JP2022538040A - ハロゲン化化学物質によるフォトレジスト現像 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願の一部として、PCT願書が本明細書と同時に提出される。同時に提出されたPCT願書において確認したように、本出願が優先権の利益を主張する対象である出願の各々が、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
半導体処理における薄膜のパターニングは多くの場合、半導体製造における重要な工程である。パターニングはリソグラフィを伴う。193nmフォトリソグラフィなどの従来のフォトリソグラフィでは、光子源からの光子をマスク上に放出し、パターンを感光性フォトレジスト上に印刷することにより、フォトレジスト内で化学反応を生じさせ、現像後に、フォトレジストの特定部分を除去してパターンを形成することにより、パターンが形成される。
本開示の様々な態様によれば、フォトパターニングされた金属含有フォトレジストは、ハロゲン化物含有化学物質への曝露により現像される。EUV感光性の金属又は金属酸化物を含有する膜、例えば有機スズ酸化物が、半導体基板上に配置される。EUV感光性の金属又は金属酸化物を含有する膜は、真空環境でのEUV露光により直接パターニングされる。次いで、現像化学物質を使用してパターンが現像されてレジストマスクが形成される。いくつかの実施形態では、現像化学物質はドライ現像化学物質である。いくつかの実施形態では、ドライ現像化学物質は、水素及びハロゲン化物を含む。このようなドライ現像技術は、水素及びハロゲン化物のドライ現像化学物質を流しながら、穏やかなプラズマ(高圧、低電力)又は熱プロセスのいずれかを用いながら行われてもよい。本開示は、レジストマスク形成プロセスの一部としての、金属含有レジストを現像するように構成されたプロセス及び装置を提供する。様々な実施形態は、気相堆積、EUVリソグラフィパターニング、及びドライ現像による、全てのドライ作業の組み合わせを含む。様々な他の実施形態は、ウェット及びドライ処理作業の組み合わせを含み、例えば、スピンオンEUVフォトレジスト(ウェットプロセス)を、本明細書に記載されるようなドライ現像又は他のウェット若しくはドライプロセスと組み合わせてよい。また、ベベル及び裏面のクリーニング、チャンバのクリーニング、デスカム、平滑化、膜特性を変更及び強化するための硬化、並びにフォトレジストリワーク処理など、様々な堆積後(又は塗布後)プロセスについても説明される。
MaRbLc(式1)
式中、Mは、高いパターニング放射線吸収断面積を有する元素であり;Rはアルキルであり、例えばCnH2n+1であり、好ましくは、n≧2であり;Lは、反反応剤と反応する配位子、イオン、又は他の部分であり、a≧1、b≧1、及びc≧1である。
本開示の装置は、EUVレジストを現像するように構成されている。装置は、堆積、ベベル及び裏面のクリーニング、塗布後ベーク、EUVスキャン、露光後ベーク、フォトレジストのリワーク、デスカム、平滑化、硬化、及び他の作業などの、他の処理作業を実施するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、装置は、全ドライ作業を実施するように構成されている。いくつかの実施形態では、装置は、全ウェット作業を実施するように構成されている。いくつかの実施形態では、装置は、ウェット作業とドライ作業との組み合わせを実施するように構成されている。この装置は、単一のウェハーチャンバを含んでよく、又は同じプロセスチャンバ内に複数のステーションを含んでよい。同じプロセスチャンバ内に複数のステーションがある場合、本開示に記載されているような様々な処理作業が、同じプロセスチャンバ内の異なるステーションで実施されてよい。例えば、PEB熱処理が、あるステーションで実施され、現像が、別のステーションで実施されてよい。
例えば、EUVパターニングとの関連でパターニングマスクを形成するための、金属及び/又は金属酸化物のフォトレジストのドライ現像のためのプロセス及び装置が開示される。
Claims (35)
- 半導体基板を処理する方法であって、
プロセスチャンバ内において、フォトパターニングされた金属含有レジストを、半導体基板の基板層上に設けることと、
ハロゲン化物を含む現像化学物質への曝露により前記レジストの一部分を選択的に除去することにより、前記フォトパターニングされた金属含有レジストを現像して、レジストマスクを形成することと、を含む方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストはフォトパターニングされた金属含有EUVレジストである、方法。
