TW202418368A - 用於20 nm以下間距EUV圖案化之選擇性沉積 - Google Patents

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Abstract

描述了選擇性沉積含碳層的方法。示例性處理方法可包括用臭氧或過氧化氫中的一或多個處理包含含碳表面及含矽表面的基板以鈍化該含矽表面。在一或多個實施例中，隨後藉由在基板上方流動第一前驅物來在含碳表面上而非在含矽表面上選擇性沉積含碳層，以在含碳表面上而非在含矽表面上形成初始含碳膜的第一部分。方法可包括從基板移除第一前驅物流出物。第二前驅物可隨後在基板上方流動以與初始含碳層的第一部分反應。方法可包括從基板移除第二前驅物流出物。

Description

用於20　nm以下間距EUV圖案化之選擇性沉積
本揭示的實施例係關於用於選擇性沉積基於碳的膜的方法。特定而言，本揭示的實施例涉及相對於含矽表面（諸如矽及氧化矽(SiO x)表面）在含碳表面上選擇性沉積基於碳的層的方法。
光微影採用光阻劑（為光敏膜）將負或正影像轉印到基板（例如，半導體晶圓）上。在用光阻劑塗佈基板之後，將經塗佈的基板暴露於活化輻射源，此導致在表面的暴露區域中的化學轉變。取決於所採用的光阻劑的類型，光阻劑塗佈的基板隨後用顯影劑溶液處理以溶解或以其他方式移除經塗佈基板的輻射暴露或未暴露區域。
當前的EUV圖案化製程存在底層開口低效的问题。化學增幅阻劑(chemically amplified resist; CAR)的錐形形狀及CAR相對於底層的有限高度可能會導致小間距EUV圖案化中低效的底層蝕穿。解決此等問題的當前途徑涉及在EUV曝光及顯影之前增加CAR厚度，並且藉由金屬摻雜增加相對於底層的CAR蝕刻選擇性。然而，此等途徑可以導致橋接缺陷或留下難以移除的CAR殘留物。
由此，在本領域中持續需要用於改進沉積選擇性並且避免在EUV圖案化期間遇到的問題的方法。
本揭示的一或多個實施例涉及一種選擇性沉積膜的方法。選擇性沉積膜的方法包含：在包含含碳表面及含矽表面的基板上方流動第一前驅物以在含碳表面上形成含碳層的第一部分，第一前驅物包含第一反應性基團；從基板移除包含第一前驅物的第一前驅物流出物；在基板上方流動包含第二反應性基團的第二前驅物以與第一反應性基團反應來在基板的含碳表面上而不在含矽表面上形成含碳層；以及從基板移除包含第二前驅物的第二前驅物流出物。
本揭示的另一實施例涉及一種選擇性沉積膜的方法。在一或多個實施例中，選擇性沉積膜的方法包含用臭氧或過氧化氫中的一或多個處理包含含碳表面及含矽表面的基板以在含矽表面上形成羥基；將含矽表面及羥基暴露於烷基化前驅物以形成鈍化表面，其中烷基化前驅物具有通式(A) 其中R 3及R 4獨立地包含氫、烷基、鹵化物、烯基、芳基或芳族基團、環烷基、及三甲基矽基(Si(CH 3) 3)中的一或多個，並且其中q係在從0至5的範圍中的整數：在基板上方流動第一前驅物，第一前驅物具有通式R 1-(X) n，其中R 1包含烷基、烯基、芳基或芳族基團、及環烷基中的一或多個，X n包含羥基、醛基、酮基、酸基、胺基、異氰酸酯基、硫氰酸酯基、及醯氯基中的一或多個，並且n係在從1至6的範圍中的整數，其中第一前驅物與含碳表面上的反應性基團反應以在含碳表面上形成含碳層的第一部分；從基板移除包含第一前驅物的第一前驅物流出物；在基板上方流動第二前驅物以在含碳表面上而不在鈍化表面上形成含碳層，第二前驅物具有通式R 2-(Y) n，其中R 2包含烷基、烯基、芳基或芳族基團、及環烷基中的一或多個，Y n包含羥基、醛基、酮基、酸基、胺基、異氰酸酯基、硫氰酸酯基、及醯氯基中的一或多個，並且n係在從1至6的範圍中的整數，其中第二前驅物與第一部分反應以形成含碳層；以及從基板移除包含第二前驅物的第二前驅物流出物。
在描述本發明的若干示例性實施例之前，將理解，本發明不限於在以下描述中闡述的構造或製程步驟的細節。本發明能夠具有其他實施例並且以各種方式實踐或進行。
如本文使用的術語「約」意指近似或幾乎，並且在所闡述的數值或範圍的上下文中意指數值的±15%或更小的變化。例如，相差達±14%、±10%、±5%、±2%、或±1%的值將滿足約的定義。
如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「基板」或「晶圓」指其上製程起作用的表面、或表面的部分。如亦將由熟習此項技術者所理解，除非上下文另外明確地指出，提及基板亦可以指基板的僅一部分。此外，提及在基板上沉積可以意指裸基板及其上沉積或形成有一或多個膜或特徵的基板。
如本文所使用，「基板」或「基板表面」指其上執行膜處理的基板的任何部分或在基板上形成的材料表面的部分。例如，取決於應用，其上可以執行處理的基板表面包括材料，諸如矽、氧化矽、氮化矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石、及任何其他材料。基板包括但不限於半導體晶圓。基板可暴露至預處理製程以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火、UV固化、電子束固化及/或烘焙基板表面。除了直接在基板本身的表面上的膜處理之外，在本揭示中，如下文更詳細揭示，所揭示的任何膜處理步驟亦可在基板上形成的底層上執行，並且術語「基板表面」意欲包括如上下文指出的此種底層。因此，例如，在膜/層或部分膜/層已經沉積到基板表面上的情況下，新沉積的膜/層的暴露表面變為基板。基板可具有各種尺寸，諸如200 mm或300 mm直徑晶圓，以及矩形或方形面板。在一些實施例中，基板包含剛性離散材料。
術語「在…上」指示在元件之間存在直接接觸。術語「直接在…上」指示在元件之間存在直接接觸而沒有中介元件。
