DE102021101893A1 - Verhindern eines ausgasens einer fotolackschicht - Google Patents

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Yen-Yu Chen
Chih-Cheng Liu
Yi-Chen Kuo
Jr-Hung Li
Tze-Liang Lee
Ming-Hui Weng
Yahru CHENG
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Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung umfasst ein Ausbilden einer Fotolackschicht über einem Substrat und ein Ausbilden eines dehydrierten Films über der Fotolackschicht. Die Fotolackschicht wird selektiv mit aktinischer Strahlung belichtet, um einen belichteten Abschnitt und einen nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht auszubilden. Die Fotolackschicht wird entwickelt, um den nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht und einen ersten Abschnitt des dehydrierten Films über dem nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht zu entfernen. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ätzen des Substrats durch Verwenden des belichteten Abschnitts der Fotolackschicht als einer Maske.

Description

  • VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/041,058 , die am 18. Juni 2020 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier durch Rückbezug aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND
  • Da Verbrauchergeräte als Antwort auf Verbrauchernachfrage immer kleiner wurden, haben sich auch die einzelnen Komponenten dieser Vorrichtungen notwendigerweise verkleinert. Halbleitervorrichtungen, die eine Hauptkomponente von Vorrichtungen, wie z.B. Mobiltelefonen, Computer-Tablets und dergleichen, ausmachen, wurden unter Druck gesetzt, immer kleiner zu werden, wobei damit ein entsprechender Druck auf die einzelnen Bauelemente (z.B. Transistoren, Widerstände, Kondensatoren usw.) innerhalb der Halbleitervorrichtungen einherging, ebenfalls verkleinert zu werden.
  • Eine technologische Voraussetzung, die in Prozessen zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen verwendet wird, stellt das Verwenden von fotolithografischen Materialien dar. Solche Materialien werden auf eine Fläche einer zu strukturierenden Schicht aufgetragen und anschließend mit einer Energie, die selbst strukturiert wurde, belichtet. Eine solche Belichtung modifiziert die chemischen und physischen Eigenschaften der belichteten Gebiete des lichtempfindlichen Materials. Diese Modifizierung kann, zusammen mit der fehlenden Modifikation in Gebieten des lichtempfindlichen Materials, die nicht belichtet wurden, ausgenutzt werden, um ein Gebiet zu entfernen, ohne das andere zu entfernen.
  • Mit der kleiner werdenden Größe einzelner Bauelemente wurden jedoch Prozessfenster für eine fotolithografische Verarbeitung immer enger. Von daher sind Fortschritte im Bereich der fotolithografischen Verarbeitung notwendig, um die Fähigkeit zur Verkleinerung der Vorrichtungen aufrechtzuerhalten, und weitere Verbesserungen sind erforderlich, um die gewünschten Entwurfskriterien zu erfüllen, so dass der Marsch zu immer kleineren Komponenten aufrechterhalten werden kann.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Offenbarung wird am besten aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung verstanden, wenn sie zusammen mit den begleitenden Figuren gelesen wird. Es wird betont, dass gemäß dem Standardverfahren in der Branche verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind und lediglich zu Veranschaulichungszwecken verwendet werden. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein
    • 1 zeigt einen Prozessablauf zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 2 zeigt eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 3 zeigt eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 4A, 4B, 4C und 4D zeigen einen Prozessablauf zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 5A, 5B, 5C und 5D zeigen einen Prozessablauf zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 6A, 6B und 6C zeigen einen Prozessablauf zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 7A und 7B zeigen eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 8A und 8B zeigen eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 9A und 9B zeigen eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 10 zeigt eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 11A, 11B und 11C zeigen metallorganische Vorstufen gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 12 zeigt eine Fotolackabscheidungsvorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 13 zeigt eine Reaktion, die die Fotolackschicht als Folge eines Belichtens mit aktinischer Strahlung und eines Erhitzens gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung durchläuft.
    • 14 zeigt eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 15 zeigt eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 16A und 16B zeigen eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 17A und 17B zeigen eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 18A und 18B zeigen eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 19 zeigt eine Prozessstufe eines sequenziellen Vorgangs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Es versteht sich, dass die nachstehende Offenbarung viele verschiedene Ausführungsformen, oder Beispiele, zum Implementieren verschiedener Merkmale der Offenbarung bereitstellt. Konkrete Ausführungsformen oder Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind nachstehend beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese stellen selbstverständlich lediglich Beispiele dar und sind nicht im beschränkenden Sinne gedacht. Zum Beispiel sind Abmessungen von Elementen nicht auf den offenbarten Bereich oder die offenbarten Werte beschränkt, sondern können von Prozessbedingungen und/oder gewünschten Eigenschaften der Vorrichtung abhängig sein. Des Weiteren kann das Ausbilden eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, in denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt ausgebildet werden, und kann ebenfalls Ausführungsformen umfassen, in denen zusätzliche Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element ausgebildet werden können, so dass das erste und das zweite Element möglicherweise nicht in direktem Kontakt stehen. Verschiedene Elemente können der Einfachheit und Klarheit halber beliebig in verschiedenen Maßstäben gezeichnet sein.
  • Außerdem können hierin Begriffe, die sich auf räumliche Relativität beziehen, wie z.B. „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „oberhalb“, „oberer“ und dergleichen, zur Erleichterung der Besprechung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element oder Merkmal (zu anderen Elementen oder Merkmalen), wie in den Figuren dargestellt, zu beschreiben. Die Begriffe, die räumliche Relativität betreffen, sollen verschiedene Ausrichtungen der verwendeten oder betriebenen Vorrichtung zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann auf eine andere Weise ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder anders ausgerichtet), und die hier verwendeten Bezeichnungen, die räumliche Relativität betreffen, können gleichermaßen dementsprechend ausgelegt werden. Außerdem kann der Begriff „hergestellt aus“ entweder „umfassend“ oder „bestehend aus“ bedeuten.
  • Da die Halbleiterindustrie zur Erzielung einer höheren Bauelementdichte, einer höheren Leistungsfähigkeit und niedrigerer Kosten die Nanometer-Technologieknoten erreichte, bestehen Herausforderungen hinsichtlich der Reduzierung der Halbleiterstrukturgröße. Lithografie unter Einsatz von extrem ultraviolettem Licht (EUVL) wurde entwickelt, um kleinere Halbleitervorrichtungsstrukturgrößen zu bilden und eine Vorrichtungsdichte auf einem Halbleiterwafer zu erhöhen. Um die EUVL zu verbessern, ist ein Erhöhen des Waferbelichtungsdurchsatzes erwünscht. Ein Waferbelichtungsdurchsatz kann mithilfe einer erhöhten Belichtungsleistung oder einer erhöhten Fotolack-Fotogeschwindigkeit (Sensitivität) verbessert werden.
  • Metallhaltige Fotolacke werden bei Extrem-Ultraviolett-Lithografie verwendet, weil Metalle eine hohe Absorptionskapazität der EUV-Strahlung aufweisen. Metallhaltige Fotolacke absorbieren jedoch Umgebungsfeuchtigkeit und -sauerstoff, was die Strukturauflösung verschlechtern kann. Die Absorption von Feuchtigkeit und Sauerstoff kann die Vernetzungsreaktion in der Fotolackschicht initiieren, wodurch die Löslichkeit der nicht belichteten Bereiche im Fotolack für den Fotolackentwickler verringert wird. Außerdem können flüchtige Vorstufen in der Fotolackschicht vor dem Strahlungsbelichtungs- und Entwicklungsvorgang ausgasen, was dazu führen würde, dass sich die Qualität der Fotolackschicht im Laufe der Zeit ändert, und eine Verunreinigung der Halbleitervorrichtungs-Prozesskammer, der Handhabungsausrüstung und anderer Halbleiterwafer verursachen kann. Die Fotolackschicht-Feuchtigkeits- und -Sauerstoffabsorption und Fotolackschichtausgasung beeinflussen negativ die Lithografieleistung und erhöhen Defekte.
  • Um eine Feuchtigkeits- und -Sauerstoffabsorption und Fotolackausgasung zu verhindern, behandeln Ausführungsformen der Offenbarung die Fläche der Fotolackschicht, um einen dehydrierten Film (oder Barrierefilm) über der Fotolackschicht auszubilden. Der dehydrierte Film oder der Barrierefilm bildet eine Barriere, die verhindert, dass flüchtige Bestandteile aus der Fotolackschicht ausgasen, und verhindert, das Umgebungswasser und - sauerstoff mit der Fotolackschicht reagieren.
  • 1 zeigt einen Prozessablauf zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsformen der Offenbarung. Ein Fotolack wird in einigen Ausführungsformen auf einer Fläche einer zu strukturierenden Schicht oder eines Substrats 10 in Vorgang S110 aufgeschichtet, um eine Fotolackschicht 15 auszubilden, wie in 2 dargestellt. In einigen Ausführungsformen ist der Fotolack ein metallhaltiger Fotolack, der durch eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder eine Atomlagenabscheidung (ALD) ausgebildet wird. In einigen Ausführungsformen wird die metallhaltige Fotolackschicht mithilfe eines Rotationsbeschichtungsverfahrens ausgebildet.
  • Eine Oberflächenbehandlung S120 wird anschließend an der Fotolackschicht 15 durchgeführt, um eine oberflächenbehandelte Schicht (oder einen dehydrierten Film) 20 auszubilden, wie in 3 dargestellt. Oberflächenbehandlungen S120 gemäß den Ausführungsformen der Offenbarung wandeln die Oberfläche der Fotolackschicht 15 durch eine Dehydratisierungsreaktion in einen dehydrierten Film 20 um. Als Folge der Dehydratisierungsreaktion weist der dehydrierte Film 20 eine höhere Metalldichte als jene der darunterliegenden metallhaltigen Fotolackschicht 15 auf. In einigen Ausführungsformen umfasst die Oberflächenbehandlung eine thermische Behandlung, eine Oberflächenoxidation, eine Aussetzung einem Lösungsmitteldampf oder eine Belichtung mit ultravioletter Strahlung. In einigen Ausführungsformen wird keine zusätzliche Beschichtungsschicht auf dem dehydrierten Film 20 ausgebildet.
  • 4A bis 4D zeigen Fotolack-Oberflächenbehandlungen gemäß den Ausführungsformen der Offenbarung. Wie in 4A dargestellt, wird eine metallhaltige Fotolackschicht 15 über einem Halbleitersubstrat 10 ausgebildet. Flüchtige metallhaltige Fotolackvorstufen 17 können aus der Fotolackschicht ausgasen. Eine Oberflächenbehandlung 19 wird anschließend auf der Fläche der Fotolackschicht 15 durchgeführt, wie in 4B dargestellt. Die Oberflächenbehandlung 19 verursacht eine Dehydratisierungsreaktion an der Fläche der Fotolackschicht 15, wodurch ein dehydrierter Film 20 ausbildet wird, der das Ausgasen der metallhaltigen Fotolackvorstufen 17 aus der Fotolackschicht 15 blockiert. Der dehydrierte Film 20 fängt metallhaltige Vorstufen 17 in der Fotolackschicht 15 ein und verhindert, dass die Vorstufen 17 die Halbleitervorrichtungs-Verarbeitungslinie, die Prozesskammern, Verarbeitungswerkzeuge, Transportmechanismen umfasst, und andere in Verarbeitung befindliche Halbleiterwafer kontaminieren.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 bis zu einer Dicke von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, und in anderen Ausführungsformen bis zu einer Dicke von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm ausgebildet. In einigen Ausführungsformen weist der dehydrierte Film eine Dicke im Bereich von ungefähr 0,1 nm bis ungefähr 5 nm auf, und in anderen Ausführungsformen weist er eine Dicke im Bereich von ungefähr 0,2 nm bis ungefähr 2 nm auf. In einigen Ausführungsformen liegt ein Verhältnis einer Dicke des dehydrierten Films zu einer ursprünglichen Dicke der ausgebildeten Fotolackschicht im Bereich von 1/100 bis 1/10. Wenn der dehydrierte Film dicker ist als das obere Ende der offenbarten Bereiche, wird es schwierig, den dehydrierten Film nach den fotolithografischen Strukturierungsvorgängen zu entfernen. Außerdem kann die Fotolackschicht unter dem dehydrierten Film zu dünn werden, so dass die Fotolackstrukturauflösung negativ beeinflusst wird. Außerdem kann ein zu dicker dehydrierter Film zu viel von der aktinischen Strahlung während der Belichtung mit aktinischer Strahlung S130 verdecken, so dass untere Abschnitte der Fotolackschicht unzureichend belichtet werden. Wenn andererseits die Dicke des dehydrierten Films kleiner ist als das untere Ende der offenbarten Bereiche, verhindert der dehydrierte Film möglicherweise unzureichend ein Fotolack-Ausgasen und Wasser- und Sauerstoffabsorption der Fotolackschicht.
