の適切な数のステーションを有してもよいことが理解されるであろう。例えば、いくつかの実施態様では、処理チャンバは、５つ以上のステーションを有してもよく、他の実施態様では、処理チャンバは、３つ以下のステーションを有してもよい。
【0151】
図８は、処理チャンバ８１４内でウエハを移送するためのウエハハンドリングシステム８９０の一実施態様を図示する。いくつかの実施態様では、ウエハハンドリングシステム８９０は、様々なプロセスステーション間および／またはプロセスステーションとロードロックとの間でウエハを移送することができる。任意の適切なウエハハンドリングシステムが用いられてもよいことが理解されよう。非限定的な例として、ウエハカルーセルおよびウエハハンドリングロボットが挙げられる。図８はまた、プロセスツール８００のプロセス条件およびハードウェア状態を制御するために用いられるシステムコントローラ８５０の一実施態様を図示する。システムコントローラ８５０は、１つまたは複数のメモリデバイス８５６と、１つまたは複数の大容量記憶デバイス８５４と、１つまたは複数のプロセッサ８５２とを含むことができる。プロセッサ８５２は、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタル入出力接続、ステッピングモータコントローラボードなどを含み得る。
【0152】
いくつかの実施態様では、システムコントローラ８５０は、プロセスツール８００の活動のすべてを制御する。システムコントローラ８５０は、大容量記憶デバイス８５４に記憶され、メモリデバイス８５６にロードされ、プロセッサ８５２で実行されるシステム制御ソフトウェア８５８を実行する。あるいは、制御論理は、コントローラ８５０にハードコード化されてもよい。特定用途向け集積回路、プログラマブル論理デバイス（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはＦＰＧＡ）などをこれらの目的のために使用することができる。以下の説明では、「ソフトウェア」または「コード」が使用される場合は常に、機能的に同等のハードコード化された論理をその代わりに使用することができる。システム制御ソフトウェア８５８は、タイミング、ガスの混合、ガス流量、チャンバ圧力および／またはステーション圧力、チャンバ温度および／またはステーション温度、ウエハ温度、目標電力レベル、ＲＦ電力レベル、基板台座、チャック位置および／またはサセプタ位置、ならびにプロセスツール８００によって実施される特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令を含み得る。システム制御ソフトウェア８５８は、任意の適切な方法で構成され得る。例えば、様々なプロセスツール構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトは、様々なプロセスツールプロセスを実行するために使用されるプロセスツール構成要素の動作を制御するために書かれてもよい。システム制御ソフトウェア８５８は、任意の適切なコンピュータ可読プログラミング言語でコード化され得る。
【0153】
いくつかの実施態様では、システム制御ソフトウェア８５８は、上述の様々なパラメータを制御するための入出力制御（ＩＯＣ）シーケンス命令を含み得る。いくつかの実施態様では、システムコントローラ８５０に関連する大容量記憶デバイス８５４および／またはメモリデバイス８５６に記憶された他のコンピュータソフトウェアおよび／またはプログラムが用いられてもよい。この目的のためのプログラムまたはプログラムのセクションの例には、基板位置決めプログラム、プロセスガス制御プログラム、圧力制御プログラム、ヒータ制御プログラム、およびプラズマ制御プログラムが挙げられる。
【0154】
基板位置決めプログラムは、基板を台座８１８上にロードし、基板とプロセスツール８００の他の部分との間隔を制御するために使用されるプロセスツール構成要素のプログラムコードを含むことができる。
【0155】
プロセスガス制御プログラムは、プロセスステーションの圧力を安定化するために、有機蒸気組成（例えば、本明細書に記載のトリフルオロ酢酸）および流量を制御するためのコード、および任意選択で、堆積前にガスを１つまたは複数のプロセスステーションに流すためのコードを含むことができる。圧力制御プログラムは、例えば、プロセスステーションの排気システムのスロットル弁、プロセスステーションへのガス流などを調節することによってプロセスステーションの圧力を制御するためのコードを含み得る。
【0156】
ヒータ制御プログラムは、基板を加熱するために使用される加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを含むことができる。あるいは、ヒータ制御プログラムは、基板への熱伝達ガス（ヘリウムなど）の送給を制御することができる。
【0157】
プラズマ制御プログラムは、本明細書の実施態様に従って１つまたは複数のプロセスステーション内のプロセス電極に適用されるＲＦ電力レベルを設定するためのコードを含むことができる。
【0158】
圧力制御プログラムは、本明細書の実施態様に従って反応チャンバ内の圧力を維持するためのコードを含むことができる。
【0159】
いくつかの実施態様では、システムコントローラ８５０に関連するユーザインターフェースが存在してもよい。ユーザインターフェースは、ディスプレイ画面、装置および／またはプロセス条件のグラフィカルソフトウェアディスプレイ、ならびにポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォンなどのユーザ入力デバイスを含むことができる。
【0160】
いくつかの実施態様では、システムコントローラ８５０によって調整されたパラメータは、プロセス条件に関係するものであってもよい。非限定的な例として、プロセスガス組成および流量、温度、圧力、プラズマ条件（ＲＦバイアス電力レベルなど）などが挙げられる。これらのパラメータは、レシピの形態でユーザに提供されてもよく、ユーザインターフェースを利用して入力することができる。
【0161】
プロセスを監視するための信号は、様々なプロセスツールセンサからシステムコントローラ８５０のアナログおよび／またはデジタル入力接続によって提供されてもよい。プロセスを制御するための信号は、プロセスツール８００のアナログおよびデジタル出力接続で出力することができる。監視することができるプロセスツールセンサの非限定的な例は、マスフローコントローラ、圧力センサ（圧力計など）、熱電対などを含む。適切にプログラムされたフィードバックおよび制御アルゴリズムをこれらのセンサからのデータと共に使用して、プロセス条件を維持することができる。
【0162】
システムコントローラ８５０は、上述の堆積プロセスを実施するためのプログラム命令を提供することができる。プログラム命令は、ＤＣ電力レベル、ＲＦバイアス電力レベル、圧力、温度などの様々なプロセスパラメータを制御することが可能である。命令は、本明細書に記載の様々な実施態様に従って現像、洗浄、および／またはエッチングプロセスを動作させるパラメータを制御することができる。
【0163】
システムコントローラ８５０は、典型的には、装置が開示された実施態様に従って方法を実施するように命令を実行するように構成された１つまたは複数のメモリデバイスおよび１つまたは複数のプロセッサを含む。開示された実施態様に従ってプロセス動作を制御するための命令を含む機械可読媒体は、システムコントローラ８５０に結合され得る。
【0164】
いくつかの実施態様では、システムコントローラ８５０はシステムの一部であり、そのようなシステムは上述した例の一部であってもよい。そのようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、１つまたは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理機器を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のシステム動作を制御するための電子機器と一体化されてもよい。そのような電子機器は「コントローラ」と呼ばれることがあり、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素または副部品を制御してもよい。システムコントローラ８５０は、処理条件および／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。そのようなプロセスとしては、処理ガスの送給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送給設定、位置および動作設定、特定のシステムに接続または連動するツールおよび他の移送ツールに対するウエハの搬入と搬出、および／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出が含まれる。
【0165】
広義には、システムコントローラ８５０は、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、論理、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義されてもよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／または１つまたは複数のマイクロプロセッサ、すなわちプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でシステムコントローラ８５０に通信される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上で、または半導体ウエハ用に、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してもよい。動作パラメータは、いくつかの実施態様では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハダイの製作における１つまたは複数の処理ステップを実現するためプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってもよい。
【0166】
システムコントローラ８５０は、いくつかの実施態様では、システムと統合または結合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であってもよく、またはそのようなコンピュータに結合されてもよく、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、システムコントローラ８５０は、「クラウド」内にあってもよいし、ファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部であってもよい。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製作動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始してもよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワークを通じてプロセスレシピをシステムに提供することができる。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてもよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでもよく、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、システムコントローラ８５０は命令をデータの形式で受信する。そのようなデータは、１つまたは複数の動作中に実施される各処理ステップのためのパラメータを特定するものである。パラメータは、実施されるプロセスのタイプ、およびシステムコントローラ８５０が連動または制御するように構成されるツールのタイプに特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、システムコントローラ８５０は、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書で説明されるプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを含むことによって分散されてもよい。このような目的のための分散型コントローラの例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられるであろう。
