JP2020092274A - イメージ反転、誘導自己組織化、および選択的堆積を補助するための、サブ解像度開口部の使用 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イメージ反転、誘導自己組織化、および選択的堆積を補助するための、サブ解像度(sub−resolution)開口部を使用するための装置および方法に関する。
半導体デバイスの製造におけるコストおよび性能の競争性を維持する必要性は、集積回路のデバイス密度を継続的に増加させる要求を高める。半導体集積回路における縮小化により、より高い集積度を達成するために、ロバストな方法論が、半導体基板上で形成された回路パターンのスケールを低減するために要求される。これらの傾向および要件は、回路パターン作製の間に電気的構造の分離を調製するための能力に対し、絶えず増大する目標を課す。
本発明は、マイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成するための方法を提供する。前記方法は、基板をパターニングして、定義されたトレンチ幅の複数のトレンチを有するトレンチ構造を形成し、基板上で光活性材料を堆積し、トレンチ構造を過剰充填し(overfill)、複数のトレンチ中で充填部分およびトレンチ構造の上で過剰充填部分を形成することを含む。前記方法は、定義されたトレンチ幅より少なくとも4倍大きな波長を含む電磁照射に光活性材料を曝露することをさらに含み、これにより、過剰充填部分を曝露により変性させる一方で、電磁照射は、複数のトレンチを貫通せずに、充填部分を未変性のまま残す。前記方法は、光活性材料の変性された過剰充填部分を除去して、選択的反応性イオンエッチング、選択的堆積、または誘導自己組織化のための化学テンプレートとしての使用のための、平坦化されて充填されたトレンチ構造を形成することをさらに含む。
添付の図面は、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成するものであり、本発明の態様を例示し、上記の本発明の一般的記載および以下の詳細な説明と共に、本発明を説明する役割を果たす。
本発明の態様は、一般的にマイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成する方法に関する。化学テンプレートを、例えば、トレンチパターンなどの出発パターンのイメージ反転、化学エピタキシー誘導自己組織化(DSA)、および例えば、材料層の選択的成長などの選択的堆積に使用してもよい。図1A〜1Dおよび6を一般的に参照すると、本発明の態様における、トレンチパターンのさらなるプロセシングのための化学テンプレートを創出するための方法が示される。図1Aは、第1の層12、第2の層14、および第3の層16を含むマイクロエレクトロニクス基板10を示す。限定ではなく例の意味により、第1の層12は、シリコンウエハであり得、第2の層14は、自然(native)酸化物層であり得る。第3の層16についての例示的材料は、以下でさらに検討される。40において、トレンチ構造18が、マイクロエレクトロニクス基板10上にパターニングされ、幅Wにより分離された一連のトレンチ20を定義する。限定ではなく例の意味により、描かれるトレンチ構造18は、トレンチ幅Wの3倍(3x)であるトレンチ20間のトレンチ構造18の幅に関し、3:1のデューティーサイクル(duty cycle)で形成されたものである。
マイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成するための方法であって、以下:
前記基板をパターニングして定義されたトレンチ幅の複数のトレンチを有するトレンチ構造を形成すること;
前記基板上で光活性材料を堆積し、前記トレンチ構造を過剰充填し、前記複数のトレンチ中で充填部分および前記トレンチ構造の上で過剰充填部分を形成すること;
前記定義されたトレンチ幅より少なくとも4倍大きな波長を含む電磁照射に前記光活性材料を曝露し、これにより、前記過剰充填部分を前記曝露により変性させる一方で、前記電磁照射は、前記複数のトレンチを貫通せずに、前記充填部分を未変性のまま残すこと;および
前記光活性材料の前記変性された過剰充填部分を除去して、選択的反応性イオンエッチング、選択的堆積、または誘導自己組織化のための化学テンプレートとしての使用のための、平坦化されて充填されたトレンチ構造を形成すること、
を含む、方法。
[付記2]
前記トレンチ構造が、前記光活性材料に対するエッチング選択性を有する材料を含み、以下:
前記化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、方法。
[付記3]
以下:
前記光活性材料の前記充填部分上で脱保護層を形成し、前記化学テンプレートを変性させること、
をさらに含む、方法。
[付記4]
前記脱保護層を形成することが、以下:
前記基板を酸で処理すること;および
前記基板をベークし、前記充填部分中に前記酸を拡散させ、前記脱保護層を形成すること、
を含む、方法。
[付記5]
前記脱保護層が、5nm〜15nmの厚さを含む、方法。
[付記6]
以下:
前記変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記脱保護層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、方法。
[付記7]
以下:
金属または半金属原子を前記脱保護層中に組み込み、前記化学テンプレートをさらに変性させること、
をさらに含む、方法。
[付記8]
前記金属または前記半金属原子を組み込むことが、前記基板を1種または2種以上のシリル化剤で処理し、シリコン原子を前記脱保護層中に組み込むことを含む、方法。
[付記9]
