TW202233868A - 藉由物理氣相沉積之光阻 - Google Patents

Abstract

實施例包括將金屬氧基光阻形成於基板上之方法。在實施例中，所述方法包含以下步驟：在真空腔室中提供靶材，其中靶材包含金屬。所述方法可繼續以下步驟：將烴類氣體及惰性氣體流入真空腔室內，及在真空腔室中觸發電漿。在實施例中，所述方法可進一步繼續以下步驟：將金屬氧基光阻沉積於基板上，其中金屬氧基光阻包含金屬-碳鍵結及金屬-氧鍵結。

Description

藉由物理氣相沉積之光阻

此申請案依專利法主張2020年12月22日提申之美國臨時專利申請案第63/129,407號的優先權，該美國臨時專利申請案之整體內容以引用方式併入本文。

本揭示內容之實施例屬於半導體處理領域，且具體而言，屬於使用濺射沉積製程將金屬氧化物光阻層沉積至基板上之方法。

幾十年來，已在半導體產業使用微影術以創造微電子元件中之2D及3D圖案。微影術製程涉及膜（光阻）之旋塗沉積；藉由能量源照射具有所選圖案之膜（曝光）；及藉由溶解在溶劑中以去除（蝕刻）膜的經曝光（正型(positive tone)）或未經曝光（負型(negative tone)）區域。可進行烘烤以驅除剩餘的溶劑。

光阻應為輻射敏感性材料，且當輻照時，膜的曝光部分發生化學轉變，這使得經曝光與未經曝光區域之間的溶解度發生變化。利用這樣的溶解度變化，可去除（蝕刻）光阻的經曝光和未經曝光區域。現在顯影光阻，可藉由蝕刻將圖案轉移到下方薄膜或基板。在轉移圖案後，去除殘留的光阻，並重複此製程數次可提供用於微電子元件中之2D及3D結構。

數種性質在微影術製程中是重要的。此類重要性質包括敏感度、解析度、較低的線-邊緣粗糙度(line-edge roughness; LER)、蝕刻抗性及形成更薄的層之能力。當敏感度較高時，改變所沉積之膜的溶解度所需之能量較低。這可提高微影製程之效率。解析度及LER決定了微影製程可實現多窄的特徵。圖案轉移需要高蝕刻抗性材料，以形成深結構。更高蝕刻抗性的材料也能實現更薄的膜。更薄的膜增加了微影製程的效率。

實施例包括將金屬氧基光阻(metal oxo photoresist)形成於基板上之方法。在實施例中，所述方法包含以下步驟：在真空腔室中提供靶材，其中靶材包含金屬。所述方法可繼續以下步驟：將烴類氣體及惰性氣體流入真空腔室內，及在真空腔室中觸發電漿。在實施例中，所述方法可進一步繼續以下步驟：將金屬氧基光阻沉積於基板上，其中金屬氧基光阻包含金屬-碳鍵結及金屬-氧鍵結。

額外實施例包括將金屬氧基光阻形成於基板上之方法。在實施例中，方法包含以下步驟：在真空腔室中提供第一靶材，其中第一靶材包含金屬，並在真空腔室中提供第二靶材，其中第二靶材包含碳。在實施例中，所述方法進一步包含以下步驟：將烴類氣體及惰性氣體流入真空腔室內，並在真空腔室中觸發電漿。在實施例中，所述方法進一步包含以下步驟：將金屬氧基光阻沉積於基板上，其中金屬氧基光阻包含金屬-碳鍵結及金屬-氧鍵結。

在又一實施例中，提供將金屬氧基光阻沉積於基板上之方法。在實施例中，所述方法包含以下步驟：在真空腔室中將第一金屬氧基層濺射至基板上，其中第一金屬氧基層具有第一化合物。在實施例中，所述方法進一步包含以下步驟：將第二金屬氧基層濺射至第一金屬氧基層上，其中第二金屬氧基層具有第二化合物，第二化合物與第一化合物相異。

本文描述了使用濺射沉積製程將金屬氧化物光阻層沉積至基板上之方法。在以下說明中，闡述了許多具體細節以便提供對本案的實施例的透徹理解。本案所屬技術領域中具通常知識者將明白，可不依該等特定細節實踐本揭示內容的實施例。在其他情況下，並不詳述諸如積體電路製造等已知態樣，以免不必要地使本揭示內容的實施例變得晦澀難懂。另外，應理解圖式所示各種實施例為代表性說明，且該等實施例未必按比例繪製。

為了提供背景，用於極紫外光(EUV)微影術中之光阻系統面臨效率低的問題。也就是說，現有之用於EUV微影術的光阻材料系統需要高劑量，以提供所需的溶解度轉換，從而能夠顯影光阻材料。由於對EUV輻射的敏感度增加，已提出有機-無機雜合材料（如，金屬氧基材料系統）作為用於EUV微影術之材料系統。這樣的材料系統典型地包含金屬（如，Sn、Hf、Zr等）、氧及碳。也已證明金屬氧基系有機-無機雜合材料可提供更低的LER及更高的解析度，這是形成窄特徵所需的特性。

