JP2023539512A - 半導体膜厚を制御する方法 - Google Patents

半導体膜厚を制御する方法 Download PDF

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Abstract

ある実施形態では、半導体基板を処理するための方法は、凹部を画成する微細加工構造を有する基板上に樹脂膜を堆積させることを含む。樹脂膜は、凹部を充填し、微細加工構造を覆う。方法は、光酸発生剤（ＰＡＧ）ベースプロセスを用いて、樹脂膜の局所除去を実行して、凹部のそれぞれの第１の深さまで樹脂膜を除去することであって、それぞれの第１の深さの少なくとも２つの深さが、異なる深さである、除去することを含む。方法は、熱酸発生剤（ＴＡＧ）ベースプロセスを用いて、所定の条件が満たされるまで、樹脂膜の残りの部分の均一除去を繰り返し実行して、凹部内の実質的に均一の深さの樹脂膜を除去することを含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０２０年９月１日に出願された米国仮特許出願第６３／０７３，０４７号、及び２０２０年１２月１７日に出願された米国非仮特許出願第１７／１２５，６０９号の利益を主張する。
本開示は、概して半導体製造に関し、ある実施形態では、半導体膜厚を制御する方法に関する。
電気回路を構築することは、パターン形成、エッチング、及び充填プロセスと同様に、様々なフィーチャ又は構造にわたって多数の層状の材料を堆積させることを伴う。次世代トランジスタのための設計革新が、より小型寸法及び垂直アーキテクチャへと移行するにつれて、ダイ内で且つウェハにわたって膜厚を精密に制御する技術に対する要求が増大している。エッチングプロセスは、終点のない膜の一部を除去するために時間調整され得るが、そのようなプロセスは、位置制御が不十分で、且つ変動性が高い。
ある実施形態では、半導体基板を処理するための方法は、凹部を画成する微細加工構造を有する基板を受け入れることと、基板上に樹脂膜を堆積させることと、を含む。樹脂膜は、凹部を充填し、微細加工構造を覆い、最初は溶媒による現像に耐性を示す。方法は、基板上に第１のオーバコート膜を堆積させることを含む。第１のオーバコート膜は、化学線に反応して第１の溶解性変更剤を発生させる第１の薬剤発生成分を含む。方法は、第１のオーバコート膜内で第１の溶解性変更剤を発生させるのに十分な第１の化学線に第１のオーバコート膜を暴露することを含む。方法は、第１の溶解性変更剤を樹脂膜内の第１の所定の深さまで拡散して、樹脂膜の第１の部分を第１の溶媒に溶解可能にすることと、第１の溶媒を用いて第１のオーバコート膜及び樹脂膜の第１の部分を現像することと、を含む。方法は、基板上に第２のオーバコート膜を堆積させることを含む。第２のオーバコート膜は、化学線に反応して第１の溶解性変更剤を発生させる第１の薬剤発生成分を含む。方法は、第２のオーバコート膜内で第１の溶解性変更剤を発生させるのに十分な第２の化学線に第２のオーバコート膜を暴露することを含む。方法は、第１の溶解性変更剤を樹脂膜内の第２の所定の深さまで拡散して、樹脂膜の第２の部分を第１の溶媒に溶解可能にすることと、第１の溶媒を用いて第２のオーバコート膜及び樹脂膜の第２の部分を現像して、樹脂膜が凹部のそれぞれの第１の結合された深さまで埋め込まれている結果となることと、を含む。
ある実施形態では、半導体基板を処理するための方法は、凹部を画成する微細加工構造を有する基板を受け入れることと、基板上に樹脂膜を堆積させることと、を含む。樹脂膜は、凹部を充填し、微細加工構造を覆い、最初は第１の溶媒による現像に耐性を示す。方法は、基板上に第１のオーバコート膜を堆積させることを含む。第１のオーバコート膜は、化学線に反応して第１の溶解性変更剤を発生させる第１の薬剤発生成分を含む。方法は、第１のオーバコート膜内で第１の溶解性変更剤を発生させるのに十分な化学線に第１のオーバコート膜を暴露することを含む。方法は、第１の溶解性変更剤を樹脂膜内の第１の所定の深さまで拡散して、樹脂膜の第１の部分を第１の溶媒に溶解可能にすることと、第１の溶媒を用いて樹脂膜の第１の部分を現像することと、を含む。方法は、基板上に第２のオーバコート膜を堆積させることを含む。第２のオーバコート膜は、基板の加熱に反応して第２の溶解性変更剤を発生させる第２の薬剤発生成分を含む。方法は、基板を十分ベークして、第２のオーバコート膜内で第２の溶解性変更剤を発生させ、第２の溶解性変更剤を樹脂膜内の第２の所定の深さまで拡散して、樹脂膜の第２の部分を第１の溶媒に溶解可能にすることを含む。方法は、第１の溶媒を用いて樹脂膜の第２の部分を現像して、樹脂膜が凹部のそれぞれの結合された深さまで埋め込まれている結果となることを含む。
ある実施形態では、半導体基板を処理するための方法は、凹部を画成する微細加工構造を有する基板上に樹脂膜を堆積させることを含む。樹脂膜は、凹部を充填し、微細加工構造を覆う。方法は、光酸発生剤（ＰＡＧ）ベースプロセスを用いて、樹脂膜の局所除去を実行して、凹部のそれぞれの第１の深さまで樹脂膜を除去することであって、それぞれの第１の深さの少なくとも２つの深さが、異なる深さである、除去することを含む。方法は、熱酸発生剤（ＴＡＧ）ベースプロセスを用いて、所定の条件が満たされるまで、樹脂膜の残りの部分の均一除去を繰り返し実行して、凹部内の実質的に均一の深さの樹脂膜を除去することを含む。
本開示及びその利点についてより完全に理解するために、添付図面と併せて行われる以下の説明に対してここで参照が行われる。
基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての半導体基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての半導体基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての半導体基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての半導体基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての半導体基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての半導体基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての半導体基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての半導体基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての半導体基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての半導体基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての基板の断面図及び平面図を示す。 基板を処理するための例としてのプロセスの間の、例としての基板の断面図及び平面図を示す。 溶解性変更剤を充填材内に拡散する変化する深さの例としての効果を示す。 基板部分を処理するための例としてのプロセスの間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分の断面図を示す。 基板部分を処理するための例としてのプロセスの間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分の断面図を示す。 基板部分を処理するための例としてのプロセスの間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分の断面図を示す。 基板部分を処理するための例としてのプロセスの間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分の断面図を示す。 基板部分を処理するための例としてのプロセスの間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分の断面図を示す。 基板部分を処理するための例としてのプロセスの間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分の断面図を示す。 基板部分を処理するための例としてのプロセスの間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分の断面図を示す。 基板部分を処理するための例としてのプロセスの間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分の断面図を示す。 基板部分を処理するための例としてのプロセスの一部の間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分の断面図を示す。 基板部分を処理するための例としてのプロセスの一部の間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分の断面図を示す。 基板部分を処理するための例としてのプロセスの一部の間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分の断面図を示す。 半導体基板を処理するための例としての方法を示す。 半導体基板を処理するための例としての方法を示す。 半導体基板を処理するための例としての方法を示す。 オーバコート膜において使用され得る例としてのＰＡＧ及びＴＡＧを示す。 オーバコート膜において使用され得る例としてのＰＡＧ及びＴＡＧを示す。 オーバコート膜において使用され得る例としてのＰＡＧ及びＴＡＧを示す。 オーバコート膜及び／又は充填材の溶解性の例としての修正を示す。 オーバコート膜及び／又は充填材の溶解性の例としての修正を示す。 ｎ型及びｐ型シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を選択的に成長させるための精密な膜高制御から恩恵を受け得る積層トランジスタアーキテクチャの例を示す。 自己整列ブロック（ＳＡＢ）プロセスフローにおけるステップがスピンオンカーボンなどの特定の膜の部分的な凹部から恩恵を受け得ることを示す。 自己整列ブロック（ＳＡＢ）プロセスフローにおけるステップがスピンオンカーボンなどの特定の膜の部分的な凹部から恩恵を受け得ることを示す。
半導体デバイスを形成することに関連する堆積、パターン形成、及び除去プロセス全体を通して、様々な理由のために堆積された膜の高さを制御することが望ましい場合がある。例えば、トレンチ内に堆積された膜のある高さを達成するために、堆積された膜の一部（例えば、トレンチ）を除去することが望ましい場合がある。堆積された層の一部を除去するための時間調整されたウェット又はドライエッチングプロセスなどの従来の除去プロセスは、制御することが難しく平坦化問題などの他の問題に悩まされることが多い。フィーチャサイズが縮小し続けるか、又は処理されている半導体ウェハの表面にわたって変化するにつれて、これらの問題はより一層一般的になっている。
本開示の実施形態は、半導体基板のための膜厚を制御する技術を提供する。基板は、例えば、凹部を画成する構造を含む、予めパターン形成されたフィーチャを有し得る。制御されている膜は、予めパターン形成されたフィーチャの上に堆積され、凹部を充填し、構造を覆うポリマー樹脂などの充填材であってもよい。基板を含む半導体ウェハにわたって、充填材を凹部内で特定の目標高さ（厚さ）まで精密に且つ繰り返し低下させることが望ましい場合があり、それらの目標高さは、凹部間で変化し得る。ある実施形態は、膜高の制御が望ましい従来のエッチング技術と共に使用されるエッチストップ層又は他の時間調整されたエッチングプロセスを使用することなく、この膜厚制御を実現する。