前記シリル化剤が、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリメチルシリルジメチルアミン(TMSDMA)、ジメチルシリルジメチルアミン(DMSDMA)、ジメチルジシリルジメチルアミン(DMSDMA)、またはビスアミノプロピル−オリゴジメチルシロキサンの1種または2種以上を含む、方法。
[付記10]
前記金属または前記半金属原子を組み込むことが、前記基板を1種または2種以上のアクリルポリマーで処理し、アルミニウムを前記脱保護層中に組み込むことを含む、方法。
[付記11]
以下:
前記さらに変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記金属または半金属原子を中に含む前記脱保護層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、方法。
[付記12]
以下:
前記さらに変性された化学テンプレート上で選択的に上部層を堆積すること、
をさらに含む、方法。
[付記13]
前記上部層が、前記金属または半金属原子を中に含む前記脱保護層上の第2の成長速度より速い、前記トレンチ構造上の第1の成長速度を有する材料を含む、方法。
[付記14]
前記上部層が、前記金属または半金属原子を中に含む前記脱保護層上の第2の成長速度より遅い、前記トレンチ構造上の第1の成長速度を有する材料を含む、方法。
[付記15]
以下:
前記さらに変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第1のブロックの少なくとも一部は、前記金属または前記前記半金属原子の上で組織化し、前記ブロックコポリマーの第2のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、方法。
[付記16]
前記ブロックコポリマーが、ポリスチレン−ブロック−ポリメチルメタクリレート(PS−b−PMMA)を含む、方法。
[付記17]
以下:
前記変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第1のブロックの少なくとも一部は、前記脱保護層の上で組織化し、前記ブロックコポリマーの第2のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、方法。
[付記18]
前記ブロックコポリマーが、ポリスチレン−ブロック−ポリメチルメタクリレート(PS−b−PMMA)を含む、方法。
[付記19]
前記脱保護層に有機材料をグラフトし、前記化学テンプレートをさらに変性させ、前記脱保護層上で曝露されたヒドロキシド基を提供すること、
をさらに含む、方法。
[付記20]
以下:
前記さらに変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記曝露されたヒドロキシド基を含む前記脱保護層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、方法。
[付記21]
以下:
前記さらに変性された化学テンプレート上で上部層を選択的に堆積すること、
をさらに含む、方法。
[付記22]
前記上部層が、前記曝露されたヒドロキシド基を含む前記脱保護層上の第2の成長速度より速い、前記トレンチ構造上の第1の成長速度を有する材料を含む、方法。
[付記23]
前記上部層が、前記曝露されたヒドロキシド基を含む前記脱保護層上の第2の成長速度より遅い、前記トレンチ構造上の第1の成長速度を有する材料を含む、方法。
[付記24]
以下:
前記さらに変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第1のブロックの少なくとも一部は、前記曝露されたヒドロキシド基の上で組織化し、クロスエステル化プロセスにおいて前記曝露されたヒドロキシド基と反応し、前記ブロックコポリマーの第2のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、方法。
[付記25]
マイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成するための方法であって、以下:
前記基板をパターニングして定義されたトレンチ幅の複数のトレンチを有するトレンチ構造を形成すること;
前記基板上で光活性材料を堆積し、前記トレンチ構造を過剰充填し、前記複数のトレンチ中で充填部分および前記トレンチ構造の上で過剰充填部分を形成すること;
前記定義されたトレンチ幅より少なくとも4倍大きな波長を含む電磁照射に前記光活性材料を曝露し、これにより、前記過剰充填部分を前記曝露により変性させる一方で、前記電磁照射は、前記複数のトレンチを貫通せずに、前記充填部分を未変性のまま残すこと;
前記光活性材料の前記変性された過剰充填部分を除去して、平坦化されて充填されたトレンチ構造を形成すること;
前記平坦化されて充填されたトレンチ構造を酸でコーティングすること;
前記充填部分中に前記酸を拡散させ、前記光活性材料の前記充填部分上で脱保護層を形成すること;および
金属または半金属原子を前記脱保護層中に組み込み、選択的反応性イオンエッチング、選択的堆積、または誘導自己組織化のための化学テンプレートを形成すること、
を含む、方法。
[付記26]
以下:
前記化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること;
前記化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第1のブロックの少なくとも一部は、前記金属または前記半金属原子の上で組織化し、前記ブロックコポリマーの第2のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること;または