  • Der dehydrierte Film 20 kann mithilfe mehrerer verschiedener Prozesse ausgebildet werden. In einer Ausführungsform ist die Oberflächenbehandlung 19 eine thermische Behandlung. In einigen Ausführungsformen wird das mit Fotolack beschichtete Substrat in einem Ofen mit einem Heizelement 19a, das über der oberen Fläche der Fotolackschicht 15 positioniert ist, angeordnet, wie in 4D dargestellt. In einigen Ausführungsformen ist das Heizelement eine Infrarot-Heizlampe, die über der oberen Fläche der Fotolackschicht 15 angeordnet ist. Die obere Fläche der Fotolackschicht 15 wird auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 80 °C bis ungefähr 150 °C für ungefähr 1 min bis ungefähr 10 min erhitzt. Wenn die Temperatur über dem oberen Ende des offenbarten Bereichs liegt oder die Dauer des Erhitzens länger ist als das obere Ende des offenbarten Bereichs, ist der dehydrierte Film 20 möglicherweise zu dick. Wie vorstehend besprochen, ist die Fotolackstrukturauflösung beeinträchtigt, wenn der dehydrierte Film 20 zu dick ist, und es wird schwierig, den dehydrierten Film zu entfernen. Wenn die Temperatur zu hoch ist, kann sich außerdem der Fotolackfilm zersetzen. Wenn andererseits die Fotolackschicht 15 auf eine Temperatur unterhalb des offenbarten Bereichs oder für eine Zeitdauer, die kürzer ist als der offenbarte Bereich, erhitzt wird, kann der dehydrierte Film 20 zu dünn sein. Wie vorstehend beschrieben, verhindert möglicherweise, wenn der dehydrierte Film 20 zu dünn ist, der dehydrierte Film ein Ausgasen des Fotolacks und eine Wasser- und Sauerstoffabsorption der Fotolackschicht nicht hinreichend. In einigen Ausführungsformen wird kein Heizelement unter dem Substrat oder der Substratbühne, auf der das Substrat angeordnet wird, bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen wird das Substrat oder die Substratbühne gekühlt, um das Substrat oder den Wafer auf einer niedrigeren Temperatur zu halten als die Fotolackschicht Oberfläche. In einigen Ausführungsformen wird das Substrat oder der Wafer auf einer Temperatur von ungefähr 20°C bis ungefähr 30 °C gehalten.
  • In einer anderen Ausführungsform ist die Oberflächenbehandlung 19 eine Oxidationsbehandlung. In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 einem Oxidationsmittel, wie z.B. Ozon (O3) ausgesetzt, um die Fläche der Fotolackschicht 15 zu oxidieren, um den dehydrierten Film 20 auszubilden. In einigen Ausführungsformen wird der Ozon bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 65 °C bis ungefähr 100 °C angewendet. In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 dem Ozon bei einem Druck von ungefähr 1 mTorr bis ungefähr 10 Torr für ungefähr 5 s bis ungefähr 30 s ausgesetzt. Wenn die Temperatur, der Ozondruck oder die Dauer der Ozonaussetzung über den offenbarten Bereichen liegt, kann der dehydrierte Film 20 zu dick sein. Wie vorstehend besprochen, ist die Fotolackstrukturauflösung beeinträchtigt, wenn der dehydrierte Film 20 zu dick ist, und es wird schwierig, den dehydrierten Film zu entfernen. Wenn andererseits die Temperatur, der Ozondruck oder die Dauer der Ozonaussetzung unter den offenbarten Bereichen liegt, kann der dehydrierte Film 20 zu dünn sein. Wie vorstehend beschrieben, verhindert möglicherweise, wenn der dehydrierte Film 20 zu dünn ist, der dehydrierte Film ein Ausgasen des Fotolacks und eine Wasser- und Sauerstoffabsorption der Fotolackschicht nicht hinreichend. In einigen Ausführungsformen werden andere Oxidationsmittel, die Stickstoffdioxid und Sauerstoffradikale aufweisen, verwendet, um die Fotolackschicht 15 zu oxidieren. In einigen Ausführungsformen werden Sauerstoffradikale durch eine Fernplasmaquelle erzeugt und über die Fläche der Fotolackschicht 15 eingeführt, um den dehydrierten Film 20 auszubilden.
  • In einer anderen Ausführungsform ist die Oberflächenbehandlung 19 eine Aussetzung einem Lösungsmitteldampf. In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 einem Lösungsmitteldampf, wie z.B. Wasserstoffperoxid; Peressigsäure; einem Alkohol, wie z.B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec-Butanol, tert-Butanol, 1-Pentanol, 2-Pentanol, 3-Pentanol, Isoamylalkohol, 2-Methyl-1-butanol, 2,2-Dimethylpropan-1-ol, 3-Methyl-2-butanol oder 2-Methylbutan-2-ol; einem Polyhydroxyalkohol, wie z.B. Ethylenglykol oder Glycerin; einem Ether, wie z.B. Methyl-tert-butylether, Diisopropylether, Dimethoxyethan; Benzol; Toluol; Dimethylbenzol; oder Aceton ausgesetzt, um den dehydrierten Film 20 auszubilden. In einigen Ausführungsformen wird der Lösungsmitteldampf bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 65 °C bis ungefähr 100 °C angewendet. In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 dem Lösungsmitteldampf bei einem Druck von ungefähr 1 mTorr bis ungefähr 10 Torr für ungefähr 5 s bis ungefähr 30 s ausgesetzt. Wenn die Temperatur, der Dampfdruck oder die Dauer der Lösungsmitteldampfaussetzung über den offenbarten Bereichen liegt, kann der dehydrierte Film 20 zu dick sein. Wie vorstehend besprochen, ist die Fotolackstrukturauflösung beeinträchtigt, wenn der dehydrierte Film 20 zu dick ist, und es wird schwierig, den dehydrierten Film zu entfernen. Wenn andererseits die Temperatur, der Dampfdruck oder die Dauer der Lösungsmitteldampfaussetzung unter den offenbarten Bereichen liegt, kann der dehydrierte Film 20 zu dünn sein. Wie vorstehend beschrieben, verhindert möglicherweise, wenn der dehydrierte Film 20 zu dünn ist, der dehydrierte Film ein Ausgasen des Fotolacks und eine Wasser- und Sauerstoffabsorption der Fotolackschicht nicht hinreichend. In einigen Ausführungsformen wird ein Trägergas, wie z.B. N2, H2 oder Ar verwendet, um den Lösungsmitteldampf bereitzustellen.
  • In einer anderen Ausführungsform stellt die Oberflächenbehandlung 19 eine flächendeckende Belichtung der oberen Fläche der Fotolackschicht 15 mit ultravioletter Strahlung dar. In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 mit ultravioletter Strahlung belichtet, die eine Wellenlänge im Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 400 nm aufweist, um eine Vernetzungsreaktion in der oberen Fläche der Fotolackschicht 15 zu induzieren. Die Belichtungsdosis ist wesentlich kleiner als eine Belichtungsdosis, die erforderlich ist, um die gesamte Dicke der Fotolackschicht zu vernetzen. In einigen Ausführungsformen liegt die Belichtungsdosis im Bereich von ungefähr 1 % bis ungefähr 10 % der Belichtungsdosis, der die Fotolackschicht während eines fotolithografischen Strukturierungsvorgangs unterzogen wird. In einigen Ausführungsformen liegt die Belichtungsdosis im Bereich von ungefähr 3,1 eV bis ungefähr 6,2 eV. In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 mit der ultravioletten Strahlung in einer Vakuumumgebung, die einen Druck von ungefähr 1 mTorr bis ungefähr 10 Torr aufweist, ungefähr 5 s bis ungefähr 30 s lang belichtet. Wenn die Belichtungsdosis, der Umgebungsluftdruck oder die Dauer der ultravioletten Strahlungsbelichtung über den offenbarten Bereichen liegen, kann der dehydrierte Film 20 zu dick sein. Wie vorstehend besprochen, ist die Fotolackstrukturauflösung beeinträchtigt, wenn der dehydrierte Film 20 zu dick ist, und es wird schwierig, den dehydrierten Film zu entfernen. Wenn andererseits die Belichtungsdosis, der Umgebungsluftdruck oder die Dauer der Belichtung mit ultravioletter Strahlung unter den offenbarten Bereichen liegt, kann der dehydrierte Film 20 zu dünn sein. Wenn der dehydrierte Film 20 zu dünn ist, verhindert möglicherweise, wie vorstehend beschrieben, der dehydrierte Film ein Ausgasen des Fotolacks und eine Wasser- und Sauerstoffabsorption der Fotolackschicht nicht hinreichend. In einigen Ausführungsformen wird die Substratbühne, auf der das Substrat gehalten wird, bei einer Temperatur von ungefähr 20 °C bis ungefähr 30 °C während der Oberflächenbehandlung gehalten.
  • In einigen Ausführungsformen werden mehrere Oberflächenbehandlungen 19A, 19B, 19C an einer Fotolackschicht 15 durchgeführt, um den dehydrierten Film 20 auszubilden, wie in 5A bis 5D dargestellt. Eine erste Oberflächenbehandlung 19A ist in einigen Ausführungsformen eine thermische Behandlung, wie in 5A dargestellt. Die Parameter der thermischen Behandlung können jenen gleich sein, die vorstehend unter Bezugnahme auf 4A bis 4C offenbart wurden. Die zweite Oberflächenbehandlung 19B ist in einigen Ausführungsformen eine Lösungsmitteldampfbehandlung, wie in 5B dargestellt. Die Parameter der Lösungsmitteldampfbehandlung können jenen gleich sein, die vorstehend unter Bezugnahme auf 4A bis 4C offenbart wurden. Dann wird in einigen Ausführungsformen eine dritte Oberflächenbehandlung 19C, wie z.B. eine Oxidationsbehandlung an der Fotolackschicht 15 durchgeführt, wie in 5C dargestellt. Die Parameter der Oxidationsbehandlung können jenen gleich sein, die vorstehend unter Bezugnahme auf 4A bis 4C offenbart wurden. Wie in 5D dargestellt, blockiert der resultierende dehydrierte Film 20 ein Ausgasen 17 des Fotolacks. Die Parameter jeder Oberflächenbehandlung 19A, 19B und 19C werden derart eingestellt, dass der dehydrierte Film 20 eine Dicke innerhalb eines gewünschten Dickenbereichs, wie z.B. zwischen ungefähr 0,1 nm und ungefähr 5 nm, aufweist. Obwohl die gezeigte Reihenfolge von Oberflächenbehandlungen thermische Behandlung, Lösungsmitteldampfbehandlung und Oxidationsbehandlung vorsieht, wird in einigen Ausführungsformen die Reihenfolge von Oberflächenbehandlungen geändert. Zum Beispiel wird in einigen Ausführungsformen die Lösungsmitteldampfbehandlung zuerst durchgeführt. In anderen Ausführungsformen wird die Oxidationsbehandlung zuerst durchgeführt. In einigen Ausführungsformen wird die Belichtung mit ultravioletter Strahlung ebenfalls durchgeführt. In einigen Ausführungsformen werden zwei oder mehrere der Behandlungen in derselben Prozesskammer durchgeführt.
  • Wie in 6A, 6B und 6C dargestellt, werden zwei oder mehrere der Oberflächenbehandlungen 19A, 19B zum gleichen Zeitpunkt oder auf eine überlappende Weise an der Fotolackschicht 15 durchgeführt, um den dehydrierten Film 20 auszubilden. Eine Fotolackschicht 15 wird über einem Substrat 10 ausgebildet, wie in 6A dargestellt. Dann werden zwei oder mehrere Oberflächenbehandlungen 19A, 19B durchgeführt, wie in 6B dargestellt, um den in 6C gezeigten dehydrierten Film auszubilden. Die zwei oder die mehreren Oberflächenbehandlungen können eine beliebige Kombination von thermischer Behandlung, Oxidationsbehandlung, Lösungsmitteldampfbehandlung oder Ultraviolettstrahlungsbehandlung mit den hier offenbarten Behandlungsparametern sein. In einigen Ausführungsformen wird eine beliebige Kombination der thermischen Behandlung, der Oxidationsbehandlung und der Lösungsmitteldampfbehandlung in derselben Kammer durchgeführt, und die Ultraviolettstrahlungsbehandlung wird in einer anderen Kammer durchgeführt. In einigen Ausführungsformen werden zwei oder alle drei von der thermischen Behandlung, der Oxidationsbehandlung und der Lösungsmitteldampfbehandlung im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt. In einigen Ausführungsformen verbessern die mehreren Oberflächenbehandlungen die Funktion des dehydrierten Films 20.