充填材は、充填材の一部を除去する際に用いられる溶媒（例えば、現像剤）による除去（例えば現像）に、最初は耐性を示し得る。ある実施形態は、刺激に反応してオーバコート膜において薬剤を発生させる薬剤発生剤を含むオーバコート膜を堆積させることを含む、循環プロセスを使用する。薬剤は、次いで、所定の深さまで充填材の中に拡散されて、充填材の一部を溶媒に対して脱保護（除去可能／現像可能）にする。オーバコート膜及び充填材の脱保護部分は、次いで、溶媒を用いて除去される。このプロセスは、凹部内の充填材が１つ又は複数の対応する目標高さに到達するまで、繰り返され得る。
ある実施形態は、ＰＡＧベースプロセスを用いて、基板の凹部内の樹脂膜の高さの少なくとも一部を低下させる。例えば、オーバコート膜内の薬剤発生剤は、化学線に反応して活性化される光活性化剤発生剤（例えば、ＰＡＧ）であってもよい。このＰＡＧベースプロセスは、（例えば、凹部内の）目標膜高が達成されるまで、適当な回数繰り返され得る。
ある実施形態は、ＴＡＧベースプロセスを用いて、基板の凹部内の樹脂膜の高さの少なくとも一部を低下させる。例えば、オーバコート膜内の薬剤発生剤は、熱に反応して活性化される熱活性化剤発生剤（例えば、ＴＡＧ）であってもよい。このＴＡＧベースプロセスは、（例えば、凹部内の）目標膜高が達成されるまで、適当な回数繰り返され得る。
ある実施形態は、ＰＡＧベースプロセスの１回又は複数回の反復を結合して、ＴＡＧベースプロセスの１回又は複数回の反復を用いて樹脂膜の高さ変化を確立して、（例えば、凹部内の）目標膜高が達成されるまで膜高の厚さを均一にさらに低下させる。
即ち、実施形態は、現像が後に続く、オーバコートから酸脱保護可能樹脂への酸の発生及び拡散によって、ウェハにわたる位置による膜厚及びプロファイルの調整を提供する。樹脂膜内への酸脱保護の深さは、上に重なるオーバコートにおいて生産され、且つオーバコートから拡散された酸の量によって定義され得る。位置的高さ制御は、光酸及び／又は熱酸発生剤含有オーバコートを用いて実現され得る。実施形態は、前面処理のための位置ベースの限界寸法オプティマイザプラットフォームと同様に、裏面オーバレイ制御技術を用いて使用され得る。
ある実施形態は、平坦度の改善ももたらす。例えば、ある従来のエッチング技術は、特に、基板の構造間のピッチ又はそれらの構造の幅が変化すると、平坦化問題をもたらし、又は悪化させる。本開示のある実施形態は、基板の変化するトポグラフィによってもたらされる影響がほとんど又は全くない目標高さまで充填材の除去を制御することが可能である。
図１Ａ～図１Ｊは、ある実施形態による、基板１００を処理するための例としてのプロセス１０２の間の、例としての半導体基板１００の断面図及び平面図を示す。プロセス１０２は、段階１０４ａ～１０４ｊを含むが、プロセス１０２は、必要な場合には、より多くの、又はより少ない段階を含み得る。基板１００は、より大きな半導体ウェハの一部などの、より大きな半導体デバイスの一部であってもよい。ある実施形態では、プロセス１０２は、充填材が凹部内で所定の高さになるまで、基板１００の凹部から充填材を除去するためにＰＡＧベースプロセスを繰り返し実行することを含む。
図１Ａに示されるように、段階１０４ａにおいて、基板１００は、基部１０６及び基部１０６の上に形成される微細加工構造１０８を含む。構造１０８は、凹部１１０を画成する。本開示は、任意の適当なフィーチャにパターン形成されている構造１０８を考慮する。例えば、本開示は、主に「凹部」を説明するが、本開示の実施形態を用いて、（「凹部」を考慮するか否かに関わらず）ライン、ホール、トレンチ、バイアス、及び／又は他の適当な構造を含む、他の適当なフィーチャが半導体基板に又は半導体基板上に形成され得る。構造１０８及び凹部１１０は、従来のリソグラフィプロセス及び／又は他の適当な堆積及びエッチングプロセスを用いて形成され得る。基部１０６及び構造１０８は、必要に応じて同一又は異なる材料（又は材料の組み合わせ）を含み得る。
基板１００は、概して、本開示の実施形態に従って処理されるワークピースを指す。基板１００は、デバイス、特に半導体又は他の電子デバイスの任意の材料部分又は構造を含んでもよく、例えば半導体ウェハ、レチクルなどのベース基板構造、又は薄膜などのベース基板構造上の層若しくはベース基板構造に重なる層であってもよい。したがって、基板１００は、いかなる特定のベース構造、下位層又は上位層、パターン形成されているか否かに限定されず、むしろ、任意のそのような層又はベース構造、並びに層及び／又はベース構造の任意の組み合わせを含み得る。基板１００は、バルクシリコン基板などのバルク基板、シリコンオンインシュレータ基板、又は様々な他の半導体基板であってもよい。
構造１０８は、それぞれの上面１１２を有し、凹部１１０は、底面１１３を有する。ある実施形態では、構造１０８及び凹部１１０は、互いに対して高さが異なる。例えば、ある実施形態では、凹部は、（基部１０６の底から凹部１１０の底面１１３へのｚ方向の）高さ１１４を有し、構造１０８は、（基部１０６の底から構造１０８の上面１１２へのｚ方向の）第２の高さ１１６を有する。ある実施形態では、互いに対する構造１０８及び凹部１１０の高さの差は、１０ｎｍ～１００ｎｍ（例えば、５０ｎｍ超）であり得る。他の実施形態では、高さの差は、例えば深い開口部／トレンチの場合、５ミクロン超であり得る。構造１０８は、（例えば、凹部１１０によって画成された）間隙によって分離され、間隙は所与の用途のために任意の適当な幅１１８を有し得る。
図１Ｂに示されるように、段階１０４ｂにおいて、充填材１２０が、基板１００上に堆積されている。充填材１２０は、任意の適当な方式で堆積され得る。例えば、充填材１２０は、スピンオン堆積（若しくはスピンコーティング）、スプレーコーティング、ロールコーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、又は任意の他の適当な堆積技術を用いて堆積され得る。充填材１２０は、凹部１１０を充填し、構造１０８を覆う。後続のフォトリソグラフィステップにおいて、フォトリソグラフィック現像技術によって、充填材１２０が凹部１１０内で特定の高さを有するように、充填材１２０を凹部１１０に埋め込むことが望ましい場合がある。
ある実施形態では、充填材１２０は、ポリマー樹脂などの樹脂膜である。充填材１２０は、光脱保護可能特性を有してもよく、堆積されると、所与の溶媒（現像剤とも呼ばれ得る）によって溶解することに耐性を示し得る。しかしながら、後の段階で説明されるように、特定の酸への暴露後、充填材１２０は溶解性変更を経験してもよく、その後、充填材１２０（又はその一部）は、もはや溶媒から保護されず、溶媒に溶解する。例えば、ある実施形態では、充填材１２０は、酸脱保護可能ポリマーであり、ポリマーの一部は、ある種（例えば、酸）と反応して、充填材１２０が特定の方法で脱保護される場合に溶解するか、洗い流すように充填材１２０の溶解性を転換するために分解する。特定の実施例として、充填材１２０は、カルボン酸末端基のようなより多くの極性基を作るために強酸の存在下で分解可能なモノマーの少なくとも１つを有する複数種類のモノマーから構成されるコポリマー又はターポリマーであってもよく、それによって充填材１２０が水性媒体にさらに溶解可能となる。特定の実施例として、充填材１２０は、ｔｅｒｔ－ブチルアクリル酸又はメチルアダマンチルメタクリル酸などの酸感受性モノマーを含む複数のモノマー種類を含み得る。
ある実施形態では、充填材１２０は、ポジ型、ネガ型、又はハイブリッド調フォトレジストなどの感光性材料を含む。一実施例では、充填材１２０は、フェノールホルムアルデヒド樹脂又はジアゾナフトキノンベースの樹脂を含む。ある実施形態では、充填材１２０は、化学増幅レジストを含み得る。他の実施形態では、充填材１２０は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）又は水素シルセスキオキサンス（ＨＳＱ）などの非化学増幅型レジスト材料を含み得る。
充填材が凹部１１０内で所定の目標高さ１２１を有するように、凹部１１０内を含む充填材１２０の一部を除去することが望ましい場合がある。本実施例では、目標高さ１２１は、凹部１１０の底面１１３から測定されるように示されるが、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さは、基部１０６の底などの任意の適当な位置から測定されてもよい。目標高さ１２１は、充填材１２０の目標厚さとも考えられ得る。充填材１２０は、最初は、後続プロセスにおいて充填材１２０の一部を除去するために使用される１つ又は複数の溶媒による現像に耐性を示す。
図１Ｃに示されるように、段階１０４ｃにおいて、オーバコート膜１２２が、基板１００上に堆積されている。オーバコート膜１２２は、スピンオン堆積（若しくはスピンコーティング）、スプレーコーティング、ロールコーティング、ＣＶＤ、又は任意の他の適当な堆積技術を含む、任意の適当な方式で堆積され得る。オーバコート膜１２２は、別の材料（例えば、オーバコート膜１２２及び／又は充填材１２０の材料）の溶解性を後続の除去プロセスで使用される１つ又は複数の溶媒に溶解可能となるように変更するための溶解性変更剤を、化学線に反応して発生させる光活性化剤発生剤を含む。ある実施形態では、光活性化剤発生剤は、ＰＡＧであり、溶解性変更剤は酸である。
光活性化剤発生剤の他に、オーバコート膜１２２は、充填材１２０と同一の材料又は類似の材料を含んでも含まなくてもよい。ある実施形態では、オーバコート膜１２２は、光活性化剤発生剤に加えて、脱保護された充填材１２０の溶媒への溶解性と類似である、（凹部１１０内の充填材１２０の脱保護部分を除去するためにその後用いられる）溶媒への溶解性を有するポリマー樹脂を含んでもよく、それによって、充填材１２０の脱保護部分及びオーバコート膜１２２が、１ステップで除去され得る。ある実施形態では、オーバコート膜１２２の光活性化剤発生剤は、オーバコート膜１２２の材料（例えば、樹脂）において予め配合されている。
図１Ｄに示されるように、段階１０４ｄにおいて、オーバコート膜１２２は、化学線１２４に適当な期間暴露される。特に、オーバコート膜１２２がここで溶解性変更剤１２６を含むように、オーバコート膜１２２は、オーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤（例えば、ＰＡＧ）がオーバコート膜１２２の中で溶解性変更剤１２６（例えば、酸）を発生させるのに十分な化学線１２４に暴露される。オーバコート膜１２２が、ここで後続の除去プロセスにおいて使用される１つ又は複数の溶媒に溶解可能であるように、溶解性変更剤１２６は、オーバコート膜１２２を可溶化する。
化学線１２４は、オーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤（例えば、ＰＡＧ）を活性化して、オーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤がオーバコート膜１２２内で溶解性変更剤１２６（例えば、酸）を発生させるための他の適当な特性を有する、適当な波長の光を含んでもよい。オーバコート膜１２２内で溶解性変更剤１２６を発生させるためにオーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤が活性化されるかどうか（及びその量）に影響を及ぼし得る化学線１２４の特性は、オーバコート膜１２２の内容、光活性化剤発生剤の種類、化学線１２４の波長、オーバコート膜１２２が化学線１２４に暴露される期間、及び他の適当な因子を含む。
