特表 2024-535798 ＥＵＶレジストのハイブリッド現像

(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】2024-10-02

(54)【発明の名称】ＥＵＶレジストのハイブリッド現像

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/30 20060101AFI20240925BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240925BHJP

   G03F 7/32 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

G03F7/30

G03F7/20 502

G03F7/20 503

G03F7/20 521

G03F7/32

G03F7/30 501

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024515825

(86)(22)【出願日】2022-08-25

(85)【翻訳文提出日】2024-03-12

(86)【国際出願番号】 US2022041446

(87)【国際公開番号】W WO2023043599

(87)【国際公開日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】63/244,309

(32)【優先日】2021-09-15

(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】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】514028776

【氏名又は名称】トーキョー エレクトロン ユーエス ホールディングス，インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】グルゼスコヴィアク，スティーヴン

(72)【発明者】

【氏名】フリ，リオル

(72)【発明者】

【氏名】ラリー，アンジェリーク

(72)【発明者】

【氏名】ディン，コン クエ

(72)【発明者】

【氏名】村松 誠

(72)【発明者】

【氏名】永原 誠司

【テーマコード（参考）】

2H196

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H196AA25

2H196DA01

2H196EA07

2H196EA12

2H196FA01

2H196GA03

2H196GA33

2H196GA36

2H196GA38

2H196GA60

2H197CA06

2H197CA10

2H197CE10

2H197HA03

(57)【要約】

微細加工の方法が、半導体ウェハーの作動表面上にフォトレジスト膜を堆積させることであって、フォトレジスト膜は極紫外線に感度を有する、ことと、フォトレジスト膜を極紫外線のパターンで露光することと、フォトレジスト膜のハイブリッド現像を実施することと、を含む。ハイブリッド現像は、第１の現像プロセスを実行してフォトレジスト膜の第１の部分を除去することと、第１の現像プロセスの後にフォトレジスト膜の現像を停止させることであって、停止の後に、フォトレジスト膜は目標臨界寸法よりも大きい第１の臨界寸法を有する構造を含む、ことと、現像を停止させた後、第２の現像プロセスを実行してフォトレジスト膜の第２の部分を除去し、構造の臨界寸法を第１の臨界寸法から、第１の臨界寸法よりも小さい第２の臨界寸法まで縮小させることと、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

微細加工の方法であって、当該方法は、
半導体ウェハーの作動表面にフォトレジスト膜を堆積させるステップであって、前記フォトレジスト膜は、極紫外線に感度を有する、ステップと、
前記フォトレジスト膜を極紫外線のパターンで露光するステップと、
前記フォトレジスト膜のハイブリッド現像を実施するステップであって、前記ハイブリッド現像は、
第１の現像プロセスを実施して前記フォトレジスト膜の第１の部分を除去するステップ、
前記第１の現像プロセスの後に前記フォトレジスト膜の現像を停止させるステップであって、該停止させるステップの後に、前記フォトレジスト膜は、目標臨界寸法よりも大きな第１の臨界寸法を有する構造を有する、ステップ、および
前記現像を停止させるステップの後、第２の現像プロセスを実施して前記フォトレジスト膜の第２の部分を除去し、前記構造の前記臨界寸法を前記第１の臨界寸法から、該第１の臨界寸法よりも小さい第２の臨界寸法まで縮小させるステップ、
を有する、ステップと、
を有する、方法。

【請求項2】

前記第２の現像プロセスは、さらに、ドライ現像プロセスを実施して、前記構造の前記臨界寸法が前記目標臨界寸法に低減されるまで、フォトレジストの増分量を除去するステップを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の現像プロセスは、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸、メチルイソブチルカルビノール、２－ヘプタノン、またはｎ－ブチルアセテートを含む現像溶媒を使用するウェット現像プロセスである、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記現像溶媒は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートおよび酢酸を含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

さらに、前記第１の現像プロセスに引き続き、前記構造の臨界寸法値を測定するステップと、
所定の範囲よりも大きい測定臨界寸法値が特定されたことに応じて、前記第２の現像プロセスの間、補正処理プロセスを実施するステップと、
を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

さらに、
前記フォトレジストをＥＵＶのパターンで露光するステップの後に、第１の熱処理を実施するステップと、
前記第１の現像プロセスの後であって前記第２の現像プロセスの前に、第２の熱処理を実施するステップと、
を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の熱処理のベーク時間およびベーク温度は、前記第２の熱処理のベーク時間およびベーク温度とは異なる、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記第２の現像プロセスは、塩化水素、臭化水素、アルゴンまたはヘリウムを含むガスを用いた化学気相エッチング現像を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記第２の現像プロセスは、塩化水素、臭化水素、アルゴンまたはヘリウムを含むガスを用いたプラズマエッチング現像プロセスを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記第１の現像プロセスは、フォトレジストの第１のドライ現像速度を有する第１のドライ現像プロセスであり、
前記第２の現像プロセスは、第２のドライ現像速度を有する第２のドライ現像プロセスであり、
前記第１のドライ現像速度は前記第２のドライ現像速度よりも遅い、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記第１の現像プロセスは、ウェット現像プロセスであり、前記第２の現像プロセスは、１回または２回以上のドライ現像プロセスである、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

さらに、
単一の現像プロセスを使用して目標臨界寸法を形成するためのＥＵＶ放射線の第１の照射量を決定するステップと、
前記ハイブリッド現像を使用して前記目標臨界寸法を形成するためのＥＵＶ放射線の第２の照射量を決定するステップであって、前記第２の照射量は、前記第１の照射量よりも小さい、ステップと、
を有し、
前記フォトレジストレジストを露光するステップは、前記フォトレジストレジストを前記第２の照射量で露光するステップを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

微細加工の方法であって、当該方法は、
半導体ウェハーの作動表面にフォトレジスト膜を堆積させるステップであって、前記フォトレジスト膜は、極紫外線に感度を有する、ステップと、
前記フォトレジスト膜を極紫外線のパターンで露光して、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するステップと、
ウェット現像プロセスを実施して、前記ＥＵＶフォトレジストパターンの第１の部分を除去し、目標臨界寸法よりも大きな第１の臨界寸法を有する構造を得るステップと、
前記ウェット現像プロセスを実施した後、ドライ現像プロセスを実施して前記ＥＵＶフォトレジストパターンの第２の部分を除去し、前記目標臨界寸法を有する前記構造を得るステップと、
を有する、方法。

【請求項14】

さらに、
前記ウェット現像プロセスの後であって前記ドライ現像プロセスの前に、臨界寸法を測定するステップと、
所定の範囲を超える測定臨界寸法値が特定されたことに応じて、前記臨界寸法値を前記所定の範囲内にする補正処理プロセスを実施するステップと、
を有する、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

さらに、
前記フォトレジスト膜をパターン化ＥＵＶ放射線で露光するステップの後に、第１のベークを実施するステップと、
前記ウェット現像プロセスの後であって前記ドライ現像プロセスの前に、第２のベークを実施するステップと、
を有する、請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

さらに、前記ウェット現像プロセスの後であって前記ドライ現像プロセスの前に、前記ＥＵＶフォトレジストパターンをＵＶ光で露光するステップを有する、請求項１３に記載の方法。

【請求項17】

前記ウェット現像プロセスの溶媒は、２－ヘプタノン、ｎ－ブチルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、またはメチルイソブチルカルビノールを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項18】

前記ドライ現像プロセスは、臭化水素を用いた化学気相エッチングを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項19】

前記ドライ現像プロセスは、塩化水素、臭化水素、アルゴンまたはヘリウムを含むガスを用いたプラズマエッチングを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項20】