目前使用濕式製程將金屬氧基材料系統(metal oxo material system)設置於基板上方。金屬氧基材料系統溶解於溶劑中，並使用諸如旋塗製程等濕式化學沉積製程分佈於基板（如，晶圓）上方。光阻之濕式化學沉積遭遇數個缺點。濕式化學沉積的一個不利方面為大量濕式副產物之產生。濕式副產物是不理想的，且半導體產業正在積極努力盡可能減少濕式副產物。此外，濕式化學沉積可能導致不均勻性問題。舉例而言，旋塗沉積提供之光阻層可能具有不均勻厚度或不均勻分佈的金屬氧基分子。此外，已經證明金屬氧基光阻(metal oxo photoresist)材料系統在曝光後會面臨厚度縮減的問題，這在微影製程中很麻煩。此外，在旋塗製程中，光阻中之材料的百分比是固定且很無法輕易調節。

因此，本揭示內容之實施例提供物理氣相沉積(PVD)製程，如濺射製程，以將金屬氧化物光阻層沉積至基板上。PVD製程解決了上述濕式沉積製程的問題。具體而言，PVD製程提供以下優勢：1) 消除濕式副產物的產生； 2) 提供高均勻性的光阻層；及3) 提供視線(line of sight)沉積製程，其消除背側沉積。

本文揭示之實施例提供各種PVD製程，所述PVD製程允許在基板乾式沉積金屬氧基光阻。在實施例中，靶材材料具有之成分為金屬氧基光阻的期望成分。在此類實施例中，將惰性氣體流入腔室內，並觸發電漿。電漿導致靶材材料濺射至基板上。在其他實施例中，在濺射製程期間，可將額外的處理氣體流入腔室內。舉例而言，在處理期間，可將含氧源氣體及/或含碳源氣體流入腔室內。額外的處理氣體可併入沉積的膜內，以提供與靶材材料的成分相異之成分。此外，可在整個濺射製程中調節額外氣體的流動，以提供穿過沉積層的厚度具有不均勻成分之層。在又一實施例中，可在腔室中提供多靶材。第一靶材可包含金屬氧基材料，且第二靶材可包含碳及/或氧。有鑑於此，沉積層可具有與金屬氧基靶材的成分相異之成分。

現請參見第1圖，其顯示根據實施例之製程110的製程流程圖。在實施例中，製程110可始於操作111，操作111包含：在真空腔室中提供金屬氧基靶材。金屬氧基靶材可包含金屬（如，Sn、Hf、Zr等）、氧及碳。在特定實施例中，金屬氧基靶材包含Sn、氧及碳。可用各種處理技術製造靶材。在一個實施例中，金屬氧基粉末可經冷壓以形成靶材。額外實施例可包括金屬氧基粉末的燒結製程。在又一實施例中，金屬氧基為溶液鑄件並經固化。在實施例中，可將固體金屬氧基材料附接至金屬板。雖然示出形成金屬氧基靶材之方法的具體實例，但應理解到，可用任何合適的製程形成金屬氧基靶材。

在實施例中，製程110可繼續操作112，操作112包含：將惰性氣體流入真空腔室內。在具體實施例中， 惰性氣體包含氬。

在實施例中，製程110可繼續操作113，操作113包含：在真空腔室中觸發電漿。由於靶材為絕緣材料，因此使用RF或脈衝式DC配置來觸發電漿。在實施例中，可用任何合適的壓力觸發電漿。在特定實施例中，壓力可為約略20毫托或更低。

在實施例中，製程110可繼續操作114，操作114包含：將金屬氧基濺射至基板上。在實施例中，可持續濺射操作一段時間，以於基板上提供期望厚度的金屬氧基層。在實施例中，基板上之金屬氧基層具有之成分可實質上類似於金屬氧基靶材的成分。此外，應理解到，濺射製程將使得基板上之金屬氧化物層具有跨基板表面之高均勻度。

應理解到，濺射製程為視線(line of sight)沉積製程。有鑑於此，濺射製程不會導致基板的背側表面上之沉積。與需要考慮具有背側沉積傾向之其他乾式沉積製程（如，原子層沉積(ALD)或化學氣相沉積(CVD)）相比，這是特別有益的。

現請參見第2圖，其顯示根據實施例之用於將金屬氧基層沉積於基板上之製程220的製程流程圖。在實施例中，製程220可始於操作221，其包含：在真空腔室中提供金屬氧基靶材。在實施例中，金屬氧基靶材可實質上類似於製程110中描述之金屬氧基靶材。也就是說，可用冷壓製程、燒結製程、溶液澆鑄製程或類似製程來形成金屬氧基靶材。

在實施例中，製程220可繼續操作222，操作222包含：將惰性氣體流入真空腔室內。在實施例中，惰性氣體可包含氬或類似者。在實施例中，製程220可繼續操作223，操作223包含：將含氧氣體及/或含碳氣體流入真空腔室內。可使用含氧氣體及/或含碳氣體的流量來改變併入基板上之金屬氧基層內之氧及/或碳的量。應理解到，可同時將惰性氣體及含氧源氣體及/或含碳源氣體流入腔室內。此外，伴隨著含氧氣體及/或含碳氣體流動之反應性濺射製程可允許靶材為金屬而非金屬氧基材料。也就是說，沉積的金屬氧基膜的氧和碳可源自含氧氣體及/或含碳氣體，而非源自靶材材料中之氧及碳（或除了源自靶材材料中之氧及碳之外還源自含氧氣體及/或含碳氣體）。

在實施例中，製程220可繼續操作224，操作224包含：在真空腔室中觸發電漿。由於靶材為絕緣材料，因此使用RF或脈衝式DC配置來觸發電漿。在實施例中，可用任何合適的壓力觸發電漿。在特定實施例中壓力可為約略20毫托或更低。

