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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-26
(45)【発行日】2024-10-04
(54)【発明の名称】フォトレジストの乾式現像プロセス
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20240927BHJP
H01L 21/027 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 105A
H01L21/30 569H
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2022580826
(86)(22)【出願日】2021-06-23
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-25
(86)【国際出願番号】 US2021038758
(87)【国際公開番号】W WO2022005855
(87)【国際公開日】2022-01-06
【審査請求日】2023-02-28
(31)【優先権主張番号】63/047,160
(32)【優先日】2020-07-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/349,534
(32)【優先日】2021-06-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】タイ， ユイチオン
(72)【発明者】
【氏名】サチャン， マドゥール
(72)【発明者】
【氏名】フリード， レジーナ
(72)【発明者】
【氏名】ファン， ホヨン デーヴィッド
【審査官】河合 俊英
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／２１７７４９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－２０９６２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－３２０５７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５００４９０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／０２７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属オキソフォトレジストを現像する方法であって、チャンバ内に前記金属オキソフォトレジストを有する基板を提供することであって、前記金属オキソフォトレジストが露光領域及び非露光領域を含み、前記非露光領域が前記露光領域よりも高い炭素濃度を有する、基板を提供することと、
前記チャンバ内に反応性ガスを含むガスを流入させることと、を含み、前記反応性ガスが、Ｃｌ ２ 、Ｂｒ ２ 、Ｈ ２ 、ＨＢｒ、ＨＣｌ、ＣＨ ｘ Ｃｌ ｙ 、ＣＨ ４ 、ＢＢｒ ３ 、及びＣＨ ｘ Ｂｒ ｙ 、のうちの一又は複数を含み、前記ガスが前記非露光領域と反応して揮発性副生成物を生成する
方法。
【請求項2】
前記チャンバ内でプラズマを発生させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ガスが不活性ガスを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記不活性ガスの流量と前記反応性ガスの流量との比率が０：１と５０：１との間である、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記ガスを前記非露光領域と反応させることが、プラズマを用いない熱プロセスで実装される、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記基板の基板温度が２００℃以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
ソース電力が１２００Ｗ以下であり、バイアス電力が２００Ｗ以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記バイアス電力がパルス化され、前記パルス化のデューティサイクルが０％と１００％との間である、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記金属オキソフォトレジストがＳｎＯＣを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記露光領域が架橋された金属酸化物ネットワークを含み、前記非露光領域が金属酸化物クラスタを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