  • In einigen Ausführungsformen werden die thermische Behandlung, die Oxidationsbehandlung oder die Lösungsmittelbehandlung in derselben Kammer wie die Abscheidung des metallhaltigen Fotolacks durchgeführt. Die thermische Behandlung ist bequem und kann effizient durchgeführt werden. Die Oxidationsbehandlung und die Lösungsmitteldampfbehandlung können schnell durchgeführt werden. Die Ultraviolettstrahlungsbehandlung kann ein konsistentes Vernetzungsprofil in der Fotolackschichtfläche bereitstellen. Jede der hier beschriebenen Oberflächenbehandlungen wird gesteuert, um die Dicke des dehydrierten Films 20 zu steuern und sicherzustellen, dass der dehydrierte Film 20 über der Fläche der Fotolackschicht 15 konsistent ist. Insbesondere werden die Oberflächenbehandlungen gesteuert, um zu verhindern, dass untere Abschnitte der Fotolackschicht 15 in den dehydrierten Film 20 umgewandelt werden.
  • Die Fotolackschicht 15 und der dehydrierte Film 20 werden anschließend selektiv mit aktinischer Strahlung 45/97 (siehe 7A und 7B) in Vorgang S130 von 1 belichtet. Die Fotolackschicht 15 wird mit aktinischer Strahlung 45/97 durch den dehydrierten Film 20 belichtet. In einigen Ausführungsformen wird die aktinische Strahlung 45/97 nicht wesentlich durch den dehydrierten Film 20 absorbiert. In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 selektiv oder strukturweise mit ultravioletter Strahlung belichtet. In einigen Ausführungsformen ist die Ultraviolettstrahlung tiefe Ultraviolettstrahlung (DUV). In einigen Ausführungsformen ist die Ultraviolettstrahlung extrem ultraviolette Strahlung (EUV-Strahlung). In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 selektiv oder strukturweise einem Elektronenstrahl ausgesetzt. In einigen Ausführungsformen ist die Fotolackschicht 15 eine Fotolackschicht, die gegenüber der aktinischen Strahlung 45/97 lichtempfindlich ist.
  • Fotolackschichten gemäß der vorliegenden Offenbarung sind Schichten, die nach der Absorption der aktinischen Strahlung eine chemische Reaktion durchlaufen, die verursacht, dass Abschnitte der Fotolackschicht, die mit der aktinischen Strahlung belichtet wurden, im Gegensatz zu Abschnitten der Fotolackschicht, die nicht mit der aktinischen Strahlung belichtet wurden, die Löslichkeit in einem Entwickler ändern. Die Schichten, die nicht lichtempfindlich gegenüber der aktinischen Strahlung sind, werden nicht wesentlich einer chemischen Reaktion unterzogen, um die Löslichkeit der Schicht in einem Entwickler nach dem Belichten mit der aktinischen Strahlung zu ändern.
  • Wie in 7A dargestellt, verläuft in einigen Ausführungsformen die Belichtungsstrahlung 45 durch eine Fotomaske 30, bevor sie die Fotolackschicht 15 bestrahlt. In einigen Ausführungsformen weist die Fotomaske 30 eine Struktur auf, die in der Fotolackschicht 15 nachgebildet werden soll. Die Struktur wird in einigen Ausführungsformen durch eine opake Struktur 35 auf dem Fotomaskensubstrat 40 ausgebildet. Die opake Struktur 35 kann durch ein Material ausgebildet werden, das gegenüber ultravioletter Strahlung opak ist, wie z.B. Chrom, während das Fotomaskensubstrat 40 aus einem Material ausgebildet wird, das gegenüber ultravioletter Strahlung transparent ist, wie z.B. Quarzglas.
  • In einigen Ausführungsformen wird das selektive oder strukturweise Belichten der Fotolackschicht 15, um belichtete Gebiete 50 und nicht belichtete Gebiete 52 auszubilden, unter Verwendung von EUV-Lithografie durchgeführt. In einem EUV-Lithografievorgang wird in einigen Ausführungsformen eine reflektierende Fotomaske 65 verwendet, um das strukturierte Belichtungslicht zu bilden, wie in 7B dargestellt. Die reflektierende Fotomaske 65 weist ein Glassubstrat 70 mit niedriger Wärmeausdehnung auf, auf dem eine reflektierende Mehrfachschicht 75 aus Si und Mo ausgebildet wird. Eine Abdeckschicht 80 und eine Absorberschicht 85 werden auf der reflektierenden Mehrfachschicht 75 ausgebildet. Eine leitfähige Rückschicht 90 wird auf der Rückseite des Substrats 70 mit niedriger Wärmeausdehnung ausgebildet. Extrem ultraviolette Strahlung 95 wird auf die reflektierende Fotomaske 65 in einem Einfallswinkel von ungefähr 6° gerichtet. Ein Abschnitt 97 der extrem ultravioletten Strahlung wird durch die Si/Mo-Mehrfachschicht 75 zum mit dem Fotolack beschichteten Substrat 10 reflektiert, während der Abschnitt der extrem ultravioletten Strahlung, der auf die Absorberschicht 85 auftrifft, durch die Fotomaske absorbiert wird. In einigen Ausführungsformen sind zusätzliche Optiken, die Spiegel aufweisen, zwischen der reflektierenden Fotomaske 65 und dem mit dem Fotolack beschichteten Substrat 10 angeordnet.
  • In einigen Ausführungsformen wird das Belichten mit einer Strahlung ausgeführt, indem das mit Fotolack beschichtete Substrat in einem fotolithografischen Werkzeug angeordnet wird. Das fotolithografische Werkzeug weist eine Fotomaske 30/65, Optiken, eine Belichtungsstrahlungsquelle, um die Strahlung 45/97 für die Belichtung bereitzustellen, und eine bewegliche Bühne zum Stützen und Bewegen des Substrats unter der Belichtungsstrahlung auf.
  • In einigen Ausführungsformen werden Optiken (nicht dargestellt) im fotolithografischen Werkzeug verwendet, um die Strahlung zu erweitern, zu reflektieren oder auf eine andere Weise zu steuern, bevor oder nachdem die Strahlung 45/97 durch die Fotomaske 30/65 strukturiert wird. In einigen Ausführungsformen weisen die Optiken eine oder mehrere Linsen, Spiegel, Filter und Kombinationen davon auf, um die Strahlung 45/97 entlang ihres Wegs zu steuern.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Strahlung elektromagnetische Strahlung, wie z.B. G-Linie (mit einer Wellenlänge von ungefähr 436 nm), I-Linie (mit einer Wellenlänge von ungefähr 365 nm), ultraviolette Strahlung, ferne ultraviolette Strahlung, extremes Ultraviolett, Elektronenstrahlen oder dergleichen. In einigen Ausführungsformen ist die Strahlungsquelle aus der Gruppe ausgewählt, die aus einer Quecksilberdampflampe, einer Xenonlampe, einer Kohlenstoffbogenlampe, einem KrF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge von 248 nm), einem ArF-Excimerlaserlicht (Wellenlänge von 193 nm), einem F2-Excimerlaserlicht (Wellenlänge von 157 nm) oder einem durch CO2-Laser angeregtes Sn-Plasma (extremes Ultraviolett, Wellenlänge von 13,5 nm) besteht.
  • Die Menge an elektromagnetischer Strahlung kann durch eine Fluenz oder Dosis charakterisiert werden, die durch den integrierten Strahlungsfluss über die Belichtungszeit erhalten wird. Geeignete Strahlungsfluenzen liegen in einigen Ausführungsformen im Bereich von ungefähr 1 mJ/cm2 bis ungefähr 150 mJ/cm2, in anderen Ausführungsformen von ungefähr 2 mJ/cm2 bis ungefähr 100 mJ/cm2 und in anderen Ausführungsformen von ungefähr 3 mJ/cm2 bis ungefähr 50 mJ/cm2. Ein Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass zusätzliche Bereiche von Strahlungsfluenzen innerhalb der vorstehenden expliziten Bereiche in Betracht gezogen werden und innerhalb der vorliegenden Offenbarung liegen.
  • In einigen Ausführungsformen wird die selektive oder strukturweise Belichtung durch einen Rasterelektronenstrahl durchgeführt. Bei der Elektronenstrahllithographie induziert der Elektronenstrahl Sekundärelektronen, die das bestrahlte Material modifizieren. Eine hohe Auflösung ist unter Verwendung von Elektronenstrahllithographie und den hierin offenbarten metallhaltigen Fotolacken erreichbar. Elektronenstrahlen können durch die Energie des Strahls charakterisiert werden, und geeignete Energien liegen in einigen Ausführungsformen im Bereich von ungefähr 5 V bis ungefähr 200 kV (Kilovolt) und in anderen Ausführungsformen von ungefähr 7,5 V bis ungefähr 100 kV. Näherungskorrigierte Strahldosen bei 30 kV liegen in einigen Ausführungsformen im Bereich von ungefähr 0,1 |µC/cm2 bis ungefähr 5 µC/cm2, in anderen Ausführungsformen von ungefähr 0,5 |µC/cm2 bis ungefähr 1 |µC/cm2 und in anderen Ausführungsformen von ungefähr 1 µC/cm2 bis ungefähr 100 µC/cm2. Ein Durchschnittsfachmann kann entsprechende Dosen bei anderen Strahlenergien auf der Grundlage der vorliegenden Lehren berechnen und wird erkennen, dass zusätzliche Bereiche von Elektronenstrahleigenschaften innerhalb der vorstehenden expliziten Bereiche in Betracht gezogen werden und innerhalb der vorliegenden Offenbarung liegen.
  • In einigen Ausführungsformen verwendet das Belichten der Fotolackschicht 15 eine Immersionslithografie-Technik. In einer solchen Technik wird ein Eintauchmedium (nicht dargestellt) zwischen den finalen Optiken und der Fotolackschicht angeordnet und die Belichtungsstrahlung 45 verläuft durch das Eintauchmedium.
  • Der Bereich der Fotolackschicht, der mit der Strahlung 50 belichtet wird, unterliegt einer chemischen Reaktion, wodurch sich seine Anfälligkeit für eine Entfernung in einem nachfolgenden Entwicklungsvorgang S150 ändert. In einigen Ausführungsformen unterliegt der mit der Strahlung 50 belichtete Abschnitt der Fotolackschicht einer Reaktion, die den belichteten Abschnitt derart gestaltet, dass er während des Entwicklungsvorgangs S150 leichter entfernt werden kann. In anderen Ausführungsformen unterliegt der mit der Strahlung 50 belichtete Abschnitt der Fotolackschicht einer Reaktion, die den belichteten Abschnitt derart gestaltet, dass er beständig gegenüber einem Entfernen während des Entwicklungsvorgang S150 wird.
  • Als Nächstes unterliegt die Fotolackschicht 15 bei Vorgang S140 einem Erhitzen oder einem Backen nach der Belichtung (PEB). In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 bei einer Temperatur von ungefähr 50 °C bis ungefähr 250 °C für ungefähr 20 Sekunden bis ungefähr 300 Sekunden erhitzt. In einigen Ausführungsformen wird das Backen nach der Belichtung bei einer Temperatur, die in einem Bereich von ungefähr 100 °C bis ungefähr 230 °C liegt, und in anderen Ausführungsformen bei einer Temperatur, die im Bereich von ungefähr 150 °C bis ungefähr 200 °C liegt, durchgeführt. In einigen Ausführungsformen verursacht der Backvorgang S140 nach der Belichtung, dass das Reaktionsprodukt einer ersten Verbindung oder einer ersten Vorstufe und einer zweiten Verbindung oder einer zweiten Vorstufe in der Fotolackschicht 15, die in Vorgang S130 mit der aktinischen Strahlung belichtet wurde, weiter vernetzen.