如本文使用，「極UV」、「EUV」、或類似者指在10 nm至124 nm的近似範圍中的輻射。在一些實施例中，EUV輻射、極紫外光（亦稱為EUV光）係在10 nm至15 nm的範圍中。在一或多個實施例中，採用波長為約13.5 nm的EUV光。
如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「前驅物」、「反應物」、「反應性氣體」及類似者可互換使用以指可以與基板表面反應的任何氣體物質。
如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「反應性化合物」、「反應性氣體」、「反應性物質」、「前驅物」、「處理氣體」及類似者可互換使用以意謂具有在表面反應（例如，化學吸附、氧化、還原、環加成）中能夠與基板或基板上的材料反應的物質的材料(substance)。將基板、或基板的部分相繼暴露於兩種或多種反應性化合物，該等反應性化合物被引入處理腔室的反應區中。
如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「含碳表面」指含有碳的表面、層、或表面的部分。含碳表面可含有任何適宜量的碳。例如，在一些實施例中，含碳表面係由含有碳的聚合材料構成的光阻劑。在一或多個實施例中，含碳表面包含EUV光阻劑的化學增幅阻劑(CAR)層。在其他實施例中，含碳表面可包含非晶碳層。
如在本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「含矽表面」指含有矽的表面、層、或表面的部分。含矽表面可含有任何適宜量的矽。在一或多個實施例中，含矽表面包含在光阻層下方的旋塗玻璃層。
含碳材料可在半導體元件製造時用於數種結構及製程，包括作為遮罩材料、抗蝕刻材料、及溝槽填充材料，以及其他應用。用於含碳材料的應用的更具體實例包括形成熱植入硬遮罩、金屬閘極(metal gate; MG)-切割硬遮罩、金屬閘極製造、及反色調圖案化、自對準圖案化等等。本技術包括使用分子層沉積(molecular layer deposition; MLD)在含碳表面上選擇性形成此等含碳材料。
在一或多個實施例中，基板係用於EUV顯影及處理的EUV基板。因此，在一或多個實施例中，基板包含在旋塗玻璃層、硬遮罩層、及目標層中的一或多個上的化學增幅阻劑(CAR)層。在小間距EUV圖案化中，存在可藉由錐形CAR形狀及相對於底層受限的CAR高度/ES導致的低效的底層蝕穿。為了解決此問題，在EUV曝光及顯影之前，可增加CAR厚度，並且相對於底層的CAR蝕刻選擇性藉由金屬摻雜增加。然而，此等途徑會導致CAR部分顯影及橋接缺陷，並且可能導致底層中的橋接缺陷（當CAR的ES不夠高時）或留下難以移除的CAR殘留物。一或多個實施例有利地使用在基板的含碳表面上而不在基板的含矽表面（例如，矽或氧化矽）上的選擇性沉積含碳層以解決所論述的問題。
一或多個實施例的方法有利地結合矽或氧化矽表面鈍化與含碳膜的分子層沉積(MLD)以實現CAR的可控輪廓修復及高度補充。在一或多個實施例中，方法有利地導致沒有橋接效應、沒有難以移除的CAR殘留物、良好控制的製程流、具有可控的非錐形輪廓轉移的有效的底層蝕穿、及用於較小間距圖案化的高潛力。
本技術的實施例包括用於在含碳表面上選擇性形成含碳材料同時實質上沒有含碳材料在含矽表面（例如，矽(Si)表面或氧化矽(SiO x)表面）上沉積的處理方法。在一或多個實施例中，含碳膜藉由分子層沉積(MLD)在含碳表面上選擇性形成。
在一或多個實施例中，含碳表面可以經預處理或鈍化並且分子層沉積(MLD)可以用於在含碳表面上而不在含矽表面上選擇性形成含碳層。
在其他實施例中，具有含碳表面及含矽表面（例如，矽(Si)或氧化矽(SiO x)）的基板用臭氧(O 3)或過氧化氫(H 2O 2)中的一或多個處理以在矽或氧化矽表面上形成羥基(-OH)。基板隨後暴露於烷基化前驅物，該烷基化前驅物與羥基(-OH)相互作用或反應以在矽或氧化矽表面上形成鈍化表面。
示例性MLD方法可包括將第一沉積前驅物提供到基板的含碳表面，其中前驅物在表面上形成第一層（例如，第一單層）。在形成第一層期間或之後，未結合的沉積流出物（可包括第一沉積前驅物的未結合分子）從其中暴露半導體基板的處理區域移除。可隨後將第二沉積前驅物引至基板，其中第二沉積前驅物的分子結合到第一層上的反應性部分以在含碳表面上而不在或較少在非金屬表面上形成第二層（例如，第二單層）。在形成第二層期間或之後，從處理區域移除未結合的沉積流出物，其可包括第二沉積前驅物的未結合分子。基板現具有結合到基板的含碳表面的含碳材料層，並且沒有或較少含碳材料在矽或氧化矽表面上沉積。第一及第二層的額外化合物層可在所沉積層上累積，直到累積的化合物層的數量達到在基板的含碳表面上的含碳材料的期望厚度。化合物層可隨後經退火、或電漿處理以在基板的含碳表面上形成含碳材料。
一或多個實施例有利地提供了針對在半導體基板上形成含碳材料的習知方法的問題的解決方案。例如，與使用旋塗碳(spin-on-carbon; SOC)及可流動化學氣相沉積(flowable chemical-vapor-deposition; FCVD)方法形成的含碳材料相比，本技術形成具有顯著較少的空隙、斷裂、及其他實體缺陷的含碳材料。與利用SOC及FCVD形成的材料相比，本技術亦可形成具有較高密度及較低孔隙度的含碳材料。當所沉積的材料經處理以形成最終材料時，在許多SOCS及FCVD前驅物中發現的高位準氫導致高收縮位準。在處理之後收縮高達50體積%對於所沉積的SOC及FCVD材料而言並不少見，此在經處理材料中產生間隙、特徵、及空隙，以及在與材料接觸的基板特徵上產生應力。本技術產生具有所沉積材料的小於10體積%的收縮（例如，5-10體積%的收縮、小於約5體積%的收縮）的經處理含碳材料。
