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JP-2026514697-A - 金属酸化物フォトレジストの現像後処理

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Abstract

本明細書に開示される実施形態は、金属酸化物フォトレジストの現像後処理の方法を含む。一実施形態では、方法は、基板の上に金属酸化物フォトレジストを堆積することと、極紫外線（ＥＵＶ）露光で金属酸化物フォトレジストを露光して露光領域及び非露光領域を形成することと、露光された金属酸化物フォトレジストを現像することと、現像された金属酸化物フォトレジストの表面処理を実行して、現像された金属酸化物フォトレジスト上にコーティングを形成することとを含む。 【選択図】図２

Inventors

  • サチャン， マドゥール
  • シエ， ボー
  • カルタラジ， ラクマル チャリドゥ
  • ハン， チェンシン
  • ヤン， ツー シュン
  • シア， リーチュン

Assignees

  • アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240724
Priority Date
20240710

Claims (20)

  1. 基板の上に金属酸化物フォトレジストを堆積させることと、 前記金属酸化物フォトレジストを極紫外線（ＥＵＶ）露光で露光して、露光領域及び非露光領域を形成することと、 露光された前記金属酸化物フォトレジストを現像することと、 現像された前記金属酸化物フォトレジストの表面処理を実行して、現像された前記金属酸化物フォトレジスト上にコーティングを形成することと を含む方法。
  2. 現像された前記金属酸化物フォトレジストの前記表面処理を実行することが、現像された前記金属酸化物フォトレジストの紫外線（ＵＶ）露光を実行するのと同時に、かつ同じ処理チャンバ内で実行される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記表面処理が、摂氏２０～５００度の範囲内の温度、１０ｍＴｏｒｒから５００Ｔｏｒｒの範囲内の圧力、１００ｍｇ／分から５０００ｍｇ／分の範囲内の化学流を使用し、Ａｒ、Ｎ ２ 又はＨｅの不活性キャリアガスを使用して実行される、請求項１に記載の方法。
  4. 前記表面処理が、以下の前駆体からなる群から選択された前駆体： を使用して実行される、請求項１に記載の方法。
  5. 前記表面処理が、以下の前駆体からなる群から選択された前駆体： を使用して実行される、請求項１に記載の方法。
  6. 前記表面処理が、以下の前駆体からなる群から選択された前駆体： を使用して実行される、請求項１に記載の方法。
  7. 前記表面処理が、以下の前駆体： を使用して実行される、請求項１に記載の方法。
  8. 現像され、コーティングされた前記金属酸化物フォトレジストを、前記基板、又は前記基板と、現像され、コーティングされた前記金属酸化物フォトレジストとの間の下層をエッチングするためのマスクとして使用すること をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  9. 前記金属酸化物フォトレジストが、スピンオン又は乾式堆積を使用して堆積される、請求項１に記載の方法。
  10. 前記金属酸化物フォトレジストを堆積させた後、前記極紫外線（ＥＵＶ）露光で前記金属酸化物フォトレジストを露光する前に、熱ベーク、プラズマ処理、又はＵＶ処理が実行される、請求項１に記載の方法。
  11. 基板の上に金属酸化物フォトレジストを堆積させることと、 前記金属酸化物フォトレジストを極紫外線（ＥＵＶ）露光で露光して、露光領域及び非露光領域を形成することと、 露光された前記金属酸化物フォトレジストを現像することと、 現像された前記金属酸化物フォトレジストの表面処理を実行して、現像された前記金属酸化物フォトレジスト上にコーティングを形成することと、 現像され、コーティングされた前記金属酸化物フォトレジストを紫外線（ＵＶ）露光で露光することと を含む方法。
  12. 前記表面処理を実行することと、現像され、コーティングされた前記金属酸化物フォトレジストを露光することとが、実質的に同時に同じチャンバ内で実行される、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記紫外線（ＵＶ）露光が、１５０～５００ｎｍの範囲内のＵＶ波長で実行される、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記表面処理が、摂氏２０～５００度の範囲内の温度、１０ｍＴｏｒｒから５００Ｔｏｒｒの範囲内の圧力で、１００ｍｇ／分から５０００ｍｇ／分の範囲内の化学流を使用し、Ａｒ、Ｎ ２ 又はＨｅの不活性キャリアガスを使用して実行される、請求項１１に記載の方法。
  15. 前記表面処理が、以下の前駆体： からなる群から選択された前駆体を使用して実行される、請求項１１に記載の方法。
  16. 前記表面処理が、以下の前駆体： からなる群から選択された前駆体を使用して実行される、請求項１１に記載の方法。
  17. 前記表面処理が、以下の前駆体： からなる群から選択された前駆体を使用して実行される、請求項１１に記載の方法。
  18. 前記表面処理が、以下の前駆体： を使用して実行される、請求項１１に記載の方法。
  19. 現像された金属酸化物フォトレジストをその上に受け取り、前記現像された金属酸化物フォトレジストの表面処理を実行して前記現像された金属酸化物フォトレジスト上にコーティングを形成し、前記現像された金属酸化物フォトレジストの紫外線（ＵＶ）露光を実行するためのチャンバを備えたシステム。
  20. 前記現像された金属酸化物フォトレジストの前記表面処理を実行することが、前記現像された金属酸化物フォトレジストの前記紫外線（ＵＶ）露光を実行するのと同時に実行され、前記チャンバが、摂氏２０～５００度の範囲内の温度、１０ｍＴｏｒｒから５００Ｔｏｒｒの範囲内の圧力で、１００ｍｇ／分から５０００ｍｇ／分の化学流を使用し、Ａｒ、Ｎ ２ 、又はＨｅの不活性キャリアガスを使用して、前記表面処理を実行するように構成され、前記チャンバが、１５０～５００ｎｍの範囲内のＵＶ波長で前記紫外線（ＵＶ）露光を実行するように構成される、請求項１９に記載のシステム。