半導体製造装置であって、
第１の現像チャンバと、
第２の現像チャンバと、
を有し、
前記第１の現像チャンバおよび前記第２の現像チャンバにおいて、基板を順次処理するように構成された、半導体製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年９月１５日に出願された米国仮特許出願第６３／２４４，３０９号明細書の利益を主張するものであり、この出願が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、全般的には極紫外線（ＥＵＶ）フォトレジストパターンを現像するためのシステム及び方法に関し、特定の実施形態では、ＥＵＶフォトレジストのハイブリッド現像ためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

半導体の製造には、半導体基板上にパターンを形成することを伴ういくつかの処理ステップが含まれる。これら処理ステップは、とりわけ、基板の誘電性表面又は導電性表面にフォトレジストをコーティングすること、潜在的パターンを現像すること、及びエッチングによりパターンを基板の誘電性表面又は導電性表面に転写することを含む。

【0004】

微細加工プロセスでは、半導体ウェハーなどの基板の作動表面（上側表面）上にフォトレジストの層がコーティングされる。続いて、フォトリソグラフィによってフォトレジストがパターニングされてマスクパターンが画定され、パターニングされたレジストをエッチングマスクとして使用してエッチングすることにより、マスクパターンは下層に転写される。フォトレジストのパターニングは、一般に、コーティング、露光及び現像のステップを伴う。基板の作動表面は、フォトレジストの膜でコーティングされる。フォトレジストは、例えばマイクロリソグラフィを使用して、リソグラフィ用マスク（及び関連する光学素子）を通して露光される。パターンを用いた露光後に現像プロセスが続き、現像プロセス中、ウェット（溶媒）現像プロセス又はドライ（ガス状）現像プロセスのいずれかを使用してフォトレジストの可溶性領域が除去される。可溶性領域は、使用されるフォトレジストのトーン及び現像剤に依存して露光領域又は非露光領域であり得る。

【0005】

極紫外線（ＥＵＶ）フォトリソグラフィは、極紫外線範囲（１２４ｎｍ～１０ｎｍ）内の光子を使用するフォトリソグラフィ技術である。典型的には、１３．５ｎｍの波長が使用される。ＥＵＶフォトレジストは一般に金属含有レジストである。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態では、微細加工の方法が、半導体ウェハーの作動表面上にフォトレジスト膜を堆積させることであって、フォトレジスト膜は極紫外線に感度を有する、ことと、フォトレジスト膜を極紫外線のパターンで露光することと、フォトレジスト膜のハイブリッド現像を実施することと、を含む。ハイブリッド現像は、第１の現像プロセスを実行してフォトレジスト膜の第１の部分を除去することと、第１の現像プロセスの後にフォトレジスト膜の現像を停止させることであって、停止の後に、フォトレジスト膜は目標臨界寸法よりも大きい第１の臨界寸法を有する構造を含む、ことと、現像を停止させた後、第２の現像プロセスを実行してフォトレジスト膜の第２の部分を除去し、構造の臨界寸法を第１の臨界寸法から、第１の臨界寸法よりも小さい第２の臨界寸法まで縮小させること、を含む。

【0007】

一実施形態では、微細加工の方法が、半導体ウェハーの作動表面上にフォトレジスト膜を堆積させることであって、フォトレジスト膜は極紫外線に感度を有する、ことと、フォトレジスト膜を極紫外線のパターンで露光してＥＵＶフォトレジストパターンを形成することと、ウェット現像プロセスを実行してＥＵＶフォトレジストパターンの第１の部分を除去して、目標臨界寸法よりも大きい第１の臨界寸法を有する構造を得ることと、ウェット現像プロセスを実行した後に、ドライ現像プロセスを実行してＥＵＶフォトレジストパターンの第２の部分を除去して、目標臨界寸法を有する構造を得ることと、を含む。

【0008】

一実施形態では、半導体製造装置は、第１の現像チャンバ及び第２の現像チャンバを含む。装置は、基板を第１の現像チャンバ及び第２の現像チャンバにおいて順次処理するように構成されている。

【0009】

本発明及びその利点のより完全な理解のために、ここで以下の記載を添付図面と併せて参照する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するための半導体装置のブロック図である。

【図2A】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの３次元等角投影図である。

【図2B】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの３次元等角投影図である。

【図2C】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの３次元等角投影図である。

【図2D】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの３次元等角投影図である。

【図2E】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの３次元等角投影図である。

【図2F】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの３次元等角投影図である。

【図3A】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの平面図である。

【図3B】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの平面図である。

【図3C】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの平面図である。

【図3D】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの平面図である。

【図3E】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの平面図である。

【図3F】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストパターンを形成するためのプロセスステップの平面図である。

【図4】実施形態による、ハイブリッド現像を使用するＥＵＶフォトレジストパターンの形成を説明するフロー図である。

【図5】実施形態による、ハイブリッド現像を使用するＥＵＶフォトレジストパターンの形成を説明するフロー図である。

【図6】実施形態による、ＥＵＶフォトレジストにおいてパターンを露光するのに必要なＥＵＶ放射線の照射量を減らす方法を説明するフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

例示的実施形態を参照しながら本発明について説明してきたが、本明細書は、限定的な意味で解釈されることを意図するものではない。当業者であれば、本明細書を参照することにより、それらの例示的実施形態の様々な修正形態及び組み合わせ並びに本発明の別の実施形態が明らかになるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなあらゆる修正形態又は実施形態を包含することを意図している。

【0012】

ＥＵＶ放射線及びＥＵＶフォトレジストは、従来使用されている深紫外（ＤＵＶ）放射線及びＤＵＶフォトレジストとは異なる挙動を示す。したがって、ＥＵＶフォトリソグラフィでは異なる技術が使用される。ＥＵＶフォトレジストは、典型的には、ＤＵＶ炭素含有フォトレジストの代わりに金属含有レジストであり、露光用の放射線に対して透過性が劣る。ＥＵＶレジストは、典型的にはＤＵＶレジスト（２０００ｎｍ～４０００ｎｍ）よりも薄く（２０ｎｍ～４０ｎｍ）、フォトレジスト層を完全に露光することがより困難であり、特に３０ｎｍ未満の臨界寸法では現像することがより困難である。

【0013】

ＥＵＶフォトレジストは、（ウェット堆積された）ウェットフォトレジスト、又は（ドライ堆積された）ドライフォトレジストであり得る。ウェットフォトレジストは、典型的には、スピンオン堆積法により堆積される。すなわち、ウェハーが急速に回転され、回転しているウェハー上に液体レジストが堆積され、それによりフォトレジストは広がり、ウェハーの表面をコーティングする。ドライフォトレジストは、化学蒸着、分子層蒸着、物理蒸着、スパッタ堆積等を含む任意の数のドライ堆積技術により、ガス形態又は分子形態で堆積される。

【0014】

ＥＵＶレジストは、溶媒を使用してウェット現像され得る、又はガスを使用してドライ現像され得る。従来のＥＵＶフォトレジスト現像プロセスは、ＥＵＶフォトレジスト中で露光された潜像を解像するために、単一のウェット現像（又は単一のドライ現像）プロセスを使用する。

【0015】

ウェット現像プロセスは、本質的に、液体の表面張力によって生じる毛細管力の影響を被る。これら毛細管力は、特に３０ｎｍ未満の臨界寸法において、パターン歪み、パターン崩壊、及び他の欠陥につながり得る。

【0016】

ドライ現像と称される気相化学エッチング現像は、そのような毛細管力の影響を被らない。これは、パターン崩壊を減少させプロセス調整可能範囲を増加させる観点から、パターニングにおいて、ある程度の利点をもたらす。残念なことに、ドライ現像プロセスは、ドライ現像プロセス後に、とりわけＥＵＶ照射量がより少ない領域に、例えばＥＵＶフォトレジスト層の底部の近くに残り得るスカム発生及び残渣の影響を被る。この残渣の課題を解決する試みが、スパッタリング及び他のプロセスを使用して残渣を緩和しようとする試みを含む。ドライ現像は、プラズマ支援有り又は無しで実施できる。