【0167】
例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、ＡＬＤチャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ＥＵＶリソグラフィチャンバ（スキャナ）またはモジュール、現像チャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連するか使用されてもよい任意の他の半導体処理システムを含むことができるが、これらに限定されない。
【0168】
上述のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、システムコントローラ８５０は、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信してもよい。
【0169】
特定の実施態様では、いくつかの実施態様の実施に適したエッチング動作に適切であり得るＩＣＰリアクタが、ここで説明される。ＩＣＰリアクタが本明細書では説明されるが、いくつかの実施態様では、容量結合プラズマリアクタも使用することができることを理解されたい。
【0170】
図９は、乾式現像、洗浄、および／またはエッチングなどの特定の実施態様または実施態様の態様を実施するのに適切な誘導結合プラズマ装置９００の断面図を概略的に示し、その一例は、カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社によって製造されるＫｉｙｏ（登録商標）リアクタである。他の実施態様では、本明細書に記載の乾式現像、洗浄、および／またはエッチングプロセスを行う機能を有する他のツールまたはツールタイプを使用して実施することができる。
【0171】
誘導結合プラズマ装置９００は、チャンバ壁９０１および窓９１１によって構造的に画定された総合プロセスチャンバ９２４を含む。チャンバ壁９０１は、ステンレス鋼、アルミニウム、またはプラスチックから製作することができる。窓９１１は、石英または他の誘電体材料から製作することができる。任意選択の内部プラズマグリッド９５０は、総合プロセスチャンバを上部サブチャンバ９０２および下部サブチャンバ９０３に分割する。多くの実施態様では、プラズマグリッド９５０を除去することができ、それによってサブチャンバ９０２および９０３からなるチャンバ空間を利用することができる。チャック９１７が、底部内面近くの下部サブチャンバ９０３内に位置決めされる。チャック９１７は、エッチングおよび堆積プロセスが実施される半導体ウエハ９１９を受け入れて保持するように構成される。チャック９１７は、存在する場合、ウエハ９１９を支持するための静電チャックであり得る。いくつかの実施態様では、エッジリング（図示せず）がチャック９１７を囲み、チャック９１７の上に存在する場合、ウエハ９１９の上面とほぼ平面である上面を有する。チャック９１７はまた、ウエハ９１９をチャックおよびデチャックするための静電電極を含む。この目的のために、フィルタおよびＤＣクランプ電源（図示せず）が設けられてもよい。チャック９１７からウエハ９１９を持ち上げるための他の制御システムもまた、設けられてもよい。チャック９１７は、ＲＦ電源９２３を使用して充電させることができる。ＲＦ電源９２３は、接続９２７を通して整合回路９２１に接続される。整合回路９２１は、接続９２５を通してチャック９１７に接続される。このようにして、ＲＦ電源９２３はチャック９１７に接続される。様々な実施態様において、静電チャックのバイアス電力は、約５０Ｖに設定されてもよいし、開示された実施態様に従って実施されるプロセスに応じて異なるバイアス電力に設定されてもよい。例えば、バイアス電力は、約２０Ｖ～約１００Ｖ、または約３０Ｖ～約１５０Ｖであってもよい。
【0172】
プラズマ生成のための要素は、コイル９３３を含み、窓９１１の上に位置決めされる。いくつかの実施態様では、コイルは、開示された実施態様では使用されない。コイル９３３は、導電性材料から製作され、少なくとも１つの完全なターンを含む。図９に示すコイル９３３の例は、３ターンを含む。コイル９３３の断面は記号で示されており、「Ｘ」を有するコイルはページ内に回転して延びるが、「●」を有するコイルはページ外に回転して延びる。プラズマ生成のための要素はまた、ＲＦ電力をコイル９３３に供給するように構成されたＲＦ電源９４１を含む。一般に、ＲＦ電源９４１は、接続９４５を通して整合回路９３９に接続される。整合回路９３９は、接続９４３を通してコイル９３３に接続される。このようにして、ＲＦ電源９４１はコイル９３３に接続される。任意選択のファラデーシールド９４９は、コイル９３３と窓９１１との間に位置決めされる。ファラデーシールド９４９は、コイル９３３に対して間隔を置いて離れた関係に維持され得る。いくつかの実施態様では、ファラデーシールド９４９は、窓９１１のすぐ上に配置される。いくつかの実施態様では、ファラデーシールド９４９は、窓９１１とチャック９１７との間にある。いくつかの実施態様では、ファラデーシールド９４９は、コイル９３３に対して間隔を置いて離れた関係に維持されない。例えば、ファラデーシールド９４９は、ギャップなく窓９１１の直下にあってもよい。コイル９３３、ファラデーシールド９４９、および窓９１１は各々、互いに実質的に平行になるように構成される。ファラデーシールド９４９は、金属または他の種がプロセスチャンバ９２４の窓９１１上に堆積するのを防止することができる。
【0173】
プロセスガスは、上部サブチャンバ９０２に位置決めされた１つまたは複数の主ガス流入口９６０および／または１つまたは複数のサイドガス流入口９７０を介してプロセスチャンバに流入することができる。同様に、明示的に示されていないが、同様のガス流入口を使用して、プロセスガスを容量結合プラズマ処理チャンバに供給することができる。真空ポンプ、例えば、１段または２段機械式ドライポンプおよび／またはターボ分子ポンプ９４０を使用して、プロセスチャンバ９２４からプロセスガスを引き出し、プロセスチャンバ９２４内の圧力を維持することができる。例えば、真空ポンプを使用して、パージ動作中に下部サブチャンバ９０３を排気することができる。真空ポンプによって提供される真空環境の適用を選択的に制御するために、弁制御導管を使用して真空ポンプをプロセスチャンバ９２４に流体接続することができる。これは、プラズマ処理動作中、スロットル弁（図示せず）または振り子弁（図示せず）などの閉ループ制御流量制限デバイスを用いて行うことができる。同様に、容量結合プラズマ処理チャンバへの真空ポンプおよび弁制御流体接続も用いることができる。
【0174】
装置９００の動作中、１つまたは複数のプロセスガスは、ガス流入口９６０および／または９７０を通して供給され得る。特定の実施態様では、プロセスガスは、主ガス流入口９６０のみを通して、またはサイドガス流入口９７０のみを通して供給され得る。場合によっては、図に示すガス流入口は、より複雑なガス流入口、例えば、１つまたは複数のシャワーヘッドに置き換えられてもよい。ファラデーシールド９４９および／または任意選択のグリッド９５０は、プロセスチャンバへ９２４のプロセスガスの送給を可能にする内部チャネルおよび穴を含み得る。ファラデーシールド９４９および任意選択のグリッド９５０のいずれかまたは両方が、プロセスガスを送給するためのシャワーヘッドとして機能してもよい。いくつかの実施態様では、液体気化および送給システムは、プロセスチャンバ９２４の上流に配置され得、それにより液体反応剤または前駆体が気化されると、気化した反応剤または前駆体は、ガス流入口９６０および／または９７０を介してプロセスチャンバ９２４に導入される。
【0175】
高周波電力は、ＲＦ電源９４１からコイル９３３に供給され、ＲＦ電流がコイル９３３を通って流れるようにする。コイル９３３を通って流れるＲＦ電流は、コイル９３３の周りに電磁場を生成する。電磁場は、上部サブチャンバ９０２内で誘導電流を生成する。様々な生成されたイオンおよびラジカルとウエハ９１９の物理的および化学的相互作用により、ウエハ９１９のフィーチャがエッチングされ、ウエハ９１９上に層を選択的に堆積させる。
【0176】
プラズマグリッド９５０が、上部サブチャンバ９０２と下部サブチャンバ９０３の両方が存在するように使用される場合、誘導電流は、上部サブチャンバ９０２に存在するガスに作用し、上部サブチャンバ９０２に電子－イオンプラズマを生成する。任意選択の内部プラズマグリッド９５０は、下部サブチャンバ９０３内の熱電子の数を限定する。いくつかの実施態様では、装置９００は、下部サブチャンバ９０３に存在するプラズマがイオン－イオンプラズマであるように設計および動作される。
【0177】
上部電子－イオンプラズマと下部イオン－イオンプラズマの両方が正イオンおよび負イオンを含むことができるが、イオン－イオンプラズマは、正イオンに対して負イオンの比率が大きい。揮発性エッチングおよび／または堆積副生成物は、ポート９２２を通して下部サブチャンバ９０３から除去され得る。本明細書に開示されるチャック９１７は、約１０℃～約２５０℃の範囲の高温で動作することができる。温度は、プロセス動作および特定のレシピに依存する。
【0178】
装置９００は、クリーンルームまたは製作施設に設置される場合、設備（図示せず）に結合されてもよい。設備は、処理ガス、真空、温度制御、および環境粒子制御を提供する配管を含む。これらの設備は、目的の製作施設に設置されると、装置９００に結合される。加えて、装置９００は、ロボットが典型的な自動動作を使用して半導体ウエハを装置９００に出入りすることを可能にする移送チャンバに結合され得る。
【0179】
いくつかの実施態様では、システムコントローラ９３０（１つまたは複数の物理的または論理的コントローラを含むことができる）が、プロセスチャンバ９２４の動作の一部またはすべてを制御する。システムコントローラ９３０は、１つまたは複数のメモリデバイスと、１つまたは複数のプロセッサとを含むことができる。いくつかの実施態様では、装置９００は、開示された実施態様が実施されるときに流量および期間を制御するための切り替えシステムを含む。いくつかの実施態様では、装置９００は、最大約５００ｍｓ、または最大約７５０ｍｓの切り替え時間を有することができる。切り替え時間は、流れる化学物質、選択されたレシピ、リアクタアーキテクチャ、および他の要因に依存し得る。
【0180】
いくつかの実施態様では、システムコントローラ９３０はシステムの一部であり、そのようなシステムは上述した例の一部であってもよい。そのようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、１つまたは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理機器を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のシステム動作を制御するための電子機器と一体化されてもよい。そのような電子機器はシステムコントローラ９３０に一体化され、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素または副部品を制御してもよい。システムコントローラ９３０は、処理パラメータおよび／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。そのようなプロセスとしては、処理ガスの送給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送給設定、位置および動作設定、特定のシステムに接続または連動するツールおよび他の移送ツールに対するウエハの搬入と搬出、および／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出が含まれる。