在實施例中，製程220可繼續操作225，操作225包含：將金屬氧基濺射至基板上。在實施例中，可持續濺射操作一段時間，以於基板上提供期望厚度的金屬氧基層。由於含氧源氣體及/或含碳源氣體之流入，基板上之金屬氧基層具有之成分可不同於金屬氧基靶材的成分。此外，應理解到，藉由改變含氧源氣體及/或含碳源氣體的流速，金屬氧基層的成分在穿過金屬氧基層的厚度上可能是不均勻的。舉例而言，可調節金屬氧基層的成分以在與基板的介面處提供改進的附著度，並在穿過金屬氧基層的剩餘厚度上具有改進的敏感度。

現請參見第3圖，其顯示根據實施例之用於將金屬氧基層沉積於基板上之製程330的製程流程圖。在實施例中，製程330可始於操作331，操作331包含：在真空腔室中提供金屬氧基靶材。在實施例中，金屬氧基靶材可實質上類似於製程110中描述之金屬氧基靶材。也就是說，可用冷壓製程、燒結製程、溶液澆鑄製程或類似製程來形成金屬氧基靶材。

製程330可繼續操作332，操作332可包含：在真空腔室中提供靶材，所述靶材包含氧及/或碳。也就是說，可提供多陰極腔室設計。有鑑於此，所沉積之材料成分可不同於金屬氧基靶材的成分。

製程330可繼續操作333，操作333包含：將惰性氣體流入真空腔室內。在實施例中，惰性氣體包含氬或類似者。在一些實施例中，類似於製程220，也可將含碳氣體及/或含氧氣體流入腔室內。

製程330可繼續操作334，操作334包含：在真空腔室中觸發電漿。由於靶材為絕緣材料，因此使用RF或脈衝式DC配置來觸發電漿。在實施例中，可用任何合適的壓力觸發電漿。在特定實施例中，壓力可為約略20毫托或更低。

製程330可繼續操作334，操作334包含：將金屬氧基濺射至基板上。在實施例中，可持續濺射操作一段時間，以於基板上提供期望厚度的金屬氧基層。在實施例中，多陰極配置導致基板上之金屬氧基層所具有之成分不同於金屬氧基靶材的成分。此外，應理解到，濺射製程將使得基板上之金屬氧化物層具有跨基板表面之高均勻度。

在製程330中，使用複數個靶材以於基板上提供金屬氧基膜。應理解到，各種靶材的材料成分可為可用來形成金屬氧基膜之任何成分。舉例而言，第一靶材可包含金屬，且第二靶材可包含氧化物。這類配置可進一步包括：反應性濺射，包括濺射操作期間之含氧氣體及/或含碳氣體之流動。此外，可使用超過兩種靶材。舉例而言，除了金屬靶材及氧化物靶材之外也可包括含碳靶材。

在上文所述之實施例中，靶材包含金屬氧基材料。也就是說，靶材包含金屬、氧及碳。然而，在額外的實施例中，靶材可僅包含金屬。由反應性濺射製程提供併入金屬氧基光阻之額外的元素（如，氧及碳）。也就是說，將包含氧及碳之額外氣體流入真空腔室內，以與金屬反應而形成金屬氧基光阻。以下更詳細地描述使用這類反應性濺射製程之實施例。

現請參見第4圖，其顯示根據實施例之用於將金屬氧基光阻沉積於基板上之製程440的流程圖。在實施例中，製程440可始於操作441，操作441包含：在真空腔室中提供含金屬靶材。在實施例中，金屬可為用於形成金屬氧基光阻之任何合適的金屬。在一個實施例中，金屬為Sn。然而，實施例也可包括例如，但不限於：Sn、In、Hf、Zr、Co、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Mo、W、Os、Re、Pd、Pt、Ti,V、Al、Sb、Bi、Te、As、Ge、Se、Cd、Ag、Pb、Su、Er、Yb、Pr、La、Na、Mg及前述者的合金。

在實施例中，製程440可繼續操作442，操作442包含：將烴類氣體及惰性氣體流入真空腔室內。在實施例中，總氣體流量可為約略50%或更少的烴類氣體及約略50%或更多的惰性氣體。在其他實施例中，總氣體流量可為約略10%或更少的烴類氣體及約略90%或更多的惰性氣體。在又一實施例中，總氣體流量可為約略5%或更少的烴類氣體及約略95%或更多的惰性氣體。

在實施例中，惰性氣體可包含Ar。然而，應理解到，可使用其他惰性氣體或可使用多種不同惰性氣體之混合物。在實施例中，烴類氣體可為任何合適的烴類。舉例而言，烴類氣體可包含甲烷(CH ₄)混合物、乙烷(C ₂H ₆)混合物、丙烷(C ₃H ₈)混合物、異丁烷和正丁烷(C ₄H ₁₀)混合物及異戊烷和正戊烷(C ₅H ₁₂)混合物。應理解到，氣流中存在氫可能是造成沉積期間反應路徑打開之原因，這可能會增加金屬與碳間之反應。

在實施例中，製程440可繼續操作443，操作443包含：在真空腔室中觸發電漿。在實施例中，可在烴類氣體及惰性氣體流入期間觸發電漿。也就是說，可實質上彼此並行實施操作442及443。在其他實施例中，可在操作442前實施操作443。在實施例中，使用RF或脈衝式DC配置來觸發電漿。在實施例中，可用任何合適的壓力觸發電漿。在特定實施例中，壓力可為約略20毫托或更低。儘管本文提供了各種電漿設定之實例，但應理解到，可使用大範圍的電漿設定及電性設置來實施操作443。