金属オキソフォトレジストを現像する方法であって、表面上に前記金属オキソフォトレジストを有する基板を提供することと、
露光領域及び非露光領域を形成するために前記金属オキソフォトレジストを露光させることであって、前記非露光領域は前記露光領域よりも高い炭素濃度を有する、前記金属オキソフォトレジストを露光させることと、
プラズマチャンバ内に前記基板を配置することと、
前記プラズマチャンバ内に反応性ガスを含むガスを流入させることであって、前記反応性ガスが、Ｃｌ ２ 、Ｂｒ ２ 、Ｈ ２ 、ＨＢｒ、ＨＣｌ、ＣＨ ｘ Ｃｌ ｙ 、ＣＨ ４ 、ＢＢｒ ３ 、及びＣＨ ｘ Ｂｒ ｙ 、のうちの一又は複数を含む、ガスを流入させることと、
前記プラズマチャンバ内でプラズマを発生させることであって、前記プラズマが前記非露光領域と反応して揮発性副生成物を生成する、プラズマを発生させることと、
前記プラズマチャンバをパージすることと、を含む、方法。
【請求項12】
前記ガスが不活性ガスを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記不活性ガスの流量と前記反応性ガスの流量との比率が０：１と５０：１との間である、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記プラズマチャンバから前記基板を取り出す前に前記基板をエッチングすることを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項15】
前記金属オキソフォトレジストがＳｎＯＣを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
前記金属オキソフォトレジストを露光させることが、前記金属オキソフォトレジストを極紫外（ＥＵＶ）放射に露光させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項17】
金属オキソフォトレジストを現像する方法であって、プラズマチャンバ内に前記金属オキソフォトレジストを有する基板を提供することであって、前記金属オキソフォトレジストは、ＳｎＯＣを含み、かつ露光領域と非露光領域とを含み、前記非露光領域は前記露光領域よりも高い炭素濃度を有する、基板を提供することと、
前記プラズマチャンバ内に、Ｃｌ２及びＡｒを含むガスを流入させることと、
前記プラズマチャンバ内でプラズマを発生させることであって、前記プラズマが前記非露光領域と反応して揮発性副生成物を生成する、プラズマを発生させることと、
前記プラズマチャンバをパージすることと、を含む、方法。
【請求項18】
前記非露光領域と前記露光領域との間のエッチング選択性が１０：１以上である、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記Ａｒの流量と前記Ｃｌ２の流量との比率が０：１と５０：１の間である、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
この出願は、２０２０年７月１日出願の米国仮出願第６３／０４７，１６０号の利益を主張する、２０２１年６月１６日出願の米国非仮出願第１７／３４９，５３４号に対する優先権を主張するものであり、かかる出願の内容全体が、参照により本願に援用される。
この出願は、２０２０年７月１日出願の米国仮出願第６３／０４７，１６０号の利益を主張する、２０２１年６月１６日出願の米国非仮出願第１７／３４９，５３４号に対する優先権を主張するものであり、かかる出願の内容全体が、参照により本願に援用される。
【0002】
本開示の実施形態は半導体処理の分野に関し、詳細には、非湿式プロセスを使用して金属オキソフォトレジストをパターニングする方法に関する。
【背景技術】
【0003】
関連技術の説明
リソグラフィは、半導体業界において数十年間にわたり、マイクロエレクトロニクスデバイスに２Ｄ及び３Ｄのパターンを作成するために使用されてきた。リソグラフィプロセスは、膜（フォトレジスト）のスピンオン堆積、選択されたパターンを用いた膜へのエネルギー源による照射（露光）、及び、溶媒中で溶解させることによる、膜の露光（ポジティブトーン）領域又は非露光（ネガティブトーン）領域の除去（エッチング）、を伴う。残留溶媒を排除するためにはベイクが行われる。
リソグラフィは、半導体業界において数十年間にわたり、マイクロエレクトロニクスデバイスに２Ｄ及び３Ｄのパターンを作成するために使用されてきた。リソグラフィプロセスは、膜（フォトレジスト）のスピンオン堆積、選択されたパターンを用いた膜へのエネルギー源による照射（露光）、及び、溶媒中で溶解させることによる、膜の露光（ポジティブトーン）領域又は非露光（ネガティブトーン）領域の除去（エッチング）、を伴う。残留溶媒を排除するためにはベイクが行われる。