【0181】
広義には、システムコントローラ９３０は、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、論理、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義されてもよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／または１つまたは複数のマイクロプロセッサ、すなわちプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上で、または半導体ウエハ用に、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してもよい。動作パラメータは、いくつかの実施態様では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハダイの製作または除去における１つまたは複数の処理ステップを実現するためプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってもよい。
【0182】
システムコントローラ９３０は、いくつかの実施態様では、システムと統合または結合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であってもよく、またはそのようなコンピュータに結合されてもよく、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部であってもよい。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製作動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始してもよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワークを通じてプロセスレシピをシステムに提供することができる。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてもよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでもよく、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、システムコントローラ９３０は命令をデータの形式で受信する。そのようなデータは、１つまたは複数の動作中に実施される各処理ステップのためのパラメータを特定するものである。パラメータは、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラが連動または制御するように構成されるツールのタイプに特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、システムコントローラ９３０は、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書で説明されるプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを含むことによって分散されてもよい。このような目的のための分散型コントローラの例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられるであろう。
【0183】
例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、ＡＬＤチャンバまたはモジュール、ＡＬＥチャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ＥＵＶリソグラフィチャンバ（スキャナ）またはモジュール、乾式現像チャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連するか使用されてもよい任意の他の半導体処理システムを含むことができるが、これらに限定されない。
【0184】
上述のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信してもよい。
【0185】
ＥＵＶＬパターニングは、多くの場合スキャナと呼ばれる任意の適切なツール、例えばオランダ国ベルドホーフェンのＡＳＭＬによって供給されるＴＷＩＮＳＣＡＮ ＮＸＥ：３３００Ｂ（登録商標）プラットフォームを使用して行うことができる）。ＥＵＶＬパターニングツールは、本明細書で説明される堆積およびエッチングのためにそこから基板を出し入れするスタンドアロンデバイスであってもよい。または、以下で説明するように、ＥＵＶＬパターニングツールは、より大きなマルチ構成要素ツール上のモジュールであってもよい。図１０は、本明細書に記載のプロセスの実施に適した、真空移送モジュールとインターフェースする真空統合堆積、ＥＵＶパターニング、および乾式現像／エッチングモジュールを有する半導体プロセスクラスタツールアーキテクチャを図示する。プロセスはそのような真空統合装置なしで行うことができるが、そのような装置は、いくつかの実施態様において有利であり得る。
【0186】
図１０は、本明細書に記載のプロセスの実施に適した、真空移送モジュールとインターフェースする真空統合堆積およびパターニングモジュールを有する半導体プロセスクラスタツールアーキテクチャを図示する。複数の保管施設および処理モジュールの間でウエハを「移送」するための移送モジュールの配置は、「クラスタツールアーキテクチャ」システムと呼ばれることがある。特定のプロセスの要件に従って、堆積およびパターニングモジュールが真空統合される。エッチング用などの他のモジュールもまた、クラスタに含めることができる。
【0187】
真空搬送モジュール（ＶＴＭ）１０３８は、４つの処理モジュール１０２０ａ～１０２０ｄとインターフェースし、様々な製作プロセスを実施するために個々に最適化することができる。一例として、処理モジュール１０２０ａ～１０２０ｄは、堆積、蒸着、ＥＬＤ、乾式現像、洗浄、エッチング、ストリップ、および／または他の半導体プロセスを実施するように実装され得る。例えば、モジュール１０２０ａは、カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社から入手可能なＶｅｃｔｏｒツールなど、本明細書に記載の非プラズマ熱原子層堆積を実施するように動作され得るＡＬＤリアクタであってもよい。そしてモジュール１０２０ｂは、Ｌａｍ Ｖｅｃｔｏｒ（登録商標）などのＰＥＣＶＤツールであってもよい。図は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではないことを理解されたい。
【0188】
ロードロックまたは移送モジュールとしても知られるエアロック１０４２および１０４６は、ＶＴＭ１０３８およびパターニングモジュール１０４０とインターフェースする。例えば、上記のように、適切なパターニングモジュールは、オランダ国ベルドホーフェンのＡＳＭＬによって供給されるＴＷＩＮＳＣＡＮ ＮＸＥ：３３００Ｂ（登録商標）プラットフォームであり得る）。このツールアーキテクチャは、露光前に反応しないように、半導体基板またはウエハなどのワークピースを真空下で移送することを可能にする。堆積モジュールとリソグラフィツールの統合は、Ｈ２Ｏ、Ｏ２などの周囲ガスによる入射光子の強い光吸収を考慮して、ＥＵＶＬも大幅に低減された圧力を必要とするという事実によって促進される。
【0189】
上記のように、この統合されたアーキテクチャは、説明されたプロセスを実施するためのツールの可能な実施態様の１つにすぎない。プロセスはまた、より従来型のスタンドアロンＥＵＶＬスキャナを用いて、およびモジュールとして、例えば図１０を参照して説明されているが統合されたパターニングモジュールがない、スタンドアロンであるか、エッチング、ストリップなどの他のツール（例えば、Ｌａｍ ＫｉｙｏまたはＧａｍｍａツール）とクラスタアーキテクチャに統合されている、Ｌａｍ Ｖｅｃｔｏｒツールなどの堆積リアクタを用いて実施することができる。
【0190】
エアロック１０４２は、堆積モジュール１０２０ａを機能させるＶＴＭ１０３８からパターニングモジュール１０４０への基板の移送を指す、「搬出」ロードロックであり得、エアロック１０４６は、パターニングモジュール１０４０からＶＴＭ１０３８に戻る基板の移送を指す、「搬入」ロードロックであってもよい。搬入ロードロック１０４６はまた、基板のアクセスおよび出口のためのツールの外部へのインターフェースを提供することができる。各プロセスモジュールは、モジュールをＶＴＭ１０３８にインターフェースさせるファセットを有する。例えば、堆積プロセスモジュール１０２０ａは、ファセット１０３６を有する。各ファセット内では、センサ、例えば図示のセンサ１～１８を使用して、それぞれのステーション間を移動する際にウエハ１０２６の通過を検出する。パターニングモジュール１０４０ならびにエアロック１０４２および１０４６は、図示されていない追加のファセットおよびセンサを同様に備えることができる。
【0191】
主ＶＴＭロボット１０２２は、エアロック１０４２および１０４６を含むモジュール間でウエハ１０２６を移送する。一実施態様では、ロボット１０２２は１つのアームを有し、別の実施態様では、ロボット１０２２は２つのアームを有し、各アームは、搬送のためにウエハ１０２６などのウエハを持ち上げるエンドエフェクタ１０２４を有する。フロントエンドロボット１０４４は、その中において、ウエハ１０２６を搬出エアロック１０４２からパターニングモジュール１０４０に、パターニングモジュール１０４０から搬入エアロック１０４６に移送するために使用される。フロントエンドロボット１０４４はまた、基板のアクセスおよび出口のために、搬入ロードロックとツールの外部との間でウエハ１０２６を搬送することができる。搬入エアロックモジュール１０４６が大気圧と真空との間の環境を適合させる能力を有するので、ウエハ１０２６は、損傷を受けることなく２つの圧力環境の間を移動することができる。
【0192】
ＥＵＶＬツールは、典型的には、堆積ツールよりも高い真空で動作することに留意されたい。この場合、パターニングツールに入る前に基板の脱ガスを可能にするために、堆積ツールとＥＵＶＬツールとの間の移送中に基板の真空環境を増加させることが望ましい。搬出エアロック１０４２は、一定期間にわたってパターニングモジュール１０４０内の圧力よりも高くない低圧で移送されたウエハを保持し、かつオフガスを排出することによってこの機能を提供することができ、それによりパターニングモジュール１０４０の光学系が基板からのオフガスによって汚染されなくなる。排出オフガスエアロックに対して適切な圧力は、１Ｅ－８Ｔｏｒｒ以下である。
【0193】
いくつかの実施態様では、システムコントローラ１０５０（１つまたは複数の物理的または論理的コントローラを含むことができる）が、クラスタツールおよび／またはその別々のモジュールの動作の一部またはすべてを制御する。コントローラは、クラスタアーキテクチャに対してローカルであり得るか、または製造フロアのクラスタアーキテクチャの外部に位置し得るか、または遠隔地に位置し、ネットワークを介してクラスタアーキテクチャに接続され得ることに留意されたい。システムコントローラ１０５０は、１つまたは複数のメモリデバイスと、１つまたは複数のプロセッサとを含むことができる。プロセッサは、中央処理装置（ＣＰＵ）またはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタル入出力接続、ステッピングモータコントローラボード、および他の同様の構成要素を含み得る。適切な制御動作を実施するための命令が、プロセッサ上で実行される。これらの命令は、コントローラに関連付けられたメモリデバイスに記憶することができ、またはネットワークを介して提供することができる。特定の実施態様では、システムコントローラは、システム制御ソフトウェアを実行する。
