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特表2025-505118拡散バリア層によるＥＵＶ下層効果の強化

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2025-02-21

(54)【発明の名称】拡散バリア層によるＥＵＶ下層効果の強化

(51)【国際特許分類】

H01L 21/316 20060101AFI20250214BHJP

H01L 21/318 20060101ALI20250214BHJP

G03F 7/11 20060101ALI20250214BHJP

C23C 16/30 20060101ALI20250214BHJP

C23C 16/04 20060101ALI20250214BHJP

【ＦＩ】

H01L21/316 X

H01L21/318 B

G03F7/11 502

G03F7/11

C23C16/30

C23C16/04

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024543300

(86)(22)【出願日】2023-01-09

(85)【翻訳文提出日】2024-09-20

(86)【国際出願番号】 US2023060306

(87)【国際公開番号】W WO2023147212

(87)【国際公開日】2023-08-03

(31)【優先権主張番号】63/267,246

(32)【優先日】2022-01-28

(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】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】ＬＡＭＲＥＳＥＡＲＣＨＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(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】カナカサバパシー・シバナンダ・クリシュナン

(72)【発明者】

【氏名】マクロフリン・ケヴィン・エム．

(72)【発明者】

【氏名】ヤン・ジアリン

(72)【発明者】

【氏名】マホロワラ・アーパン・プラヴィン

(72)【発明者】

【氏名】シンガル・ドゥルガラクシミ

【テーマコード（参考）】

2H225

4K030

5F058

【Ｆターム（参考）】

2H225AP08N

2H225CA12

2H225CC01

2H225CC03

4K030BA02

4K030BA12

4K030BA16

4K030BA18

4K030BA20

4K030BA29

4K030BA36

4K030BA37

4K030BA38

4K030BA42

4K030BA43

4K030BB12

4K030DA05

4K030FA01

4K030KA05

4K030KA49

4K030LA16

5F058BA20

5F058BC02

5F058BC03

5F058BC04

5F058BC09

5F058BC11

5F058BD02

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5F058BD12

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5F058BD18

5F058BF07

5F058BF29

5F058BF30

5F058BF37

5F058BH12

(57)【要約】

【解決手段】本開示は、部分的に製作された半導体デバイス膜スタックを有する基板と、基板の上の放射線感受性イメージング層と、放射線感受性イメージング層の下の下層であって、下層は、不安定種を含む下層と、下層の下に位置決めされたハードマスクと、下層とハードマスク層との間に位置決めされた拡散バリア層であって、拡散バリア層は、下層からハードマスク層への不安定種の拡散を低減する拡散バリア材料を含む拡散バリア層とを含むパターニング構造（ならびにそのような構造を形成するための方法および装置）に関する。様々な実施形態において下層からハードマスクへの下方への不安定種の拡散の低減により下層から放射線感受性イメージング層への上方への不安定種の比較的大きな拡散が生じる。この放射線感受性イメージング層への拡散の増加により、有利には、放射線吸収性および／または放射線感受性イメージング層のパターニング性能が増加し得る。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パターニング構造であって、
部分的に製作された半導体デバイス膜スタックを備える基板と、
前記基板の上に配置された放射線感受性イメージング層と、
前記放射線感受性イメージング層の下に位置決めされた下層であって、前記下層は、不安定種を含む下層と、
前記下層の下に位置決めされたハードマスク層と、
前記下層と前記ハードマスク層との間に位置決めされた拡散バリア層であって、前記拡散バリア層は、前記下層から前記ハードマスク層への前記不安定種の拡散を低減する拡散バリア材料を含む拡散バリア層と
を備える、パターニング構造。

【請求項2】

請求項１に記載のパターニング構造であって、
前記拡散バリア材料は、酸化物材料、窒化物材料、炭化物材料、ケイ素、ケイ化物材料、硫化物材料、金属含有材料、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、パターニング構造。

【請求項3】

請求項２に記載のパターニング構造であって、
前記拡散バリア層は、前記酸化物材料を含み、前記酸化物材料は、金属酸化物、酸化ケイ素、金属酸窒化物、酸窒化ケイ素、金属酸炭化物、酸炭化ケイ素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料であり、任意選択で前記拡散バリア材料は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む、パターニング構造。

【請求項4】

請求項２に記載のパターニング構造であって、
前記拡散バリア材料は、前記窒化物材料を含み、前記窒化物材料は、金属窒化物、窒化ケイ素、金属酸窒化物、酸窒化ケイ素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料であり、任意選択で前記拡散バリア材料は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む、パターニング構造。

【請求項5】

請求項２に記載のパターニング構造であって、
前記拡散バリア材料は、前記炭化物材料を含み、前記炭化物材料は、金属炭化物、炭化ケイ素、金属酸炭化物、酸炭化ケイ素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料であり、任意選択で前記拡散バリア材料は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む、パターニング構造。

【請求項6】

請求項５に記載のパターニング構造であって、
前記拡散バリア材料は、前記炭化ケイ素を含み、前記炭化ケイ素は、窒素および酸素の少なくとも１つがドープされる、パターニング構造。

【請求項7】

請求項１に記載のパターニング構造であって、
前記不安定種は、水素である、パターニング構造。

【請求項8】

請求項１に記載のパターニング構造であって、
前記放射線感受性イメージング層は、フォトレジスト材料を含み、任意選択で前記フォトレジスト材料は、金属含有フォトレジスト材料であり、任意選択で前記フォトレジスト材料は、有機金属含有フォトレジスト材料である、パターニング構造。

【請求項9】

請求項１に記載のパターニング構造であって、
前記下層は、少なくとも１つのドーパントを含む水素含有炭素層を備え、前記少なくとも１つのドーパントは、酸素、ケイ素、窒素、タングステン、ホウ素、ヨウ素、塩素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されるドーパントであり、前記拡散バリア層は、乾式蒸気ベースの堆積技法を使用して、または湿式液体ベースの堆積技法を使用して堆積される、パターニング構造。

【請求項10】

請求項１に記載のパターニング構造であって、
前記拡散バリア層は、前記下層から前記ハードマスク層への前記不安定種の拡散を少なくとも約６０％、または少なくとも約９０％低減する、パターニング構造。

【請求項11】

パターニング構造を作製する方法であって、
その上にハードマスク層を有する基板を提供することと、
前記ハードマスク層の上に拡散バリア層を堆積することであって、前記拡散バリア層は、拡散バリア材料を含むことと、
前記拡散バリア層の上に下層を堆積することであって、前記下層は、不安定種を含むことと、
前記下層の上に放射線感受性イメージング層を堆積することと
を含み、
前記拡散バリア層は、前記下層から前記ハードマスク層への前記不安定種の拡散を低減する、
方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の方法であって、
前記拡散バリア材料は、酸化物材料、窒化物材料、炭化物材料、ケイ素、ケイ化物材料、硫化物材料、金属含有材料、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の方法であって、
前記拡散バリア層は、前記酸化物材料を含み、前記酸化物材料は、金属酸化物、酸化ケイ素、金属酸窒化物、酸窒化ケイ素、金属酸炭化物、酸炭化ケイ素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料であり、任意選択で前記拡散バリア材料は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む、方法。

【請求項14】

請求項１２に記載の方法であって、
前記拡散バリア材料は、前記窒化物材料を含み、前記窒化物材料は、金属窒化物、窒化ケイ素、金属酸窒化物、酸窒化ケイ素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料であり、任意選択で前記拡散バリア材料は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む、方法。

【請求項15】

請求項１２に記載の方法であって、
前記拡散バリア材料は、前記炭化物材料を含み、前記炭化物材料は、金属炭化物、炭化ケイ素、金属酸炭化物、酸炭化ケイ素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料であり、任意選択で前記拡散バリア材料は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む、方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法であって、
前記拡散バリア材料は、前記炭化ケイ素を含み、前記炭化ケイ素は、窒素および酸素の少なくとも１つがドープされる、方法。

【請求項17】

請求項１１に記載の方法であって、
前記不安定種は、水素である、方法。

【請求項18】

請求項１１に記載の方法であって、
前記放射線感受性イメージング層は、フォトレジスト材料を含み、任意選択で前記フォトレジスト材料は、金属含有フォトレジスト材料であり、任意選択で前記フォトレジスト材料は、有機金属含有フォトレジスト材料である、方法。

【請求項19】

請求項１１に記載の方法であって、
前記下層は、少なくとも１つのドーパントを含む水素含有炭素層を備え、前記少なくとも１つのドーパントは、酸素、ケイ素、窒素、タングステン、ホウ素、ヨウ素、塩素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されるドーパントであり、前記拡散バリア層は、乾式蒸気ベースの堆積技法を使用して、または湿式液体ベースの堆積技法を使用して堆積される、方法。

【請求項20】

請求項１１に記載の方法であって、
前記拡散バリア層は、前記下層から前記ハードマスク層への前記不安定種の拡散を少なくとも約６０％、または少なくとも約９０％低減する、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、本明細書と同時に出願データシートが提出される。この同時出願された出願データシートに明記され、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。

【0002】

本開示は、一般に、半導体処理の分野に関し、特に極紫外線（ＥＵＶ）フォトレジスト（ＰＲ）リソグラフィ技法および材料に関する。

【背景技術】

【0003】

半導体製作が進歩し続けるにつれてフィーチャサイズは縮小し続けており、新しい処理方法が必要とされている。進歩が見られる領域の１つは、例えばリソグラフィ放射に敏感なフォトレジスト材料を使用するパターニングの分野である。

【0004】

ここで提供される背景の説明は、本開示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、本開示に対抗する先行技術として認められない。

【発明の概要】

【0005】

本明細書の様々な実施形態は、基板上に拡散バリア層、または拡散バリア層を含むスタックを堆積するための方法、材料、装置、およびシステムに関する。拡散バリア層は、一方向の拡散を低減または回避するために設けられ、それによって別の方向の拡散を促進することができる。この拡散の制御により、材料のスタック内で所望に応じて不安定種の移動が促される。そのような移動を利用して、関連する材料の所望の性質を強化することが可能である。

【0006】

開示された実施形態の一態様では、パターニング構造が提供され、パターニング構造は、部分的に製作された半導体デバイス膜スタックを含む基板と、基板の上に配置された放射線感受性イメージング層と、放射線感受性イメージング層の下に位置決めされた下層であって、下層は、不安定種を含む下層と、下層の下に位置決めされたハードマスク層と、下層とハードマスク層との間に位置決めされた拡散バリア層であって、拡散バリア層は、下層からハードマスク層への不安定種の拡散を低減する拡散バリア材料を含む拡散バリア層とを含む。

【0007】

様々な実施態様において、拡散バリア材料は、酸化物材料、窒化物材料、炭化物材料、ケイ素、ケイ化物材料、硫化物材料、金属含有材料、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでもよい。例えば、場合によっては、拡散バリア層は、酸化物材料を含んでもよい。いくつかのそのような場合には、酸化物材料は、金属酸化物、酸化ケイ素、金属酸窒化物、酸窒化ケイ素、金属酸炭化物、酸炭化ケイ素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料であってもよい。いくつかのそのような場合には、酸化物は、金属酸化物であってもよい。これらまたは他の実施形態では、拡散バリア材料は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含んでもよい。これらまたは他の実施形態では、拡散バリア材料は、窒化物材料を含んでもよい。いくつかのそのような場合には、窒化物材料は、金属窒化物、窒化ケイ素、金属酸窒化物、酸窒化ケイ素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料であってもよい。いくつかのそのような場合には、窒化物は、金属窒化物であってもよい。いくつかのそのような場合には、拡散バリア材料は、アルミニウム、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含んでもよい。場合によっては、拡散バリア材料は、窒化ケイ素を含んでもよい。これらまたは他の実施形態では、拡散バリア材料は、炭化物材料を含んでもよい。いくつかのそのような実施形態では、炭化物材料は、金属炭化物、炭化ケイ素、金属酸炭化物、酸炭化ケイ素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される材料であってもよく、任意選択で、拡散バリア材料は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む。いくつかのそのような場合には、拡散バリア材料は、炭化ケイ素を含む。いくつかのそのような場合には、炭化ケイ素は、ドープされてもよい。例えば、炭化ケイ素は、窒素および酸素の少なくとも１つがドープされてもよい。

【0008】

様々な実施態様において、不安定種は、水素であってもよい。これらまたは他の実施形態では、放射線感受性イメージング層は、フォトレジスト材料を含んでもよい。いくつかのそのような場合には、フォトレジスト材料は、金属含有フォトレジスト材料であってもよい。いくつかのそのような場合には、フォトレジスト材料は、有機金属含有フォトレジスト材料である。

【0009】

下層は、様々な組成を有してもよい。様々な実施形態において、下層は、少なくとも１つのドーパントを含む水素含有炭素層を含んでもよく、少なくとも１つのドーパントは、酸素、ケイ素、窒素、タングステン、ホウ素、ヨウ素、塩素、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されるドーパントである。これらまたは他の実施形態では、拡散バリア層は、乾式蒸気ベースの堆積技法を使用して、または湿式液体ベースの堆積技法を使用して堆積されてもよい。様々な実施形態において、拡散バリア層は、下層からハードマスク層への不安定種の拡散を少なくとも約６０％低減してもよい。場合によっては、拡散バリア層は、下層からハードマスク層への不安定種の拡散を少なくとも約９０％低減してもよい。

【0010】

開示された実施形態の別の態様では、パターニング構造を作製する方法が提供され、方法は、その上にハードマスク層を有する基板を提供することと、ハードマスク層の上に拡散バリア層を堆積することであって、拡散バリア層は、拡散バリア材料を含むことと、拡散バリア層の上に下層を堆積することであって、下層は、不安定種を含むことと、下層の上に放射線感受性イメージング層を堆積することとを含み、拡散バリア層は、下層からハードマスク層への不安定種の拡散を低減する。

【0011】

【0012】

【0013】

【0014】

開示された実施形態の別の態様では、基板上にパターニング構造を作製するための装置が提供され、装置は、基板支持体を含むプロセスチャンバと、プロセスチャンバと接続されたプロセスガス源および関連する流量制御ハードウェアと、プロセッサおよびメモリを有するコントローラとを含み、プロセッサおよびメモリは、互いに通信可能に接続され、プロセッサは、流量制御ハードウェアと少なくとも動作可能に接続され、メモリは、特許請求の範囲に記載のあるいは本明細書に記載の方法のいずれかを実行するためのコンピュータ実行可能命令を記憶する。

