JP2022075587A - 二層レジストを用いた電子ビームリソグラフィー - Google Patents

二層レジストを用いた電子ビームリソグラフィー Download PDF

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Abstract

【課題】材料スタックを処理するための方法、装置、及びシステムを提供する。【解決手段】水素シルセスキオキサン層（２００）が、材料スタック（１００）上に堆積される。拡散バリア層（３００）が、水素シルセスキオキサン層（２００）上に堆積されて、二層（３０２）を形成する。拡散バリア層（３００）は、所望の幅を有する選択された特徴の幾何学的形状寸法について、水素シルセスキオキサン層（２００）を曝露するのに必要とされる電子ビーム（４００）内の放射線量を変化させるように、水素シルセスキオキサン層が経年劣化する前の時間量を増加させる厚さを有する材料を含む。二層（３０２）の曝露された部分（４０４）を形成するために、電子ビーム（４００）が、二層（３０２）の表面（４０２）を通して誘導される。水素シルセスキオキサン層（２００）が現像される。露出された部分（４０４）が、材料スタック（１００）上に残ったままである。【選択図】図４

Description

本開示は、広くは、半導体に関し、特に、二層レジスト系で電子ビームリソグラフィーを使用する量子用途向けの半導体構造を形成するための方法に関する。
半導体デバイス及び量子デバイスを製造するために、マルチステップのプロセスが採用される。これらのプロセスは、回路及び量子デバイスがウエハ上に生成され得る、リソグラフィー及び化学処理ステップのシーケンスを含む。数百万の電気素子又は量子素子が約１センチメートルのエリア内に存在し得るように、集積回路が製造され得る。量子デバイスでは、パターン形状及び汚染物質に対する緊密な制御が所望される。
特徴の微細化に伴って、マスクの位置合わせ、解像度、汚染、及び欠陥などの課題が、デバイス製造においてより深刻になる。例えば、１０マイクロメートル以下の特徴の幅では、付加中の空気内に存在する粒子が、潜在的な汚染を増加し、欠陥を増やし得る。
特徴のサイズに関しては、電子ビームリソグラフィーが使用され得る。電子ビームリソグラフィーは、電子の集中したビームが走査されて、レジストでカバーされた構造上に形状を描くプロセスである。電子ビームは、レジストの溶解度を変化させ、膜を有する構造を溶媒内に浸すことによって、レジストの曝露される又は曝露されない領域のいずれかを選択的に除去することを可能にする。電子ビームリソグラフィーでは、１０ナノメートル未満などの非常に小さいパターンが実現され得る。
電子ビームリソグラフィーは、１０ナノメートル未満の寸法の特徴のパターニングを可能にし得る有用な技術であるが、特徴のサイズの減少には依然として他の課題が存在する。レジスト内の及び基板からの汚染及び電子散乱は、特徴のサイズが減少するにつれて増大する他の懸念のうちの幾つかの例である。散乱では、近接効果が生じる。その場合、レジスト内での電子の散乱及び基板からの電子の散乱が、次のことをもたらす。すなわち、レジストの所望されない曝露が、電子ビームによる意図された曝露に隣接する領域内で生じる。特徴のサイズが減少するにつれて、近接効果によってもたらされる所望されない曝露の問題が大きくなる。
したがって、上記の問題点のうちの少なくとも幾つかと、起こり得る他の問題点を考慮に入れた、方法及び装置を手に入れることが望ましいであろう。例えば、製造デバイス内で使用される電子ビームリソグラフィーでの技術的な問題を克服する方法及び装置を有することが望ましいだろう。
本開示の一実施形態は、材料スタックを処理するための方法を提供する。水素シルセスキオキサン層が、材料スタック上に堆積される。アルミニウム層が、水素シルセスキオキサン層上に堆積されて、二層を形成する。二層の曝露された部分を形成するために、電子ビームが二層の表面を通して誘導される。二層は、水酸化テトラメチルアンモニウムで現像される。その場合、水酸化テトラメチルアンモニウムは、アルミニウム層と水素シルセスキオキサン層の曝露されない部分とを除去し、材料スタック上に水素シルセスキオキサン層の曝露された部分を残す。
本開示の別の一実施形態は、材料スタックを処理するための方法を提供する。水素シルセスキオキサン層が、材料スタック上に堆積される。拡散バリア層が、水素シルセスキオキサン層上に堆積されて、二層を形成する。拡散バリア層は、選択された特徴の幾何学的形状寸法について所望の幅を得るために、水素シルセスキオキサン層を曝露するのに必要とされる電子ビーム内の放射線量を変化させるように、水素シルセスキオキサン層が経年劣化する前の時間量を増加させる厚さを有する材料から構成される。二層の曝露された部分を形成するために、電子ビームが二層の表面を通して誘導される。電子ビームは、選択された特徴の幾何学的形状寸法について水素シルセスキオキサン層の曝露の所望のレベルを有する、材料スタック用の特徴のパターン密度に基づいて選択された放射線量を、二層の曝露される部分内に印加する。水素シルセスキオキサン層が現像される。電子ビームに曝露された水素シルセスキオキサン層の曝露された部分は、材料スタック上に残ったままである。
本開示の更に別の一実施形態は、加工設備及び制御システムを備える製品管理システムを提供する。制御システムは、材料スタック上に水素シルセスキオキサン層を堆積させること、二層を形成するために水素シルセスキオキサン層上に拡散バリア層を堆積させることであって、拡散バリア層は、選択された特徴の幾何学的形状寸法の所望の幅について、水素シルセスキオキサン層を曝露するのに必要とされる電子ビーム内の放射線量を変化させるように、水素シルセスキオキサン層が経年劣化する前の時間量を増加させる厚さを有する材料から構成される、拡散バリア層を堆積させること、二層の曝露された部分を形成するために、二層の表面を通して電子ビームを誘導することであって、電子ビームは、選択された特徴の幾何学的形状寸法について水素シルセスキオキサン層の曝露の所望のレベルを有する、材料スタック用の特徴のパターン密度に基づいて選択された放射線量を、二層の曝露される部分内に印加する、電子ビームを誘導すること、及び、水素シルセスキオキサン層を現像することであって、電子ビームに曝露された水素シルセスキオキサン層の曝露された部分が、材料スタック上に残ったままである、水素シルセスキオキサン層を現像することを実行するために、加工設備を制御するように構成されている。特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態において独立して実現され得るか、又は以下の説明及び図面を参照しながら更なる詳細が見られ得る更に別の実施形態において組み合わされ得る。
例示的な実施形態の特性と考えられる新規の機能は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかし、例示的な実施形態並びに好ましい使用モード、さらなる目的及びそれらの特性は、添付図面を参照しながら、本開示の例示的な実施形態についての以下の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるだろう。
例示的な一実施形態による、材料スタックの断面図である。 例示的な一実施形態による、水素シルセスキオキサン層を有する材料スタックの断面図である。 例示的な一実施形態による、材料スタック上の二層の断面図である。 例示的な一実施形態による、二層内のレジストを曝露する断面図である。 例示的な一実施形態による、水素シルセスキオキサン層の曝露された部分を有する材料スタックの断面図である。 例示的な一実施形態による、エッチングされた材料スタックの断面図である。 例示的な一実施形態による、水素シルセスキオキサン層のエッチング及び除去の後の材料スタックの断面図である。 例示的な一実施形態による、線形モデルによる予測された幅の関数としてのパターニングされた構造の幅のグラフである。 例示的な一実施形態による、パターニングされた構造の幅と予測された幅との間の差のグラフである。 例示的な一実施形態による、近接効果の補正なしの放射線量及びパターン密度の関数としてのデバイスの曝露のグラフである。 例示的な一実施形態による、近接効果の補正ありの放射線量及びパターン密度の関数としてのデバイスの曝露のグラフである。 例示的な一実施形態による、材料スタックを処理するためのプロセスのフローチャートである。 例示的な一実施形態による、材料スタックを処理するためのプロセスのフローチャートである。 例示的な一実施形態による、材料スタックを処理するためのプロセスのフローチャートである。 例示的な一実施形態による、材料スタックを処理するためのプロセスのフローチャートである。 例示的な一実施形態による、材料スタックを処理するためのプロセスのフローチャートである。 例示的な一実施形態による、二層の表面を通過するように電子ビームを誘導するためのプロセスのフローチャートである。 例示的な一実施形態による、製品管理システムのブロック図である。
例示的な実施形態は、１以上の異なる検討事項を認識し考慮する。例えば、例示的な実施形態は、電子ビームリソグラフィーが、１０nm以下の解像度の特徴をパターニングするために、水素シルセスキオキサン（HSQ）及びナトリウム含有現像液を使用して行われ得ることを認識し考慮する。例示的な実施形態は、ナトリウムベースの現像液が、多くの電子デバイス及び量子デバイスと適合しない流動性の汚染物質であることを認識し考慮する。