【0194】
システム制御ソフトウェアは、適用のタイミングおよび／またはツールもしくはモジュール動作の任意の態様の大きさを制御するための命令を含むことができる。システム制御ソフトウェアは、任意の適切な方法で構成され得る。例えば、様々なプロセスツール構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトは、様々なプロセスツールプロセスを実行するのに必要なプロセスツール構成要素の動作を制御するために書かれてもよい。システム制御ソフトウェアは、任意の適切なコンピュータ可読プログラミング言語でコード化され得る。いくつかの実施態様では、システム制御ソフトウェアは、上述の様々なパラメータを制御するための入出力制御（ＩＯＣ）シーケンス命令を含む。例えば、半導体製作プロセスの各段階は、システムコントローラによって実行される１つまたは複数の命令を含み得る。例えば、凝縮、堆積、蒸着、パターニング、および／またはエッチング段階に対するプロセス条件を設定するための命令は、対応するレシピ段階に含まれてもよい。
【0195】
様々な実施態様において、ネガパターンマスクを形成するための装置が提供される。装置は、パターニング、堆積、およびエッチングのための処理チャンバと、ネガパターンマスクを形成するための命令を含むコントローラとを含むことができる。命令は、処理チャンバにおいて、ＥＵＶ露光によって半導体基板上の化学増幅（ＣＡＲ）レジスト内のフィーチャをパターニングして基板の表面を露出させ、フォトパターニングされたレジストを現像し、マスクとしてパターニングされたレジストを使用して下層または層スタックをエッチングするためのコードを含むことができる。現像は、有機酸などの有機蒸気を使用して実施されてもよい。
【0196】
ウエハの移動を制御するコンピュータは、クラスタアーキテクチャに対してローカルであり得るか、または製造フロアのクラスタアーキテクチャの外部に位置し得るか、または遠隔地に位置し、ネットワークを介してクラスタアーキテクチャに接続され得ることに留意されたい。図７、図８、または図９のいずれかに関して上述したコントローラは、図１０のツールを用いて実装することができる。
【0197】
図１１Ａは、いくつかの実施態様による、金属含有レジスト材料の蒸気ベースの堆積のための堆積チャンバの一例を示す。見てわかるように、蓋１１０８を含むプロセスチャンバ１１０２を有する装置１１００が図示されている。プロセスチャンバ１１０２は、プロセスチャンバ１１０２の壁の１つを通るウエハ移送通路１１０４を含むことができ、ウエハ移送通路１１０４は、基板１１２２が通過してプロセスチャンバ１１０２の内部に入ることができるようなサイズであり、そこで基板１１２２は、ウエハ支持体１１２４上に載置され得る。ウエハ移送通路１１０４は、ウエハ移送通路１１０４を密閉または開放するために動作することができるゲート弁１１０６または同様のドア機構を有することができ、それによってプロセスチャンバ１１０２内の環境をゲート弁１１０６の反対側の環境から隔離することが可能になる。例えば、プロセスチャンバ１１０２には、隣接する移送チャンバ内に位置するウエハハンドリングロボットを介して基板１１２２が提供されてもよい。そのような移送チャンバは、例えば、その周囲に配置された複数のプロセスチャンバ１１０２を有し得、各そのようなプロセスチャンバ１１０２は、対応するゲート弁１１０６を介して移送チャンバと接続される。
【0198】
ウエハ支持体１１２４は、例えば、基板１１２２を支持するためのウエハ支持面を提供するために使用され得る静電チャック（ＥＳＣ）１１２６を含むことができる。ＥＳＣ１１２６は、例えば、ベースプレート１１３４の上に載置されるトッププレート１１２８に接合されるベースプレート１１３４を含むことができる。トッププレート１１２８は、例えば、セラミック材料で作製されてもよく、内部にいくつかの他の構成要素が埋め込まれていてもよい。図示の例では、トッププレート１１２８は、内部に埋め込まれた２つの別々の電気システムを有する。１つのそのようなシステムは、静電クランプ電極システムであり、これは、基板１１２２内に電荷を生成するために使用され得る１つまたは複数のクランプ電極１１３２を有し得、基板１１２２をトッププレート１１２８のウエハ支持表面に対して引き寄せさせる。図１１Ａの実施態様では、双極静電クランプシステムを提供する２つのクランプ電極１１３２が存在するが、いくつかの実施態様では、単極静電クランプシステムを提供するために単一のクランプ電極１１３２のみを使用することができる。
【0199】
他のシステムは、処理条件中に基板１１２２の温度を制御するために使用され得る熱制御システムである。図１１Ａでは、熱制御システムは、互いに同心であり、クランプ電極１１３２の下に位置決めされた４つの環状抵抗ヒータトレース１１３０ａ、１１３０ｂ、１１３０ｃ、および１１３０ｄを特徴とするマルチゾーン熱制御システムである。中心の抵抗ヒータトレース１１３０ａは、いくつかの実施態様では、略円形の領域を満たしてもよく、各抵抗ヒータトレース１１３０ａ／ｂ／ｃ／ｄは、対応する環状領域内で略蛇行状あるいは曲がりくねった経路を辿ってもよい。各抵抗ヒータトレース１１３０ａ／ｂ／ｃ／ｄを個々に制御することで、トッププレート１１２８に様々な放射状加熱プロファイルを提供することができ、そのような４ゾーン加熱システムは、例えば、場合によっては±０．５℃の温度均一性を有するように基板１１２２を維持するように制御されてもよい。図１１Ａの装置１１００はＥＳＣ１１２６内の４ゾーン加熱システムを特徴とするが、他の実施態様では、４つよりも多いまたは少ないゾーンを有する単一ゾーンまたはマルチゾーン加熱システムを使用することができる。
【0200】
例えば、上述した温度制御機構のいくつかの実施態様では、抵抗加熱トレースの代わりにヒートポンプが使用されてもよい。例えば、いくつかの実施態様では、抵抗ヒータトレースは、一方の側から他方の側に熱を「ポンピング」するように制御され得るペルチェ接合または他の同様のデバイスによって置き換えられ、または増強されてもよい。そのような機構は、例えば、トッププレート１１２８（したがって基板１１２２）から熱を引き出し、熱をベースプレート１１３４および熱交換通路１１３６に導くために使用され得、それによって所望に応じて、基板１１２２をより迅速かつより効果的に冷却することが可能になる。
【0201】
ＥＳＣ１１２６はまた、例えば、構造的支持をトッププレート１１２８の下側に提供するために使用され得、かつ熱分散システムとしても作用し得るベースプレート１１３４を含むことができる。例えば、ベースプレート１１３４は、ベースプレート１１３４全体に概して分散して配置される１つまたは複数の熱交換通路１１３６を含み得、例えば、熱交換通路１１３６は、ベースプレート１１３４の中心の周りで蛇行状、円形スイッチバック状、または螺旋状のパターンを辿ってもよい。使用中に熱交換媒体、例えば、水または不活性フッ素化液体を熱交換通路１１３６を通して循環させることが可能である。熱交換媒体の流量および温度は、ベースプレート１１３４内で特定の加熱または冷却挙動をもたらすように外部から制御することができる。
【0202】
ＥＳＣ１１２６は、例えば、ウエハ支持柱１１４４に接続され、ウエハ支持柱１１４４によって支持されるウエハ支持ハウジング１１４２によって支持されてもよい。ウエハ支持柱１１４４は、例えば、ケーブル配線、流体流導管、および他の機器をベースプレート１１３４および／またはトッププレート１１２８の下側に送るためのルーティング通路１１４８他の通過路を有してもよい。例えば、図１１Ａには示されていないが、電力を抵抗ヒータトレース１１３０ａ／ｂ／ｃ／ｄに供給するためのケーブル配線は、電力をクランプ電極１１３２に供給するためのケーブル配線と同様に、ルーティング通路１１４８を通して送られてもよい。他のケーブル、例えば、温度センサ用のケーブルもまた、ルーティング通路１１４８を通してウエハ支持体１１２４の内部の場所に送られてもよい。温度制御可能なベースプレート１１３４を有する実施態様では、熱交換媒体をベースプレート１１３４間で搬送するための導管もまた、ルーティング通路１１４８を通して送られてもよい。過度の乱雑さを回避するために、そのようなケーブルおよび導管は図１１Ａには図示されていないが、それでもなおそれらは存在することを理解されたい。
【0203】
図１１Ａの装置１１００はまた、可動支持をウエハ支持柱１１４４に提供することができるウエハ支持体Ｚアクチュエータ１１４６を含む。ウエハ支持体Ｚアクチュエータ１１４６を作動させ、ウエハ支持柱１１４４、およびそれによって支持されるウエハ支持体１１２４を、プロセスチャンバ１１０２の反応空間１１２０内において、例えば、最大数インチだけ垂直に上下に移動させることが可能である。これを行う際、基板１１２２とシャワーヘッド１１１０の下側との間のギャップ距離Ｘは、様々なプロセス条件に応じて調整することができる。
【0204】
ウエハ支持体１１２４はまた、いくつかの実施態様では、様々なプロセス条件を制御および／または微調整するために使用され得る１つまたは複数のエッジリングを含み得る。図１１Ａでは、上部エッジリング１１３８が、例えば、下部エッジリング１１４０ａおよび１１４０ｂの上に設けられ、これらはウエハ支持ハウジング１１４２および第３の下部エッジリング１１４０ｃによって支持される。上部エッジリング１１３８は、例えば、一般に基板１１２２と同じ処理環境に供され得るが、下部エッジリング１１４０ａ／ｂ／ｃは、一般に処理環境から遮蔽され得る。上部エッジリング１１３８の露出が増加するため、上部エッジリング１１３８は寿命は限られており、下部エッジリング１１４０ａ／ｂ／ｃと比較してより頻繁な交換または洗浄が必要となり得る。
【0205】
装置１１００はまた、処理中および処理の終了後にプロセスチャンバ１１０２からプロセスガスを除去するためのシステムを含むことができる。例えば、プロセスチャンバ１１０２は、ウエハ支持柱１１４４を取り囲む環状プレナム１１５６を含み得る。次いで環状プレナム１１５６は、例えば、装置１１００の下における下地床の下に位置し得るものなど、真空ポンプと接続され得る真空フォアライン１１５２と流体接続することができる。調節弁１１５４が真空フォアライン１１５２とプロセスチャンバ１１０２との間に設けられ、真空フォアライン１１５２への流れを制御するために作動させることができる。いくつかの実施態様では、環状プレナム１１５６への流れをウエハ支持柱１１４４の円周の周りにより均一に分散させるように機能し得るバッフル１１５０、例えば、環状プレートまたは他の構造を設けることで、基板１１２２を横切って流れる反応剤において流れの不均一性が生じる可能性を低減することが可能である。
【0206】
シャワーヘッド１１１０は、示すように、デュアルプレナムシャワーヘッド１１１０であり、第１の入口１１１６を介してプロセスガスが供給される第１のプレナム１１１２と、第２の入口１１１８を介してプロセスガスが供給される第２のプレナム１１１４とを含む。一般に、前駆体および逆反応剤の放出前に前駆体と逆反応剤との間の分離を維持するために、２つのプレナムを用いることが可能である。シャワーヘッド１１１０は、いくつかの実施態様では、３つ以上のプレナムを有してもよい。場合によっては、単一のプレナムを使用して、前駆体を処理チャンバ１１０２の反応空間１１２０に送給する。各プレナムは、シャワーヘッド１１１０のフェースプレート（フェースプレートは、最下部のプレナムと反応空間１１２０との間に介在するシャワーヘッド１１１０の部分である）を通してそれぞれのプレナムを反応空間１１２０と流体接続する、対応する一組のガス分配ポートを有することができる。
【0207】