【0017】

開示される実施形態は、ＥＵＶフォトレジストを現像するための多段階ハイブリッド現像プロセスを含む。ハイブリッド現像プロセスは、ウェット現像プロセスと、その後の１回以上のドライ現像プロセスとを含むことができる、又は第１の、強力さが劣るドライ現像プロセスと、その後の第２の、より強力なドライ現像プロセスとを含むことができる。一般に、軽度の第１の現像ステップは、その後のより強力な現像ステップが続く。中間の熱処理又はＵＶ処理を使用して、次の現像ステップの前にフォトレジスト構造を強化し現像速度を変化させることができる。

【0018】

この多段階ハイブリッド現像方法は、ウェット堆積されたフォトレジスト又はドライ堆積されたフォトレジストに適用できる。ウェット現像ＥＵＶフォトレジストの実施形態では、ハイブリッド現像プロセスはパターン崩壊を防止する。ドライ現像ＥＵＶフォトレジストの実施形態では、ハイブリッド現像プロセスは、スカム発生／残渣を軽減する。その結果が、ＥＵＶフォトレジストパターンで印刷されたフィーチャのリソグラフィ性能の向上である。

【0019】

実施形態による、半導体基板上にＥＵＶパターンを形成するための装置が、図１を使用して説明される。適宜、プロセスフローを、図２Ａ～２Ｆ及び図３Ａ～３Ｆと共に図４を使用して説明する。

【0020】

図１は、実施形態による、ハイブリッド現像手順を使用してＥＵＶフォトレジストにパターンを形成するための半導体装置のブロック図である。

【0021】

本開示の実施形態は、一般のツール又はツールプラットフォーム内でハイブリッド現像を可能にする、本明細書で説明される装置により可能になる。

【0022】

ハイブリッド現像装置１３０は、ドライ／ドライハイブリッド現像プロセスの実施形態を実施することを可能にするハイブリッドドライ現像ツール１３１を含む。ハイブリッド現像装置１３０はまた、ウェット／ドライハイブリッド現像プロセスを可能にする追加の製造ツール、例えばウェット現像トラック１４８を含んでもよい。

【0023】

図１の例示的なハイブリッドドライ現像ツール１３１は、基板／ウェハーをハイブリッドドライ現像ツール１３１の外部から移送チャンバ１３２の内部に移送するためのロードロック１４０を含む。移送チャンバ１３２には、露光されたＥＵＶフォトレジストを強力さが劣る現像条件でドライ現像できるドライ現像チャンバ１５２と、ＥＵＶフォトレジストパターンをより強力なプロセス条件で現像することが可能な第２のドライ現像チャンバ１５４とが取り付けられている。例示的なハイブリッドドライ現像ツール１３１には、任意選択で現像後に基板をベークするための任意選択のベークチャンバ１５６、及び任意選択でドライ現像プロセスの前に基板をＵＶ放射線でブランケット露光するための任意選択のＵＶ露光チャンバ１５８も含まれる。

【0024】

図１に示すように、様々な実施形態では、ハイブリッドドライ現像装置１２０は、加えて、実施形態のハイブリッドウェット／ドライ現像手順の実施を可能にするウェット現像トラック１４８を含んでもよい。ハイブリッド現像装置１３０はまた、ＥＵＶ処理に関連する他の処理ツール、例えば、基板上にフォトレジストを堆積させるためのフォトレジストコートトラック１４４、フォトリソグラフィマスクを通してＥＵＶ放射線でフォトレジストを露光するためのＥＵＶスキャナ１４６、及び走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの臨界寸法測定ツール１５０を含んでもよい。ロボティックシステムなどのウェハー／基板輸送システム１４５が、ハイブリッド現像装置１３０における様々な処理ツール間でウェハー／基板を移送できる、及びそれらをハイブリッドドライ現像ツール１３１に／から輸送できる。

【0025】

実施形態のドライ／ドライハイブリッド現像プロセスが、ドライ現像ツール１３１で実施できる。一実施形態のハイブリッドドライ／ドライ現像プロセスが、ドライ現像チャンバ１５２又は１５４のうちの１つにおいて、最初に、強力さが劣るドライ現像プロセスを用いてＥＵＶパターンを部分的に現像し、現像を停止し、次いで、第２の、より強力な現像プロセスを用いて同じチャンバ内で第２の現像ステップを実施することにより実施できる。代わりに、強力さが劣る第１のドライ現像プロセスをドライ現像チャンバ１５２内で実施し、第２の、より強力なドライ現像プロセスをドライ現像チャンバ１５４内で実施することができる。１つ以上の実施形態では、ドライ現像ツール１３１は、基板を、例えば、ロードロックを通す必要なく、ドライ現像チャンバ１５２内で、続いてドライ現像チャンバ１５４内で順次処理するように構成されている。

【0026】

実施形態のウェット／ドライハイブリッド現像手順は、ウェット現像トラック１４８上でウェット現像ステップを実施し、次いで基板／ウェハーをハイブリッドドライ現像ツール１３１に移送することにより、ハイブリッド現像装置１３０において実施できる。実施形態のハイブリッドウェット／ドライ現像手順のドライ現像部分は、ドライ現像チャンバ１５２又は１５４内で実施できる。ドライ現像プロセスは、化学蒸気現像プロセス又はプラズマエッチング現像プロセスであり得る。所望であれば、ウェット現像の後であってドライ現像の前に、ＣＤ測定ツール１５０においてＣＤを測定できる。１つ以上の実施形態では、ハイブリッド現像装置１３０は、基板を、ウェット現像トラック１４８内で、続いてドライ現像チャンバ１５２又は１５４により、順次処理するように構成されている。

【0027】

ハイブリッド現像装置１３０内のチャンバ及び製造ツールの一部又は全てに、先進プロセス制御システム１６０（ＡＰＣ）が結合されていてもよい。ＡＰＣシステム１６０は、コンピュータ及びサーバを備えてもよく、コンピュータ及びサーバは、処理チャンバ及び製造ツールから大量のデータ１６２を収集し、データを分析し、分析結果を仕様と比較し、目標仕様を有する構造を生成するためにプロセスレシピを調整するための命令１６４を処理チャンバ及び製造ツール内のマイクロプロセッサに送信する。例えば、臨界寸法（ＣＤ）測定ツール１５０は、第１の現像プロセスの後にＥＵＶフォトレジストパターンの構造のＣＤを測定し、データ１６２をＡＰＣシステム１６０に送信することができる。次いで、ＡＰＣシステム１６０は、目標ＣＤ仕様と測定されたＣＤとの間の差を計算し、ドライ現像プロセス後に、目標ＣＤを有する構造を生成するためのドライ現像レシピを調整するための命令１６４をドライ現像チャンバ１５２内のマイクロプロセッサに送信することができる。

【0028】

図４は、実施形態による、ハイブリッド現像を使用するＥＵＶフォトレジストパターンの形成を説明するフロー図である。図２Ａ～２Ｆは、３次元等角投影図を示すのに対し、図３Ａ～３Ｆは、ハイブリッド現像手順の様々な段階におけるＥＵＶフォトレジストパターンの平面図を示す。

【0029】

図２Ａ及び図３Ａに加えて、図４のブロック１００を参照すると、図１のフォトレジストコートトラック１４４内で、半導体基板１２０の上を覆うハードマスク材料１２２上にＥＵＶフォトレジスト１２４が堆積される。