【0004】
フォトレジストは、放射感受性材料であるはずであり、照射が行われると、膜の露光部分において化学的変換が発生し、これにより、露光領域と非露光領域の間で溶解度が変わることが可能になる。この溶解度の変化を使用して、フォトレジストの露光領域又は非露光領域のいずれかが除去（現像）される。本書で使用される場合、「現像する（ｄｅｖｅｌｏｐ）」とは、フォトレジスト内にパターンを形成するプロセスのことを指す。フォトレジストが現像されると、パターンは、エッチングによって下にある薄膜又は基板に転写されうる。パターンが転写された後に、残留フォトレジストが除去される。このプロセスを多数回反復することで、マイクロ電子デバイスにおいて使用される２Ｄ及び３Ｄの構造を得ることが可能になる。
【0005】
リソグラフィプロセスにおいては、いくつかの特性が重要になる。かかる重要な特性は、感受性、解像度、ラインエッジ粗さが低いこと（ＬＥＲ）、エッチング耐性、及び薄層形成能力を含む。感受性が高くなると、堆積された膜の溶解度を変えるのに必要なエネルギーは少なくなる。これにより、リソグラフィプロセスにおいて効率を向上させることが可能になる。リソグラフィプロセスによりどれほど狭小なフィーチャが実現されうるかは、解像度とＬＥＲによって決まる。深型構造を形成するためのパターン転写には、エッチング耐性の高い材料が必要になる。エッチング耐性の高い材料により、膜の薄化も可能になる。膜が薄くなるほど、リソグラフィプロセスの効率は向上する。
【発明の概要】
【0006】
本書で開示している実施形態は、非湿式プロセスで金属オキソフォトレジストを現像する方法を含む。一実施形態では、この方法は、チャンバ内に金属オキソフォトレジストを有する基板を提供することを含む。一実施形態では、金属オキソフォトレジストは露光領域と非露光領域とを含み、非露光領域は露光領域よりも高い炭素濃度を有する。一実施形態では、方法は、チャンバ内にガスを流入させることを更に含み、このガスは非露光領域と反応して、揮発性副生成物を生成する。
【0007】
実施形態は、金属オキソフォトレジストを現像する方法であって、表面上に金属オキソフォトレジストを有する基板を提供することと、金属オキソフォトレジストを露光させて露光領域及び非露光領域を形成することと、を含む、方法も含みうる。一実施形態では、非露光領域は、露光領域よりも高い炭素濃度を有する。一実施形態では、方法は、プラズマチャンバ内に基板を配置することと、プラズマチャンバ内にガスを流入させることと、プラズマチャンバ内でプラズマを発生させること（ｓｔｒｉｋｉｎｇ ａ ｐｌａｓｍａ）と、を更に含みうる。一実施形態では、プラズマは、非露光領域と反応して揮発性副生成物を生成する。一実施形態では、方法は、プラズマチャンバをパージすることを更に含みうる。
【0008】
実施形態は、金属オキソフォトレジストを現像する方法であって、プラズマチャンバ内に、ＳｎＯＣを含む金属オキソフォトレジストを有する基板を提供することを含む、方法も含みうる。一実施形態では、金属オキソフォトレジストは露光領域と非露光領域とを含み、非露光領域は露光領域よりも高い炭素濃度を有する。一実施形態では、この方法は、プラズマチャンバ内に、Ｃｌ２及びＡｒを含むガスを流入させることと、プラズマチャンバ内でプラズマを発生させることと、を更に含む。一実施形態では、プラズマは、非露光領域と反応して揮発性副生成物を生成する。方法は、プラズマチャンバをパージすることを更に含みうる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の一実施形態による、プラズマプロセスを使用して金属オキソフォトレジストを現像するプロセスを説明しているフロー図である。
【図4】本開示の一実施形態による、例示的なコンピュータシステムのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本書では、非湿式プロセスを使用して金属オキソフォトレジストをパターニングする方法について説明している。以下の説明には、本開示の実施形態の網羅的な理解を提供するために、フォトレジストを現像するための多数の具体的な詳細事項（反応性プラズマプロセスや材料レジームなど）が記載される。これらの具体的な詳細事項がなくとも本開示の実施形態は実践可能であることが、当業者には自明となろう。他の事例では、本開示の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、集積回路の製造といった周知の態様については、詳細に説明していない。更に、図に示している様々な実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺どおりには描かれていないことを理解されたい。
【0011】