【0015】

例えば、一実施形態では、メモリは、その上にハードマスク層を有する基板をプロセスチャンバに提供させ、ハードマスク層の上に拡散バリア層を堆積させ、拡散バリア層は、拡散バリア材料を含み、拡散バリア層の上に下層を堆積させ、下層は、不安定種を含み、下層の上に放射線感受性イメージング層を堆積させるためのコンピュータ実行可能命令を記憶することができ、拡散バリア層は、下層からハードマスク層への不安定種の拡散を低減する。

【0016】

関連する実施形態では、メモリは、任意選択で本明細書に記載の任意の他の命令と組み合わせて、例えば拡散バリア層を堆積するためのこれらの命令のサブセットを記憶してもよい。

【0017】

【0018】

【0019】

【0020】

これらおよび他の態様は、図面を参照して以下でさらに説明される。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1A】図１Ａは、その上に材料のスタックを有する基板を図示する図であり、材料のスタックは、パターニング動作に関連して使用するのに適している。

【0022】

【図1B】図１Ｂは、図１Ａに示す材料のスタック内の不安定種の濃度プロファイルを示す図であり、拡散前濃度が示されている。

【図1C】図１Ｃは、図１Ａに示す材料のスタック内の不安定種の濃度プロファイルを示す図であり、拡散後濃度が示されている。

【0023】

【図2A】図２Ａは、その上に材料のスタックを有する基板を図示する図であり、材料のスタックは、拡散バリア層を含み、パターニング動作に関連して使用するのに適している。

【0024】

【図2B】図２Ｂは、図２Ａに示す材料のスタック内の不安定種の濃度プロファイルを示す図であり、拡散前濃度が示されている。

【図2C】図２Ｃは、図２Ａに示す材料のスタック内の不安定種の濃度プロファイルを示す図であり、拡散後濃度が示されている。

【0025】

【図3A】図３Ａは、下層と放射線感受性イメージング層との間で起こり得る望ましい反応を示す図である。

【図3B】図３Ｂは、下層と放射線感受性イメージング層との間で起こり得る望ましい反応を示す図である。

【0026】

【図4】図４は、様々な実施形態による方法についてのフローチャートである。

【0027】

【図5】図５は、様々な実施形態によるプロセスステーション５００の一実施形態の概略図である。

【0028】

【図6】図６は、様々な実施形態によるマルチステーション処理ツール６００の一実施形態の概略図である。

【0029】

【図7】図７は、様々な実施形態による誘導結合プラズマ装置７００の一実施形態の概略図である。

【0030】

【図8】図８は、様々な実施形態による半導体プロセスクラスタツールアーキテクチャ８００の一実施形態の概略図である。

【0031】

【図9】図９は、様々な実施形態による乾式堆積装置９００の一例の断面概略図である。

【0032】

【図10】図１０は、図９に示す上部プレート、基板、およびエッジリングの一部の詳細な側面断面図および平面図である。

【0033】

【図11】図１１は、望ましくない拡散を低減する際の拡散バリア層の有効性を実証する実験結果を図示する図である。

【0034】

【図12A】図１２Ａは、図１１に関連して評価された基板構造を示す図である。

【図12B】図１２Ｂは、図１１に関連して評価された基板構造を示す図である。

【図12C】図１２Ｃは、図１１に関連して評価された基板構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下の説明では、提示された実施形態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。開示された実施形態は、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、開示された実施形態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。開示された実施形態は、特定の実施形態と併せて説明されるが、特定の実施形態は、開示された実施形態を限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。

【0036】

本明細書の様々な実施形態は、フォトレジストスキャナが放射線感受性イメージング層に化学変化を誘発する効率を改善するための方法、装置、および構造に関する。この効率の増加は、しばしばより低い線量対サイズ（ＤｔＳ）と呼ばれ、一般に、フォトリソグラフィ（および関連する動作）中に望ましい化学変化が、基板に供給されるパターニング放射線の線量を比較的低くして達成され得ることを意味する。そのような放射線量の低減は、半導体パターニングの場面において、特に依然として比較的コストが高い極紫外線（ＥＵＶ）フォトリソグラフィを実践する場合に非常に価値がある。この効率の増加／より低いＤｔＳを達成するために、拡散バリア層が基板上の膜スタック内の適切な場所（例えば、ハードマスクの上および下層の下）に設けられる。拡散バリア層は、特定の方向（例えば、ハードマスクへの下方）への不安定種の拡散を最小限に抑え、同時に、反対方向（例えば、下層への上方）への不安定種の拡散を最大化する。この優先的な指向性拡散は、放射線感受性イメージング層内に望ましい化学変化を引き起こし、その結果より低いＤｔＳが得られる。

【0037】

本開示は、極紫外線（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を理解されたい。現在使用および開発中の標準的な１３．５ｎｍＥＵＶ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）、Ｘ線範囲のより低いエネルギー範囲でＥＵＶを正式に含む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。そのような方法には、露出したヒドロキシル基を有する基板をヒドロカルビル置換スズキャッピング剤と接触させ、基板の表面上にイメージング／ＰＲ層としてヒドロカルビル末端酸化スズ（ＳｎＯｘ）膜を形成する方法が挙げられる。具体的な方法は、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、本出願に記載の方法は、本技術で使用することができる方法および材料の単なる例示である。

【0038】

ＥＵＶリソグラフィ（典型的には波長１３．５ｎｍ）は、リソグラフィパターニングを可能にする次の技術として考慮される。しかし、多数の技術的な障害により、この技法の広範な導入および実装が遅れている。ＥＵＶフォトレジスト（ＰＲ）が、障壁の１つである。

【0039】

従来の化学増幅レジスト（ＣＡＲ）は、費用対効果の高いアプローチを提供する。しかし、有機ポリマーＣＡＲは、ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）およびライン幅ラフネス（ＬＷＲ）を生成し、ポリマーの使用のランダムな変動による感度および解像度の制限を有する。最近の研究開発努力は、新しいＥＵＶ無機フォトレジストプラットフォームの開発に焦点を当てている。そのようなシステムは、ポリマーベースのＣＡＲシステムと比較して、いくつかの利点を提供する。これらの無機フォトレジストは、一般に、金属水酸化物酸化物を含む金属酸化物をベースとする。金属酸化物の分子サイズが小さいのでパターニングステップの最終的な解像度が向上し、金属酸化物フォトレジストは一般にＣＡＲよりも高いエッチング耐性を示すため、ＰＲの厚さを低減して構造のアスペクト比を減少させることができる。

【0040】

図１Ａは、その上に材料のスタックを有する基板１０１を図示する。基板は、特定の目的に応じて追加の層を含んでもよい。例えば、基板は、任意の形態（例えば、バルク膜、薄膜、別の膜、スタックなど）のアモルファス水素化炭素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、ホウ窒化ケイ素、アモルファスケイ素、ポリシリコン、または本明細書に記載のいずれかの組み合わせであるか、またはそれらを含んでもよい。多くの場合、基板は、任意の適切な方法で製作された、部分的に製作された半導体デバイスである。図１Ａに示すように、スタックは、ハードマスク１０２と、下層１０４と、放射線感受性イメージング層１０５とを含む。放射線感受性イメージング層１０５は、フォトレジストと呼ばれることもある。

【0041】

ハードマスク１０２は、ＳｉＯ₂、窒化ケイ素、および／またはアッシング可能ハードマスク材料などの様々な組成を有してもよい。場合によっては、ハードマスク１０２は、炭化ケイ素であってもよい。これらの材料のドープされたバージョンが、場合によっては使用されてもよい。ハードマスク１０２は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、例えばプラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）によって形成され得る。原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）、または反応性物理気相堆積（ＰＶＤ）などの他の堆積技法が、場合によっては使用されてもよい。アモルファスカーボン膜で構成されるアッシング可能ハードマスクが、いくつかの実施態様では望ましい。この場面におけるアモルファスカーボン膜は、ドープされていないものであってもよく、または例えば、ホウ素（Ｂ）もしくはタングステン（Ｗ）であってもよく、またはそれらがドープされたものであってもよい。適切なアモルファスカーボン膜は、例えば、約５０～８０原子％の炭素（Ｃ）、１０～２０原子％の水素（Ｈ）、および５～４０原子％のＢまたはＷのドーパントを含む組成を有してもよい。ハードマスク１０２は、約１０ｎｍ、または約２０ｎｍ、または約５０ｎｍの最小厚さを有してもよい。これらまたは他の場合では、ハードマスク１０２は、約１ミクロン、または約５００ｎｍ、または約１００ｎｍの最大厚さを有してもよい。

【0042】

下層１０４は、酸素（Ｏ）、ケイ素（Ｓｉ）、窒素（Ｎ）、タングステン（Ｗ）、ホウ素（Ｂ）、ヨウ素（Ｉ）、塩素（Ｃｌ）、またはこれらのいずれかの組み合わせ（例えば、ＳｉとＯの組み合わせ）がドープされた水素含有炭素膜であるか、またはそれらを含むことができる。下層１０４は、ハードマスク１０２とその後に形成される放射線感受性イメージング層１０５との間の接着を増加させ、放射線感受性イメージング層の効果的なＥＵＶ露光のためのＥＵＶ線量を低減するように構成され得る。多くの実施形態では、下層は、ＣＶＤ、場合によってはＰＥＣＶＤなどの蒸気ベースの技法を通じて堆積される。ＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ、物理気相堆積（ＰＶＤ）などの他の堆積技法、およびスピンオン堆積などの湿式法が、場合によっては使用されてもよい。いくつかの実施形態では、下層堆積プロセスは、ハードマスク１０２の堆積中の終了ステップとして統合することができる。一実施形態では、下層１０４は、炭化水素前駆体（例えば、炭素原子を供給するため）およびドーパント前駆体（例えば、ドーピング非炭素原子を供給するため）を導入または送給することによって堆積される。別の実施形態では、膜は、堆積後にドープされた膜を提供するヨウ素含有前駆体などのヘテロ原子含有前駆体を導入または送給することによって堆積される。特に、ヨウ素がドープされた水素含有炭素膜は、ＥＵＶ放射線への露光時の二次電子の生成を改善することができる。特定の用途に応じて、他のタイプの前駆体および／またはドーパントを使用することができる。下層１０４は、約２ｎｍ、または約５ｎｍ、または約１０ｎｍ、または約１５ｎｍの最小厚さを有してもよい。下層１０４は、２５ｎｍ、または約２０ｎｍ、または約１５ｎｍ、または約１０ｎｍ、または約５ｎｍの最大厚さを有してもよい。多くの場合、下層１０４は、約２～２０ｎｍの厚さを有し得る。様々な場合において、下層は、約０～３０原子％のＯおよび／または約２０～５０原子％の水素（Ｈ）および／または３０～７０原子％のＣを含んでもよい。下層１０４は、図１Ｂおよび図１Ｃに関連して以下で説明されるように、１つまたは複数の不安定種を含む。

【0043】

下層１０４に関するさらなる詳細は、２０２１年１月１１日に出願されＷＯ２０２１／１４６１３８号として公開された、「ＵＮＤＥＲＬＡＹＥＲＦＯＲＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴＡＤＨＥＳＩＯＮＡＮＤＤＯＳＥＲＥＤＵＣＴＩＯＮ」と題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２１／０１２９５３号に記載されており、上記の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0044】

図１Ａの実施形態に戻ると、材料のスタックは、放射線感受性イメージング層１０５をさらに含む。放射線感受性イメージング層１０５は、例えば、ＥＵＶ感受性無機フォトレジストを含むことができる。適切なＥＵＶ感受性無機フォトレジストは、ＥＵＶ感受性酸化スズベースのフォトレジストなどの金属酸化物膜であってもよい。そのようなレジスト（イメージング層とも呼ばれる）ならびにそれらの形成および使用は、例えば、２０１９年５月９日に出願されＷＯ２０１９／２１７７４９号として公開された、「ＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＭＡＫＩＮＧＥＵＶＰＡＴＴＥＲＮＡＢＬＥＨＡＲＤＭＡＳＫＳ」と題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０３１６１８号、および２０１９年１１月１１日に出願されＷＯ２０２０／１０２０８５号として公開された、「ＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＭＡＫＩＮＧＨＡＲＤＭＡＳＫＳＵＳＥＦＵＬＩＮＮＥＸＴＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＹ」と題するＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０６０７４２号に記載されており、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有機金属ベースの金属酸化物膜の組成、堆積、およびパターニングに関する上記の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に記載のように、様々な実施形態によれば、放射線感受性無機フォトレジストは、スピンオン膜（例えば、湿式技法を使用して堆積）または気相堆積膜（例えば、乾式技法を使用して堆積）であってもよい。気相堆積が使用される場合、放射線感受性イメージング層１０５は、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ、自己組織化単層（ＳＡＭ）などの様々な技法を通じて、またはスピンオン堆積などの湿式技法を通じて形成され得る。いくつかの実施形態では、放射線感受性イメージング層１０５は、従来のＣＡＲまたは他のタイプのフォトレジストなどの別のタイプのイメージング層であってもよく、同様に、前述の乾式または湿式堆積法のいずれかを通じて形成され得る。

【0045】

いくつかの実施形態では、放射線感受性イメージング層１０５は、金属オキシポリマーフォトレジストである。多くのそのような場合では、フォトレジスト構造は、１つまたは複数の放射線分解性配位子によって囲まれた金属原子を含む。切断された金属原子は、下層１０４から発生する不安定種による支援を受け、フォトレジスト構造内で架橋する（例えば、パターニング放射線への露光後）。前述したように、他のタイプのフォトレジストが場合によっては使用されてもよい。