【0030】

基板１２０は、エッチングされる層を含み、様々な実施形態では、層中に形成されたデバイス領域を備えてもよい。基板は、シリコンウェハー又はヒ化ガリウムウェハーなどの半導体ウェハーであってもよく、リソグラフィ用レチクル上のクロム層若しくは他の層であってもよく、又はベース基板構造の上を覆う二酸化ケイ素、窒化ケイ素、チタン、窒化チタン又は銅などの層であってもよい。

【0031】

一般に、本明細書で使用される「基板」は、処理されている物体を総称して指す。基板は、デバイス、特に半導体デバイス又は他の電子デバイスの構造の任意の材料部分を含んでもよく、例えば、半導体ウェハーなどのベース基板構造、リソグラフィ用レチクル、又はベース基板構造上の層若しくはベース基板構造上を覆う層、例えば薄膜であってもよい。したがって、基板は、パターニングされているか否かに依らず、いかなる特定のベース構造、下層又は上層にも限定されず、そのような層又はベース構造、並びに層及び／又はベース構造のあらゆる組み合わせを含むものとする。本明細書において特定の種類の基板に言及する場合があるが、これは例示を目的とするに過ぎない。

【0032】

ハードマスク材料１２２は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素又は酸化アルミニウムなどの誘電材料であってもよく、又は窒化チタン又は窒化タンタルなどの導電材料であってもよい。ハードマスク材料１２２は、ウェット現像化学物質及びドライ現像化学物質に対して高いエッチング選択性を有するように、またエッチングされる基板１２０に対して高いエッチング選択性を有するように選択される。基板は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素など誘電材料であってもよく、非ドープ単結晶ケイ素などの半導体材料であってもよく、チタン、窒化チタン、アルミニウム、銅又はドープ単結晶シリコンなどの導電材料であってもよい。

【0033】

ＥＵＶフォトレジスト１２４は、有機金属ＥＵＶレジストであり得る。有機金属ＥＵＶレジスト１２４は、金属酸化物コアを含み、金属酸化物コアは、金属酸化物コアに共有結合した有機アルキル基により取り囲まれている。金属酸化物コアは、例えば、酸化スズ、酸化ハフニウム、酸化亜鉛及び酸化ジルコニウムであり得る。金属酸化物コア中の金属原子は、有機ポリマーレジスト中の炭素及び酸素原子よりも、ＥＵＶ放射線をより強く吸収する。金属原子は、ＥＵＶ放射線に対する有機金属ＥＵＶレジストの感度をより高める。

【0034】

図４のブロック１０２では、図２Ｂ及び図３Ｂに示すように、リソグラフィレチクルを透過したＥＵＶ放射線を使用して、ＥＵＶフォトレジスト層１２４中にパターンが露光される。ＥＵＶ露光は、図１に示すＥＵＶスキャナ１４６において実施されてもよい。

【0035】

ＥＵＶフォトレジストパターンは、露光された領域１２６と露光されていない領域１２４とを備える。図示の目的で、ポジ型ＥＵＶフォトレジストが使用され、その場合、ＥＵＶ放射線での露光が、露光された領域１２６を形成するようにＥＵＶフォトレジスト１２４を不溶性にする。半導体基板１２０において最小幅構造を形成するため、ＥＵＶフォトレジスト１２４は、目標臨界寸法１２５を有する最小幅のラインを露光するのに必要なＥＵＶ放射線の照射量で露光される。

【0036】

ＥＵＶフォトレジスト１２４中にパターンが形成された後、図１のベークチャンバ１５６において露光後ベーク（ＰＥＢ）が実施されてもよい。ＰＥＢは、典型的には、５０℃～２５０℃の温度での空気又は窒素中での１～３分間のベークである。ＥＵＶ露光後ベーク条件は、露光されたＥＵＶフォトレジスト１２６中での架橋の程度を促進させて、構造強度を改善させ、コントラストを改善させ、ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）を減らすように選択される。

【0037】

図２Ｃ及び図３Ｃは、第１の現像プロセス後の作製中の半導体デバイスを示し、図２Ｃが３次元等角投影図を示す一方で、図３Ｃが平面図を示す。

【0038】

図２Ｃ及び図３Ｃと共に、図４のブロック１０４を参照すると、ハイブリッド現像手順における第１の現像ステップが様々な実施形態に従って実施される。ハイブリッド現像手順は、２つ以上の現像プロセスを含む。第１の現像プロセスは、露光されていないＥＵＶフォトレジスト１２４の第１の部分を除去する、強力さが劣る現像プロセスである。第１の現像ステップは、目標臨界寸法１２５よりも大きい臨界寸法１２７を有する構造、例えばラインを形成する。ハイブリッド現像手順における、その後のより強力なドライ現像プロセスは、ラインを横方向に更に縮小させる。ＥＵＶフォトレジストの高さは幾分除去され得るが、ＥＵＶ露光はライン全体にわたって集中しているため、主要な除去は横方向である。

【0039】

第１の現像ステップは、ウェット現像により、ドライ化学蒸気現像により、又はドライプラズマ現像により実行できる。ドライ現像は、別個のドライ現像ツール１３１で、又はトラックモジュールで実行できる。したがって、ハイブリッド現像装置１３０は、ウェット現像トラック１４８、並びにドライ現像チャンバ１５２及び１５４を含むことができる。

【0040】

ウェット現像プロセスは、露光されていないＥＵＶフォトレジスト１２４が可溶性となる溶媒を使用する。ウェット現像プロセスは、図１のウェット現像トラック１４８上で実施できる。

【0041】

代わりに、第１の現像プロセスは、ＥＵＶフォトレジストパターンを部分的に現像して目標臨界寸法よりも大きいＣＤを有する最小幅構造を残すような、強力さが劣る現像条件を有するドライ現像プロセスであってもよい。ドライ現像プロセスは、図１のドライ現像チャンバ１５２内で実施されてもよい。

【0042】

ウェット現像溶媒は、有機溶媒、水、酸又は塩基を含んでもよく、これらの組み合わせも含んでもよい。ウェット現像溶媒は、芳香族化合物（例えば、キシレン、トルエン）、エーテル（例えば、アニソール、テトラヒドロフラン）、エステル（例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、又はＰＧＭＥＡ）、アルコール（例えば、イソプロパノール、４－メチル３－プロパノール、ケトン、２－ヘプタオン（ｈｅｐｔａｏｎｅ）、水、ｎ－ブチルアセテート、酢酸、又はメチルイソブチルカルビノール（ＭＩＢＣ）を含んでもよい。水又はＰＧＭＥＡ中の酢酸濃度は、大部分のハイブリッドウェット現像用途については０％～１０％の範囲にあり得る。

【0043】

ドライ現像プロセスは、化学蒸気エッチング現像プロセス又はプラズマエッチング現像プロセスのいずれかであってもよい。化学蒸気エッチング現像プロセスは、典型的には、蒸気エッチングガスを基板全体にわたって均一に分配するためのシャワーヘッドを基板の上方に有するチャンバ内で実施される。化学蒸気エッチングチャンバはまた、現像の均一性を追加的に改善させるために回転する基板チャックを有してもよい。ドライプラズマエッチング現像プロセスは、典型的には、基板全体にわたって均一にエッチングガスを分配するためのシャワーヘッドを基板の上方に有するプラズマエッチングチャンバ内で実施される。ドライプラズマエッチング現像チャンバ内のアンテナに結合されたＲＦ発振器が、プラズマを発生させ維持する。プラズマ現像チャンバはまた、蒸気エッチング現像の均一性を追加的に改善させるために回転する基板チャックを有してもよい。基板チャックは、プラズマエッチング現像プロセスにスパッタエッチング成分を追加するために、電圧でバイアスされてもよい。