一或多個實施例有利地提供了針對在半導體基板上形成含碳材料的習知電漿沉積方法的問題的解決方案。習知的電漿沉積方法（諸如電漿增強的化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical-vapor-deposition; PECVD)及高密度電漿化學氣相沉積(high-density-plasma chemical-vapor-deposition; HDPCVD)）經常產生離子濺射，該離子濺射導致對半導體基板上的基板特徵的損壞並且亦可以產生重新濺射的離子及其他物質，該等物質可以導致在所沉積的含碳材料中的缺陷。此外，該等物質經常在基板特徵中及周圍不均勻地沉積材料，從而在基板溝槽及階梯中及周圍產生空隙，並且在平坦的基板區域中產生不均勻表面。本技術可形成在窄基板特徵（例如，尺寸寬度小於約25 nm）中具有高保形位準及高深寬比（例如，10:1或更大的AR）的含碳材料，而不需要可以在沉積期間損壞基板特徵的電漿。
本揭示的實施例藉由圖式的方式描述，該等圖式示出根據本揭示的一或多個實施例的用於形成半導體結構的元件（例如，電晶體）及製程。所示的製程僅僅說明所揭示的製程的可能用途，並且熟習此項技術者將認識到，所揭示的製程不限於示出的應用。
第1圖至第7圖示出了根據一或多個實施例的方法處理的半導體基板的橫截面圖。第8圖示出了根據一或多個實施例的選擇性沉積膜的方法200的製程流程圖。參見第1圖及第8圖，在一或多個實施例中，於操作202，提供了基板101。如在此說明書及所附申請專利範圍中使用，術語「提供」意味著基板101可用於處理（例如，在處理腔室中定位）。
參考第1圖，在一或多個實施例中，基板101包括在含矽層106、硬遮罩層104、及目標層102中一或多個上的化學增幅阻劑(CAR)層108中的一或多個。在一些實施例中，化學增幅阻劑(CAR)層108包含碳。在一或多個實施例中，含矽層106係包含矽或氧化矽(SiO x)的旋塗玻璃層。熟習此項技術者將瞭解，含矽層106具有矽或氧化矽(SiO x)表面。在一或多個實施例中，含碳層僅在某些含碳表面上生長，而在鈍化的矽或氧化矽表面上沒有生長或生長少得多。選擇性（不同表面上的厚度的比率）可以係2:1、5:1、10:1、50:1、100:1、或絕對選擇性生長（在不期望表面上沒有生長）。
參見第2圖，在一或多個實施例中，其上選擇性形成含碳材料的基板101可包括其中可形成一或多個特徵107的材料。基板101的特徵可藉由根據本技術的任何形狀或配置表徵。在一些實施例中，特徵107可為或包括在基板內形成的溝槽結構、通孔結構、或孔。儘管基板特徵可藉由任何形狀或大小表徵，但在一些實施例中，基板特徵可藉由較高深寬比、或特徵的深度與跨特徵的寬度的比率表徵。例如，在一些實施例中，基板特徵可藉由大於或等於5:1的深寬比表徵，並且可藉由大於或等於10:1、大於或等於15:1、大於或等於20:1、大於或等於25:1、大於或等於30:1、大於或等於40:1、大於或等於50:1、或更大的深寬比表徵。此外，特徵可藉由包括在兩個側壁之間的跨特徵的較窄寬度或直徑表徵，諸如小於或等於20 nm的尺寸，並且可藉由小於或等於15 nm、小於或等於12 nm、小於或等於10 nm、小於或等於9 nm、小於或等於8 nm、小於或等於7 nm、小於或等於6 nm、小於或等於5 nm、或更小的跨特徵的寬度表徵。
參考第3A圖至第3B圖及第8圖，在一或多個實施例中，於操作204，基板101可視情況暴露於處理製程以鈍化基板101。具體地，在一或多個實施例中，基板101可暴露於處理製程以鈍化含矽層106並且不鈍化含碳表面108。在一些實施例中，具有含碳表面（亦即，CAR層108）及含矽層106（包括矽(Si)或氧化矽(SiO x)表面（亦即，旋塗玻璃層106））的基板101用臭氧(O 3)或過氧化氫(H 2O 2)中的一或多個處理以在含矽層106的矽或氧化矽表面上形成羥基(-OH) 103。
在一或多個實施例中，參見第3B圖，基板101隨後暴露於烷基化前驅物，該烷基化前驅物與羥基(-OH)相互作用或反應以在含矽層106的矽或氧化矽表面上形成鈍化表面105。
不意欲受理論束縛，認為用臭氧或過氧化氫鈍化含矽層106的矽或氧化矽表面接著暴露於烷基化前驅物產生鈍化表面105，使得含碳層不能在鈍化的矽或氧化矽表面上形成。因此，在一或多個實施例中，含碳層114在基板的含碳表面108上並且實質上不在含矽層106的矽或氧化矽表面上選擇性沉積。
烷基化前驅物可以係熟習此項技術者已知的任何適宜的烷基化前驅物。在一或多個實施例中，烷基化前驅物具有通式(A)
其中R 3及R 4獨立地包含氫、烷基、鹵化物、烯基、芳基或芳族基團、環烷基、及三甲基矽基(Si(CH 3) 3)中的一或多個，並且其中q係在從0至5的範圍中的整數。在一或多個實施例中，R 3及R 4獨立地選自由H、烷基、氯化物、及三甲基矽基組成的群組。在一或多個實施例中，烷基化前驅物選自下列中的一或多個：六甲基二矽氮烷、N,N-二甲基三甲基矽基胺、三(三甲基矽基)胺、三甲基氯矽烷、1-(三甲基矽基)吡咯啶、及碘代三甲基矽烷。
除非另外指出，如本文單獨或作為另一基團的部分使用的術語「低級烷基」、「烷基」、或「烷」包括在正鏈中含有1至20個碳的直鏈及支鏈烴，諸如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、三級丁基、異丁基、戊基、己基、異己基、庚基、4，4-二甲基戊基、辛基、2,2,4-三甲基-戊基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、其各種支鏈異構物、及類似者。此種基團可視情況包括多達1至4個取代基。烷基可為經取代或未取代的。
如本文使用，術語「烷氧基」包括鏈接到氧原子的上述烷基基團的任一者。烷氧基可為經取代或未取代的。
如本文使用，術語「乙烯基」或「含乙烯基」指含有乙烯基基團(-CH=CH 2)的基團。乙烯基可為經取代或未取代的。
如本文使用，術語「矽烷」指化合物SiR' 3，其中R'獨立地選自氫(H)或烷基。矽烷的烷基可為經取代或未取代的。
