(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成する方法を提供する。【解決手段】基板１０をパターニングして定義されたトレンチ幅Ｗの複数のトレンチ２０を有するトレンチ構造１８を形成すること、および基板１０上で光活性材料を堆積し、トレンチ構造１８を過剰充填し、複数のトレンチ２０中で充填部分およびトレンチ構造１８の上で過剰充填部分を形成する。また、定義されたトレンチ幅Ｗより少なくとも４倍大きな波長を含む電磁照射に光活性材料を曝露し、これにより、過剰充填部分を曝露により変性させる一方で、電磁照射は、複数のトレンチ２０を貫通せずに、充填部分を未変性のまま残し、光活性材料の変性された過剰充填部分を除去し、選択的反応性イオンエッチング、選択的堆積、または誘導自己組織化のための化学テンプレートとしての使用のための、平坦化されて充填されたトレンチ構造を形成する。【選択図】図１Ａ
2020092274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成するための方法であって：
前記基板をパターニングして、同一の定義されたトレンチ幅の複数のトレンチを有するトレンチ構造を形成し、前記トレンチ構造は前記定義されたトレンチ幅の３倍より大きな前記トレンチ同士の間の幅を有する、こと；
前記基板上で光活性材料を堆積し、前記トレンチ構造を過剰充填し、前記複数のトレンチ中で充填部分および前記トレンチ構造の上で過剰充填部分を形成すること；
前記定義されたトレンチ幅の４倍より大きな波長を有する電磁照射に前記光活性材料を曝露し、これにより、前記過剰充填部分を前記曝露により変性させる一方で、前記電磁照射は、前記複数のトレンチを貫通せずに、前記充填部分を未変性のまま残すこと；および
前記光活性材料の前記変性された過剰充填部分を除去して、選択的反応性イオンエッチング、選択的堆積、または誘導自己組織化のための化学テンプレートとしての使用のための、平坦化されて充填されたトレンチ構造を形成すること、
を含む、方法。
【請求項２】
前記トレンチ構造が、前記光活性材料に対するエッチング選択性を有する材料を含み：
前記化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光活性材料の前記充填部分の上部に層を形成し、前記化学テンプレートを変性させること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記層を形成することが：
前記基板を酸で処理すること；および
前記基板をベークし、前記充填部分中に前記酸を拡散させ、前記層を形成すること、
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記層の厚さが、５ｎｍ〜１５ｎｍの厚さである、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
金属または半金属原子を前記層中に組み込み、前記化学テンプレートをさらに変性させること、
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記金属または前記半金属原子を組み込むことが、前記基板をシリル化剤で処理し、シリコン原子を前記層中に組み込むことを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記シリル化剤が、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリメチルシリルジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、ジメチルシリルジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）、ジメチルジシリルジメチルアミン（ＤＭＤＳＭＡ）、またはビスアミノプロピル−オリゴジメチルシロキサンの１種または２種以上を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属または前記半金属原子を組み込むことが、前記基板をアクリルポリマーで処理し、アルミニウムを前記層中に組み込むことを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記さらに変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記金属または半金属原子を中に含む前記層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記さらに変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第１のブロックの少なくとも一部は、前記金属または前記半金属原子の上で組織化し、前記ブロックコポリマーの第２のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記ブロックコポリマーが、ポリスチレン−ブロック−ポリメチルメタクリレート（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第１のブロックの少なくとも一部は、前記層の上で組織化し、前記ブロックコポリマーの第２のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ブロックコポリマーが、ポリスチレン−ブロック−ポリメチルメタクリレート（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記層に有機材料をグラフトし、前記化学テンプレートをさらに変性させ、前記層上で曝露されたヒドロキシド基を提供すること、