【0044】

ドライ化学蒸気現像化学物質は、対応するＥＵＶフォトレジストの組成に依存する場合がある。例示的な化学蒸気現像化学物質は、ハロゲン化物、ハロゲン化水素、水素ガス、ハロゲンガス、有機ハロゲン化物、ハロゲン化アシル、ハロゲン化カルボニル、又はハロゲン化チオニルを含んでもよく、それらの混合物を含む。より具体的な例は、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、又はヨウ化水素を含む。一例では、化学蒸気現像ガスは臭化水素である。

【0045】

ドライプラズマエッチング現像化学物質は、対応するレジストの組成に依存する場合がある。例示的なドライプラズマエッチング現像化学物質は、ハロゲン化水素、有機ハロゲン化物、ハロゲン化アシル、ハロゲン化カルボニル若しくはハロゲン化チオニルなどのハロゲン化物、水素ガス、窒素ガス、又はハロゲンガスを含んでもよく、これらガスの混合物を含んでもよい。例示的なドライプラズマエッチング現像プロセスでは、エッチングガスは、塩化水素、臭化水素、アルゴン、又はヘリウムを含んでもよい。プラズマエッチング現像プロセスの一例では、エッチングガスは、臭化水素及びアルゴンを含んでもよい。

【0046】

非限定的な例として、第１の現像ステップは、ＰＧＭＥＡ、５％の酢酸、酢酸とＰＧＭＥＡとの混合物、又はＭＩＢＣを使用するウェット現像プロセスであってもよく、第２の現像ステップは、ＨＢｒを使用するドライ化学蒸気現像ステップであってもよい。

【0047】

図４のブロック１０６を参照すると、任意選択の第１の現像後ベーク（ＰＤＢ）が、図１のベークチャンバ１２６内で実施されてもよい。ＰＤＢは、５０℃～２５０℃の温度での空気又は窒素中での１～３分間のベークである。ＰＤＢのベーク条件は、露光されたＥＵＶフォトレジストパターン１２６中での架橋の程度を促進させて、現像速度を変化させ、構造強度を改善させ、コントラストを改善させ、ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）を減らすように選択されてもよい。

【0048】

図２Ｄ及び図３Ｄと共に図４のブロック１０８を参照すると、１回以上の第２のドライ現像プロセスを実施して、ＥＵＶフォトレジストパターンの完全な現像を完了してもよい。ドライ現像プロセスは、第２のドライ現像チャンバ１５４か第１のドライ現像チャンバ１５２のいずれか、又はその両方で実施されてもよい。ドライ現像プロセスは、露光されていないＥＵＶフォトレジスト１２４を追加的に除去してもよい。第２のドライエッチング現像後のＥＵＶフォトレジストパターンにおける最小幅構造の幅は、第１の現像プロセス後の幅よりも小さい。第２のドライエッチング現像後の最小幅構造の幅は、臨界寸法の規格１２５に等しくてもよい。

【0049】

第２の現像プロセス用の蒸気エッチング化学物質は、第１の蒸気エッチング現像用のものと同じであっても異なっていてもよい。第２の蒸気エッチング現像用のプロセス条件は、第１の蒸気エッチング現像用のプロセス条件と同じであっても異なっていてもよい。例えば、第２の蒸気エッチング現像プロセスでは、第１の蒸気エッチング現像プロセスにおけるものとは、温度が異なっていてもよく、化学物質の濃度及び流量が異なっていてもよく、圧力が異なっていてもよい。

【0050】

図４のブロック１１０では、ＥＵＶフォトレジストパターンが完全に現像された後、図１のベークチャンバ１５６内で、任意選択の第２の現像後ベーク又はハードベークが実施されてもよい。現像後ベークは、典型的には、ＥＵＶフォトレジストパターン１６６の熱的及び機械的安定性を高めて、その後の処理ステップの過酷な条件に耐えさせるために実施される。ＥＵＶフォトレジストパターン１６６はハードマスクエッチングの後に除去されるので、このハードベークは通常は省略されてもよい。

【0051】

図２Ｅ及び図３Ｅは、ＥＵＶフォトレジストパターンをエッチングマスクとして使用してハードマスク材料１２２がエッチングされた後の、半導体構造の３次元等角投影図及び平面図である。様々な実施形態では、ハードマスク材料１２２は、フォトレジストパターンをハードマスク層に転写する異方性プラズマエッチングプロセスを使用してエッチングされて、ハードマスクパターン１２３が形成される。

【0052】

図２Ｆ及び図３Ｆは、ＥＵＶフォトレジストパターンが除去された後の、マスクパターン１２３の３次元等角投影図及び平面図である。実施形態では、ＥＵＶフォトレジストパターンは、酸素プラズマ中又はハロゲン化物プラズマ中でのアッシングにより除去される。

【0053】

図５は、ＥＵＶフォトレジスト中にパターンを形成するためのウェット／ドライハイブリッド現像方法の実施形態の主なステップを説明するフロー図である。本実施形態におけるハイブリッド現像方法は、第１のウェット現像プロセスと、それに続く第２のドライ現像プロセスとを使用してもよい。これらの実施形態の１つの利点は、ウェット現像の後に臨界寸法（ＣＤ）を測定でき、ドライ現像処理中に各ウェハーにＣＤフィードバック補正を提供できることである。ＣＤ測定は、ＣＤ均一性（ＣＤＵ）をモニタするためにウェハー全体にわたることができ、又は場所に依存し得る。ＣＤ測定は、トラック上でインラインで実施できる、又はオフラインのＣＤ測定ツールで実施できる。

【0054】

臨界寸法データは、ドライ現像チャンバ１５２及び他のモジュールに結合されたＡＰＣシステム１６０に送信されることができ、臨界寸法データを使用して、ドライ現像プロセスレシピ及び他のプロセスレシピを調整して、目標臨界寸法を生成し、ウェハー全体の均一性を改善することができる。熱処理に対する修正態様は、場所（すなわち、ウェハーゾーン温度）に依存し得る。修正されたドライ現像プロセス条件は、ウェハー温度、流量、時間、希釈、又は並行流などのプロセス変数を含み得る。ＣＤモニタリングは、日々変化する環境要因を有する場合がある。

【0055】

本明細書における方法は、２回以上の現像ステップと、任意の回数のベークステップとを有することができる。例えば、ベークステップは、第１の現像前の露光後ベーク（ＰＥＢ）、第１の現像後ベーク（ＰＤＢ１）、及び第２の現像後ハードベーク（ＰＥＢ２）を含み得る。これらベークステップは任意選択である。これらベークステップを実施して、構造安定性を改善し、現像速度を変化させ、コントラストを改善し、ラインエッジラフネスを減らしてもよい。

【0056】

理解され得るように、本明細書で企図される多数の代替的実施形態がある。現像又は現像剤は、照射量に対する感度が高い可能性がある。一実施形態では、第２の現像剤は、第１の現像剤と比較して、より高い現像速度を有してもよい。より高い現像速度は、処理中に、異なる現像剤の化学物質を使用すること、又は同じ化学物質を異なる時間／温度で使用することの結果であり得る。

【0057】

いくつかの実施形態では、任意選択の、ＥＵＶフォトレジストパターンのブランケットＵＶ露光が、第１の現像後ベーク（ＰＤＢ１）を置き換えることができる。任意選択のＵＶ露光は、露光されたＥＵＶフォトレジストを強化すること、及び第２の現像中のパターン崩壊の影響を受け難くすることにより、第２の現像を手助けできる。ＵＶ露光は、様々な実施形態では全面露光であってもよい。特定の実施形態では、ウェハー上の特定の座標位置がウェハー上の他の座標位置と比較して、より多くのＵＶ処理を受けるという点で、ＵＶ露光は場所に依存する場合がある。ＵＶ露光は、第２の現像ステップに対してより強力な現像剤を使用することを可能にできる。