理解を助けるために更に言うと、極紫外（ＥＵＶ）リソグラフィで使用されるフォトレジスト系には、効率が悪いという問題がある。つまり、ＥＵＶリソグラフィ用の既存のフォトレジスト材料系は、フォトレジスト材料の現像を可能にするのに必要な溶解度スイッチを提供するために、高線量を必要とする。有機－無機ハイブリッド材料（例えば金属オキソ材料系）が、ＥＵＶ放射に対する感受性が高いことにより、ＥＵＶリソグラフィ用の材料系として提案されるようになった。かかる材料系は、典型的には、金属（例えばＳｎ、Ｈｆ、Ｚｒなど）、酸素、及び炭素を含む。場合によっては、金属オキソ材料系は、窒素及び水素を更に含むこともある。金属オキソベースの有機－無機ハイブリッド材料は、低ＬＥＲ及び高解像度（これらは狭小フィーチャを形成するために必要な特性である）を提供することも分かっている。
【0012】
金属オキソフォトレジスト系では、ＥＵＶ放射への露光によって炭素が除去され、金属酸化物ネットワークが架橋する。露光領域と非露光領域との間の、炭素割合及び結合強度の差が、現像中に溶解度スイッチとして使用される。詳細には、炭素含有量が高く結合強度が弱い非露光領域が、現像液により優先的にエッチングされる。
【0013】
金属オキソフォトレジスト系は現在、湿式化学作用を使用して現像されている。つまり、露光後に、フォトレジストの非露光領域が、スピン乾燥プロセスで使用される有機溶媒／塩基溶液によって現像される。ベイク後アニール処理も含まれることがある。しかし、高アスペクト比のフィーチャに対処する場合、湿式法は、（特にライン構造やピラー構造では）パターン崩壊のリスクがあるため、困難でありうる。加えて、湿式プロセスでは、溶媒及び溶存する副生成物を除去するのに機械的力が使用されるので、除去されるはずの材料が全ては除去されない可能性があり、小型フィーチャ内に膜材料／副生成物／溶媒などがトラップされることがある。更に、フィーチャがより小さく複雑なものである場合、非露光レジストの全領域に溶媒（通常その分子は大きい）が浸透するのは困難になる。このことはフォトレジストの部分的現像につながり、不具合が生じる。スピンドライプロセスにより、ラインのよれ（ｗｉｇｇｌｉｎｇ）やフォールオフ（ｆａｌｌｉｎｇ ｏｆｆ）さえもが生じることもある。これにより、フォトレジストの厚さ及びアスペクト比が制限される。
【0014】
したがって、本開示の実施形態は、金属オキソフォトレジストを現像するためのプラズマエッチングプロセスを提供する。詳細には、プラズマエッチングプロセスにより、１）湿性副生成物の生成がなくなること、２）除害（ａｂａｔｅｍｅｎｔ）システムを通じて乾式化学物質が処理されるため、廃棄流が減少すること、３）不具合及び不純物が減少すること、４）ＬＥＲ、ＬＷＲ、及び、表面張力と毛細管力とスピンドライプロセスとにより生じた低周波粗さがあればそれが、改善されること、５）フォトレジストを現像し、パターンを下層に転写するための、一括プロセスを提供すること、及び６）非露光領域のエッチング選択性を金属オキソフォトレジストの露光領域に対して高めること、
という利点が提供される。
という利点が提供される。
【0015】
本書で開示している実施形態は、金属オキソフォトレジストが好適な電磁放射源（例えばＥＵＶ源）で部分的に露光された後に実行される、プラズマエッチングプロセスを提供する。一実施形態では、プラズマチャンバ内に、露光された金属オキソフォトレジストを含む基板が配置される。プラズマチャンバ内に反応性ガスと不活性ガスとを含むガスが流し込まれ、プラズマが生成される。この反応性ガスは、金属オキソフォトレジストの金属と反応して揮発性種を形成する成分を有するガスである。例えば、反応性ガスは、Ｃｌ２、Ｈ２、Ｂｒ２、ＨＢｒ、ＨＣｌ、ＢＣｌ３、ＣＨｘＣｌｙ、ＣＨ４、ＢＢｒ３、及びＣＨｘＢｒｙ、のうちの一又は複数を含む。ある特定の実施形態では、反応性ガスはＨＢｒを含み、不活性ガスはＡｒを含む。一部の実施形態では、ガスがチャンバ内に流し込まれるが、プラズマの発生はない（すなわち熱プロセス）。他の実施形態では、プラズマが生成されうる。一実施形態では、露光されていない金属オキソフォトレジストの露光された金属オキソフォトレジストに対するエッチング選択性は、１０：１以上でありうる。ある特定の実施形態では、このエッチング選択性はおよそ１２：１である。一実施形態では、現像された金属オキソフォトレジストのパターンは、基板をプラズマチャンバから取り出すことなく、下層に転写されうる。
【0016】
ここで図１を参照するに、本開示の一実施形態による、基板表面上の金属オキソフォトレジストを現像するためのプロセス１２０を示すフロー図が提示されている。図２Ａから図２Ｄは、プロセス１２０における様々な工程の後の基板２６１及び金属オキソフォトレジスト２６２の断面図である。
【0017】