例示的な実施形態は、水素シルセスキオキサンが、曝露特性が経時変化することをもたらす化学的不安定性を有することを認識し考慮する。例示的な実施形態は、水素シルセスキオキサンが、本質的に不安定な化合物であることを認識し考慮する。例示的な実施形態は、不安定性が、高い流動性及び反応性の水素種から生じることを認識し考慮する。その水素種は、立方体のシルセスキオキサン構造の頂点に存在する。例示的な実施形態は、熱、電子、又は紫外線光子の形態を採るエネルギーへの曝露が、水素のラジカルとしての解放を誘発することを認識し考慮する。例示的な実施形態は、ラジカルが触媒再分配反応を拡散させることを認識し考慮する。その反応は、隣接する分子を架橋結合して塩基不溶性の水素濃縮SiOxオリゴマーにする。例示的な実施形態は、周囲条件が反応を完全に抑制するには不十分であり、結果として、限られた保存可能期間及び過渡的な曝露挙動をもたらすことを認識し考慮する。
例示的な実施形態は、水素シルセスキオキサンが、水、基板、膜、又は何らかの他の材料に加えられた後で、経年劣化するにつれて、水素シルセスキオキサンの膜を曝露するために必要とされる電子ビームの放射線量が経時変化し得ることを認識し考慮する。例示的な実施形態は、この不安定性が、製造されているデバイス用の寸法の制御を低減させ得ることを認識し考慮する。更に、例示的な実施形態は、所望の結果を得るための水素シルセスキオキサン膜の曝露及び現像用の時間が、所望されるよりもかなり短くなり得る、短いプロセスマージンが生じ得ることを認識し考慮する。例示的な実施形態はまた、パターン密度が変化するにつれて、近接効果が様々な課題を有し得ることを認識し考慮する。例示的な実施形態は、パターン密度が特徴の密度であることを認識し考慮する。
言い換えると、例示的な実施形態は、電子ビームを使用して加えられる放射線量が、あるときには水素シルセスキオキサンの溶解度を変化させるのに十分であり得るが、その後のときには不十分であり得ることを認識し考慮する。
したがって、例示的な実施形態は、二層レジスト系で電子ビームリソグラフィーを使用して構造を製造するための方法、装置、及びシステムを提供する。例示的な一実施例では、水素シルセスキオキサン層が、材料スタック上に堆積される。拡散バリア層が、水素シルセスキオキサン層上に堆積されて、二層を形成する。拡散バリア層は、所望の幅を有する選択された特徴の幾何学的形状寸法について、水素シルセスキオキサン層を曝露するのに必要とされる電子ビーム内の放射線量を変化させるように、水素シルセスキオキサン層が経年劣化する前の時間量を増加させる厚さを有する材料から構成される。二層の曝露された部分を形成するために、電子ビームが二層の表面を通して誘導される。電子ビームは、選択された特徴の幾何学的形状寸法について水素シルセスキオキサン層の曝露の所望のレベルを有する、材料スタック用の特徴のパターン密度に基づいて選択された放射線量を、二層の曝露される部分内に印加する。水素シルセスキオキサン層が現像される。電子ビームに曝露された水素シルセスキオキサン層の曝露された部分は、材料スタック上に残ったままである。
特許請求される構造及び方法の例示的な実施形態が本明細書で開示される。しかし、開示される実施形態は、様々な形態で具現化され得る特許請求される構造及び方法の単なる例示であることが理解されよう。更に、様々な実施形態との関連で与えられる実施例の各々は、例示的であり、限定するものではないことが意図される。
更に、特定の構成要素の詳細を示すために、幾つかの特徴は誇張されることがあり、図面は必ずしも縮尺通りではない。したがって、本明細書で開示されている特定の構造及び機能の詳細は、限定的であると解釈されるべきではなく、本開示の方法及び構造を様々に利用することを、当業者に教示するための代表的な原則にすぎない。
これ以降の説明のため、「上方（upper）」、「下方（lower）」、「右（right）」、「左（left）」、「垂直の（vertical）」、「水平の（horizontal）」、「上部（top）」「底部（bottom）」といった用語、及びこれらの派生語は、図面において配向されているように、本開示の例示的な実施例に関連する。「～の上に位置する」という用語は、第１の構造などの第１の構成要素が、第２の構造などの第２の構成要素の上に存在し、界面構造（例えば、界面層）などの介在構成要素が、第１の構成要素と第２の構成要素との間に存在し得ることを意味する。
本開示では、層、領域、又は基板などの要素が、別の要素「上」又は「の上」にあると言及されるときに、その要素は、他の要素の直接的に上にあってよく、又は介在要素が存在してもよい。これとは対照的に、構成要素が「直接上に（directly on）」、「直接上方に（directly over）」ある、あるいは、「～に直接接触して（on and in direct contact with）」いる、と記述されているときには、介在する構成要素は存在せず、構成要素は他の構成要素に接触している。
以下で説明されるプロセス、ステップ、及び構造は、集積回路を製造するための完全なプロセスフローを生成しない。本開示は、当該技術分野において現在使用されている集積回路の製造技術と併せて実施することができ、本開示の種々の実施例の理解に必要であるときにだけ、一般的に実施されているプロセスステップの幾つかが含まれる。図面は、製造中の集積回路の一部分の断面を表しているが、正確な縮尺で描かれているわけではなく、本開示の様々な例示的な特徴を示すように描かれている。
次に、図１～図７を参照すると、例示的な一実施形態による、半導体構造を形成するためのプロセスにおける断面図が描かれている。これらの断面図は、材料スタックを処理することにおける様々なステップを示すために描かれており、使用され得る全てのステップを含まない。他のステップは、二層レジスト系を使用する電子ビームリソグラフィー用の特徴の説明をあいまいにすることを避けるために省略され得る。
図１では、例示的な一実施形態による材料スタックの断面図が描かれている。この例示的な実施例では、材料スタック１００が、幾つかの異なる形態を採り得る。例えば、材料スタック１００は、ウエハ又は一組の層のうちの少なくとも一方であり得る。ウエハは様々な形態を採り得る。例えば、ウエハは、シリコンウエハ、炭化ケイ素ウエハ、又は何らかの他の種類のウエハであり得る。
本明細書で使用される場合、列挙されたアイテムと共に使用される「～のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムのうちの１以上の種々の組み合わせが使用されてもよく、且つ列挙された各アイテムのうちの１つだけが必要とされてもよいということを意味する。換言すると、「～のうちの少なくとも１つ」とは、アイテムの任意の組み合わせ、及びいくつかのアイテムが、列挙された中から使用され得ることを意味するが、列挙されたアイテムのすべてが必要となるわけではないことを意味する。アイテムとは、特定の対象物、物品、またはカテゴリであり得る。
例えば、限定するものではないが、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、「アイテムＡ」、「アイテムＡとアイテムＢ」、または「アイテムＣ」を含んでいてよい。この例はまた、「アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ」、または「アイテムＢとアイテムＣ」を含んでいてもよい。もちろん、これらのアイテムのいずれかの組み合わせも存在し得る。ある例示的な実施例では、「～のうちの少なくとも１つ」は、限定しないが例として、「２個のアイテムＡと１個のアイテムＢと１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ」、または他の適切な組み合わせであってよい。
本明細書で使用されるとき、アイテムに関連して使用される際の「一組の」は、１以上のアイテムを意味する。例えば、「一組の層」は、１以上の層である。
ウエハはまた、スライス又は基板とも称され得る。ウエハは、半導体又は何らかの他の材料の薄いスライスであり得る。そのスライスは、集積回路、太陽電池、量子ビット、量子メモリ、又は他のデバイスを製造するために使用される。１つの層は、デバイスを形成することにおいて処理され得る材料から構成される膜の厚さである。例えば、１つの層は、わずか１ナノメートルから数ナノメートルの厚さの範囲内の材料の層である薄膜であり得る。
この例示的な実施例では、材料スタック１００向けの先行する処理及びエッチングが図示されていない。他の例示的な実施例では、材料スタック１００向けの他のエッチング又は処理ステップの後で、プロセスが適用される。
次に図２を参照すると、例示的な一実施形態による、水素シルセスキオキサン層を有する材料スタックの断面図が描かれている。この例示的な実施例では、水素シルセスキオキサン層２００が、材料スタック１００上に堆積されている。
水素シルセスキオキサン層２００を形成するための水素シルセスキオキサンの堆積は、スピンコーティングを含む様々な半導体技法を介して実行され得る。スピンコーティングを使用して、材料スタック１００などの基板上に膜を付けることができる。水素シルセスキオキサン層２００は、量子メモリ用の量子ビットを含む量子デバイス及び半導体を製造するために有用であり得る薄膜層である。
この例示的な実施例では、水素シルセスキオキサン層２００の厚さが、特定の実施態様に応じて変化し得る。例示的な一実施例では、水素シルセスキオキサン層２００の厚さが、約２０nmから１００nmであり得る。