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１７】
前記さらに変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記曝露されたヒドロキシド基を含む前記層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記さらに変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第１のブロックの少なくとも一部は、前記曝露されたヒドロキシド基の上で組織化し、クロスエステル化プロセスにおいて前記曝露されたヒドロキシド基と反応し、前記ブロックコポリマーの第２のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野
本発明は、イメージ反転、誘導自己組織化、および選択的堆積を補助するための、サブ解像度（sub−resolution）開口部を使用するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景
半導体デバイスの製造におけるコストおよび性能の競争性を維持する必要性は、集積回路のデバイス密度を継続的に増加させる要求を高める。半導体集積回路における縮小化により、より高い集積度を達成するために、ロバストな方法論が、半導体基板上で形成された回路パターンのスケールを低減するために要求される。これらの傾向および要件は、回路パターン作製の間に電気的構造の分離を調製するための能力に対し、絶えず増大する目標を課す。
【０００３】
フォトリソグラフィーは、半導体ウエハの表面に、マスク上の幾何学形状およびパターンを転写することにより半導体集積回路を製造するのに使用される主要な技術である。原則として、感光性材料をパターン化された光に曝露して、現像液中でのその溶解度を変化させる。いったんイメージ化されて現像されると、現像化学物質（developing  chemistry）中で可溶な感光性材料の一部が除去され、回路パターンが残留する。さらに、光学リソグラフィーを発展させ、その欠陥を収容するために、継続的な大きな一歩（stride）がなされて、代替的なパターニング戦略が確立されて、サブ−３０ｎｍテクノロジーノードのための半導体製造産業を装備する。
【０００４】
先端パターニング技術と協力して、先端高度選択的エッチング手法が、サブ−３０ｎｍフィーチャを転写するために要求される。さらに、先端エッチングスキームは、とりわけプロファイル制御、異方性、および速度についての要件に見合わなければならない。
【０００５】
本発明の要約
本発明は、マイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成するための方法を提供する。前記方法は、基板をパターニングして、定義されたトレンチ幅の複数のトレンチを有するトレンチ構造を形成し、基板上で光活性材料を堆積し、トレンチ構造を過剰充填し（overfill）、複数のトレンチ中で充填部分およびトレンチ構造の上で過剰充填部分を形成することを含む。前記方法は、定義されたトレンチ幅より少なくとも４倍大きな波長を含む電磁照射に光活性材料を曝露することをさらに含み、これにより、過剰充填部分を曝露により変性させる一方で、電磁照射は、複数のトレンチを貫通せずに、充填部分を未変性のまま残す。前記方法は、光活性材料の変性された過剰充填部分を除去して、選択的反応性イオンエッチング、選択的堆積、または誘導自己組織化のための化学テンプレートとしての使用のための、平坦化されて充填されたトレンチ構造を形成することをさらに含む。
【０００６】
本発明は、マイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成するための別の方法を提供する。前記方法は、基板をパターニングして、定義されたトレンチ幅の複数のトレンチを有するトレンチ構造を形成し、基板上で光活性材料を堆積し、トレンチ構造を過剰充填し、複数のトレンチ中で充填部分およびトレンチ構造の上で過剰充填部分を形成することを含む。前記方法は、定義されたトレンチ幅より少なくとも４倍大きな波長を含む電磁照射に光活性材料を曝露することをさらに含み、これにより、過剰充填部分を曝露により変性させる一方で、電磁照射は、複数のトレンチを貫通せずに、充填部分を未変性のまま残し、光活性材料の変性された過剰充填部分を除去して、平坦化されて充填されたトレンチ構造を形成する。さらに、前記方法は、平坦化されて充填されたトレンチ構造を酸でコーティングすること、酸を充填部分中に拡散させて光活性材料の充填部分上で脱保護層を形成すること、および金属または半金属原子を脱保護層中に組み込んで選択的反応性イオンエッチング、選択的堆積、または誘導自己組織化のための化学テンプレートを形成することを含む。