【0046】

多くの場合、放射線感受性イメージング層１０５は、ポリマー材料および／または重合性材料である。放射線感受性イメージング層１０５は、光重合性、光分解性、および／または光架橋性である１つまたは複数の材料を含んでもよい。様々な実施形態において、放射線感受性イメージング層１０５は、ポジ型フォトレジストまたはネガ型フォトレジストであってもよい。１つの例示的なポジ型フォトレジストは、ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）－ノボラックフォトレジストである。例示的なネガ型フォトレジストには、エポキシベースのポリマー、例えば、マサチューセッツ州ウエストボローのＫａｙａｋｕＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なＳＵ－８フォトレジスト、スウェーデン、ストックホルムのＭｅｒｃｅｎｅＬａｂｓから入手可能な非化学量論的チオール－エン（ＯＳＴＥ）ポリマー、およびメチルメタクリレートが挙げられる。他の例示的なフォトレジスト材料には、限定はしないが、織ガラスとエポキシ（例えば、ＦＲ－４、ＦＲ－５、Ｇ－１０）、綿紙とエポキシ（例えば、ＦＲ－６、ＣＥＭ－１）、織ガラスとポリエステル（例えば、ＣＥＭ－５）の組み合わせなどが挙げられる。

【0047】

図１Ａはまた、参考のために、スタック内の様々な材料間の界面も図示する。例えば、界面１１１は、基板１０１とハードマスク１０２との間の界面であり、界面１１２は、ハードマスク１０２と下層１０４との間の界面であり、界面１１４は、下層１０４と放射線感受性イメージング層１０５との間の界面である。

【0048】

前述したように、下層１０４は、１つまたは複数の不安定種を含む。多くの実施形態では、不安定種は、水素である。様々な実施形態で使用され得る他の不安定種には、限定はしないが、水素の同位体（例えば、重水素とも呼ばれる²Ｈ、および／または三重水素とも呼ばれる³Ｈ）、酸素（例えば、¹⁶Ｏ、¹⁷Ｏ、および／または¹⁸Ｏ）、および／またはヒドロキシル基（例えば、－ＯＨ）が挙げられる。時間が経つにつれて、および／またはエネルギーを適用すると、不安定種の一部が下層１０４から移動し始める。例えば、不安定種のある部分が放射線感受性イメージング層１０５へと上方に拡散する一方、不安定種のある部分はハードマスク１０２へと下方に拡散する。

【0049】

図１Ｂは、不安定種の実質的な拡散前の、図１Ａに示す材料のスタック内の異なる位置における不安定種の濃度プロファイルを示す。図１Ｃは、不安定種がある程度拡散した後の、図１Ａに示す材料のスタック内の異なる位置における不安定種の濃度プロファイルを示す。図１Ａに図示される界面１１１、１１２、および１１４は、参考のために、図１Ｂおよび図１Ｃにも示される。図１Ｂに示すように、拡散前、不安定種は、界面１１２および１１４の間の下層１０４に実質的に集中している。図１Ｃに示すように、拡散後、不安定種は、放射線感受性イメージング層１０５（例えば、界面１１４の上）およびハードマスク層１０２（例えば、界面１１２の下）にも存在する。不安定種の濃度は、界面１１２および１１４で最も高く、下層１０４から離れると低下する。そのような拡散は、エネルギーの適用および濃度差の存在下での時間の経過により起こり得る。

【0050】

下層１０４からの不安定種の拡散が、有益となり得る。例えば、下層１０４と放射線感受性イメージング層１０５との間の相互作用がＤｔＳの低減をもたらすことが示されている。これは、下層１０４が存在しない場合に必要とされ得るよりも少ない放射線で、同じまたは改善されたイメージング結果を達成することができることを意味する。理論または作用の機構によって束縛されることを望むものではないが、不安定種（例えば、水素など）の拡散は、（ｉ）下層１０４に由来する不安定種と（ｉｉ）放射線感受性イメージング層１０５内の金属原子（または他の種）との間の相互作用を促進するための１つの考えられる機構を提供する。

【0051】

不安定種が下層１０４から放射線感受性イメージング層１０５へと上方に拡散することは有益であるが、そのような種がハードマスク１０２へと下方に拡散することは有益ではない。したがって、図２Ａに示すように、拡散バリア層を下層１０４とハードマスク１０２との間に設けることができる。

【0052】

図２Ａは、本明細書の様々な実施形態によるその上に材料のスタックを有する基板２０１を図示する。材料のスタックは、ハードマスク２０２と、拡散バリア層２０３と、下層２０４と、放射線感受性イメージング層２０５とを含む。基板は、特定の目的に応じて追加の層を含んでもよい。一般に、ハードマスク２０２はハードマスク１０２に類似しており、下層２０４は下層１０４に類似しており、放射線感受性イメージング層２０５は放射線感受性イメージング層１０５に類似している。別段の規定がない限り、図１Ａの実施形態の層のいずれかに関する詳細は、図１Ｂの実施形態の類似の層にも適用され得る。簡潔にするために、そのような詳細はここでは繰り返さない。

【0053】

拡散バリア層２０３は、様々な組成を含むことができる。例えば、拡散バリア層２０３は、酸化物材料、窒化物材料、炭化物材料、ケイ素、ケイ化物材料、硫化物材料、金属含有材料、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。拡散バリア層２０３が酸化物材料を含む様々な場合において、酸化物は、金属酸化物、酸化ケイ素、金属酸窒化物、酸窒化ケイ素、金属酸炭化物、酸炭化ケイ素、またはそれらの組み合わせであるか、またはそれらを含んでもよい。拡散バリア層２０３が金属（例えば、金属酸化物、金属酸窒化物、金属酸炭化物などの形態）を含む様々な場合において、金属は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。拡散バリア層２０３が窒化物材料を含む様々な場合において、窒化物は、金属窒化物、窒化ケイ素、金属酸窒化物、酸窒化ケイ素、またはそれらの組み合わせであるか、またはそれらを含んでもよい。拡散バリア層２０３が金属（例えば、金属窒化物または金属酸窒化物の形態）を含む様々な場合において、金属は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。拡散バリア層２０３が炭化物材料を含む様々な実施形態において、炭化物は、金属炭化物、炭化ケイ素、金属酸炭化物、酸炭化ケイ素、またはそれらの組み合わせであるか、またはそれらを含んでもよい。拡散バリア層２０３が金属（例えば、金属炭化物または金属酸炭化物の形態）を含む場合、金属は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、スズ、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。拡散バリア層２０３は、いくつかの実施形態ではドープされていないものであってもよい。他の実施形態では、拡散バリア層２０３は、１つまたは複数のドーパントがドープされてもよい。例示的なドーパントには、限定はしないが、酸素および窒素が挙げられる。特定の実施形態では、拡散バリア層２０３は、炭化ケイ素である。別の特定の実施形態では、拡散バリア層２０３は、酸素がドープされた炭化ケイ素である。別の特定の実施形態では、拡散バリア層２０３は、窒素がドープされた炭化ケイ素である。さらに別の特定の実施形態では、拡散バリア層２０３は、窒素および酸素がドープされた炭化ケイ素である。

【0054】

拡散バリア層２０３は、多数の方法で形成することができる。多くの場合、蒸気ベースの堆積技法が使用される。例示的な技法には、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ、ＰＶＤなどが挙げられる。他の場合には、スピンオン堆積などの湿式堆積技法が使用されてもよい。特定の実施形態では、拡散バリア層２０３は、特定の厚さを有してもよい。例えば、拡散バリア層は、約３ｎｍ、または約５ｎｍ、または約１０ｎｍ、または約２０ｎｍの最小厚さを有してもよい。これらまたは他の実施形態では、拡散バリア層は、約１００ｎｍ、または約７５ｎｍ、または約５０ｎｍ、または約１０ｎｍの最大厚さを有してもよい。拡散バリア層２０３の厚さは、この層に使用される材料に依存する。例えば、表１の実験結果を参照して以下に説明するように、厚さ１００Åの酸化アルミニウムの拡散バリア層は、同じ条件下で厚さ２５０Åの窒素ドープ炭化ケイ素の拡散バリア層よりも良好に機能した。したがって、金属含有拡散バリア層は、ケイ素を含むものなどの他のタイプの拡散バリア層よりも小さい厚さで効果的であり得ると考えられる。

【0055】

拡散バリア層２０３を形成するための堆積条件は、例えば、拡散バリア層２０３の材料および堆積に使用される技法に応じて変化する。例示的な堆積温度は、約５０℃～３７５℃ほどの低さ、および／または約３００℃～４００℃ほどの高さであってもよい。例示的な堆積圧力は、約５ｍＴｏｒｒ～約９００ｍＴｏｒｒほどの低さ、および／または約１Ｔｏｒｒ～約３００Ｔｏｒｒほどの高さであってもよい。プラズマが使用される場合、限定はしないが、容量結合プラズマ、誘導結合プラズマ、およびトランス結合プラズマを含む様々なタイプのプラズマが使用されてもよい。プラズマは、１３．５６ＭＨｚおよび／または２７ＭＨｚなどの１つまたは複数の周波数で生成され得る。プラズマは、特定の電力レベルで生成され得る。この電力レベルは、最小約１０Ｗ～約９０Ｗであってもよい。これらまたは他の場合では、電力レベルは、最大約１００Ｗ～約１０ｋＷであってもよい。これらの電力レベルは、単一の直径３００ｍｍの基板を処理するために供給される電力を指し、他のサイズの基板についての基板表面積に基づいて線形にスケーリングすることができる。プラズマが使用される場合、プラズマは、連続的であってもパルス状であってもよく（例えば、約１Ｈｚほどの低さおよび約１０ｋＨｚほどの高さの周波数で）、デューティサイクルは、約１％ほどの低さおよび約９９％ほどの高さである。場合によっては、例えばイオンエネルギーまたは他の要因を制御するために、バイアスを堆積中に基板に印加することができる。そのようなバイアスは、同様に連続的であってもパルス状であってもよい。

【0056】

拡散バリア層２０３を形成するために使用される前駆体は、拡散バリア層２０３に関して列挙された材料の形成をもたらす前駆体の任意の組み合わせを含むことができる。例えば、拡散バリア層２０３が酸化物材料を含む場合、酸素含有前駆体が供給される。同様に、拡散バリア層２０３が窒化物材料を含む場合、窒素含有前駆体が供給され、拡散バリア層２０３が炭化物材料を含む場合、炭素含有前駆体が供給され、拡散バリア層２０３が金属を含む場合、金属含有前駆体が供給され、拡散バリア層２０３がケイ素またはケイ化物材料を含む場合、ケイ素含有前駆体が供給され、拡散バリア層２０３が硫化物材料を含む場合、硫黄含有前駆体が供給される。そのような前駆体は、特定の用途に応じて組み合わせることができる。

【0057】

拡散バリア層２０３は、様々な実施形態において特定の性質を有することができる。主に特定の方向への拡散を最小限に抑えるために拡散バリア層２０３が設けられるため、拡散バリア層２０３は、関連する処理条件で不安定種の移動を防止または低減するのに効果的でなければならない。前述したように、多くの場合、不安定種は水素である。そのような場合、拡散バリア２０３層は、下層２０４からハードマスク２０２への水素の移動を低減するのに効果的でなければならない。図２Ａの実施形態における不安定種の拡散については、図２Ｂおよび図２Ｃを参照して以下でさらに説明する。

【0058】

不安定種の拡散を低減する際の拡散バリア層としての特定の材料の有効性を示す実験結果について、図１１、式１、および表１に関連して以下で説明する。様々な実施形態において、拡散バリア層は、不安定種（例えば、水素および／またはその他）の拡散を少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％低減するのに有効である。この拡散の低減（Ｈ_blocking）は、以下でさらに説明する式１に従って計算することができる。ここで提供される拡散値の低減は、特定の温度、例えば約１００℃、２００℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、約５００℃、またはそのような温度の任意の２つの間の温度で適用され得る。

【0059】

拡散バリア層２０３は、基板上のスタック内のその隣接する材料とも適合性がある必要がある。これは望ましくない反応を回避し、高品質の結果を維持するのに役立つ。この適合性は、組成と処理条件の両方に関して適用されるべきである。処理条件に関して、例えば、特定のハードマスク材料には、超えてはならない温度制限および／またはサーマルバジェットがある。様々な実施形態において、アモルファスカーボンハードマスクは、約３６０℃を超える温度に曝露されるべきではない。そのような実施形態では、拡散バリア層２０３が形成される温度は、約３６０℃以下であるべきである。

【0060】

様々な実施形態において、拡散バリア層２０３は、アモルファス形態を有する。そのような形態は、関連する層を通した高品質のパターン転写を促進することができる。

【0061】

拡散バリア層２０３は、必要に応じて、スタック内の残りの材料と適合性がある適切な化学物質を使用して高い選択性でエッチングすることができる組成を有していなければならない。関連して、拡散バリア層２０３は、拡散バリア層２０３とその隣接する層との間でパターンを転写するために使用されるエッチング化学物質と適合性がある必要がある。多くの場合、ハロゲン化物含有エッチング化学物質を使用して、基板上のスタック内の関連する層間でパターンを転写することができる。例示的なハロゲン化物含有エッチング化学物質には、フッ素含有エッチング化学物質（例えば、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、ＣＨ₃Ｆ、ＣＨ₂Ｆ₂、Ｃ₄Ｆ₈、ＨＦ、ＮＦ₃、およびＳＦ₆など）、臭素含有エッチング化学物質（例えば、ＢＣｌ₃など）、および塩素含有エッチング化学物質（例えば、Ｃｌ₂、ＨＣｌ、ＢＣｌ₃など）が挙げられる。

【0062】

場合によっては、拡散バリア層２０３は、特定の密度を有してもよい。例示的な最小密度には、例えば、約１ｇ／ｃｍ³、または約２ｇ／ｃｍ³が挙げられる。例示的な最大密度には、例えば、約１０ｇ／ｃｍ³、または約５ｇ／ｃｍ³が挙げられる。

【0063】

拡散バリア層２０３についての材料の選択に影響を及ぼす可能性がある別の考慮事項は、コストである。様々な実施形態において、例えば一般に入手可能な原料または容易に製造可能な原料を使用して製作することができるため、比較的安価な材料が好まれる場合がある。同様に、特定の実施形態では、作業するのに比較的安全な材料／原料が好まれる場合がある。