【0058】

図５のフロー図におけるブロックを説明するために、図２Ａ～２ＦのＥＵＶフォトレジストパターンの３次元等角投影図、及び図３Ａ～３ＦのＥＵＶフォトレジストパターンの平面図を使用する。

【0059】

図２Ａ及び図３Ａは、図５のブロック１７０を説明する。図１のフォトレジストコートモジュール１１４において、半導体基板１２０の上を覆っているハードマスク材料１２２上にＤＵＶフォトレジスト１２４がコーティングされている。

【0060】

図２Ｂ及び図３Ｂに示される図５のブロック１７２では、ＥＵＶスキャナ１４６がＥＵＶ放射線をリソグラフィ用レチクルを通して投影して、ＥＵＶフォトレジスト層１２４中にパターンを露光する。

【0061】

図２Ｃ及び図３Ｃに示される図５のブロック１７４では、ハイブリッド現像手順におけるウェット現像ステップが実施形態に従って実施される。ウェット現像プロセスは、図１のウェット現像トラック１４８上で実施されてもよい。ウェット現像プロセスは、露光されていないＥＵＶフォトレジスト１２４の第１の部分を除去する、強力さが劣る現像プロセスであってもよい。ウェット現像後に、ＥＵＶフォトレジストパターンにおける最小幅構造が、目標臨界寸法１２５よりも大きい臨界寸法１２７を有することができる。

【0062】

ウェット現像溶媒は、有機溶媒、水、酸又は塩基を含んでもよい。ウェット現像溶媒は、芳香族化合物、エーテル、エステル、アルコール、ケトン、２－ヘプタオン（ｈｅｐｔａｏｎｅ）、水、ｎ－ブチルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、酢酸、又はメチルイソブチルカルビノール（ＭＩＢＣ）を含んでもよく、それらの組み合わせを含んでもよい。例示的なウェット現像プロセスでは、溶媒は５％の酢酸溶液である。別の例示的なウェット現像プロセスでは、溶媒はＰＧＭＥＡ又はＭＩＢＣである。

【0063】

図５のブロック１７６では、任意選択のウェット現像後ベーク（ＰＤＢ）が、図１のベークチャンバ１５６内で実施され得る。

【0064】

図５のブロック１７８では、部分的に現像されたＥＵＶフォトレジストパターンの最小幅構造の臨界寸法が、図１のＣＤ測定ツール１５０で測定され得る。ウェット現像プロセス後に測定された臨界寸法１２７は、目標臨界寸法１２５よりも大きい。

【0065】

図５のブロック１８０では、ウェット現像後の臨界寸法データ１６２が、任意選択で、図１に示される高度プロセス制御（ＡＰＣ）システム１６０などのコントローラに送信される。ＡＰＣシステム１６０は、ウェット現像後の臨界寸法データを目標臨界寸法仕様と比較することができる。ＡＰＣシステム１６０は次いで、ドライ現像チャンバ１５２内のマイクロプロセッサに命令１６４を送信して、ドライ現像プロセスレシピを調整させてドライ現像後に目標臨界寸法を有する構造を形成させることができる。

【0066】

図５のブロック１８２では、ＥＵＶフォトレジストパターン１２６は、任意選択で、ＵＶ露光チャンバ１５８内でブランケットＵＶ放射線で露光されてもよい。ブランケットＵＶ放射線は、露光されたＥＵＶフォトレジスト１２６及び露光されていないＥＵＶフォトレジスト１２４を追加的に露光する。典型的には、ＥＵＶフォトレジストパターンがＵＶ放射線でブランケット露光される場合、ウェット現像後ベークは行われない。ブランケットＵＶ放射線は、基板１２０の全体にわたって均一な強度を有してもよく、又は現像後の均一性を改善するために基板１２０の全体にわたって強度が変化してもよい。様々な実施形態では、任意選択のブランケット露光中のＵＶ放射線の波長は、約１３０ｎｍ～３００ｎｍ、例えば一実施形態では１５０ｎｍ～２００ｎｍの範囲にある。ＥＵＶフォトレジスト１２４は、より長い波長のＵＶ放射線に対して透過性である。ＵＶ放射線は、上面から底面まで均一にＥＵＶフォトレジスト１２４を露光する。ブランケットＵＶ放射線は、加えて、露光されたＥＵＶレジスト１２６を架橋させ、強度を増加させて、ＥＵＶレジストを不溶性にする。以前に露光されていないＥＵＶレジスト１２４におけるＵＶ誘起の架橋は、現像に著しく影響を及ぼすには不十分である。本実施形態の利点は、ブランケットＵＶ露光が、ＥＵＶフォトレジスト１２４をパターニングするのに必要なＥＵＶ放射線の照射量を減らすことである。これは、ＥＵＶスキャナを通過するスループットを増加させる。

【0067】

図２Ｄ及び図３Ｄに示される図５のブロック１８４では、一実施形態のハイブリッド現像手順を用いる１回以上のドライ現像プロセスが実施されて、ＥＵＶフォトレジストパターン現像が完了する。このドライ現像プロセスは、ドライ現像チャンバ１５２又は１５４のいずれかで実施できる。ドライ現像プロセスは、露光されていないＥＵＶフォトレジスト１２４を追加的に除去する。ドライエッチング現像プロセス後のＥＵＶフォトレジストパターンにおける構造の幅は、ウェット現像プロセス後の同じ構造の幅よりも小さい。ドライエッチング現像後の最小幅構造の幅は、臨界寸法の規格１２５に等しくてもよい。ＡＰＣシステム１６０のＡＰＣコントローラは、フィードバックされた臨界寸法データに基づいてドライエッチング現像レシピを調整して、構造幅がドライエッチング現像後の臨界寸法仕様１２５を満足することを確実にできる。

【0068】

ドライ現像プロセスは、化学蒸気エッチング現像プロセス、プラズマエッチング現像プロセスであり得るか、又は一連の化学蒸気エッチング現像プロセス及びプラズマエッチング現像プロセスであってもよい。例示的な化学蒸気エッチング現像プロセスでは、蒸気エッチングガスは臭化水素である。例示的なプラズマエッチング現像プロセスでは、プラズマ現像ガスは臭化水素及びアルゴンである。

【0069】

既に言及したように、ハイブリッド現像プロセスが、目標臨界寸法を形成するのに必要なＥＵＶ放射線の照射量を減らす（ＥＵＶ照射量対サイズを減らす）ことができる。

【0070】

図６は、実施形態のハイブリッド現像プロセスを使用する場合に必要なＥＵＶ放射線の照射量を減らすための方法の主なステップを説明するブロックのフロー図である。ハイブリッド現像プロセスは、実施形態によれば、ウェット／ドライ、又はドライ／ドライであってもよい。これら実施形態を示すために、ウェット現像／ドライ化学蒸気現像ハイブリッドプロセスが使用される。これら実施形態の利点は、ＥＵＶスキャナを通過するウェハーのスループットを増加でき、サイクル時間を低減できることである。

【0071】

図２Ａ及び図３Ａに示される図６のブロック２００では、ウェハーはＥＵＶフォトレジスト１２４でコーティングされている。

【0072】

図６のブロック２０２では、目標臨界寸法を形成するのに必要なＥＵＶ放射線の第１の照射量が決定される。ＥＵＶパターンは、一段階ウェット現像プロセスを使用して現像される。例示的なウェット現像プロセスでは、溶媒は５％の酢酸を有するＰＧＭＥＡである。

【0073】

ブロック２０４では、一連のウェハーがＥＵＶフォトレジスト１２４でコーティングされる。

【0074】

ブロック２０６では、一連のウェハーは、ＥＵＶスキャナにおいて、ＥＵＶ放射線の第１の照射量から漸減するＥＵＶ放射線の一連の照射量を用いて、リソグラフィ用マスクを通して露光される。