- 請求項2に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有EUVレジストを現像することは、前記現像化学物質により、前記EUVレジストのEUV非露光部分をEUV露光部分に対して選択的に除去して、前記レジストマスクを形成することを含む、方法。
- 請求項3に記載の方法であって、
前記基板層を除去せずに、前記フォトパターニングされた金属含有レジストの前記EUV非露光部分及び前記EUV露光部分を非選択的に除去することを更に含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記現像化学物質は、ハロゲン化水素、水素ガス及びハロゲンガス、有機ハロゲン化物、ハロゲン化アシル、ハロゲン化カルボニル、ハロゲン化チオニル、又はそれらの混合物を含む、方法。
- 請求項5に記載の方法であって、前記現像化学物質は、フッ化水素(HF)、塩化水素(HCl)、臭化水素(HBr)、又はヨウ化水素(HI)を含む、方法。
- 請求項5に記載の方法であって、前記現像化学物質は、水素ガス(H2)と、フッ素ガス(F2)、塩素ガス(Cl2)、臭素ガス(Br2)、又はヨウ素ガス(I2)とを含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記ハロゲン化物は、キャリアガスと共に前記プロセスチャンバ内へと流され、前記キャリアガスは、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、キセノン(Xe)、又は窒素(N2)を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記現像化学物質への曝露による前記フォトパターニングされた金属含有レジストの現像は、前記フォトパターニングされた金属含有レジストを、ドライ現像化学物質への曝露によりドライ現像することを含む、方法。
- 請求項9に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストをドライ現像することは、前記ハロゲン化物のラジカルを含むリモートプラズマを前記レジストに適用することを含む、方法。
- 請求項9に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストをドライ現像することは、プラズマを用いない熱プロセスにて、少なくとも前記ハロゲン化物に曝露させることを含む、方法。
- 請求項9に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストをドライ現像することは、約-60℃~約120℃の温度で、0.1mTorr~約760Torrのチャンバ圧力で、100sccm~2000sccmの前記ハロゲン化物のガス流量で行われ、前記レジストマスクのエッチング選択性は、前記温度、前記チャンバ圧力、前記ガス流量、又はそれらの組み合わせに少なくとも部分的に基づいて調整可能である、方法。
- 請求項12に記載の方法であって、前記温度は、約-20℃~約20℃である、方法。
- 請求項12に記載の方法であって、前記レジストマスクのプロファイルが、前記温度、前記チャンバ圧力、前記ガス流量、又はそれらの組み合わせに少なくとも部分的に基づいて制御可能である、方法。
- 請求項1~14のいずれか一項に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストは、有機金属酸化物薄膜又は有機金属含有薄膜である、方法。
- 請求項15に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストは有機スズ酸化物を含む、方法。
- 請求項1~14のいずれか一項に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストは、スズ、ハフニウム、テルル、ビスマス、インジウム、アンチモン、ヨウ素、及びゲルマニウムからなる群から選択される元素を含む、方法。
- 請求項1~14のいずれか一項に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストを提供することは、前記基板層上に金属含有レジスト膜を気相堆積することを含む、方法。
- 請求項1~14のいずれか一項に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストを提供することは、前記基板層上に金属含有レジスト膜をスピンコーティングすることを含む、方法。
- 請求項1~14のいずれか一項に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストの厚さが約10nm~約50nmである、方法。