【０００７】
図面の簡単な説明
添付の図面は、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成するものであり、本発明の態様を例示し、上記の本発明の一般的記載および以下の詳細な説明と共に、本発明を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、化学テンプレートを形成するための態様による方法を描く、図による例示である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、化学テンプレートを形成するための態様による方法を描く、図による例示である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、化学テンプレートを形成するための態様による方法を描く、図による例示である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、化学テンプレートを形成するための態様による方法を描く、図による例示である。
【図２】図２は、図１Ｄの化学テンプレートを使用した、トレンチパターンのイメージ反転後の基板を描く、図による例示である。
【図３Ａ】図３Ａは、脱保護層を有する化学テンプレートを形成するための態様による方法を描く、図による例示である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、脱保護層を有する化学テンプレートを形成するための態様による方法を描く、図による例示である。
【図４Ａ】図４Ａは、金属または半金属原子を含む脱保護層を有する化学テンプレートを描く、図による例示である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの化学テンプレートを使用した、トレンチパターンのイメージ反転後の基板を描く、図による例示である。
【図５Ａ】図５Ａは、化学エピタキシー（chemo−epitaxy）誘導自己組織化のための化学テンプレートを使用するための態様による方法を描く、図による例示である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、化学エピタキシー誘導自己組織化のための化学テンプレートを使用するための態様による方法を描く、図による例示である。
【図６】図６は、化学テンプレートを形成して使用するための態様を描くフローチャートである。
【０００９】
詳細な説明
本発明の態様は、一般的にマイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成する方法に関する。化学テンプレートを、例えば、トレンチパターンなどの出発パターンのイメージ反転、化学エピタキシー誘導自己組織化（ＤＳＡ）、および例えば、材料層の選択的成長などの選択的堆積に使用してもよい。図１Ａ〜１Ｄおよび６を一般的に参照すると、本発明の態様における、トレンチパターンのさらなるプロセシングのための化学テンプレートを創出するための方法が示される。図１Ａは、第１の層１２、第２の層１４、および第３の層１６を含むマイクロエレクトロニクス基板１０を示す。限定ではなく例の意味により、第１の層１２は、シリコンウエハであり得、第２の層１４は、自然（native）酸化物層であり得る。第３の層１６についての例示的材料は、以下でさらに検討される。４０において、トレンチ構造１８が、マイクロエレクトロニクス基板１０上にパターニングされ、幅Ｗにより分離された一連のトレンチ２０を定義する。限定ではなく例の意味により、描かれるトレンチ構造１８は、トレンチ幅Ｗの３倍（３ｘ）であるトレンチ２０間のトレンチ構造１８の幅に関し、３：１のデューティーサイクル（duty  cycle）で形成されたものである。
【００１０】
４２において、図１Ｂに示されるとおり、トレンチ２０は、充填材料で過剰充填されて光活性フィルム２２を形成する。光活性フィルム２２のための有機充填材料を、トレンチ構造１８の材料とは異なる光学特性を有するように調整することができる。例えば、光活性フィルム２２を、所定の波長について異なる屈折率（ｎ）および所定の波長について異なる吸光度（ｋ）を有するように調整することができる。これが起こる場合には、所定の波長の光はトレンチ２０内でほとんど貫通することができず（not  appreciably  penetrate）、その代わりにトレンチ構造１８の上の光活性フィルム２２の一部を曝露するのみである。光活性フィルム２２のための充填材料は、光活性フィルム２２の過剰充填部分が処理されて、次いで（以下で記載する）湿式現像プロセスにより除去されることを可能にする、溶解スイッチング機構を含む。例えば、未処理の充填材料は所定の化学物質で湿式現像することによる可溶性を有しない一方で、処理された充填材料は所定の化学物質中でスイッチングして可溶性となる。