  • Die selektiv belichtete Fotolackschicht 15 wird anschließend in Vorgang S150 entwickelt. In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 entwickelt, indem ein lösungsbasierter Entwickler 57 auf die selektiv belichtete Fotolackschicht angewendet wird. Wie in 8A dargestellt, wird ein flüssiger Entwickler 57 aus einem Spender 62 an die Fotolackschicht 15 und den dehydrierten Film 20 geliefert. In einigen Ausführungsformen erfahren die belichteten Abschnitte 50 des Fotolacks als Folge der Belichtung mit aktinischer Strahlung oder des Nachbelichtungsbackens eine Vernetzungsreaktion, und der unbelichtete Teil der Fotolackschicht 52 wird durch den Entwickler 57 entfernt, wodurch eine Struktur von Öffnungen 55 in der Fotolackschicht 15 ausgebildet wird, um das Substrat 10 freizulegen, wie in 9A und 9B gezeigt.
  • In einigen Ausführungsformen weist der Fotolackentwickler 57 ein Lösungsmittel und eine Säure oder eine Base auf. In einigen Ausführungsformen beträgt die Konzentration des Lösungsmittels von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 99 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht des Fotolackentwicklers. Die Säure- oder Basenkonzentration beträgt von ungefähr 0,001 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht des Fotolackentwicklers. In bestimmten Ausführungsformen beträgt die Säure- oder Basenkonzentration im Entwickler von ungefähr 0,01 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht des Fotolackentwicklers.
  • In einigen Ausführungsformen wird der Entwickler 57 auf die Fotolackschicht 15 unter Verwendung eines Spin-on-Prozesses aufgetragen. Im Spin-on-Prozess wird der Entwickler 57 auf die Fotolackschicht 15 von oberhalb der Fotolackschicht 15 aufgetragen, während das mit dem Fotolack beschichtete Substrat gedreht wird, wie in 8A dargestellt. In einigen Ausführungsformen wird der Entwickler 57 mit einer Rate zwischen ungefähr 5 ml/min und ungefähr 800 ml/min zugeführt, während das mit dem Fotolack beschichtete Substrat 10 mit einer Geschwindigkeit zwischen ungefähr 100 rpm und ungefähr 2000 rpm gedreht wird. In einigen Ausführungsformen befindet sich der Entwickler bei einer Temperatur von zwischen ungefähr 10 °C und ungefähr 80 °C. Der Entwicklungsvorgang dauert in einigen Ausführungsformen zwischen ungefähr 30 Sekunden und ungefähr 10 Minuten.
  • In einigen Ausführungsformen ist der Entwickler 57 ein organisches Lösungsmittel. Das organische Lösungsmittel kann ein beliebiges geeignetes Lösungsmittel sein. In einigen Ausführungsformen ist das Lösungsmittel eines oder mehrere, die aus Folgenden ausgewählt sind: Propylenglykolmethyletheracetat (PGMEA), Propylenglykolmonomethylether (PGME), 1-Ethoxy-2-propanol (PGEE), γ-Butyrolacton (GBL), Cyclohexanon (CHN)), Ethyllactat (EL), Methanol, Ethanol, Propanol, n-Butanol, 4-Methyl-2-pentanol, Aceton, Methylethylketon, Dimethylformamid (DMF), Isopropanol (IPA), Tetrahydrofuran (THF), Methylisobutylcarbinol (MIBC), n-Butylacetat (nBA), 2-Heptanon (MAK), Tetrahydrofuran (THF) und Dioxan.
  • Obwohl der Spin-on-Vorgang ein geeignetes Verfahren zum Entwickeln der Fotolackschicht 15 nach der Belichtung ist, sollte er veranschaulichend sein und sollte die Ausführungsform nicht beschränken. Vielmehr können beliebige geeignete Entwicklungsvorgänge, die Eintauchprozesse, Puddle-Prozesse und Aufsprühverfahren umfassen, alternativ verwendet werden. Alle derartigen Entwicklungsvorgänge sind im Umfang der Ausführungsformen aufgenommen.
  • In einigen Ausführungsformen wird ein Trockenentwickler 105 an die selektiv belichtete Fotolackschicht 15 und den dehydrierten Film 20 angewendet, wie in 8B dargestellt. In einigen Ausführungsformen ist der Trockenentwickler 105 ein Plasma oder ein chemischer Dampf, und der Trockenentwicklungsvorgang S150 ist ein Plasmaätz- oder chemischer Ätzvorgang. Die Trockenentwicklung nutzt die Unterschiede in Bezug auf die Zusammensetzung, das Ausmaß der Vernetzung und die Filmdichte, um die gewünschten Teile des Fotolacks selektiv zu entfernen. In einigen Ausführungsformen verwenden die Trockenentwicklungsprozesse entweder ein sanftes Plasma (hoher Druck, niedrige Leistung) oder einen thermischen Prozess in einer beheizten Vakuumkammer, während eine Trockenentwicklungschemie, wie z.B. BCl3, BF3 oder eine andere Lewis-Säure im Dampfzustand fließt. In einigen Ausführungsformen entfernt das BCl3 das unbelichtete Material, wodurch eine Struktur des belichteten Films hinterlassen wird, die durch Ätzprozesse auf Plasmabasis in die darunter liegenden Schichten übertragen wird.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Trockenentwicklung Plasmaprozesse, einschließlich transformatorgekoppeltem Plasma (TCP), induktiv gekoppeltem Plasma (ICP) oder kapazitiv gekoppeltem Plasma (CCP). In einigen Ausführungsformen wird der Plasmaprozess bei einem Druck im Bereich von ungefähr 5 mTorr bis zu einem Druck von ungefähr 20 mTorr, bei einem Leistungsniveau von ungefähr 250 W bis ungefähr 1000 W, einer Temperatur im Bereich von ungefähr 0 °C bis ungefähr 300 °C und bei einer Durchflussrate von ungefähr 100 bis ungefähr 1000 sccm für ungefähr 1 bis ungefähr 3000 Sekunden durchgeführt.
  • Der Entwicklungsvorgang S150 stellt eine Struktur 55 in der Fotolackschicht bereit, die Abschnitte des Substrats 10 freilegt, wie in 9A und 9B dargestellt. In einigen Ausführungsformen entfernt der Entwicklungsvorgang S150 den dehydrierten Film 20 sowohl über den belichteten 50 als auch nicht belichteten 52 Gebieten der Fotolackschicht 15, wie in 9B dargestellt. Nach dem Entwicklungsvorgang wird eine zusätzliche Verarbeitung durchgeführt, während die strukturierte Fotolackschicht 15, 50 angeordnet ist. Zum Beispiel wird in einigen Ausführungsformen ein Ätzvorgang unter Verwendung eines Trocken- oder eines Nassätzens durchgeführt, um die Struktur der Fotolackschicht 15, 50 auf das darunterliegende Substrat 10 zu übertragen, wodurch Aussparungen 55' ausgebildet werden, wie in 10 dargestellt. Das Substrat 10 weist eine andere Ätzbeständigkeit auf als die Fotolackschicht 15. In einigen Ausführungsformen ist das Ätzmittel selektiver gegenüber dem Substrat 10 als der Fotolackschicht 15.
  • In einigen Ausführungsformen wird die strukturierte Fotolackschicht 15, 50 zumindest teilweise während des Ätzvorgangs in einigen Ausführungsformen entfernt. In anderen Ausführungsformen wird die strukturierte Fotolackschicht 15, 50 nach dem Ätzen des Substrats 10 durch selektives Ätzen, indem ein geeignetes Fotolack-Stripper-Lösungsmittel verwendet wird, oder mithilfe eines Fotolack-Plasmaveraschungsvorgangs, entfernt.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Substrat 10 zumindest auf seinem Oberflächenabschnitt eine Schicht aus einem einkristallinen Halbleiter auf. Das Substrat 10 kann ein einkristallines Halbleitermaterial, wie z.B. Si, Ge, SiGe, GaAs, InSb, GaP, GaSb, InAlAs, InGaAs, GaSbP, GaAsSb und InP, aber nicht darauf beschränkt, aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat 10 eine Siliziumschicht eines SOI-Substrats (Silizium auf einem Isolator). In bestimmten Ausführungsformen wird das Substrat 10 aus kristallinem Si gefertigt.
  • Das Substrat 10 kann in seinem Oberflächengebiet eine oder mehrere Pufferschichten (nicht dargestellt) aufweisen. Die Pufferschichten können dazu dienen, die Gitterkonstante von jener des Substrats auf jene anschließend ausgebildeter Source-/Draingebiete allmählich zu ändern. Die Pufferschichten können aus epitaktisch aufgewachsenen Materialien aus einem einkristallinen Halbleiter, wie z.B. Si, Ge, GeSn, SiGe, GaAs, InSb, GaP, GaSb, InAlAs, InGaAs, GaSbP, GaAsSb, GaN, GaP und InP, aber nicht darauf beschränkt, gefertigt werden. In einer Ausführungsform wird die Siliziumgermanium-Pufferschicht (SiGe-Pufferschicht) epitaktisch auf dem Siliziumsubstrat 10 aufgewachsen. Die Germaniumkonzentration der SiGe-Pufferschichten kann von 30 Atom-% für die unterste Pufferschicht auf 70 Atom-% für die oberste Pufferschicht steigen.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Substrat 10 eine oder mehrere Schichten von mindestens einem Metall, einer Metalllegierung und Metallnitrid/-Sulfid/-Oxid/-Silizid auf, das die Formel MXa aufweist, wobei M ein Metall ist und X N, S, Se, O, Si ist, und a von ungefähr 0,4 bis ungefähr 2,5 beträgt. In einigen Ausführungsformen weist das Substrat 10 Titan, Aluminium, Kobalt, Ruthenium, Titannitrid, Wolframnitrid, Tantalnitrid und Kombinationen davon auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Substrat 10 ein dielektrisches Material auf, das mindestens ein Silizium- oder Metalloxid oder -nitrid der Formel MXb aufweist, wobei M ein Metall oder Si ist, X N oder O ist, und b im Bereich von ungefähr 0,4 bis ungefähr 2,5 liegt. In einigen Ausführungsformen weist das Substrat 10 Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid und Kombinationen davon auf.
  • Die Fotolackschicht 15 ist eine lichtempfindliche Schicht, die durch Belichtung mit aktinischer Strahlung strukturiert wird. Typischerweise ändern sich die chemischen Eigenschaften der Fotolackgebiete, auf die die einfallende Strahlung auftrifft, auf eine Weise, die von der Art des verwendeten Fotolacks abhängt. Fotolackschichten 15 sind entweder Fotolacke mit positivem Ton oder Fotolacke mit negativem Ton. Ein Fotolack mit positivem Ton bezieht sich auf ein Fotolackmaterial, das bei Belichtung mit Strahlung (wie z.B. UV-Licht) in einem Entwickler lösbar wird, während das Gebiet des Fotolacks, das nicht belichtet (oder weniger belichtet) wurde, in dem Entwickler nicht lösbar ist. Ein Fotolack mit negativem Ton bezieht sich andererseits auf ein Fotolackmaterial, das bei Belichtung mit Strahlung im Entwickler unlösbar wird, während das Gebiet des Fotolacks, das nicht belichtet (oder weniger belichtet) wurde, in dem Entwickler lösbar ist. Das Gebiet eines negativen Fotolacks, das bei Belichtung mit Strahlung unlösbar wird, kann aufgrund einer Vernetzungsreaktion, die durch die Belichtung mit Strahlung verursacht wird, unlösbar werden.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Fotolackschicht eine hochempfindliche Fotolackzusammensetzung auf. In einigen Ausführungsformen ist die hochempfindliche Fotolackzusammensetzung hochempfindlich gegenüber extrem ultravioletter Strahlung (EUV-Strahlung).
  • In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 aus einer Fotolackzusammensetzung hergestellt, die eine erste Verbindung oder eine erste Vorstufe und eine zweite Verbindung oder eine zweite Vorstufe aufweist, die in einem Dampfzustand kombiniert sind. Die erste Vorstufe oder die erste Verbindung ist eine Organometallverbindung, die eine Formel: MaRbXc aufweist, wie in 11A dargestellt, wobei M mindestens eines von Sn, Bi, Sb, In, Te, Ti, Zr, Hf, V, Co, Mo, W, Al, Ga, Si, Ge, P, As, Y, La, Ce oder Lu ist; und R eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Alkenyl- oder Carboxylatgruppe ist. In einigen Ausführungsformen wird M aus der Gruppe ausgewählt, die aus Sn, Bi, Sb, In, Te und Kombinationen davon besteht. In einigen Ausführungsformen ist R ein C3-C6-Alkyl, -Alkenyl oder -Carboxylat. In einigen Ausführungsformen wird R aus der Gruppe ausgewählt, die aus Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, Isopentyl, sec-Pentyl, tert-Pentyl, Hexyl, Isohexyl, sec- Hexyl, tert-Hexyl und Kombinationen davon besteht. X ist ein Ligand, ein Ion oder ein anderer Rest, der mit der zweiten Verbindung oder der zweiten Vorstufe reaktiv ist; und 1 ≤ a ≤ 2, b ≥ 1, c ≥ 1 und b + c ≤ 5 in einigen Ausführungsformen. In einigen Ausführungsformen ist die Alkyl-, Alkenyl- oder Carboxylatgruppe mit einer oder mehreren Fluorgruppen substituiert. In einigen Ausführungsformen ist die metallorganische Vorstufe ein Dimer, wie in 11A dargestellt, wobei jede Monomereinheit durch eine Amingruppe verbunden ist. Jedes Monomer weist eine Formel: MaRbXc auf, wie vorstehend definiert.
