特表 2024-523185 電場誘導露光後ベークによる金属酸化物レジストのパターニング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-28

(54)【発明の名称】電場誘導露光後ベークによる金属酸化物レジストのパターニング

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20240621BHJP

   G03F 7/004 20060101ALI20240621BHJP

   G03F 7/20 20060101ALN20240621BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 568

H01L21/30 564

G03F7/004

G03F7/004 531

G03F7/20 521

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023574710

(86)(22)【出願日】2022-05-06

(85)【翻訳文提出日】2024-02-01

(86)【国際出願番号】 US2022028084

(87)【国際公開番号】W WO2022260788

(87)【国際公開日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】17/342,176

(32)【優先日】2021-06-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】ダイ， ホイシオン

(72)【発明者】

【氏名】バンガー， マンゲシュ アショク

(72)【発明者】

【氏名】ネマニ， シュリニヴァス ディ．

(72)【発明者】

【氏名】ウェルチ， スティーブン ハイローング

(72)【発明者】

【氏名】イー， エリー ワイ．

(72)【発明者】

【氏名】ルボミルスキー， ドミトリー

【テーマコード（参考）】

2H197

2H225

5F146

【Ｆターム（参考）】

2H197HA03

2H197JA13

2H225AP08P

2H225CA12

2H225CB14

2H225CC01

2H225CC18

5F146JA04

5F146JA20

5F146KA04

5F146LA18

(57)【要約】

基板を処理する方法が記載される。該方法は、基板上に金属含有レジスト層を形成すること、金属含有レジスト層をパターニングすること、及び金属含有レジスト層上に露光後ベークを実施することを含む。金属含有レジスト層上での露光後ベークは、フィールドガイド露光後ベーク動作であり、金属含有レジスト層内のイオン又は荷電種をガイドするための電場の使用を含む。フィールドガイド露光後ベーク動作は、現像後フィールドガイドベーク動作と組み合わせることができる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

膜スタックを処理する方法において、
基板上に金属含有レジスト層を形成することであって、前記金属含有レジスト層が金属をドープされたレジスト層又は金属酸化物レジスト層のうちの一方である、金属含有レジスト層を形成すること、
前記金属含有レジスト層をパターニングして前記金属含有レジスト層の複数の非露光部分と前記金属含有レジスト層の複数の露光部分とを形成すること、及び
前記金属含有レジスト層をパターニングした後に露光後ベークプロセスを実施することであって、前記金属含有レジスト層全体にわたり、前記基板の主面に垂直に電場が印加されて、前記金属含有レジスト層の前記複数の露光部分を処理する、露光後ベークプロセスを実施すること
を含む、方法。

【請求項2】

前記基板上に前記金属含有レジスト層を形成することが、スピンコーティング、ＣＶＤ、又はＡＬＤによって前記金属含有レジスト層を堆積することを含み、
前記金属含有レジスト層をパターニングする前に前記金属含有レジスト層をベークすること、及び
前記露光後ベークプロセスの実施後にウェット又はドライ現像プロセスを使用して前記金属含有レジスト層を現像すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記基板が、
前記基板の上に堆積されたデバイス層、及び
前記デバイス層の上部かつ前記金属含有レジスト層の下部に堆積された下地層
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記金属含有レジスト層が、前記金属酸化物レジスト層であり、
金属酸化物ナノ粒子、及び
前記金属酸化物に結合した配位子
を含む、方法。

【請求項5】

前記金属含有レジスト層が、酸化スズ（ＩＶ）、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、二酸化ハフニウム、酸化インジウム（ＩＩＩ）、及び酸化亜鉛のうちの１つ又はそれらの組合せを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記金属含有レジスト層が、金属をドープされたレジスト層であり、
フォトレジスト層、及び
前記フォトレジスト層内に配置された金属ナノ粒子
を含んでいる、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記金属含有レジスト層が、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、インジウム、又は亜鉛のうちの１つ又はそれらの組合せを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記露光後ベークプロセスが約１００℃から約３００℃の温度で行われる、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記露光後ベークプロセスが約１００ｍＴｏｒｒから約１２００Ｔｏｒｒの圧力で行われる、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

膜スタックを処理する方法において、
基板上に金属含有レジスト層を形成することであって、前記金属含有レジスト層が金属ナノ粒子又は金属酸化物ナノ粒子を含む、金属含有レジスト層を形成すること、
前記金属含有レジスト層をパターニングして前記金属含有レジスト層の複数の非露光部分と前記金属含有レジスト層の複数の露光部分とを形成すること、及び
前記基板を約１５０℃から約３００℃に加熱し、前記金属含有レジスト層全体にわたり第１の電場を印加することによって前記金属含有レジスト層をパターニングした後に露光後ベークプロセスを実施すること
を含む、方法。

【請求項11】

前記金属含有レジスト層をパターニングする前に前記金属含有レジスト層をベークすること、及び
前記露光後ベークプロセスの実施後にウェット又はドライ現像プロセスを使用して前記金属含有レジスト層を現像すること
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記金属含有レジスト層の現像後に、前記基板を約１５０℃から約２５０℃に加熱し、前記基板の主面に垂直な前記金属含有レジスト層全体にわたり第２の電場を印加すること
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記基板を現像することが、前記金属含有レジスト層の前記複数の露光部分の少なくとも一部をエッチングすることを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記露光後ベークプロセスを実施することが、
前記基板が約１００ｍＴｏｒｒから約１２００Ｔｏｒｒの間の圧力で処理される容積を維持すること
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記基板上に前記金属含有レジスト層を形成することが、
前記基板上の前記金属含有レジスト層をスピンコーティングすること
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項16】

前記基板上に前記金属含有レジスト層を形成することが、
化学気相堆積プロセス又は原子層堆積プロセスによって前記金属含有レジスト層を堆積すること
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項17】

基板を処理する方法において、
基板上に金属含有レジスト層を形成することであって、前記金属含有レジスト層が金属酸化物ナノ粒子又は金属ナノ粒子を含む、金属含有レジスト層を形成すること、
前記金属含有レジスト層をベークすること、
前記ベーク金属含有レジスト層をパターニングして前記金属含有レジスト層の複数の非露光部分と前記金属含有レジスト層の複数の露光部分とを形成すること、
前記基板を約８０℃から約３００℃に加熱し、前記基板の主面に垂直な前記金属酸化物レジスト層全体にわたり第１の電場を印加することによって、前記金属含有レジスト層をパターニングした後に露光後ベークプロセスを実施すること、
前記露光後ベークプロセスの実施後にウェット又はドライ現像プロセスを使用して前記基板を現像すること、及び
前記基板を加熱し、前記基板の主面に垂直な前記金属含有レジスト層全体にわたり第２の電場を印加することによって前記基板の現像後に現像後ベークを実施すること
を含む、方法。

【請求項18】

前記基板を現像することが、
前記金属含有レジスト層の前記複数の露光部分の少なくとも一部を除去すること
を含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記基板を現像することが、
領域選択的原子層堆積プロセスを実施すること
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