Description

関連出願の相互参照 本出願は、２０２３年８月９日に出願された米国仮特許出願第６３／５３１，７２９号の利益を主張する、２０２４年７月１０日出願の米国特許出願第１８／７６９，１５１号の優先権を主張し、その全内容は参照により本明細書に援用される。 本開示の実施形態は、半導体処理の分野に関し、特に、金属酸化物フォトレジストの現像後処理を実行する方法に関する。 リソグラフィは、半導体産業において、マイクロエレクトロニクスデバイスに二次元及び三次元パターンを生成するために数十年も使用されてきた。リソグラフィプロセスには、膜（フォトレジスト）のスピンオン堆積、エネルギー源（露光）によって、選択されたパターンで膜を照射（露光）すること、溶媒に溶解して、膜の露光領域（ポジ調）又は非露光領域（ネガ調）を除去（エッチング）することが伴う。残った溶媒を除去するために、ベークが行われる。 フォトレジストは、放射感受性材料であるべきであり、照射されると、膜の露光部分に化学変化が起こり、露光領域と非露光領域との間で溶解度の変化が可能になる。この溶解度の変化を利用して、フォトレジストの露光領域又は非露光領域のいずれかが除去（エッチング）される。次いで、フォトレジストが現像され、エッチングによってパターンを下にある薄膜又は基板に転写することができる。パターンが転写された後、残留したフォトレジストが除去され、このプロセスを何度も繰り返すことで、マイクロエレクトロニクスデバイスに使用される二次元及び三次元の構造体が生成される。 リソグラフィプロセスでは、幾つかの特性が重要である。この重要な特性には、感度、分解能、より低いラインエッジ粗さ（ｌｉｎｅ－ｅｄｇｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ：ＬＥＲ）、耐エッチング性、及びより薄い層を形成する能力が含まれる。感度が高い場合、堆積された膜の溶解度を変化させるのに必要なエネルギーが低くなる。これにより、リソグラフィプロセスの効率化の向上が可能になる。解像度及びＬＥＲは、リソグラフィプロセスでどのように狭いフィーチャを実現するかを決定する。深い構造を形成するためのパターン転写には、耐エッチング性がより高い材料が必要とされる。耐エッチング性がより高い材料は、より薄い膜を実現することもできる。より薄い膜は、リソグラフィプロセスの効率を高める。 本明細書に開示される実施形態は、現像後処理プロセスを使用して金属酸化物フォトレジストを形成する方法を含む。一実施形態では、方法は、基板の上に金属酸化物フォトレジストを堆積することと、極紫外線（ＥＵＶ）露光で金属酸化物フォトレジストを露光して露光領域及び非露光領域を形成することと、露光された金属酸化物フォトレジストを現像することと、現像された金属酸化物フォトレジストの表面処理を実行して、現像された金属酸化物フォトレジスト上にコーティングを形成することとを含む。 一実施形態では、別の方法は、基板の上に金属酸化物フォトレジストを堆積することと、極紫外線（ＥＵＶ）露光で金属酸化物フォトレジストを露光して露光領域及び非露光領域を形成することと、露光された金属酸化物フォトレジストを現像することと、現像された金属酸化物フォトレジストの表面処理を実行して、現像された金属酸化物フォトレジストにコーティングを形成することと、現像され、コーティングされた金属酸化物フォトレジストを、紫外線（ＵＶ）露光で露光することとを含む。 一実施形態では、システムは、その上に現像された金属酸化物フォトレジストを受け取り、現像された金属酸化物フォトレジストの表面処理を実行して現像された金属酸化物フォトレジスト上にコーティングを形成し、現像された金属酸化物フォトレジストの紫外線（ＵＶ）露光を実行するためのチャンバを含む。 本開示の一実施形態に係る、本明細書に記載されたプロセスによって形成されたポジ型フォトレジスト材料を使用するパターニングプロセスにおける様々な工程を表す断面図を示す。本開示の一実施形態に係る、本明細書に記載されたプロセスによって形成されたネガ型フォトレジスト材料を使用するパターニングプロセスにおける様々な工程を表す断面図を示す。