  • In einigen Ausführungsformen ist R Alkyl, wie z.B. CnH2n+1, wobei n ≥ 3. In einigen Ausführungsformen ist R fluoriert und weist z.B. die Formel CnFxH((2n+1)-x) auf. In einigen Ausführungsformen weist R mindestens einen Beta-Wasserstoff oder ein Beta-Fluor auf. In einigen Ausführungsformen wird R aus der Gruppe ausgewählt, die aus i-Propyl, n-Propyl, t-Butyl, i-Butyl, n-Butyl, sec-Butyl, n-Pentyl, i-Pentyl, t-Pentyl und sec -Pentyl und Kombinationen davon besteht.
  • In einigen Ausführungsformen ist X eine beliebige Einheit, die leicht durch die zweite Verbindung oder die zweite Vorstufe verdrängt wird, um eine M-OH-Einheit zu erzeugen, wie z.B. eine Einheit, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Aminen, einschließlich Dialkylamino und Monalkylamino; Alkoxy; Carboxylaten, Halogenen und Sulfonaten besteht. In einigen Ausführungsformen ist die Sulfonatgruppe mit einer oder mehreren Amingruppen substituiert. In einigen Ausführungsformen ist das Halogenid eines oder mehrere, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus F, Cl, Br und I besteht. In einigen Ausführungsformen weist die Sulfonatgruppe eine substituierte oder unsubstituierte C1-C3-Gruppe auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die erste metallorganische Verbindung oder die erste metallorganische Vorstufe einen metallischen Kern M+ mit Liganden L auf, die an den metallischen Kern M+ gebunden sind, wie in 11B dargestellt. In einigen Ausführungsformen ist der metallische Kern M+ ein Metalloxid. Die Liganden L weisen in einigen Ausführungsformen aliphatische oder aromatische C3-C12-Gruppen auf. Die aliphatischen oder aromatischen Gruppen können unverzweigt oder mit cyclischen oder nichtcyclischen gesättigten Seitengruppen, die 1 bis 9 Kohlenstoffe aufweisen, einschließlich Alkylgruppen, Alkenylgruppen und Phenylgruppen, verzweigt sein. Die verzweigten Gruppen können ferner mit Sauerstoff oder Halogen substituiert sein. In einigen Ausführungsformen weisen die aliphatischen oder aromatischen C3-C12-Gruppen heterocyclische Gruppen auf. In einigen Ausführungsformen sind die aliphatischen oder aromatischen C3-C12-Gruppen durch eine Ether- oder Esterbindung an das Metall gebunden. In einigen Ausführungsformen weisen die aliphatischen oder aromatischen C3-C12-Gruppen Nitrit- und Sulfonatsubstituenten auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die metallorganische Vorstufe oder die metallorganische Verbindung ein sec-Hexyltris (dimethylamino)zinn, t-Hexyltris (dimethylamino)zinn, i-Hexyltris(dimethylamino)zinn, n-Hexyltris(dimethylamino)zinn, sec-Pentyltris(dimethylamino)zinn, t-Pentyltris(dimethylamino)zinn, i-Pentyltris(dimethylamino)zinn, n-Pentyltris(dimethylamino)zinn, sec-Butyltris(dimethylamino)zinn, t-Butyltris(dimethylamino)zinn, i-Butyltris(dimethylamino)zinn, n-Butyltris(dimethylamino)zinn, sec-Butyltris(dimethylamino)zinn, i-Propyl(tris)dimethylaminozinn, n-Propyltris(diethylamino)zinn und analoge Alkyl(tris)(t-Butoxy)zinn-Verbindungen, einschließlich sec-Hexyltris(t-butoxy)zinn, t-Hexyltris(t-butoxy)zinn, i-Hexyltris(t-butoxy)zinn, n-Hexyltris(t- Butoxy)zinn, sec-Pentyltris(t-butoxy)zinn, t-Pentyltris(t-butoxy)zinn, i-Pentyltris(t-butoxy)zinn, n-Pentyltris(t-butoxy)zinn, t-Butyltris(t-butoxy)zinn, i-Butyltris(butoxy)zinn, n-Butyltris(butoxy)zinn, sec-Butyltris(butoxy)zinn, i-Propyl(tris)dimethylaminozinn oder n-Propyltris(butoxy)zinn. In einigen Ausführungsformen sind die metallorganischen Vorstufen oder metallorganischen Verbindungen fluoriert. In einigen Ausführungsformen weisen die metallorganischen Vorstufen oder Verbindungen einen Siedepunkt von weniger als ungefähr 200 °C.
  • In einigen Ausführungsformen weist die erste Verbindung oder die erste Vorstufe eine oder mehrere ungesättigte Bindungen auf, die mit einer funktionellen Gruppe, wie z.B. einer Hydroxylgruppe, auf der Oberfläche des Substrats oder einer dazwischenliegenden Unterschicht koordiniert werden können, um die Haftung der Fotolackschicht am Substrat oder der Unterschicht zu verbessern.
  • In einigen Ausführungsformen ist die weite Vorstufe oder die zweite Verbindung mindestens eines von einem Amin, einem Boran, einem Phosphin oder Wasser. In einigen Ausführungsformen weist das Amin eine Formel NpHnXm auf, wobei 0 ≤ n ≤ 3, 0 ≤ m ≤ 3, n + m = 3, wenn p 1 ist, und n + m = 4, wenn p 2 ist, und jedes X unabhängig ein Halogen ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus F, Cl, Br und 1 besteht. In einigen Ausführungsformen weist das Boran eine Formel BpHnXm auf, wobei 0 ≤ n ≤ 3, 0 ≤ m ≤ 3, n + m = 3 ist, wenn p 1 ist und n + m = 4, wenn p 2 ist und jedes X unabhängig ein Halogen ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus F, Cl, Br und I besteht. In einigen Ausführungsformen weist das Phosphin eine Formel PpHnXm auf, wobei 0 ≤ n ≤ ist 3, 0 ≤ m ≤ 3, n + m = 3, wenn p 1 ist, oder n + m = 4, wenn p 2 ist, und jedes X unabhängig ein Halogen ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus F, Cl, Br und I besteht.
  • 11B zeigt eine Reaktion, die metallische Vorstufen in einigen Ausführungsformen als Folge der Belichtung mit aktinischer Strahlung erfahren. Als Folge der Belichtung mit aktinischer Strahlung werden Ligandengruppen L vom metallischen Kern M+ der metallischen Vorstufen abgespalten und zwei oder mehr metallische Vorstufenkerne verbinden sich miteinander.
  • 11C zeigt Beispiele für metallorganische Vorstufen gemäß Ausführungsformen der Offenbarung. In 11C ist Bz eine Benzolgruppe.
  • In einigen Ausführungsformen wird der Vorgang S110 zum Abscheiden einer Fotolackzusammensetzung durch eine Gasphasenabscheidungsoperation durchgeführt. In einigen Ausführungsformen umfasst der Gasphasenabscheidungsvorgang eine Atomschichtabscheidung (ALD) oder eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD). In einigen Ausführungsformen umfasst die ALD die plasmaunterstützte Atomlagenabscheidung (PE-ALD) und die CVD umfasst plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PE-CVD), metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MO-CVD); chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (AP-CVD) und chemische Niederdruckgasphasenabscheidung (LP-CVD).
  • Eine Fotolackschichtabscheidungsvorrichtung 200 gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung ist in 12 dargestellt. In einigen Ausführungsformen ist die Abscheidungsvorrichtung 200 eine ALD- oder CVD-Vorrichtung. Die Abscheidungsvorrichtung 200 weist eine Vakuumkammer 205 auf. Eine Substratträgerbühne 210 in der Vakuumkammer 205 trägt ein Substrat 10, wie z.B. einen Siliziumwafer. In einigen Ausführungsformen weist die Substratträgerbühne 210 eine Heizeinrichtung auf. Eine erste Vorstufen- oder Verbundgasversorgung 220 und eine Träger-/Spülgasversorgung 225 sind in einigen Ausführungsformen über eine Gasleitung 235 mit einer Einlassöffnung 230 in der Kammer verbunden, und eine zweite Vorstufen- oder Verbundgasversorgung 240 und eine Träger-/Spülgasversorgung 225 sind über eine andere Gasleitung 235' mit einer anderen Einlassöffnung 230' in der Kammer verbunden. Die Kammer wird evakuiert und überschüssige Reaktanten und Reaktionsnebenprodukte werden durch eine Vakuumpumpe 245 über eine Auslassöffnung 250 und eine Auslassleitung 255 entfernt. In einigen Ausführungsformen werden die Durchflussrate oder die Pulse von Vorstufengasen und Träger-/Spülgasen, die Evakuierung von überschüssigen Reaktanten und Reaktionsnebenprodukten, der Druck innerhalb der Vakuumkammer 205 und die Temperatur der Vakuumkammer 205 oder der Waferträgerbühne 210 durch eine Steuerung 260 gesteuert, die zum Steuern jedes dieser Parameter ausgelegt ist.
  • Das Abscheiden einer Fotolackschicht umfasst ein Kombinieren der ersten Verbindung oder der ersten Vorstufe und der zweiten Verbindung oder der zweiten Vorstufe in einem Dampfzustand, um die Fotolackzusammensetzung zu bilden. In einigen Ausführungsformen werden die erste Verbindung oder die erste Vorstufe und die zweite Verbindung oder die zweite Vorstufe der Fotolackzusammensetzung ungefähr zum gleichen Zeitpunkt über die Einlassöffnungen 230, 230' in die Abscheidungskammer 205 (CVD-Kammer) eingeführt. In einigen Ausführungsformen werden die erste Verbindung oder die erste Vorstufe und die zweite Verbindung oder die zweite Vorstufe abwechselnd über die Einlassöffnungen 230, 230' in die Abscheidungskammer 205 (ALD-Kammer) eingeführt, d.h. - zuerst eine Verbindung oder Vorstufe, dann eine zweite Verbindung oder Vorstufe, und anschließend wird abwechselnd die Einführung der einen Verbindung oder der Vorstufe, worauf die zweite Verbindung oder die zweite Vorstufe folgt, wiederholt.
  • In einigen Ausführungsformen liegt die Abscheidungskammertemperatur im Bereich von ungefähr 30 °C bis ungefähr 400 °C während des Abscheidungsvorgangs und in anderen Ausführungsformen zwischen ungefähr 50 °C und ungefähr 250 °C. In einigen Ausführungsformen liegt der Druck in der Abscheidungskammer im Bereich von ungefähr 5 mTorr bis ungefähr 100 Torr während des Abscheidungsvorgangs und in anderen Ausführungsformen zwischen ungefähr 100 mTorr bis ungefähr 10 Torr. In einigen Ausführungsformen beträgt die Plasma-Leistung weniger als ungefähr 1000 W. In einigen Ausführungsformen liegt die Plasma-Leistung im Bereich von ungefähr 100 W bis ungefähr 900 W. In einigen Ausführungsformen liegt die Durchflussrate der ersten Verbindung oder der ersten Vorstufe und der zweiten Verbindung oder der zweiten Vorstufe im Bereich von ungefähr 100 sccm bis ungefähr 1000 sccm. In einigen Ausführungsformen liegt das Verhältnis des Durchflusses der Vorstufe der metallorganischen Verbindung zur zweiten Verbindung oder Vorstufe im Bereich von ungefähr 1:1 bis ungefähr 1:5. Bei Betriebsparametern außerhalb der vorstehend angegebenen Bereiche ergeben sich in einigen Ausführungsformen unbefriedigende Fotolackschichten. In einigen Ausführungsformen findet die Bildung der Fotolackschicht in einer einzelnen Kammer (eine Eintopfschichtbildung) statt.