如本文使用，術語「鹵化物」指二元相，其一部分係鹵素原子並且另一部分係電負性小於鹵素的元素或自由基，用於製備氟化物、氯化物、溴化物、或碘化物化合物。鹵化物離子係帶有負電荷的鹵素原子。如熟習此項技術者已知，鹵化物陰離子包括氟(F-)、氯(Cl-)、溴(Br-)、及碘(I-)。
如在此說明書及隨附申請專利範圍中使用，片語「相對於…選擇性」或類似片語意味著標的材料在所述表面上沉積的程度大於在另一表面上沉積的程度。在一些實施例中，「選擇性」意味著標的材料以大於或等於在未選擇表面上的形成速率的約10x、15x、20x、25x、30x、35x、40x、45x或50x的速率在選擇性表面上形成。由此，在一或多個實施例中，含碳層114以大於或等於在未選擇表面（亦即，鈍化表面105）上的形成速率的約10x、15x、20x、25x、30x、35x、40x、45x或50x的速率在含碳表面108上選擇性形成。
在一或多個實施例中，含碳層114在含碳表面108上而不在含矽層106的鈍化表面105上形成，其中選擇性比率為至少10:1、或至少100:1、或至少1000:1。
參考第4圖及第8圖，於操作206，將第一類型的前驅物110引入/流入處理腔室的基板處理區域中並且在基板表面上方。第一前驅物110牢固地結合到含碳表面108，而不結合到矽或氧化矽表面106。
在一或多個實施例中，第一前驅物110可為具有至少兩個反應性基團的含碳前驅物，該等反應性基團可以與附接到基板101的含碳表面108的基團形成鍵。第一前驅物110的分子與含碳表面108的表面基團反應以形成將第一前驅物110的分子鏈接到基板的含碳表面108的鍵。在第一前驅物110的分子與基板的含碳表面108上的基團之間的反應繼續，直到大部分或全部表面基團鏈合到第一前驅物110的分子上的反應性基團。形成含碳層114的第一部分，該部分阻擋在第一前驅物流出物中的第一前驅物110的分子與基板之間的進一步反應。
第一前驅物110可包含熟習此項技術者已知的任何適宜前驅物。在一或多個實施例中，第一前驅物110可具有通式R 1-(X) n，其中n係在從1至6的範圍中的整數，並且R 1包含下列中的一或多個：烷基、烯基、芳基、或芳族基團、及環烷基。X n包含下列中的一或多個：羥基、醛基、酮基、酸基、胺基、異氰酸酯基、硫氰酸酯基、及醯氯基。
除非另外指出，如本文單獨或作為另一基團的部分使用的術語「低級烷基」、「烷基」、或「烷」包括在正鏈中含有1至20個碳、或1至10個碳原子的直鏈及支鏈烴，諸如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、三級丁基、異丁基、戊基、己基、異己基、庚基、4,4-二甲基戊基、辛基、2,2,4-三甲基-戊基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、其各種支鏈異構物、及類似者。此種基團可視情況包括多達1至4個取代基。烷基可為經取代或未取代的。
此種烷基基團可視情況包括多達1至4個取代基，諸如鹵素，例如F、Br、Cl或I，或CF 3、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳基(芳基)或二芳基、芳烷基、芳基烷氧基、烯基、環烷基、環烷基烷基、環烷基烷氧基、胺基、羥基、羥烷基、醯基、雜芳基、雜芳氧基、雜芳基烷基、雜芳基烷氧基、芳氧基烷基、烷硫基、芳基烷硫基、芳氧基芳基、烷基醯胺基、烷醯胺基、芳基羰胺基、硝基、氰基、硫醇、鹵代烷基、三鹵代烷基，及/或烷硫基、及類似者。在一或多個實施例中，R 1獨立地選自C 1-20烷基。在其他實施例中，R 1係來自C 1-12烷基。
如本文使用，術語「烯烴」或「烯基」或「低級烯基」指正鏈中2至20個碳或2至12個碳及1至8個碳的直鏈或支鏈自由基，其包括正鏈中的一至六個雙鍵，諸如乙烯基、2-丙烯基、3-丁烯基、2-丁烯基、4-戊烯基、3-戊烯基、2-己烯基、3-己烯基、2-庚烯基、3-庚烯基、4 -庚烯基、3-辛烯基、3-壬烯基、4-癸烯基、3-十一碳烯基、4-十二碳烯基、4,8,12-十四碳三烯基、及類似者，並且可視情況用1至4個取代基取代，亦即鹵素、鹵代烷基、烷基、烷氧基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、環烷基、胺基、羥基、雜芳基、環雜烷基、烷醯胺基、烷基醯胺基、芳基羰基-胺基、硝基、氰基、硫醇、烷硫基、及/或本文闡述的任何烷基取代基。
如本文使用，術語「炔基」或「低級炔基」指在正鏈中2至20個碳、或2至12個碳、或2至8個碳的直鏈或支鏈自由基，其在正鏈中包括一個三鍵，諸如2-丙炔基、3-丁炔基、2-丁炔基、4-戊炔基、3-戊炔基、2-己炔基、3-己炔基、2-庚炔基、3-庚炔基、4-庚炔基、3-辛炔基、3-壬炔基、4-癸炔基、3-十一碳炔基、4-十二碳炔基、及類似者，並且可視情況用1至4個取代基取代，亦即鹵素、鹵代烷基、烷基、烷氧基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、環烷基、胺基、雜芳基、環雜烷基、羥基、烷醯基胺基、烷醯胺基、芳基羰基胺基、硝基、氰基、硫醇、及/或烷硫基、及/或本文闡述的任何烷基取代基。
如本文使用，術語「芳基」指在環部分中含有6至10個碳的單環及雙環芳族基團（諸如苯基、聯苯基或萘基，包括1-萘基及2-萘基）並且可視情況包括1至3個與碳環或雜環（諸如芳基、環烷基、雜芳基、或環雜烷基環）稠合的額外環。芳基可視情況經由可用碳原子由1、2、或3個取代基取代，例如，氫、鹵基、鹵代烷基、烷基、鹵代烷基、烷氧基、鹵代烷氧基、烯基、三氟甲基、三氟甲氧基、炔基、及類似者。