本開示の一実施形態による、保護層又は耐エッチング層又は表面コーティングが上部に設けられた、現像された金属酸化物フォトレジストフィーチャを有する構造体の断面図及び斜視図を示す。本開示の一実施形態による、表面処理及びオプションの紫外線（ＵＶ）処理プロセスを表す概略図である。本開示の一実施形態による、金属酸化物フォトレジスト表面処理及びオプションの紫外線（ＵＶ）処理プロセスのための例示的な前駆体（ａ）～（ｇ）の概略図を、例えば、図３の前駆体（ｂ）として示す。本開示の一実施形態による、金属酸化物フォトレジスト表面処理及びオプションの紫外線（ＵＶ）処理プロセスのための例示的な前駆体（ａ）～（ｃ）の概略図を、例えば、図３の前駆体（ｂ）として示す。本開示の一実施形態による、金属酸化物フォトレジスト表面処理及びオプションの紫外線（ＵＶ）処理プロセスのための例示的な前駆体（ａ）～（ｃ）の概略図を、例えば、図３の前駆体（ｂ）として示す。本開示の一実施形態による、金属酸化物フォトレジスト表面処理及びオプションの紫外線（ＵＶ）処理プロセスのための例示的な前駆体の概略図を、例えば、図３の前駆体（ｂ）として示す。本開示の一実施形態に係る、本明細書に記載の現像後処理プロセスを実施するために使用され得る処理ツールの断面図である。本開示の一実施形態による、現像後処理プロセスで基板の上にポジ型又はネガ型の金属酸化物フォトレジスト層を形成するための処理ツールの断面図である。本開示の一実施形態による、現像後処理プロセスで基板の上にポジ型又はネガ型の金属酸化物フォトレジスト層を形成するための処理ツールにおける変位可能なカラムのエッジの拡大図である。本開示の一実施形態による、シャドウリングがエッジリングと係合されていない処理ツール内の変位可能なコラムのエッジの拡大図である。本開示の一実施形態による、シャドウリングがエッジリングと係合されている、処理ツール内の変位可能なコラムのエッジの拡大図である。本開示の一実施形態による、現像後処理プロセスで基板の上にポジ型又はネガ型の金属酸化物フォトレジスト層を形成するための処理ツールの断面図である。本開示の一実施形態による、ベースプレート内のチャネルを露出させるためにペデスタルが取り外された処理ツールの断面図である。本開示の一実施形態に係る、例示的なコンピュータシステムのブロック図を示している。 本明細書では、ポジ型又はネガ型の金属酸化物フォトレジストの現像後の処理の方法について説明する。以下の説明では、本開示の実施形態の完全な理解を提供するために、化学気相堆積（ＣＶＤ）及び原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス、並びにポジ型又はネガ型の金属酸化物フォトレジストを堆積するための材料状態など、多数の具体的な詳細が記載される。当業者であれば、これらの具体的な詳細がなくても本開示の実施形態が実施可能であることは明らかであろう。他の事例では、本開示の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、集積回路の製造といった周知の態様については、詳細に説明していない。さらに、図に示す様々な実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺どおりには描かれていないことを理解すべきである。 背景を説明すると、極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィで使用されるフォトレジストシステムは、効率の低さが課題である。すなわち、ＥＵＶリソグラフィのための既存のフォトレジスト材料系は、フォトレジスト材料の現像を可能にする必要な溶解度スイッチを提供するために、高い用量を必要とする。従来、有機化学増幅型フォトレジスト（ＣＡＲ）と呼ばれる炭素ベースの膜がフォトレジストとして使用されてきた。しかし、ごく最近では、有機－無機ハイブリッド材料（金属－オキソ）が極紫外（ＥＵＶ）放射線のフォトレジストとして使用されている。