前記金属含有レジスト層をパターニングすることが、
前記金属含有レジスト層の前記露光部分を約５ｎｍから約２０ｎｍの波長を有する放射線に露光すること
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、概して、基板を処理する方法及び装置に関する。より詳細には、本開示は、金属酸化物レジストのプロファイル制御を強化するための方法及び装置を対象とする。

【背景技術】

【0002】

集積回路は、単一のチップ上に何百万もの部品（例えば、トランジスタ、コンデンサ、及び抵抗）を含みうる、複雑な装置へと進化してきた。フォトリソグラフィは、チップ上に部品を形成するために用いることができるプロセスである。概して、フォトリソグラフィのプロセスには、幾つかの基礎段階が含まれる。最初に、基板上にフォトレジスト層が形成される。化学増幅型フォトレジストは通常、レジスト樹脂と光酸発生剤とを含む。光酸発生剤は、その後の露光段階で電磁放射線に露光されると、現像プロセスにおけるフォトレジストの溶解性を変化させる。電磁放射線は、任意の適切な波長、例えば、１９３ｎｍのＡｒＦレーザ、極紫外光（ＥＵＶとしても知られる）などの任意の適切な波長を有することができ、あるいは電子ビーム、イオンビーム、又は他の適切な電磁放射線源であってもよい。

【0003】

露光段階では、基板のある特定の領域を電磁放射線に選択的に露光させるために、フォトマスク又はレチクルが用いられる。他の露光方法としては、マスクレス露光方法などが挙げられる。光への露光によって光酸発生剤が分解され、それによって酸が生成し、レジスト樹脂内に酸潜像が生じる。露光後、基板は露光後ベークプロセスにおいて加熱される。露光後ベークプロセス中に、光酸発生剤によって生成された酸がレジスト樹脂と反応し、その後の現像プロセス中にレジストの溶解度を変化させる。

【0004】

露光後ベークの後、基板、特にフォトレジスト層が現像され、すすがれて、パターン化されたマスクが生成される。用いられるフォトレジストのタイプに応じて、電磁放射線に露光された基板の領域は、除去に対して耐性を有するか、又は除去されやすくなる。現像及びすすぎの後、マスクのパターンは、ウェット又はドライエッチングプロセスを使用して、基板に転写される。

【0005】

チップ設計の進化は、回路の高速化と回路密度の向上を継続的に追求している。より高い回路密度に対する要求は、通常、集積回路部品の寸法の縮小を利用する。集積回路部品の寸法が縮小するにつれて、より多くの要素を半導体集積回路上の所定の領域に配置することができるようになる。したがって、リソグラフィプロセスでは、高度なチップ設計仕様を満たすために、さらに小さい特徴部が基板上に転写され、リソグラフィは、損傷することなく、精密かつ正確に転写される。特徴部を精密かつ正確に基板上に転写するために、高解像度リソグラフィは、短波長の放射線を提供する光源を利用する。短波長は、基板又はウエハ上に印刷可能な最小サイズを縮小するのに役立つ。しかしながら、短波長リソグラフィには、スループットの低下、線エッジの粗さの増加、レジスト感度の低下、及び／又は線のブリッジ／ブレークによるナノパターン欠陥の増加などの問題がある。

【0006】

電極アセンブリは、リソグラフィの露光／現像解像度を向上させるために、露光プロセスの前後に電場を生成し、基板上に堆積されたフォトレジスト層に電場を伝達して、電磁放射線が透過するフォトレジスト層の部分の化学的特性を変更するために利用される。しかしながら、現在のフォトレジスト材料とベークプロセスを使用して基板上での印刷サイズを縮小するのは困難である。

【0007】

したがって、基板上にレジストをパターン化するための改良された方法が必要とされている。

【発明の概要】

【0008】

一実施形態では、膜スタックを処理する方法が記載される。該方法は、基板上に金属含有レジスト層を形成すること、該金属含有レジスト層をパターニングすること、及び金属含有レジスト層のパターニング後に露光後ベークプロセスを実施することを含む。金属含有レジスト層は、金属をドープされたレジスト層又は金属酸化物レジスト層のうちの一方である。金属含有レジスト層をパターニングすることにより、金属含有レジスト層の複数の非露光部分と、金属含有レジスト層の複数の露光部分とが形成される。電場は、金属含有レジスト層全体にわたり、基板の主面（major plane）に垂直に印加されて、金属含有レジスト層の複数の露光部分を処理する。

【0009】

別の実施形態では、膜スタックを処理する方法は、基板上に金属含有レジスト層を形成すること、該金属含有レジスト層をパターニングすること、及び金属含有レジスト層のパターニング後に露光後ベークプロセスを実施することを含む。金属含有レジスト層は、金属ナノ粒子又は金属酸化物ナノ粒子を含む。金属含有レジスト層をパターニングすることにより、金属含有レジスト層の複数の非露光部分と、金属含有レジスト層の複数の露光部分とが形成される。基板を約１５０℃から約３００℃に加熱し、金属含有レジスト層全体にわたり第１の電場を印加することによって、露光後ベークプロセスが行われる。

【0010】

さらに別の実施形態では、基板を処理する方法は、基板上に金属含有レジスト層を形成すること、該金属含有レジスト層をベークすること、ベーク金属含有レジスト層をパターニングすることを含み、金属含有レジスト層のパターニング後に露光後ベークプロセスが行われ、露光後ベークプロセスの実施後にウェット又はドライ現像プロセスを使用して基板が現像され、基板の現像後に現像後ベークが行われる。金属含有レジスト層は、金属酸化物ナノ粒子又は金属ナノ粒子を含む。ベーク金属含有レジスト層は、パターニングして、金属含有レジスト層の複数の非露光部分と、金属含有レジスト層の複数の露光部分とを形成する。露光後ベークプロセスは、基板を約８０℃から約３００℃に加熱すること、及び金属酸化物レジスト層全体にわたり基板の主面に垂直に第１の電場を印加することを含む。現像後ベークは、基板を加熱すること、及び金属含有レジスト層全体にわたり基板の主面に垂直に第２の電場を印加することを含む。

【0011】

本開示の上記特徴を詳細に理解することができるように、その一部が添付の図面に示されている実施形態を参照することにより、上に簡単に要約されている本開示のより詳細な説明を得ることができる。しかしながら、添付の図面は例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、他の等しく有効な実施形態も許容されうることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態による、基板処理システムの概略的な平面図

【図2】一実施形態による、図１の基板処理システム内の処理モジュールの概略的な断面図

【図3A】基板処理のさまざまな段階における基板上に堆積された膜スタックの断面図

【図3B】基板処理のさまざまな段階における基板上に堆積された膜スタックの断面図

【図3C】基板処理のさまざまな段階における基板上に堆積された膜スタックの断面図

【図3D】基板処理のさまざまな段階における基板上に堆積された膜スタックの断面図

【図3E】基板処理のさまざまな段階における基板上に堆積された膜スタックの断面図

【図3F】基板処理のさまざまな段階における基板上に堆積された膜スタックの断面図

【図3G】基板処理のさまざまな段階における基板上に堆積された膜スタックの断面図

【図4】図３Ａ～３Ｇに示される順序に従って膜スタックを処理する方法のフロー図

【発明を実施するための形態】

【0013】

理解を容易にするため、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が用いられる。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込むことができることが想定されている。