- 請求項1~14のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを現像した後、前記フォトパターニングされた金属含有レジストを不活性ガスプラズマに曝露させることを更に含む、方法。 - 請求項21に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを現像する作業と、前記フォトパターニングされた金属含有レジストを前記不活性ガスプラズマに曝露させる作業とを反復すること更に含む、方法。 - 請求項1~14のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを現像する前に、前記フォトパターニングされた金属含有レジストを高温でベークすることを更に含む、方法。 - 請求項1~14のいずれか一項に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストを提供することは、
前記半導体基板上に金属含有EUVレジスト膜を堆積させることと、
前記半導体基板の裏面及びベベルエッジにある、前記金属含有EUVレジスト膜の一部を、非選択的に除去することと、
前記金属含有EUVレジスト膜をEUV光に露光させて、前記フォトパターニングされた金属含有レジストを形成することと、を含む方法。 - 請求項1~14のいずれか一項に記載の方法であって、
前記半導体基板上に金属含有EUVレジスト膜を堆積させることと、
前記フォトパターニングされた金属含有レジストを提供する前に、前記基板層を除去することなく、前記半導体基板から前記金属含有EUVレジスト膜を非選択的に除去することと、を更に含む方法。 - レジストの現像を行う装置であって、前記装置は、
基板支持体を有するプロセスチャンバと、
前記プロセスチャンバに結合された真空ラインと、
前記プロセスチャンバに結合された現像化学物質ラインと、
半導体基板を処理するための命令を有するように構成されたコントローラと、を備え、前記命令は、
前記プロセスチャンバ内において、前記半導体基板の基板層上にフォトパターニングされた金属含有レジストを提供するための、
及びハロゲン化物を含む現像化学物質への曝露により前記レジストの一部分を選択的に除去することにより、前記フォトパターニングされた金属含有レジストを現像してレジストマスクを形成するための、コードを含む、装置。 - 請求項26に記載の装置であって、前記フォトパターニングされた金属含有レジストはフォトパターニングされた金属含有EUVレジストであり、前記コントローラは、前記フォトパターニングされた金属含有EUVレジストを現像するためのコードを含み、前記現像化学物質により前記EUVレジストのEUV非露光部分をEUV露光部分に対して選択的に除去して前記レジストマスクを形成するためのコードを含む、命令を有するように構成されている、装置。
- 請求項26に記載の装置であって、
前記基板支持体に結合された1つ以上のヒーターを更に備え、前記1つ以上のヒーターは複数の独立して制御可能な温度制御ゾーンを含む、装置。 - 請求項26に記載の装置であって、前記プロセスチャンバの内部が腐食防止剤でコーティングされている、装置。
- 請求項26に記載の装置であって、
前記プロセスチャンバに結合されたコールドトラップを更に備え、前記コールドトラップは前記プロセスチャンバから水を除去するように構成されている、装置。 - 請求項26~30のいずれか一項に記載の装置であって、前記プロセスチャンバはプラスチック材料を含む、装置。
- 請求項26~30のいずれか一項に記載の装置であって、前記プロセスチャンバに結合されたUVランプ又はIRランプを更に備え、前記UVランプ又は前記IRランプは前記フォトパターニングされた金属含有レジストをキュアするか、又は過剰のハロゲン化物を前記プロセスチャンバから除去するように構成されている、装置。
- 半導体基板を処理する方法であって、前記方法は、
プロセスチャンバ内において、ドライ堆積されたフォトパターニングされた金属酸化物EUVレジストを半導体基板の基板層上に設けることと、
HCl及び/又はHBrを含むドライ現像化学物質への曝露により、前記EUVレジストのEUV非露光部分を選択的に除去することにより、前記フォトパターニングされた金属酸化物EUVレジストをドライ現像して、前記EUV露光部分からレジストハードマスクを形成することと、を含む、方法。 - 請求項33に記載の方法であって、ドライ現像がプラズマを用いない熱プロセスで行われ、前記ドライ現像化学物質への曝露は約-20℃~約20℃の温度で行われる、方法。
- 請求項33に記載の方法であって、前記フォトパターニングされた金属酸化物EUVレジストは有機スズ酸化物を含む、方法。
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