【0064】

様々な実施形態において、拡散バリア層２０３は、均質な層として堆積される。いくつかの他の実施形態では、拡散バリア層２０３は、不均質な層として堆積され得る。例えば、拡散バリア層２０３は、１つまたは複数の成分（例えば、酸素、窒素、炭素、ケイ素、金属、硫黄、またはこれらの元素のいずれか１つまたは複数を含む材料）に勾配を含むように堆積され得る。いくつかの実施形態では、拡散バリア層２０３は、各々が独立して本明細書に記載の拡散バリア層組成のいずれかを有する２つ以上の層として堆積されてもよい。前述したように、場合によっては、拡散バリア層２０３はドープされる。そのようなドーピングは、均質であっても段階的であってもよい（例えば、層に垂直な方向において、界面２１３と比較して界面２１２付近のドーパントの濃度は高いか低い）。拡散バリア層２０３が２つ以上の層を含む場合、ドーピングは、これらの層の一部またはすべてに存在し得る。特定の例では、ドーピングは、拡散バリア層２０３の最上層または最下層に限定されてもよい。

【0065】

図２Ｂは、不安定種の実質的な拡散前の、図２Ａに示す材料のスタック内の異なる位置における不安定種の濃度プロファイルを示す。図２Ｃは、不安定種がある程度拡散した後の、図２Ａに示す材料のスタック内の異なる位置における不安定種の濃度プロファイルを示す。図２Ａに図示される界面２１１、２１２、２１３、および２１４は、参考のために、図２Ｂおよび図２Ｃにも示される。図２Ｂに示すように、拡散前、不安定種は、界面２１３および２１４の間の下層２０４に実質的に集中している。図２Ｃに示すように、拡散後、不安定種は、放射線感受性イメージング層２０５（例えば、界面２１４の上）にも存在する。放射線感受性イメージング層２０５内において、不安定種の濃度は、界面２１４で最も高く、下層２０４から離れると低下する。そのような拡散は、エネルギーの適用および／または時間の経過により起こり得る。

【0066】

特に、図２Ｃは、拡散後、拡散バリア層２０３（例えば、界面２１２および２１３の間）またはハードマスク２０２（例えば、界面２１２の下）には不安定種がほとんどまたは全く存在しないことを示す。拡散バリア層２０３の存在により、下層２０４から拡散バリア層２０３およびハードマスク２０２への下方への不安定種の拡散が実質的に低減または回避される。その結果、下層２０４から放射線感受性イメージング層２０５へと上方に移動する不安定種がより多く存在する。図１Ｃと比較して、図２Ｃは、放射線感受性イメージング層１０５／２０５への不安定種の比較的大きな拡散を示す。前述したように、放射線感受性イメージング層２０５への不安定種のこの移動は、少なくとも、拡散バリア層２０３が存在しない場合に必要とされ得るよりも低いＤｔＳをもたらすため、有益である。

【0067】

図３Ａおよび図３Ｂは、下層と放射線感受性イメージング層との間の望ましい反応を示している。これらの反応は、不安定種が下層から放射線感受性イメージング層へ、および放射線感受性イメージング層から下層へ拡散することによって促進される。下層の下に拡散バリア層を使用すると、上述したように、放射線感受性イメージング層への上方への不安定種の拡散量がさらに増加する。

【0068】

図３Ａおよび図３Ｂに示す可能な相互作用には、イメージング層３０５から下層３０４への金属（Ｍ）原子の移動（または拡散）、および／または下層３０４から放射線感受性イメージング層３０５への不安定種（例えば、この例では水素（Ｈ）原子）の移動（または拡散）が挙げられる。機構によって限定されることを望むものではないが、そのような移動事象は、下層とイメージング層との間に生産的な相互作用を提供することができ、これにより接着および／またはＤｔＳの改善に寄与することが可能である。

【0069】

加えて、下層およびイメージング層の組成は、好ましい反応を促進するように設計することができ、これによりＤｔＳを改善することが可能である。例えば、図３Ａに見られるように、イメージング層は、放射線切断可能な配位子（Ｒ）を有するスズベースのフォトレジストを含むことができる。放射線（例えば、ＥＵＶ）に露光されると、配位子は金属中心（例えば、多くの場合スズ中心）から排除され、その場所にＭ－Ｈ結合（例えば、Ｓｎ－Ｈ結合）が形成される。露光後ベーク（ＰＥＢ）ステップの後、Ｍ－Ｈ結合はさらなる熱活性化架橋反応に関与し、それによって露光フォトレジストと非露光フォトレジストとの間の材料性質の差が増大する。

【0070】

したがって、一例では、図３Ｂに見られるように、下層３０４は、ＥＵＶ放射線に露光されると放出可能な不安定種（例えば、Ｈ原子または他の不安定種）を供給し、それによって反応した配位子（Ｒ₁＊）を形成する配位子（Ｒ₁）を含むことができる。可能なＲ₁基には、例えば、直鎖または分枝であり得る任意選択で置換されたアルキルが挙げられる。放射線感受性イメージング層３０５において、ＥＵＶ切断可能な配位子Ｒは、脱離配位子Ｒ＊および反応性金属中心（Ｍ、例えば、Ｓｎ）を供給する。下層３０４から放出された不安定種（例えば、Ｈ原子）は、放射線感受性イメージング層３０５内の結合の形成を容易にすることができ、その結合は、放射線感受性イメージング層３０５からの金属と下層３０４からの不安定種との間にあり（例えば、この例ではＳｎ－Ｈ結合などのＭ－Ｈ結合）、それによってＤｔＳが低減される。下層３０４が酸素（Ｏ）原子も含む場合、そのような原子は放射線感受性イメージング層３０５内でＭ－Ｏ結合（例えば、Ｓｎ－Ｏ結合）を形成することができ、これによりＤｔＳをさらに低減することが可能である。さらに、放射線感受性イメージング層３０５からの金属原子（例えば、Ｓｎ原子）は下層３０４に拡散することができ、それによって追加の二次電子の生成が可能になる。

【0071】

図４は、様々な実施形態による部分的に製作された半導体デバイスを処理する方法を説明するフローチャートを提供する。この方法は、例えば基板の表面にパターンを画定してエッチングするために、パターニング用途に関連して実践することができる。方法は、図２Ａに示す構造を参照して説明される。図２Ａに示す構造（および図１Ａの類似の層）に関して上で提供した詳細のいずれも、図４の方法を実践するときに適用することが可能である。同様に、図３Ａおよび図３Ｂに関して提供される詳細のいずれも、図４の方法を実践するときに適用することが可能である。図４の方法は動作４０１で始まり、拡散バリア層２０３がハードマスク２０２上に堆積される。

【0072】

次に、動作４０３において、下層２０４が拡散バリア層２０３上に堆積される。続いて、動作４０５において、放射線感受性イメージング層２０５が下層２０４上に堆積される。この時点で、基板２０１上の材料のスタックが完了し、フォトリソグラフィを使用して基板２０１を処理することができる。動作４０７において、放射線感受性イメージング層２０５は、例えば放射線感受性イメージング層２０５を放射線に選択的に露光し、続いて放射線感受性イメージング層２０５の露光部分または非露光部分のいずれかを選択的にエッチングすることでパターンを現像することによってパターニングされる。現像は、乾式技法、湿式技法、またはそれらの組み合わせにより行われてもよい。

【0073】

図４には示されていないが、高品質のパターン形成／転写を促進するために、１つまたは複数の追加の動作が行われてもよい。そのような動作は一般に、高温で、場合によっては制御された雰囲気下で基板をベークすることを含む。そのような動作の１つは塗布後ベーク（ＰＡＢ）と呼ばれ、これは、動作４０５において放射線感受性イメージング層が堆積された後、かつ動作４０７において放射線感受性イメージング層が放射線に露光される前に行われてもよい。別のそのような動作は露光後ベーク（ＰＥＢ）と呼ばれ、これは、動作４０７において放射線感受性イメージング層が放射線に露光された後に行われ得る。別のそのような動作は現像後ベーク（ＰＤＢ）と呼ばれ、これは、動作４０７における放射線への露光に続いて放射線感受性イメージング層が現像された後に行われ得る。ベーキング動作中に起こり得る特定の化学変化について、上記の図３Ａおよび図３Ｂに関連してさらに説明する。

【0074】

塗布後処理（例えば、ＰＡＢ）の場合、温度、ガス雰囲気（例えば、空気、Ｈ₂Ｏ、ＣＯ₂、ＣＯ、Ｏ₂、Ｏ₃、ＣＨ₄、ＣＨ₃ＯＨ、Ｎ₂、Ｈ₂、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ、Ａｒ、Ｈｅ、またはそれらの混合物）または真空下、および水分を制御する熱プロセスを堆積後および露光前に使用して、放射線感受性イメージング層２０５における非露光金属および／もしくは金属酸化物または他の材料の組成を変化させることができる。この変化により材料のＥＵＶ感度を増加させることができ、したがって露光および現像後にＤｔＳおよびエッジラフネスの低下を達成することができる。露光後処理（例えば、ＰＥＢ）の場合、温度、ガス雰囲気（例えば、空気、Ｈ₂Ｏ、ＣＯ₂、ＣＯ、Ｏ₂、Ｏ₃、ＣＨ₄、ＣＨ₃ＯＨ、Ｎ₂、Ｈ₂、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ、Ａｒ、Ｈｅ、またはそれらの混合物）または真空下、および水分を制御する熱プロセスを使用して、放射線感受性イメージング層２０５の非露光部分と露光部分の両方の組成を変化させることができる。この変化により、非露光材料と露光材料との間の組成／材料性質の差、および非露光材料と露光材料との間の乾式現像エッチングガスのエッチング速度の差を増加させることができる。それによって、より高いエッチング選択性を達成することができる。改善された選択性により、改善された表面粗さを有し、かつ／またはフォトレジスト残留物／スカムが少なくなった、より正方形のＰＲプロファイルを得ることができる。特定の実施形態では、ＰＥＢは、空気中で、水分およびＣＯ₂の任意選択の存在下で実施することができる。現像後処理（例えば、ＰＤＢ）の場合、温度、ガス雰囲気（例えば、空気、Ｈ₂Ｏ、ＣＯ₂、ＣＯ、Ｏ₂、Ｏ₃、ＣＨ₄、ＣＨ₃ＯＨ、Ｎ₂、Ｈ₂、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ、Ａｒ、Ｈｅ、またはそれらの混合物）または真空下（例えば、ＵＶを使用）、および水分を制御する熱プロセスを使用して、放射線感受性イメージング層２０５の残りの部分の組成を変化させることができる。特定の実施形態では、ＰＤＢはまた、プラズマ（例えば、Ｏ₂、Ｏ₃、Ａｒ、Ｈｅ、またはそれらの混合物を含む）の使用を含む。ＰＤＢは材料の硬度を増加させることができ、これは、下にある基板をエッチングする際に膜がレジストマスクとして使用される場合に有益であり得る。様々な場合において、代替の実施態様では、ここで説明される熱プロセスをリモートプラズマプロセスに置き換え、反応種を増加させて反応に対するエネルギー障壁を低下させ、生産性を増加させることができる。リモートプラズマはより反応性の高いラジカルを生成することができ、したがって処理についての反応温度／時間を低下させ、生産性の増加につながる。

【0075】

さらに他のステップは、フォトリソグラフィプロセス中に物理的および構造的特性（例えば、限界寸法、膜厚など）を評価することが可能なｉｎｓｉｔｕ計測を含むことができる。ｉｎｓｉｔｕ計測を実施するモジュールには、例えば、散乱測定モジュール、偏光解析モジュール、下流質量分析モジュール、および／またはプラズマ強化下流発光分光分析モジュールが挙げられる。

【0076】

図４の実施形態に戻ると、動作４０９において、放射線感受性イメージング層に形成されたパターンが下層２０４、拡散バリア層２０３、ハードマスク２０２を通って基板２０１に転写される。関連する層を通して所望のパターンを転写するために、１つまたは複数のエッチングプロセスが行われてもよい。多くの実施形態では、プラズマベースのエッチング動作が使用される。

【0077】

関連する実施形態は、実質的により少ないステップを含み得る。例えば、一実施形態は、他のステップを含まない動作４０１（例えば、拡散バリア層の堆積）を含む。他の実施形態は、図４に関連して説明した他のステップのうちの任意の１つまたは複数と組み合わせた動作４０１を含んでもよい。

【0078】

装置
本開示はまた、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するように構成された任意の装置を含む。一実施形態では、膜を堆積するための装置は、１つまたは複数の前駆体を堆積してハードマスク、拡散バリア層、下層、および／またはイメージング層を提供するためのチャンバを備える堆積モジュールと、３０ｎｍ未満の波長の放射線源を有するＥＵＶフォトリソグラフィツールを備えるパターニングモジュールと、そのような層を含む膜を現像するためのチャンバを備える現像モジュールとを含む。

【0079】

装置は、そのようなモジュールのための命令を有するコントローラをさらに含むことができる。一実施形態では、コントローラは、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、膜の堆積を行うための命令でコード化されたシステム制御ソフトウェアとを含む。これらは、堆積モジュールにおいて、１つまたは複数の前駆体を堆積して拡散バリア層、下層、および／またはイメージング層を提供するための命令と、パターニングモジュールにおいて、ＥＵＶ露光によって直接３０ｎｍ未満の解像度で層をパターニングし、それによって膜内にパターンを形成するための命令と、現像モジュールにおいて、膜を現像するための命令とを含むことができる。特定の実施形態では、現像モジュールは、ＥＵＶ露光エリアまたはＥＵＶ非露光エリアの除去を行い、それによって膜内にパターンを設ける。

【0080】

図５は、本明細書に記載の説明された気相堆積および乾式現像の実施形態の実施に適した低圧環境を維持するためのプロセスチャンバ本体５０２を有するプロセスステーション５００の一実施形態の概略図を図示する。複数のプロセスステーション５００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６は、マルチステーション処理ツール６００の一実施形態を図示する。いくつかの実施形態では、プロセスステーション５００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５５０によってプログラム的に調整することができる。

【0081】

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８は、本明細書に記載の実施形態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、上述のような、かつ図７および図８を参照して以下でさらに説明するように、ＰＲおよび下層堆積モジュール、レジスト露光（ＥＵＶスキャナ）モジュール、レジスト乾式現像モジュール、およびエッチングモジュールを含むことができる。