第一前驅物110的具體實例包括但不限於下列中的一或多個：對苯二甲醛、苯二胺、乙二胺、六亞甲基二胺、對苯二甲醯氯、1,3,5-苯三羰基三氯、苯均四酸二酐、苯-1,3,5-三甲醛、1,4-伸苯基二異氰酸酯、4,4'-氧二苯胺、三(2-胺基乙基)胺、及類似者。
在一或多個實施例中，含碳膜的第一部分的形成速率可取決於基板的溫度以及流入基板處理區域中的沉積前驅物的溫度。在形成操作期間的示例性基板溫度可大於或等於50℃、大於或等於60℃、大於或等於70℃、大於或等於80℃、大於或等於90℃、大於或等於100℃、大於或等於110℃、大於或等於120℃、大於或等於130℃、大於或等於140℃、大於或等於150℃、或更高。藉由維持提升的基板溫度，諸如高於或約100℃，在一些實施例中，增加數量的成核位點可沿著基板的含碳表面108可用，此可藉由改進每個位置處的覆蓋來改進形成並且減少空隙形成。
第一前驅物110的流出物可保持在基板處理區域中達一時間段以幾乎或完全形成含碳層114的第一部分108。前驅物可以交替脈衝遞送以生長材料。在一些實施例中，第一前驅物110及第二前驅物111的任一者或兩者的脈衝時間可大於或等於0.1秒、大於或等於1秒、大於或等於2秒、大於或等於3秒、大於或等於4秒、大於或等於5秒、大於或等於10秒、大於或等於20秒、大於或等於40秒、大於或等於60秒、大於或等於80秒、大於或等於100秒、或更大。
參考第8圖，於操作208，第一前驅物110在形成含碳層114的第一部分110之後從基板處理區域淨化或移除。第一前驅物110的流出物可藉由將其等泵出基板沉積區域達從約10秒至約100秒範圍變化的時間段來移除。額外的示例性時間範圍可包括約20秒至約50秒、及25秒至約45秒，以及其他示例性時間範圍。然而，在一些實施例中，增加淨化時間可開始移除反應性位點，此可減少均勻形成。由此，在一些實施例中，淨化可執行達小於或等於60秒並且可執行達小於或等於50秒、小於或等於40秒、小於或等於30秒、或更小。在一些實施例中，可將淨化氣體引至基板處理區域以有助於移除流出物。示例性淨化氣體包括氬(Ar)、氦(He)、及氮(N 2)，以及其他淨化氣體。
參見第5圖及第8圖，於操作210，第二類型的前驅物111與第一前驅物110反應以形成含碳層114的第二部分112。第二前驅物111可有利地在一端上具有增加含碳層114的厚度的官能基。
在一或多個實施例中，第二前驅物111可為具有至少兩個反應性基團的含碳前驅物，該等反應性基團可以與第一前驅物110的未反應的反應性基團形成鍵，從而形成含碳層114的第一部分108。第二前驅物111的分子與第一前驅物110的未反應的反應性基團反應以形成將第二前驅物111的分子鏈接到第一前驅物110的分子的鍵。在第二及第一前驅物分子之間的反應繼續，直到第一前驅物110的分子上的大部分或全部未反應的反應性基團已與第二前驅物111的分子反應。形成沉積前驅物的含碳層114的第二部分112，該部分阻擋在第二前驅物流出物中的第二前驅物111的分子與含碳層114的第一部分108之間的進一步反應。
第二前驅物111可包含熟習此項技術者已知的任何適宜前驅物。在一或多個實施例中，第二前驅物111可具有通式R 2-(Y) n，其中n係在從1至6的範圍中的整數，並且R 2包含下列中的一或多個：烷基、烯基、芳基、或芳族基團、及環烷基。在一或多個實施例中，R 2獨立地選自C 1-20烷基。在其他實施例中，R 2係來自C 1-12烷基。Y n包含下列中的一或多個：羥基、醛基、酮基、酸基、胺基、異氰酸酯基、硫氰酸酯基、及醯氯基。
不意欲受理論束縛，認為第二前驅物111包括可以與第一前驅物110的反應性基團形成共價鍵的反應性基團。
第二前驅物111的具體實例包括但不限於下列中的一或多個：對苯二甲醛、苯二胺、乙二胺、六亞甲基二胺、對苯二甲醯氯、1,3,5-苯三羰基三氯、苯均四酸二酐、苯-1,3,5-三甲醛、1,4-伸苯基二異氰酸酯、4,4'-氧二苯胺、三(2-胺基乙基)胺、及類似者。
參見第8圖，在一或多個實施例中，方法200亦包括操作212，用於在形成含碳層114的第二部分之後從基板處理區域淨化或移除第二前驅物111的流出物。流出物可藉由將其等泵出基板沉積區域達從約10秒至約100秒範圍變化的時間段來移除。額外的示例性時間範圍可包括約20秒至約50秒、及25秒至約45秒，以及其他示例性時間範圍。在一些實施例中，可將淨化氣體可引至基板處理區域以有助於移除流出物。示例性淨化氣體包括氬、氦、及氮，以及其他淨化氣體。
在一或多個實施例中，含碳層114的第二部分的形成速率亦可取決於基板處理區域中的第二前驅物111的流出物的壓力。基板處理區域中的示例性流出物壓力可從約1 mTorr至約20 Torr變化。額外示例性範圍包括5 Torr至15 Torr、及9 Torr至12 Torr，以及其他示例性範圍。
參考第8圖，在方法200的一或多個實施例中，存在決定/決策點214：在形成含碳層114的一或多個循環之後（例如，在形成化合物層的第一及第二部分之後）是否達到在基板的含碳表面108上的所沉積含碳層114的目標厚度。若尚未達到所沉積的含碳層114的目標厚度，則執行形成含碳層114的第一及第二部分的另一循環。若已經達到所沉積的含碳層114的目標厚度，則未開始用於形成另一含碳層114的另一循環。用於形成含碳層的循環的示例性數量可包括1個循環至2000個循環。循環數量的額外示例性範圍可包括50個循環至1000個循環、及100個循環至750個循環，以及其他示例性範圍。
由此，在一或多個實施例中，方法200進一步包括在初始含碳層上沉積至少一個額外含碳層，其中初始含碳層及至少一個額外含碳層在基板的金屬表面上形成含碳層114。
在一或多個實施例中，參見第6圖，選擇性含碳層114可具有任何適宜厚度。在一或多個實施例中，厚度為至少1 nm、或至少10 nm、或至少100 nm、或至少200 nm、或至少500 nm、或至少1000 nm。中斷形成化合物層的進一步循環的目標厚度的示例性範圍包括約10 nm至約500 nm。額外的示例性厚度範圍可包括約5 nm至約20 nm、約50 nm至約300 nm、及100 nm至約200 nm，以及其他示例性厚度範圍。