シャワーヘッド１１１０の第１の入口１１１６および第２の入口１１１８には、ガス供給システムを介して処理ガスが供給されてもよく、ガス供給システムは、本明細書で説明されるように、１つまたは複数の前駆体および／または逆反応剤を供給するように構成され得る。図示の装置１１００は、複数の前駆体および複数の逆反応剤を供給するように構成される。例えば、第１の弁マニホールド１１６８ａは、前駆体を第１の入口１１１６に供給するように構成され得、第２の弁マニホールド１１６８ｂは、他の前駆体または他の逆反応剤を第２の入口１１１８に供給するように構成され得る。
【0208】
第１の弁マニホールド１１６８ａは、１つまたは複数の前駆体を第１の入口１１１６に供給するように構成され得、第２の弁マニホールド１１６８ｂは、他の前駆体または他の反応剤を第２の入口１１１８に供給するように構成され得る。この例では、第１の弁マニホールド１１６８ａは、例えば、複数の弁Ａ１～Ａ５を含む。弁Ａ２は、例えば、第１の気化器１１７２ａと流体接続された１つのポート、バイパスライン１１７０ａと流体接続された別のポート、および別の３方弁Ａ３上のポートと流体接続された第３のポートを有する三方弁であってもよい。同様に、弁Ａ４は、第２の気化器１１７２ｂと流体接続された１つのポート、バイパスライン１１７０ａと流体接続された別のポート、および別の３方弁Ａ５上のポートと流体接続された第３のポートを有する別の三方弁であってもよい。弁Ａ５上の他のポートのうちの１つは第１の入口１１１６と流体接続され得、弁Ａ５上の残りのポートは弁Ａ３上の残りのポートのうちの１つと流体接続され得る。続いて弁Ａ３上の残りのポートは弁Ａ１と流体接続され得、弁Ａ１は、弁Ａ３とパージガス源１１７４、例えば、窒素、アルゴン、または他の適切な不活性ガス（前駆体および／または逆反応剤に関して）との間に流体的に介在され得る。いくつかの実施態様では、第１の弁マニホールドのみが用いられる。
【0209】
本開示の目的のために、「流体接続された」という用語は、「電気的に接続された」という用語が互いに接続されて電気的接続を形成する構成要素に関して使用されるのと同様に、流体接続を形成するために互いに接続され得る容積、プレナム、穴などに関して使用される。「流体的に介在された」という用語は、使用される場合、構成要素、容積、プレナム、または穴が少なくとも２つの他の構成要素、容積、プレナム、または穴と流体接続され、それによりそれらの他の構成要素、容積、プレナム、または穴のうちの１つからそれらの構成要素、容積、プレナム、または穴の他方に流れる流体が、それらの他方の構成要素、容積、プレナム、または穴に達する前にまず「流体的に介在された」構成要素を通って流れることになる構成要素、容積、プレナム、または穴を指すために使用することができる。例えば、ポンプがリザーバと出口との間に流体的に介在される場合、リザーバから出口に流れた流体は、出口に達する前にまずポンプを通って流れることになる。
【0210】
第１の弁マニホールド１１６８ａは、例えば、気化器１１７２ａおよび１１７２ｂの一方または両方からの蒸気をプロセスチャンバ１１０２に流すか、または第１のバイパスライン１１７０ａを通して真空フォアライン１１５２に流すように制御可能であり得る。第１の弁マニホールド１１６８ａはまた、パージガスをパージガス源１１７４から第１の入口１１１６に流すように制御可能であってもよい。
【0211】
例えば、蒸気を第１の気化器１１７２ａから反応空間１１２０に流すために、弁Ａ２を作動させ、第１の気化器１１７２ａからの蒸気をまず第１のバイパスライン１１７０ａに流すことができる。この流れは、蒸気の流れが定常状態の流れ条件に達するのを可能にするのに十分な期間にわたって維持され得る。十分な時間が経過した後（または使用される場合、流量計が流量が安定していることを示した後）、弁Ａ２、Ａ３、およびＡ５を作動させ、第１の気化器１１７２ａからの蒸気流を第１の入口に誘導することができる。弁Ａ４およびＡ５を用いた同様の動作を実施し、蒸気を第２の気化器１１７２ｂから第１の入口１１１６に送給してもよい。場合によっては、パージガス源１１７４からのパージガスを第１の入口１１１６に流入させるように弁Ａ１、Ａ３、およびＡ５を作動させることによって、第１のプレナム１１１２から蒸気のうちの１つをパージすることが望ましいことがある。いくつかの追加の実施態様では、ガスをパージガスから第１の入口１１１６に流すのと並行して、気化器１１７２ａまたは１１７２ｂのうちの１つから蒸気を同時に流すことが望ましい場合がある。そのような実施態様は、かかる蒸気に含まれる反応剤の濃度を希釈するために使用することが可能である。
【0212】
第２の弁マニホールド１１６８ｂを同様の方式で、例えば、弁Ｂ１～Ｂ５を制御することによって制御し、蒸気を気化器１１７２ｃおよび１１７２ｄから第２の入口１１１８または第２のバイパスライン１１７０ｂに供給することができることが理解されるであろう。さらに、第１の入口１１１６および第２の入口１１１８への前駆体、逆反応剤、または他の反応剤の流れを制御するための弁を含む単一の一体型マニホールドを含む、異なるマニホールド配置も同様に利用することができることが理解されるであろう。
【0213】
前述したように、いくつかの装置１１００は、より少ない数の蒸気源、例えば、２つの気化器１１７２のみを特徴とすることができ、その場合、より少ない数の弁、例えば、弁Ａ１～Ａ３のみを有するように弁マニホールド１１６８を修正することが可能である。］
【0214】
上述のように、膜の乾式堆積を行うために使用され得る装置１１００などの装置は、プロセスチャンバ１１０２内で特定の温度プロファイルを維持するように構成され得る。特に、そのような装置１１００は、前駆体および／または逆反応剤と直接接触する装置１１００の大部分の機器よりも低い温度、例えば、少なくとも２５℃～５０℃低い温度に基板１１２２を維持するように構成され得る。加えて、前駆体および／または逆反応剤と直接接触する装置１１００の機器の温度は、そのような機器の表面上における気化した反応剤の凝縮が妨げられるのに十分に高い高温レベルに保持することができる。同時に、基板１１２２の温度は、基板１１２２上での反応剤の凝縮、または少なくとも堆積を促進するレベルに制御されてもよい。
【0215】
このような温度制御を提供するために、様々な加熱システムが装置１１００に含まれ得る。例えば、プロセスチャンバ１１０２は、カートリッジヒータ１１５８を受け入れるためのレセプタクルを有してもよく、例えば、概して円筒形の内部容積を有するが、正方形または長方形の外形を有するプロセスチャンバ１１０２の場合、カートリッジヒータ１１５８を受け入れるための垂直穴をチャンバ１１０２のハウジングの四隅に開けることが可能である。いくつかの実施態様では、シャワーヘッド１１１０はヒータブランケット１１６０で覆われてもよく、ヒータブランケット１１６０は、シャワーヘッド１１１０の露出した上面全体に熱を加え、シャワーヘッドの温度を高く保つために使用することができる。また、気化した反応剤を気化器１１７２からシャワーヘッド１１１０に導くために使用される様々なガスラインを加熱することも有益であり得る。例えば、抵抗性ヒータテープをそのようなガスラインの周りに巻き付け、ガスラインを高温に加熱するために使用することができる。図１１Ａに示すように、バイパスライン１１７０を含め、前駆体および／または逆反応剤が通って流れる可能性のあるすべてのガスラインが加熱されているものとして示されている。唯一の例外は、弁マニホールド１１６８から第１の入口１１１６および第２の入口１１１８へのガスラインであり、これは非常に短く、シャワーヘッド１１１０によって間接的に加熱することができる。もちろん、所望に応じて、これらのガスラインも積極的に加熱することが可能である。いくつかの実施態様では、ゲート弁１１０６に近接してヒータを設けることで、熱をゲート弁にも供給することができる。
【0216】
装置１１００の様々な動作システムは、コントローラ１１８４によって制御することができ、コントローラ１１８４は、互いに動作可能に接続され、装置１１００の様々なシステムおよびサブシステムと通信可能に接続されることでこれらのシステムに対する制御機能を提供する、１つまたは複数のプロセッサ１１８６および１つまたは複数のメモリデバイス１１８８を含み得る。例えば、コントローラ１１８４は、弁Ａ１～Ａ５およびＢ１～Ｂ５、様々なヒータ１１５８、１１６０、気化器１１７２、調節弁１１５４、ゲート弁１１０６、ウエハ支持体Ｚアクチュエータなどを制御するように構成され得る。
【0217】
装置１１００が含み得る別の特徴が図１１Ｂに示されており、図１１Ｂは、図１１Ａの基板１１２２、トッププレート１１２８、および上部エッジリング１１３８の一部の拡大側断面図および平面図を図示する。見てわかるように、いくつかの実施態様では、基板１１２２は、複数の小さなメサ１１７６によってトッププレート１１２８の大部分から上昇されてもよく、小さなメサ１１７６は、基板１１２２の下側とトッププレート１１２８の大部分との間に裏面ギャップ１１７８を提供するように、わずかな距離だけトッププレート１１２８の公称上面から突出する浅いボスであり得る。周壁フィーチャ１１７７が、トッププレート１１２８の周縁に設けられてもよい。周壁フィーチャ１１７７は、トッププレート１１２８の周囲全体の周りに延び、名目上はメサ１１７６と同じ高さであり得る。処理動作中、ヘリウムなどの概して不活性なガスが、１つまたは複数のガスポート１１８２を介して裏面ギャップ１１７８に流入することができる。次にこのガスは、周壁フィーチャ１１７７に遭遇する前に半径方向外向きに流れることができ、その後そのような半径方向外向きの流れが制限され、ガスの高圧領域が基板１１２２とトッププレート１１２８との間に閉じ込められる。周壁１１７７を越えて漏れる不活性ガスは、最終的に、基板１１２２の外縁と上部エッジリング１１３８の一部との間の半径方向ギャップ１１８０を通って流出し得る。そのようなガスは、シャワーヘッド１１１０によって放出されるガスが基板１１２２の下側に達するのを防止するように作用することによって、基板の下側を実施される処理動作による望ましくない影響から保護するように機能し得る。同時に、裏面ギャップ１１７８の領域に放出されたガスは、基板１１２２とトッププレート１１２８との間の熱結合を増加させるように作用することもでき、それによってトッププレート１１２８が基板１１２２をより効果的に加熱または冷却することが可能になる。周壁によって提供される高圧により、裏面ギャップ１１７８の領域内にあるガスもまた、チャンバの残りの部分におけるガスよりも高密度であり得、したがって基板１１２２とトッププレート１１２８との間により効果的な熱結合を提供することができる。
【0218】
コントローラ１１８４は、例えば、コンピュータ実行可能命令の実行を介して、装置１１００に上記の開示と一致する様々な動作を実施させるように構成することができる。
【0219】
金属含有レジスト膜が基板１１２２上に堆積されると、基板１１２２は、上記のように、追加の動作（例えば、本明細書に記載のいずれか）のために１つまたは複数の後続のプロセスチャンバまたはツールに移送され得る。さらなる堆積装置は、２０２０年６月２２日に出願され、「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴ ＤＲＹ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ」と題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０３８９６８号に記載されており、上記の出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0220】
結論
例えばＥＵＶパターニングの場面においてパターニングマスクを形成するための、金属および／または金属酸化物フォトレジストの乾式現像のためのプロセスおよび装置が開示される。
例えばＥＵＶパターニングの場面においてパターニングマスクを形成するための、金属および／または金属酸化物フォトレジストの乾式現像のためのプロセスおよび装置が開示される。
【0221】