所定の光活性化剤発生剤（例えば、ＰＡＧ）は、所定の波長に、又は所定の波長範囲に対して高感度であり、様々な露光源の使用を可能にする。ほんの一実施例として、化学線１２４の波長は、約１７０ｎｍ～約４０５ｎｍの範囲にあってもよく、露光時間は、約１０秒～約１分であってもよい（ウェハについて、図１Ａ～図１Ｊに示される部分がその一部である）。充填材のポリマー及びオーバコート膜１２２は、所定の波長に対して透明又はほぼ透明であってもよい。
しかしながら、値及び化学線源は単なる実施例として提供されていることを理解されたい。ある実施形態では、図４Ｂ及び図４Ｆを参照して後述されるように、基板１００は、より大きな基板の一部であり、化学線１２４は、より大きな基板上のオーバコート膜（オーバコート膜１２２はその一部である）に向けられる化学線のより大きなパターンの一部である。化学線（例えば、光）への暴露は、ほんの数例として、マスクベース暴露を用いて、又は直接書き込み暴露ステップ若しくはフラッド暴露によって実行され得る。物理的リソグラフィ暴露ステッパ又はスキャナも同様に使用され得る。別の実施例において、ウェハの表面にわたって空間的に暴露エネルギーを変化させ得る比較的単純な走査レーザーシステムが使用されてもよい。所与の実施態様に適当な化学線１２４の特定の波長及び化学線１２４への暴露時間は、レーザ強度を含む、使用ツールによって影響を受け得る。
図１Ｅに示されるように、段階１０４ｅにおいて、後の除去プロセスで使用される溶媒に溶解可能であるように、充填材１２０の少なくとも一部を修正するために、溶解性変更剤１２６が、充填材１２０内に拡散されて、充填材１２０の一部（脱保護部分１２０ａ）を後の除去プロセスにおいて使用される溶媒に溶解可能にする。脱保護部分１２０ａは、溶解性変更剤１２６が拡散した充填材１２０の部分として概して示される。充填材１２０内への溶解性変更剤１２６の拡散は、溶解性変更剤１２６が充填材１２０内に拡散する深さ（例えば、所定の深さ）への充填材１２０内の溶解性変更反応をもたらし、その結果脱保護部分１２０ａをもたらす。充填材１２０の脱保護部分１２０ａは、次いで、１つ又は複数の特定の溶媒に溶解可能になり、１つ又は複数の特定の溶媒は、現像剤とも呼ばれ得る。充填材１２０の一部への溶解性変更剤１２６の拡散からもたらされる（脱保護部分１２０ａを生成する）脱保護反応は、充填材１２０の一部の中の脱架橋反応であってもよい。類似の反応が、オーバコート膜１２２を可溶化するためにオーバコート膜１２２の中で発生し得る。
溶解性変更剤１２６は、任意の適当なプロセスを用いて充填材１２０内に拡散され得る。ある実施形態では、熱プロセス（例えば、熱１２７）が、充填材１２０の少なくとも一部の中に溶解性変更剤１２６を拡散するために使用される。例えば、熱１２７を加えるために、基板１００がベークされてもよく、基板１００をベークすることに関連する熱によって、溶解性変更剤１２６が充填材１２０の少なくとも一部の中に拡散する。基板１００は、適当なツールの基板プレートによって、適当なツールの基板処理チャンバにおける周囲の熱によって、これらの組み合わせによって、又は任意の他の適当な方式で、ベークされ得る。
ある実施形態では、溶解性変更剤１２６は、充填材１２０の所定の深さまで拡散されて、充填材１２０の溶解性を所定の深さまで修正する。所定の深さは、凹部１１０内の充填材１２０に対する目標高さ１２１に到達するのに十分であってもなくてもよい。例示した実施例では、段階１０４ｅの所定の深さは、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１まで充填材１２０を埋め込むには不十分である。
充填材１２０内に溶解性変更剤１２６が拡散される深さは、オーバコート膜１２２の内容（オーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤の種類、オーバコート膜１２２の他の成分、及びオーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤の濃度を含む）、化学線１２４の特性（例えば、段階１０４ｄ又は後の段階で使用される）、充填材１２０の内容、高さ１１６と１１４との差に対する幅１１８（凹部１１０のアスペクト比とも呼ばれてもよく、特に、充填材１２０が後の段階で凹部１１０内に埋め込まれているとき、光活性化剤発生剤を活性化して溶解性変更剤１２６を発生させるための化学線１２４の能力に影響を及ぼし得る）、化学線１２４の暴露量、加熱（例えば、ベーク）時間及び温度、並びに多様な他の因子のいずれかを含む、多様な因子により影響を受け、及び／又は多様な因子を用いて制御され得る。
図１Ｆに示されるように、段階１０４ｆにおいて、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ａが除去されている。ある実施形態では、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ａは、溶媒１２８を用いて現像されて、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ａが基板１００から除去される。
本開示は、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ａを除去するための任意の適当な物質を含む溶媒１２８を考慮する。ほんの一実施例として、溶媒１２８は、酸脱保護樹脂（例えば、充填材１２０の脱保護部分１２０ａ）を可溶化することが可能な、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液を含み得る。溶媒１２８は、現像剤とも呼ばれ得る。
オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ａの除去によって、暴露量（例えば、溶解性変更剤１２６の充填材１２０への拡散の深さ、又は充填材１２０の脱保護部分１２０ａの深さ）に相応の凹部１１０内の充填材１２０の高さの変化が生じる。
凹部１１０内の残りの充填材１２０が、ほぼ目標高さ１２１になるように、オーバコート膜１２２の堆積（段階１０４ｃ）、化学線１２４への暴露（段階１０４ｄ）、ある期間のベークによる拡散（段階１０４ｅ）、及び充填材１２０の脱保護部分の現像（段階１０４ｆ）のこのプロセスは、充填材１２０脱保護及び現像（除去）の累積深さが目標高さ１２１に到達するまで繰り返され得る。例えば、図１Ｇ～図１Ｊは、この循環プロセスの第２の反復を示し、本実施例においてそれは、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１を達成するのに十分である。
特に、図１Ｇは、オーバコート膜１２２が再び基板１００上に堆積している段階１０４ｇを示す。オーバコート膜１２２は、再びオーバコート膜１２２及び／又は充填材１２０の材料の溶解性を後続の除去プロセスで使用される１つ又は複数の溶媒に溶解可能であるように変更するために、化学線に反応して溶解性変更剤（例えば、酸）を発生させる、光活性化剤発生剤（例えば、ＰＡＧ）を含む。
図１Ｈは、段階１０４ｈを示し、段階１０４ｈでは、オーバコート膜１２２が化学線１２４に暴露されて、オーバコート膜１２２がここで溶解性変更剤１２６を含むようにオーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤がオーバコート膜１２２内で溶解性変更剤１２６を発生させ、オーバコート膜１２２を可溶化する（後続の除去プロセスで使用される１つ又は複数の溶媒に溶解可能にする）。
図１Ｉは、段階１０４ｉを示し、段階１０４ｉでは溶解性変更剤１２６が充填材１２０内に拡散されて、充填材１２０のさらなる部分（脱保護部分１２０ｂ）を溶媒（例えば、溶媒１２８）に可溶化する。脱保護部分１２０ｂは、溶解性変更剤１２６が拡散した充填材１２０の部分として概して示される。上述の通り、溶解性変更剤１２６は、熱プロセス（例えば、基板１００のベーク）を用いて充填材１２０内に拡散され得る。ある実施形態では、溶解性変更剤１２６は、充填材１２０内の所定の深さまで拡散されて、充填材１２０の溶解性を所定の深さまで修正する。本実施例では、所定の深さは、充填材１２０を目標高さ１２１まで脱保護するのに十分である。
図１Ｊは、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ｂが除去されている、段階１０４ｊを示す。ある実施形態では、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ａは、溶媒１２８を用いて現像されて、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ａが基板１００から除去される。本実施例では、凹部１１０内の残りの充填材１２０が実質的に目標高さ１２１にあるように、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ｂの除去によって、凹部１１０内の充填材１２０の高さの変化が生じる。
例示された実施例では、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１を達成するには、循環プロセスの２回の反復で十分であるが、本開示は、所与の用途に対して目標高さ１２１に到達するのに十分な、任意の適当な反復回数を考慮する。例えば、凹部１１０内の充填材の目標高さ１２１に到達するのに十分な充填材１２０を除去するためには、２回以上の反復が適当であってもよい。別の実施例では、凹部１１０内の充填材の目標高さ１２１に到達するのに十分な充填材１２０を除去するのに、（例えば、段階１０４ｂ～１０４ｆの）単一反復が適当であってもよい。さらに、溶解性変更剤１２６の充填材１２０内への拡散及び後続の充填材１２０の脱保護部分の除去の所定の深さは、特定のニーズに従って、１回の反復から次の反復まで（且つ潜在的には全ての反復にわたって）同一であってもよく、又は１回の反復から次の反復まで（且つ潜在的には全ての反復にわたって）変化してもよい。
後続処理は、次いで、半導体基板１００上で行われ得る。例えば、プロセス１０２は、多様な堆積及びエッチングプロセスを用いて半導体デバイスを形成するためのプロセスに統合されてもよい。
図２Ａ～図２Ｉは、ある実施形態による、基板１００を処理するための例としてのプロセス２０２の間の基板１００の断面図及び平面図を示す。特に、プロセス２０２は、充填材１２０の一部の位置的脱保護のためのＰＡＧベースプロセス（例えば、プロセス１０２）の使用の１回又は複数回の反復、及び充填材１２０の一部の脱保護のためのＴＡＧベースプロセスの１回又は複数回のそれに続く反復を含む。