【0014】

本開示は、概して、金属酸化物レジストのプロファイル制御を強化するための方法及び装置に関する。本明細書に開示される方法及び装置は、半導体処理用途のためのフォトリソグラフィプロセスにおいて、線エッジ／幅粗さを低減し、パターンのブリッジング／ブレーキングライン欠陥（pattern bridging/breaking line defects）を削減し、露光解像度を向上させるのに役立つ。

【0015】

金属酸化物フォトレジストは、従来のフォト酸レジストと比較して、半導体基板上の線間隔を小さくすることができる。金属酸化物フォトレジスト上で少なくとも１回のフィールドガイドベークを実施すると、エッジの平滑性、基板上に形成された線の材料特性、及び線量感度が改善され、同時に線幅の粗さが低減され、金属酸化物フォトレジストを使用しつつ、より広い焦点深度のプロセスウィンドウを提供することが示されている。フィールドガイドベークは、基板の現像の前後の両方で実施することができ、第１のフィールドガイドベークは露光後フィールドガイドベークであり、第２のフィールドガイドベークは現像後フィールドガイドベークである。金属酸化物フォトレジスト上で第１のフィールドガイドベークと第２のフィールドガイドベークの両方を使用すると、線量感度がさらに向上し、線幅の粗さが低減する。

【0016】

本明細書に記載される場合、「基板」又は「基板表面」は、概して、その上に処理が行われる任意の基板表面を指す。処理には、堆積、エッチング、及び半導体処理中に利用される他の方法が含まれる。例えば、処理されうる基板表面は、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、ドープされたケイ素、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、並びに他の任意の材料、例えば、金属、金属窒化物、金属合金、及び他の導電性又は半導性の材料を含む。処理されうる基板又は基板表面はまた、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、有機ケイ酸塩、及び炭素をドープされた酸化ケイ素又は窒化ケイ素材料などの導電性材料も含む。基板自体は特定のサイズ又は形状に限定されない。本明細書に記載される実施形態は、概して円形の２００ｍｍ又は３００ｍｍの基板を参照して作製されているが、本明細書に記載される実施形態に従って、多角形、正方形、長方形、湾曲した、又は他の非円形のワークピースなど、他の形状を利用することもできる。

【0017】

図１は、基板処理システム１００の概略的な平面図を示している。基板処理システム１００は、基板上にさまざまな処理を実施することによって半導体基板を処理するために用いられる。本明細書に記載される基板処理システム１００は、移送チャンバ１１０、複数の処理チャンバ１３０ａ～１３０ｄ、ロードロックチャンバ１２０ａ、１２０ｂ、及びファクトリインターフェース（ＦＩ）１４０を含む。ＦＩ１４０は、幾つかの前方開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）１５０と結合されて示されている。処理チャンバ１３０ａ～ｄ及びロードロックチャンバ１２０ａ、１２０ｂは、移送チャンバ１１０に連結されている。移送チャンバ１１０は、処理チャンバ１３０ａ～ｄとロードロックチャンバ１２０ａ、１２０ｂとの間で基板を移動させるロボット１１５を含む。

【0018】

ロードロックチャンバ１２０ａ、１２０ｂは、ＦＩ１４０と移送チャンバ１１０との間で連結される。ＦＩ１４０は、ロードロックチャンバ１２０ａ、１２０ｂとは反対側に連結されたＦＯＵＰ１５０を受け入れる。ロードロックチャンバ１２０ａ、１２０ｂは、その中に配置された基板支持体１３５を含み、これは、移送チャンバ１１０のロボット１１５とＦＩ１４０のロボット１０８との基板交換を容易にするために用いられる。移送チャンバ１１０は、その中に配置された移送ロボット１１５を含む。基板支持体１３５は、ロックチャンバ１２０ａ、１２０ｂが移送チャンバ１１０の真空レベルまでポンプダウンされるか、又はＦＩ１４０の圧力（通常は大気圧）まで通風されるときに、基板を保持する。

【0019】

各処理チャンバ１３０ａ～ｄは、移送チャンバ１１０に隣接して配置された基板移送ポート１２５を含み、そこを通って基板がロボット１１５を介して処理チャンバ１３０ａ～ｄに出入りする。基板移送ポート１２５は、処理チャンバ１３０ａ～ｄの各々に配置された基板を移送チャンバ１１０から隔離するために、スリットバルブ（図示せず）を使用して密閉可能でありうる。

【0020】

システム１００は、図１に示される４つの処理チャンバ１３０ａ～ｄよりも多い又は少ない処理チャンバを有しうることが想定されている。さらに、処理チャンバ１３０ａ～ｄの位置は、図示される位置とは異なっていてもよい。システム１００は、クラスタツールの配置で移送チャンバ１１０に連結された処理チャンバ１３０ａ～ｄを示しているが、システム１００は、代わりに、インライン、バッチ、直線、又は他の適切な方式で配置された処理チャンバ１３０ａ～ｄを有していてもよい。処理チャンバ１３０ａ～ｄは、エッチングチャンバ、リソグラフィ露光チャンバ、堆積チャンバ、若しくはスピンコーティングチャンバ、ベーキングチャンバ、アニーリングチャンバ、又は他のタイプの半導体処理チャンバとして構成することができる。あるいは、リソグラフィ露光チャンバ、堆積チャンバ、及びベーキングチャンバは、別個のツール上に位置づけられ、ツール間で基板が移送される。

【0021】

図２は、図１に示される基板処理システム１００の処理チャンバ１３０ａの概略的な断面図を示している。幾つかの実施形態では、処理チャンバ１３０ａは、独立したスタンドアロン型の処理チャンバであってもよい。処理チャンバ１３０ａは、以下に詳細に説明され、露光前ベーク、露光後ベーク、及び／又は他の処理ステップにおいて使用することができる。

【0022】

処理チャンバ１３０ａは、チャンバ壁２０２、電極アセンブリ２１６、及び基板支持アセンブリ２３８を含む。チャンバ壁２０２は、側壁２０６、リッドアセンブリ２１０、及び底部２０８を含む。チャンバ壁２０２は、処理容積２１２を部分的に取り囲む。処理容積２１２は、ロボット１１５による移送チャンバ１１０から処理チャンバ１３０ａに出入りする基板２００の移動を容易にするように構成された基板移送ポート１２５（図１に示される）を介してアクセスされる。

【0023】

処理容積２１２を排気システムに連結するために、処理チャンバ１３０ａのリッドアセンブリ２１０、側壁２０６、又は底部２０８のうちの１つを通ってポンピングポート２１４が配置されうる。排気システムには、真空ポンプ、フォアライン、スロットルバルブなどのさまざまな真空ポンプ構成要素が含まれる。排気システムは、処理容積２１２内の圧力を制御し、あらゆるガス及び／又は処理副生成物を処理チャンバ１３０ａから排気するために利用される。

【0024】

処理チャンバ１３０ａは、１つ以上の処理ガスを処理容積２１２に供給するための１つ以上の供給源２０４に連結される。本明細書に記載される実施形態では、供給源２０４は、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、キセノン（ＸＥ）、又はネオン（Ｈｅ）などの不活性ガスを供給するように構成される。供給源２０４はまた、酸素（Ｏ_２）又は蒸気（Ｈ_２Ｏ）のうちの一方を供給することもできる。