本明細書に記載の例および実施態様は例示のみを目的としており、それに照らして様々な修正または変更が当業者には示唆されることが理解されるであろう。明瞭性のために様々な詳細が省略されているが、様々な設計の代替案を実施することができる。したがって、本例は、限定的なものではなく例示的なものであると見なされ、本開示は、本明細書に与えられる詳細に限定されるものではなく、本開示の範囲内で修正することができる。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【手続補正書】
【提出日】2025-05-21
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
方法であって、
プロセスチャンバ内において、基板の表面上にフォトパターニングされた金属含有レジスト膜を用意することと、
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜をハロゲン含有ガスおよび酸化性ガスに曝露して、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜を乾式現像し、レジストマスクを形成することと、
を含む、方法。
プロセスチャンバ内において、基板の表面上にフォトパターニングされた金属含有レジスト膜を用意することと、
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜をハロゲン含有ガスおよび酸化性ガスに曝露して、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜を乾式現像し、レジストマスクを形成することと、
を含む、方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法であって、
前記酸化性ガスは、酸素を含む、方法。
前記酸化性ガスは、酸素を含む、方法。
【請求項3】
請求項１に記載の方法であって、
前記酸化性ガスは、水分を含む、方法。
前記酸化性ガスは、水分を含む、方法。
【請求項4】
請求項１に記載の方法であって、
前記ハロゲン含有ガスは、ハロゲン化水素を含む、方法。
前記ハロゲン含有ガスは、ハロゲン化水素を含む、方法。
【請求項5】
請求項１に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、有機金属酸化物を含む、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、有機金属酸化物を含む、方法。
【請求項6】
請求項５に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、有機材料を含む非露光領域と、酸化スズを含む露光領域と、を備える、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、有機材料を含む非露光領域と、酸化スズを含む露光領域と、を備える、方法。
【請求項7】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜が乾式現像された後に、プラズマデスカム動作を実施することを含む、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜が乾式現像された後に、プラズマデスカム動作を実施することを含む、方法。
【請求項8】
請求項１に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、プラズマフリーの熱プロセスにおいて乾式現像される、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、プラズマフリーの熱プロセスにおいて乾式現像される、方法。
【請求項9】
請求項１に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、約２００℃未満の温度で乾式現像される、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、約２００℃未満の温度で乾式現像される、方法。
【請求項10】
請求項１に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、約２０ｍＴｏｒｒ～約２０００ｍＴｏｒｒの圧力で乾式現像される、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、約２０ｍＴｏｒｒ～約２０００ｍＴｏｒｒの圧力で乾式現像される、方法。
【請求項11】
請求項１に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、非露光領域および露光領域を備え、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、前記露光領域に対して前記非露光領域を選択的に除去することによって、乾式現像されて、前記レジストマスクが形成される、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、非露光領域および露光領域を備え、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、前記露光領域に対して前記非露光領域を選択的に除去することによって、乾式現像されて、前記レジストマスクが形成される、方法。
【請求項12】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜を前記ハロゲン含有ガスおよび前記酸化性ガスに曝露する前に、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜を加熱することによって露光後ベークを実施して、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜の露光領域と非露光領域との間のエッチングコントラストを高めることを含む、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜を前記ハロゲン含有ガスおよび前記酸化性ガスに曝露する前に、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜を加熱することによって露光後ベークを実施して、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜の露光領域と非露光領域との間のエッチングコントラストを高めることを含む、方法。
【請求項13】
請求項１２に記載の方法であって、
前記露光後ベークは、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜を約１００℃～約３００℃の温度に加熱する、方法。
前記露光後ベークは、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜を約１００℃～約３００℃の温度に加熱する、方法。
【請求項14】
請求項１２に記載の方法であって、
前記露光後ベークは、空気、酸素、オゾン、水蒸気、過酸化水素、二酸化炭素、一酸化窒素、亜酸化窒素、またはこれらの組み合わせを含む酸化性雰囲気で起こる、方法。
前記露光後ベークは、空気、酸素、オゾン、水蒸気、過酸化水素、二酸化炭素、一酸化窒素、亜酸化窒素、またはこれらの組み合わせを含む酸化性雰囲気で起こる、方法。
【請求項15】
方法であって、
プロセスチャンバ内において、基板の表面上にフォトパターニングされた金属含有レジスト膜を用意することであって、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、露光領域および非露光領域を備えることと、
前記プロセスチャンバ内において前記基板上で露光後ベークを実施して、前記露光領域と前記非露光領域との間のエッチングコントラストを高めることであって、前記露光後ベークは、空気、酸素、オゾン、水蒸気、過酸化水素、二酸化炭素、一酸化窒素、亜酸化窒素、またはこれらの組み合わせを含む雰囲気下であることと、
前記プロセスチャンバ内において、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜をハロゲン含有ガスおよび酸化性ガスに曝露して、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜を乾式現像し、レジストマスクを形成することと、
を含む、方法。
プロセスチャンバ内において、基板の表面上にフォトパターニングされた金属含有レジスト膜を用意することであって、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、露光領域および非露光領域を備えることと、
前記プロセスチャンバ内において前記基板上で露光後ベークを実施して、前記露光領域と前記非露光領域との間のエッチングコントラストを高めることであって、前記露光後ベークは、空気、酸素、オゾン、水蒸気、過酸化水素、二酸化炭素、一酸化窒素、亜酸化窒素、またはこれらの組み合わせを含む雰囲気下であることと、
前記プロセスチャンバ内において、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜をハロゲン含有ガスおよび酸化性ガスに曝露して、前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜を乾式現像し、レジストマスクを形成することと、
を含む、方法。
【請求項16】
請求項１５に記載の方法であって、
前記露光後ベークは、約１００℃～約３００℃の温度で起こる、方法。
前記露光後ベークは、約１００℃～約３００℃の温度で起こる、方法。
【請求項17】
請求項１５に記載の方法であって、
前記ハロゲン含有ガスは、ハロゲン化水素を含む、方法。
前記ハロゲン含有ガスは、ハロゲン化水素を含む、方法。
【請求項18】
請求項１５に記載の方法であって、
前記酸化性ガスは、酸素を含む、方法。
前記酸化性ガスは、酸素を含む、方法。
【請求項19】
請求項１５に記載の方法であって、
前記酸化性ガスは、水分を含む、方法。
前記酸化性ガスは、水分を含む、方法。
【請求項20】
請求項１５に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、有機金属酸化物を含む、方法。
前記フォトパターニングされた金属含有レジスト膜は、有機金属酸化物を含む、方法。
【請求項21】
フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を現像する方法であって、
プロセスチャンバ内において、前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を、有機酸を含む蒸気と接触させることであって、前記有機金属レジスト膜は、露光領域および非露光領域を備え、前記蒸気は、前記非露光領域を選択的に除去してレジストマスクを形成することを含む、方法。
プロセスチャンバ内において、前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を、有機酸を含む蒸気と接触させることであって、前記有機金属レジスト膜は、露光領域および非露光領域を備え、前記蒸気は、前記非露光領域を選択的に除去してレジストマスクを形成することを含む、方法。
【請求項22】
請求項２１に記載の方法であって、
前記有機酸は、カルボン酸を含む、方法。
前記有機酸は、カルボン酸を含む、方法。
【請求項23】
請求項２２に記載の方法であって、さらに、
前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を、前記カルボン酸に加えて、気相のハロゲン化水素と接触させることを含む、方法。
前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を、前記カルボン酸に加えて、気相のハロゲン化水素と接触させることを含む、方法。
【請求項24】
請求項２１に記載の方法であって、
前記蒸気は、不活性ガスと共に流される、方法。
前記蒸気は、不活性ガスと共に流される、方法。
【請求項25】
請求項２１に記載の方法であって、さらに、