次に図３を参照すると、例示的な一実施形態による、材料スタック上の二層の断面図が描かれている。描かれているように、二層３０２を形成するために、拡散バリア層３００が、水素シルセスキオキサン層２００上に堆積されている。二層３０２はまた、二層レジストとも称され得る。
この例示的な実施例では、拡散バリア層３００が、１以上の材料から構成され得る。特定の材料が、水素シルセスキオキサン層２００を経年劣化させる汚染物質のうちの少なくとも１つを低減させることに基づいて選択され得る。 例えば、拡散バリア層３００の材料又は厚さの少なくとも一方は、汚染物質が水素シルセスキオキサン層２００に入ることを低減させ又は防止するように選択され得る。
更に、拡散バリア層３００はまた、水素シルセスキオキサン層２００の経年劣化が低減されるようにも選択され得る。言い換えると、選択された特徴の幾何学的形状寸法について所望の幅を得るために、水素シルセスキオキサン層２００を曝露するのに必要とされる電子ビーム内の放射線量を変化させるように、水素シルセスキオキサン層２００が経年劣化する前に、より長い時間が利用可能であるように経年劣化が減速され得る。例えば、水素シルセスキオキサン層２００が形成されてから、幅が望ましくない値まで増加し得るように水素シルセスキオキサン層２００が経年劣化するまでの時間は、拡散バリア層３００がなければ所望されるよりも短くなり得る。例えば、その時間は、拡散バリア層３００なしの場合、（１）曝露を実行することは、４時間以内であり、（２）水素シルセスキオキサン層２００を形成する現像プロセスを完了することは、２０時間以内であり得る。
拡散バリア層３００では、曝露用に電子ビームの走査を実行するための時間を５０時間、水素シルセスキオキサン層２００を現像するための完了時間を２５０時間まで増加させることができる。このやり方では、処理が行われるべき時間枠がより長くなり、その時間は所望の結果を得るための重要性がより低くなる。
例えば、二層３０２内の拡散バリア層３００は、アルミニウム、酸化アルミニウム、チタン、又は拡散バリアとして使用され得る何らかの他の適切な材料のうちの少なくとも１つから選択され得る。
描かれている実施例では、拡散バリア層３００内で使用される材料及び材料の厚さが、水素シルセスキオキサン層２００を曝露するために必要とされる電子ビーム内の放射線量を変化させるように、水素シルセスキオキサン層２００が経年劣化する前の時間量を増加させるように選択される。
更に、選択された特徴の幾何学的形状寸法の所望の幅を得るために、電子ビームの散乱を低減させるように、二層３０２内の拡散バリア層３００の質量厚さが選択される。材料の質量厚さは、材料の実際の厚さに材料の密度を掛けたものである。この例示的な実施例では、特徴が、ゲート、リード、ライン、又は任意の他の幾何学的形状若しくは構成のうちの少なくとも１つから選択され得る。この例示的な実施例では、幅が、特徴上の異なるポイントの間の距離であり得る。例えば、幅は、縁部から縁部、角部から角部、又は特徴向けに選択された幾何学的形状寸法についての何らかの他の参照ポイント若しくは位置であり得る。
アルミニウムなどの金属が使用されるとき、アルミニウム層の形態にある拡散バリア層３００を形成するために、アルミニウムを水素シルセスキオキサン層２００上に堆積させるように、アルミニウムの蒸着が実行され得る。
次に図４を参照すると、例示的な一実施形態による、二層内のレジストを曝露する断面図が描かれている。この例示的な実施例では、水素シルセスキオキサン層２００の部分を曝露するために、電子ビーム４００が、二層３０２の表面４０２を通して誘導され得る。結果として、水素シルセスキオキサン層２００は、曝露された部分４０４及び曝露されない部分４０６を有する。
この例示的な実施例では、水素シルセスキオキサン層２００内の水素シルセスキオキサンが、ネガティブトーンレジストである。ネガティブトーンレジストでは、電子ビーム４００からの電子によって曝露された水素シルセスキオキサン層２００内の水素シルセスキオキサンの部分が、水素シルセスキオキサン層２００を現像するために現像液が使用されたときに、除去不可能になる。
次に図５を参照すると、例示的な一実施形態による、水素シルセスキオキサン層の曝露された部分を有する材料スタックの断面図が描かれている。この図面で見られ得るように、水素シルセスキオキサン層２００の曝露された部分４０４は、レジストすなわち水素シルセスキオキサン層２００を現像した後で、材料スタック１００上に残ったままである。水素シルセスキオキサン層２００の図４の曝露されない部分４０６は、除去されている。
この断面図では、水素シルセスキオキサン層２００の曝露された部分４０４が、材料スタック１００をエッチングすることにおいて使用されるために残っている。
この例示的な実施例では、使用される現像液の種類に応じて、拡散バリア層３００が、水素シルセスキオキサン層２００を現像液に曝露する前に除去され得る。現像液が、拡散バリア層３００の全て及び水素シルセスキオキサン層２００の曝露されない部分４０６を含む、二層３０２の部分を除去するように、現像液が選択され得る。
例えば、拡散バリア層３００は、アルミニウム層、酸化アルミニウム層、又はそれらの何らかの組み合わせであり得る。拡散バリア層３００向けの材料のこの種類では、水酸化テトラメチルアンモニウムなどの現像液が使用され得る。このやり方では、水素シルセスキオキサン層２００を現像する前に拡散バリア層３００を除去する更なるステップが、適切な現像液を選択することによって不必要になる。
図６を参照すると、例示的な一実施形態による、エッチングされた材料スタックの断面図が描かれている。描かれているように、水素シルセスキオキサン層２００の曝露された部分４０４を有する材料スタック１００がエッチングされている。この実施例では、様々な技法を使用してエッチングが実行され得る。例えば、実行されるエッチングの種類は、ウェットエッチング、異方性エッチング、ドライエッチング、プラズマエッチング、又は他の適切なエッチング技法のうちの少なくとも１つから選択され得る。
描かれているように、水素シルセスキオキサン層２００の曝露された部分４０４によってカバーされていない材料スタック１００の部分は除去されている。この例示的な実施例では、材料スタック１００が一組の層であるときに、一組の層の全体が除去される。他の例示的な実施例では、破線６００内の領域６０２によって示されているように、材料スタック１００から一組の層のうちの一部分だけが除去されるようにエッチングが行われ得る。別の一実施例では、材料スタック１００がウエハ基板であるときに、材料スタック１００の一部分が、破線６００によって示されている残っている部分と共に除去される。
次に図７を参照すると、例示的な一実施形態による、水素シルセスキオキサン層のエッチング及び除去の後の材料スタックの断面図が描かれている。この断面図で描かれているように、水素シルセスキオキサン層２００の曝露された部分４０４は、除去されている。この図面では、材料スタック１００の結果として生じる構造又は幾何学的形状寸法が示されている。材料スタック１００から一組の構造を形成するために、種々の特徴を生成するように、エッチングステップにおける更なるリソグラフィーが実行され得る。
例えば、材料スタック１００から形成された一組の構造が、量子ビット、量子ドットキュービット（quantum dot qubit）、導波路、光導波路、光共振器、光子発光量子メモリ（photon emitting quantum memory）、トランジスタ、又は何らかの他の適切な種類の構造、のうちの少なくとも１つから選択され得る。この描かれている実施例では、量子ドットキュービットが、半導体量子ドットを使用する量子ビットである。
二層レジストで電子ビームリソグラフィーを実行するためのステップを示している断面図。図１～図７の二層３０２は、例示的な一実施形態が実装され得るやり方に対する物理的又は構造的な制限を企図するものではない。示されている構成要素に加えて又は代えて、他の構成要素が使用されてよい。一部の構成要素は不要であり得る。更に、一部の機能構成要素を図示するために、ブロックが提示されている。例示的な実施形態に実装されるときに、これらのブロックのうちの１以上が、結合され、分割され、又は結合且つ分割されて異なるブロックになってよい。
例えば、拡散バリア層３００は、例えば、アルミニウム層及び酸化アルミニウム層などの副層で構成され得る。別の一実施例として、材料スタック１００からの一組の構造用の特徴を生成するための更なる処理ステップが実行され得るが、図示されていない。ステップは、他の電子ビームリソグラフィーステップ、他のエッチングステップ、ドーピングステップ、又は、開始ポイント若しくは中間ポイントとして、材料スタック１００を使用して構造用の所望の特徴を形成するための注入ステップを含む。更に、材料スタック１００は、以前にエッチングされていてよく、材料スタック１００内に描かれていない空洞、ドーピングされた領域、又は他の特徴を含み得る。
次に図８を参照すると、例示的な一実施形態による、線形モデルによる予測された幅の関数としてのパターニングされた構造の幅のグラフである。この例示的な実施例では、グラフ８００が、パターニングされた構造８０４についてのｘ軸８０６上のnmでの予測された幅wg *の関数としてのパターニングされた構造８０４についてのｙ軸８０２上のnmでの幅wgのグラフである。