図２Ａ～図２Ｆは、概して図１Ａ～図１Ｆに対応し、繰り返されない図１Ａ～図１Ｆに関して上述した詳細が、参照により組み込まれる。概して、図２Ａ～図２Ｆは、基板１００を受け入れること（段階２０４ａ）と、基板１００の上に充填材１２０を堆積させること（充填材１２０が凹部１１０を充填し、構造１０８を覆い、充填材１２０が最初は溶媒１２８による現像に耐性を示すこと）（段階２０４ｂ）と、オーバコート膜１２２（化学線１２４に反応して、溶解性変更剤１２６（例えば、酸）を発生させる光活性化剤発生剤（例えば、ＰＡＧ）を含む）を基板１００上に堆積させること（段階２０４ｃ）と、オーバコート膜１２２を化学線１２４に暴露してオーバコート膜１２２の中で溶解性変更剤１２６を発生させること（段階２０４ｄ）と、（例えば、基板１００を熱に暴露することによって）溶解性変更剤１２６を充填材１２０内の所定の深さまで拡散して、充填材１２０の一部（例えば、脱保護部分１２０ａ）を溶媒１２８に溶解可能にすること（段階２０４ｅ）と、溶媒１２８を用いてオーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ａを現像して、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ａを基板１００から除去すること（段階２０４ｆ）と、の反復を示す。即ち、図２Ａ～図２Ｆは、凹部１１０内の充填材１２０の一部を除去するためのＰＡＧベースプロセスの反復を示す。
図２Ｇ～図２Ｉは、ＴＡＧベースプロセスを示し、ＴＡＧベースプロセスは、目標高さ１２１に到達するまで凹部１１０内の充填材１２０の追加部分を除去するために、１回又は複数回実行され得る。図２Ｇに示されるように、段階２０４ｇにおいて、オーバコート膜２２２が、基板１００上に堆積されている。オーバコート膜２２２は、スピンオン堆積（若しくはスピンコーティング）、スプレーコーティング、ロールコーティング、ＣＶＤ、又は任意の他の適当な堆積技術を含む、任意の適当な方式で堆積され得る。オーバコート膜２２２は、別の材料（例えば、オーバコート膜２２２及び／又は充填材１２０の材料）の溶解性を後続の除去プロセスで使用される１つ又は複数の溶媒に溶解可能となるように変更するための溶解性変更剤を、熱に反応して発生させる熱活性化剤発生剤を含む。ある実施形態では、熱活性化剤発生剤はＴＡＧであり、溶解性変更剤は酸である。
熱活性化剤発生剤の他に、オーバコート膜２２２は、充填材１２０と同一の材料又は類似の材料を含んでも含まなくてもよい。ある実施形態では、オーバコート膜２２２は、光活性化剤発生剤に加えて、脱保護された充填材１２０の溶媒への溶解性と類似である、（充填材１２０の脱保護部分を除去するためにその後用いられる）溶媒への溶解性を有する、ポリマー樹脂を含んでもよく、それによって、充填材１２０の脱保護部分及びオーバコート膜２２２が、１ステップで除去され得る。ある実施形態では、オーバコート膜２２２の熱活性化剤発生剤は、オーバコート膜２２２の樹脂において予め配合されている。
図２Ｈに示されるように、段階２０４ｈにおいて、オーバコート膜２２２は、熱１２７に適当な期間暴露される。特に、オーバコート膜２２２がここで溶解性変更剤２２６を含むように、オーバコート膜２２２は、オーバコート膜２２２内の熱活性化剤発生剤（例えば、ＴＡＧ）がオーバコート膜２２２の中で溶解性変更剤２２６（例えば、酸）を発生させるのに十分な熱１２７に暴露される。オーバコート膜２２２が、ここで後続の除去プロセスにおいて使用される１つ又は複数の溶媒に溶解可能であるように、溶解性変更剤２２６は、オーバコート膜２２２を可溶化する。ある実施形態では、オーバコート膜２２２の中で熱活性化剤発生剤を活性化するために熱プロセス（例えば、熱１２７）が使用される。例えば、熱１２７を加えるために、基板１００がベークされてもよく、基板１００をベークすることに関連する熱によって、熱活性化剤発生剤がオーバコート膜２２２の中で溶解性変更剤２２６を発生させる。基板１００は、適当なツールの基板プレートによって、適当なツールの基板処理チャンバにおける周囲の熱によって、これらの組み合わせによって、又は任意の他の適当な方法でベークされ得る。
図２Ｈの段階２０４ｈを続けると、オーバコート膜２２２内の熱活性化剤発生剤がオーバコート膜２２２の中で溶解性変更剤２２６を発生させることに加えて、基板１００に適用される熱プロセス（例えば、加熱）もまた、溶解性変更剤２２６を充填材１２０内の所定の深さまで拡散させる。充填材１２０内への溶解性変更剤２２６の拡散によって、充填材１２０の少なくとも一部（脱保護部分２２０ａ）が、後の除去プロセスで使用される溶媒に溶解可能であるように修正される。脱保護部分２２０ａは、溶解性変更剤２２６が拡散した充填材１２０の部分として概して示される。充填材１２０内への溶解性変更剤２２６の拡散は、溶解性変更剤２２６が充填材１２０内に拡散する深さ（例えば、所定の深さ）への充填材１２０内の溶解性変更反応をもたらし、その結果脱保護部分２２０ａをもたらす。充填材１２０の脱保護部分２２０ａは、次いで、１つ又は複数の特定の溶媒に溶解可能になり、１つ又は複数の特定の溶媒は、現像剤とも呼ばれ得る。充填材１２０の一部への溶解性変更剤２２６の拡散からもたらされる（脱保護部分２２０ａを生成する）脱保護反応は、充填材１２０の一部の中の脱架橋反応であってもよい。類似の反応が、オーバコート膜２２２を可溶化するためにオーバコート膜２２２の中で発生し得る。
ある実施形態では、溶解性変更剤２２６は、充填材１２０内の所定の深さまで拡散されて、充填材１２０の溶解性を所定の深さまで修正する。所定の深さは、凹部１１０内の充填材１２０に対する目標高さ１２１に到達するのに十分であってもなくてもよい。例示した実施例では、段階２０４ｈの所定の深さは、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１まで充填材１２０を埋め込むには不十分である。段階２０４ｈの所定の深さが凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１まで膜材料１２０を埋め込むのに不十分である実施形態では、段階２０４ｇ～２０４ｉの１回又は複数回の追加の反復が実行され得る。
溶解性変更剤２２６が充填材１２０内に拡散される深さは、オーバコート膜２２２の内容（オーバコート膜２２２内の熱活性化剤発生剤の種類、オーバコート膜２２２の他の成分、及びオーバコート膜２２２内の熱活性化剤発生剤の濃度を含む）、熱１２７の温度、基板１００が熱１２７に暴露される時間の長さ（例えば、ベークの期間）、充填材１２０の内容、並びに多様な他の因子のいずれかを含む、多様な因子によって影響を受け、及び／又は多様な因子を用いて制御され得る。
ある実施形態では、図５Ａ～図５Ｃを参照して後述するように、基板１００は、より大きな基板の一部であり、熱１２７は、より大きな基板の複数の（且つ潜在的には全ての）部分にわたって加えられる。熱１２７への暴露によって、実質的に均一な量の溶解性変更剤２２６がオーバコート膜２２２内で発生し得る。さらに、熱１２７への暴露によって、充填材１２０内への溶解性変更剤２２６の実質的に均一な深さの拡散が生じ得る。
図２Ｉに示されるように、段階２０４ｉにおいて、オーバコート膜２２２及び充填材１２０の脱保護部分２２０ａが除去されている。ある実施形態では、オーバコート膜２２２及び充填材１２０の脱保護部分２２０ａは、溶媒２２８を用いて現像されて、オーバコート膜２２２及び充填材１２０の脱保護部分２２０ａが基板１００から除去される。
本開示は、オーバコート膜２２２及び充填材１２０の脱保護部分２２０ａを除去するための任意の適当な物質を含む溶媒２２８を考慮する。ほんの一実施例として、溶媒２２８は、酸脱保護樹脂（例えば、充填材１２０の脱保護部分２２０ａ）を可溶化することが可能な、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液を含み得る。ある実施形態では、樹脂（例えば、充填材１２０）が酸発生剤以外の溶解性変更剤と相互作用するように設計される場合、溶媒２２８として有機溶媒を使用することが可能であってもよい。溶媒２２８は、溶媒１２８と同一であってもなくてもよい。溶媒２２８は、現像剤とも呼ばれ得る。
オーバコート膜２２２及び充填材１２０の脱保護部分２２０ａの除去によって、暴露量に相応の凹部１１０内の充填材１２０の高さ（例えば、溶解性変更剤２２６の充填材１２０内への拡散の深さ、又は充填材１２０の脱保護部分２２０ａの深さ）の変化が生じる。本実施例では、凹部１１０内の残りの充填材１２０が実質的に目標高さ１２１にあるように、オーバコート膜１２２及び脱保護部分１２０ｂの除去によって、凹部１１０内の充填材１２０の高さの変化が生じる。
オーバコート膜２２２を堆積させること（段階２０４ｇ）と、基板１００を加熱すること（段階２０４ｈ）と、後続の充填材１２０の脱保護部分１２０ａの現像（段階２０４ｉ）のこのプロセスは、充填材１２０の脱保護及び現像の累積深さが目標高さ１２１に到達するまで繰り返される。例えば、図２Ｇ～図２Ｉは、この循環ＴＡＧベースプロセスの第１の反復を示し、本実施例においてそれは、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１を達成するのに十分である。他の実施例では、凹部１１０内の充填材の目標高さ１２１に到達するのに十分な充填材１２０を除去するためには、ＴＡＧベースの追加の反復が用いられてもよい。
図２Ａ～図２Ｉの例示された実施例において、光活性化溶解性変更剤発生成分を用いた単一反復（ＰＡＧベースプロセス）が例示され、説明されているが、本開示は、特定のニーズに従って、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１を達成するための熱活性化剤発生剤の使用の１回又は複数回の反復（ＴＡＧベースプロセス）の前に、光活性化溶解性変更剤発生成分の使用の複数回の反復を含むプロセス２０２を考慮する。さらに、ＰＡＧベースプロセスを検討するか又はＴＡＧベースプロセスを検討するかに関わらず、溶解性変更剤１２６／２２６の充填材１２０内への拡散及び後続の充填材１２０の脱保護部分の除去の所定の深さは、特定のニーズに従って、１回の反復から次の反復まで（且つ潜在的には全ての反復にわたって）同一であってもよく、又は１回の反復から次の反復まで（且つ潜在的には全ての反復にわたって）変化してもよい。
後続処理は、次いで、半導体基板１００上で行われ得る。例えば、プロセス２０２は、多様な堆積及びエッチングプロセスを用いて半導体デバイスを形成するためのプロセスに統合されてもよい。
図３は、ある実施形態による、溶解性変更剤１２６／２２６を充填材１２０内の拡散の変化する深さの変更の例としての影響を示す。概して、図３は、ある実施形態に従って、充填材１２０内への溶解性変更剤１２６／２２６（例えば、酸）の拡散の深さが増加するにつれて、後続の現像プロセスの間に除去される充填材１２０の量が増加し、それによって凹部１１０内の現像後の充填材１２０の高さが低下することを示している。溶解性変更剤１２６／２２６（例えば、酸）が拡散した充填材１２０の部分が、溶媒１２８／２２８に溶解可能になり、それによって、充填材１２０が溶媒１２８／２２８を用いて現像されるときに、溶媒１２８／２２８が充填材１２０のそれらの部分を除去することが可能となる。例としての実施形態は、酸拡散の度合が大きいほどオーバコートサイクル毎に膜厚により大きな変化をもたらす、酸溶解性変更可能な樹脂層内への酸拡散を通して位置により膜高を制御する。したがって、充填材１２０内への溶解性変更剤１２６／２２６の拡散の深さを制御することによって、後続の除去プロセスにおいて除去される充填材１２０の量（例えば、脱保護部分１２０ａ／１２０ｂ／２２０ａ）が、制御され得る。拡散の深さに潜在的に影響を及ぼす因子は、上述されている。