【００１１】
ここで図１Ｃ、１Ｄ、および６を参照して、４４において光活性フィルム２２の過剰充填された材料が処理され、４６において除去される。４４において、図１Ｃに示されるとおり、光活性フィルム２２を、トレンチ２０の幅Ｗの４倍より大きな光２４の波長の電磁照射の多量露光（flood  exposure）に曝露する。光学特性が異なるように調整された一例において、波長λの光は、λの１／４未満の開口部を貫通することができない。したがって、適切な寸法のトレンチまたはトレンチのパターンを、トレンチ構造１８の材料とは光学的に異なる光活性材料で充填または過剰充填した場合には、トレンチ内の光活性材料の部分を、光の曝露により化学的に変化させることができず、例えば、所定の湿式現像化学物質中で可溶とさせることができない。しかしながら、トレンチの外側またはトレンチの上の光活性材料を、光曝露の結果として化学的に変化させることができ、例えば、所定の湿式現像化学物質中で可溶とさせることができる。このようにして、光活性材料の一部を選択的に変化させて、これにより変化した部分および未変化の部分は、続くプロセシングに対して異なった反応をすることができる。したがって、基板１０が光２４に曝露される場合に、トレンチ２０における感光性光活性フィルム２２は影響を受け得ないか、またはより低減された影響を受け得る。よって、トレンチ２０内の光活性フィルム２２の未変化部分中にある光酸は、図１Ｃに示される多量露光に曝露されず、よって、トレンチ２０内の材料は曝露の後で非酸性のままである。言い換えると、トレンチ２０の内側のフィルム２２の未変化の部分（すなわち、充填部分）は、未曝露の光活性材料の特性を保持し得る一方で、トレンチ２０の外側のフィルム２２の変化した部分（すなわち、過剰充填部分）は、曝露された光活性材料の特性を有し得る。４６において、図１Ｄに示されるとおり、湿式現像プロセスを次いで行い、多量露光に曝露された光活性フィルム２２の変化した過剰充填部分を除去してもよい。
【００１２】
これに続いて、化学テンプレートを形成するためのプロセスシーケンスにより、光活性フィルム２２の非均一性から生じる潜在的な問題が排除される。図１Ａに示されるものと同様の寸法であるが、５：１のデューティーサイクルのトレンチからなるアレイを検討すると（図示せず）、光活性フィルム２２は、図１Ａに示される高密度のトレンチ２０より多くこれらのトレンチを充填するであろう。多量露光により、次いで、異なるトレンチ密度にわたってフィルムの高さが等しくなるかまたは平坦化されることが可能となる。トレンチ２０は光をフィルタする役割を果たし、これにより、十分な露光を使用して、より高密度のトレンチに影響を与えることなく、より密度の低いトレンチのアレイから過剰なフィルムを除去することができる。光活性フィルム２２の過剰充填部分が除去されると、光活性フィルム２２は、トレンチ構造１８に中で不連続的となり得る。さらに、トレンチ構造１８および光活性フィルム２２は、図１Ｄに描かれるとおり、平坦化表面とも称される連続的表面を形成し得る。
【００１３】
トレンチ構造１８により、本発明の方法の一態様により、反転されていてもよいイメージが創出される。図２および６を参照して、４８において、図１Ｄの化学テンプレートを使用して、基板１０は、選択的にエッチングされてトレンチ構造１８が除去される。いったんトレンチ構造１８が除去されると、光活性フィルム２２は、１：３のデューティーサイクルを有する一連のトレンチ２０’を定義する。トレンチ２０’は、図１Ａにおけるトレンチ２０により定義されたイメージの反転であるイメージを定義する。トレンチ構造１８のための材料が酸化物からなる一態様において、例えば、光活性フィルム２２に使用される有機材料は、イメージ反転が化学テンプレートをさらに変性させずに完了させることができる、特定の化学物質による十分なエッチング選択性を有してもよい。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を使用して、トレンチ構造１８を選択的に除去してもよい。エッチング化学物質およびプロセス条件は、使用される特定の酸化物および有機材料に応じて、当業者により特定され得る。光活性フィルム２２により形成されたパターンを下部層に転写してもよく（転写プロセスは図示しない）、ここで、光活性フィルム２２はマスクとしての役割を果たす。層１２、１４、１６の組成は、特定の用途に応じて当業者により特定され得る。例えば、下部層は、光活性フィルム２２の材料に対するエッチング選択性を有してもよい。光活性フィルム２２が有機物である一態様において、第３の層１６は、例えば、ＳｉＮなどの無機材料で作製されていてもよい。