  • In einem CVD-Prozess gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung werden zwei oder mehr Gasströme in getrennten Einlasspfaden 230, 235 und 230', 235' einer metallorganischen Vorstufe und einer zweiten Vorstufe in die Abscheidungskammer 205 einer CVD-Vorrichtung eingeführt, in der sie sich mischen und in der Gasphase reagieren, um ein Reaktionsprodukt zu bilden. Die Ströme werden in einigen Ausführungsformen unter Verwendung separater Einspritzöffnungen 230, 230' oder eines Duschkopfs mit zwei Verteilerkanälen eingeführt. Die Abscheidungsvorrichtung ist derart ausgelegt, dass die Ströme der metallorganischen Vorstufe und der zweiten Vorstufe in der Kammer gemischt werden, wodurch ermöglicht wird, dass die metallorganische Vorstufe und die zweite Vorstufe reagieren, um ein Reaktionsprodukt zu bilden. Ohne den Mechanismus, die Funktion oder den Nutzen der Offenbarung einzuschränken, wird angenommen, dass das Produkt aus der Dampfphasenreaktion ein höheres Molekulargewicht aufweist und dann kondensiert oder auf andere Weise auf dem Substrat 10 abgeschieden wird.
  • In einigen Ausführungsformen wird ein ALD-Prozess verwendet, um die Fotolackschicht abzuscheiden. Während der ALD wird eine Schicht auf einem Substrat 10 durch Aussetzen der Fläche des Substrats abwechselnden gasförmigen Verbindungen (oder Vorstufen) aufgewachsen. Im Gegensatz zu CVD werden die Vorstufen als eine Reihe von sequenziellen nicht überlappenden Pulsen eingeführt. In jedem dieser Pulse reagieren die Vorstufenmoleküle mit der Oberfläche auf eine selbstlimitierende Weise, so dass die Reaktion endet, nachdem alle reaktiven Stellen auf der Oberfläche verbraucht sind. Folglich wird die maximale Menge an Material, die nach einmaliger Exposition gegenüber allen Vorstufen (einem sogenannten ALD-Zyklus) auf der Oberfläche abgeschieden ist, durch die Art der Vorstufe-Oberfläche-Wechselwirkung bestimmt.
  • In einer Ausführungsform eines ALD-Prozesses wird eine metallorganische Vorstufe gepulst, um die metallhaltige Vorstufe an die Oberfläche des Substrats 10 in einer ersten Halbreaktion zu liefern. In einigen Ausführungsformen reagiert die metallorganische Vorstufe mit einer geeigneten zugrunde liegenden Spezies (zum Beispiel OH- oder NH-Funktionalität auf der Oberfläche des Substrats), um eine neue selbstsättigende Oberfläche zu bilden. Überschüssige nicht verwendete Reaktanten und die Reaktionsnebenprodukte werden in einigen Ausführungsformen durch eine Evakuierungspumpe unter Verwendung einer Vakuumpumpe 245 und/oder durch ein Strömen eines inerten Spülgases entfernt. Dann wird in einigen Ausführungsformen eine zweite Vorstufe, wie z.B. Ammoniak (NH3), in die Abscheidungskammer gepulst. Das NH3 reagiert mit der metallorganischen Vorstufe auf dem Substrat, um einen Reaktionsprodukt-Fotolack auf der Substratoberfläche zu erhalten. Die zweite Vorstufe bildet ebenfalls selbstsättigende Bindungen mit den zugrunde liegenden reaktiven Spezies, um eine weitere selbstlimitierende und sättigende zweite Halbreaktion bereitzustellen. Eine zweite Spülung wird in einigen Ausführungsformen durchgeführt, um nicht verwendete Reaktanten und die Reaktionsnebenprodukte zu entfernen. Die Pulse der ersten Vorstufe und der zweiten Vorstufe wechseln sich mit dazwischenliegenden Spülvorgängen ab, bis eine gewünschte Dicke der Fotolackschicht erreicht wird.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht 15 bis zu einer Dicke von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, und in anderen Ausführungsformen bis zu einer Dicke von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm ausgebildet. Ein Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass zusätzliche Bereiche von Dicken innerhalb der vorstehenden expliziten Bereiche in Betracht gezogen werden und innerhalb der vorliegenden Offenbarung liegen. Die Dicke kann unter Verwendung berührungsloser Verfahren des Röntgenreflexionsvermögens und/oder der Ellipsometrie auf der Grundlage der optischen Eigenschaften der Fotolackschichten bewertet werden. In einigen Ausführungsformen ist jede Fotolackschichtdicke relativ gleichmäßig, um eine Verarbeitung zu erleichtern. In einigen Ausführungsformen variiert die Schwankung der Dicke der abgeschiedenen Fotolackschicht um nicht mehr als ± 25% von der durchschnittlichen Dicke, in anderen Ausführungsformen variiert jede Fotolackschichtdicke um nicht mehr als ± 10% von der durchschnittlichen Fotolackschichtdicke. In einigen Ausführungsformen, wie z.B. Abscheidungen mit hoher Gleichmäßigkeit auf größeren Substraten, kann die Bewertung der Gleichmäßigkeit der Fotolackschicht mit einem Randausschluss von 1 Zentimeter bewertet werden, d.h. die Schichtgleichmäßigkeit wird nicht für Abschnitte der Beschichtung innerhalb von 1 Zentimeter vom Rand bewertet. Ein Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass zusätzliche Bereiche innerhalb der vorstehenden expliziten Bereiche in Betracht gezogen werden und innerhalb der vorliegenden Offenbarung liegen.
  • In einigen Ausführungsformen werden die erste und zweite Verbindung oder Vorstufe in die Abscheidungskammer 205 mit einem Trägergas geliefert. Das Trägergas, ein Spülgas, ein Abscheidungsgas oder ein anderes Prozessgas kann Stickstoff, Wasserstoff, Argon, Neon, Helium oder Kombinationen davon enthalten.
  • In einigen Ausführungsformen weist die metallorganische Verbindung Zinn (Sn), Antimon (Sb), Wismut (Bi), Indium (In) und/oder Tellur (Te) als die Metallkomponente auf, die Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Metalle beschränkt. In anderen Ausführungsformen weisen zusätzliche geeignete Metalle Titan (Ti), Zirkonium (Zr), Hafnium (Hf), Vanadium (V), Kobalt (Co), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Aluminium (Al), Gallium (Ga), Silizium (Si), Germanium (Ge), Phosphor (P), Arsen (As), Yttrium (Y), Lanthan (La), Cer (Ce), Lutetium (Lu) oder Kombinationen davon auf. Die zusätzlichen Metalle können als Alternativen zu oder zusätzlich zu Sn, Sb, Bi, In und/oder Te sein.
  • Das konkrete verwendete Metall kann die Absorption von Strahlung wesentlich beeinflussen. Daher kann die Metallkomponente auf der Grundlage des gewünschten Strahlungs- und Absorptionsquerschnitts ausgewählt werden. Zinn, Antimon, Wismut, Tellur und Indium sorgen für eine starke Absorption von extrem ultraviolettem Licht bei 13,5 nm. Hafnium bietet eine gute Absorption eines Elektronenstrahls und extremer UV-Strahlung. Metallzusammensetzungen, die Titan, Vanadium, Molybdän oder Wolfram aufweisen, zeigen eine starke Absorption bei längeren Wellenlängen, um zum Beispiel eine Empfindlichkeit gegenüber ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 248 nm bereitzustellen.
  • 13 zeigt eine Reaktion, die die Fotolackschicht-Zusammensetzungskomponenten als Folge einer Belichtung mit aktinischer Strahlung und Erhitzung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung durchlaufen. 13 zeigt ein Beispiel für eine chemische Struktur der Fotolackschicht (PR) bei verschiedenen Stufen des Fotolackstrukturierungsverfahrens gemäß Ausführungsformen der Offenbarung. Wie in 13 dargestellt, weist die Fotolackzusammensetzung eine metallorganische Verbindung, zum Beispiel SnX2R2, und eine zweite Verbindung, zum Beispiel Ammoniak (NH3), auf. Wenn die metallorganische Verbindung und das Ammoniak kombiniert werden, reagiert die metallorganische Verbindung mit einem Teil des Ammoniaks in der Dampfphase, um ein Reaktionsprodukt mit Amingruppen, die an das Metall (Sn) der metallorganischen Verbindung gebunden sind, zu bilden. Die Amingruppen in der abgeschiedenen Fotolackschicht weisen Wasserstoffbrückenbindungen auf, die den Siedepunkt der abgeschiedenen Fotolackschicht wesentlich erhöhen und dazu beitragen können, das Ausgasen von metallhaltigem Fotolackmaterial zu verhindern. Des Weiteren können die Wasserstoffbrückenbindungen der Amingruppen dabei helfen, den Einfluss von Feuchtigkeit auf die Qualität der Fotolackschicht zu steuern.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Fotolackzusammensetzung eine Zusammensetzung auf Basis eines organischen Polymers in einem Lösungsmittel, die durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren abgeschieden wird, worauf ein erstes Erhitzen folgt, um das Lösungsmittel zu entfernen.
  • Wenn die metallorganische Verbindung anschließend mit extrem ultravioletter Strahlung belichtet wird, absorbiert sie die extrem ultraviolette Strahlung und eine oder mehrere organische R-Gruppen werden von der metallorganischen Verbindung abgespalten, um in den mit der Strahlung belichteten Bereichen eine Aminometallverbindung zu bilden. Wenn dann das Nachbelichtungsbacken (PEB) durchgeführt wird, vernetzen die Aminometallverbindungen in einigen Ausführungsformen durch die Amingruppen, wie in 13 dargestellt. In einigen Ausführungsformen tritt eine teilweise Vernetzung der Aminometallverbindungen als Folge der Belichtung mit extrem ultravioletter Strahlung auf.
  • In einigen Ausführungsformen ist der Oberflächenbehandlungsvorgang S120 ein Insitu-Vorgang, bei dem die Oberflächenbehandlung in derselben Prozesskammer wie der Fotolack-Abscheidungsvorgang S110 durchgeführt wird. In anderen Ausführungsformen ist der Oberflächenbehandlungsvorgang S120 ein Ex-situ-Vorgang, bei dem die Oberflächenbehandlung in einer anderen Prozesskammer als der Fotolack-Abscheidungsvorgang S110 durchgeführt wird.
  • In einigen Ausführungsformen wird eine zu strukturierende Schicht 60 über dem Substrat 10 vor dem Ausbilden der Fotolackschicht 15 angeordnet, wie in 14 dargestellt. In einigen Ausführungsformen ist die zu strukturierende Schicht 60 eine Metallisierungsschicht oder eine dielektrische Schicht, wie z.B. eine Passivierungsschicht, die über einer Metallisierungsschicht angeordnet ist. In Ausführungsformen, in denen die zu strukturierende Schicht 60 eine Metallisierungsschicht ist, wird die zu strukturierende Schicht 60 aus einem leitfähigen Material unter Verwendung von Metallisierungsprozessen und Metallabscheidungstechniken, die eine chemische Gasphasenabscheidung, eine Atomlagenabscheidung und eine physikalische Gasphasenabscheidung (Sputtern) umfassen, ausgebildet. Wenn die zu strukturierende Schicht 60 eine dielektrische Schicht ist, wird gleichermaßen die zu strukturierende Schicht 60 mithilfe von Techniken zum Ausbilden dielektrischer Schichten ausgebildet, die eine thermische Oxidation, eine chemische Gasphasenabscheidung, eine Atomlagenabscheidung und eine physikalische Gasphasenabscheidung umfassen.
  • Dann wird die Oberfläche der Fotolackschicht 15 behandelt, um den oberen Abschnitt der Fotolackschicht 15 in einen dehydrierten Film 20 umzuwandeln, wie unter Bezugnahme auf 3 erläutert, wie in 15 dargestellt.
  • Die Fotolackschicht 15 wird anschließend selektiv mit aktinischer Strahlung 45 belichtet, um belichtete Gebiete 50 und nicht belichtete Gebiete 52 in der Fotolackschicht auszubilden, wie in 16A und 16B dargestellt und unter Bezug auf 7A und 7B hier beschrieben. Wie hier erläutert, ist der Fotolack in einigen Ausführungsformen ein Fotolack mit negativem Ton.
  • Wie in 17A und 17B dargestellt, werden die nicht belichteten Fotolackgebiete 52 entwickelt, wie hier unter Bezugnahme auf 8A und 8B erläutert, um eine Struktur von Fotolacköffnungen 55 auszubilden, wie in 18A und 18B dargestellt.