図４Ａ～図４Ｈは、ある実施形態による、基板部分４００ａ～４００ｄを処理するための（図１Ａ～図１Ｊを参照して上述した）例としてのプロセス１０２の間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分４００ａ～４００ｄの断面図を示す。参照を容易にするために、基板部分４００ａ～４００ｄは、まとめて基板４００として参照され得る。基板部分４００ａ～４００ｄは、同一の基板４００の一部であってもよく、又は異なる基板４００の一部であってもよい。基板４００は、より大きな半導体ウェハの一部などの、より大きな半導体デバイスの一部であってもよい。さらに、基板部分４００ａ～４００ｄは、同一の半導体ウェハの一部又は１つ若しくは複数の異なる半導体ウェハであってもよい。ある実施形態では、プロセス１０２は、充填材が凹部１１０内で所定の高さになるまで、ＰＡＧベースプロセスを繰り返し実行して基板４００の凹部１１０から充填材を除去することを含む。繰り返されない程度に、図１Ａ～図１Ｊ（又はその他の場所）を参照して説明される基板１００及びプロセス１０２に関する詳細が、参照により組み込まれる。
図４Ａに示されるように、基部１０６に加えて、基板４００は、複数の凹部１１０を画成する複数の構造１０８を含む。構造１０８は、概して同一の形状、高さ、及びピッチを有するように示されているが、構造１０８は、変化する形状、高さ、及び／又はピッチを含む、任意の適当な形状、高さ、及び／又はピッチを有し得る。加えて、凹部１１０は、概して同一の形状及び深さを有するように示されているが、凹部１１０は、変化する形状及び／又は深さを含む、任意の適当な形状及び／又は深さを有し得る。本開示は、任意の適当なフィーチャにパターン形成されている構造１０８を考慮する。
（段階１０４ｃに対応する）図４Ａに示されるように、充填材１２０は、基板４００上に堆積されており、充填材１２０は凹部１１０を充填し且つ構造１０８を覆い、オーバコート膜１２２は、基板４００上に堆積されている。後続のフォトリソグラフィステップにおいて、充填材１２０が凹部１１０内で特定の高さを有するように、フォトリソグラフィック現像技術によって充填材１２０を凹部１１０に埋め込むことが望ましい場合がある。凹部１１０内に充填材１２０を埋め込むための目標高さ１２１は、凹部１１０毎に指示される。この実施例では、異なる目標高さ１２１が凹部１１０毎に所望されており、図４Ａの右端の凹部１１０には、充填材１２０の埋め込みがほとんど又は全く所望されていない。しかしながら、本開示は、同一の目標高さ１２１が２つ以上の（且つ潜在的に全ての）凹部１１０に所望されていることを考慮する。
上述のように、オーバコート膜１２２は、オーバコート膜１２２及び／又は充填材１２０の溶解性を後続の除去プロセスで使用される１つ又は複数の溶媒（例えば、溶媒１２８）に溶解可能であるように変更するために、化学線１２４に反応して溶解性変更剤１２６（例えば、酸）を発生させる、光活性化剤発生剤（例えば、ＰＡＧ）を含む。
（段階１０４ｄに対応する）図４Ｂに示されるように、オーバコート膜１２２がここで溶解性変更剤１２６を含むように、オーバコート膜１２２は、所望の場合には、オーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤（例えば、ＰＡＧ）がオーバコート膜１２２の中で溶解性変更剤１２６（例えば、酸）を発生させるのに十分な期間十分な化学線１２４に暴露される。図４Ｂの実施例では、化学線１２４は、オーバコート膜１２２に向けられるあるパターンの化学線である。
上述の通り、化学線１２４の特性は、活性化されるオーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤の量に影響を及ぼす。即ち、ある特性を有する化学線１２４によって、オーバコート膜１２２内のより多くの量の光活性化剤発生剤が活性化されて、より多くの量の溶解性変更剤１２６がオーバコート膜１２２のそれらの領域に発生する結果となる。ある他の特性を有する化学線１２４によって、オーバコート膜１２２内のより少ない量の光活性化剤発生剤が活性化されて、より少ない量の溶解性変更剤１２６がオーバコート膜１２２のそれらの領域に発生する結果となる。オーバコート膜１２２の特定領域の溶解性変更剤１２６の量は、後続の加熱ステップにおいて、溶解性変更剤１２６がどのくらい充填材１２０内への拡散に利用可能となるかに影響を及ぼす。
したがって、より大きな深さの溶解性変更剤１２６の拡散及び最終的な充填材の除去が望ましい充填材１２０の領域上にあるオーバコート膜１２２においては、より多くの量の光活性化剤発生剤を活性化するように、且つより小さな深さの溶解性変更剤１２６の拡散及び最終的な充填材の除去が望ましい充填材１２０の領域上にあるオーバコート膜１２２においては、より少ない量の光活性化剤発生剤を活性化するように、化学線１２４のパターンが適合され得る。溶解性変更剤１２６の拡散及び最終的な充填材１２０の除去の深さを変更するための化学線１２４のパターンの使用について説明されているが、オーバコート膜１２２のそれらの１つ又は複数の部分の下にある凹部１１０内の充填材１２０についての目標高さ１２１が実質的に等しいときなどには、化学線１２４のパターンは、オーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤がオーバコート膜１２２の１つ又は複数の部分において実質的に等しい量の溶解性変更剤１２６を発生させるように設計され得る。
図４Ｂに示される実施例では、化学線１２４のパターンは、オーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤が、基板部分４００ａ上のオーバコート膜１２２（図４Ａの左側）から基板部分４００ｄ上のオーバコート膜１２２（図４Ａの右側）へと減少する量の溶解性変更剤１２６を発生させるように設計されて、（基板部分４００ｄ上に化学線１２４が加えられないため、）基板部分４００ｄの凹部１１０上には溶解性変更剤１２６がほとんど又は全く発生しない。ある実施形態では、（例えば、化学線１２４の暴露量を調整することによる）オーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤の活性化及び後続の拡散を制御する能力は、暴露ツールの分解能限界による影響を受け得る。
（段階１０４ｅに対応する）図４Ｃに示されるように、溶媒１２８に溶解可能であるように充填材１２０の少なくとも一部を修正するために、溶解性変更剤１２６が、充填材１２０内に拡散されて、充填材１２０の一部（脱保護部分４２０ａ）を溶媒１２８に溶解可能にする。脱保護部分４２０ａは、溶解性変更剤１２６が拡散した充填材１２０の部分として概して示される。ある実施形態では、溶解性変更剤１２６は、熱プロセス（例えば、適当な期間の熱１２７の適用）を用いて、（脱保護部分４２０ａを生成する）充填材１２０の少なくとも一部の中に拡散される。図４Ｃに示される実施例において、溶解性変更剤１２６は、変化する所定の深さにおいて凹部１１０内に拡散される。加えて、この実施例における所定の深さは、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１まで充填材１２０を埋め込むには不十分である。
（段階１０４ｆに対応する）図４Ｄに示されるように、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分４２０ａが除去されている。ある実施形態では、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分４２０ａは、溶媒１２８を用いて現像されて、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分４２０ａが基板４００から除去される。オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分４２０ａの除去によって、暴露量に相応の凹部１１０内の充填材１２０の高さ（例えば、溶解性変更剤１２６の充填材１２０内への拡散の深さ、又は充填材１２０の脱保護部分４２０ａの深さ）の変化が生じる。
オーバコート膜１２２の堆積、化学線１２４への暴露、ある時間長の間ベークすることによる拡散、及び後続の充填材１２０の脱保護部分１２０ａの現像のこのプロセスは、各凹部１１０内の充填材１２０の脱保護及び現像の累積深さが対応する目標高さ１２１に到達するまで繰り返される。例えば、図４Ｅ～図４Ｈは、この循環プロセスの第２の反復を示し、本実施例においてそれは、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１を達成するのに十分である。特定の実施態様において、凹部１１０内の充填材の目標高さ１２１に到達するのに十分な充填材１２０を除去するためには、追加の反復又はより少ない反復が適当であってもよい。さらに、溶解性変更剤１２６の充填材１２０内への拡散及び後続の充填材１２０の脱保護部分の除去の所定の深さは、特定のニーズに従って、１回の反復から次の反復まで（且つ潜在的には全ての反復にわたって）同一であってもよく、又は１回の反復から次の反復まで（且つ潜在的には全ての反復にわたって）変化してもよい。
特に、（段階１０４ｇに対応する）図４Ｅに示されるように、オーバコート膜１２２が、再び基板４００上に堆積されている。オーバコート膜１２２は、再びオーバコート膜１２２及び／又は充填材１２０の材料の溶解性を溶媒１２８に溶解可能であるように変更するために、化学線１２４に反応して溶解性変更剤１２６（例えば、酸）を発生させる、光活性化剤発生剤（例えば、ＰＡＧ）を含む。
（段階１０４ｈに対応する）図４Ｆに示されるように、オーバコート膜１２２は、あるパターンの化学線１２４に暴露されて、オーバコート膜１２２がここで溶解性変更剤１２６を含むようにオーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤がオーバコート膜１２２内で溶解性変更剤１２６を発生させ、オーバコート膜１２２を可溶化する（溶媒１２８に溶解可能にする）。図４Ｆで使用される化学線１２４のパターンが、後続の処理ステップにおける溶解性変更剤１２６の充填材１２０内への拡散の所望の所定の深さに応じて、図４Ｂで使用される化学線１２４のパターンと同一であってもなくてもよいことを理解されたい。
（段階１０４ｉに対応する）図４Ｇに示されるように、溶解性変更剤１２６が充填材１２０内に拡散されて、充填材１２０のさらなる部分（脱保護部分４２０ｂ）を溶媒１２８に溶解可能にする。脱保護部分４２０ｂは、溶解性変更剤１２６が拡散した充填材１２０の部分として概して示される。上述の通り、溶解性変更剤１２６は、熱プロセス（例えば、基板４００のベーク）を用いて充填材１２０内に拡散され得る。ある実施形態では、溶解性変更剤１２６は、充填材１２０内の所定の深さまで拡散されて、充填材１２０の溶解性を所定の深さまで修正し、本実施例では、所定の深さは、凹部１１０の目標高さ１２１まで充填材１２０を脱保護するのに十分である。
（段階１０４ｊに対応する）図４Ｈに示されるように、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分４２０ａが除去されている。ある実施形態では、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分４２０ａは、溶媒１２８を用いて現像されて、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分４２０ａが基板４００から除去される。本実施例では、凹部１１０内の残りの充填材１２０が実質的に目標高さ１２１にあるように、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ｂの除去によって、凹部１１０内の充填材１２０の高さの変化が生じる。
後続処理は、次いで、半導体基板４００上で行われ得る。例えば、プロセス１０２は、多様な堆積及びエッチングプロセスを用いて半導体デバイスを形成するためのプロセスに統合されてもよい。