在實施例中，製程440可繼續可選的操作444，可選的操作444包含：將氧及/或氫的補充源提供至真空腔室內。在實施例中，額外的氧氣流可增加金屬氧基光阻中之金屬-氧鍵結的百分比。此外，如上文更詳細地描述，氫的過量流改善了反應途徑。在實施例中，氫及氧源可包含，但不限於：O ₂、H ₂、醛類、CO ₂、CO、H ₂O、N ₂O、NO ₂及H ₂O ₂。

在實施例中，製程440可繼續操作445，操作445包含：在真空腔室中將金屬氧基濺射至基板上。在實施例中，在實施例中，離子化氣體轟擊金屬靶材的表面並反應而形成鍵結，包括，但不限於：金屬-碳鍵結、金屬-氧鍵結及前述者之氫化物。接著將所得材料沉積於基板上，以形成金屬氧基光阻。

在實施例中，製程440可繼續可選的操作446，可選的操作446包含：用電漿處理來處理金屬氧基光阻。在實施例中，電漿處理可包括電漿，電漿包含，但不限於：碳、氫及氧。源氣體可包括，但不限於：O ₂、H ₂、烴類、醛類、CO ₂、CO、H ₂O及H ₂O ₂。

在實施例中，可將金屬氧基光阻曝光（如，用DUV或EUV輻照）。接著可將曝光的金屬氧基光阻顯影。顯影化學品可為任何合適的顯影劑化學品。在實施例中，可在水中製備無機鹼，且可取決於金屬氧基光阻的需要調整濃度及顯影時間。在實施例中，顯影劑化學品可包括第1族及/或第2族 氫氧化物（如，NH ₄OH、NaHCO ₃、NaCO ₃、N(CH ₃) ₄OH、胺類等）。有機溶劑可包括：2-庚酮、IPA、辛酮、甲苯、己烷及其他有機溶劑。在特定實施例中，可使用0.05M的NaOH顯影劑。

現請參見第5圖，其顯示根據實施例之用於在真空腔室中將金屬氧基光阻沉積於基板上之製程550的流程圖。在實施例中，製程550可始於操作551，操作551包含：在真空腔室中提供含金屬靶材。在實施例中，金屬可為用於形成金屬氧基光阻之任何合適的金屬。在一個實施例中，金屬為Sn。然而，實施例也可包括例如，但不限於：Sn、In、Hf、Zr、Co、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Mo、W、Os、Re、Pd、Pt、Ti,V、Al、Sb、Bi、Te、As、Ge、Se、Cd、Ag、Pb、Su、Er、Yb、Pr、La、Na、Mg及前述者的合金。

在實施例中，製程550可繼續操作552，操作552包含：在真空腔室中提供含碳靶材。在實施例中，含碳靶材可進一步包含氫。也就是說，實施例可包括多靶材濺射系統。兩個靶材提供了用於形成金屬氧基光阻之金屬和碳。

在實施例中，製程550可繼續操作553，操作553包含：將烴類氣體及惰性氣體流入真空腔室內。在實施例中，總氣體流量可為約略50%或更少的烴類氣體及約略50%或更多的惰性氣體。在其他實施例中，總氣體流量可為約略10%或更少的烴類氣體及約略90%或更多的惰性氣體。在又一實施例中，總氣體流量可為約略5%或更少的烴類氣體及約略95%或更多的惰性氣體。

在實施例中，惰性氣體可包含Ar。然而，應理解到，可使用其他惰性氣體或可使用多種不同惰性氣體之混合物。在實施例中，烴類氣體可為任何合適的烴類。舉例而言，烴類氣體可包含甲烷(CH ₄)混合物、乙烷(C ₂H ₆)混合物、丙烷(C ₃H ₈)混合物、異丁烷和正丁烷(C ₄H ₁₀)混合物及異戊烷和正戊烷(C ₅H ₁₂)混合物。應理解到，氣流中存在氫可能是造成沉積期間反應路徑打開之原因，這可能會增加金屬與碳間之反應。

在實施例中，製程550可繼續操作554，操作554包含：在真空腔室中觸發電漿。在實施例中，可在烴類氣體及惰性氣體流入期間觸發電漿。也就是說，可實質上彼此並行實施操作553及554。在實施例中，使用RF或脈衝式DC配置來觸發電漿。在實施例中，可用任何合適的壓力觸發電漿。在特定實施例中，壓力可為約略20毫托或更低。儘管本文提供了各種電漿設定之實例，但應理解到，可使用大範圍的電漿設定及電性設置來實施操作554。

在實施例中，製程550可繼續可選的操作555，可選的操作555包含：將氧及/或氫的補充源提供至真空腔室內。在實施例中，額外的氧氣流可增加金屬氧基光阻中之金屬-氧鍵結的百分比。此外，如上文更詳細地描述，氫的過量流改善了反應途徑。在實施例中，氫及氧源可包含，但不限於：O ₂、H ₂、醛類、CO ₂、CO、H ₂O、N ₂O、NO ₂及H ₂O ₂。