【0025】

基板支持アセンブリ２３８は、処理チャンバ１３０ａ内の中央に配置される。基板支持アセンブリ２３８は、処理中、基板２００を支持する。基板支持アセンブリ２３８は、少なくとも１つの埋め込み式ヒータ２３２を封入する本体２２４を含みうる。幾つかの実施形態では、基板支持アセンブリ２３８は静電チャックでありうる。抵抗要素などのヒータ２３２は、基板支持体アセンブリ２３８内に配置される。ヒータ２３２は、基板支持アセンブリ２３８及びその上に位置付けられた基板２００を所定の処理温度まで制御可能に加熱する。ヒータ２３２は、基板２００の温度を急速に上昇させて、基板２００の温度を正確に制御するように構成される。幾つかの実施形態では、ヒータ２３２は電源２７４に接続される。電源２７４、したがって基板２００の温度は、コントローラ１７５によって制御される。代替的に又は追加的に、電源２７４は、基板支持アセンブリ２３８に電力を印加することができる。電源２７４は、以下に論じる電源２７０と同様に構成することができる。さらには、ヒータ２３２は、基板支持アセンブリ２３８上に配置された基板２００に熱エネルギーを提供するために必要に応じて、チャンバ壁、チャンバライナ、基板を囲むエッジリング、チャンバ天井など、処理チャンバ１３０ａの他の位置に配置されてもよいことに留意されたい。

【0026】

概して、基板支持アセンブリ２３８は、第１の表面２３４と第２の表面２２６とを有する。第１の表面２３４は、第２の表面２２６とは反対側にある。第１の表面２３４は、基板２００を支持するように構成される。第２の表面２２６にはステム２４２が連結される。基板２００は、誘電体基板、ガラス基板、半導体基板、又は導電体基板など、任意のタイプの基板でありうる。基板支持アセンブリ２３８の第１の表面２３４は、電極アセンブリ２１６からｚ方向に距離ｄだけ分離される。ステム２４２は、上昇した処理位置（図２に示される）と下降した基板移送位置との間で基板支持アセンブリ２３８を移動させるためのリフトシステム（図示せず）に連結される。リフトシステムは、基板支持アセンブリ２３８及びその上に配置された基板２００のｚ方向の位置を正確かつ厳密に制御することができる。幾つかの実施形態では、リフトシステムは、基板支持アセンブリ２３８及びその上に配置された基板２００を、ｘ方向、ｙ方向、又はｘ方向及びｙ方向に移動させるように構成することもできる。ステム２４２はさらに、基板支持アセンブリ２３８と処理チャンバ１３０ａの他の構成要素との間に電気リード線及び熱電対リード線のための導管を提供する。ベローズ２４６が基板支持アセンブリ２３８に連結されて、処理容積２１２と処理チャンバ１３０ａの外側の雰囲気との間に真空シールを提供し、基板支持アセンブリ２３８のｚ方向の移動を容易にする。

【0027】

リッドアセンブリ２１０は、供給源２０４によって提供されるガスがそれを通って処理チャンバ１３０ａに流入することができる入り口２８０を任意選択的に含んでもよい。供給源２０４は、任意選択的に、窒素、アルゴン、ヘリウム、他のガス、又はそれらの組合せなどのガスによって、処理容積２１２を制御可能に加圧することができる。供給源２０４からのガスによって、処理チャンバ１３０ａの処理容積２１２内に制御された環境を作り出すことができる。入り口２８０は、処理チャンバ１３０ａの他の部分に配置されてもよい。任意選択的に、リッドアセンブリ２１０と電極アセンブリ２１６との間にアクチュエータ２９０が連結されてもよい。アクチュエータ２９０は、電極アセンブリ２１６をｘ、ｙ、及びｚ方向のうちの１つ以上に移動させるように構成される。アクチュエータ２９０により、距離ｄを調整することが可能となる。

【0028】

電極アセンブリ２１６は、少なくとも電極２５８を含む。示されるように、電極２５８は電源２７０に連結される。幾つかの実施形態では、電極２５８は接地に連結されており、基板支持体２３８に電力を供給する電源２７４は、正バイアスと負バイアスとの間で切り替わるバイポーラ電力供給である。電極アセンブリ２１６は、基板支持アセンブリ２３８の第１の表面２３４に垂直な電場を生成するように構成される。例えば、電極アセンブリ２１６は、ｚ又は－ｚ方向に電場を生成するように構成することができる。

【0029】

電源２７０は、例えば、約１Ｖから約１００ｋＶの間を電極アセンブリ２１６に供給して、約０．１ＭＶ／ｍから約１００ＭＶ／ｍの間の強度を有する電場を生成するように構成される。幾つかの実施形態では、電源２７４はまた、電極アセンブリ２１６に電力を供給するように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、電源２７０又は電源２７４のいずれか又は両方が、パルス直流（ＤＣ）電力供給である。パルスＤＣ波は、半波整流器又は全波整流器由来でありうる。ＡＣ／ＤＣ電力は、約１Ｈｚから１ＭＨｚの間の周波数を有することができる。パルスＤＣ電力のデューティサイクルは、約５％から約９５％の間、例えば約２０％から約６０％の間でありうる。幾つかの実施形態では、パルスＤＣ電力のデューティサイクルは、約２０％から約４０％の間でありうる。他の実施形態では、パルスＤＣ電力のデューティサイクルは約６０％でありうる。パルスＤＣ電力の立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、約１ｎｓから約１０００ｎｓの間、例えば約１０ｎｓから約５００ｎｓの間でありうる。他の実施形態では、パルスＤＣ電力の立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、約１０ｎｓから約１００ｎｓの間でありうる。幾つかの実施形態では、パルスＤＣ電力の立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、約５００ｎｓでありうる。幾つかの実施形態では、電源２７０又は電源２７４のいずれか又は両方が交流（ＡＣ）電力供給である。ＡＣ電力供給は、約１Ｈｚから１ＭＨｚの間の周波数を有しうる。ＡＣ電力供給は、約１Ｖから約１００ｋＶのピーク値を電極アセンブリ２１６に供給するように構成される。他の実施形態では、電源２７０又は電源２７４のいずれか又は両方がＤＣ電力供給である。

【0030】

幾つかの実施形態では、電源２７０及び電源２７４のいずれか又は両方によって提供される電圧又は電力は、ＡＣ／ＤＣオフセットを使用することができる。ＡＣ／ＤＣオフセットは、例えば、印加電圧の約０％から約７５％の間、例えば印加電圧の約５％から約６０％の間でありうる。幾つかの実施形態では、電極２５８は負にパルスされ、一方、基板支持アセンブリ２３８もまた負にパルスされる。これらの実施形態では、電極２５８及び基板支持アセンブリ２３８に供給される電力は同期されるが、時間的にオフセットされる。例えば、基板支持アセンブリが「ゼロ」電力状態にある間、電極２５８は「１」電力状態であってよく、その後、電極２５８が「ゼロ」電力状態にある間、基板支持アセンブリ２３８は「ゼロ」電力状態でありうる。