  • Dann wird, wie in 19 dargestellt, die Struktur 55 in der Fotolackschicht 15 auf die zu strukturierende Schicht 60 unter Verwendung eines Ätzvorgangs übertragen und die Fotolackschicht wird entfernt, wie unter Bezugnahme auf 10 erläutert, um eine Struktur 55" in der zu strukturierenden Schicht 60 auszubilden. In einigen Ausführungsformen ist das während des Ätzvorgangs verwendete Ätzmittel gegenüber einer zu strukturierenden Schicht 60 selektiv.
  • Die neuartige Oberflächenbehandlung der Fotolackschicht und fotolithografische Strukturierungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen eine höhere Auflösung und Dichte der Halbleitervorrichtungsmerkmale bei einem höheren Waferbelichtungsdurchsatz mit reduzierten Defekten in einem Prozess mit höherer Effizienz als herkömmliche Belichtungstechniken bereit. Ausführungsformen der Offenbarung verhindern eine Feuchtigkeits- und Sauerstoffabsorption der Fotolackschicht und verhindern ein Ausgasen der Fotolackschicht während einer nachfolgenden Verarbeitung. Ausführungsformen der Offenbarung verhindern eine Kontamination von Prozesskammern, Handhabungswerkzeugen und anderen Wafern durch metallische Fotolackrückstände. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen Fotolackfilme mit einer verbesserten Stabilität bereit. Ausführungsformen der Offenbarung stellen eine verbesserte Fotolackstabilität und Ausgasungsverhinderung bei niedrigeren Kosten bereit als ein Ausbilden einer zusätzlichen Abdeckschicht über der Fotolackschicht. Außerdem ist in einigen Ausführungsformen kein zusätzlicher Vorgang zum Entfernen des dehydrierten Films erforderlich, da der dehydrierte Film während eines vorhandenen Verarbeitungsvorgangs, wie z.B. Fotolackveraschungs- oder Ätzvorgängen, entfernt wird. In einigen Ausführungsformen wird die Fotolackschicht-Oberflächenbehandlung effizient in derselben Prozesskammer wie der Fotolackschicht-Ausbildungsvorgang durchgeführt.
  • Eine Ausführungsform der Offenbarung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das ein Ausbilden einer Fotolackschicht über einem Substrat und ein Ausbilden eines dehydrierten Films über der Fotolackschicht umfasst. Die Fotolackschicht wird selektiv mit aktinischer Strahlung belichtet, um einen belichteten Abschnitt und einen nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht auszubilden. Die Fotolackschicht wird entwickelt, um den nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht und einen ersten Abschnitt des dehydrierten Films über dem nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht zu entfernen. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ätzen des Substrats durch Verwenden des belichteten Abschnitts der Fotolackschicht als einer Maske. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Entfernen des belichteten Abschnitts der Fotolackschicht und eines zweiten Abschnitts des dehydrierten Films über dem belichteten Abschnitt der Fotolackschicht. In einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden eines dehydrierten Films ein Erhitzen einer Fläche der Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 150 °C. In einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden eines dehydrierten Films ein Anwenden von Ozon auf eine Fläche der Fotolackschicht. In einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden eines dehydrierten Films ein Anwenden eines organischen Lösungsmitteldampfs auf eine Fläche der Fotolackschicht. In einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden eines dehydrierten Films ein Belichten einer Fläche der Fotolackschicht mit ultravioletter Strahlung. In einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden eines dehydrierten Films mindestens zwei von einem Erhitzen einer Fläche der Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 150 °C, einem Anwenden von Ozon auf eine Fläche der Fotolackschicht, einem Anwenden eines organischen Lösungsmitteldampfs auf eine Fläche der Fotolackschicht, und einem Belichten einer Fläche der Fotolackschicht mit ultravioletter Strahlung. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ausbilden einer zu strukturierenden Schicht über dem Substrat vor dem Ausbilden einer Fotolackschicht, wobei die zu strukturierende Schicht aus einem anderen Material ausgebildet wird als das Substrat. In einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis einer Dicke des dehydrierten Films zu einer ursprünglichen Dicke der ausgebildeten Fotolackschicht im Bereich von 1/100 bis 1/10.
  • Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das umfasst: Ausbilden einer Fotolackschicht über einem Substrat, wobei das Ausbilden einer Fotolackschicht ein Kombinieren einer ersten Vorstufe und einer zweiten Vorstufe in einem Dampfzustand umfasst, um ein Fotolackmaterial auszubilden, und Abscheiden des Fotolackmaterials über dem Substrat. Die Fotolackschicht weist eine erste Fläche, die dem Substrat zugewandt ist, und eine gegenüberliegende zweite Fläche auf. Die zweite Fläche der Fotolackschicht wird behandelt, um einen dehydrierten Film auszubilden, der über der Fotolackschicht liegt. Die Fotolackschicht wird selektiv mit aktinischer Strahlung belichtet, um eine latente Struktur in der Fotolackschicht auszubilden. Die latente Struktur wird entwickelt, indem ein Entwickler auf die selektiv belichtete Fotolackschicht angewendet wird, um eine Struktur in der Fotolackschicht auszubilden. Ein Abschnitt des dehydrierten Films verbleibt über der Fotolackschicht nach dem Entwickeln der latenten Struktur. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Erweitern der Struktur in der Fotolackschicht in das Substrat. In einer Ausführungsform ist die erste Vorstufe eine Organometallverbindung, die eine Formel: MaRbXc aufweist, wobei M mindestens eines von Sn, Bi, Sb, In, Te, Ti, Zr, Hf, V, Co, Mo, W, Al, Ga, Si, Ge, P, As, Y, La, Ce oder Lu ist; R eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Alkenyl- oder Carboxylatgruppe ist; X eine Halogenid- oder Sulfonatgruppe ist; und 1 ≤ a ≤ 2, b ≥ 1, c ≥ 1 und b + c ≤ 5; und die zweite Vorstufe mindestens ein Amin, ein Boran, ein Phosphin oder Wasser ist. In einer Ausführungsform wird das Fotolackmaterial über dem Substrat mithilfe einer Atomlagenabscheidung (ALD) oder einer chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) abgeschieden. In einer Ausführungsform umfasst das Behandeln der zweiten Fläche der Fotolackschicht zum Ausbilden eines dehydrierten Films mindestens eines von den Folgenden: Erhitzen der zweiten Fläche der Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 150 °C, Anwenden von Ozon auf die zweite Fläche der Fotolackschicht, Anwenden eines organischen Lösungsmitteldampfs auf die zweite Fläche der Fotolackschicht, und Belichten der zweiten Fläche der Fotolackschicht mit ultravioletter Strahlung. In einer Ausführungsform ist die aktinische Strahlung extrem ultraviolette Strahlung. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, nach dem selektiven Belichten der Fotolackschicht mit aktinischer Strahlung, um eine latente Struktur auszubilden, und vor dem Entwickeln der latenten Struktur, ein Nachbelichtungsbacken der Fotolackschicht. In einer Ausführungsform wir das Nachbelichtungsbacken bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 500 °C durchgeführt. In einer Ausführungsform wird die Struktur in das Substrat durch einen Ätzvorgang erweitert. In einer Ausführungsform wird der Abschnitt des dehydrierten Films, der über der Fotolackschicht nach dem Entwickeln der latenten Struktur verbleibt, während des Ätzvorgangs entfernt.
  • Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist ein Verfahren zum Verhindern eines Ausgasens eines metallhaltigen Fotolacks, das ein Ausbilden einer metallhaltigen Fotolackschicht über einem Substrat umfasst. Die metallhaltige Fotolackschicht weist eine erste Hauptfläche, die dem Substrat zugewandt ist, und eine gegenüberliegende zweite Hauptfläche auf. Die zweite Hauptfläche der Fotolackschicht wird behandelt, um einen Barrierefilm auszubilden, um ein Ausgasen aus der Fotolackschicht zu verhindern. Das Behandeln der zweiten Hauptfläche der Fotolackschicht umfasst eines oder mehrere von den Folgenden: Erhitzen der zweiten Hauptfläche der Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 150 °C, Anwenden von Ozon auf die zweite Hauptfläche der Fotolackschicht, Anwenden eines organischen Lösungsmitteldampfs auf die zweite Hauptfläche der Fotolackschicht, und Belichten der zweiten Hauptfläche der Fotolackschicht mit ultravioletter Strahlung. Die Fotolackschicht wird strukturweise mit aktinischer Strahlung belichtet, um einen belichteten Abschnitt und einen nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht auszubilden. Der nicht belichtete Abschnitt der Fotolackschicht und ein erster Abschnitt des Barrierefilms über dem nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht werden entfernt. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ausbilden einer zu strukturierenden Schicht über dem Substrat vor dem Ausbilden der Fotolackschicht, wobei die zu strukturierende Schicht eine andere Materialzusammensetzung aufweist als das Substrat. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ätzen der zu strukturierenden Schicht durch Verwenden des belichteten Abschnitts der Fotolackschicht und eines zweiten Abschnitts des über dem belichteten Abschnitt der Fotolackschicht verbleibenden Barrierefilms als einer Maske. In einer Ausführungsform weist der Barrierefilm eine Dicke im Bereich von 0,1 nm bis 5 nm auf. In einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis einer Dicke des Barrierefilms zu einer ursprünglichen Dicke der ausgebildeten Fotolackschicht im Bereich von 1/100 bis 1/10. In einer Ausführungsform ist die aktinische Strahlung extrem ultraviolette Strahlung. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, nach dem selektiven Belichten der Fotolackschicht mit aktinischer Strahlung, um eine latente Struktur auszubilden, und vor dem Entwickeln der latenten Struktur, ein Nachbelichtungsbacken der Fotolackschicht. In einer Ausführungsform wird das Nachbelichtungsbacken bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 500 °C durchgeführt. In einer Ausführungsform wird die Fotolackschicht durch eine Atomlagenabscheidung (ALD) oder eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ausgebildet.
  • Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist ein Verfahren, das ein Ausbilden einer Fotolackschicht über einem Substrat umfasst. Eine Hauptfläche der Fotolackschicht wird behandelt, um einen dehydrierten Film über der Fotolackschicht auszubilden. Die Oberflächenbehandlung der Hauptfläche der Fotolackschicht umfasst eines oder mehrere von den Folgenden: Erhitzen der Hauptfläche der Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 150 °C, Anwenden von Ozon auf die Hauptfläche der Fotolackschicht, Anwenden eines organischen Lösungsmitteldampfs auf die Hauptfläche der Fotolackschicht und Belichten der Hauptfläche der Fotolackschicht mit ultravioletter Strahlung. Die Fotolackschicht wird strukturweise vernetzt, und ein während der strukturweisen Vernetzung nicht vernetzter Abschnitt der Fotolackschicht wird entfernt, um eine Struktur in der Fotolackschicht auszubilden. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Erhitzen der Fotolackschicht nach dem strukturweisen Vernetzen und vor dem Entfernen eines nicht vernetzten Abschnitts der Fotolackschicht. In einer Ausführungsform wird die Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 500 °C während des Erhitzens der Fotolackschicht nach der strukturweisen Vernetzung erhitzt. In einer Ausführungsform umfasst das Entfernen eines Abschnitts der Fotolackschicht ein Anwenden eines Entwicklers auf die strukturweise vernetzte Fotolackschicht. In einer Ausführungsform umfasst das Entfernen eines Abschnitts der Fotolackschicht ein Anwenden eines Plasmas auf die strukturweise vernetzte Fotolackschicht. In einer Ausführungsform wird ein erster Abschnitt der oberflächenbehandelten Hauptfläche der Fotolackschicht, der über dem Abschnitt der Fotolackschicht, der während der strukturweisen Vernetzung nicht vernetzt wurde, liegt, während des Entfernens der Fotolackschicht, die während der strukturweisen Vernetzung nicht vernetzt wurde, entfernt. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Erweitern der Struktur in der Fotolackschicht in das Substrat durch Ätzen des Substrats unter Verwendung der strukturweise vernetzten Fotolackschicht und eines zweiten Abschnitts des dehydrierten Films, der über der strukturweise vernetzten Fotolackschicht liegt, als einer Maske. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Entfernen der strukturweise vernetzten Fotolackschicht und des zweiten Abschnitts des dehydrierten Films. In einer Ausführungsform weist der dehydrierte Film eine Dicke im Bereich von 0,1 nm bis 5 nm auf. In einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis einer Dicke des dehydrierten Films zu einer ursprünglichen Dicke der ausgebildeten Fotolackschicht im Bereich von 1/100 bis 1/10.
  • Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das ein Abscheiden eines Reaktionsproduktes einer metallorganischen Dampfphasenverbindung und einer zweiten Dampfphasenverbindung umfasst, um eine Fotolackschicht über einer zu strukturierenden Schicht auf einem Substrat auszubilden. Die metallorganische Verbindung weist eine Formel: MaRbXc auf, wobei M mindestens eines von Sn, Bi, Sb, In, Te, Ti, Zr, Hf, V, Co, Mo, W, Al, Ga, Si, Ge, P, As, Y, La, Ce oder Lu ist; R eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Alkenyl- oder Carboxylatgruppe ist; X eine Halogenid- oder Sulfonatgruppe ist; und 1 ≤ a ≤ 2, b ≥ 1, c ≥ 1 und b + c ≤ 5; und die zweite Dampfphasenverbindung mindestens eines von einem Amin, einem Boran, einem Phosphin oder Wasser ist. Eine Hauptfläche der Fotolackschicht wird behandelt, um die Hauptfläche der Fotolackschicht in einen dehydrierten Film umzuwandeln. Die Fotolackschicht wird strukturweise vernetzt, um eine latente Struktur in der Fotolackschicht auszubilden. Die latente Struktur wird entwickelt, indem ein Entwickler auf die strukturweise vernetzte Fotolackschicht angewendet wird, um eine Fotolackstruktur auszubilden, die einen Flächenabschnitt der zu strukturierenden Schicht freilegt. Die zu strukturierende Schicht wird unter Verwendung der Fotolackstruktur und eines ersten Abschnitts des dehydrierten Films, der über der Fotolackstruktur liegt, als einer Maske geätzt. In einer Ausführungsform weist der dehydrierte Film eine Dicke im Bereich von 0,1 nm bis 5 nm auf. In einer Ausführungsform wird ein zweiter Abschnitt des dehydrierten Films, der über einem Abschnitt der Fotolackschicht liegt, der während der strukturweisen Vernetzung nicht vernetzt wurde, während des Entwickelns der latenten Struktur entfernt. In einer Ausführungsform umfasst das strukturweise Vernetzen der Fotolackschicht ein strukturweises Belichten der Fotolackschicht mit extrem ultravioletter Strahlung durch den dehydrierten Film. In einer Ausführungsform umfasst das strukturweise Vernetzen ein Erhitzen der Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 500 °C vor dem Entwickeln der latenten Struktur. In einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis einer Dicke des dehydrierten Films zu einer ursprünglichen Dicke der ausgebildeten Fotolackschicht im Bereich von 1/100 bis 1/10. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, nach dem strukturweisen Vernetzen der Fotolackschicht und vor dem Entwickeln der latenten Struktur, ein Erhitzen der Fotolackschicht.
  • Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist ein Verfahren zum Strukturieren einer Fotolackschicht, das ein Abscheiden einer Fotolackschicht über einem Substrat mithilfe eines Gasphasenabscheidungsvorgans umfasst. Die Fotolackschicht weist ein Reaktionsprodukt einer metallorganischen Verbindung und einer zweiten Verbindung, wobei die zweite Verbindung mindestens eines von einem Amin, einem Boran, einem Phosphin oder Wasser ist. In einer Ausführungsform wird eine Hauptfläche der Fotolackschicht oberflächenbehandelt, um die Hauptfläche in einen dehydrierten Film umzuwandeln. Die Fotolackschicht wird selektiv mit aktinischer Strahlung durch den dehydrierten Film verstrahlt, um eine latente Struktur in der Fotolackschicht auszubilden. Abschnitte der Fotolackschicht, die nicht mit der aktinischen Strahlung belichtet wurden, werden entfernt, um eine Struktur verbleibender Abschnitte der Fotolackschicht auszubilden, die mit der aktinischen Strahlung während des selektiven Belichtens der Fotolackschicht belichtet wurden. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Entfernen von Abschnitten des Substrats, die durch das Entfernen von Abschnitten der Fotolackschicht freigelegt wurden. In einer Ausführungsform umfasst das Entfernen von Abschnitten des Substrats ein Trockenätzen des Substrats. In einer Ausführungsform umfasst das Entfernen der Abschnitte der Fotolackschicht ein Anwenden eines Plasmas auf die Fotolackschicht. In einer Ausführungsform umfasst der Gasphasenabscheidungsvorgang eine Atomschichtabscheidung oder eine chemische Gasphasenabscheidung. In einer Ausführungsform weist die metallorganische Verbindung eine Formel: MaRbXc auf, wobei M mindestens eines von Sn, Bi, Sb, In, Te, Ti, Zr, Hf, V, Co, Mo, W, Al, Ga, Si, Ge, P, As, Y, La, Ce oder Lu ist; R eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Alkenyl- oder Carboxylatgruppe ist; X eine Halogenid- oder Sulfonatgruppe ist; und 1 ≤ a ≤ 2, b ≥ 1, c ≥ 1 und b + c ≤ 5. In einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden eines dehydrierten Films ein Erhitzen der Hauptfläche der Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 150 °C. In einer Ausführungsform umfasst das Oberflächenbehandeln ein Anwenden von Ozon auf die Hauptfläche der Fotolackschicht. In einer Ausführungsform umfasst das Oberflächenbehandeln ein Anwenden eines organischen Lösungsmitteldampfs auf die Hauptfläche der Fotolackschicht. In einer Ausführungsform umfasst das Oberflächenbehandeln ein Belichten der Hauptfläche der Fotolackschicht mit ultravioletter Strahlung. In einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis einer Dicke des dehydrierten Films zu einer ursprünglichen Dicke der ausgebildeten Fotolackschicht im Bereich von 1/100 bis 1/10.
  • Das Vorstehende skizziert Merkmale von mehreren Ausführungsformen oder Beispielen, so dass ein Fachmann die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen kann. Ein Fachmann sollte erkennen, dass er die vorliegende Offenbarung als eine Grundlage zum Entwerfen und Modifizieren anderer Prozesse und Strukturen leicht verwenden kann, um die gleichen Aufgaben durchzuführen und/oder die gleichen Vorteile der hier vorgestellten Ausführungsformen oder Beispiele zu erzielen. Ein Fachmann sollte ebenfalls verstehen, dass derartige äquivalente Ausführungen nicht vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen, und dass er verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Modifizierungen hier vornehmen kann, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 63/041058 [0001]

Claims (20)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, umfassend: Ausbilden einer Fotolackschicht über einem Substrat; Ausbilden eines dehydrierten Films über der Fotolackschicht; selektives Belichten der Fotolackschicht mit aktinischer Strahlung, um einen belichteten Abschnitt und einen nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht auszubilden; und Entwickeln der Fotolackschicht, um den nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht und einen ersten Abschnitt des dehydrierten Films über dem nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht zu entfernen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Ätzen des Substrats durch Verwenden des belichteten Abschnitts der Fotolackschicht als einer Maske umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das ferner ein Entfernen des belichteten Abschnitts der Fotolackschicht und eines zweiten Abschnitts des dehydrierten Films über dem belichteten Abschnitt der Fotolackschicht umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden des dehydrierten Films ein Erhitzen einer Fläche der Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 150 °C umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden des dehydrierten Films ein Anwenden eines Oxidationsmittels auf eine Fläche der Fotolackschicht umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden des dehydrierten Films ein Anwenden eines organischen Lösungsmitteldampfs auf eine Fläche der Fotolackschicht umfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden des dehydrierten Films ein Belichten einer Fläche der Fotolackschicht mit ultravioletter Strahlung umfasst.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden des dehydrierten Films mindestens zwei von einem Heizen einer Fläche der Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 150 °C, einem Anwenden eines Oxidationsmittels auf eine Fläche der Fotolackschicht, einem Anwenden eines organischen Lösungsmitteldampfs auf eine Fläche der Fotolackschicht, und einem Belichten einer Fläche der Fotolackschicht mit ultravioletter Strahlung umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Ausbilden einer zu strukturierenden Schicht über dem Substrat vor dem Ausbilden der Fotolackschicht umfasst, wobei die zu strukturierende Schicht aus einem anderen Material ausgebildet wird als das Substrat.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verhältnis einer Dicke des dehydrierten Films zu einer ursprünglichen Dicke der ausgebildeten Fotolackschicht im Bereich von 1/100 bis 1/10 liegt.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, umfassend: Ausbilden einer Fotolackschicht über einem Substrat, umfassend: Kombinieren einer ersten Vorstufe und einer zweiten Vorstufe in einem Dampfzustand, um ein Fotolackmaterial auszubilden, und Abscheiden des Fotolackmaterials über dem Substrat, wobei die Fotolackschicht eine erste Fläche, die dem Substrat zugewandt ist, und eine entgegengesetzte zweite Fläche aufweist; Behandeln der zweiten Fläche der Fotolackschicht, um einen dehydrierten Film auszubilden, der über der Fotolackschicht liegt; selektives Belichten der Fotolackschicht mit aktinischer Strahlung, um eine latente Struktur in der Fotolackschicht auszubilden; Entwickeln der latenten Struktur, indem ein Entwickler auf die selektiv belichtete Fotolackschicht angewendet wird, um eine Struktur in der Fotolackschicht auszubilden, wobei ein Abschnitt des dehydrierten Films nach dem Entwickeln der latenten Struktur über der Fotolackschicht verbleibt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner ein Erweitern der Struktur in der Fotolackschicht in das Substrat umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die erste Vorstufe eine Organometallverbindung ist, die eine Formel: MaRbXc aufweist, wobei M mindestens eines von Sn, Bi, Sb, In, Te, Ti, Zr, Hf, V, Co, Mo, W, Al, Ga, Si, Ge, P, As, Y, La, Ce oder Lu ist; R eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Alkenyl- oder Carboxylatgruppe ist, X eine Halogenid- oder Sulfonatgruppe ist, und 1≤ a ≤ 2, b ≥ 1, c ≥ 1 und b + c ≤ 5; und die weite Vorstufe mindestens eines von einem Amin, einem Boran, einem Phosphin oder Wasser ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 13, wobei das Fotolackmaterial über dem Substrat mithilfe einer Atomlagenabscheidung (ALD) oder einer chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) abgeschieden wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Behandeln der zweiten Fläche der Fotolackschicht zum Ausbilden des dehydrierten Films mindestens eines von den Folgenden umfasst: Erhitzen der zweiten Fläche der Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 150 °C, Anwenden von Ozon auf die zweite Fläche der Fotolackschicht, Anwenden eines organischen Lösungsmitteldampfs auf die zweite Fläche der Fotolackschicht, und Belichten der zweiten Fläche der Fotolackschicht mit ultravioletter Strahlung.
  16. Verfahren zum Verhindern eines Ausgasens eines metallhaltigen Fotolacks, umfassend: Ausbilden einer metallhaltigen Fotolackschicht über einem Substrat, wobei die metallhaltige Fotolackschicht eine erste Hauptfläche, die dem Substrat zugewandt ist, und eine entgegengesetzte zweite Hauptfläche aufweist; Behandeln der zweiten Hauptfläche der Fotolackschicht, um einen Barrierefilm über der Fotolackschicht auszubilden, um ein Ausgasen aus der Fotolackschicht zu verhindern, wobei das Behandeln der zweiten Hauptfläche der Fotolackschicht eines oder mehrere von den Folgenden umfasst: Erhitzen der zweiten Hauptfläche der Fotolackschicht bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 150 °C, Anwenden von Ozon auf die zweite Hauptfläche der Fotolackschicht, Anwenden eines organischen Lösungsmitteldampfs auf die zweite Hauptfläche der Fotolackschicht, und Belichten der zweiten Hauptfläche der Fotolackschicht mit ultravioletter Strahlung; strukturweises Belichten der Fotolackschicht mit aktinischer Strahlung, um einen belichteten Abschnitt und einen nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht auszubilden; und Entfernen des nicht belichteten Abschnitts der Fotolackschicht und eines ersten Abschnitts des Barrierefilms über dem nicht belichteten Abschnitt der Fotolackschicht.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, das ferner ein Ausbilden einer zu strukturierenden Schicht über dem Substrat vor dem Ausbilden der Fotolackschicht umfasst, wobei die zu strukturierende Schicht eine andere Materialzusammensetzung aufweist als das Substrat.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner ein Ätzen der zu strukturierenden Schicht durch Verwenden des belichteten Abschnitts der Fotolackschicht und eines zweiten Abschnitts des Barrierefilms, der über dem belichteten Abschnitt der Fotolackschicht verbleibt, als einer Maske umfasst.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der Barrierefilm eine Dicke im Bereich von 0,1 nm bis 5 nm aufweist.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei ein Verhältnis einer Dicke des Barrierefilms zu einer ursprünglichen Dicke der ausgebildeten Fotolackschicht im Bereich von 1/100 bis 1/10 liegt.
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