在實施例中，製程550可繼續操作556，操作556包含：在真空腔室中將金屬氧基濺射至基板上。在實施例中，離子化氣體轟擊金屬靶材及碳靶材的表面並驅動反應而形成鍵結，包括，但不限於：金屬-碳鍵結、金屬-氧鍵結及前述者之氫化物。接著將所得材料沉積於基板上，以形成金屬氧基光阻。

在實施例中，製程550可繼續可選的操作557，可選的操作557包含：用電漿處理來處理金屬氧基光阻。在實施例中，電漿處理可包括電漿，電漿包含，但不限於：碳、氫及氧。源氣體可包括，但不限於：O ₂、H ₂、烴類、醛類、CO ₂、CO、H ₂O及H ₂O ₂。

在實施例中，可對金屬氧基光阻進行曝光和顯影。曝光和顯影劑化學品可實質上類似於上文就製程440描述之顯影劑化學品。在特定實施例中，可使用0.05M的NaOH顯影劑。

現請參見第6圖，其顯示根據實施例之用於在真空腔室中將金屬氧基光阻沉積於基板上之製程660的流程圖。在實施例中，製程660可始於操作661，操作661包含：在真空腔室中提供靶材，所述靶材包含金屬、碳、氫及氧。在實施例中，靶材的材料成分可為將在基板上沉積之金屬氧基光阻的期望成分。可用各種處理技術製造靶材。在一個實施例中，金屬氧基粉末可經冷壓以形成靶材。額外實施例可包括金屬氧基粉末的燒結製程以形成靶材。在又一實施例中，金屬氧基靶材為溶液鑄件並經固化。在一個實施例中，金屬為Sn。然而，實施例也可包括例如，但不限於： Sn、In、Hf、Zr、Co、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Mo、W、Os、Re、Pd、Pt、Ti,V、Al、Sb、Bi、Te、As、Ge、Se、Cd、Ag、Pb、Su、Er、Yb、Pr、La、Na、Mg及前述者的合金。

在實施例中，製程660可繼續操作662，操作662包含：將惰性氣體流入真空腔室內。在實施例中，惰性氣體包含Ar。然而，應理解到，亦可使用其他惰性氣體。

在實施例中，製程660可繼續操作663，操作663包含：在真空腔室中觸發電漿。在實施例中，可在惰性氣體流入期間觸發電漿。也就是說，可實質上彼此並行實施操作662及663。在實施例中，使用RF或脈衝式DC配置來觸發電漿。在實施例中，可用任何合適的壓力觸發電漿。在特定實施例中，壓力可為約略20毫托或更低。儘管本文提供了各種電漿設定之實例，但應理解到，可使用大範圍的電漿設定及電性設置來實施操作663。

在實施例中，製程660可繼續操作664，操作664包含：在真空腔室中將金屬氧基濺射至基板上。在實施例中，離子化氣體轟擊金屬氧基靶材的表面，且材料接著沉積於基板上以形成金屬氧基光阻。

在實施例中，製程660可繼續可選的操作665，可選的操作665包含：用電漿處理來處理金屬氧基光阻。在實施例中，電漿處理可包括電漿，電漿包含，但不限於：碳、氫及氧。源氣體可包括，但不限於：O ₂、H ₂、烴類、醛類、CO ₂、CO、H ₂O及H ₂O ₂。

在實施例中，可對金屬氧基光阻進行曝光和顯影。曝光和顯影劑化學品可實質上類似於上文就製程440描述之顯影劑化學品。在特定實施例中，可使用0.05M的NaOH顯影劑。

現請參見第7圖，其顯示根據實施例之用於在真空腔室中將金屬氧基光阻沉積於基板上之製程770的流程圖。在實施例中，製程770可始於操作771，操作771包含：在真空腔室中提供含金屬靶材。在實施例中，金屬可為用於形成金屬氧基光阻之任何合適的金屬。在一個實施例中，金屬為Sn。然而，實施例也可包括例如，但不限於：Sn、In、Hf、Zr、Co、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Mo、W、Os、Re、Pd、Pt、Ti,V、Al、Sb、Bi、Te、As、Ge、Se、Cd、Ag、Pb、Su、Er、Yb、Pr、La、Na、Mg及前述者的合金。在一些實施例中，除了金屬外，靶材可視情況包含氫。

在實施例中，製程770可繼續操作772，操作772包含：在真空腔室中提供含碳靶材。在實施例中，含碳靶材可進一步包含氫。在實施例中，碳靶材可視情況包含氫。也就是說，實施例可包括多靶材濺射系統。兩個靶材提供了用於形成金屬氧基光阻之金屬和碳。

在實施例中，製程770可繼續操作773，操作773包含：將惰性氣體流入真空腔室內。在實施例中，惰性氣體可包含Ar。然而，應理解到，可使用其他惰性氣體或可使用多種不同惰性氣體之混合物。應理解到，金屬靶材及碳靶材中之一或二者中存在氫可能是造成沉積期間反應路徑打開之原因，這可能會增加金屬與碳間之反應。

在實施例中，製程770可繼續操作774，操作774包含：在真空腔室中觸發電漿。在實施例中，可在惰性氣體流入期間觸發電漿。也就是說，可實質上彼此並行實施操作773及774。在實施例中，使用RF或脈衝式DC配置來觸發電漿。在實施例中，可用任何合適的壓力觸發電漿。在特定實施例中，壓力可為約略20毫托或更低。儘管本文提供了各種電漿設定之實例，但應理解到，可使用大範圍的電漿設定及電性設置來實施操作774。