一実施形態では、プロセス１２０は、金属オキソフォトレジストを有する基板を提供することを含む、工程１２１で始まりうる。図２Ａは、金属オキソフォトレジスト２６２が基板２６１の表面を覆うように配置されている、基板２６１の断面図である。一実施形態では、基板２６１は、半導体製造環境において特徴的な、任意の一又は複数の基板材料を含みうる。例えば、基板２６１は半導体材料を含みうる。基板２６１は、半導体デバイス又は半導体デバイスの部分を含みうる。かかる半導体デバイスの例は、シリコン基板に製造され、誘電体層に包まれた、メモリデバイス又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）トランジスタを含むが、これらに限定されるわけではない。基板２６１は更に、デバイス又はトランジスタの上方の、周りを取り囲む誘電体層内に形成された複数の金属相互接続部を含んでよく、かつ、デバイス又はトランジスタを電気的に連結して集積回路を形成するために使用されうる。一実施形態では、基板２６１はウエハでありうる。
【0018】
一実施形態では、金属オキソフォトレジスト２６２（単に「フォトレジスト２６２」とも称される）は、任意の金属オキソ材料系でありうる。かかる材料系は、典型的には、金属（例えばＳｎ、Ｈｆ、Ｚｒなど）、酸素、及び炭素を含む。ある特定の実施形態では、フォトレジスト２６２はＳｎＯＣを含む。実施形態は、ＳｎＯＣに加えて、窒素及び水素を更に含む金属オキソ材料系を含むこともある。
【0019】
フォトレジスト２６２は、任意の好適な堆積プロセスを使用して、基板２６１の表面上に配置されうる。一実施形態では、フォトレジストは、スピンオンプロセスを使用する湿式化学作用を用いて、基板２６１の表面上に配置される。代替的な実施形態では、フォトレジストは、気相プロセス（すなわち乾式プロセス）を使用して、基板２６１の表面上に配置される。気相プロセスでは、金属前駆体と酸化剤（ｏｘｉｄａｎｔ）とが真空チャンバ内へと気化されうる。その際、金属前駆体と酸化剤とが反応して、基板２６１の表面上に金属オキソフォトレジスト２６２を堆積させる。かかる乾式プロセスは、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス、プラズマＣＶＤ（ＰＥ－ＣＶＤ）プロセス、又はプラズマＡＬＤ（ＰＥ－ＡＬＤ）プロセスとして特徴付けられうる。
【0020】
一実施形態では、プロセス１２０は、金属オキソフォトレジストを部分的に露光させて、露光領域と非露光領域とを作成することを含む、工程１２２に続きうる。図２Ｂは露光プロセスを示す断面図である。図示しているように、電磁放射２６４が、マスク２６３を通過して露光領域２６２Ｅを露光する。非露光領域２６２Ｕは、マスク２６３によって電磁放射から遮蔽される。一実施形態では、電磁放射はＥＵＶ放射である。ＥＵＶ放射が使用される場合、ＥＵＶ放射２６４は、マスクを通過せずに、マスクに反射しうる。本書ではＥＵＶ放射について具体的に開示しているが、金属オキソフォトレジスト２６２における溶解度スイッチを始動させうる任意の好適な波長の電磁放射が使用されうることを認識されたい。例えば、一部の実施形態では、ＤＵＶ放射が使用されうる。
【0021】
一実施形態では、溶解度スイッチは、露光領域における炭素の損失及び金属オキソネットワークの架橋によってもたらされる。詳細には、電磁放射への露光により、露光領域２６２Ｅから炭素が除去される。非露光領域２６２Ｕにおいて炭素含有量が高くなり、弱い結合が増えることで、非露光領域は、後続の非湿式現像プロセスにおけるパターニングに対する感受性が高まる。
【0022】
一実施形態では、プロセス１２０は、プラズマチャンバ内に基板を配置することを含む、工程１２３に続きうる。一実施形態では、プラズマチャンバは、大気圧未満の圧力条件においてプラズマを発生させるのに適した任意のチャンバでありうる。プラズマチャンバは、プラズマプロセスの熱制御を提供するために、加熱／冷却機能も含みうる。例えば、基板２６１が載置されるチャックは、能動的に加熱及び／又は冷却されるチャックでありうる。加えて、一部の実施形態では、プラズマチャンバの壁が能動的に加熱及び／又は冷却されうる。好適なプラズマチャンバについてのより詳細な説明を、下記で図７に関連して提示する。
【0023】
一実施形態では、プロセス１２０は、プラズマチャンバ内にガスを流入させること、及びプラズマチャンバ内でプラズマを発生させることを含む、工程１２４及び１２５に続きうる。一実施形態では、このガスは反応性ガス及び不活性ガスを含む。反応性ガスは、Ｃｌ２、Ｂｒ２、ＨＢｒ、ＨＣｌ、Ｈ２、ＢＣｌ３、ＣＨｘＣｌｙ、ＣＨ４、ＢＢｒ３、及びＣＨｘＢｒｙ、のうちの一又は複数を含みうる。一実施形態では、不活性ガスはＡｒ、Ｎ２、又はＨｅを含みうる。ある特定の実施形態では、反応性ガスはＨＢｒを含み、不活性ガスはＡｒを含む。一実施形態では、反応性ガスによって形成されたプラズマは、金属オキソフォトレジストの非露光領域２６２Ｕと反応して揮発性副生成物を形成する。例えば、金属Ｍ（例えばＳｎ）とＣｌとが反応して揮発性ＭＣＬ４を形成する。非露光領域２６２Ｕを揮発性副生成物に変換した後の、現像されたフォトレジストの例を図２Ｃに示している。プラズマの発生はオプションであることを認識されたい。つまり一部の実施形態では、非湿式プロセスは、プラズマを発生させることなく、チャンバ内に反応性ガスを流入させることを含みうる。かかるプロセスは、プラズマプロセスとは対照的な熱プロセスと見なされうる。このような場合、反応性ガスをイオン化する必要はなく、反応性ガスは、金属オキソフォトレジストの非露光領域２６２Ｕと直接反応しうる。