【００１４】
ここで一般的に図３Ａ、３Ｂ、および６を参照して、本発明の一態様において、出発パターンのイメージ反転、誘導自己組織化、または選択的堆積のための化学テンプレートをさらに形成するための方法が示される。この態様の方法は、図１Ａ〜１Ｄに示されるようなプロセスがなされた基板１０で開始され、基板１０上で化学テンプレートを形成する。図３Ａおよび３Ｂにおける同様の参照符号は、図１Ａ〜１Ｄにおける同様の部分を指すのに使用される。５０において、図３Ａおよび３Ｂを参照して、脱保護層２６が次いで光活性フィルム２２中で形成されて、選択的エッチングまたは堆積のためのまたは誘導自己組織化のための基礎として作用し得る表面化学特性の差を有する、変性された化学テンプレートを提供する。例えば、脱保護層２６を形成するために、および図３Ａに示されるとおり、基板１０は、光活性フィルム２２の最上部上に酸２８を付与する酸洗浄液（acid  rinse）で処理される。この後、光活性フィルム２２中へ酸２８を向かわせ、脱保護層２６を創出する、図３Ｂに示される拡散ベークが続く。この拡散の時間の長さにより、生じる脱保護の深さが決定される（すなわち、脱保護層２６の厚さが決定される）。当業者は、拡散ベークの時間の長さおよび温度は、材料および意図される用途に基づき変化することを認識するであろう。例えば、ベークの温度は、約７０〜２００℃の範囲であり得、ベークは、約１０分未満持続され得る。態様において、比較的少量の拡散および脱保護が生じる。例えば、脱保護層２６の厚さは、５ｎｍ〜１５ｎｍであり得、または約１０ｎｍであり得る。トレンチ構造１８および光活性フィルム２２の原材料（original  material）が、図１Ｄにおける化学テンプレートについての十分に異なる表面化学特性を提供するものではない場合には、光活性フィルム２２が表面脱保護層２６を有する図３Ｂにおける変性された化学テンプレートは、ブロックコポリマーのイメージ反転、選択的堆積、および誘導自己組織化について選択的エッチングを達成するための必要な表面化学特性を提供し得る。
【００１５】
ここで図４Ａおよび６を参照して、別の態様において、図３Ａおよび３Ｂに示される方法は、５２において、金属または半金属原子を脱保護層２６中に組み込んで、化学テンプレートをさらになお変性して、表面化学特性の所望の差を創出して、例えば、エッチング選択性を向上させることをさらに含み得る。態様において、シリル化プロセスを使用してシリコン原子を脱保護層２６中に組み込んで変性された層３０を形成する。シリル化反応は、脱保護層２６がシリル化されるであろう好適な官能性を有することを必要とする。種々の態様において、光活性フィルム２２に使用される充填材料は、脂肪族アルコール、フェノール、またはポリマー鎖内のヘキサフルオロイソプロパノール官能基を含んでもよい。ポリ（ヒドロキシスチレン）（ＰＨＯＳＴ）中のフェノール性基は、合理的な時間内で、比較的低温で、シリル化に好適な化学反応性を有する。これは、有機官能性について穏やかな酸性である（例えば、ｐＫａ＝９など）。脂肪族アルコールをシリル化することができる（例えば、ｐＫａ＝１２など）が、これには比較的より長時間を要し得る。例えば、カルボン酸の増加された酸性（例えば、ｐＫａ＝５など）は、シリル化反応の平衡を強制的に未シリル化状態側へ置くため、カルボン酸をシリル化することは難しい。したがって、当業者は、充填材料中でシリル化をするであろう構成成分のｐＫａが異なり得ることを認識するであろう。ｐＫａの例示的範囲は、約７〜１０である。同一の炭素にくっついた２つのトリフルオロ基を有するアルコールは、フェノールと同様のｐＫａを有するので、同様の低温および時間で容易にシリル化可能である。光活性フィルム２２のための充填材料は、シリル化のための別の好適な官能性を含んでもよいことが認識されなければならない。多数のシリル化剤のいずれも、有用であり得る。これらの化合物は、典型的には、アミンのペンダントである側基中にシリコンを含む、複数の第２級または第３級アミンである。例えば、典型的な複数のシリル化剤には、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリメチルシリルジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、ジメチルシリルジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）およびジメチルジシリルジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）が含まれる。シリル化剤は、典型的には気相中で投入されるが、例えば、化学増幅レジストライン（Chemical  Amplification  of  Resist  Lines）（ＣＡＲＬ）プロセスにより安価に（popular）作製されるものなどの液状シリル化剤も使用してもよい。例示的液状シリル化剤は、ビスアミノプロピル−オリゴジメチルシロキサンである。
【００１６】