プロセス１０２は、１つ又は複数の技術的利点をもたらし得る。例えば、オーバコート膜１２２内の光活性化剤から発生される溶解性変更剤１２６を用いて充填材１２０の脱保護部分を生成することによって充填材１２０を除去することが、充填材１２０の高さを変更するための精密な方法を提供し得る。別の実施例として、あるパターンの化学線１２４をオーバコート膜１２２の方に向ける能力によって、充填材１２０が凹部１１０の１つ又は複数の中の異なる精密な深さにおいて除去されることが可能となり、最終的には異なる目標高さ１２１に到達することが可能となり得る。
図５Ａ～図５Ｃは、ある実施形態による、基板部分４００ａ～４００ｄを処理するための（図２Ａ～図１Ｉを参照して上述した）例としてのプロセス２０２の一部の間の、予めパターン形成されたフィーチャを有する例としての基板部分４００ａ～４００ｄの断面図を示す。ある実施形態では、プロセス２０２は、ＰＡＧベースプロセスを実行して、様々な基板部分４００ａ～４００ｄ上の充填材１２０の（凹部１１０の変化する深さまで充填材１２０を除去することによって）潜在的に変化する高さを確立することの１回又は複数回の反復、及びＴＡＧベースプロセスを実行して、様々な基板部分４００ａ～４００ｄ上の充填材１２０の一部を潜在的に均一に除去することの１回又は複数回の後続の反復を含む。繰り返されない程度に、図２Ａ～図２Ｉ及び／又は図４Ａ～図４Ｈ（又はその他の場所）を参照して説明された基板１００、プロセス２０２、及び基板部分４００ａ～４００ｄ／基板４００に関する詳細が、参照により組み込まれる。
図５Ａは、プロセス２０２の段階２０２ａの初めではなく、図２Ｇの段階２０４ｇと類似のステップにおいて始まる。即ち、図５Ａは、凹部１１０の中の変化する所定の深さまで充填材１２０の一部を除去して、凹部１１０内の残りの充填材１２０の異なる相対高さを設定するための、ＰＡＧベースプロセスの少なくとも１つの反復の後の基板４００を示す。例えば、図５Ａに示される基板４００の状態の直前に、基板４００は、図４Ｄに対応する状態であってもよい。図５Ａ～図５Ｃは、ＴＡＧベースプロセスを示し、ＴＡＧベースプロセスは、目標高さ１２１に到達するまで凹部１１０内の充填材１２０の追加の部分を除去するために、１回又は複数回実行され得る。
（段階２０４ｇに対応する）図５Ａに示されるように、オーバコート膜２２２が、基板４００上に堆積されている。オーバコート膜２２２は、別の材料（例えば、オーバコート膜２２２及び／又は充填材１２０の材料）の溶解性を後続の除去プロセスで使用される溶媒２２８に溶解可能となるように変更するための溶解性変更剤２２６（例えば、酸）を、熱に反応して発生させる熱活性化剤発生剤（例えば、ＴＡＧ）を含む。
（段階２０４ｈに対応する）図５Ｂに示されるように、オーバコート膜２２２がここで溶解性変更剤２２６を含むように、オーバコート膜２２２は、オーバコート膜２２２内の熱活性化剤発生剤（例えば、ＴＡＧ）がオーバコート膜２２２の中で溶解性変更剤２２６（例えば、酸）を発生させるのに十分な期間、十分な熱１２７に暴露される。基板４００に適用される熱プロセス（例えば、加熱）によって、また、溶解性変更剤２２６が充填材１２０内の所定の深さまで拡散する。充填材１２０内への溶解性変更剤２２６の拡散によって、充填材１２０の少なくとも一部（脱保護部分５２０ａ）が、溶媒２２８に溶解可能であるように修正される。脱保護部分５２０ａは、溶解性変更剤２２６が拡散した充填材１２０の部分として概して示される。
ある実施形態では、溶解性変更剤２２６は、充填材１２０内の所定の深さまで拡散されて、充填材１２０の溶解性を所定の深さまで修正する。所定の深さは、凹部１１０内の充填材１２０に対する目標高さ１２１に到達するのに十分であってもなくてもよい。例示した実施例では、所定の深さは、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１まで充填材１２０を埋め込むには不十分である。所定の深さが膜材料１２０を凹部１１０内の目標高さ１２１まで埋め込むのに不十分である実施形態では、図５Ａ～図５Ｃに示されるプロセスの１回又は複数回の追加の反復が実行され得る。
ある実施形態では、基板４００にわたって熱１２７が加えられ、熱１２７への暴露によって、実質的に均一な量の溶解性変更剤２２６がオーバコート膜２２２内で発生し得る。さらに、熱１２７への暴露によって、充填材１２０内への溶解性変更剤２２６の実質的に均一な深さの拡散が生じ得る。
（段階２０４ｉに対応する）図５Ｃに示されるように、オーバコート膜２２２及び充填材１２０の脱保護部分４２０ａが除去されている。ある実施形態では、オーバコート膜２２２及び充填材１２０の脱保護部分４２０ａは、溶媒２２８を用いて現像されて、オーバコート膜２２２及び充填材１２０の脱保護部分４２０ａが基板４００から除去される。本実施例では、凹部１１０内の残りの充填材１２０が実質的に目標高さ１２１にあるように、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ｂの除去によって、凹部１１０内の充填材１２０の高さの変化が生じる。
オーバコート膜２２２の堆積、基板４００の加熱、及び後続の充填材１２０の脱保護部分５２０ａの現像のこのプロセスは、凹部１１０内の充填材１２０の脱保護及び現像の累積深さが対応する目標高さ１２１に到達するまで繰り返される。例えば、図５Ａ～図５Ｃは、この循環プロセスの第１の反復を示し、本実施例においてそれは、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１を達成するのに十分である。特定の実施態様において、凹部１１０内の充填材の目標高さ１２１に到達するのに十分な充填材１２０を除去するためには、追加の反復又はより少ない反復が適当であってもよい。さらに、溶解性変更剤２２６の充填材１２０内への拡散及び後続の充填材１２０の脱保護部分の除去の所定の深さは、特定のニーズに従って、１回の反復から次の反復まで（潜在的には全ての反復にわたって）同一であってもよく、又は１回の反復から次の反復まで（潜在的には全ての反復にわたって）変化してもよい。
後続処理は、次いで、半導体基板４００上で行われ得る。例えば、プロセス２０２は、多様な堆積及びエッチングプロセスを用いて半導体デバイスを形成するためのプロセスに統合されてもよい。
プロセス２０２は、１つ又は複数の技術的利点を提供してもよく、それは、プロセス１０２を参照して上述した利点に加えてであってもよい。ある実施形態では、凹部１１０は、高アスペクト比を有し（例えば、高さ１１６と高さ１１４との差が幅１１８よりも著しく大きい）、それは、オーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤を活性化するのに適した光の波長（化学線１２４）が活性化のためにオーバコート膜１２２内の光活性化酸発生剤に到達するための経路を妨げ得る。概して、フィーチャ（例えば、凹部１１０）の横寸法が、影響を与える放射線の波長よりはるかに短いとき、ＰＡＧベースプロセスではオーバコート膜１２２内のＰＡＧを活性化する際に困難が生じ始め得る。フィーチャ（例えば、凹部１１０）のアスペクト比が大きく、それにより化学線１２４の光子がオーバコート膜１２２と相互作用する深さが大きいほど、化学線１２４の到来波長より小さい所与の寸法においてフィーチャ内の光子相互作用の効率が低下する。ほんの一実施例として、構造１０８間の間隙の幅１１８が、約２０ｎｍであってもよく、凹部１１０の深さがその約５倍以上であってもよい。オーバコート膜２２２内の熱活性化剤発生剤は、化学線１２４ではなく熱１２７によって活性化され、光の特定波長に依拠せず、十分な熱に反応して、実質的に均一な量の溶解性変更剤２２６を発生させる。
プロセス２０２において、ＰＡＧベースプロセスの１回又は複数回の反復は、凹部１１０の位置に基づく凹部１１０内の目標高さ１２１の相対差を確立するために実行され得るが、ＰＡＧベースプロセスの１回又は複数回の反復を用いて確立された目標高さ１２１の相対差を維持しつつ、目標高さ１２１に到達するまで凹部１１０内の充填材１２０を実質的に均一に埋め込み続けるために、ＴＡＧベースプロセスの１回又は複数回の後続の反復が実行され得る。さらに、熱活性化剤発生剤を活性化して溶解性変更剤２２６を生成するために使用される熱プロセスによって、また、化学線１２４への暴露のための別個のステップ（且つ潜在的には、別個のツール）を用いることなく溶解性変更剤２２６が充填材１２０内の所定の深さまで拡散するため、ＴＡＧベースプロセスは、特に効率的である。
図６は、ある実施形態による、半導体基板を処理するための例としての方法を示す。概して、図６を参照して説明される方法は、図１Ａ～図１Ｊ及び図４Ａ～図４Ｈを参照して上述したプロセス１０２に対応する。
ステップ６００において、凹部１１０を画成する微細加工構造１０８を有する基板１００／４００が受け入れられる。ステップ６０２において、充填材１２０は、基板１００／４００上に堆積されて、凹部１１０を充填し、微細加工構造１０８を覆う。充填材１２０は、樹脂であってもよく、最初は溶媒１２８による現像に耐性を示す。ステップ６０４において、オーバコート膜１２２は、基板１００／４００上に堆積される。オーバコート膜１２２は、化学線に反応して溶解性変更剤１２６（例えば、酸）を発生させる、光活性化剤発生剤（例えば、ＰＡＧ）を含む。
ステップ６０６において、オーバコート膜１２２は、オーバコート膜１２２内の光活性化剤発生剤がオーバコート膜１２２の中で溶解性変更剤１２６を発生させるのに十分な化学線１２４に暴露される。化学線１２４は、基板１００／４００に向けられたあるパターンの化学線１２４であってもよく、凹部１１０内の充填材１２０の除去の所定の深さ（及び最終的な残りの高さ）における変動を達成するように設計されてもよい。ステップ６０８において、溶解性変更剤１２６は、充填材１２０内の所定の深さまで拡散されて、充填材１２０の脱保護部分１２０ａ／４２０ａを溶媒１２８に溶解可能にする。これは、基板１００／４００にわたる複数の異なる所定の深さを含み得る。ある実施形態では、基板１００／４００は、溶解性変更剤１２６を充填材１２０内の所定の深さまで拡散させるためにベーク（又は加熱）される。ステップ６１０において、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分１２０ａ／４２０ａが、溶媒１２８を用いて現像される。
ステップ６１２において、所定の条件が満たされるかどうかに関する判断が行われる。概して、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１が達成されるかどうかに関する判断が、ステップ６１２において行われる。例えば、所定の条件は、ステップ６０４～６１０の所定のサイクル回数が実行されたかどうかを判断することを含んでもよく、所定のサイクル回数は、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１を達成するのに十分であるように、事前決定されている。別の実施例として、所定の条件は、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１が達成されているかどうかを判断するための基板１００／４００のリアルタイム分析を含み得る。