【0024】
一実施形態では、不活性ガスの流量の反応性ガスの流量に対する比率は、０：１と５０：１との間である。例えば、不活性ガスの流量は３００ｓｃｃｍであってよく、反応性ガスの流量は５０ｓｃｃｍでありうる。化学物質が希釈されることで、エッチング速度は遅くなり、エッチング均一性が向上する。不活性ガスは、プラズマチャンバ全体において反応性ガスをに均一に分布させるのに役立つので、均一性が向上する。加えて、一般に、反応性ガスの流量が増加することで、露光領域２６２Ｅと比較して非露光領域２６２Ｕのエッチングが増大することが分かっている。一実施形態では、圧力およそ１ｍｔｏｒｒとおよそ１００ｍｔｏｒｒとの間でありうる。ある特定の実施形態では、圧力はおよそ５ｍｔｏｒｒとおよそ２０ｍｔｏｒｒとの間でありうる。更に別の実施形態では、圧力はおよそ１ｍｔｏｒｒとおよそ１０ｔｏｒｒとの間でありうる。
【0025】
一実施形態では、工程１２４及び１２５において、基板２６１は制御された温度を有しうる。例えば、温度はおよそ０℃とおよそ５００℃との間で変動しうる。ある特定の実施形態では、温度はおよそ５０℃とおよそ１５０℃との間で変動しうる。通常、低い（例えば５００℃未満の）温度では、金属オキソフォトレジストの熱分解が起こらないので、かかる低温は有益である。更に別の実施形態では、温度はおよそ２００℃未満でありうる。例えば、温度はおよそ４０℃とおよそ１００℃との間でありうる。
【0026】
一実施形態では、プラズマエッチングプロセスのＲＦ電力が制御されうる。一般に、ＲＦ電力が低くなることにより、エッチング選択性は向上しうる。一実施形態では、ソース電力はおよそ２００Ｗとおよそ１２００Ｗとの間でありうる。ある特定の実施形態では、ソース電力はおよそ４００Ｗでありうる。一実施形態では、バイアス電力はおよそ０Ｗとおよそ２００Ｗとの間でありうる。ある特定の実施形態では、バイアス電力はおよそ５０Ｗでありうる。バイアス電力をおよそ１００Ｗまで増大させると、非露光領域２６２Ｕのエッチング選択性は露光領域２６２Ｅに対して強化されることが分かっている。
【0027】
一実施形態では、工程１２５は、パルスバイアス（ｐｕｌｓｅｄ ｂｉａｓ）を用いて実装されうる。パルス化のデューティサイクルは０％と１００％との間でありうる。ある特定の実施形態では、デューティサイクルはおよそ５０％である。かかるデューティサイクルにより、副生成物を除去するための時間が確保され、イオン衝突が低減する。したがって、非露光領域２６２Ｕのエッチング選択性は露光領域２６２Ｅに対して向上する。
【0028】
一実施形態では、工程１２５は、任意の望ましい持続時間にわたって実装されうる。期間が長くなることで、より多くの非露光領域２６２Ｕを除去することが可能になる。一実施形態では、工程１２５は、およそ５秒とおよそ１２０秒との間の持続時間を有しうる。ある特定の実施形態では、工程１２５はおよそ１５秒の持続時間を有しうる。
【0029】
上述したようなプラズマ現像プロセスの様々なパラメータを変化させることにより、金属オキソフォトレジストの非露光領域２６２Ｕのエッチング選択性は、金属オキソフォトレジストの露光領域２６２Ｅに対して高くなる。例えば、そのエッチング選択性はおよそ１０：１以上になりうる。ある特定の実施形態では、エッチング選択性はおよそ１２：１になりうる。エッチング選択性が高くなることで、いくつかの利点が得られる。かかる利点のうちの１つは、フォトレジストの厚さを低減しうることである。これにより、フォトレジストを十分に現像するために使用される電磁放射の線量を低減することが可能になる。
【0030】
一実施形態では、プロセス１２０は、プラズマチャンバをパージすることを含む、工程１２６に続きうる。プラズマチャンバをパージすることで、プラズマチャンバから、工程１２５における反応による副生成物が除去される。一実施形態では、工程１２５におけるエッチングが完了した後に、単一回のパージが実装されうる。代替的な実施形態では、工程１２４／１２５、及び１２６は、エッチングのパルスとそれに続くパージとを含むサイクルを画定しうる。かかる実施形態では、フォトレジストの非露光領域２６２Ｕを取り除くために、サイクルが複数回反復されうる。
【0031】
本書で開示している実施形態は、１つのプラズマチャンバ内で実装されるという、追加的な利点を提供する。このことは、後続の基板２６１のパターニングがプラズマエッチングを使用して実行される場合に、特に有益である。詳細には、基板２６１が、フォトレジスト現像プロセスの後に、プラズマチャンバから取り出される必要はない。つまり、パターンの現像及びパターンの下層へのパターン転写のための一括的な手法（すなわち一括チャンバ）が提供される。