予測された幅は、この例示的な実施例における５つの独立した実験変数に基づく、線形モデルによって予測されている。この実施例では、５つの独立した実験変数が、曝露放射線量、特徴の幾何学的形状寸法、Alキャップの厚さ、現像時間（現像液TMAHに曝露された時間）、及び曝露遅延（コーティングと電子ビームに対する曝露との間の時間）である。この実施例では、r2が線形回帰から得られる。r2のより大きい値は、そのモデルがデータを表すことにおいてより良好であることを意味する。この実施例では、rがピアソンの相関係数である。描かれているように、線８１０に沿ったデータポイントは、この線形モデルにおいて幅がいかに実験パラメータに依存するかを示している。このグラフでは、この実施例における５つの実験変数についての相関係数が知られているときに、幾何学的形状寸法が目標にされ得る。この実施例では、縁部の位置が、０．２５nm／hr／縁部の速度で移動する。結果として、＋／－１nmの許容誤差を有する１０nmの幅の間隔をパターニングすることは、曝露が４時間未満で実行され、２０時間内にコーティングが完了するべきことを意味する。これらの時間の制約は、多くの状況において所望されない。
次に図９を参照すると、例示的な一実施形態による、パターン構造の幅と予測された幅との間の差のグラフが描かれている。この例示的な実施例では、グラフ９００が、ｙ軸９０２上での曝露遅延の効果を含む、パターニングされた構造の幅wgと予測された幅との間の差Δwgを示している。セクション９０４は、拡散バリア層なしの０．２５nm／hr／縁部での３０時間及び７５時間の曝露遅延に基づくΔwgを示している。セクション９０６は、２０nmの厚さのアルミニウムで構成された拡散バリア層を有する１５時間及び７０時間の曝露遅延に基づくΔwgを示している。この実施例では、セクション９０４における０．２５nm／hr／縁部、及びセクション９０６における０．０２nm／hr／縁部が、縁部位置の変化の速度である。
これらの曝露遅延は、水素シルセスキオキサン層が堆積された時間から、水素シルセスキオキサン層が電子ビームリソグラフィーを使用して曝露された時間までの間隔である。描かれているように、セクション９０４では、０．００２nm／hr／縁部での３０時間と７５時間の間の時間が、Δwgにおけるシフトを示している。セクション９０６では、１５時間と７０時間との間の時間が、セクション９０４と比較して、著しく減少しているシフトを示している。結果として、拡散バリア層の追加は、汚染、水素シルセスキオキサン層の経年劣化、又は水素シルセスキオキサン層の経年劣化の効果のうちの少なくとも１つを引き起こす可能性がある。
図１０を参照すると、例示的な一実施形態による、近接効果の補正なしの放射線量及びパターン密度の関数としてのデバイスの曝露のグラフが描かれている。描かれているように、グラフ１０００は、ｙ軸１００２上の放射線量及びｘ軸１００４上のパターン密度ρの関数としての曝露の割合を示している。
グラフ１０００では、開始放射線量Dtが、パターン密度で変化する。開始放射線量Dtは、各パターン密度について、その放射線量の上では、曝露不足の特徴の割合が５０パーセントを超える、最も大きい放射線量である。グラフ１０００では、近接効果についての補正が実行されていない。見られ得るように、開始放射線量は大幅に変化し得る。結果として、基準放射線量からの実行され得る変化量に応じて、開始放射線量を得るために基準放射線量を修正又は変更するための潜在的な制限に基づいて、特徴のサブセットが誤曝露され得る。
この例示的な実施例では、基準放射線量が、材料スタックについてパターン全体に対して割り当てられる平均放射線量である。この基準放射線量は、特定の位置における局所的なパターン密度に基づいて、パターンの範囲内で調節され得る。例示的な一実施例では、各位置での局所的なパターン密度によって設定される調節量が、電子ビームの半径の関数として電子ビームがどのようにエネルギーを失うかを表す点広がり（point spread）関数でパターンを畳み込むことによって計算され得る。例えば、第１の行列は、パターンが存在するところで１の値を有する数を含み、パターンが存在しないところで０の値を有する数を含む。第２の行列は、点広がり関数に基づくコンボリューション・カーネルとして規定される。第１の行列は、オフセット（Δx、Δy）を伴って第２の行列上に重なる。それらの行列は、乗算され、重なり領域にわたり統合される。次いで、Δx、Δyのオフセットを使用して、パターンについての全体的な第１の行列をオフセットする。その結果は、各位置について放射線量を提供するΔx、Δyの関数としての行列である。
種々の実施例における最適化された曝露及び現像手順を伴ってさえも、電子ビームリソグラフィーを実行することは、特徴のパターン密度に応じて変化し得る。例えば、まばらな特徴を有する領域は、特徴の密度がより高いエリアよりも高い曝露放射線量を要求し得る。
例示的な一実施例では、エネルギー点広がり関数（PSF）が、調べられ得る。その場合、エネルギー点広がり関数は、電子ビームが誘導される曝露位置から多くのビーム幅だけ離れるように延び得る電子からのエネルギーを表す。
この近接効果が対処され得る１つのやり方は、専用構造の線幅を測定することに頼ることを含む。例示的な一実施例では、機械学習モデル（MLM）が、関心対象の種々のパターンを伴って生じる局所的なパターン密度の関数としての開始曝露放射線量を特定するために訓練され得る。例えば、機械学習モデルは、量子情報プロセッサなどの様々なデバイスを製造することにおいて使用され得る特定のパターンについて訓練され得る。
例示的な一実施例では、局所的なパターン密度ρを有する開始曝露放射線量Dlの開法（evolution）が以下によって表される。すなわち、
Dl（ρ、η）＝A（１＋η）／（１＋２ρη） （１）
ここで、ηは、後方散乱電子と前方散乱電子とのエネルギー比であり、ρはパターン密度であり、Aは、基準放射線量を半分満たされた状態、すなわちDl（ρ＝５０％）に設定する。
グラフ１０００は、放射線量D及び局所的なパターン密度ρの関数としての曝露不足のデバイスの割合を示している。fu＜５０％である最も高い値の関数として規定される実験的な開始放射線量Dlは、ρ＝０．１９における１．３０mC／cm2から、ρ＝０．５５についての０．６０mC／cm2までのρを伴って急速に衰微する。衰微の速度を制御し、実験的データから特定され得るηは、非線形回帰解析（R2≧０．９９）を使用して、η≒５となる。
比較では、基板材料に応じて、電子サンプル相互作用のモンテカルロシミュレーションが、ZEP520Aシリーズ（ZEP）やポリメチルメタクリレートなどの厚さ５００nmのZeon電子ビームポジティブトーンレジストについてη≒０．１；２３をもたらし、ηは、０．６と１．１との間の範囲である。ZEPは、Zeon Specialty Materials, Inc.から購入可能な一般的なレジストであり、電子ビームリソグラフィーで使用される。この描かれている実施例では、グラフ１０００で観察されるより大きい値のηが、水素シルセスキオキサンにおける近接効果の複雑な性質を反映する。水素シルセスキオキサンは、電子の拡散及び散乱のみではなく、架橋結合エネルギー閾値を調節する水素ラジカルも含む。
次に図１１を参照すると、例示的な一実施形態による、近接効果の補正ありの放射線量及びパターン密度の関数としてのデバイスの曝露のグラフが描かれている。この例示的な実施例では、グラフ１１００が、ｙ軸１１０２上の放射線量D及びｘ軸１１０４上のパターン密度ρの関数としての曝露の割合を示している。
このグラフでは、コンピュータ支援設計とη補正エネルギー点広がり関数（PSF）との間の畳み込みの出力に依存する空間的に変化する放射線量乗数でパターン内の基準放射線量を局所的に調節することによって結果が得られた。グラフ１１００における結果は、図１０のグラフ１０００において示されているような補正されていない曝露について得られた結果とは対照的である。
Dl≒０．７mC／cm2で一定であり且つパターン密度ρから独立した開始放射線量Dlを調整することによって、異種の幾何学的形状寸法の全範囲が、同時にパターニングされ得る。したがって、近接効果の補正が行われてよく、結果として、開始放射線量は、図１１のグラフ１１００で示されている実施例では、約０．７mC／cm2において実質的に一定となる。これらの補正で、開始放射線量のばらつきは低減されて、特徴についてのパターン密度に関わらず特徴を正確にパターニングする能力を高め得る。
次に図１２を参照すると、例示的な一実施形態による、材料スタックを処理するためのプロセスのフローチャートが描かれている。図１２のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方の中に実装されてよい。種々の動作のうちの１以上はまた、半導体加工設備などの加工設備を操作する作業人員によって実行されてもよい。ソフトウェア内に実装されるとときに、プロセスは、１以上のコンピュータシステム内の１以上のハードウェアデバイスに位置付けられた１以上のプロセッサユニットによって実行されるプログラムコードの形態を採ってよい。該プロセスは、この図面で描かれている種々の動作のうちの１以上を実行するように加工設備を制御するように動作し得る。
該プロセスは、材料スタック上に水素シルセスキオキサン層を堆積させることによって開始する（動作１２００）。該プロセスは、二層を形成するために水素シルセスキオキサン層上に拡散バリア層を堆積させる（動作１２０２）。拡散バリア層は、選択された特徴の幾何学的形状寸法について所望の幅を得るために、水素シルセスキオキサン層を曝露するのに必要とされる電子ビーム内の放射線量を変化させるように、水素シルセスキオキサン層が経年劣化する前の時間量を増加させる厚さを有する材料から構成される。