在實施例中，製程770可繼續可選的操作775，可選的操作775包含：將氧及/或氫的補充源提供至真空腔室內。在實施例中，額外的氧氣流可增加金屬氧基光阻中之金屬-氧鍵結的百分比。此外，如上文更詳細地描述，氫的過量流改善了反應途徑。在實施例中，氫及氧源可包含，但不限於：O ₂、H ₂、醛類、CO ₂、CO、H ₂O、N ₂O、NO ₂及H ₂O ₂。

在實施例中，製程770可繼續操作776，操作776包含：在真空腔室中將金屬氧基濺射至基板上。在實施例中，離子化氣體轟擊金屬靶材及碳靶材的表面並驅動反應而形成鍵結，包括，但不限於：金屬-碳鍵結、金屬-氧鍵結及前述者之氫化物。接著將所得材料沉積於基板上，以形成金屬氧基光阻。

在實施例中，製程770可繼續可選的操作777，可選的操作777包含：用電漿處理來處理金屬氧基光阻。在實施例中，電漿處理可包括電漿，電漿包含，但不限於：碳、氫及氧。源氣體可包括，但不限於：O ₂、H ₂、烴類、醛類、CO ₂、CO、H ₂O及H ₂O ₂。

在實施例中，可對金屬氧基光阻進行曝光和顯影。曝光和顯影劑化學品可實質上類似於上文就製程440描述之顯影劑化學品。在特定實施例中，可使用0.05M的NaOH顯影劑。

使用反應性濺射製程的好處之一是靶材（或多個靶材）的材料成分不需要與用於金屬氧基光阻之目標材料成分相匹配。也就是說，藉由改變氣體（如，烴類、氧源、氫源、惰性氣體等）的流動，可以改變金屬氧基光阻的成分。除了通常在材料成分上提供彈性之外，光阻層在光阻層的厚度上可具有不均勻的成分。舉例而言，光阻的第一層可具有與第二披覆層不同之成分。用於形成此類金屬氧基光阻之製程880的實施例顯示於第8A圖中。

在實施例中，製程880可始於操作881，操作881包含：在真空腔室中將第一金屬氧基層濺射至基板上。在實施例中，形成第一金屬氧基層之濺射製程可類似於本文所述之任何金屬氧基沉積製程。

在實施例中，製程880可繼續操作882，操作882包含：在真空腔室中將第二金屬氧基層濺射至第一金屬氧基層上。第二金屬氧基層可具有與第一金屬氧基層不同的材料成分。結構的實例顯示於第8B圖。如所示，第一金屬氧基層802位於基板801上方，且第二金屬氧基層803位於第一金屬氧基層802上方。在特定實施例中，第一金屬氧基層802的厚度可小於第二金屬氧基層803的厚度。舉例而言，可針對附著性質調整第一金屬氧基層802，且可針對敏感度性質調整第二金屬氧基層802。然而，應理解到，可針對任何期望的光阻性質調整第一金屬氧基層802及第二金屬氧基層803。

在實施例中，也可將額外的層形成在第二金屬氧基層803上方。舉例而言，第8C圖顯示複數個金屬氧基層802至806。複數個層可形成穿過光阻的厚度之成分梯度。

現請回到製程880，製程880可繼續可選的操作883，可選的操作883包含：用電漿處理來處理多層金屬氧基光阻。在實施例中，電漿處理可包括電漿，電漿包含，但不限於：碳、氫及氧。源氣體可包括，但不限於：O ₂、H ₂、烴類、醛類、CO ₂、CO、H ₂O及H ₂O ₂。

現請參見第9A圖，其顯示根據實施例之PVD工具990的剖面圖。在實施例中，PVD工具990包含真空腔室996。腔室996可適用於低壓操作，如低於約略20毫托。在實施例中，可由耦接至腔室996之真空提供真空壓力。在實施例中，氣體源可以流體方式耦接至腔室996。舉例而言，氣體源991至993可以流體方式耦接至腔室996。可由閥994控制各氣體991至993之流動。在實施例中，氣體源991可為惰性氣體，氣體源992可為含氧氣體，且氣體源993可為含碳氣體。

在實施例中，PVD工具990可包含基座997。可由基座997支撐基板998。在一些實施例中，基板998可突出基座997的邊緣。儘管有突出，金屬氧基層不沉積於基板998的背側表面上，因為PVD製程為視線沉積製程。基座可具有熱控制（如，冷卻及/或加熱），以控制基板998的溫度。在實施例中，可用夾持方案（如靜電夾持或真空夾持）將基板998固定至基座997。

在實施例中，PVD工具990可進一步包含靶材995。可將靶材設置在基座997對面。在實施例中，靶材995可包含金屬氧基材料成分。金屬氧基靶材995可包含金屬（如，Sn、Hf、Zr等）、氧及碳。在特定實施例中，金屬氧基靶材包含Sn、氧及碳。可用各種處理技術製造靶材995。在一個實施例中，金屬氧基粉末可經冷壓以形成靶材。額外實施例可包括金屬氧基粉末的燒結製程。在又一實施例中，金屬氧基為溶液鑄件並經固化。在實施例中，可將固體金屬氧基材料附接至金屬板。雖然示出形成金屬氧基靶材995之方法的具體實例，但應理解到，可用任何合適的製程形成金屬氧基靶材995。