なお図４Ａを参照して、別の態様において、金属原子を、アルミニウム逐次浸透合成（sequential  infiltration  synthesis）（ＳＩＳ）使用して脱保護層２６中に組み込んで、変性された層３０を形成してもよい。カルボニル官能性でアルミニウム逐次浸透合成（ＳＩＳ）することができるので、種々のアクリルおよびメタクリルポリマーを充填材料中で使用することができる。ＳＩＳプロセスは自己伝播性である。したがって、ＳＩＳプロセシングの続くサイクルにより、続いて脱保護層２６中にアルミニウムを組み込むことがもたらされ、これにより、例えば、その後のプロセシングのためのより良好なエッチング選択性のための表面化学特性のより大きな差別化などが順次もたらされ得る。
【００１７】
ここで図４Ｂおよび６を参照して、金属または半金属原子を脱保護層２６中に組み込んだ後、５２において、変性された層３０により、初めにトレンチ構造１８を構成した材料へのエッチング選択性が提供される。より特には、シリコンおよびアルミニウムの両方が、いくつかのプロセスにおいて良好なバリアとなる酸化物を形成することができる。したがって、イメージ反転を、４８において、選択的エッチングプロセスを使用してトレンチ構造１８を除去することにより達成し得る。いったんトレンチ構造１８が除去されると、最上部の変性された層３０を有する光活性フィルム２２は、１：３のデューティーサイクルを有する一連のトレンチ２０’を定義する。代替的に、図６において示されるとおり、トレンチ構造１８および変性された層３０により形成された、変性された化学テンプレートを、５６および５８における化学エピタキシー誘導自己組織化（ＤＳＡ）に、または５４における選択的堆積に使用してもよい（共に以下に記載する）。光活性フィルム２２により形成されたパターンを下部層に転写してもよく（転写プロセスは図示しない）、ここで、変性された層３０はマスクとしての役割を果たす。この目的のために、下部層は、変性された層３０とのエッチング選択性を有してもよい。変性された層３０がシリコンを含む態様において、第３の層１６は、例えば、窒化物ベースの有機材料、ＴｉＮベースの有機材料、または有機材料で作製されたものなどであってもよい。
【００１８】
当業者は、化学テンプレートを形成する方法が、意図される使用に基づいて変化し得ることを認識しなければならない。化学テンプレートを変性させて脱保護層を形成すること、および金属または半金属原子を脱保護層中に組み込んで図４Ａの変性された化学テンプレートを形成することは、図６の５４における続く選択的堆積に最も好適であり得る。さらに、変性された化学テンプレートを使用して選択的に堆積された材料層を、種々の技法を使用して形成してもよいことが認識されなければならない。例えば、態様において、５４において、変性された化学テンプレートを使用して、フィルムを選択的に成長させてもよい。成長は、堆積された層を、反応物質および基板材料間の反応を介して形成するタイプの堆積である。よって、化学テンプレートを使用して、表面上で異なる成長速度を提供し得、これにより、別の基板材料に対して１つの基板材料からの選択的な成長が可能となる。その点において、材料は、別のものと比較して、基板の一部分上で成長速度の固有の差を有し得る。このプロセスは、フィーチャアレイの一部分の表面を変化させるための潜在的な用途を有する。その基板は、４０、４２において上述したとおり、パターニングされて、光活性材料で充填され得る。同様に、多量露光はまた、４４において再度上述されるとおり、過剰コーティングされた材料を平らにして（even  out）完成され得る。中性のトレンチ材料が、光活性フィルム材料と比較して固有の成長選択性を有する場合には、図１Ｄの化学テンプレートを使用して、脱保護層を創出せずに、および金属原子を組み込まずにフィルムを選択的に成長させてもよい（図示せず）。代替的に、光活性フィルムの表面特性を、５０における酸洗浄および拡散ベークを、ならびに任意に５０、５２における金属または半金属原子の組み込みを使用することにより変化させて、このエリアを保護して、５４における選択的成長が変性された化学テンプレートのトレンチ構造１８をオフにすることを可能にしてもよい。
【００１９】
一般的に図５Ａ、５Ｂおよび６を参照して、本発明の態様において、ＤＳＡについて化学テンプレートを使用するための方法が示される。この態様の方法は、図１Ｄの化学テンプレートまたは図３Ｂもしくは４Ａの変性された化学テンプレートで開始される。図５Ａおよび５Ｂの例において、図３Ｂの変性された化学テンプレートを、図６の４０、４２、４４、４６、および５０におけるように、基板１０上で形成した。図５Ａおよび５Ｂにおける同様の参照符号は、図１Ａ〜１Ｄ、３Ａ、および３Ｂにおける同様の部分を指すのに使用される。トレンチ構造１８および脱保護層２６は、変性された化学テンプレートを形成する。トレンチ構造１８は、化学テンプレート上で堆積されることが意図されたラメラブロックコポリマーの両方のブロックに対して中性である。