在第8圖的方法200中圖示的實施例中，在基板的含碳表面108上的所沉積的含碳層114可視情況於操作216後處理，如第7圖中示出。可選的後處理操作216可以係例如製程蝕穿低層（硬遮罩層104及目標層102）以圖案化基板101，用於EUV顯影。
在一些實施例中，處理區域係在包含多個腔室的模組系統中，該等腔室執行各種功能，包括基板定心及定向、除氣、退火、沉積及/或蝕刻。根據一或多個實施例，模組系統包括至少第一處理腔室及中央傳送腔室。中央傳送腔室可容納機器人，機器人可以在處理腔室與裝載閘腔室之間及之中搬運基板。傳送腔室通常維持在真空條件下，並且提供用於將基板從一個腔室搬運到另一個腔室及/或在群集工具的前端處定位的裝載閘腔室的中間階段。可適用於本揭示的兩種熟知的模組系統係Centura®及Endura®，均獲自美國加利福尼亞州聖克拉拉市應用材料公司。然而，腔室的準確佈置及組合可出於執行如本文描述的製程的具體步驟的目的而變化。可使用的其他處理腔室包括但不限於循環層沉積(cyclical layer deposition; CLD)、原子層沉積(atomic layer deposition; ALD)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)、物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)、蝕刻、預清洗、化學清洗、熱處理諸如RTP、電漿氮化、除氣、定向、羥基化及其他基板製程。藉由在模組系統的處理腔室中執行製程，可以避免大氣雜質對基板的表面污染，而不在沉積後續膜之前氧化。
根據一或多個實施例，基板持續在真空或「裝載閘」條件下，並且當從一個腔室移動到下一個腔室時不暴露於周圍空氣。傳送腔室因此在真空下並且在真空壓力下「抽空」。惰性氣體可存在於處理腔室或傳送腔室中。在一些實施例中，惰性氣體用於淨化或移除一些或所有反應物（例如，反應物）。根據一或多個實施例，惰性氣體在處理腔室的出口處注入以防止反應物（例如，反應物）從處理腔室移動到傳送腔室及/或額外處理腔室。因此，惰性氣體的流在腔室的出口處形成遮幕。
基板可以在單個基板沉積腔室中處理，其中在處理另一基板之前裝載、處理及卸載單個基板。與運輸機系統類似，基板亦可以連續方式處理，其中多個基板獨立地裝載到腔室的第一部分中，移動穿過腔室並且從腔室的第二部分卸載。腔室及相關聯的運輸機系統的形狀可以形成筆直路徑或彎曲路徑。此外，處理腔室可為轉盤，其中在整個轉盤路徑中多個基板繞著中心軸移動並且暴露於沉積、蝕刻、退火、清潔等製程。
在處理期間，可以加熱或冷卻基板。此種加熱或冷卻可以藉由任何適宜手段實現，包括但不限於改變基板支撐件的溫度並且使經加熱或冷卻的氣體流到基板表面。在一些實施例中，基板支撐件包括加熱器/冷卻器，該加熱器/冷卻器可以經控制以傳導方式改變基板溫度。在一或多個實施例中，加熱或冷卻所採用的氣體（反應性氣體或惰性氣體）以局部改變基板溫度。在一些實施例中，加熱器/冷卻器位於腔室內鄰近基板表面以對流地改變基板溫度。
基板亦可以在處理期間固定或旋轉。旋轉基板可以持續或以離散步驟（繞著基板軸）旋轉。例如，基板可在整個製程中旋轉，或基板可以在暴露於不同反應性及淨化氣體之間少量旋轉。在處理期間（連續或分步）旋轉基板可有助於藉由最小化例如氣體流幾何形狀的區域變化性的影響來產生更均勻的沉積或蝕刻。
在空間ALD製程中，反應性氣體流入處理腔室內的不同處理區域中。不同的處理區域與相鄰處理區域分離，使得反應性氣體不混合。基板可以在處理區域之間移動以分別將基板暴露於反應性氣體。在基板移動期間，基板表面的不同部分、或基板表面上的材料暴露於兩種或多種反應性氣體，使得在基板上的任何給定點實質上不同時暴露於多於一種的反應性氣體。熟習此項技術者理解，存在以下可能性：由於氣體在處理腔室內的擴散，基板的小部分可同時暴露於多種反應性氣體，並且同時暴露是無意的，除非另外指定。
在空間ALD製程的另一態樣中，將反應性氣體同時遞送到反應區，但由惰性氣體遮幕及/或真空遮幕分離。氣體遮幕可以係到處理腔室中的惰性氣體流動及離開處理腔室的真空蒸氣流動的組合。基板相對於氣體遞送設備移動，使得基板上的任何給定點暴露於僅一種反應性氣體。
如本文使用的「脈衝」或「劑量」指間歇地或不連續地引入處理腔室中的源氣體的量。取決於脈衝的持續時間，在每次脈衝中特定化合物的量可隨時間變化。特定處理氣體可包括單種化合物或兩種或多種化合物的混合物/組合。
在時域ALD製程中，在一些實施例中，暴露於每種反應性氣體（包括但不限於將用於ALD膜的金屬及介電材料）藉由時間延遲分離以允許每種前驅物黏附基板表面及/或在基板表面上反應並且隨後從處理腔室淨化。藉由在後續暴露之間淨化處理腔室來防止反應性氣體混合。
在一些實施例的時域ALD製程的另一態樣中，時間延遲在反應性氣體的脈衝之間存在。在每個時間延遲期間，將淨化氣體（諸如氬）引入處理腔室中以淨化反應區或以其他方式從反應區移除任何殘留的反應性氣體或反應產物或副產物。或者，淨化氣體可在整個沉積製程中連續流動，使得僅淨化氣體在反應性氣體的脈衝之間的時間延遲期間流動。反應性氣體與其間的淨化氣體的脈衝交替地脈衝多次。淨化亦可在具有或沒有惰性氣體的情況下利用真空泵實現。
每次脈衝/劑量的持續時間係可變的，並且可經調節以適應例如處理腔室的體積容量以及耦合到該處理腔室的真空系統的容量。此外，反應性氣體的劑量時間可根據反應性氣體的流動速率、處理氣體的溫度、控制閥的類型、所採用的處理腔室的類型、以及處理氣體的組分吸附到基板上的能力來變化。劑量時間亦可基於所形成的層類型以及所形成的元件的幾何形狀變化。劑量時間應當足夠長以提供足夠吸附/化學吸附到實質上基板的整個表面上並且在其上形成處理氣體組分層的化合物的體積。