在實施例中，可就PVD製程將靶材995用作陰極。有鑑於此，來自電漿之離子轟擊靶材995以使濺射製程能夠進行。在實施例中，可設置PVD工具990用於RF濺射或脈衝式DC濺射。由於靶材995為絕緣材料，因此這類方案可能是必要的。在實施例中，靶材995可經主動式冷卻。也就是說，冷卻劑源（未示出）可向靶材995供應冷卻流體。

現請參見第9B圖，其顯示根據其他實施例之PVD工具990的剖面圖。除第9B圖中的PVD工具990為多陰極工具外，第9B圖中的PVD工具990可實質上類似於第9A圖中的PVD工具990。具體而言，實施例可包括第一靶材995 _A及第二靶材995 _B。儘管顯示兩個靶材995，但應理解到，PVD工具990中可包括任何數量的靶材995。舉例而言，靶材995 _A可具有金屬氧基成分，而靶材995 _B可包含氧及/或碳。在又一實施例中，靶材995 _A可包含金屬，而靶材995 _B可包含氧化物材料。多靶材995之使用允許調製在基板998上沉積之層的成分。有鑑於此，可調節與基板998交界之沉積層的一部分使其具有高附著度，且可針對敏感度調節沉積層的其餘部分。

第10圖繪示了電腦系統1000及其之中可被執行之指令集的示範型機器之圖示，其中指令集是用來使機器進行本文中所描述的方法之任何一或多者。在替代實施例中，機器可被連接（如，網路連接）至在區域網路(LAN)、內部網路、外部網路，或網際網路中之其他機器。機器可操作為主從網路環境之伺服器或客戶端機器，或為在點對點（或分散式）網路環境之對等機器。機器可以是個人電腦(PC)、平板個人電腦、機頂盒(set-top box；STB)、個人數位助理(PDA)、行動電話、網路電器、伺服器、網路路由器、交換器或橋接器，或能執行被機器所採取之具體行動之指令集（循序或其他方式）的任何機器。另外，儘管只有單一機器被顯示，但術語「機器(machine)」應該也被當成包括單獨或共同地執行一組（或多組）指令，以進行本文所述之方法的任一或多者之機器（如，電腦）的任何集合。

範例電腦系統1000包括處理器1002、主記憶體1004（如，唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體(DRAM)，如同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)或Rambus動態隨機存取記憶體(RDRAM)等）、靜態記憶體1006（如，快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體(SRAM)、MRAM等），和次要記憶體1018（如，資料儲存裝置），上述各者彼此間藉由匯流排1030互相通訊。

處理器1002代表一或多個通用處理裝置，如微處理器、中央處理單元等。更明確地，處理器1002可以是複雜指令集計算(CISC)微處理器、精簡指令集計算(RISC)微處理器、極長指令字(VLIW)微處理器、實施其他指令集之處理器，或實施指令集之組合的處理器。處理器1002也可以是一或多個特用處理裝置，如特殊應用積體電路(ASIC)、場式可程式閘陣列(FPGA)、數位訊號處理器(DSP)、網路處理器，或類似者。處理器1002可經配置以執行用來進行本文所述操作之處理邏輯1026。

電腦系統1000可進一步包括網路介面裝置1008。電腦系統1000也可包括視訊顯示器1010（如，液晶顯示器(LCD)、發光二極體顯示器(LED)、陰極射線管(CRT)）、文數輸入裝置1012（如，鍵盤）、游標控制裝置1014（如，滑鼠），和訊號產生裝置1016（如，喇叭）。

次要記憶體1018可包括機器可存取儲存媒體（或更特定地，電腦可讀儲存媒體）1032，在該儲存媒體中儲存收錄本文所述的方法或功能之任一或多者的一或更多組指令（如，軟體1022）。在電腦系統1000執行軟體1022期間，軟體1022也可完全或至少部分地駐留在主記憶體1004及/或處理器1002內，主記憶體1004和處理器1002也構成機器可讀儲存媒體。軟體1022可進一步經由網路介面裝置1008在網路1020上被傳遞或接收。

儘管機器可存取儲存媒體1032在一示範實施例中是被顯示為單一媒體，但術語「機器可讀儲存媒體(machine-readable storage medium)」應被當成包括儲存一或更多套指令集之單一媒體或多個媒體（如集中式或分散式資料庫，及/或結合快取與伺服器）。術語「機器可讀儲存媒體」也應被當成包括能儲存或編碼用於被機器執行的指令集與使機器進行本揭示內容的方法之任一或多者的任何媒體。術語「機器可讀儲存媒體」因此應被當成包括（但不僅限於）固態記憶體，及光學與磁學媒體。

根據本揭示內容之實施例，機器可存取儲存媒體具有儲存於該媒體上的指令，所述指令可導致資料處理系統進行將金屬氧基光阻沉積於基板上之方法。所述方法包括：在真空腔室中提供金屬氧基靶材，並將惰性氣體流入真空腔室內。在實施例中，所述方法進一步包含：在真空腔室中觸發電漿，並在真空腔室中將金屬氧基濺射至基板上。

因此，已揭示使用PVD製程形成金屬氧基光阻之方法。

110,220,330,440,550,660,770,880:製程 111~114,221~225,331~335,441~446,551~557,661~665,771~777,881~883:操作 801:基板 802:第一金屬氧基層 803:第二金屬氧基層 804,805,806:金屬氧基層 990:PVD工具 991,992,993:氣體源 994:閥 995,995 _A,995 _B:靶材 996:腔室 997:基座 998:基板 1000:電腦系統 1002:處理器 1004:主記憶體 1006:靜態記憶體 1008:網路介面裝置 1010:視訊顯示器 1012:文數輸入裝置 1014:游標控制裝置 1016:訊號產生裝置 1018:次要記憶體 1020:網路 1022:軟體 1026:處理邏輯 1030:匯流排 1032:機器可存取儲存媒體