【0031】

幾つかの実施形態では、１つ以上の磁石２９６が処理チャンバ１３０ａ内に位置づけることができる。図１に示される実施形態では、磁石２９６は側壁２０６の内面に連結される。他の実施形態では、磁石２９６は、処理チャンバ１３０ａ内又は処理チャンバ１３０ａの外側の他の位置に位置づけることができる。磁石２９６は、例えば、永久磁石又は電磁石でありうる。代表的な永久磁石としては、セラミック磁石及び希土類磁石が挙げられる。磁石２９６が電磁石である実施形態では、磁石２９６は電源（図示せず）に連結されうる。磁石２９６は、基板支持アセンブリ２３８の第１の表面２３４において電極アセンブリ２１６によって生成された電場線の方向に対して垂直又は平行な方向に磁場を生成するように構成される。

【0032】

図３Ａ～３Ｇは、膜スタックを形成する方法４００のさまざまな段階中に基板２００上に堆積された膜スタック３００の断面図である。方法４００のフロー図が図４に示されている。方法４００の少なくとも一部は、図２の処理チャンバ１３０ａなど、図１の処理チャンバ１３０ａ～ｄのうちの１つ以上において行われる。方法４００は、コントローラ１７５のメモリによってアクセス可能な命令として格納される。コントローラ１７５は、方法４００を実行するための命令を基板処理システム１００及び処理チャンバ１３０ａのうちの少なくとも一方に提供する。図３Ａに示されるように、基板２００上に堆積された膜スタック３００は、基板２００の上部に堆積されたデバイス層３０４と、該デバイス層３０４の上部に堆積された下地層３０６とを含む。デバイス層３０４は、１つ以上の半導体デバイスであってよく、その中に複数の層又は特徴部を含むことができる。下地層３０６はデバイス層３０４を覆い、デバイス層３０４を保護する。あるいは、幾つかの実施形態では、下地層３０６はハードマスク層である。下地層３０６の上面３０８は、下地層３０６のデバイス層３０４とは反対側に堆積された平坦な表面である。

【0033】

下地層３０６は、酸剤（例えば、光酸発生剤（ＰＡＧ）又は酸触媒）、塩基剤、接着促進剤、又は感光性成分などの１つ以上の添加剤を含む。該１つ以上の添加剤は、有機溶媒又は樹脂及び／又は無機マトリクス材料に堆積されうる。光酸発生剤（ＰＡＧ）及び／又は酸触媒を含む酸剤の適切な例は、スルホン酸類（例えば、ｐ－トルエンスルホン酸、スチレンスルホン酸）、スルホナート類（例えば、ｐ－トルエンスルホン酸ピリジニウム、トリルオロメタンスルホン酸ピリジニウム、３－ニトロベンゼンスルホン酸ピリジニウム）、及びそれらの混合物からなる群より選択することができる。適切な有機溶媒には、２つ以上の繰り返し単位とポリマー主鎖とを含むホモポリマー又はより高次のポリマーが含まれうる。有機溶媒の適切な例としては、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、乳酸エチル（ＥＬ）、プロピレングリコールメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、プロピレングリコールｎ－プロピルエーテル（ＰｎＰ）、シクロヘキサノン、アセトン、ガンマブチロラクトン（ＧＢＬ）、及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。下地層３０６は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、又は原子層堆積（ＡＬＤ）動作のうちの１つを使用して堆積することもできる。ＣＶＤ、ＰＶＤ、又はＡＬＤ動作のうちの１つによって形成された下地層３０６は、前述の下地層３０６と同様の組成である。

【0034】

一例では、下地層３０６は、リソグラフィ露光プロセス、露光前ベークプロセス、又は露光後ベークプロセス中に、活性な酸剤、塩基剤、電子、イオン、又はイオン／非イオン種を提供する。

【0035】

下地層３０６がハードマスク層である実施形態では、ハードマスク層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、アモルファスカーボン、ドープされたアモルファスカーボン、ＴＥＯＳ酸化物、ＵＳＧ、ＳＯＧ、有機シリコン、酸化物含有材料窒化チタン、酸窒化チタン、それらの組合せなどからなる群より製造された、スピンオン又はＣＶＤ／ＰＶＤ／ＡＬＤ堆積層でありうる。

【0036】

方法４００は、図３Ｂに示されるように、膜スタック３００上に金属含有レジスト層３１０を堆積することによって動作４０２で始まる。一例では、金属含有レジスト層３１０はスピンコーティングによって堆積される。別の例では、金属含有レジスト層３１０は、化学気相堆積（ＣＶＤ）又は原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスによって堆積される。金属含有レジスト層３１０は下地層３０６の上面３０８に形成される。金属含有レジスト層３１０は、金属酸化物レジスト層又は金属をドープされたレジスト層のいずれかである。その後、金属酸化物レジスト層を使用して、金属含有レジスト層３１０は、金属酸化物ナノ粒子と、該金属酸化物ナノ粒子に結合した１つ以上の配位子とを含む。金属酸化物ナノ粒子は、配位子が結合するコアとして機能する。金属酸化物と配位子は、ルイス酸／ルイス塩基対を形成し、金属含有レジスト層３１０内で互いに会合する。金属含有レジスト層３１０は、ポリマーレジストなどの他の材料をさらに含むことができる。金属含有レジスト層３１０がＣＶＤ又はＡＬＤプロセスによって堆積される実施形態では、金属酸化物ナノ粒子及び結合した配位子は、金属含有レジスト層３１０の実質的にすべてを形成する。

【0037】

金属酸化物ナノ粒子及び配位子がポリマーレジストとともに金属含有レジスト層３１０の一部として堆積される実施形態では、金属含有レジスト層３１０内の金属酸化物ナノ粒子及び対応する配位子は、金属含有レジスト層３１０の約５％から約３０％、例えば約１０％から約２５％、例えば約１５％から約２５％のパーセント組成を有する。金属酸化物レジスト層３１０内の金属酸化物は、酸化スズ（ＩＶ）（ＳｎＯ_２）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化インジウム（ＩＩＩ）（Ｉｎ_２Ｏ_３）、又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）のうちの１つ又はそれらの組合せでありうる。金属酸化物は、金属含有レジスト層３１０内にナノ粒子として形成される。金属酸化物としてのナノ粒子の使用により、金属酸化物粒子と配位子との会合の改善が可能となり、その後のフィールドガイドベーク動作の結果が向上する。各金属酸化物ナノ粒子のサイズは、幅約２５ｎｍ未満、例えば幅約２０ｎｍ未満、例えば幅約１５ｎｍ未満、例えば幅約１０ｎｍ未満である。各金属酸化物ナノ粒子の小さいサイズは、露光中及び露光後ベーク動作中の解像度の向上を可能にするのに役立つ。他の金属酸化物も想定されるが、本明細書では開示されていない。