一旦沉積了含碳層，方法可視情況包括進一步處理（例如，EUV圖案化及底層蝕穿）。
本揭示提供了製程可大體在記憶體中儲存為軟體常式，當由處理器執行時，該軟體常式導致處理腔室執行本揭示的製程。軟體常式亦可由第二處理器（未圖示）儲存及/或執行，該第二處理器位於由處理器控制的硬體遠端。本揭示的一些或所有方法亦可在硬體中執行。因此，製程可在軟體中實施並且使用電腦系統執行，在硬體中實施為例如特殊應用積體電路或其他類型的硬體實施方式，或實施為軟體及硬體的組合。當由處理器或控制器執行時，軟體常式將通用電腦轉變為專用電腦（控制器），該專用電腦控制腔室操作，使得製程得以執行。製程可以儲存在包括指令的非暫時性電腦可讀取媒體上，當藉由基板處理腔室的控制器執行時，該等指令導致基板處理腔室執行以下操作：在包含含碳表面及含矽表面的基板上方流動第一前驅物以在含碳表面上形成含碳層的第一部分，第一前驅物包含第一反應性基團；從基板移除包含第一前驅物的第一前驅物流出物；在基板上方流動包含第二反應性基團的第二前驅物以與第一反應性基團反應來在基板的含碳表面上而非在含矽表面上形成含碳層；以及從基板移除包含第二前驅物的第二前驅物流出物。
在一或多個實施例中，製程可以儲存在包括指令的非暫時性電腦可讀取媒體上，當藉由基板處理腔室的控制器執行時，該等指令導致基板處理腔室執行進一步操作：用臭氧或過氧化氫中的一或多個處理含碳表面及含矽表面以在含矽表面上形成羥基。在一些實施例中，製程可以儲存在包括指令的非暫時性電腦可讀取媒體上，當藉由基板處理腔室的控制器執行時，該等指令導致基板處理腔室執行進一步操作：將含矽表面及羥基暴露於烷基化前驅物以形成鈍化表面，其中烷基化前驅物具有通式(A) 其中R 3及R 4獨立地包含氫、烷基、鹵化物、烯基、芳基或芳族基團、環烷基、及三甲基矽基(Si(CH 3) 3)中的一或多個，並且其中q係在從0至5的範圍中的整數。
在整個此說明書中提及「一個實施例」、「某些實施例」、「一或多個實施例」或「一實施例」意味著結合實施例描述的特定特徵、結構、材料、或特性包括在本揭示的至少一個實施例中。因此，在整個此說明書的各個位置中出現片語諸如「在一或多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」不一定指本揭示的相同實施例。此外，特定特徵、結構、材料或特性可以任何適宜方式結合在一或多個實施例中。
儘管本文的揭示已經參考特定實施例進行描述，將理解，此等實施例僅說明本揭示的原理及應用。熟習此項技術者將顯而易見，可以對本揭示的方法及設備進行各種修改及變化，而不脫離本揭示的精神及範疇。因此，本揭示意欲包括在隨附申請專利範圍及其等效物的範疇內的修改及變化。
101:基板 102:目標層 103:羥基(-OH) 104:硬遮罩層 105:鈍化表面 106:含矽層 107:特徵 108:含碳表面 110:第一前驅物 111:第二前驅物 112:第二部分 114:含碳層 200:方法 202:操作 204:操作 206:操作 208:操作 210:操作 212:操作 214:操作 216:操作 OH:羥基
為了能夠詳細理解本揭示的上述特徵所用方式，可參考實施例進行對上文簡要概述的本揭示的更特定描述，一些實施例在附圖中示出。然而，將注意，附圖僅示出本揭示的常見實施例，並且由此不被認為限制其範疇，因為本揭示可允許其他等同有效的實施例。如本文描述的實施例藉由實例示出並且在附圖的圖式中不作限制，在附圖中相同參考指示類似元件。
第1圖示出了根據一或多個實施例的基板的橫截面圖；
第2圖示出了根據一或多個實施例的基板的橫截面圖；
第3A圖示出了根據一或多個實施例的基板的橫截面圖；
第3B圖示出了根據一或多個實施例的基板的橫截面圖；
第4圖示出了根據一或多個實施例的基板的橫截面圖；
第5圖示出了根據一或多個實施例的基板的橫截面圖；
第6圖示出了根據一或多個實施例的基板的橫截面圖；
第7圖示出了根據一或多個實施例的基板的橫截面圖；以及
第8圖示出了根據一或多個實施例的在基板上選擇性沉積膜的方法的製程流程圖。
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
102:目標層
104:硬遮罩層
106:含矽層
108:含碳表面
114:含碳層

Claims (20)

  1. 一種選擇性沉積一膜的方法，該方法包含以下步驟： 在包含一含碳表面及一含矽表面的一基板上方流動一第一前驅物以在該含碳表面上形成一含碳層的一第一部分，該第一前驅物包含一第一反應性基團； 從該基板移除包含該第一前驅物的一第一前驅物流出物； 在該基板上方流動包含一第二反應性基團的一第二前驅物以與該第一反應性基團反應來在該基板的該含碳表面上而非在該含矽表面上形成該含碳層；以及 從該基板移除包含該第二前驅物的一第二前驅物流出物。
  2. 如請求項1所述的方法，進一步包含以下步驟：用臭氧或過氧化氫中的一或多個處理該含碳表面及該含矽表面以在該含矽表面上形成羥基。
  3. 如請求項2所述的方法，進一步包含以下步驟：將該含矽表面及羥基暴露於一烷基化前驅物以形成一鈍化表面。
  4. 如請求項3所述的方法，其中該烷基化前驅物具有一通式(A) 其中R 3及R 4獨立地包含氫、一烷基、一鹵化物、一烯基、一芳基或芳族基團、一環烷基、及一三甲基矽基(Si(CH 3) 3)中的一或多個，並且其中q係在從0至5的一範圍中的一整數。
  5. 如請求項4所述的方法，其中該烷基化前驅物選自下列中的一或多個：六甲基二矽氮烷、N,N-二甲基三甲基矽基胺、三(三甲基矽基)胺、三甲基氯矽烷、1-(三甲基矽基)吡咯啶、及碘代三甲基矽烷。
  6. 如請求項1所述的方法，其中該基板包含在一旋塗玻璃層、一硬遮罩層、及一目標層中的一或多個上的一化學增幅阻劑(CAR)層。