前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を空気と接触させることを含む、方法。
前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を空気と接触させることを含む、方法。
【請求項26】
請求項２１に記載の方法であって、さらに、
前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を水蒸気と接触させることを含む、方法。
前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を水蒸気と接触させることを含む、方法。
【請求項27】
請求項２１に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を前記蒸気と接触させることは、前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を前記蒸気および気相のハロゲン化水素と接触させて、前記有機金属レジスト膜を乾式現像することを含む、方法。
前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を前記蒸気と接触させることは、前記フォトパターニングされた有機金属レジスト膜を前記蒸気および気相のハロゲン化水素と接触させて、前記有機金属レジスト膜を乾式現像することを含む、方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0081】
本開示の現像化学物質は、有機蒸気である。有機蒸気は、有機酸であってもよい。いくつかの実施態様では、有機酸は、カルボン酸を含む。いくつかの実施態様では、有機酸は、トリフルオロ酢酸（ＣＦ3ＣＯＯＨ）を含む。有機蒸気は、ハロゲン化または少なくともフッ素化されてもよい。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトン（ＣＦ3ＣＯＣＨ2ＣＯＣＦ3）を含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸（（ＣＦ3ＣＯ）2Ｏ）、無水酢酸（（ＣＨ3ＣＯ）2Ｏ）、トリクロロ酢酸（ＣＣｌ3ＣＯＯＨ）、モノフルオロ酢酸（ＣＦＨ2ＣＯＯＨ）、ジフルオロ酢酸（ＣＦ2ＨＣＯＯＨ）、クロロジフルオロ酢酸などの混合ハロゲン化物酢酸、酢酸の硫黄含有類似体、チオ酢酸（ＣＨ3ＣＯＳＨ）、またはチオグリコール酸（ＨＳＣＨ2ＣＯ2Ｈ）を含む。いくつかの実施態様では、現像化学物質は、気相中のカルボン酸とハロゲン化水素の混合物を含む。例えば、現像化学物質は、酢酸またはギ酸と塩化水素または臭化水素の混合物を含む。いくつかの実施態様では、有機蒸気は、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）、および窒素（Ｎ2）などの不活性／キャリアガスの有無にかかわらず流されてもよい。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0108】
図５は、いくつかの実施態様による、乾式チャンバ洗浄の例示的な方法のフロー図を示す。乾式チャンバ洗浄は、堆積、ベベルおよび／もしくは裏面洗浄、ベーク、現像、またはエッチングの後に実施されてもよい。いくつかの実施態様では、乾式チャンバ洗浄は、レジスト材料の堆積後、レジスト材料の堆積と同じプロセスチャンバ内で実施され得る。プロセス５００の動作は、異なる順序で、および／または異なる、より少ない、もしくは追加の数の動作で実施されてもよい。プロセス５００の態様は、図６Ａ～図６Ｄを参照して説明され得る。プロセス５００の１つまたは複数の動作は、図７～図１１Ｂのいずれか１つに記載された装置を使用して実施することができる。いくつかの実施態様では、プロセス５００の動作は、少なくとも部分的に、１つまたは複数の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたソフトウェアに従って実装されてもよい。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0172】
プラズマ生成のための要素は、窓９１１の上に位置決めされたコイル９３３を含む。いくつかの実施態様では、コイルは、開示された実施態様では使用されない。コイル９３３は、導電性材料から製作され、少なくとも１つの完全なターンを含む。図９に示すコイル９３３の例は、３ターンを含む。コイル９３３の断面は記号で示されており、「Ｘ」を有するコイルはページ内に回転して延びるが、「●」を有するコイルはページ外に回転して延びる。プラズマ生成のための要素はまた、ＲＦ電力をコイル９３３に供給するように構成されたＲＦ電源９４１を含む。一般に、ＲＦ電源９４１は、接続９４５を通して整合回路９３９に接続される。整合回路９３９は、接続９４３を通してコイル９３３に接続される。このようにして、ＲＦ電源９４１はコイル９３３に接続される。任意選択のファラデーシールド９４９は、コイル９３３と窓９１１との間に位置決めされる。ファラデーシールド９４９は、コイル９３３に対して間隔を置いて離れた関係に維持され得る。いくつかの実施態様では、ファラデーシールド９４９は、窓９１１のすぐ上に配置される。いくつかの実施態様では、ファラデーシールド９４９は、窓９１１とチャック９１７との間にある。いくつかの実施態様では、ファラデーシールド９４９は、コイル９３３に対して間隔を置いて離れた関係に維持されない。例えば、ファラデーシールド９４９は、ギャップなく窓９１１の直下にあってもよい。コイル９３３、ファラデーシールド９４９、および窓９１１は各々、互いに実質的に平行になるように構成される。ファラデーシールド９４９は、金属または他の種がプロセスチャンバ９２４の窓９１１上に堆積するのを防止することができる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0185】
ＥＵＶＬパターニングは、多くの場合スキャナと呼ばれる任意の適切なツール、例えばオランダ国ベルドホーフェンのＡＳＭＬによって供給されるＴＷＩＮＳＣＡＮ ＮＸＥ：３３００Ｂ（登録商標）プラットフォームを使用して行うことができる。ＥＵＶＬパターニングツールは、本明細書で説明される堆積およびエッチングのためにそこから基板を出し入れするスタンドアロンデバイスであってもよい。または、以下で説明するように、ＥＵＶＬパターニングツールは、より大きなマルチ構成要素ツール上のモジュールであってもよい。図１０は、本明細書に記載のプロセスの実施に適した、真空移送モジュールとインターフェースする真空統合堆積、ＥＵＶパターニング、および乾式現像／エッチングモジュールを有する半導体プロセスクラスタツールアーキテクチャを図示する。プロセスはそのような真空統合装置なしで行うことができるが、そのような装置は、いくつかの実施態様において有利であり得る。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0188】
ロードロックまたは移送モジュールとしても知られるエアロック１０４２および１０４６は、ＶＴＭ１０３８およびパターニングモジュール１０４０とインターフェースする。例えば、上記のように、適切なパターニングモジュールは、オランダ国ベルドホーフェンのＡＳＭＬによって供給されるＴＷＩＮＳＣＡＮ ＮＸＥ：３３００Ｂ（登録商標）プラットフォームであり得る。このツールアーキテクチャは、露光前に反応しないように、半導体基板またはウエハなどのワークピースを真空下で移送することを可能にする。堆積モジュールとリソグラフィツールの統合は、Ｈ２Ｏ、Ｏ２などの周囲ガスによる入射光子の強い光吸収を考慮して、ＥＵＶＬも大幅に低減された圧力を必要とするという事実によって促進される。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0195】
様々な実施態様において、ネガパターンマスクを形成するための装置が提供される。装置は、パターニング、堆積、およびエッチングのための処理チャンバと、ネガパターンマスクを形成するための命令を含むコントローラとを含むことができる。命令は、処理チャンバにおいて、ＥＵＶ露光によって半導体基板上の化学増幅レジスト（ＣＡＲ）内のフィーチャをパターニングして基板の表面を露出させ、フォトパターニングされたレジストを現像し、マスクとしてパターニングされたレジストを使用して下層または層スタックをエッチングするためのコードを含むことができる。現像は、有機酸などの有機蒸気を使用して実施されてもよい。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0202】
ＥＳＣ１１２６は、例えば、ウエハ支持柱１１４４に接続され、ウエハ支持柱１１４４によって支持されるウエハ支持ハウジング１１４２によって支持されてもよい。ウエハ支持柱１１４４は、例えば、ケーブル配線、流体流導管、および他の機器をベースプレート１１３４および／またはトッププレート１１２８の下側に送るためのルーティング通路１１４８または他の通過路を有してもよい。例えば、図１１Ａには示されていないが、電力を抵抗ヒータトレース１１３０ａ／ｂ／ｃ／ｄに供給するためのケーブル配線は、電力をクランプ電極１１３２に供給するためのケーブル配線と同様に、ルーティング通路１１４８を通して送られてもよい。他のケーブル、例えば、温度センサ用のケーブルもまた、ルーティング通路１１４８を通してウエハ支持体１１２４の内部の場所に送られてもよい。温度制御可能なベースプレート１１３４を有する実施態様では、熱交換媒体をベースプレート１１３４間で搬送するための導管もまた、ルーティング通路１１４８を通して送られてもよい。過度の乱雑さを回避するために、そのようなケーブルおよび導管は図１１Ａには図示されていないが、それでもなおそれらは存在することを理解されたい。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0206】
シャワーヘッド１１１０は、示すように、デュアルプレナムシャワーヘッド１１１０であり、第１の入口１１１６を介してプロセスガスが供給される第１のプレナム１１１２と、第２の入口１１１８を介してプロセスガスが供給される第２のプレナム１１１４とを含む。一般に、前駆体および逆反応剤の放出前に前駆体と逆反応剤との間の分離を維持するために、２つのプレナムを用いることが可能である。シャワーヘッド１１１０は、いくつかの実施態様では、３つ以上のプレナムを有してもよい。場合によっては、単一のプレナムを使用して、前駆体をプロセスチャンバ１１０２の反応空間１１２０に送給する。各プレナムは、シャワーヘッド１１１０のフェースプレート（フェースプレートは、最下部のプレナムと反応空間１１２０との間に介在するシャワーヘッド１１１０の部分である）を通してそれぞれのプレナムを反応空間１１２０と流体接続する、対応する一組のガス分配ポートを有することができる。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0213】
前述したように、いくつかの装置１１００は、より少ない数の蒸気源、例えば、２つの気化器１１７２のみを特徴とすることができ、その場合、より少ない数の弁、例えば、弁Ａ１～Ａ３のみを有するように弁マニホールド１１６８を修正することが可能である。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0221】
本明細書に記載の例および実施態様は例示のみを目的としており、それに照らして様々な修正または変更が当業者には示唆されることが理解されるであろう。明瞭性のために様々な詳細が省略されているが、様々な設計の代替案を実施することができる。したがって、本例は、限定的なものではなく例示的なものであると見なされ、本開示は、本明細書に与えられる詳細に限定されるものではなく、本開示の範囲内で修正することができる。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１：
方法であって、