【0082】

いくつかの実施形態では、例えば気相堆積（例えば、ＰＥＣＶＤ）、乾式現像、およびエッチングなど、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、本開示の実施形態は、基板を処理するための装置を対象とし、装置は、基板支持体を備えるプロセスチャンバと、プロセスチャンバと接続されたプロセスガス源および関連する流量制御ハードウェアと、プロセスチャンバと接続された基板ハンドリングハードウェアと、プロセッサおよびメモリを有するコントローラとを有する。いくつかの実施態様では、プロセッサおよびメモリは、互いに通信可能に接続され、プロセッサは、流量制御ハードウェアおよび基板ハンドリングハードウェアと少なくとも動作可能に接続され、メモリは、本明細書に記載のパターニング構造を作製する方法における動作を行うためのコンピュータ実行可能命令を記憶する。

【0083】

例えば、メモリは、例えば化学気相堆積（例えば、ＰＥＣＶＤ）によって基板上に配置されるハードマスクを提供するためのコンピュータ実行可能命令を記憶することができる。上述したように、適切なハードマスクは、例えば、ドープされていない、またはＢもしくはＷがドープされたアモルファスカーボンのアッシング可能ハードマスク膜であってもよい。メモリは、ハードマスク／基板上に拡散バリア層を堆積するための命令をさらに記憶することができる。適切な拡散バリア層については、上でさらに説明されている。

【0084】

メモリは、基板および／または拡散バリア層上に下層を堆積するための命令をさらに記憶することができ、下層は、フォトレジストの効果的なＥＵＶ露光のためにＥＵＶ線量を低減し、場合によっては関連する層間の接着を促進するように構成される。

【0085】

メモリは、フォトレジスト下層上にＥＵＶ感受性無機フォトレジストを形成するための命令をさらに記憶することができる。適切なＥＵＶ感受性無機フォトレジストは、上述したようなＥＵＶ感受性酸化スズベースのフォトレジストなどの金属酸化物膜であってもよい。

【0086】

図５に戻ると、プロセスステーション５００は、プロセスガスを分配シャワーヘッド５０６に送給するための反応剤送給システム５０１ａと流体連通する。反応剤送給システム５０１ａは、任意選択で、シャワーヘッド５０６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５０４を含む。１つまたは複数の混合容器入口弁５２０は、混合容器５０４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５０６にも送給され得るか、またはプロセスステーション５００で生成され得る。

【0087】

図５は、混合容器５０４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５０３を含む。いくつかの実施形態では、気化されてプロセスステーション５００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５０３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。

【0088】

シャワーヘッド５０６は、プロセスガスを基板５１２に向かって分配する。図５に示す実施形態では、基板５１２は、シャワーヘッド５０６の下に位置し、台座５０８上に静止した状態で示されている。シャワーヘッド５０６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５１２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。

【0089】

いくつかの実施形態では、台座５０８を上昇または下降させ、基板５１２を基板５１２とシャワーヘッド５０６との間の容積に露出させることができる。いくつかの実施形態では、台座の高さは、適切なコンピュータコントローラ５５０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。

【0090】

いくつかの実施形態では、台座５０８は、ヒータ５１０を介して温度制御され得る。いくつかの実施形態では、台座５０８は、ＨＢｒまたはＨＣｌなどのハロゲン化水素乾式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５０～１２０℃、例えば約６５～８０℃の温度に加熱されてもよい。

【0091】

さらに、いくつかの実施形態では、プロセスステーション５００についての圧力制御は、バタフライ弁５１８によって提供され得る。図５の実施形態に示すように、バタフライ弁５１８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、いくつかの実施形態では、プロセスステーション５００の圧力制御はまた、プロセスステーション５００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。

【0092】

いくつかの実施形態では、シャワーヘッド５０６の位置を台座３０８に対して調整し、基板５１２とシャワーヘッド５０６との間の容積を変化させることができる。さらに、台座５０８および／またはシャワーヘッド５０６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。いくつかの実施形態では、台座５０８は、基板５１２の配向を回転させるための回転軸を含んでもよい。いくつかの実施形態では、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５５０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。

【0093】

例えば穏やかなプラズマベースの乾式現像の実施形態および／または同じチャンバ内で行われるエッチング動作において、プラズマが使用され得る場合、シャワーヘッド５０６および台座５０８は、プラズマに電力を供給するためにＲＦ電源５１４および整合ネットワーク５１６と電気的に通信する。いくつかの実施形態では、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５１４および整合ネットワーク５１６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。同様に、ＲＦ電源５１４は、任意の適切な周波数のＲＦ電力を提供することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源５１４は、互いに独立して高周波および低周波のＲＦ電源を制御するように構成され得る。低周波ＲＦ周波数の例には、限定はしないが、５０ｋＨｚ～１０００ｋＨｚの周波数が挙げられ得る。高周波ＲＦ周波数の例には、限定はしないが、１．８ＭＨｚ～２．４５ＧＨｚ（例えば、約１３．５６ＭＨｚ）の周波数が挙げられ得る。表面反応のためのプラズマエネルギーを提供するために、任意の適切なパラメータを離散的または連続的に調節することができることが理解されよう。１つの非限定的な例では、プラズマ電力を断続的にパルス化し、連続的に電力を供給されるプラズマと比較して基板表面でのイオン衝撃を低減することができる。ＲＦ電源は、任意の適切なデューティサイクルで動作することができる。適切なデューティサイクルの例には、限定はしないが、約５％～９０％のデューティサイクルが挙げられる。許容可能なプロセス圧力は、約２０ｍＴｏｒｒ～５Ｔｏｒｒである。

【0094】

いくつかの例では、ＲＦ電力は、１つまたは複数のレベル間で連続的であるかまたはパルス化することができる。パルス化動作が使用される場合、パルス化は、１Ｈｚ～１ＭＨｚの範囲の周波数で実施され得る。いくつかの例では、チャンバ圧力は、５ｍＴｏｒｒ～４５０ｍＴｏｒｒの範囲の所定の圧力に維持される。他の例では、堆積および処理は、５ｍＴｏｒｒ～１５０ｍＴｏｒｒの範囲の圧力で実施される。さらに他の例では、堆積および処理は、５ｍＴｏｒｒ～３５ｍＴｏｒｒの範囲の圧力で実施される。

【0095】

いくつかの堆積プロセスでは、プラズマの衝突は、持続時間として数秒以上続く。特定の実施態様では、はるかに短いプラズマの衝突が使用されてもよい。これらは１０ｍｓ～１秒程度、典型的には、約２０～８０ｍｓであり、具体的な例としては５０ｍｓであり得る。そのような非常に短いＲＦプラズマの衝突は、プラズマの極めて迅速な安定化を必要とする。これを達成するために、プラズマ発生器は、周波数が変動することを許容されながら、インピーダンス整合が特定の電圧に設定事前設定されるように構成され得る。従来、高周波プラズマは、約１３．５６ＭＨｚのＲＦ周波数で生成される。本明細書に開示される様々な実施形態において、周波数は、この標準値とは異なる値に変動することが許容される。インピーダンス整合を所定の電圧に固定しながら周波数の変動を可能にすることによって、プラズマがはるかに迅速に安定化することができ、この結果は、あるタイプの堆積サイクルに関連する非常に短いプラズマの衝突を使用する場合に重要となる場合がある。

【0096】

いくつかの実施形態では、コントローラ５５０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。いくつかの実施形態では、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、第１の反応剤および第２の反応剤の流量を設定し、拡散バリア層または本明細書に記載の他の層のいずれかを形成するための命令を含んでもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ５５０は、図６のシステムコントローラ５５０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。

【0097】

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６は、インバウンドロードロック６０２およびアウトバウンドロードロック６０４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６００の一実施形態の概略図を示す。ロボット６０６は、大気圧において、ポッド６０８を介してロードされたカセットから、大気圧ポート６１０を介してインバウンドロードロック６０２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６０６によって、インバウンドロードロック６０２の台座６１２上に載置され、大気圧ポート６１０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６０２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６１４に導入される前にロードロック内で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６０２においても加熱されてもよい。次に、処理チャンバ６１４へのチャンバ搬送ポート６１６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載置する。図６に図示される実施形態はロードロックを含んでいるが、いくつかの実施形態では、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。

【0098】

図示の処理チャンバ６１４は、図６に示す実施形態において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６１８で示す）と、ガスライン入口とを有する。いくつかの実施形態では、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、いくつかの実施形態では、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、いくつかの実施形態では、処理チャンバ６１４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６１４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。例えば、いくつかの実施形態では、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、他の実施形態では、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。

【0099】

図６は、処理チャンバ６１４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６９０の一実施形態を図示する。いくつかの実施形態では、ウエハハンドリングシステム６９０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６はまた、プロセスツール６００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６５０の一実施形態を図示する。システムコントローラ６５０は、１つまたは複数のメモリデバイス６５６と、１つまたは複数の大容量記憶デバイス６５４と、１つまたは複数のプロセッサ６５２とを含むことができる。プロセッサ６５２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。

【0100】

いくつかの実施形態では、システムコントローラ６５０は、プロセスツール６００の活動のすべてを制御する。システムコントローラ６５０は、大容量記憶デバイス６５４に記憶され、メモリデバイス６５６にロードされ、プロセッサ６５２で実行されるシステム制御ソフトウェア６５８を実行する。あるいは、制御論理は、コントローラ６５０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６５８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６００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６５８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６５８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。

【0101】

いくつかの実施形態では、システム制御ソフトウェア６５８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。いくつかの実施形態では、システムコントローラ６５０に関連する大容量記憶デバイス６５４および／またはメモリデバイス６５６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。

【0102】

基板位置決めプログラムは、基板を台座６１８上にロードし、基板とプロセスツール６００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。

【0103】

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、ガス組成（例えば、任意の前駆体、エッチングガス、または他の処理ガス）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。

【0104】

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。

【0105】

プラズマ制御プログラムは、本明細書の実施形態に従って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。

【0106】

圧力制御プログラムは、本明細書の実施形態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。

【0107】

いくつかの実施形態では、システムコントローラ６５０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。

【0108】

いくつかの実施形態では、システムコントローラ６５０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、周波数、および曝露時間など）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。

【0109】

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６５０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６００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。

【0110】

システムコントローラ６５０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、直流（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形態に従ってフォトレジスト下層堆積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。

【0111】

システムコントローラ６５０は、典型的には、装置が開示された実施形態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。開示された実施形態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６５０に結合され得る。

【0112】

いくつかの実施態様では、システムコントローラ６５０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６５０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。

【0113】

広義には、システムコントローラ６５０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６５０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、いくつかの実施形態では、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。

【0114】

システムコントローラ６５０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６５０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６５０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６５０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６５０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。

【0115】

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、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。

【0116】

上記のように、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６５０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。

【0117】

特定の実施形態では、いくつかの実施形態の実施に適したエッチング動作に適切であり得る誘導結合プラズマ（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、いくつかの実施形態では、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。

【0118】

図７は、気相（乾式）堆積、乾式現像、および／またはエッチングなどの特定の実施形態または実施形態の態様を実施するのに適切な誘導結合プラズマ装置７００の断面図を概略的に示す。他の実施形態では、本明細書に記載の乾式堆積、現像、および／またはエッチングプロセスを行う機能性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。

【0119】

誘導結合プラズマ装置７００は、チャンバ壁７０１および窓７１１によって構造的に画定された総合プロセスチャンバ７２４を含む。チャンバ壁７０１は、ステンレス鋼またはアルミニウムから製作することができる。窓７１１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７５０は、総合プロセスチャンバを上部サブチャンバ７０２および下部サブチャンバ７０３に分割する。多くの実施形態では、プラズマグリッド７５０を除去することができ、それによってサブチャンバ７０２および７０３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７１７が、底部内面近くの下部サブチャンバ７０３内に位置決めされる。チャック７１７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７１９を受け入れて保持するように構成される。チャック７１７は、存在する場合、ウエハ７１９を支持するための静電チャックであり得る。いくつかの実施形態では、エッジリング（図示せず）がチャック７１７を囲み、チャック７１７の上に存在する場合、ウエハ７１９の上面とほぼ平面である上面を有する。チャック７１７はまた、ウエハ７１９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７１７からウエハ７１９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７１７は、ＲＦ電源７２３を使用して充電させることができる。ＲＦ電源７２３は、接続７２７を通して整合回路７２１に接続される。整合回路７２１は、接続７２５を通してチャック７１７に接続される。このようにして、ＲＦ電源７２３はチャック１７に接続される。様々な実施形態において、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、開示された実施形態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。

【0120】

プラズマ生成のための要素は、窓７１１の上に位置決めされたコイル７３３を含む。いくつかの実施形態では、コイルは、開示された実施形態では使用されない。コイル７３３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７に示す例示的なコイル７３３は、３ターンを含む。コイル７３３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７３３に供給するように構成されたＲＦ電源７４１を含む。一般に、ＲＦ電源７４１は、接続７４５を通して整合回路７３９に接続される。整合回路７３９は、接続７４３を通してコイル７３３に接続される。このようにして、ＲＦ電源７４１はコイル７３３に接続される。任意選択のファラデーシールド７４９ａは、コイル７３３と窓７１１との間に位置決めされる。ファラデーシールド７４９ａは、コイル７３３に対して間隔を置いて離れた関係に維持され得る。いくつかの実施形態では、ファラデーシールド７４９ａは、窓７１１のすぐ上に配置される。いくつかの実施形態では、ファラデーシールド７４９ｂは、窓７１１とチャック７１７との間にある。いくつかの実施形態では、ファラデーシールド７４９ｂは、コイル７３３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７４９ｂは、ギャップなく窓７１１の直下にあってもよい。コイル７３３、ファラデーシールド７４９ａ、および窓７１１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７４９ａは、金属または他の種がプロセスチャンバ７２４の窓７１１上に堆積するのを防止することができる。

【0121】

プロセスガスは、上部サブチャンバ７０２に位置決めされた１つまたは複数の主ガス流入口７６０および／または１つまたは複数のサイドガス流入口７７０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７４０を使用して、プロセスチャンバ７２４からプロセスガスを引き出し、プロセスチャンバ７２４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、ＡＬＤのパージ動作中に下部サブチャンバ７０３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７２４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。

【0122】

装置７００の動作中、１つまたは複数のプロセスガスは、ガス流入口７６０および／または７７０を通して供給され得る。特定の実施形態では、プロセスガスは、主ガス流入口７６０のみを通して、またはサイドガス流入口７７０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７４９ａおよび／または任意選択のグリッド７５０は、プロセスチャンバ７２４へ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７４９ａおよび任意選択のグリッド７５０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の役割を果たしもよい。いくつかの実施形態では、液体気化および送給システムは、プロセスチャンバ７２４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７６０および／または７７０を介してプロセスチャンバ７２４に導入される。