【0032】
一実施形態では、プロセス１２０は、基板２６１をエッチングすることを含む、オプションの工程１２７に続きうる。図２Ｄは、金属オキソフォトレジストの露光領域２６２Ｅのパターンが基板２６１に転写された後の、基板２６１の断面図である。図示しているように、パターン転写によって、基板２６１内にトレンチ２６５が形成されうる。一実施形態では、基板２６１のエッチングは、プラズマエッチングプロセスを使用して実装されうる。プラズマエッチングプロセスは、金属オキソフォトレジストを現像するために使用されるのと同じチャンバ内で実行されうる。
【0033】
図３は、本開示の一実施形態による、金属オキソフォトレジストのプラズマベースの現像を実施するよう構成されたプラズマチャンバの概略図である。プラズマチャンバ３００は接地されたチャンバ３０５を含む。基板３１０は、開口３１５を通じてローディングされ、温度制御されたチャック３２０にクランプされる。
【0034】
プロセスガスが、ガス源３４４から、それぞれの質量流量コントローラ３４９を通ってチャンバ３０５の内部に供給される。ある種の実施形態では、ガス分配プレート３３５が、プロセスガス３４４（Ｃｌ２、Ｂｒ２、Ｈ２、ＨＣｌ、ＨＢｒ、及び／又は不活性ガスなど）の分配のために設けられる。チャンバ３０５は、排気ポンプ３５５を介して排気される。
【0035】
基板３１０の処理中にＲＦ電力が印加されると、基板３１０の上方のチャンバ処理領域内でプラズマが形成される。バイアス電力ＲＦ生成装置３２５が、温度制御されたチャック３２０に連結される。バイアス電力ＲＦ生成装置３２５は、バイアス電力を提供して、必要であればプラズマを励起する。バイアス電力ＲＦ生成装置３２５は、例えば約２ＭＨｚと６０ＭＨｚとの間の低周波数を有してよく、ある特定の実施形態では１３．５６ＭＨｚ帯域のものである。ある種の実施形態では、プラズマチャンバ３００は、約２ＭＨｚの帯域の周波数の第３バイアス電力ＲＦ生成装置３２６を含み、第３バイアス電力ＲＦ生成装置３２６は、バイアス電力ＲＦ生成装置３２５と同じＲＦマッチ３２７に接続される。ソース電力ＲＦ生成装置３３０は、ソース電力を提供してプラズマを励起するために、マッチ（図示せず）を通じてプラズマ生成要素（例えばガス分配プレート３３５）に連結される。ソースＲＦ生成装置３３０は、例えば１００と１８０ＭＨｚとの間の周波数を有してよく、ある特定の実施形態では１６２ＭＨｚ帯域のものである。時の経過とともに基板の直径が１５０ｍｍから２００ｍｍ、３００ｍｍなどに変化してきたので、当該技術分野では、プラズマエッチングシステムのソース電力及びバイアス電力を基板面積に対して標準化する（ｎｏｒｍａｌｉｚｅ）ことは一般的である。
【0036】
プラズマチャンバ３００は、コントローラ３７０によって制御される。コントローラ３７０は、ＣＰＵ３７２、メモリ３７３、及びＩ／Ｏインターフェース３７４を含みうる。ＣＰＵ３７２は、メモリ３７３に記憶された命令に従って、プラズマチャンバ３００内で処理工程を実行しうる。例えば、一又は複数のプロセス（上述したプロセス１２０の部分など）が、コントローラ３７０によって、プラズマチャンバ内で実行されうる。
【0037】
図４は、例示的な形態のコンピュータシステム４００における機械の図式表現を示しており、コンピュータシステム４００において、本書に記載の方法論のうちの一又は複数の任意のものを機械に実施させるための命令セットが実行されうる。代替的な実施形態では、機械は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクストラネット、又はインターネットにおいて、他の機械に接続され（例えばネットワーク化され）うる。機械は、クライアント－サーバネットワーク環境においてはサーバ若しくはクライアント機械の役割で、又は、ピアツーピア（若しくは分散）ネットワーク環境においてはピア機械として、作動しうる。機械は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又は、この機械によって行われる動作を特定する（連続した若しくは連続していない）命令セットを実行可能な任意の機械でありうる。更に、単一の機械のみを図示しているが、「機械（ｍａｃｈｉｎｅ）」という語は、本書に記載の方法論のうちの一又は複数の任意のものを実施するために、命令セット（又は複数の命令セット）を個別に又は連携的に実行する、機械（コンピュータなど）の任意の集合体を含むとも、解釈すべきである。
【0038】