このような材料には通常、金属（Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒなど）、酸素、炭素が含まれる。リソグラフィ業界における深紫外（ＤＵＶ）からＥＵＶへの移行により、高アスペクト比の狭いフィーチャが容易になった。金属－オキソベースの有機－無機ハイブリッド材料は、狭い形状を形成するために必要な、より低いラインエッジラフネス（ＬＥＲ）とより高い解像度を示すことが示されている。また、そのような膜はより高い感度と耐エッチング特性を有しており、比較的薄い膜を製造するために実装することができる。 本開示の１つ又は複数の実施形態によれば、金属酸化物フォトレジストの現像後の処理が説明される。一実施形態では、選択的パッシべーション＋ＵＶ照射による金属酸化物フォトレジストの現像後処理について説明する。 現在、エッチング選択性、ラインエッジ粗さ（ＬＥＲ）、ライン幅粗さ（ＬＷＲ）、及びフォトレジストのアウトガスによって誘発されるクロス汚染は、金属酸化物フォトレジストに関連する問題であり得る。本明細書に記載の実施形態を実施する利点は、エッチング選択性の改善、ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）の低減、ライン幅ラフネス（ＬＷＲ）の低減、及び／又はフォトレジストのアウトガス誘起相互汚染の低減を含み得る。 背景を説明すると、パターン転写中に、パターン転写エッチング中の金属酸化物フォトレジストと下層または基板との間のエッチング選択性を改善する必要がある。エッチングされるパターンのＬＷＲ／ＬＥＲを改善する必要がある。 更なる背景を提供するため、図１Ａは、本開示の一実施形態による、本明細書に記載のプロセスによって形成されたポジ型フォトレジスト材料を使用するパターニングプロセスにおける様々な工程を表す断面図を示す。 図１Ａの部分（ａ）を参照すると、開始構造体１００は、基板又は下層１０２の上にポジ型フォトレジスト層１０４を含む。一実施形態では、ポジ型フォトレジスト層１０４は、乾式堆積を使用して堆積される。図１Ａの部分（ｂ）を参照すると、開始構造体１００が選択位置で照射１０６され、照射領域１０５Ｂ及び非照射領域１０５Ａを有する照射されたフォトレジスト層１０４Ａが形成される。図１Ａの部分（ｃ）を参照すると、非照射領域１０５Ａの現像されたフォトレジスト層を提供するために、除去又はエッチングプロセス１０８が使用される。図１Ａの部分（ｄ）を参照すると、非照射領域１０５Ａをマスクとして使用するエッチングプロセス１１０を使用して、基板又は下層１０２をパターニングして、エッチングされたフィーチャ１１２を含むパターニングされた基板又はパターニングされた下層１０２Ａを形成する。 再び図１Ａを参照すると、ポジ型フォトレジスト１０４は放射感受性材料であり、照射されると、膜の露光部分に化学変換が起こり、露光領域と非露光領域との間の溶解度の変化が可能になる。溶解度の変化を利用して、ポジ型フォトレジストの露光領域が除去（エッチング）される。次に、ポジ型フォトレジストが現像され、エッチングによってパターンを下にある薄膜又は基板に転写することができる。パターンが転写された後、残ったポジ型フォトレジストが除去される。本プロセスを何度も繰り返すことで、例えばマイクロ電子デバイスで使用するための２Ｄ及び３Ｄ構造を製造することができる。 更なる背景を提供するため、図１Ｂは、本開示の一実施形態による、本明細書に記載のプロセスによって形成されたネガ型フォトレジスト材料を使用するパターニングプロセスにおける様々な工程を表す断面図を示す。 図１Ｂの部分（ａ）を参照すると、開始構造体１００は、基板又は下層１０２の上にネガ型フォトレジスト層１０３を含む。一実施形態では、ネガ型フォトレジスト層１０３は、乾式堆積を使用して堆積される。図１Ｂの部分（ｂ）を参照すると、開始構造体１００が選択位置で照射１０６され、照射領域１０５Ｂ及び非照射領域１０５Ａを有する照射されたフォトレジス