所定の条件が満たされていないとの判断がステップ６１２において行われた場合、方法は、ステップ６０４～６１０の別のサイクルを実行するためにステップ６０４に戻る。所定の条件が満たされているとの判断がステップ６１２において行われる場合、方法は、ステップ６１４に進み、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１は達成されている。ステップ６１４において、後続の半導体製造プロセスが実行され得る。
図７は、ある実施形態による、半導体基板を処理するための例としての方法を示す。概して、図７を参照して説明される方法は、図２Ａ～図２Ｉ及び図５Ａ～図５Ｃを参照して上述したプロセス２０２に対応する。
ステップ７００～７１０は、概して、図６に関して説明した方法のステップ６００～６１０に対応し、したがって、ステップ６００～６１０の詳細は、参照により組み込まれ、繰り返されない。ステップ７１２において、所定の条件が満たされるかどうかに関する判断が行われる。例えば、所定の条件は、ステップ７０４～７１０の所定のサイクル数が実行されているかどうかを判断することを含み得る。ある実施形態では、所定の条件は、ステップ７０４～７１０の単一サイクル（例えば、ＰＡＧベースプロセス）が実行されているかどうかであるが、本開示は、ステップ７０４～７１０の複数サイクル（例えば、ＰＡＧベースプロセス）がステップ７１４に進む前に実行されることを考慮する。
所定の条件が満たされていないとの判断がステップ７１２において行われた場合、方法は、ステップ７０４～７１０の別のサイクル（例えば、ＰＡＧベースプロセス）を実行するためにステップ７０４に戻る。所定の条件が満たされているとの判断がステップ７１２において行われた場合、方法は、ステップ７１４に進む。ステップ７１４において、オーバコート膜２２２は、基板１００／４００上に堆積される。オーバコート膜２２２は、熱に反応して溶解性変更剤２２６（例えば、酸）を発生させる、熱活性化剤発生剤（例えば、ＴＡＧ）を含む。ステップ７１６において、基板１００／４００は、十分にベークされて、オーバコート膜２２２内で溶解性変更剤２２６を発生させ、且つ充填材１２０内の所定の深さまで溶解性変更剤２２６を拡散して、充填材１２０の一部（例えば、脱保護部分２２０ａ／５２０ａ）を溶媒２２８に溶解可能にする。ステップ７１８において、オーバコート膜１２２及び充填材１２０の脱保護部分２２０ａ／５２０ａが、溶媒２２８を用いて現像される。
ステップ７２０において、所定の条件が満たされるかどうかに関する判断が行われる。概して、ステップ７２０において行われる判断は、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１が達成されているかどうかに関し、図６のステップ６１２において上述した所定の条件に類似であってもよい。所定の条件が満たされていないとの判断がステップ７２０において行われた場合、方法は、ステップ７１４～７１８の別のサイクルを実行するためにステップ７１４に戻る。所定の条件が満たされているとの判断がステップ７２０において行われた場合、方法は、ステップ７２２に進み、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１は達成されている。ステップ７２２において、後続の半導体製造プロセスが実行され得る。
図８は、ある実施形態による、半導体基板を処理するための例としての方法を示す。ステップ８００において、充填材１２０は、基板１００／４００上に堆積されて、凹部１１０を充填し、基板１００／４００の微細加工構造１０８を覆う。ステップ８０２において、ＰＡＧベースプロセスを用いて、凹部１１０内のそれぞれの第１の深さまで充填材１２０を除去するために、充填材１２０の局所除去が行われる。ステップ８０４において、所定の条件が満たされるかどうかに関する判断が行われる。例えば、所定の条件は、ステップ８０２の所定のサイクル数が実行されているかどうかを判断することを含み得る。ある実施形態では、所定の条件は、ステップ８０２の単一サイクルが実行されているかどうかであるが、本開示は、ステップ８０２の複数サイクルがステップ８０６に進む前に実行されることを考慮する。所定の条件が満たされていないとの判断がステップ８０４において行われた場合、方法は、ステップ８０２の別のサイクルを実行するためにステップ８０２に戻る。所定の条件が満たされているとの判断がステップ８０４において行われた場合、方法は、ステップ８０６に進む。
ステップ８０６において、ＴＡＧベースプロセスを用いて、充填材１２０の残りの部分の均一エッチングが実行されて、凹部１１０内の実質的に均一な深さの充填材１２０を除去する。ステップ８０８において、所定の条件が満たされるかどうかに関する判断が行われる。概して、ステップ８０８において行われる判断は、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１が達成されているかどうかに関し、図６のステップ６１２及び図７のステップ７２０においてそれぞれ上述した所定の条件に類似であってもよい。所定の条件が満たされていないとの判断がステップ８０８において行われた場合、方法は、ステップ８０６の別のサイクルを実行するためにステップ８０６に戻る。所定の条件が満たされているとの判断がステップ８０８において行われる場合、方法は、ステップ８１０に進み、凹部１１０内の充填材１２０の目標高さ１２１は達成されている。ステップ８１０において、後続の半導体製造プロセスが実行され得る。
図９Ａ～図９Ｃは、ある実施形態による、オーバコート膜１２２／２２２において使用され得る例としてのＰＡＧ及びＴＡＧを示す。図９Ａは、トリフェニルスルホニウムトリフラート及びビス（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）ヨードニウムトリフラートを含む、例としてのイオン性ＰＡＧを示し、これは、オーバコート膜１２２の光活性化剤発生剤として用いられ得る。図９Ａは、また、Ｎ－ヒドロキシナフタルイミドトリフラート及びＮ－ヒドロキシ－５－ノルボルネン－２，３－ジカルボキシイミドペルフルオロ－１－ブタンスルホン酸を含む、例としての非イオン性ＰＡＧを示し、これは、オーバコート膜１２２の光活性化剤発生剤として用いられ得る。概して、イオン性又は非イオン性に関わらず、ＰＡＧは、特定波長（又は波長範囲）の光に暴露されると分解して、強酸を発生させ得る。図９Ｂは、オーバコート膜１２２の光活性化剤発生剤として用いられ得る、例としてのポリマー結合ＰＡＧを示す。図９Ｃは、オーバコート膜２２２の熱活性化剤発生剤として用いられ得る、例としてのＴＡＧを示す。これらのＴＡＧは、高温状態で分解して、強酸を発生させ得る。ある実施形態では、ＴＡＧは、いくつか例を挙げると、スルホン酸エステル、オニウム塩、又はハロゲン含有化合物を含み得る。
図１０Ａ～図１０Ｂは、オーバコート膜１２２／２２２及び／又は充填材１２０の溶解性の例としての修正を示す。特に、図１０Ａ～図１０Ｂは、強酸との相互作用を変更するポリマー溶解性を示す。図１０Ａは、ｔｅｒｔ－ブトキシカルボニル基（ｔ－ＢＯＣ）の脱保護化学作用を示し、これは、あるフォトレジストで使用され得る。材料ｔ－ＢＯＣは、充填材１２０及び／又はオーバコート膜１２２／２２２のポリマーを構成するいくつかのモノマーのうちの１つであり得る。この実施例では、保護されるポリマーは、疎水性（ｔ－ブチル基）であり、脱保護したポリマーは、水酸化物、カルボン酸である。図１０Ｂは、ビニルエーテル脱架橋を示し、これは、ある現像可能な底反射防止被膜（ｄＢＡＲＣ）において使用され得る。ある実施形態では、強酸との相互作用によって、脱架橋反応が発生し、膜の既反応部分（例えば、充填材１２０及び／又はオーバコート膜１２２／２２２）が所与の現像剤（例えば、溶媒１２８／２２８）により溶解可能になる。
図９Ａ～９Ｃ及び図１０Ａ～１０Ｂを参照して上述した例としての化学作用及びシステムは、単なる実施例として提供されること、並びに本開示は、任意の適当な化学作用及びシステムを用いることを考慮することを理解されたい。
本開示は、特定の微細加工プロセス（充填材１２０を基板１００／４００の１つ又は複数の凹部１１０の中の目標高さ１２１まで埋め込むこと）の文脈において説明されているが、本開示は、任意の適当な微細加工プロセスと共に使用され得る。例えば、本開示は、本明細書に記載された技術を用いて、任意の膜又は半導体デバイスの他の構造／フィーチャの高さを、そのような膜又は他の構造／フィーチャが凹部内に全体的又は部分的にあるか否かに関わらず、制御することを考慮する。
本明細書における実施形態の特定の例としての用途は、ｎ型電界効果トランジスタ（ＮＦＥＴ）及びｐ型ＦＥＴ（ＰＦＥＴ）が重なって積層される、３次元トランジスタアーキテクチャの構築である。これは、横方向ゲートオールアラウンド（ＧＡＡ）トランジスタの垂直積層体を含み得る。電子豊富な（ｎ型）種でドープされたエピタキシャルシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）成長が、覆われていないシリコンの上層及び下層の両方において発生し得る。しかしながら、上位シリコン層は、電子不足（ｐ型）ＳｉＧｅを有するように設計され得る。したがって、ｎ型ＳｉＧｅが成長した後、対応するフィーチャは、後続のシリコンエッチング及びｐ型ＳｉＧｅの再成長のために暴露された（覆われていない）上位シリコンレベルを離れると同時に、下位シリコンレベルを覆う深さまで充填される。本明細書における膜高制御実施形態の使用は、膜高の制御改善及び／又はウェハ全体にわたる均一性をもたらし得る。図１１は、ｎ型及びｐ型ＳｉＧｅを選択的に成長させるための精密な膜高制御から恩恵を受け得る、積層トランジスタアーキテクチャの例を示す。
ＳＡＢのプロセスは、高度な処理ノードにおいて密集フィーチャをパターン形成する方法である。ＳＡＢプロセスフローにおけるステップは、図１２Ａ～図１２Ｂに示されるようなスピンオンカーボン膜などの特定の膜の部分的凹部から恩恵を受け得る。この膜が、小さなマージンによってでさえ、周囲のスペーサに対して上又は下にエッチングされている場合、プロセスフローにおける最終パターンは、正しく転写されず、不具合を生じることがある。本明細書における技術は、ウェハの全体に潜在的にわたって非常に平坦な表面を与え、それによって、ＳＡＢプロセスの制御及び再現性が改善され得る。
様々な実施形態の理解を促進するために、様々な技術を複数の個別の動作として説明してきた。説明の順序は、これらの動作が必然的に順序依存であることを示唆するものと解釈されるべきではない。記載の動作は、記載の実施形態と異なる順序で実行され得る。様々な追加の動作が実行され得、且つ／又は説明した動作が追加の実施形態で省略され得る。
本開示について、例示的実施形態を参照しながら説明してきたが、この説明は、限定的な意味に解釈されることを意図したものではない。例示的実施形態の様々な修正及び組み合わせ、並びに本開示の他の実施形態は、説明を参照すれば当業者には明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなあらゆる修正形態又は実施形態を包含することが意図される。

Claims (21)

  1. 半導体基板を処理するための方法であって、当該方法は、
    凹部を定める微細加工構造を有する基板を受容するステップと、
    前記基板上に樹脂膜を堆積させるステップであって、前記樹脂膜は、前記凹部を充填し、前記微細加工構造を被覆し、前記樹脂膜は、初期に第１の溶媒による現像に対して耐性を示す、ステップと、
    前記基板上に第１のオーバコート膜を堆積させるステップであって、前記第１のオーバコート膜は、化学線に反応して第１の溶解度変更剤を発生させる第１の薬剤発生成分を含む、ステップと、