【0123】

高周波電力は、ＲＦ電源７４１からコイル７３３に供給され、ＲＦ電流がコイル７３３を通って流れるようにする。コイル７３３を通って流れるＲＦ電流は、コイル７３３の周りに電磁場を生成する。電磁場は、上部サブチャンバ７０２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７１９の物理的および化学的相互作用により、ウエハ７１９のフィーチャがエッチングされ、ウエハ７１９上に層を選択的に堆積させる。

【0124】

プラズマグリッド７５０が、上部サブチャンバ７０２と下部サブチャンバ７０３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７０２に存在するガスに作用し、上部サブチャンバ７０２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７５０は、下部サブチャンバ７０３内の熱電子の数を限定する。いくつかの実施形態では、装置７００は、下部サブチャンバ７０３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。

【0125】

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７２２を通して下部サブチャンバ７０３から除去され得る。本明細書に開示されるチャック７１７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。

【0126】

装置７００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７００に結合される。加えて、装置７００は、ロボットが典型的な自動操作を使用して半導体ウエハを装置７００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。

【0127】

いくつかの実施形態では、システムコントローラ７３０（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７２４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７３０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。いくつかの実施形態では、装置７００は、開示された実施形態が実施されるときに流量および持続時間を制御するための切り替えシステムを含む。いくつかの実施形態では、装置７００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。

【0128】

いくつかの実施態様では、システムコントローラ７３０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７３０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。

【0129】

広義には、システムコントローラ７３０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、いくつかの実施形態では、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。

【0130】

システムコントローラ７３０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７３０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７３０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。

【0131】

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（例えば、ＰＥＣＶＤ）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。

【0132】

上記のように、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。

【0133】

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ＴＷＩＮＳＣＡＮＮＸＥ：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８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８００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。

【0134】

図８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。

【0135】

真空搬送モジュール（ＶＴＭ）８３８は、４つの処理モジュール８２０ａ～８２０ｄ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８２０ａ～８２０ｄは、堆積、リソグラフィ動作、蒸着、ＥＬＤ、乾式現像、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８２０ａは、図２Ａに示す層のうちの１つまたは複数を堆積するように動作することができる堆積リアクタであってもよい。そして、モジュール８２０ａによって堆積される層以外の、図２Ａに示すもう１つの他の層を堆積するように動作することができるモジュール８２０ｂ堆積ツール。任意の数の堆積モジュールまたは他のモジュールが設けられてもよい。モジュール８２０ｃは、露光動作、ベーキング動作、現像動作などの１つまたは複数のフォトリソグラフィ関連動作を実施するように動作することができる。モジュール８２０ｄは、エッチングを実施するために、例えばパターンを放射線感受性イメージング層から下にある層に転写するために動作することができる。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。

【0136】

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８４２および８４６は、ＶＴＭ８３８およびパターニングモジュール８４０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ＴＷＩＮＳＣＡＮＮＸＥ：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。

【0137】

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形態の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８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とクラスタアーキテクチャに統合されている堆積リアクタを用いて実施することができる。

【0138】

エアロック８４２は、堆積モジュール８２０ａを機能させるＶＴＭ８３８からパターニングモジュール８４０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８４６は、パターニングモジュール８４０からＶＴＭ８３８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８４６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ＶＴＭ８３８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８２０ａは、ファセット８３６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８２６の通過を検出する。パターニングモジュール８４０ならびにエアロック８４２および８４６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。

【0139】

主ＶＴＭロボット８２２は、エアロック８４２および８４６を含むモジュール間でウエハ８２６を移送する。一実施形態では、ロボット８２２は１つのアームを有し、別の実施形態では、ロボット８２２は２つのアームを有し、各アームは、搬送のためにウエハ８２６などのウエハを持ち上げるエンドエフェクタ８２４を有する。フロントエンドロボット８４４は、その中において、ウエハ８２６を搬出エアロック８４２からパターニングモジュール８４０に、パターニングモジュール８４０から搬入エアロック８４６に移送するために使用される。フロントエンドロボット８４４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８２６を搬送することができる。搬入エアロックモジュール８４６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８２６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。

【0140】

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８４２は、一定期間にわたってパターニングモジュール８４０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ツール８４０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。

【0141】

いくつかの実施形態では、システムコントローラ８５０（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８５０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。特定の実施形態では、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。

【0142】

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。いくつかの実施形態では、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。

【0143】

様々な実施形態において、ネガ型および／またはポジ型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、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放射線感受性イメージング層にフィーチャをパターニングして基板の表面を露出させるためのコードと、フォトパターニングされたレジストを乾式現像するためのコードと、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にある層または層スタックをエッチングするためのコードとを含むことができる。

【0144】

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５、図６、または図７のいずれかに関して上で説明したコントローラは、図８のツールを用いて実装され得る。

【0145】

図９は、（例えば、イメージング層および／または下層など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。分かるように、装置９００は、蓋９０８と、ウエハ移送通路９０４とを有する処理チャンバ９０２を含み、ウエハ移送通路９０４は、基板９２２が通過してウエハ支持体９２４上に載置されることを可能にするようなサイズである。ウエハ移送通路９０４は、ウエハ移送通路を密閉または開放するように動作することができるゲート弁９０６または同様のドア機構を有してもよい。例えば、処理チャンバ９０２には、隣り合う移送チャンバに位置するウエハハンドリングロボットを介して基板９２２が提供されてもよい。

【0146】

ウエハ支持体９２４は、基板９２２に対するウエハ支持面を提供するＥＳＣ９２６を含み得る。ＥＳＣ９２６は、上部プレート９２８の上面に接合されたベースプレート９３４を含んでもよい。図示の例では、上部プレート９２８には、２つの別々の電気システムが埋め込まれている。そのようなシステムの１つは、基板９２２内に電荷を生成する１つまたは複数のクランプ電極９３２を有する静電クランプ電極システムであり、これにより基板９２２が上部プレート９２８のウエハ支持面に対して引き寄せられるようにする。

【0147】

他のシステムは、処理条件中に基板９２２の温度を制御する熱制御システムである。図９では、熱制御システムは、クランプ電極９３２の下に位置決めされた４つの環状抵抗ヒータトレース９３０ａ、９３０ｂ、９３０ｃ、および９３０ｄを特徴とする。各抵抗ヒータトレース９３０ａ／ｂ／ｃ／ｄを個々に制御して上部プレート９２８に様々な放射状加熱プロファイルを提供し、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９２２を維持することができる。他の実施態様では、単一ゾーンまたは４つよりも多いまたは少ないゾーンを有するマルチゾーン加熱システムを使用することができる。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またはペルチェ接合が使用されてもよい。

【0148】

ＥＳＣ９２６はまた、構造的支持を上部プレート９２８の下面に提供し、熱分散システムとしても作用し得るベースプレート９３４を含み得る。例えば、ベースプレート９３４は、１つまたは複数の熱交換通路９３６を含むことができ、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が熱交換通路９３６を通して循環されてもよい。

【0149】

ＥＳＣ９２６は、ウエハ支持コラム９４４と接続され、かつウエハ支持コラム９４４によって支持されるウエハ支持ハウジング９４２によって支持され得る。ウエハ支持コラム９４４は、ケーブリング（例えば、電力を供給するため）、流体流導管（例えば、熱交換媒体を運ぶため）、および他の機器をベースプレート９３４および／または上部プレート９２８の下面に通すための配線通路９４８の他の通過路を有してもよい。

【0150】

図９の装置９００はまた、可動支持をウエハ支持コラム９４４に提供することができる基板支持Ｚアクチュエータ９４６を含む。ウエハ支持Ｚアクチュエータ９４６を作動させ、ウエハ支持コラム９４４、およびそれによって支持されるウエハ支持体９２４を処理チャンバ９０２の反応空間９２０内で、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できる。これを行う際、基板９２２とシャワーヘッド９１０の下面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節されてもよい。

【0151】

ウエハ支持体９２４はまた、様々なプロセス条件を制御および／または微調節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９では、例えば、下側エッジリング９４０ａおよび９４０ｂの上に位置する上側エッジリング９３８が設けられ、これらはウエハ支持ハウジング９４２および第３の下側エッジリング９４０ｃによって支持される。

【0152】

装置９００はまた、処理中および処理終了後に処理チャンバ９０２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、処理チャンバ９０２は、ウエハ支持コラム９４４を取り囲む環状プレナム９５６を含んでもよい。環状プレナム９５６は、次に、真空ポンプと接続され得る真空フォアライン９５２と流体的に接続することができる。レギュレータ弁９５４が、真空フォアライン９５２と処理チャンバ９０２との間に設けられ、真空フォアライン９５２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９５６への流れをウエハ支持コラム９４４の周囲にさらに均一に分散させる役割を果たし得るバッフル９５０、例えば、環状プレートまたは他の構造を設け、基板９２２を横切って流れる反応剤において流れの不均一性が発生する可能性を低減することができる。

【0153】

シャワーヘッド９１０は、示すように、デュアルプレナムシャワーヘッド９１０であり、第１の入口９１６を介してプロセスガスが供給される第１のプレナム９１２と、第２の入口９１８を介してプロセスガスが供給される第２のプレナム９１４とを含む。２つ以上のプレナムを用いて、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ことができる。場合によっては、前駆体を処理チャンバ９０２の反応空間９２０に送給するために単一のプレナムが使用される。各プレナムは、シャワーヘッド９１０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９２０との間に介在されるシャワーヘッド９１０の部分である）を通して、それぞれのプレナムを反応空間９２０と流体的に接続する対応するガス分配ポートのセットを有してもよい。

【0154】

シャワーヘッド９１０の第１の入口９１６および第２の入口９１８には、ガス供給システムを介して処理ガスを供給することができ、ガス供給システムは、本明細書で説明したように、１つまたは複数の前駆体および／または逆反応剤を提供するように構成され得る。第１の弁マニホールド９６８ａは、１つまたは複数の前駆体を第１の入口９１６に供給するように構成され得る一方、第２の弁マニホールド９６８ｂは、他の前駆体または他の反応剤を第２の入口９１８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９６８ａ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９７２ａと流体的に接続された１つのポート、バイパスライン９７０ａと流体的に接続された別のポート、および別の３方弁Ａ３上のポートと流体的に接続された第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９７２ｂと流体的に接続された１つのポート、バイパスライン９７０ａと流体的に接続された別のポート、および別の３方弁Ａ５上のポートと流体的に接続された第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１つは、第１の入口９１６と流体的に接続され得、弁Ａ５上の残りのポートは、弁Ａ３上の残りのポートの１つと流体的に接続され得る。次に、弁Ａ３上の残りのポートは、弁Ａ１と流体的に接続され得、弁Ａ１は、弁Ａ３とパージガス源９７４、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する）源との間に流体的に介在することができる。いくつかの実施形態では、第１の弁マニホールドのみが用いられる。

【0155】

本開示の目的のために、「流体的に接続された」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接続を形成する構成要素に関して使用される方法と同様に、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、少なくとも２つの他の構成要素、容積、プレナム、または穴と流体的に接続された構成要素、容積、プレナム、または穴を指すために使用され得、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１つからそれらの構成要素、容積、プレナム、または穴の他のまたは別のものに流れる流体は、それらの構成要素、容積、プレナム、または穴の他のまたは別のものに達する前に最初に「流体的に介在された」構成要素を通って流れる。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、出口に達する前に最初にポンプを通って流れる。

【0156】

第１の弁マニホールド９６８ａは、例えば、弁Ａ１～Ａ５の制御された作動などによって、気化器９７２ａおよび９７２ｂの一方または両方からの蒸気を処理チャンバ９０２に流すか、または第１のバイパスライン９７０ａを通して真空フォアライン９５２に流すように制御可能とすることができる。第１の弁マニホールド９６８ａはまた、パージガスをパージガス源９７４から第１の入口９１６に流すように制御可能であってもよい。

【0157】

第２の弁マニホールド９６８ｂ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９７２ｃおよび９７２ｄから第２の入口９１８または第２のバイパスライン９７０ｂに供給することができることが理解されよう。第１の入口９１６および第２の入口９１８への前駆体、逆反応剤、および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さらに理解されよう。

【0158】

前述したように、いくつかの装置９００は、より少ない数の蒸気源、例えば、２つの気化器９７２のみを特徴とすることができ、その場合弁マニホールド９６８は、より少ない数の弁、例えば、弁Ａ１～Ａ３のみを有するように修正されてもよい。

【0159】

上述したように、膜の乾式堆積を行うために使用され得る装置９００などの装置は、処理チャンバ９０２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９００は、前駆体および／または逆反応剤と直接接触する装置９０２のほとんど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９２２を維持するように構成され得る。

【0160】

温度制御を提供するために、様々な加熱システムが装置９００に含まれてもよい。例えば、処理チャンバ９０２は、カートリッジヒータ９５８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、カートリッジヒータ９５８を受け入れるための垂直穴をチャンバ９０２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９１０は、シャワーヘッド９１０の露出した上面全体にわたって熱を加えてシャワーヘッド温度を高く保つために使用され得るヒータブランケット９６０で覆うことができる。気化した反応剤を気化器９７２からシャワーヘッド９１０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また、有益であり得る。例えば、抵抗ヒータテープをかかるガスラインの周りに巻き付け、それらを高温に加熱するために使用することが可能である。図９のガスラインのいずれか、さらには運命弁９０６もまた、能動的または間接的に加熱することができる。

【0161】

装置９００の様々な動作システムは、コントローラ９８４によって制御することができ、コントローラ９８４は、互いに動作可能に接続され、装置９０１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てこれらのシステムに対する制御機能性を提供する１つまたは複数のプロセッサ９８６および１つまたは複数のメモリデバイス９８８を含み得る。例えば、コントローラ９８４は、弁Ａ１～Ａ５およびＢ１～Ｂ５、様々なヒータ９５８、９６０、気化器９７２、レギュレータ弁９５４、ゲート弁９０６、ウエハ支持Ｚアクチュエータなどを制御するように構成することができる。