【0075】

ブロック２０８では、これらウェハーは、ウェット現像プロセスと、それに続くドライ現像プロセスとを含む、ハイブリッド現像手順を使用して現像される。ＥＵＶ露光照射量ごとに、実験計画法（ＤＯＥ）を実施することができ、その変数が、ウェット現像剤の種類とウェット現像剤の時間、及びドライ現像剤の種類とドライ現像剤の時間である。ハイブリッド現像条件は、現像後の臨界寸法仕様を満足する構造を形成するように選択できる。一例では、２枚のウェハーをＥＵＶ放射線の等しい照射量（７３ｍＪ／ｃｍ^２）で露光した。パターンを標準ウェット現像プロセス（酢酸）を使用して現像したとき、構造の幅は１８．５ｎｍである。時間を減らした標準ウェット現像プロセスと、臭化水素を使用する化学蒸気現像とからなる、一実施形態のハイブリッドウェット／ドライ現像プロセスを使用してパターンを現像したとき、同じ構造の幅は１４．５ｎｍである。１８．５ｎｍの目標が、ＥＵＶ放射線の低照射量を用いる実施形態のハイブリッド現像プロセスで形成できる。

【0076】

図６のブロック２１０では、対応するハイブリッド現像プロセスと共に第２のＥＵＶ照射量が選択される。第２のＥＵＶ照射量は、目標ＣＤを有し十分な製造ウインドウを有するＥＵＶパターンを依然として形成するＥＵＶ照射量（第１のＥＵＶ照射量よりも低い）として選択される。一例では、第２のＥＵＶ照射量は、第１のＥＵＶ照射量から１５％超の量だけ低い。他の例では、第２のＥＵＶ照射量は、第１のＥＵＶ照射量から約２０％だけ低い。より低い第２のＥＵＶ照射量は、ボトルネックであるＥＵＶスキャナを通過するサイクル時間を減らす。これは、必要なＥＵＶステッパの数を減らすことにより極めて大きなコスト削減を可能にする。

【0077】

当然のことながら、本明細書で説明される異なるステップの考察の順序は、明確にするために提示したものである。一般に、これらのステップは、任意の適切な順序で実施することができる。加えて、本明細書における様々な特徴、技術、構成などのそれぞれが本開示の様々な箇所で説明されている場合があるが、それら概念のそれぞれは、互いに独立して又は互いに組み合わせて実行され得ることが意図されている。したがって、本発明は、多くの異なる方法で具現化及び検討することができる。

【0078】

理解されるように、本明細書で企図される多段階ハイブリッドＥＵＶフォトレジスト現像方法には多くの組み合わせが存在する。一実施形態では、ＥＵＶ感光性フォトレジストがウェハー上にコーティングされ、次いで露光され、次いで露光後ベークが実行され、その後、第１の現像プロセスが続き、その後、任意選択の現像後ベークが続き、その後、第２の現像プロセスが任意選択の最終ハードベークを伴って続く。別の実施形態では、ＥＵＶ感光性フォトレジストがウェハー上にコーティングされ、次いで露光され、次いで露光後ベークが実行され、その後、第１の現像プロセスが続き、その後、任意選択のブランケットＵＶ露光が続き、その後、第２の現像プロセスが任意選択の最終ハードベークを伴って続く。

【0079】

本明細書のハイブリッド多段階現像プロセスを、複数の現像ステップ及び／又はベークステップと共に使用することにより、リソグラフィ性能が改善される。これは、ウェット現像又はドライ現像、及びそれらの組み合わせを含むことができる。第２の（又はその後の）ドライ現像ステップの前に第１のウェット現像ステップを使用することにより、大部分の残渣が形成される低照射量領域のレジストが除去されるが、クリティカルフィーチャを完全に解像することはない。これにより、パターン歪み又は崩壊が回避され、他の欠陥が防止される。同時に、所望のフィーチャを印刷するのに必要な照射量対サイズを、各ステップにおけるプロセス修正を介して減らすことができる。その後のドライ現像プロセスステップは、毛細管力の欠如を介してパターン崩壊を緩和する一方で、クリティカルフィーチャを更に解像する。ドライ現像プロセスは、所望の（目標の）臨界寸法（ＣＤ）が実現されるまで繰り返すことができる。本明細書で開示されるハイブリッド多段階現像方法は、パターン崩壊の確率を減らしスカム発生／残渣を減らすための道筋を提供する一方で、同時にＣＤ安定性の制御を提供する。

【0080】

前述の説明では、処理システムの特定の形状、並びにそこで使用される様々な構成要素及びプロセスの説明など、具体的な詳細について述べてきた。しかし、本明細書の技術はこれら特定の詳細事項から逸脱する他の複数の実施形態で実施されてもよく、そのような詳細事項は説明目的であって限定的でないことが理解されよう。本明細書に開示する複数の実施形態について添付の図面を参照しながら記述してきた。同様に、説明目的のため、完全な理解が得られるように、具体的な個数、材料、及び構成について記述してきた。しかしながら、このような特定の詳細事項が無くても複数の実施形態を実施することができる。実質的に同じ機能構造を有する構成要素は類似の参照符号で表記されており、したがっていかなる冗長な記述も省略されている場合がある。

【0081】

様々な実施形態の理解を促進するために、様々な技術を複数の個別の動作として説明してきた。追加の実施形態において、様々な追加の作業が実施されてもよく、及び／又は説明された作業が省略されてもよい。

【0082】

本発明の例示的な実施形態を以下に要約する。他の実施形態も、本明細書の全体及び本明細書で出願される特許請求の範囲から理解することができる。

【0083】

実施例１． 微細加工の方法が、半導体ウェハーの作動表面上にフォトレジスト膜を堆積させることであって、フォトレジスト膜は極紫外線に感度を有する、ことと、フォトレジスト膜を極紫外線のパターンで露光することと、フォトレジスト膜のハイブリッド現像を実施することと、を含む。ハイブリッド現像は、第１の現像プロセスを実行してフォトレジスト膜の第１の部分を除去することと、第１の現像プロセスの後にフォトレジスト膜の現像を停止させることであって、停止の後に、フォトレジスト膜は目標臨界寸法よりも大きい第１の臨界寸法を有する構造を含む、ことと、現像を停止させた後、第２の現像プロセスを実行してフォトレジスト膜の第２の部分を除去し、構造の臨界寸法を第１の臨界寸法から、第１の臨界寸法よりも小さい第２の臨界寸法まで縮小させること、を含む。

【0084】

実施例２． 第２の現像プロセスは、ドライ現像プロセスを実行して、構造の臨界寸法が目標臨界寸法に低減されるまで、フォトレジストの徐々に増加する量を除去することを更に含む、実施例１に記載の方法。

【0085】

実施例３． 第１の現像プロセスは、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸、メチルイソブチルカルビノール、２－ヘプタノン、又はｎ－ブチルアセテートを含む現像液を使用するウェット現像プロセスである、実施例１又は２のうちの１つに記載の方法。

【0086】

実施例４． 現像液は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及び酢酸を含む、実施例１～３のうちの１つに記載の方法。

【0087】

実施例５． 第１の現像プロセスに続いて構造の臨界寸法値を測定することと、所定範囲よりも大きい、測定された臨界寸法値を確認したことに応じて、第２の現像プロセス中に補正処理プロセスを実行することと、を更に含む、実施例１～４のうちの１つに記載の方法。

【0088】

実施例６． フォトレジストをＥＵＶのパターンで露光した後に第１の熱処理を実施することと、第１の現像プロセスの後であって第２の現像プロセスの前に第２の熱処理を実施することとを更に含む、実施例１～５のうちの１つに記載の方法。