  7. 如請求項1所述的方法，其中該第一前驅物具有一通式R 1-(X) n其中R 1包含下列中的一或多個：一烷基、一烯基、一芳基或芳族基團、及一環烷基，X n包含下列中的一或多個：一羥基、一醛基、一酮基、一酸基、一胺基、一異氰酸酯基、一硫氰酸酯基、及一醯氯基，並且n係在從1至6的一範圍中的一整數。
  8. 如請求項1所述的方法，其中該第二前驅物具有一通式R 2-(Y) n其中R 2包含下列中的一或多個：一烷基、一烯基、一芳基或芳族基團、及一環烷基，Y n包含下列中的一或多個：一羥基、一醛基、一酮基、一酸基、一胺基、一異氰酸酯基、一硫氰酸酯基、及一醯氯基，並且n係在從1至6的一範圍中的一整數。
  9. 如請求項1所述的方法，其中該第一前驅物及該第二前驅物獨立地選自下列中的一或多個：對苯二甲醛、苯二胺、乙二胺、六亞甲基二胺、對苯二甲醯氯、1,3,5-苯三羰基三氯、苯均四酸二酐、苯-1,3,5-三甲醛、1,4-伸苯基二異氰酸酯、4,4'-氧二苯胺、及三(2-胺基乙基)胺。
  10. 如請求項9所述的方法，其中該第一前驅物包含對苯二甲醛並且該第二前驅物包含苯二胺。
  11. 如請求項1所述的方法，進一步包含以下步驟：在該含碳層上沉積至少一個額外含碳層，其中該含碳層及該至少一個額外含碳層在該基板的該含碳表面上形成該含碳層。
  12. 如請求項1所述的方法，其中移除該第一前驅物之步驟包含以下步驟： 在該基板上方流動一淨化氣體；以及 從該基板移除該第一前驅物流出物及該淨化氣體的一混合物。
  13. 如請求項12所述的方法，其中該淨化氣體選自氬(Ar)、氦(He)、及氮(N 2)。
  14. 如請求項6所述的方法，進一步包含以下步驟：圖案化該基板以暴露該硬遮罩層。
  15. 一種選擇性沉積一膜的方法，該方法包含以下步驟： 用臭氧或過氧化氫中的一或多個處理包含一含碳表面及一含矽表面的一基板以在該含矽表面上形成羥基； 將該含矽表面及該等羥基暴露於一烷基化前驅物以形成一鈍化表面，其中該烷基化前驅物具有一通式(A) 其中R 3及R 4獨立地包含氫、一烷基、一鹵化物、一烯基、一芳基或芳族基團、一環烷基、及一三甲基矽基(Si(CH 3) 3)中的一或多個，並且其中q係在從0至5的一範圍中的一整數； 在該基板上方流動一第一前驅物，該第一前驅物具有一通式R 1-(X) n其中R 1包含下列中的一或多個：一烷基、一烯基、一芳基或芳族基團、及一環烷基，X n包含下列中的一或多個：一羥基、一醛基、一酮基、一酸基、一胺基、一異氰酸酯基、一硫氰酸酯基、及一醯氯基，並且n係在從1至6的一範圍中的一整數， 其中該第一前驅物與該含碳表面上的一反應性基團反應以在該含碳表面上形成一含碳層的一第一部分；從該基板移除包含該第一前驅物的一第一前驅物流出物； 在該基板上方流動一第二前驅物以在該含碳表面上而非在該鈍化表面上形成一含碳層，該第二前驅物具有一通式R 2-(Y) n其中R 2包含下列中的一或多個：一烷基、一烯基、一芳基或一芳族基團、及一環烷基，Y n包含下列中的一或多個：一羥基、一醛基、一酮基、一酸基、一胺基、一異氰酸酯基、一硫氰酸酯基、及一醯氯基，並且n係在從1至6的一範圍中的一整數， 其中該第二前驅物與該第一部分反應以形成該含碳層；以及 從該基板移除包含該第二前驅物的一第二前驅物流出物。
  16. 如請求項15所述的方法，其中該基板包含在一旋塗玻璃層、一硬遮罩層、及一目標層中的一或多個上的一化學增幅阻劑(CAR)層。
  17. 如請求項15所述的方法，其中該第一前驅物及該第二前驅物獨立地選自下列中的一或多個：對苯二甲醛、苯二胺、乙二胺、六亞甲基二胺、對苯二甲醯氯、1,3,5-苯三羰基三氯、苯均四酸二酐、苯-1,3,5-三甲醛、1,4-伸苯基二異氰酸酯、4,4'-氧二苯胺、及三(2-胺基乙基)胺。
  18. 如請求項15所述的方法，進一步包含以下步驟：在該含碳層上沉積至少一個額外含碳層，其中該含碳層及該至少一個額外含碳層在該基板的該含碳表面上形成該含碳層。
  19. 如請求項15所述的方法，其中移除該第一前驅物之步驟包含以下步驟： 在該基板上方流動一淨化氣體，其中該淨化氣體選自氬(Ar)、氦氣(He)、及氮(N 2)；以及 從該基板移除該第一前驅物流出物及該淨化氣體的一混合物。
  20. 如請求項15所述的方法，進一步包含以下步驟：圖案化該基板以暴露一硬遮罩層。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010225899A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Elpida Memory Inc 半導体装置の製造方法
JP5395012B2 (ja) * 2010-08-23 2014-01-22 信越化学工業株式会社 レジスト下層膜材料、レジスト下層膜形成方法、パターン形成方法、フラーレン誘導体
US10950433B2 (en) * 2017-11-18 2021-03-16 Applied Materials, Inc. Methods for enhancing selectivity in SAM-based selective deposition
WO2022005716A1 (en) * 2020-07-02 2022-01-06 Applied Materials, Inc. Selective deposition of carbon on photoresist layer for lithography applications
US11545354B2 (en) * 2020-07-22 2023-01-03 Applied Materials, Inc. Molecular layer deposition method and system

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