プロセスチャンバ内で半導体基板の表面上にフォトパターニングされた金属含有レジストを設けることと、
有機蒸気を含む現像化学物質に曝露することで前記フォトパターニングされた金属含有レジストの一部を選択的に除去することによって前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像し、レジストマスクを形成することと、
を含む、方法。
適用例２：
適用例１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、カルボン酸を含む、方法。
適用例３：
適用例２に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、トリフルオロ酢酸を含む、方法。
適用例４：
適用例１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、クロロジフルオロ酢酸、チオ酢酸、またはチオグリコール酸を含む、方法。
適用例５：
適用例１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む、方法。
適用例６：
適用例１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記現像化学物質は、ハロゲン化カルボン酸とハロゲン化水素の気相混合物を含む、方法。
適用例７：
適用例１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、前記有機蒸気を前記フォトパターニングされた金属含有レジストと反応させ、約２００℃未満の温度で揮発性化合物を形成することを含む、方法。
適用例８：
適用例１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、プラズマフリーの熱プロセスにおいて少なくとも前記有機蒸気に曝露することを含む、方法。
適用例９：
適用例１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストは、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストであり、前記フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストは、有機金属酸化物または有機金属含有膜である、方法。
適用例１０：
適用例１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、前記現像化学物質を用いて前記フォトパターニングされた金属含有レジストのＥＵＶ露光部分に対してＥＵＶ非露光部分を選択的に除去し、前記レジストマスクを形成することを含む、方法。
適用例１１：
方法であって、
プロセスチャンバ内で半導体基板の表面上に金属含有レジスト材料を堆積することであって、前記金属含有レジスト材料の一部は、前記プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上に残留物を形成する、金属含有レジスト材料の堆積と、
有機蒸気を含むドライエッチャントを前記プロセスチャンバに導入することであって、前記ドライエッチャントは、前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面上の前記残留物を少なくとも部分的に除去する、ドライエッチャントの導入と、
を含む、方法。
適用例１２：
適用例１１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、カルボン酸を含む、方法。
適用例１３：
適用例１２に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、トリフルオロ酢酸を含む、方法。
適用例１４：
適用例１１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、クロロジフルオロ酢酸、チオ酢酸、またはチオグリコール酸を含む、方法。
適用例１５：
適用例１１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む、方法。
適用例１６：
適用例１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ドライエッチャントは、ハロゲン化カルボン酸とハロゲン化水素の気相混合物を含む、方法。
適用例１７：
適用例１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記残留物の少なくとも部分的な除去は、前記有機蒸気を前記金属含有レジスト材料と反応させ、約２００℃未満の温度で揮発性化合物を形成することを含む、方法。
適用例１８：
適用例１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記残留物の少なくとも部分的な除去は、プラズマフリーの熱プロセスにおいて少なくとも前記有機蒸気に曝露することを含む、方法。
適用例１９：
適用例１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記金属含有レジスト材料は、有機金属酸化物または有機金属含有膜である、方法。
適用例２０：
適用例１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ドライエッチャントを導入した後に前記プロセスチャンバをパージし、前記プロセスチャンバから残留ドライエッチャントを除去することと、
前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面上に前記金属含有レジスト材料の保護コーティングを形成することによって、前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面をコンディショニングすることと
をさらに含む、方法。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１：
方法であって、
プロセスチャンバ内で半導体基板の表面上にフォトパターニングされた金属含有レジストを設けることと、
有機蒸気を含む現像化学物質に曝露することで前記フォトパターニングされた金属含有レジストの一部を選択的に除去することによって前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像し、レジストマスクを形成することと、
を含む、方法。
適用例２：
適用例１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、カルボン酸を含む、方法。
適用例３：
適用例２に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、トリフルオロ酢酸を含む、方法。
適用例４：
適用例１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、クロロジフルオロ酢酸、チオ酢酸、またはチオグリコール酸を含む、方法。
適用例５：
適用例１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む、方法。
適用例６：
適用例１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記現像化学物質は、ハロゲン化カルボン酸とハロゲン化水素の気相混合物を含む、方法。
適用例７：
適用例１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、前記有機蒸気を前記フォトパターニングされた金属含有レジストと反応させ、約２００℃未満の温度で揮発性化合物を形成することを含む、方法。
適用例８：
適用例１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、プラズマフリーの熱プロセスにおいて少なくとも前記有機蒸気に曝露することを含む、方法。
適用例９：
適用例１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストは、フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストであり、前記フォトパターニングされた金属含有ＥＵＶレジストは、有機金属酸化物または有機金属含有膜である、方法。
適用例１０：
適用例１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを乾式現像することは、前記現像化学物質を用いて前記フォトパターニングされた金属含有レジストのＥＵＶ露光部分に対してＥＵＶ非露光部分を選択的に除去し、前記レジストマスクを形成することを含む、方法。
適用例１１：
方法であって、
プロセスチャンバ内で半導体基板の表面上に金属含有レジスト材料を堆積することであって、前記金属含有レジスト材料の一部は、前記プロセスチャンバの１つまたは複数の表面上に残留物を形成する、金属含有レジスト材料の堆積と、
有機蒸気を含むドライエッチャントを前記プロセスチャンバに導入することであって、前記ドライエッチャントは、前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面上の前記残留物を少なくとも部分的に除去する、ドライエッチャントの導入と、
を含む、方法。
適用例１２：
適用例１１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、カルボン酸を含む、方法。
適用例１３：
適用例１２に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、トリフルオロ酢酸を含む、方法。
適用例１４：
適用例１１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、無水トリフルオロ酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、クロロジフルオロ酢酸、チオ酢酸、またはチオグリコール酸を含む、方法。
適用例１５：
適用例１１に記載の方法であって、
前記有機蒸気は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む、方法。
適用例１６：
適用例１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ドライエッチャントは、ハロゲン化カルボン酸とハロゲン化水素の気相混合物を含む、方法。
適用例１７：
適用例１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記残留物の少なくとも部分的な除去は、前記有機蒸気を前記金属含有レジスト材料と反応させ、約２００℃未満の温度で揮発性化合物を形成することを含む、方法。
適用例１８：
適用例１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記残留物の少なくとも部分的な除去は、プラズマフリーの熱プロセスにおいて少なくとも前記有機蒸気に曝露することを含む、方法。
適用例１９：
適用例１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記金属含有レジスト材料は、有機金属酸化物または有機金属含有膜である、方法。
適用例２０：
適用例１１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ドライエッチャントを導入した後に前記プロセスチャンバをパージし、前記プロセスチャンバから残留ドライエッチャントを除去することと、
前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面上に前記金属含有レジスト材料の保護コーティングを形成することによって、前記プロセスチャンバの前記１つまたは複数の表面をコンディショニングすることと
をさらに含む、方法。
【外国語明細書】