該プロセスは、二層の曝露された部分を形成するために、二層の表面を通して電子ビームを誘導する（動作１２０４）。動作１２０４では、電子ビームが、選択された特徴の幾何学的形状寸法について水素シルセスキオキサン層の曝露の所望のレベルを有する、材料スタック用の特徴のパターン密度に基づいて選択された放射線量を、二層の曝露される部分内に印加する。電子ビームに曝露されない二層の他の部分は、曝露されない部分を形成する。二層の曝露される部分と曝露されない部分の各々は、隣接していてもよいし又は隣接していなくてもよい。例えば、曝露されない部分は、隣接していない２以上のセクションを有してよい。
該プロセスは、水素シルセスキオキサン層を現像する（動作１２０６）。動作１２０６では、電子ビームに曝露された水素シルセスキオキサン層の曝露された部分が、材料スタック上に残ったままである。
次に図１３を参照すると、例示的な一実施形態による、材料スタックを処理するためのプロセスのフローチャートが描かれている。このフローチャートで示されている動作は、図１２のフローチャートで描かれているプロセスの部分として実行され得る動作である。この動作は、図１２の動作１２０６の後に実行され得る。
該プロセスは、材料スタック上に水素シルセスキオキサン層の曝露された部分を有する材料スタックをエッチングする（動作１３００）。その後、プロセスは終了する。
図１４では、例示的な一実施形態による、材料スタックを処理するためのプロセスのフローチャートが描かれている。このフローチャートで示されている動作は、図１２のフローチャートで描かれているプロセスの部分として実行され得る動作である。この動作は、図１３の動作１３００の後に実行され得る。
該プロセスは、材料スタック上に水素シルセスキオキサン層の曝露された部分を有する材料スタックをエッチングした後で、材料スタック上の水素シルセスキオキサン層の曝露された部分を除去する（動作１４００）。その後、プロセスは終了する。
図１５を参照すると、例示的な一実施形態による、材料スタックを処理するためのプロセスのフローチャートが描かれている。このフローチャートで示されている動作は、図１２のフローチャートで描かれているプロセスの部分として実行され得る動作である。この動作は、使用される現像液が拡散バリア層を除去しないときに、図１２の動作１２０６の前に実行され得る。
該プロセスは、水素シルセスキオキサン層を現像する前に、拡散バリア層を除去する（動作１５００）。動作１５００では、水素シルセスキオキサン層が、材料スタック上に残ったままである。その後、プロセスは終了する。
次に図１６を参照すると、例示的な一実施形態による、材料スタックを処理するためのプロセスのフローチャートが描かれている。図１６のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方の中に実装されてよい。種々の動作のうちの１以上はまた、半導体製造機器などの製造機器を操作する作業人員によって実行されてもよい。ソフトウェア内に実装されるとときに、プロセスは、１以上のコンピュータシステム内の１以上のハードウェアデバイスに位置付けられた１以上のプロセッサユニットによって実行されるプログラムコードの形態を採ってよい。該プロセスは、この図面で描かれている種々の動作のうちの１以上を実行するように製造機器を制御するように動作し得る。
該プロセスは、材料スタック上に水素シルセスキオキサン層を堆積させることによって開始する（動作１６００）。該プロセスは、二層を形成するために水素シルセスキオキサン層上にアルミニウム層を堆積させる（動作１６０２）。
該プロセスは、二層の曝露された部分を形成するために、二層の表面を通して電子ビームを誘導する（動作１６０４）。該プロセスは、水酸化テトラメチルアンモニウムで二層を現像する（動作１６０６）。その後、プロセスは終了する。動作１６０６では、水酸化テトラメチルアンモニウムが、アルミニウム層、及び水素シルセスキオキサン層の曝露されない部分を除去し、材料スタック上に水素シルセスキオキサン層の曝露された部分を残す。
水素シルセスキオキサン層の曝露された部分を有する材料スタックは、エッチング、ドーピング、注入、又は材料スタックを使用して構造用の特徴を形成するための何らかの他の動作のうちの少なくとも１つを使用して処理され得る。
次に図１７を参照すると、例示的な一実施形態による、二層の表面を通して電子ビームを誘導するためのプロセスのフローチャートが描かれている。図１７で示されているプロセスは、図１２の動作１２０４及び図１６の動作１６０４で実行され得る動作の一実施例である。
該プロセスは、電子ビーム用に使用される基準放射線量を特定することによって開始する（動作１７００）。動作１７００では、基準放射線量が、材料スタックによって取り囲まれた領域などの領域に印加され得る平均放射線量である。この例示的な実施例では、基準放射線量が、平方センチメートル当たりのクーロン（C／cm2）などの電荷面積密度の単位を使用して表される。基準放射線量は、適正に曝露された特徴をもたらす５０パーセントの密度で領域に印加された放射線量であり得る。
該プロセスは、材料スタック内の一組の位置を特定する（動作１７０２）。この例示的な実施例では、各位置が、材料スタック上の領域であり得る。領域は、円、正方形、六角形、又は何らかの他の適切な形状などのような形状を有し得る。例えば、位置のサイズは、例えば、後方散乱距離の３倍であり得る。該プロセスは、未だ曝露されていない一組の位置からある位置を選択する（動作１７０４）。
次いで、該プロセスは、選択された位置でパターン密度を特定する（動作１７０６）。次いで、該プロセスは、パターン密度に基づいて基準放射線量に対する調整を行う（動作１７０８）。この例示的な実施例では、基準放射線量が、乗数又は係数によって調整されてよく、その位置の特徴の密度に基づいて基準放射線量を増減させることができる。例えば、放射線量は、特徴の密度が減少するにつれて増加し得る。放射線量は、特徴の密度が増加するにつれて減少し得る。
更に、動作１７０８での調整はまた、電子ビームの特性を調整することも含み得る。これらの調整は、半径の関数である電子ビームのエネルギーがいかにして広がるかを表す、点広がり関数に対して行われ得る。この調整は、密度に基づくようにして行われ得る。
例えば、密度が増加すると、エネルギー点広がり関数が、電子ビームのエネルギーの広がりを制御するように調整され得る。このエネルギーの広がりは、例えば、電子ビームから曝露部位までビーム幅何本分のエネルギーが延びるかであり得る。
代替的に、点広がり関数は、電子ビームに適合するように規定され、点広がり関数をパターン密度で畳み込むことで放射線量の乗数を算出し、電子ビームを修正する必要なく放射線量を調整することができる。
次いで、該プロセスは、調整された放射線量を選択された位置に印加する（動作１７１０）。電子ビームを使用して放射線量が印加されていない更なる位置が存在するかどうかに関する判定が行われる（動作１７１２）。更なる位置が存在する場合、該プロセスは動作１７０４に戻る。さもなければ、本プロセスは終了する。
結果として、このプロセスでの放射線量の選択を使用して、材料スタック上の種々の位置における特徴のパターン密度に基づいて変化する放射線量を有する電子ビームを誘導することができる。該プロセスでは、種々の位置における水素シルセスキオキサン層の曝露の所望のレベルをもたらすように、放射線量が変化され得る。
図示した種々の実施形態におけるフローチャート及びブロック図は、例示的な一実施形態における、装置及び方法の幾つかの可能な実施態様の構造、機能、及び動作を示している。これに関し、フローチャート又はブロック図内の各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、又は動作若しくはステップの一部分のうちの少なくとも１つを表し得る。例えば、１以上のブロックは、プログラムコード、ハードウェア、又はプログラムコードとハードウェアの組み合わせとして実装されてよい。ハードウェア内に実装されたときに、ハードウェアは、例えば、フローチャート又はブロック図の１以上の動作を実行するように製造又は構成された集積回路の形態を採り得る。プログラムコードとハードウェアの組み合わせとして実装されたときに、この実装態様は、ファームウェアの形態を採り得る。フロー図またはブロック図の各ブロックは、専用ハードウェアと、専用ハードウェアによって実行されるプログラムコードの種々の作業またはその組み合わせを実施する、専用ハードウェアシステムを使用して実装され得る。
例示的な一実施形態の幾つかの代替的な実施態様では、ブロック内に記載された１以上の機能が、図中に記載された順序を逸脱して出現し得る。例えば、場合によっては、連続して示される２つのブロックが、ほぼ同時に実施されること、又は時には含まれる機能に応じてブロックが逆順に実施されることもあり得る。また、フローチャート又はブロック図に示されているブロックに加えて、他のブロックが追加されることもある。
次に図１８を参照すると、例示的な一実施形態による、製品管理システムのブロック図が描かれている。製品管理システム１８００は、物理的なハードウェアシステムである。この例示的な実施例では、製品管理システム１８００は、製造システム１８０２又は整備システム１８０４のうちの少なくとも一方を含む。