前記化学テンプレート上で上部層を選択的に堆積し、ここで、前記上部層が、前記トレンチ構造上で、前記金属または半金属原子を含む前記脱保護層上のものとは異なる成長速度を有する材料を含むこと、
のうちの1つをさらに含む、方法。
Claims (18)
- マイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成するための方法であって:
前記基板をパターニングして、同一の定義されたトレンチ幅の複数のトレンチを有するトレンチ構造を形成し、前記トレンチ構造は前記定義されたトレンチ幅の3倍より大きな前記トレンチ同士の間の幅を有する、こと;
前記基板上で光活性材料を堆積し、前記トレンチ構造を過剰充填し、前記複数のトレンチ中で充填部分および前記トレンチ構造の上で過剰充填部分を形成すること;
前記定義されたトレンチ幅の4倍より大きな波長を有する電磁照射に前記光活性材料を曝露し、これにより、前記過剰充填部分を前記曝露により変性させる一方で、前記電磁照射は、前記複数のトレンチを貫通せずに、前記充填部分を未変性のまま残すこと;および
前記光活性材料の前記変性された過剰充填部分を除去して、選択的反応性イオンエッチング、選択的堆積、または誘導自己組織化のための化学テンプレートとしての使用のための、平坦化されて充填されたトレンチ構造を形成すること、
を含む、方法。 - 前記トレンチ構造が、前記光活性材料に対するエッチング選択性を有する材料を含み:
前記化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記光活性材料の前記充填部分の上部に層を形成し、前記化学テンプレートを変性させること、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記層を形成することが:
前記基板を酸で処理すること;および
前記基板をベークし、前記充填部分中に前記酸を拡散させ、前記層を形成すること、
を含む、請求項3に記載の方法。 - 前記層の厚さが、5nm〜15nmの厚さである、請求項3に記載の方法。
- 前記変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、請求項3に記載の方法。 - 金属または半金属原子を前記層中に組み込み、前記化学テンプレートをさらに変性させること、
をさらに含む、請求項3に記載の方法。 - 前記金属または前記半金属原子を組み込むことが、前記基板をシリル化剤で処理し、シリコン原子を前記層中に組み込むことを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記シリル化剤が、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリメチルシリルジメチルアミン(TMSDMA)、ジメチルシリルジメチルアミン(DMSDMA)、ジメチルジシリルジメチルアミン(DMDSMA)、またはビスアミノプロピル−オリゴジメチルシロキサンの1種または2種以上を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記金属または前記半金属原子を組み込むことが、前記基板をアクリルポリマーで処理し、アルミニウムを前記層中に組み込むことを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記さらに変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記金属または半金属原子を中に含む前記層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 前記さらに変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第1のブロックの少なくとも一部は、前記金属または前記半金属原子の上で組織化し、前記ブロックコポリマーの第2のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 前記ブロックコポリマーが、ポリスチレン−ブロック−ポリメチルメタクリレート(PS−b−PMMA)を含む、請求項12に記載の方法。
- 前記変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第1のブロックの少なくとも一部は、前記層の上で組織化し、前記ブロックコポリマーの第2のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、請求項3に記載の方法。 - 前記ブロックコポリマーが、ポリスチレン−ブロック−ポリメチルメタクリレート(PS−b−PMMA)を含む、請求項14に記載の方法。
- 前記層に有機材料をグラフトし、前記化学テンプレートをさらに変性させ、前記層上で曝露されたヒドロキシド基を提供すること、
をさらに含む、請求項3に記載の方法。 - 前記さらに変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記曝露されたヒドロキシド基を含む前記層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、請求項16に記載の方法。 - 前記さらに変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第1のブロックの少なくとも一部は、前記曝露されたヒドロキシド基の上で組織化し、クロスエステル化プロセスにおいて前記曝露されたヒドロキシド基と反応し、前記ブロックコポリマーの第2のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、請求項16に記載の方法。
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