【0038】

金属含有レジスト層３１０内の配位子は、有機配位子、例えば、水酸化物（－ＯＨ）、一酸化炭素（－ＣＯ）、亜硝酸（Ｎ－Ｏ_２ ^１）、炭酸（ＣＯ_３ ^－２）、又はシュウ酸（ＣＯＯ）^２－ _２のうちの１つ又はそれらの組合せなどでありうる。他の配位子も利用することができる。より小さい配位子は、露光中及び露光後ベーク動作中の解像度を向上させるために利用される。配位子及び金属酸化物は、リソグラフィ露光中及びその後の露光後ベーク動作中に、金属含有レジスト層３１０の一部分内で金属酸化物ナノ粒子と配位子の制御された解離を可能にするように選択される。加えて、配位子及び金属酸化物は、極紫外波長での高い吸収率を考慮して選択される。

【0039】

方法４００の動作４０２中に金属含有レジスト層が膜スタック３００上にスピンコーティングされる場合、金属酸化物及び配位子は樹脂として堆積されるか、又は別の樹脂若しくは溶液内に配置される。膜スタック３００は、樹脂又は溶液に浸漬させてもよく、あるいは膜スタック３００を中心軸の周りで回転させつつ、樹脂又は溶液の流れを下地層３０６の上面３０８に分配させてもよい。これにより、樹脂又は溶液が膜スタック３００の上面に沿って広がる。

【0040】

金属含有レジスト層３１０が方法４００の動作４０２中に化学気相堆積（ＣＶＤ）又は原子層堆積（ＡＬＤ）を使用して堆積される実施形態では、金属酸化物及び配位子は、金属酸化物を含む第１の前駆体と配位子を含む第２の前駆体とを導入することによって堆積されうる。第１の前駆体及び第２の前駆体の前駆体流は、混合して、金属酸化物材料又は有機金属材料を形成することができる。第１の前駆体と第２の前駆体との混合は、金属酸化物レジスト層３１０の堆積と同時に行われる。

【0041】

幾つかの実施形態では、金属含有レジスト層３１０は、その中に金属ドーパントが配置されたレジスト層である。レジスト層はポリマーレジストでありうる。金属ドーパントは、スズ（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、インジウム（Ｉｎ）、又は亜鉛（Ｚｎ）のうちの１つ又はそれらの組合せでありうる。金属ドーパントは、レジスト層３１０内にナノ粒子として形成される。金属ナノ粒子ドーパントを使用すると、その後のフィールドガイドベーク動作の結果が向上する。各金属ナノ粒子のサイズは、幅約２５ｎｍ未満、例えば幅約２０ｎｍ未満、例えば幅約１５ｎｍ未満、例えば幅約１０ｎｍ未満である。各金属ナノ粒子の小さいサイズは、露光中及び露光後ベーク動作中の解像度の向上を可能にするのに役立つ。他の金属ナノ粒子組成物も想定されるが、本明細書では開示されていない。

【0042】

金属含有レジスト層３１０のレジスト層成分は、酸剤（例えば、光酸発生剤（ＰＡＧ）又は酸触媒）、塩基剤、接着促進剤、又は感光性成分などの１つ以上の添加剤を含む。１つ以上の添加剤は、有機溶媒又は樹脂及び／又は無機マトリクス材料に堆積されうる。光酸発生剤（ＰＡＧ）及び／又は酸触媒を含む酸剤の適切な例は、スルホン酸類（例えば、ｐ－トルエンスルホン酸、スチレンスルホン酸）、スルホナート類（例えば、ｐ－トルエンスルホン酸ピリジニウム、トリルオロメタンスルホン酸ピリジニウム、３－ニトロベンゼンスルホン酸ピリジニウム）、及びそれらの混合物からなる群より選択することができる。適切な有機溶媒には、２つ以上の繰り返し単位とポリマー主鎖とを含むホモポリマー又はより高次のポリマーが含まれうる。有機溶媒の適切な例としては、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、乳酸エチル（ＥＬ）、プロピレングリコールメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、プロピレングリコールｎ－プロピルエーテル（ＰｎＰ）、シクロヘキサノン、アセトン、ガンマブチロラクトン（ＧＢＬ）、及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。レジスト層は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、又は原子層堆積（ＡＬＤ）動作のうちの１つを使用して堆積することもできる。レジスト層は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、又はＡＬＤ動作のうちの１つによって形成されてもよく、前述のレジスト層と同様の組成である。

【0043】

金属含有レジスト層３１０が方法４００の動作４０２中にＣＶＤ又はＡＬＤを使用して堆積される実施形態では、金属ナノ粒子は、該金属ナノ粒子を含む第１の前駆体と、フォトレジスト材料を形成する１つ以上の第２の前駆体とを導入することによって堆積される。第１の前駆体及び第２の前駆体の前駆体流は、混合して、金属をドープされたレジスト層を形成することができる。第１の前駆体と第２の前駆体との混合は、金属酸化物レジスト層３１０の堆積と同時に行われる。金属ナノ粒子がポリマーレジストとともに金属含有レジスト層３１０の一部として堆積される実施形態では、金属含有レジスト層３１０内の金属ナノ粒子は、金属含有レジスト層３１０の約５％から約３０％、例えば約１０％から約２５％、例えば約１５％から約２５％のパーセント組成を有する。

【0044】

方法４００中に利用される提案された処理条件は、金属酸化物レジスト層又は金属をドープされたレジスト層のいずれかを用いる実施形態において利用される。したがって、同様の露光及びベーク動作は、本明細書に記載される金属酸化物レジスト層又は金属をドープされたレジスト層の実施形態のいずれを用いて実施されてもよい。

【0045】

動作４０４では、その上に金属含有レジスト層３１０が堆積された膜スタック３００は、図３Ｃに示されるように、ベーク動作４０４に供される。膜スタック３００をベークすることは、金属含有レジスト層３１０を約８０℃から約３００℃、例えば約８０℃から約２５０℃、例えば約１００℃から約２５０℃の温度に加熱することを含む。膜スタック３００のベークは、金属含有レジスト層３１０の形成と同じ処理チャンバ内、又は異なる処理チャンバ内で行われる。膜スタック３００をベークすることにより、金属含有レジスト層３１０が硬化し、金属含有レジスト層３１０からベーク金属含有レジスト層３１２が形成される。ベーク金属含有レジスト層３１２は固体層であり、剛性である。

【0046】

動作４０６では、図３Ｄに示されるように、膜スタック３００上に堆積されたベーク金属含有レジスト層３１２が露光される。露光動作４０６は、チャンバ１３０ｃ～ｄのうちの１つ、又は他の適切なチャンバでありうるリソグラフィ処理チャンバ内で行われる。膜スタック３００は放射線に露光されて、ベーク金属含有レジスト層３１２をパターニングする。ベーク金属含有レジスト層３１２をパターニングすることは、ベーク金属含有レジスト層３１２から複数の非露光部分３１２ａと複数の露光部分３１２ｂとを形成することを含む。非露光部分３１２ａは放射線に露光されず、したがって、ベーク金属含有レジスト層３１２と実質的に同じままである。露光部分３１２ｂは、金属酸化物ナノ粒子を配位子から解離させる周波数及び強度で放射線に露光される。金属酸化物ナノ粒子と配位子の解離により、金属酸化物から分離されたルイス酸が形成され、配位子からルイス塩基が形成される。露光部分３１２ｂは、放射線への露光によってさらに架橋されうる。したがって、露光部分３１２ｂの物理的特性及び化学的特性は、非露光部分３１２ａとは異なるように変化する。本明細書に記載されるように、ベーク金属含有レジスト層３１２はポジ型レジスト層である。しかしながら、幾つかの実施形態では、ベーク金属含有レジスト層３１２の一部を放射線に露光すると、露光部分３１２ｂ内の架橋が解除される可能性があり、ベーク金属含有レジスト層３１２はネガ型レジスト層として機能する。