例示的なコンピュータシステム４００は、バス４３０を介して互いに通信する、プロセッサ４０２、メインメモリ４０４（例えば読出専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）又はランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）といったダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）など）、スタティックメモリ４０６（例えばフラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＭＲＡＭなど）、及び二次メモリ４１８（データ記憶デバイスなど）を含む。
【0039】
プロセッサ４０２は、マイクロプロセッサや中央処理装置などといった、一又は複数の汎用処理デバイスを表わしている。より詳細には、プロセッサ４０２は、複雑命令セット演算（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セット演算（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、その他の命令セットを実装するプロセッサ、又は、命令セットの組み合わせを実装するプロセッサでありうる。プロセッサ４０２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどといった、一又は複数の特定目的処理デバイスであることもある。プロセッサ４０２は、本書に記載の工程を実施するための処理ロジック４２６を実行するよう構成される。
【0040】
コンピュータシステム４００は、ネットワークインターフェースデバイス４０８を更に含みうる。コンピュータシステム４００は、ビデオディスプレイユニット４１０（液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、又はカソードレイチューブ（ＣＲＴ）など）、英数字入力デバイス４１２（例えばキーボード）、カーソル制御デバイス４１４（例えばマウス）、及び信号生成デバイス４１６（例えばスピーカー）も含みうる。
【0041】
二次メモリ４１８は、本書に記載の方法論又は機能のうちの一又は複数の任意のものを具現化する一又は複数の命令セット（ソフトウェア４２２など）が記憶されている、機械アクセス可能記憶媒体（又はより具体的には、コンピュータ可読記憶媒体）４３２を含みうる。ソフトウェア４２２は、それがコンピュータシステム４００によって実行されている間、メインメモリ４０４及び／又はプロセッサ４０２の中に、全体的に又は少なくとも部分的に常駐してもよく、メインメモリ４０４及びプロセッサ４０２も、機械可読記憶媒体を構成する。このソフトウェア４２２は更に、ネットワークインターフェースデバイス４０８を介してネットワーク４２０経由で送受信されうる。
【0042】
例示的な一実施形態では、機械アクセス可能記憶媒体４３２を単一の媒体として図示しているが、「機械可読記憶媒体（ｍａｃｈｉｎｅ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）」という語は、一又は複数の命令セットを記憶する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中データベース若しくは分散データベース、並びに／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含むと、解釈すべきである。「機械可読記憶媒体」という語は、機械によって実行される命令セットを記憶すること又は符号化することが可能であり、かつ、機械に、本開示の方法論のうちの一又は複数の任意のものを実施させる、任意の媒体を含むとも、解釈すべきである。したがって、「機械可読記憶媒体」という語は、ソリッドステートメモリと、光媒体及び磁気媒体とを含むが、これらに限定されるわけではないと解釈すべきである。
【0043】
本開示の一実施形態によると、機械アクセス可能記憶媒体は命令を記憶しており、この命令は、データ処理システムに、プラズマプロセスを用いて基板上の金属オキソフォトレジストを現像する方法を実施させる。この方法は、金属オキソフォトレジストを露光させて露光領域及び非露光領域を設けることと、真空チャンバ内に露光されたフォトレジストを有する基板を配置することとを含む。一実施形態では、プラズマチャンバ内にガスが流し込まれ、プラズマが生成される。このガスは反応性ガス及び不活性ガスを含みうる。一実施形態では、プラズマは、フォトレジストの非露光領域と反応して、フォトレジストの非露光領域を揮発性副生成物に変換する。揮発性副生成物はプラズマチャンバからパージされうる。例えば、反応性ガスは、Ｃｌ２、Ｂｒ２、ＨＢｒ、ＨＣｌ、及びＨ２のうちの一又は複数を含みうる。
【0044】
ゆえに、プラズマプロセスを使用して金属オキソフォトレジストの現像を行うための方法が開示された。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】
【図4】