【0162】

装置９００が含み得る別の特徴が図１０に示され、図１０は、図９の基板９２２、上部プレート９２８、および上側エッジリング９３８の一部の拡大側面断面図および平面図を図示する。分かるように、いくつかの実施態様では、基板９２２は、複数の小さなメサ９７６によって上部プレート９２８の大部分から持ち上げられてもよく、複数の小さなメサ９７６は、基板９２２の下面と上部プレート９２８の大部分との間に裏面ギャップ９７８を提供するために、上部プレート９２８の公称上面からわずかな距離だけ突出する浅いボスであってもよい。周縁壁フィーチャ９７７が、上部プレート９２８の周囲に設けられてもよい。周縁壁フィーチャ９７７は、上部プレート９２８の周囲全体に延び、公称上はメサ９７６と同じ高さであってもよい。処理動作中、ヘリウムなどの一般に不活性ガスが、１つまたは複数のガスポート９８２を介して裏面ギャップ９７８に流入し得る。次にこのガスは、周縁壁フィーチャ９７７に遭遇する前に半径方向外方に流れることができ、その結果、そのような半径方向外方の流れが制限され、ガスの高圧領域が基板９２２と上部プレート９２８との間に閉じ込められることになる。周縁壁９７７を越えて漏れる不活性ガスは、最終的には、基板９２２の外縁と上部エッジリング９３８の一部との間の半径方向ギャップ９８０を通って流出する可能性がある。そのようなガスは、シャワーヘッド９１０によって放出されるガスが基板９２２の下面に達するのを防止するように作用することによって、実施される処理動作による望ましくない影響から基板の下面を保護する役割を果たし得る。同時に、裏面ギャップ９７８の領域に放出されたガスは、基板９２２と上部プレート９２８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、それによって上部プレート９２８が基板９２２をより効果的に加熱または冷却することが可能になる。周縁壁によって提供される高圧により、裏面ギャップ９７８の領域内のガスはチャンバの残りの部分のガスよりも高密度になり得、したがって基板９２２と上部プレート９２８との間により効果的な熱結合を提供し得る。

【0163】

コントローラ９８４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９００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。

【0164】

イメージング層および／または下層が基板９２２上に堆積されると、基板９２２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処理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日に出願された「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳＦＯＲＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴＤＲＹＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ」と題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０３８９６８号に記載されており、上記の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0165】

実験
図１１は、異なる温度における不安定種の拡散を低減する際の拡散バリア層の有効性を示す実験結果を図示する。この実験では、不安定種は水素であった。各々が図１２Ａ～図１２Ｃに示す構造のうちの１つを有する、３つの基板を試験した。

【0166】

図１２Ａに示すように、第１の基板１２００ａは、ケイ素基板１２０１の上に低温熱堆積窒化ケイ素の層１２０４を含んでいた。低温熱堆積窒化ケイ素は、不安定種として作用する可能性があるかなりの量の水素を含むことが知られている。第１の基板１２００ａに関する結果が、図１１の線１１０１によって示される。

【0167】

図１２Ｂに示すように、第２の基板１２００ｂは、ケイ素基板１２０１と、窒素ドープ炭化ケイ素で作製された拡散バリア層１２０３でキャップされた低温熱堆積窒化ケイ素の層１２０４とを含んでいた。第２の基板１２００ｂに関する結果が、図１１の線１１０２によって示される。図１２Ｂは、低温熱堆積窒化ケイ素の層１２０４の上に位置決めされた窒素ドープ炭化ケイ素の拡散バリア層１２０３を示しているが、これは単に実験および拡散の評価を目的としたものであることを理解されたい。例えば、図２Ａに関連して説明したような本明細書に記載の様々なフォトリソグラフィの実施形態において、これらの層は、拡散バリア層２０３が不安定種の起源となる層（例えば、下層２０４）の下に位置決めされるように切り替えられる。

【0168】

図１２Ｃに示すように、第３の基板１２００ｃは、ケイ素基板１２０１の上に窒素ドープ炭化ケイ素の層１２０３を含んでいた。第３の基板１２００ｃに関する結果が、図１１の線１１０３によって示される。一般に、第１および第２の基板１２００ａおよび１２００ｂの窒化ケイ素層１２０４は類似しており、かつ第２および第３の基板１２００ｂおよび１２００ｃの窒素ドープ炭化ケイ素層１２０３は類似していた。窒化ケイ素層１２０４は約１００ｎｍの厚さを有し、窒素ドープ炭化ケイ素層１２０３は約２５０Åの厚さを有していた。

【0169】

基板１２００ａ～１２００ｃを異なる温度で加熱し、露出層内の水素の量に対応する信号を測定した。図１１は、ｘ軸に沿って異なる温度を示し、かつｙ軸に沿って信号強度を示す。一般に、ｙ軸に沿ったより高い信号強度は、基板上の露出層内のより多量の水素に対応する。

【0170】

図１１のデータを使用して、特定の温度で第１の層（例えば、この例では窒化ケイ素層１２０４）から拡散バリア層を通る不安定種（例えば、この例では水素）の拡散を阻止する際に拡散バリア層（例えば、この例では窒素ドープ炭化ケイ素層１２０３）がどの程度有効であるかを計算することができる。以下の式１は、例示的な計算を提供する：

【数1】

ａ＝キャッピング層のない、不安定種の起源となる露出層を有する基板からの信号強度（例えば、図１１の線１１０１に対応する、図１２Ａの第１の基板１２００ａから）、
ｂ＝不安定種の起源となる層の上に露出した拡散バリア層を有する基板からの信号強度（例えば、図１１の線１１０２に対応する、図１２Ｂの第２の基板１２００ｂから）、およびｃ＝不安定種の起源となる他の層がない、露出した拡散バリア層を有する基板からの信号強度（例えば、図１１の線１１０３に対応する、図１２Ｃの第３の基板１２００ｃから）。

【0171】

式１では、Ｈ_blockingはパーセンテージとして表され、試験される温度ごとに計算することができる。図１１は、異なる温度でラベル付けされたａ、ｂ、およびｃを示しているが、これは単に例示を目的としたものである。Ｈ_blockingが計算されるとき、信号強度は特定の温度で考慮される。さらに、式１はＨ_blockingに明示的に関連しているが、この同じ技法を他の不安定種の拡散の評価にも同様に使用することができることを理解されたい。

【0172】

関連する実験では、図１１に関連して説明したような一連の潜在的な拡散バリア層を試験し、各層についてのＨ_blockingの程度を異なる温度で計算した。拡散バリア層の厚さは、約５０～２５０Åの範囲である。試験された異なるタイプの拡散バリア層のうち、最も優れたＨ_blocking性能を示したものは、酸化アルミニウムおよび窒素ドープ炭化ケイ素であった。以下の表１は、この実験の最も有望な結果を示しており、結果は４５０℃と５００℃の両方で示されている。

【表1】

【0173】

これらの実験は、拡散バリア層が第１の層から第２の層への不安定種の拡散を低減するのに非常に効果的であり得ることを示す。図１Ａ～図１Ｃおよび図２Ａ～図２Ｃ、特に図１Ｃおよび図２Ｃに関連して上述したように、一方向への（例えば、下層から拡散バリア層、ハードマスク層などの下にある層に下方への）不安定種の拡散を低減すると、反対方向への（例えば、下層から放射線感受性イメージング層などの上にある層に上方への）拡散が比較的大きくなる。この反対方向／上方への拡散は、図３Ａおよび図３Ｂに関連して説明したように、例えば放射線感受性イメージング層内で望ましい化学変化をもたらす。したがって、図２Ａに示すように、下層とハードマスクとの間に含まれる拡散バリア層は、放射線感受性イメージング層への不安定種の拡散を最大化するために使用され、それによってこの拡散の結果として放射線感受性イメージング層内で生じる望ましい化学変化を最大化することができる。

【0174】

定義
「脂肪族」とは、少なくとも１個の炭素原子～５０個の炭素原子（Ｃ_1-50）、例えば１～２５個の炭素原子（Ｃ_1-25）、または１～１０個の炭素原子（Ｃ_1-10）を有する炭化水素基を意味し、これはアルカン（またはアルキル）、アルケン（またはアルケニル）、アルキン（またはアルキニル）を含み、それらの環状バージョンを含み、さらに直鎖および分岐鎖配列、ならびにすべての立体異性体および位置異性体も含む。そのような脂肪族は、非置換であるか、またはアルキル基について本明細書で説明される基などの１つまたは複数の基で置換することができる。

【0175】

「アルケニル」とは、１つまたは複数の二重結合を有する任意選択で置換されたＣ_2-24アルキル基を意味する。アルケニル基は、環式（例えば、Ｃ_3-24シクロアルケニル）または非環式であり得る。アルケニル基はまた、置換または非置換であり得る。例えば、アルケニル基は、アルキルについて本明細書で説明される１つまたは複数の置換基で置換することができる。

【0176】

「アルコキシ」とは、－ＯＲを意味し、Ｒは、本明細書で説明される任意選択で置換されたアルキル基である。例示的なアルコキシ基には、メトキシ、エトキシ、ブトキシ、トリハロアルコキシ、例えばトリフルオロメトキシなどが挙げられる。アルコキシ基は、置換または非置換であり得る。例えば、アルコキシ基は、アルキルについて本明細書で説明される１つまたは複数の置換基で置換することができる。例示的な非置換アルコキシ基には、Ｃ_1-3、Ｃ_1-6、Ｃ_1-12、Ｃ_1-16、Ｃ_1-18、Ｃ_1-20、またはＣ_1-24アルコキシ基が挙げられる。

【0177】

「アルキル」および接頭語「アルク」とは、１～２４個の炭素原子の分枝または非分枝の飽和炭化水素基、例えばメチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ－プロピル（ｎ－Ｐｒ）、イソプロピル（ｉ－Ｐｒ）、シクロプロピル、ｎ－ブチル（ｎ－Ｂｕ）、イソブチル（ｉ－Ｂｕ）、ｓ－ブチル（ｓ－Ｂｕ）、ｔ－ブチル（ｔ－Ｂｕ）、シクロブチル、ｎ－ペンチル、イソペンチル、ｓ－ペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エイコシル、テトラコシルなどを意味する。アルキル基は、環状（例えば、Ｃ_3-24シクロアルキル）または非環状とすることができる。アルキル基は、分岐または非分岐であり得る。アルキル基はまた、置換または非置換であり得る。例えば、アルキル基は、ハロアルキルを含むことができ、アルキル基は、本明細書で説明される１つまたは複数のハロ基によって置換される。別の例では、アルキル基は、以下からなる群から独立して選択される１、２、３個、または２個以上の炭素のアルキル基の場合には４個の置換基で置換することができる：（１）Ｃ_1-6アルコキシ（例えば、－Ｏ－Ａｋ、Ａｋは、任意選択で置換されたＣ_1-6アルキルである）、（２）アミノ（例えば、－ＮＲ^N1Ｒ^N2、Ｒ^N1およびＲ^N2の各々は、独立して、Ｈまたは任意選択で置換されたアルキルであり、またはＲ^N1およびＲ^N2は、各々が結合している窒素原子と一緒になって、ヘテロシクリル基を形成する）、（３）アリール、（４）アリールアルコキシ（例えば、－Ｏ－Ｌｋ－Ａｒ、Ｌｋは、任意選択で置換されたアルキルの二価形態であり、Ａｒは、任意選択で置換されたアリールである）、（５）アリーロイル（例えば、－Ｃ（Ｏ）－Ａｒ、Ａｒは、任意選択で置換されたアリールである）、（６）シアノ（例えば、－ＣＮ）、（７）カルボキシアルデヒド（例えば、－Ｃ（Ｏ）Ｈ）、（８）カルボキシル（例えば、－ＣＯ₂Ｈ）、（９）Ｃ_3-8シクロアルキル（例えば、一価の飽和または不飽和非芳香族環状Ｃ_3-8炭化水素基）、（１０）ハロ（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ）、（１１）ヘテロシクリル（例えば、別段の指定がない限り、窒素、酸素、リン、硫黄、またはハロなどの１、２、３、または４個の非炭素ヘテロ原子を含む５、６、または７員環）、（１２）ヘテロシクリルオキシ（例えば、－Ｏ－Ｈｅｔ、Ｈｅｔは、本明細書で説明されるヘテロシクリルである）、（１３）ヘテロシクリロイル（例えば、－Ｃ（Ｏ）－Ｈｅｔ、Ｈｅｔは、本明細書で説明されるヘテロシクリルである）、（１４）ヒドロキシル（例えば、－ＯＨ）、（１５）Ｎ－保護アミノ、（１６）ニトロ（例えば、－ＮＯ₂）、（１７）オキソ（例えば、＝Ｏ）、（１８）－ＣＯ₂Ｒ^A、Ｒ^Aは、（ａ）Ｃ_1-6アルキル、（ｂ）Ｃ_4-18アリール、および（ｃ）（Ｃ_4-18アリール）Ｃ_1-6アルキル（例えば、－Ｌｋ－Ａｒ、Ｌｋは、任意選択で置換されたアルキル基の二価形態であり、Ａｒは、任意選択で置換されたアリールである）からなる群から選択される、（１９）－Ｃ（Ｏ）ＮＲ^BＲ^C、Ｒ^BおよびＲ^Cの各々は、独立して、（ａ）水素、（ｂ）Ｃ_1-6アルキル、（ｃ）Ｃ_4-18アリール、および（ｄ）（Ｃ_4-18アリール）Ｃ_1-6アルキル（例えば、－Ｌｋ－Ａｒ、Ｌｋは、任意選択で置換されたアルキル基の二価形態であり、Ａｒは、任意選択で置換されたアリールである）からなる群から選択される、ならびに（２０）－ＮＲ^GＲ^H、Ｒ^GおよびＲ^Hの各々は、独立して、（ａ）水素、（ｂ）Ｎ－保護基、（ｃ）Ｃ_1-6アルキル、（ｄ）Ｃ_2-6アルケニル（例えば、１つまたは複数の二重結合を有する任意選択で置換されたアルキル）、（ｅ）Ｃ_2-6アルキニル（例えば、１つまたは複数の三重結合を有する任意選択で置換されたアルキル）、（ｆ）Ｃ_4-18アリール、（ｇ）（Ｃ_4-18アリール）Ｃ_1-6アルキル（例えば、Ｌｋ－Ａｒ、Ｌｋは、任意選択で置換されたアルキル基の二価形態であり、Ａｒは、任意選択で置換されたアリールである）、（ｈ）Ｃ_3-8シクロアルキル、および（ｉ）（Ｃ_3-8シクロアルキル）Ｃ_1-6アルキル（例えば、－Ｌｋ－Ｃｙ、Ｌｋは、任意選択で置換されたアルキル基の二価形態であり、Ｃｙは、本明細書で説明される任意選択で置換されたシクロアルキルである）からなる群から選択され、一実施形態では、カルボニル基を介して窒素原子に結合する基は２つも存在しない。アルキル基は、１つまたは複数の置換基（例えば、１つまたは複数のハロまたはアルコキシ）で置換された第一級、第二級、または第三級アルキル基であり得る。いくつかの実施形態では、非置換アルキル基は、Ｃ_1-3、Ｃ_1-6、Ｃ_1-12、Ｃ_1-16、Ｃ_1-18、Ｃ_1-20、またはＣ_1-24アルキル基である。