製造システム１８０２は、例えば、航空機、宇宙船、通信システム、微小電気機械システム、コンピュータ、チップ、量子デバイス、集積回路、プロセッサ、量子ビットデバイス、量子メモリ、光子デバイス、超電導単光子検出器（superconducting single photon detector）、又は他の適切な製品などのような製品を製造するように構成されている。描かれているように、製造システム１８０２は、製造設備１８０６を含む。製造設備１８０６は、加工設備１８０８又はアセンブリ設備１８１０のうちの少なくとも一方を含む。
加工設備１８０８は、部品用の構成要素又は製品用の構成要素を加工するために使用される設備である。例えば、加工設備１８０８は、機械及びツールを含み得る。かかる機械及びツールは、ドリル、液圧プレス、炉（furnace）、型、複合テープ配設機、真空システム、施盤、又はその他の好適なタイプの機器、のうちの少なくとも１つでありうる。加工設備１８０８を使用して、金属部品、複合材部品、半導体、回路、量子デバイス、ファスナ、リブ、外板パネル、スパー、アンテナ、又は他の適切な種類の部品のうちの少なくとも１つを加工することができる。
例えば、加工設備１８０８は、機械及びツールを含み得る。かかる機械及びツールは、ドリル、液圧プレス、炉（furnace）、型、複合テープ配設機、真空システム、施盤、又はその他の好適なタイプの機器、のうちの少なくとも１つでありうる。
半導体部品を加工することに関して、加工設備１８０８は、エピタキシャル反応器、酸化システム、拡散システム、エッチング機械、洗浄機械、ボンディング機械、ダイシング機械、ウエハソー、イオン注入機械、物理的気相堆積システム、化学気相堆積システム、フォトリソグラフィーシステム、電子ビームリソグラフィーシステム、プラズマエッチャー、ダイアタッチメント機械、ワイヤーボンダー、ダイオーバーコートシステム、成形装置、ハーメチックシーラー、電気テスター、バーンインオーブン、リテンションベークオーブン、UV消去機械、又は、量子デバイス、半導体構造、若しくは他の構成要素を製造するために使用され得る他の適切な種類の設備のうちの少なくとも１つを含み得る。量子デバイスや半導体構造は、製品であってよく、又は製品内で使用される構成要素であってよい。
アセンブリ設備１８１０は、製品を形成するために部品を組み立てるために使用される設備である。アセンブリ設備１８１０はまた、機械及びツールも含んでよい。このような機械及びツールは、ロボットアーム、クローラ、ファスナ設置システム、レールベースの穿孔システム、又はロボットのうちの少なくとも１つであってよい。
この例示的な実施例では、整備システム１８０４が、整備設備１８１２を含む。整備設備１８１２は、製品に対して整備を実行するために必要な任意の設備を含み得る。整備設備１８１２は、製品の部品に対して種々の動作を実行するためのツールを含み得る。これらの動作は、部品の分解、部品の改修、部品の検査、部品の再加工、交換部品の製造、又は製品に対して整備を実行するための他の動作のうちの少なくとも１つを含んでよい。このような動作は、定期的整備、検査、更新、改修、又は他の種類の整備動作であり得る。
この例示的な実施例では、整備設備１８１２が、超音波検査装置、Ｘ線撮像システム、ビジョンシステム、ドリル、クローラ、及び他の適切なデバイスを含んでよい。場合によっては、整備設備１８１２が、整備に必要である部品を製造し組み立てるための加工設備１８０８、アセンブリ設備１８１０、又はこれらの両方を含み得る。
製品管理システム１８００は、制御システム１８１４もまた含む。制御システム１８１４は、ハードウェアシステムであり、ソフトウェア又は他の種類の構成要素も含んでよい。制御システム１８１４は、製造システム１８０２又は整備システム１８０４のうちの少なくとも一方の動作を制御するように構成されている。具体的には、制御システム１８１４は、加工設備１８０８、アセンブリ設備１８１０、又は整備設備１８１２のうちの少なくとも１つの動作を制御し得る。例示では、制御システム１８１４が、図１２～図１７のフローチャートにおいて描かれているような種々の動作を実行するためのプログラムコードである指示命令を含み得る。
制御システム１８１４内のハードウェアは、コンピュータ、回路、ネットワーク、及び他の種類の設備を含み得るハードウェアを使用して実装され得る。制御は、製造設備１８０６の直接制御の形態を採り得る。例えば、ロボット、コンピュータ制御機械、及び他の設備を制御システム１８１４によって制御することができる。他の例示的な実施例では、制御システム１８１４は、製品の製造又は整備において、作業人員１８１６によって実行される動作を管理し得る。例えば、制御システム１８１４は、任務を割り当てたり、指示を与えたり、モデルを表示したり、又は作業人員１８１６が実行する動作を管理するための他の動作を実行したりすることができる。これらの例示的な実施例では、二層系を使用して電子ビームリソグラフィーを実行するための種々のステップ、ならびに製造デバイスにおける他のステップが、制御システム１８１４内に実装されてよく、製品の製造又は整備のうちの少なくとも一方において、作業人員１８１６、加工設備１８０８、又はアセンブリ設備１８１０のうちの少なくとも１つによって実行される動作で管理を行う。
種々の例示的な実施例では、作業人員１８１６が、製造設備１８０６、整備設備１８１２、又は制御システム１８１４のうちの少なくとも１つを操作し得るか、又は少なくとも１つと相互作用し得る。この相互作用は、半導体構造、量子デバイス、集積回路、プリント回路基板、アセンブリ、サブアセンブリ、ハウジング、及び製品用の他の構成要素を製造するために生じ得る。
したがって、例示的な実施形態は、二層レジスト系で電子ビームリソグラフィーを使用して構造を製造するための方法、装置、及びシステムを提供する。例示的な一実施例では、水素シルセスキオキサン層が、材料スタック上に堆積される。拡散バリア層が、水素シルセスキオキサン層上に配置されて、二層を形成する。拡散バリア層は、所望の幅を有する選択された特徴の幾何学的形状寸法について、水素シルセスキオキサン層を曝露するのに必要とされる電子ビームによって印加される放射線量を変化させるように、水素シルセスキオキサン層が経年劣化する前の時間量を増加させる厚さを有する材料から構成される。二層の曝露される部分を形成するために、電子ビームが二層の表面を通して誘導される。電子ビームは、選択された特徴の幾何学的形状寸法について水素シルセスキオキサン層の曝露の所望のレベルを有する、材料スタック用の特徴のパターン密度に基づいて選択された放射線量を、二層の曝露される部分内に印加する。水素シルセスキオキサン層が現像される。電子ビームに曝露された水素シルセスキオキサン層の曝露された部分は、材料スタック上に残ったままである。
例示的な一実施例では、連続的なスタックから構造を製造するために、ネガティブトーン電子ビームリソグラフィーが説明された。構造は、例えば、ナノスケールの電子及び量子デバイスを含む。例示的な実施例では、水素シルセスキオキサン層の経年劣化からの課題を低減させるやり方で、拡散バリアが、水素シルセスキオキサン層と組み合わせて使用される。言い換えると、電子ビームリソグラフィーを実行するために利用可能な時間量が、現在の技法と比較して増加する。
例示的な一実施例では、金属キャップされた水素シルセスキオキサン（HSQ）二層系が、最適化された近接補正曝露及び水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）現像プロセスと共に使用される。例えば、金属は、二層を形成するために、水素シルセスキオキサン層上に堆積されたアルミニウムであってよい。このプロセスは、１０nmなどのレベルの幾何学的形状寸法の許容誤差を満たすことが可能であり得る。更に、この二層では、処理枠用の増加した時間がより長くなり得る。
更に、例示的な実施例では、電子ビームからの放射線量が、近接効果からの課題を低減させるやり方で制御され得る。例示的な一実施例では、水素シルセスキオキサン層内の特徴をパターニングするための電子ビームを補正するための基準と比較して、開始放射線量内のばらつきの低減を可能にするために、これらの効果を低減させるように、点広がり関数が制御される。結果として、量子ドットキュービットを含む量子デバイスが、より大きい歩留まり及び効率で製造され得る。更に、水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）を現像液として使用する例示的な実施例では、ナトリウムベースの現像液に関連付けられる流動性汚染物質に関連付けられる課題が、低減されるか又は避けられ得る。更に、水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）が、拡散バリアとしてのアルミニウムと共に使用されるときに、この現像液はまた、水素シルセスキオキサン層向けの現像プロセスの部分として拡散バリア層も除去し得る。
種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的であること、又は開示された形態の実施形態に限定することは意図されていない。動作又は作業を実施する構成要素が、種々の実施例によって説明される。例示的な一実施形態では、構成要素が、説明された作業や動作を実行するように構成され得る。例えば、この構成要素は、実施例において構成要素により実行されると説明しているアクション又は処理を実行する能力をこのコンポーネントに提供する、構成又は構造設計を有し得る。更に、「含む（ncludes／including）」、「有する（has）」、「包含する（contains）」という語、及びこれらの変化形が本書で使用される限りにおいて、かかる語は、「備える／含む（comprises）」という語と同様に、いかなる追加の又はその他の要素も排除しないオープントランジション方式の語として、包括的であることが意図されている。