    前記第１のオーバコート膜内で前記第１の溶解度変更剤を発生させるのに十分な第１の化学線に、前記第１のオーバコート膜を暴露するステップと、
    前記第１の溶解度変更剤を前記樹脂膜内の第１の所定の深さまで拡散させるステップであって、前記樹脂膜の第１の部分は、前記第１の溶媒に対して溶解可能になる、ステップと、
    前記第１の溶媒を用いて、前記第１のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第１の部分を現像するステップと、
    前記基板上に第２のオーバコート膜を堆積させるステップであって、前記第２のオーバコート膜は、化学線に反応して前記第１の溶解度変更剤を発生させる前記第１の薬剤発生成分を含む、ステップと、
    前記第２のオーバコート膜内で前記第１の溶解度変更剤を発生させるのに十分な第２の化学線に、前記第２のオーバコート膜を暴露するステップと、
    前記第１の溶解度変更剤を前記樹脂膜内の第２の所定の深さまで拡散させるステップであって、前記樹脂膜の第２の部分は、前記第１の溶媒に対して溶解可能になる、ステップと、
    前記第１の溶媒を用いて、前記第２のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第２の部分を現像するステップであって、前記樹脂膜は、前記凹部のそれぞれの第１の結合された深さまで埋め込まれる、ステップと、
    を有する、方法。
  2. 前記第１の溶解度変更剤を前記樹脂膜内の前記第１の所定の深さまで拡散させるステップは、前記基板を加熱するステップを有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の溶解度変更剤を前記樹脂膜内の第２の所定の深さまで拡散させるステップであって、前記樹脂膜の第２の部分は、前記第１の溶媒に対して溶解可能になる、ステップは、
    前記第１の溶解度変更剤を前記凹部の第１の凹部内の第１の深さまで拡散させるステップと、
    前記第１の溶解度変更剤を前記凹部の第２の凹部内の第２の深さまで拡散させるステップであって、前記第１の深さは、前記第２の深さよりも大きい、ステップと、
    を有し、
    前記第１の溶媒を用いて前記樹脂膜の前記第２の部分を現像するステップの結果、前記樹脂膜は、前記第２の凹部の前記第１の結合された深さよりも大きな、前記第１の凹部の第１の結合された深さまで埋め込まれる、請求項１に記載の方法。
  4. 前記第１の薬剤発生成分は、光酸発生剤を含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記十分な第１の化学線及び前記十分な第２の化学線は、実質的に等しい特性を有する、請求項１に記載の方法。
  6. さらに、
    前記基板上に第３のオーバコート膜を堆積させるステップであって、前記第３のオーバコート膜は、前記基板を加熱するステップに反応して、第２の溶解度変更剤を発生させる第２の薬剤発生成分を含む、ステップと、
    前記基板を十分に加熱して、前記第２のオーバコート膜内で前記第２の溶解度変更剤を発生させ、前記第２の溶解度変更剤を前記樹脂膜内の第３の所定の深さまで拡散させるステップであって、前記樹脂膜の第３の部分は、前記第１の溶媒に対して溶解可能になる、ステップと、
    前記第１の溶媒を用いて前記樹脂膜の前記第３の部分を現像するステップであって、前記樹脂膜は、前記凹部のそれぞれの第２の結合された深さまで埋め込まれる、ステップと、
    を有する、請求項１に記載の方法。
  7. 前記第１の溶媒を用いて、前記第１のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第１の部分を現像するステップは、前記第１のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第１の部分を除去し、
    前記第１の溶媒を用いて、前記第２のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第２の部分を現像するステップは、前記第２のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第２の部分を除去する、請求項１に記載の方法。
  8. 半導体基板を処理するための方法であって、当該方法は、
    凹部を定める微細加工構造を有する基板を受容するステップと、
    前記基板上に樹脂膜を堆積させるステップであって、前記樹脂膜は、前記凹部を充填し、前記微細加工構造を被覆し、前記樹脂膜は、初期に第１の溶媒による現像に対して耐性を示す、ステップと、
    前記基板上に第１のオーバコート膜を堆積させるステップであって、前記第１のオーバコート膜は、化学線に反応して第１の溶解度変更剤を発生させる第１の薬剤発生成分を含む、ステップと、
    前記第１のオーバコート膜内で前記第１の溶解度変更剤を発生させるのに十分な化学線に、前記第１のオーバコート膜を暴露するステップと、
    前記第１の溶解度変更剤を前記樹脂膜内の第１の所定の深さまで拡散させるステップであって、前記樹脂膜の第１の部分は、前記第１の溶媒に対して溶解可能になる、ステップと、
    前記第１の溶媒を用いて前記樹脂膜の前記第１の部分を現像するステップと、
    前記基板上に第２のオーバコート膜を堆積させるステップであって、前記第２のオーバコート膜は、前記基板を加熱するステップに反応して、第２の溶解度変更剤を発生させる第２の薬剤発生成分を含む、ステップと、
    前記基板を十分にベークして、前記第２のオーバコート膜内で前記第２の溶解度変更剤を発生させ、前記第２の溶解度変更剤を前記樹脂膜内の第２の所定の深さまで拡散させるステップであって、前記樹脂膜の第２の部分は、前記第１の溶媒に対して溶解可能となる、ステップと、
    前記第１の溶媒を用いて、前記樹脂膜の前記第２の部分を現像するステップであって、前記樹脂膜は、前記凹部のそれぞれの結合された深さまで埋め込まれる、ステップと、
    を有する、方法。
  9. さらに、前記樹脂膜が前記凹部においてそれぞれの所定の厚さとなるまで、前記樹脂膜の追加部分を周期的に除去するステップを有する、請求項８に記載の方法。
  10. 前記凹部の少なくとも１つの幅は、約２０ｎｍ以下であり、
    前記基板上の前記樹脂膜の堆積前の前記凹部の前記少なくとも１つの深さは、前記凹部の前記少なくとも１つの幅の少なくとも５倍である、請求項８に記載の方法。
  11. 前記第１の薬剤発生成分は、光酸発生剤を含み、
    前記第２の薬剤発生成分は、熱酸発生剤を含む、請求項８に記載の方法。
  12. 前記第１の溶媒を用いて、前記第１のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第１の部分を現像するステップは、前記第１のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第１の部分を除去し、
    前記第１の溶媒を用いて、前記第２のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第２の部分を現像するステップは、前記第２のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第２の部分を除去する、請求項８に記載の方法。
  13. 半導体基板を処理するための方法であって、当該方法は、
    基板上に樹脂膜を堆積させるステップであって、前記基板は、凹部を定める微細加工構造を有し、前記樹脂膜は、前記凹部を充填し、前記微細加工構造を被覆する、ステップと、
    光酸発生剤（ＰＡＧ）系のプロセスを用いて、前記樹脂膜の局所的な除去を実施するステップであって、前記凹部のそれぞれの第１の深さまで前記樹脂膜が除去され、前記それぞれの第１の深さの少なくとも２つの深さは、異なる深さである、ステップと、
    熱酸発生剤（ＴＡＧ）系のプロセスを用いて、所定の条件が満たされるまで、前記樹脂膜の残りの部分の均一除去を繰り返し実施するステップであって、前記凹部内の実質的に均一な深さの前記樹脂膜が除去される、ステップと、
    を有する、方法。
  14. 前記ＰＡＧ系のプロセスは、
    前記基板上に第１のオーバコート膜を堆積させるステップであって、前記第１のオーバコート膜は、ＰＡＧを含む、ステップと、
    前記第１のオーバコート膜を第１のパターンの放射線に暴露するステップであって、前記第１のパターンの放射線に従って、前記ＰＡＧは、前記第１のオーバコート膜内で第１の酸を発生する、ステップと、
    前記基板を十分に加熱して、前記凹部の前記それぞれの第１の深さまで、前記第１の酸を前記樹脂膜内に拡散させるステップであって、前記樹脂膜の第１の部分は、第１の溶媒に対して溶解可能になり、前記第１の部分は、前記凹部の前記それぞれの第１の深さまで延在する、ステップと、
    前記第１の溶媒を用いて、前記第１のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第１の部分を現像するステップであって、前記凹部の前記それぞれの第１の深さまで、前記樹脂膜が除去される、ステップと、
    を有する、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記ＴＡＧ系のプロセスは、
    前記基板上に第２のオーバコート膜を堆積させるステップであって、前記第２のオーバコート膜は、ＴＡＧを含む、ステップと、
    前記基板を十分に加熱して、前記ＴＡＧに、前記第２のオーバコート膜内で第２の酸を発生させるステップであって、前記第２の酸は、前記樹脂膜の残りの部分の第２の深さまで拡散し、前記樹脂膜の第２の部分は、第２の溶媒に対して溶解可能になる、ステップと、
    第２の溶媒を用いて、前記第２のオーバコート膜及び前記樹脂膜の前記第２の部分を現像するステップであって、前記樹脂膜は、前記微細加工構造により定められた前記凹部の所定の深さまで埋め込まれる、ステップと、
    を有する、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記第１の溶媒及び前記第２の溶媒は、同じ種類の溶媒である、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記ＰＡＧ系のプロセスを用いて、前記樹脂膜の局所的な除去を実施するステップであって、前記凹部のそれぞれの第１の深さまで前記樹脂膜が除去される、ステップは、前記ＰＡＧ系のプロセスを少なくとも２回繰り返すステップを有する、請求項１３に記載の方法。
  18. 前記所定の条件を満たすステップは、前記ＴＡＧ系のプロセスを所定の回数繰り返すステップを有する、請求項１３に記載の方法。
  19. 前記ＴＡＧ系のプロセスを用いて、前記所定の条件が満たされるまで、前記樹脂膜の前記残りの部分の前記均一な除去を繰り返し実施するステップは、前記ＴＡＧ系のプロセスを１回実施するステップを有する、請求項１３に記載の方法。
  20. 前記所定の条件を満たすステップは、前記凹部のそれぞれの所定の深さまで前記樹脂膜を除去し、それぞれの所定の高さに対応する前記凹部内のそれぞれの高さの樹脂膜を残すステップを含む、請求項１３に記載の方法。
  21. 前記ＴＡＧ系のプロセスの最初の実施の際のオーバコート膜内のＴＡＧの濃度は、前記ＴＡＧ系のプロセスの後続の実施の際の濃度とは異なる、請求項１３に記載の方法。
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