【0089】

実施例７． 第１の熱処理のベーク時間及びベーク温度が、第２の熱処理のベーク時間及びベーク温度とは異なる、実施例１～６のうちの１つに記載の方法。

【0090】

実施例８． 第２の現像プロセスは、塩化水素、臭化水素、アルゴン又はヘリウムを含むガスを使用する化学蒸気エッチング現像を含む、実施例１～７のうちの１つに記載の方法。

【0091】

実施例９． 第２の現像プロセスは、塩化水素、臭化水素、アルゴン又はヘリウムを含むガスを使用するプラズマエッチング現像プロセスを含む、実施例１～６、８のうちの１つに記載の方法。

【0092】

実施例１０． 第１の現像プロセスは、フォトレジストの第１のドライ現像速度を有する第１のドライ現像プロセスであり、第２の現像プロセスは、第２のドライ現像速度を有する第２のドライ現像プロセスであり、第１のドライ現像速度は但し第２のドライ現像速度よりも遅い、実施例１に記載の方法。

【0093】

実施例１１． 第１の現像プロセスはウェット現像プロセスであり、第２の現像プロセスは１回以上のドライ現像プロセスである、実施例１に記載の方法。

【0094】

実施例１２． 単一の現像プロセスを使用して目標臨界寸法を形成するためのＥＵＶ放射線の第１の照射量を決定することと、ハイブリッド現像を使用して目標臨界寸法を形成するためのＥＵＶ放射線の第２の照射量を決定することであって、第２の照射量は第１の照射量よりも小さい、ことと、を更に含み、フォトレジストレジストを露光することは、フォトレジストレジストを第２の照射量で露光することを含む、実施例１～１１のうちの１つに記載の方法。

【0095】

実施例１３． 微細加工の方法が、半導体ウェハーの作動表面上にフォトレジスト膜を堆積させることであって、フォトレジスト膜は極紫外線に感度を有する、ことと、フォトレジスト膜を極紫外線のパターンで露光してＥＵＶフォトレジストパターンを形成することと、ウェット現像プロセスを実行してＥＵＶフォトレジストパターンの第１の部分を除去して、目標臨界寸法よりも大きい第１の臨界寸法を有する構造を得ることと、ウェット現像プロセスを実行した後に、ドライ現像プロセスを実行してＥＵＶフォトレジストパターンの第２の部分を除去して、目標臨界寸法を有する構造を得ることと、を含む。

【0096】

実施例１４． ウェット現像プロセスの後であってドライ現像プロセスの前に臨界寸法を測定することと、所定範囲よりも大きい、測定された臨界寸法値を確認したことに応じて、臨界寸法値を所定範囲内にする補正処理プロセスを実行することと、を更に含む、実施例１３に記載の方法。

【0097】

実施例１５． パターニングされたＥＵＶ放射線でフォトレジスト膜を露光した後に第１のベークを実施することと、ウェット現像プロセスの後であってドライ現像プロセスの前に第２のベークを実施することと、を更に含む、実施例１３又は１４のうちの１つに記載の方法。

【0098】

実施例１６． ウェット現像プロセスの後であってドライ現像プロセスの前にＥＵＶフォトレジストパターンをＵＶ光で露光することを更に含む、実施例１３～１５のうちの１つに記載の方法。

【0099】

実施例１７． ウェット現像プロセス用の溶媒は、２－ヘプタノン、ｎ－ブチルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、又はメチルイソブチルカルビノールを含む、実施例１３～１６のうちの１つに記載の方法。

【0100】

実施例１８． ドライ現像プロセスは臭化水素を用いる化学蒸気エッチングを含む、実施例１３～１７のうちの１つに記載の方法。

【0101】

実施例１９． ドライ現像プロセスは、塩化水素、臭化水素、アルゴン又はヘリウムを含むガスを使用するプラズマエッチングを含む、実施例１３～１６、１８のうちの１つに記載の方法。

【0102】

実施例２０． 第１の現像チャンバと、第２の現像チャンバとを備える半導体製造装置であって、第１の現像チャンバ及び第２の現像チャンバにおいて基板を順次処理するように構成されている、半導体製造装置。

【0103】

実施例２１． 第１の現像チャンバは基板を液相現像化学物質で処理するためのウェット現像チャンバであり、第２の現像チャンバは基板を気相現像化学物質で処理するためのドライ現像チャンバである、実施例２０に記載の装置。

【0104】

実施例２２． 半導体ウェハーの異方性エッチング用に構成されたプラズマエッチングチャンバを更に含み、ＥＵＶ放射線のパターンでの露光の後、ドライ現像チャンバ内の気相現像化学物質がフォトレジスト材料を除去する、実施例２０又は２１のうちの１つに記載の装置。

【0105】

実施例２３． 第１の現像チャンバは、基板を第１の気相現像化学物質で処理するための第１のドライ現像チャンバであり、第２の現像チャンバは、基板を第２の気相現像化学物質で処理するための第２の現像チャンバであり、第１の気相現像化学物質の現像速度が第２の気相現像化学物質の現像速度よりも小さい、実施例２０～２２のうちの１つに記載の装置。

【0106】

実施例２４． 気相現像化学物質は化学蒸気エッチング化学物質である、実施例２０～２３のうちの１つに記載の装置。

【0107】

実施例２５． 気相現像化学物質はプラズマ促進蒸気エッチング化学物質である、実施例２０～２４のうちの１つに記載の装置。

【0108】

実施例２６． 微細加工の方法であって、方法は、半導体ウェハーの作動表面上にフォトレジスト膜を堆積させることであって、フォトレジスト膜は極紫外線に感度を有する、ことと；第１のセットの半導体ウェハーを使用して、ウェット現像プロセスを用いてフォトレジスト膜を完全に現像するための極紫外線の第１の照射量を決定することと；フォトレジスト膜を有する第２のセットの半導体ウェハーを極紫外線の第２の照射量で露光することであって、第２の照射量は第１の照射量よりも小さい、ことと；ウェット現像プロセス及びそれに続くドライ現像プロセスを含む対応するハイブリッド現像プロセスを使用して、第２のセットの半導体ウェハーの各々の上のフォトレジスト膜を現像することと、を更に含む方法。

【0109】

実施例２７． ＥＵＶ放射線の第２の照射量を決定することを更に含む実施例２６に記載の方法であって、ＥＵＶ放射線の第２の照射量を決定すること及び対応するハイブリッド現像プロセスは、複数の半導体ウェハーの作動表面上にフォトレジスト膜を堆積させることと、第１の照射量から漸減するＥＵＶ放射線の一連の照射量で複数の半導体ウェハーを露光することと、一連のウェット現像時間及び一連のドライ現像時間を使用して複数の半導体ウェハー上で一連のハイブリッド現像を実施することであって、ハイブリッド現像は目標臨界寸法を達成する、ことと、更なるウェハーを現像するためのＥＵＶ放射線の第２の照射量及び対応するハイブリッド現像プロセスを選択することであって、ＥＵＶ放射線の第２の照射量は第１の照射量よりも低い、ことと、更に含む方法。

【0110】

実施例２８． ＥＵＶ放射線の第２の照射量は第１の照射量から１５％超の量だけ低い、実施例２６又は２７のうちの１つに記載の方法。

【0111】

例示的実施形態を参照しながら本発明について説明してきたが、本明細書は、限定的な意味で解釈されることを意図するものではない。当業者であれば、本明細書を参照することにより、それらの例示的実施形態の様々な修正形態及び組み合わせ並びに本発明の別の実施形態が明らかになるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなあらゆる修正形態又は実施形態を包含することを意図している。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】