更に本発明は、以下の条項による実施形態を含む。
条項１．
材料スタック（１００）を処理するための方法であって、
前記材料スタック（１００）上に水素シルセスキオキサン層（２００）を堆積させること（１２００）、
二層（３０２）を形成するために、前記水素シルセスキオキサン層（２００）上にアルミニウム層を堆積させること（１２０２）、
前記二層（３０２）の曝露された部分（４０４）を形成するために、前記二層（３０２）の表面（４０２）を通して電子ビーム（４００）を誘導すること（１２０４）、及び
前記二層（３０２）を水酸化テトラメチルアンモニウムで現像すること（１２０６）であって、前記水酸化テトラメチルアンモニウムは、前記アルミニウム層と前記水素シルセスキオキサン層（２００）の曝露されない部分（４０６）とを除去し、前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）を、前記材料スタック（１００）上に残したままである、水酸化テトラメチルアンモニウムで現像すること（１２０６）を含む、方法。
条項２．
前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）を上に有する前記材料スタック（１００）をエッチングすること（１３００）を更に含む、条項１に記載の方法。
条項３．
前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）を有する前記材料スタック（１００）をエッチングした後で、前記材料スタック（１００）から前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）を除去すること（１４００）を更に含む、条項２に記載の方法。
条項４．
前記水素シルセスキオキサン層（２００）の曝露の所望のレベルを有する、前記材料スタック（１００）用の特徴のパターン密度に基づいて選択された放射線量を印加するために、前記電子ビーム（４００）が誘導される、条項１から３のいずれか一項に記載の方法。
条項５．
前記電子ビーム（４００）は、前記材料スタック（１００）上の種々の位置における特徴のパターン密度に基づいて変化する放射線量を有し、前記放射線量は、前記種々の位置において前記水素シルセスキオキサン層（２００）の曝露の所望のレベルをもたらすように変化する、条項１から４のいずれか一項に記載の方法。
条項６．
前記特徴は、ゲート、リード、又はラインのうちの少なくとも１つから選択される、条項５に記載の方法。
条項７．
前記アルミニウム層は、選択された特徴の幾何学的形状寸法について所望の幅を得るために、前記水素シルセスキオキサン層（２００）を曝露するのに必要とされる前記電子ビーム（４００）内の放射線量を変化させるように、前記水素シルセスキオキサン層（２００）が経年劣化する前の時間量を増加させるように選択された厚さを有する、条項１から６のいずれか一項に記載の方法。
条項８．
前記材料スタック（１００）は、基板又は前記基板上の一組の層のうちの少なくとも一方から選択される、条項１から７のいずれか一項に記載の方法。
条項９．
前記水素シルセスキオキサン層（２００）は、約２０nmから約１００nmの厚さを有する、条項１から８のいずれか一項に記載の方法。
条項１０．
前記アルミニウム層は、約５nmから５０nmの厚さを有する、条項１から９のいずれか一項に記載の方法。
条項１１．
前記材料スタック（１００）の処理は、量子ビット、量子ドットキュービット、導波路、光導波路、光共振器、光子発光量子メモリ、及びトランジスタのうちの少なくとも１つから選択される一組の構造を形成する、条項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
条項１２．
材料スタック（１００）を処理するための方法であって、
前記材料スタック（１００）上に水素シルセスキオキサン層（２００）を堆積させること（１２００）、
二層（３０２）を形成するために前記水素シルセスキオキサン（２００）層上に拡散バリア層（３００）を堆積させること（１２０２）であって、前記拡散バリア層（３００）は、選択された特徴の幾何学的形状寸法について所望の幅を得るために、前記水素シルセスキオキサン層（２００）を曝露するのに必要とされる電子ビーム（４００）内の放射線量を変化させるように、前記水素シルセスキオキサン層（２００）が経年劣化する前の時間量を増加させる厚さを有する材料から構成される、拡散バリア層（３００）を堆積させること（１２０２）、
前記二層（３０２）の曝露された部分（４０４）を形成するために、前記二層（３０２）の表面（４０２）を通して前記電子ビーム（４００）を誘導すること（１２０４）であって、前記電子ビーム（４００）は、前記選択された特徴の幾何学的形状寸法について前記水素シルセスキオキサン層（２００）の曝露の所望のレベルを有する、前記材料スタック（１００）用の特徴のパターン密度に基づいて選択された前記放射線量を、前記二層（３０２）の前記曝露される部分（４０４）内に印加する、前記電子ビーム（４００）を誘導すること（１２０４）、及び
前記水素シルセスキオキサン層（２００）を現像すること（１２０６）であって、前記電子ビーム（４００）に曝露された前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）が、前記材料スタック（１００）上に残ったままである、前記水素シルセスキオキサン層（２００）を現像すること（１２０６）を含む、方法。
条項１３．
前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）を上に有する前記材料スタック（１００）をエッチングすること（１３００）を更に含む、条項１２に記載の方法。
条項１４．
前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）を上に有する前記材料スタック（１００）をエッチングした後で、前記材料スタック（１００）上の前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）を除去すること（１４００）を更に含む、条項１３に記載の方法。
条項１５．
前記水素シルセスキオキサン層（２００）を現像するために使用される現像液はまた、前記拡散バリア層（３００）も除去し、前記水素シルセスキオキサン層（２００）を現像した後で、前記電子ビーム（４００）に曝露された前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）が、前記材料スタック（１００）上に残ったままであり、前記方法は、
前記現像液を使用して前記水素シルセスキオキサン層（２００）を現像することを含み、前記拡散バリア（３００）と前記水素シルセスキオキサン層（２００）の曝露されない部分（４０６）とが除去され、前記電子ビーム（４００）に曝露された前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）が、前記材料スタック（１００）上に残ったままである、条項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
条項１６．
前記拡散バリア層（３００）はアルミニウムであり、前記現像液は水酸化テトラメチルアンモニウムである、条項１５に記載の方法。
条項１７．
前記水素シルセスキオキサン層（２００）を現像する前に、前記拡散バリア層（３００）を除去すること（１５００）を更に含み、前記水素シルセスキオキサン層（２００）は、前記材料スタック（１００）上に残ったままである、条項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。
条項１８．
前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露の所望のレベルを有する、前記材料スタック（１００）用の特徴のパターン密度に基づいて選択された放射線量を印加するために、前記電子ビーム（４００）が誘導される、条項１２から１７のいずれか一項に記載の方法。
条項１９．
前記電子ビーム（４００）は、前記材料スタック（１００）上の種々の位置における特徴のパターン密度に基づいて変化する放射線量を有し、前記放射線量は、前記種々の位置において前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露の所望のレベルをもたらすように変化する、条項１２から１８のいずれか一項に記載の方法。
条項２０．
選択された特徴の幾何学的形状寸法について所望の幅を得るために、前記拡散バリア層（３００）内の材料及び前記拡散バリア層（３００）の厚さが、前記水素シルセスキオキサン層（２００）を曝露するのに必要とされる前記電子ビーム（４００）内の放射線量を変化させるように、前記水素シルセスキオキサン層（２００）が経年劣化する前の時間量を増加させるように選択され、前記拡散バリア層（３００）の前記厚さは、前記電子ビーム（４００）の散乱を低減させるように選択される、条項１２から１９のいずれか一項に記載の方法。