第1圖為製程流程圖，其圖解，根據實施例，以金屬氧基靶材進行之物理氣相沉積(PVD)製程。

第2圖為製程流程圖，其圖解，根據實施例，以金屬氧基靶材及含氧源氣體流及/或含碳源氣體流進行之PVD製程。

第3圖為製程流程圖，其圖解以複數個靶材進行之PVD製程，其中複數個靶材具有不同的材料成分。

第4圖為製程流程圖，其圖解，根據實施例，以金屬靶材及烴類氣體流進行之PVD製程。

第5圖為製程流程圖，其圖解，根據實施例，以金屬靶材及碳靶材還有烴類氣體流進行之PVD製程。

第6圖為製程流程圖，其圖解，根據實施例，以包含金屬、碳及氫的靶材進行之PVD製程。

第7圖為製程流程圖，其圖解，根據實施例，以包含氫的含金屬靶材進行之PVD製程。

第8A圖為製程流程圖，其圖解，根據實施例，用於在基板上方沉積不均勻層之PVD製程。

第8B圖為根據實施例的基板上方之金屬氧基層的剖面圖，其中金屬氧基層包含不均勻材料成分。

第8C圖為根據實施例的基板上方之金屬氧基層的剖面圖，其中金屬氧基層具有穿過金屬氧基層的厚度之成分梯度。

第9A圖為根據實施例之具有金屬氧基靶材之PVD工具的剖面圖。

第9B圖為根據實施例之具有複數個靶材之PVD工具的剖面圖。

第5圖繪示根據本揭示內容的實施例之範例電腦系統的方塊圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

110:製程

111~114:操作

Claims (20)

1. 一種將一金屬氧基光阻(metal oxo photoresist)形成於一基板上之方法，包含以下步驟： 在一真空腔室中提供一靶材，其中該靶材包含一金屬； 將一烴類氣體(hydrocarbon gas)及一惰性氣體流入該真空腔室內； 在該真空腔室中觸發一電漿；以及 將該金屬氧基光阻沉積於該基板上，其中該金屬氧基光阻包含金屬-碳鍵結及金屬-氧鍵結。
2. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟： 將氧的一補充源流入該真空腔室內。
3. 如請求項2所述之方法，其中氧的該補充源包含以下一或多者：O ₂、醛類、CO ₂、CO、H ₂O、N ₂O、NO ₂及H ₂O ₂。
4. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟： 將氫的一補充源流入該真空腔室內。
5. 如請求項4所述之方法，其中氫的該補充源包含以下一或多者：H ₂、醛類、H ₂O及H ₂O ₂。
6. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟： 將氧的一補充源及氫的一補充源流入該真空腔室內。
7. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟： 以一電漿處理來處理該金屬氧基光阻。
8. 如請求項7所述之方法，其中該電漿處理包含具以下一或多者之一電漿：C、H及O。
9. 如請求項8所述之方法，其中用於該電漿處理之一源氣體包含以下一或多者：O ₂、H ₂、烴類、醛類、CO ₂、CO及H ₂O。
10. 如請求項1所述之方法，其中該烴類氣體的一流量為流入該真空腔室內之一總氣體流量之約略50%或更少。
11. 如請求項10所述之方法，其中該烴類氣體的該流量為流入該真空腔室內之該總氣體流量之約略5%，且其中該惰性氣體的一流量為流入該真空腔室內之該總氣體流量之約略95%。
12. 一種將一金屬氧基光阻(metal oxo photoresist)形成於一基板上之方法，包含以下步驟： 在一真空腔室中提供一第一靶材，其中該第一靶材包含一金屬； 在該真空腔室中提供一第二靶材，其中該第二靶材包含碳； 將一烴類氣體一惰性氣體流入該真空腔室內； 在該真空腔室中觸發一電漿；以及 將該金屬氧基光阻沉積於該基板上，其中該金屬氧基光阻包含金屬-碳鍵結及金屬-氧鍵結。
13. 如請求項12所述之方法，其中該第一靶材進一步包含氫。
14. 如請求項12所述之方法，其中該第二靶材進一步包含氫。
15. 如請求項12所述之方法，其中該第一靶材進一步包含氫且該第二靶材進一步包含氫。
16. 如請求項12所述之方法，進一步包含以下步驟： 以一電漿處理製程來處理該金屬氧基光阻。
17. 如請求項12所述之方法，進一步包含以下步驟： 將氧及/或氫的一的補充源流入該真空腔室內。
18. 一種將一金屬氧基光阻(metal oxo photoresist)沉積於一基板上之方法，包含以下步驟： 在一真空腔室中，將一第一金屬氧基層濺射至該基板上，其中該第一金屬氧基層具有一第一化合物；以及 將一第二金屬氧基層濺射至該第一金屬氧基層上，其中該第二金屬氧基層具有一第二化合物，該第二化合物與該第一化合物相異。
19. 如請求項18所述之方法，其中該第一金屬氧基層經調整以增進附著度，且其中該第二金屬氧基層經調整以增進敏感度。
20. 如請求項18所述之方法，其中該第二層比該第一層更厚。

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