【0178】

「アルキレン」とは、本明細書で説明されるアルキル基の多価（例えば、二価）形態を意味する。例示的なアルキレン基には、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンなどが挙げられる。いくつかの実施形態では、アルキレン基は、Ｃ_1-3、Ｃ_1-6、Ｃ_1-12、Ｃ_1-16、Ｃ_1-18、Ｃ_1-20、Ｃ_1-24、Ｃ_2-3、Ｃ_2-6、Ｃ_2-12、Ｃ_2-16、Ｃ_2-18、Ｃ_2-20、またはＣ_2-24アルキレン基である。アルキレン基は、分岐または非分岐であり得る。アルキレン基はまた、置換または非置換であり得る。例えば、アルキレン基は、アルキルについて本明細書で説明される１つまたは複数の置換基で置換することができる。

【0179】

「アルキニル」とは、１つまたは複数の三重結合を有する任意選択で置換されたＣ_2-24アルキル基を意味する。アルキニル基は、環式または非環式であることができ、エチニル、１－プロピニルなどによって例示される。アルキニル基はまた、置換または非置換であり得る。例えば、アルキニル基は、アルキルについて本明細書で説明される１つまたは複数の置換基で置換することができる。

【0180】

「アミノ」とは、－ＮＲ^N1Ｒ^N2を意味し、Ｒ^N1およびＲ^N2の各々は、独立して、Ｈ、任意選択で置換されたアルキル、または任意選択で置換されたアリールであり、またはＲ^N1およびＲ^N2は、各々が結合している窒素原子と一緒になって、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を形成する。

【0181】

「芳香族」とは、別段の指定がない限り、単環（例えば、フェニル）、または少なくとも１つの環が芳香族（例えば、ナフチル、インドリル、またはピラゾロピリジニル）である複数の縮合環を有する環状の共役基または５～１５個の環原子の部分を意味し、すなわち、少なくとも１つの環、および任意選択で複数の縮合環は、連続的な非局在化π電子系を有する。典型的には、面外π電子の数は、ヒュッケル則（４ｎ＋２）に対応する。親構造への結合点は、典型的には、縮合環系の芳香族部分を介する。そのような芳香族は、非置換であるか、またはアルキル基もしくはアリール基について本明細書で説明される基などの１つまたは複数の基で置換することができる。さらに他の置換基には、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロ、硝酸塩、シアノ、スルホン酸塩、スルホニルなどが挙げられ得る。

【0182】

「アリール」とは、限定はしないが、例えば、インダニル、テトラヒドロナフチル、フルオレニルなどの縮合ベンゾ－Ｃ_4-8シクロアルキルラジカル（例えば、本明細書で定義される）を含む、フェニル、ベンジル、アントラセニル、アントリル、ベンゾシクロブテニル、ベンゾシクロオクテニル、ビフェニリル、クリセニル、ジヒドロインデニル、フルオランテニル、インダセニル、インデニル、ナフチル、フェナントリル、フェノキシベンジル、ピセニル、ピレニル、テルフェニルなどを含む任意の炭素ベースの芳香族基を含む基を意味する。アリールという用語はまた、芳香族基の環内に組み込まれた少なくとも１つのヘテロ原子を有する芳香族基を含む基として定義されるヘテロアリールを含む。ヘテロ原子の例には、限定はしないが、窒素、酸素、硫黄、およびリンが挙げられる。同様に、アリールという用語にも含まれる非ヘテロアリールという用語は、ヘテロ原子を含まない芳香族基を含む基を定義する。アリール基は、置換または非置換であり得る。アリール基は、１、２、３、４、または５個の置換基、例えばアルキルについて本明細書で説明される置換基で置換することができる。特定の実施形態では、非置換アリール基は、Ｃ_4-18、Ｃ_4-14、Ｃ_4-12、Ｃ_4-10、Ｃ_6-18、Ｃ_6-14、Ｃ_6-12、またはＣ_6-10アリール基である。

【0183】

「炭化物」とは、少なくとも１つの炭素原子および少なくとも１つの他の元素を含む化合物を意味する。

【0184】

「カルボニル」とは、－Ｃ（Ｏ）－基を意味し、＞Ｃ＝Ｏ、または－ＣＯ基として表すこともできる。

【0185】

「カルボキシル」とは、－ＣＯ₂Ｈ基を意味する。

【0186】

「カルボキシアルデヒド」とは、－Ｃ（Ｏ）Ｈ基を意味する。

【0187】

「シアノ」とは、－ＣＮ基を意味する。

【0188】

「シクロアルケニル」とは、別段の指定がない限り、１つまたは複数の二重結合を有する３～８個の炭素の一価の不飽和非芳香族または芳香族環状炭化水素基を意味する。シクロアルケニル基はまた、置換または非置換であり得る。例えば、シクロアルケニル基は、アルキルについて本明細書で説明されるものを含む１つまたは複数の基で置換することができる。

【0189】

「シクロアルキル」とは、別段の指定がない限り、３～８個の炭素の一価の飽和または不飽和非芳香族または芳香族環式炭化水素基を意味し、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロペンタジエニル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、ビシクロ［２．２．１．］ヘプチルなどによって例示される。シクロアルキル基はまた、置換または非置換であり得る。例えば、シクロアルキル基は、アルキルについて本明細書で説明されるものを含む１つまたは複数の基で置換することができる。

【0190】

「拡散バリア層」とは、下層とハードマスク層との間に位置決めされた材料の層を意味し、拡散バリア層の材料は、下層からハードマスク層への不安定種の拡散を低減する。

【0191】

「線量」とは、フォトリソグラフィ動作中に放射線感受性層に化学変化を誘発するために半導体基板に提供される放射線の量を意味する。

【0192】

「エステル」とは、本明細書で使用される場合、－ＯＣ（Ｏ）Ａ¹または－Ｃ（Ｏ）ＯＡ¹を意味し、Ａ¹は、本明細書で説明されるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、ヘテロシクロアルキル基、またはヘテロシクロアルケニル基であり得る。

【0193】

「ハロ」とは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩを意味する。

【0194】

「ハロアルキル」とは、１つまたは複数のハロで置換された、本明細書で定義されるアルキル基を意味する。

【0195】

「ハードマスク」とは、エッチング動作中にマスクとして作用する材料を意味し、従来のソフト有機ポリマーレジストなどのソフトマスク材料ではない。

【0196】

「ヘテロアルキル」とは、１、２、３、または４個の非炭素ヘテロ原子（例えば、窒素、酸素、リン、硫黄、セレン、またはハロからなる群から独立して選択される）を含む、本明細書で定義されるアルキル基を意味する。

【0197】

「ヘテロシクリル」とは、別段の指定がない限り、３、４、５、６、または７員環（例えば、５、６、または７員環）を意味し、１、２、３、または４個の非炭素ヘテロ原子（例えば、窒素、酸素、リン、硫黄、セレン、またはハロからなる群から独立して選択される）を含む。３員環は、０～１個の二重結合を有し、４および５員環は、０～２個の二重結合を有し、６および７員環は、０～３個の二重結合を有する。「ヘテロシクリル」という用語はまた、二環式、三環式、および四環式基を含み、上記の複素環のいずれかは、アリール環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロペンタン環、シクロペンテン環、およびインドリル、キノリル、イソキノリル、テトラヒドロキノリル、ベンゾフリル、ベンゾチエニルなどの別の単環式複素環からなる群から独立して選択される１つ、２つ、または３つの環に縮合している。ヘテロシクリル基は、置換または非置換であり得る。例えば、ヘテロシクリル基は、アルキルについて本明細書で説明される１つまたは複数の置換基で置換することができる。

【0198】

「ヘテロシクリルオキシ」とは、酸素原子を介して親分子基に結合した、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を意味する。

【0199】

「ヘテロシクリロイル」とは、カルボニル基を介して親分子基に結合した、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を意味する。

【0200】

「ヒドロカルビル」とは、炭化水素から水素原子を除去することによって形成される一価の基を意味する。非限定的な非置換ヒドロカルビル基には、本明細書で定義されるアルキル、アルケニル、アルキニル、およびアリールが挙げられ、これらの基は、炭素原子および水素原子のみを含む。ヒドロカルビル基は、置換または非置換であり得る。例えば、ヒドロカルビル基は、アルキルについて本明細書で説明される１つまたは複数の置換基で置換することができる。他の実施形態では、本明細書の任意のアルキル基またはアリール基は、本明細書で定義されるヒドロカルビル基で置き換えることができる。本明細書で使用される場合、「ヒドロカルビル末端」は、炭化水素末端と互換的に使用され、（Ｃ_xＨ_y）末端の式を有する化合物を指す。

【0201】

「均質」とは、均一を意味する。均質である層は、組成が均一である。均質な層は、単一の材料であってもよいし、２つ以上の材料の均一な混合物であってもよい。均質な層は、組成勾配を有さず、２つ以上の材料の不均一な組み合わせも有さない。

【0202】

「ヒドロキシル」とは、－ＯＨを意味する。

【0203】

「不安定種」とは、第１の材料（例えば、不安定種の起源となる材料）内で、または第１の材料から第２の材料に（例えば、不安定種の起源となる材料から近接する材料に）移動する可能性が高い種を意味する。

【0204】

「金属オキシポリマー」とは、金属原子と酸素原子の両方を含むポリマーを意味する。金属原子は、酸素原子に直接結合していてもしていなくてもよい。

【0205】

「ネガ型フォトレジスト」とは、光に露光されたフォトレジストの部分がフォトレジスト現像液に対して不溶性になるか、あるいは放射線への露光後に選択的に保持されるフォトレジストを意味する。

【0206】

「窒化物」とは、少なくとも１つの窒素原子および少なくとも１つの他の元素を含む化合物を意味する。

【0207】

「ニトロ」とは、－ＮＯ₂基を意味する。

【0208】

「不均質」とは、均一ではないことを意味する。不均質な層は、少なくとも１つの性質に関して不均一性を有する。不均質な層は、２つ以上の材料の不均一な混合物を含んでもよい。不均質な層はまた、１つまたは複数の性質に関して勾配を含む場合がある。

【0209】

「酸化物」とは、少なくとも１つの酸素原子および少なくとも１つの他の元素を含む化合物を意味する。

【0210】

「オキソ」とは、＝Ｏ基を意味する。

【0211】

「オキシ」とは、－Ｏ－を意味する。

【0212】

「酸炭化物」とは、少なくとも１つの酸素原子および少なくとも１つの炭素原子を含む化合物を意味する。

【0213】

「酸窒化物」とは、少なくとも１つの酸素原子および少なくとも１つの窒素原子を含む化合物を意味する。

【0214】

「パターニング構造」とは、フォトリソグラフィでの使用を意図した部分的に製作された半導体デバイスを意味する。

【0215】

「光架橋性」とは、放射線に露光されると架橋する材料を意味する。

【0216】

「光分解性」とは、放射線下で親水性生成物を生成する材料を意味する。

【0217】

「光重合性」とは、放射線に露光されると重合を開始する材料を意味する。そのような材料は、典型的には、放射線に露光されるとフリーラジカルを生成する。

【0218】

「ポジ型フォトレジスト」とは、放射線に露光されたフォトレジストの部分がフォトレジスト現像液に対して可溶性になるか、あるいは放射線への露光後に選択的に除去されるフォトレジストを意味する。

【0219】

「放射線感受性イメージング層」とは、フォトリソグラフィ動作中など、放射線に露光されると変化しやすい材料の層を意味する。

【0220】

「放射線分解性配位子」とは、中心原子に結合して複合体を形成し、放射線の適用により中心原子から切断することが可能なイオンまたは分子を意味する。本明細書で使用される場合、放射線分解性および放射線切断可能という用語は、互換的に使用される。

【0221】

「スルホニル」とは、－Ｓ（Ｏ）₂Ａ¹を意味し、Ａ¹は、本明細書で説明される水素基、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、ヘテロシクロアルキル基、またはヘテロシクロアルケニル基であり得る。

【0222】

「チオ」とは、－Ｓ－基を意味する。

【0223】

「チオール」とは、－ＳＨ基を意味する。

【0224】

「下層」とは、放射線感受性イメージング層とハードマスク層との間に位置決めされた層を意味し、本明細書で説明される不安定種を含む。

【0225】

本明細書で使用される場合、「約」という用語は、列挙された値の±１０％を意味する。本明細書で使用される場合、この用語は、列挙された値、値の範囲、または１つまたは複数の範囲の終点を修飾する。

【0226】

本明細書で使用される場合、「上部」、「底部」、「上側」、「下側」、「上方」、および「下方」という用語は、構造間の相対的な関係を提供するために使用される。これらの用語の使用は、特定の構造が装置内の特定の場所に位置されなければならないことを示したり要求したりするものではない。

【0227】

結論
前述の実施形態は、明確な理解のために多少詳しく説明されてきたが、一定の変更および修正が添付の特許請求の範囲の範囲内で実践されてもよいことは明らかであろう。本実施形態のプロセス、システム、および装置の実施には多くの別の方法があることに留意されたい。したがって、本実施形態は、限定ではなく例示と見なされるべきであり、それらの実施形態は本明細書に述べられる詳細に限定されるべきではない。

【図1A】