条項２１．
前記拡散バリア層（３００）用の前記材料は、アルミニウム、酸化アルミニウム、チタン、導電性ポリマー、自己ドープポリアニリン（self-doped polyaniline）、又はpoly（2-methoxyaniline-5-phosphonic acid）／aminecomplexのうちの少なくとも１つから選択される、条項１２から２０のいずれか一項に記載の方法。
条項２２．
前記材料スタック（１００）は、基板又は前記基板上の一組の層のうちの少なくとも１つから選択される、条項１２から２１のいずれか一項に記載の方法。
条項２３．
前記材料スタック（１００）の処理は、量子ビット、量子ドットキュービット、導波路、光導波路、光共振器、光子発光量子メモリ、及びトランジスタのうちの少なくとも１つから選択される一組の構造を形成する、条項１２から２２のいずれか一項に記載の方法。
条項２４．
加工設備（１８０８）、並びに
制御システム（１８１４）を備える、製品管理システム（１８００）であって、前記制御システム（１８１４）は、
材料スタック（１００）上に水素シルセスキオキサン層（２００）を堆積させること、
二層（３０２）を形成するために前記水素シルセスキオキサン層（３００）上に拡散バリア層（３００）を堆積させることであって、前記拡散バリア層（３００）は、選択された特徴の幾何学的形状寸法の所望の幅について、前記水素シルセスキオキサン層（２００）を曝露するのに必要とされる電子ビーム（４００）内の放射線量を変化させるように、前記水素シルセスキオキサン層（２００）が経年劣化する前の時間量を増加させる厚さを有する材料から構成される、拡散バリア層（３００）を堆積させること、
前記二層（３０２）の曝露された部分（４０４）を形成するために、前記二層（３０２）の表面（４０２）を通して前記電子ビーム（４００）を誘導することであって、前記電子ビーム（４００）は、前記選択された特徴の幾何学的形状寸法について前記水素シルセスキオキサン層（２００）の曝露の所望のレベルを有する、前記材料スタック（１００）用の特徴のパターン密度に基づいて選択された前記放射線量を、前記二層（３０２）の前記曝露される部分（４０４）内に印加する、電子ビーム（４００）を誘導すること、及び
前記水素シルセスキオキサン層（２００）を現像することであって、前記電子ビーム（４００）に曝露された前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）が、前記材料スタック（１００）上に残ったままである、前記水素シルセスキオキサン層（２００）を現像することを実行するために、前記加工設備（１８０８）を制御するように構成されている、製品管理システム（１８００）。
当業者には、多くの修正例及び変形例が明らかであろう。更に、種々の例示的な実施形態によって、他の好ましい実施形態と比較して異なる特徴が提供され得る。選択された１以上の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対して、様々な実施形態の開示内容と考慮される特定の用途に適した様々な修正の理解を促すために選択及び記述されている。

Claims (13)

  1. 材料スタック（１００）を処理するための方法であって、
    前記材料スタック（１００）上に水素シルセスキオキサン層（２００）を堆積させること（１２００）、
    二層（３０２）を形成するために、前記水素シルセスキオキサン層（２００）上にアルミニウム層を堆積させること（１２０２）、
    前記二層（３０２）の曝露された部分（４０４）を形成するために、前記二層（３０２）の表面（４０２）を通して電子ビーム（４００）を誘導すること（１２０４）、及び
    前記二層（３０２）を水酸化テトラメチルアンモニウムで現像すること（１２０６）であって、前記水酸化テトラメチルアンモニウムは、前記アルミニウム層と前記水素シルセスキオキサン層（２００）の曝露されない部分（４０６）とを除去し、前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）を、前記材料スタック（１００）上に残したままである、水酸化テトラメチルアンモニウムで現像すること（１２０６）を含む、方法。
  2. 前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）を上に有する前記材料スタック（１００）をエッチングすること（１３００）を更に含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）を有する前記材料スタック（１００）をエッチングした後で、前記材料スタック（１００）から前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）を除去すること（１４００）を更に含む、請求項２に記載の方法。
  4. 前記水素シルセスキオキサン層（２００）の曝露の所望のレベルを有する、前記材料スタック（１００）用の特徴のパターン密度に基づいて選択された放射線量を印加するために、前記電子ビーム（４００）が誘導される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記電子ビーム（４００）は、前記材料スタック（１００）上の種々の位置における特徴のパターン密度に基づいて変化する放射線量を有し、前記放射線量は、前記種々の位置において前記水素シルセスキオキサン層（２００）の曝露の所望のレベルをもたらすように変化する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記特徴は、ゲート、リード、又はラインのうちの少なくとも１つから選択される、請求項５に記載の方法。
  7. 前記アルミニウム層は、選択された特徴の幾何学的形状寸法について所望の幅を得るために、前記水素シルセスキオキサン層（２００）を曝露するのに必要とされる前記電子ビーム（４００）内の放射線量を変化させるように、前記水素シルセスキオキサン層（２００）が経年劣化する前の時間量を増加させるように選択された厚さを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記材料スタック（１００）は、基板又は前記基板上の一組の層のうちの少なくとも一方から選択される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記水素シルセスキオキサン層（２００）は、約２０nmから約１００nmの厚さを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記アルミニウム層は、約５nmから５０nmの厚さを有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記材料スタック（１００）の処理は、量子ビット、量子ドットキュービット、導波路、光導波路、光共振器、光子発光量子メモリ、及びトランジスタのうちの少なくとも１つから選択される一組の構造を形成する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 加工設備（１８０８）、並びに
    制御システム（１８１４）を備える、製品管理システム（１８００）であって、前記制御システム（１８１４）は、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法ステップを実行するために、前記加工設備（１８０８）を制御するように構成されている、製品管理システム（１８００）。
  13. 加工設備（１８０８）、並びに
    制御システム（１８１４）を備える、製品管理システム（１８００）であって、前記制御システム（１８１４）は、
    材料スタック（１００）上に水素シルセスキオキサン層（２００）を堆積させること、
    二層（３０２）を形成するために前記水素シルセスキオキサン層（２００）上に拡散バリア層（３００）を堆積させることであって、前記拡散バリア層（３００）は、選択された特徴の幾何学的形状寸法の所望の幅について、前記水素シルセスキオキサン層（２００）を曝露するのに必要とされる電子ビーム（４００）内の放射線量を変化させるように、前記水素シルセスキオキサン層（２００）が経年劣化する前の時間量を増加させる厚さを有する材料から構成される、拡散バリア層（３００）を堆積させること、
    前記二層（３０２）の曝露された部分（４０４）を形成するために、前記二層（３０２）の表面（４０２）を通して前記電子ビーム（４００）を誘導することであって、前記電子ビーム（４００）は、前記選択された特徴の幾何学的形状寸法について前記水素シルセスキオキサン層（２００）の曝露の所望のレベルを有する、前記材料スタック（１００）用の特徴のパターン密度に基づいて選択された前記放射線量を、前記二層（３０２）の前記曝露される部分（４０４）内に印加する、電子ビーム（４００）を誘導すること、及び
    前記水素シルセスキオキサン層（２００）を現像することであって、前記電子ビーム（４００）に曝露された前記水素シルセスキオキサン層（２００）の前記曝露された部分（４０４）が、前記材料スタック（１００）上に残ったままである、前記水素シルセスキオキサン層（２００）を現像することを実行するために、前記加工設備（１８０８）を制御するように構成されている、製品管理システム（１８００）。
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