【0047】

露光動作４０６は、露光部分３１２ｂをＵＶ光放射などの放射線に露光することを含む。本明細書に記載される実施形態では、複数の露光部分３１２ｂは、約５ｎｍから約４００ｎｍ、例えば約５ｎｍから約２０ｎｍ、例えば約１０ｎｍから約１４ｎｍの波長を有する放射線に露光される。ＵＶ光放射は極紫外光（ＥＵＶ光）である。極紫外光は、露光部分３１２ｂ内の金属酸化物と配位子との解離を可能にする。

【0048】

動作４０６の後、露光された膜スタック３００は、図３Ｅに示されるように、露光後フィールドガイドベーク動作４０８に供される。露光後フィールドガイドベーク動作４０８は、図２に示される処理チャンバ１３０ａと同様の処理チャンバ、又は他の適切な処理チャンバ内で実施することができる。露光後フィールドガイドベーク動作４０８は、膜スタック３００を加熱すること、並びに電場がベーク金属含有レジスト層３１２の複数の非露光部分３１２ａ及び複数の露光部分３１２ｂと相互作用するように膜スタック及びベーク金属含有レジスト層３１２に電場を印加することを含む。電場は、解離した金属酸化物と配位子によって形成されるルイス酸及びルイス塩基、並びにベーク金属含有レジスト層３１２内に配置される任意の追加イオンと相互作用する。電場は、露光部分３１２ｂ内の金属酸化物ナノ粒子と配位子を架橋させることができる。電場は、電極２５８と基板支持アセンブリ２３８の第１の表面２３４との間に印加される。

【0049】

露光後フィールドガイドベーク動作４０８が行われると、ベーク金属含有レジスト層３１２内の配位子及び他のイオンの分布及びドリフトは、電場によって制御される。電場は、基板２００の下地層３０６の上面３０８に対してほぼ垂直など、膜スタック３００の上面に対してほぼ垂直に配向される。電場は、基板の主面に対して直角又は垂直に配向されていると説明することもできる。基板の主面は、ウエハ面と呼ばれることがある。主面は、基板２００の直径に沿って配向される。主面は、下地層３０６の上面３０８又は膜スタック３００の上面に対して垂直でありうる。主面は、基板の長さに沿って配向される。電場は、金属酸化物と配位子の反応の方向を制御して、解離した金属酸化物及び配位子の非露光部分３１２ａへの拡散を防止する。露光後フィールドガイドベーク動作４０８中、露光部分３１２ｂは、複数のベーク後露光部分３１４に変換される。ベーク後露光部分３１４は、より大きい架橋を有し、露光後フィールドガイドベーク動作４０８中のベーク金属含有レジスト層３１２内の電場に平行な荷電粒子の移動により、線エッジの粗さが低減される。したがって、電場は、フォトレジストの線エッジの粗さ、線の限界寸法の均一性、及び線量感度の改善に役立つ。

【0050】

幾つかの実施形態では、電場は、下地層３０６の上面３０８に平行、又は主面に平行など、異なる方向に配向されるように制御することができる。電場は、膜スタック３００にわたり、約１００ＭＶ／ｍから約２０００ＭＶ／ｍの強度を有する。電場は、電極２５８と基板支持アセンブリ２３８の第１の表面２３４との間の、約０Ｖから約４０００Ｖ、例えば約１０Ｖから約４０００Ｖ、例えば約１００Ｖから約４０００Ｖの電圧差によって引き起こされる。あるいは、約１０μＡから約１Ａの電流が電極２５８に流されてもよい。

【0051】

露光後フィールドガイドベーク動作４０８中、基板２００及び膜スタック３００は、約１００℃から約３００℃の温度、例えば約１００℃から約２５０℃の温度、例えば約１５０℃から約２５０℃の温度、例えば約１７５℃から約２５０℃の温度に加熱される。フィールドガイドベーク動作４０８を１００℃を上回る温度で実施すると、露光部分３１２ｂ内の確率論及び架橋が改善される。露光後フィールドガイドベーク動作４０８中に温度が例えば約１５０℃など、約２５０℃に向かって上昇すると、解離した配位子及び他の荷電イオンの移動度は露光部分３１２ｂ内で増加する。露光後フィールドガイドベーク動作４０８は、約１００ｍＴｏｒｒから約８００Ｔｏｒｒ、例えば約１００ｍＴｏｒｒから約７６０Ｔｏｒｒ、例えば約１Ｔｏｒｒから約６００Ｔｏｒｒの圧力でさらに行われる。

【0052】

露光後フィールドガイドベーク動作４０８は、ドライプロセス又はウェットプロセスのいずれかでありうる。露光後フィールドガイドベーク動作４０８がドライプロセスである例では、処理容積２１２内の媒体はガスである。ガスは、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、キセノン（ＸＥ）、ネオン（Ｈｅ）、窒素（Ｎ_２）、又は周囲空気のうちの１つ又はそれらの組合せなど、不活性ガスでありうる。幾つかの実施形態では、処理容積２１２は真空下にあり、露光後フィールドガイドベーク動作４０８中に処理容積２１２にガスは流入しない。他の実施形態では、ガスは、二酸化炭素（ＣＯ_２）、酸素（Ｏ_２）、又は蒸気（Ｈ_２Ｏ）を含む。蒸気は気相状態に保たれ、処理チャンバ１３０ａ内の温度及び圧力では凝縮しない。露光後フィールドガイドベーク動作４０８がウェットプロセスである例では、処理容積内の媒体は液体又はスラリーである。考えられる媒体には、炭素ベースの液体又は脱イオン液体水が含まれる。

【0053】

現像動作４１０では、図３Ｆに示されるように、膜スタック３００は、ウェット現像プロセス又はドライ現像プロセスに供される。任意選択的に、現像動作４１０には、領域選択的ＡＬＤプロセスを含めることもできる。領域選択的ＡＬＤプロセスは、非露光部分３１２ａ又は露光部分３１２ｂのうちの一方の上に選択的に層を堆積するために用いることができる。領域選択的ＡＬＤは、ベーク金属含有レジスト層３１２上に別個のハードマスク層を堆積することができる。領域選択的ＡＬＤは、非露光部分３１２ａと露光部分３１２ｂの各々の表面特性が異なるため、選択的に堆積される。

【0054】

具体的には、図３Ｆは、膜スタック３００の現像後の膜スタックを示している。現像は、非露光部分３１２ａ又は露光部分３１２ｂのいずれかを除去するように構成される。非露光部分３１２ｂ又は露光部分３１２ｂのいずれが除去されるかは、現像プロセスがポジ現像プロセスとなるように構成されるかネガ現像プロセスとなるように構成されるかに少なくとも部分的に依存する。ポジ型現像プロセスでは、図３Ｆに示されるように、ベーク後露光部分３１４が除去されて、非露光部分３１２ｆが残る。ネガ型現像プロセスでは、ベーク後露光部分３１４が残され、一方、非露光部分は除去される（図示せず）。ベーク金属含有レジスト層３１２は、ウェットエッチング又はドライエッチングを使用して処理される。ウェットエッチング又はドライエッチングは、露光後フィールドガイドベーク動作４０８が行われる処理チャンバ１３０ａとは別のチャンバ内で行われる。本明細書に示されるように、エッチングは、ベーク後露光部分３１４の少なくとも一部を除去し、各非露光部分３１２ａ間に複数の開口部３１６を形成するために行われる。したがって、非露光部分３１２ａの各々の側壁３１８は露出され、ベーク金属含有レジスト層３１２内に開口部３１６を形成する。ベーク後露光部分３１４が完全に除去されると、下地層３０６の上面３０８が露出して、開口部３１６の底面を形成する。あるいは、ウェット又はドライ現像により、ベーク金属含有レジスト層３１２の非露光部分３１２ａを除去することもできる。

【0055】

ドライ現像は、選択的エッチングプロセスなどの異方性エッチングプロセスでありうる。膜スタック３００は、非露光部分３１２ａ又はベーク後露光部分３１４を除去するために、プラズマ又は他の熱プロセスに曝露されてもよい。

【0056】

ウェット現像は、ベーク後露光部分３１４又は非露光部分３１２ａのうちの一方を除去するように構成された溶媒又は他の液体を適用することを含むことができる。溶媒は、ベーク後露光部分３１４又は非露光部分３１２ａのうちの一方の少なくとも一部を除去する。

【0057】

領域選択的ＡＬＤは、図３Ｆには示されていないが、領域選択的ハードマスクを形成することが望ましい場合に実施することができる。領域選択的ＡＬＤは、ベーク後露光部分３１４又は非露光部分３１２ａのうちの一方に金属又は金属酸化物を選択的に堆積するために行われる。領域選択的ＡＬＤは、ベーク後露光部分３１４又は非露光部分３１２ａのうちの一方にのみ金属又は金属酸化物を堆積し、したがって、所定の表面品質を有するベーク金属含有レジスト層３１２の領域に対して選択的である。

【0058】

現像動作４１０の実施後、現像後フィールドガイドベーク／アニールプロセスなどの任意選択的な現像後フィールドガイドベーク又はアニールが、動作４１２において実施される。任意選択的な現像後フィールドガイドベーク又はアニールは、エッジの平滑性を改善し、ベーク金属含有レジスト層３１２内の架橋を改善することによってベーク金属含有レジスト層３１２の残りの部分の材料特性を向上させるために行われる。現像後フィールドガイドベーク動作４１２は、露光後フィールドガイドベーク動作４０８について説明した条件と同様のプロセス条件を使用して実施することができる。現像後フィールドガイドベーク動作４１２中の温度は、約１００℃から約３００℃、例えば約１００℃から約２５０℃、例えば約１５０℃から約２５０℃の温度、例えば約１７５℃から約２５０℃の温度である。現像後フィールドガイドベーク動作４１２中の圧力は、約１００ｍＴｏｒｒから約８００Ｔｏｒｒ、例えば約１００ｍＴｏｒｒから約７６０Ｔｏｒｒ、例えば約１００ｍＴｏｒｒから約６００Ｔｏｒｒである。

【0059】

幾つかの実施形態では、露光後フィールドガイドベーク動作４０８及び現像後フィールドガイドベーク／アニール動作４１２のうちの一方又は両方が、超大気圧で実施される。超大気圧は、約７６０Ｔｏｒｒから約１５００Ｔｏｒｒ、例えば約７６０Ｔｏｒｒから約１２００Ｔｏｒｒである。超大気圧は架橋を改善し、ベーク時間を短縮することが示されている。したがって、幾つかの実施形態では、露光後フィールドガイドベーク動作４０８及び／又は現像後フィールドガイドベーク／アニール動作４１２中の圧力は、約１００ｍＴｏｒｒから約１２００Ｔｏｒｒである。

【0060】

現像後フィールドガイドベーク／アニール動作４１２中に膜スタック３００に印加される電場は、露光後フィールドガイドベーク動作４０８中に印加される電場と同様である。電場は、現像後フィールドガイドベーク／アニール動作４１２、５１２中、膜スタック３００全体にわたり、約１００ＭＶ／ｍから約２０００ＭＶ／ｍの強度を有する。電場は、電極２５８と基板支持アセンブリ２３８の第１の表面２３４との間の約０Ｖから約４０００Ｖ、例えば約１０Ｖから約４０００Ｖ、例えば約１００Ｖから約４０００Ｖの電圧差によって生成される。あるいは、電流は、約１０μＡから約１Ａの電流となるように、電極２５８に流すことができる。

【0061】

現像後フィールドガイドベーク動作４１２は、ドライプロセス又はウェットプロセスのいずれかでありうる。現像後フィールドガイドベーク動作４１２がドライプロセスである動作では、処理容積２１２内の媒体はガスである。ガスは、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、キセノン（ＸＥ）、又はネオン（Ｈｅ）のうちの１つ又はそれらの組合せなど、不活性ガスでありうる。他の実施形態では、ガスは、酸素（Ｏ_２）又は蒸気（Ｈ_２Ｏ）を含む。現像後フィールドガイドベーク動作４１２がウェットプロセスである動作では、処理容積内の媒体は、液体又はスラリーである。考えられる媒体には、フッ化炭素ベースの液体、又は油などの炭化水素ベースの流体が含まれる。脱イオン液体水も媒体として機能しうる。

【0062】

現像４１０の後、任意選択的に第２の現像後フィールドガイドベーク動作４１２の後に、図３Ｇに示されるように、エッチング動作４１４が行われる。エッチング動作４１４は、ベーク金属含有レジスト層３１２の開口部３１６を通じて下地層３０６の少なくとも一部をエッチングすることを含む。エッチング動作４１４は、任意の適切なドライ又はウェットエッチングプロセスでありうる。下地層３０６をエッチングすることにより、下地層３０６を貫通して形成される複数の下地層開口部３２０が形成される。下地層開口部３２０の各々は、側壁３２２と、デバイス層３０４の上面３２４によって形成される底部とを有する。

【0063】

乾燥又は洗浄動作（図示せず）も、本明細書に記載される方法４００中又はその後のいずれかに実施することができる。乾燥又は洗浄動作は、任意の適切な乾燥又は洗浄プロセスを含むことができる。

【0064】

本明細書に記載される方法は、金属含有レジスト層を使用する場合に、線量感度を改善し、線幅の粗さを低減することを可能にする。フィールドガイド露光後ベークプロセスは、金属含有レジスト層内のイオンと荷電粒子のドリフトに影響を与える。パターニングレジスト感度、線幅の粗さ、及び線エッジ粗さを改善することにより、膜スタック３００上において、より小さくより均一な特徴部が可能になる。したがって、デバイスの歩留まりに対する線幅の粗さの影響を軽減しつつ、小さい線幅を利用することができる。

【0065】

上記は本開示の実施態様を対象としているが、本開示の他の及びさらなる実施態様は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図4】

【国際調査報告】