図５Ａに示されるとおり、５６において、化学テンプレートをラメラブロックコポリマー３２でコーティングし、図５Ｂに示されるとおり、５８において、誘導自己組織化（ＤＳＡ）を行う。態様において、ブロックコポリマー３２は、ポリ（スチレン）−ブロック−ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）であり得る。この場合には、図５Ｂに示されるとおり、光活性フィルム２２の脱保護層２６は、多数のブロックコポリマー３２の極性ＰＭＭＡブロックドメイン３４を留める（pin）ための役割を果たし、ブロックドメイン３６は、留められたＰＭＭＡブロックドメイン３４間の中性のトレンチ構造１８の最上部で自己組織化するであろう。脱保護層２６に留められたＰＭＭＡブロックドメイン３４の、ＰＭＭＡブロックドメイン３４の総数に対する比は、ブロックコポリマーの組成および／またはトレンチ構造１８のデューティーサイクルに基づき変化し得る。例えば、図５Ｂに示されるとおり、トレンチ構造１８が３：１のデューティーサイクルを有する場合に、１つおきのＰＭＭＡブロックドメイン３４が脱保護層２６に留められている。
【００２０】
脱保護された層の創出および／または金属または半金属原子の組み込みは、化学テンプレートの創出における任意のステップであることが認識されなければならない。例えば、光活性フィルム２２自体のための材料が留まっている一態様において、ブロックコポリマー３２のブロックドメインの１つの多数が、光活性フィルムに留められていてもよい（図示せず）。さらなる例により、図１Ｄを再度参照して、トレンチ構造１８および光活性フィルム２２は、化学テンプレートを形成し、ブロックコポリマー３２をそれに塗布してもよい。１つおきのＰＭＭＡブロックドメイン３４を、次いで、光活性フィルム２２に留めてもよい。同様に、光活性フィルム２２の表面で金属または半金属原子を含むように変性された脱保護層が留まっている別の態様において、変性された層を使用してもよく、ブロックコポリマー３２のブロックドメインを、変性された層３０に留めてもよい（図示せず）。さらなる例により、図４Ｂを再度参照して、トレンチ構造１８および変性された層３０は、変性された化学テンプレートを形成してもよく、ブロックコポリマー３２をそれに塗布してもよい。１つおきのＰＭＭＡブロックドメイン３４を、次いで、変性された層３０に留めてもよい。
【００２１】
別の態様において（図示せず）、例えば、エッチング選択性を改善するために、または異なる成長速度を提供するために、図３Ａおよび３Ｂに示される方法は、脱保護層２６に有機材料をグラフトして、化学テンプレートをさらになお変性させて表面化学特性の所望の差を創出することをさらに含んでもよい。態様において、有機材料を脱保護層２６にグラフトして、これにより曝露されたヒドロキシド基（−ＯＨ）を含む変性された層を形成する（図示せず）。曝露されたヒドロキシド基は、例えば、カルボン酸、フェノール類、脂肪族アルコールなどのより大きな官能基の一部であり得る。曝露されたヒドロキシド基を含む変性された層は、初めにトレンチ構造１８を構成した材料へのエッチング選択性を提供してもよく、これにより、図４Ａ〜４Ｂに示される方法と類似の選択的ＲＩＥを介したイメージ反転を可能にする。さらに、トレンチ構造１８およびグラフトされた有機材料を含む変性された層により形成された、変性された化学テンプレートを、上記のとおり選択的堆積に、または図５Ａ〜５Ｂに示される方法と類似の化学エピタキシー誘導自己組織化（ＤＳＡ）に使用してもよい。態様において、ブロックコポリマーを化学テンプレートに塗布して、自己組織化単層を形成してもよく（図示せず）、ここで、コポリマーのブロックは、クロスエステル化プロセスにおいて曝露されたヒドロキシド基と反応する。
【００２２】
特定の態様をかなり詳細に説明して本発明を例示した一方で、前記説明は、制限するか、またはいかなる意味においても添付の特許請求の範囲の範囲をかかる詳細に限定することを意図するものではない。本願において検討された種々の特徴を単独で使用しても、またはあらゆる組み合わせで使用してもよい。追加的な利点および改変は、当業者には容易に明らかとなるであろう。したがって、本発明は、そのより広範な側面において、示されて説明された、特定の詳細、代表的な装置および方法および例示的な例に限定されない。したがって、一般的な発明の概念の範囲から逸脱せずに、かかる詳細から逸脱がなされ得る。
【００２３】
［付記１］
マイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成するための方法であって、以下：
前記基板をパターニングして定義されたトレンチ幅の複数のトレンチを有するトレンチ構造を形成すること；
前記基板上で光活性材料を堆積し、前記トレンチ構造を過剰充填し、前記複数のトレンチ中で充填部分および前記トレンチ構造の上で過剰充填部分を形成すること；
前記定義されたトレンチ幅より少なくとも４倍大きな波長を含む電磁照射に前記光活性材料を曝露し、これにより、前記過剰充填部分を前記曝露により変性させる一方で、前記電磁照射は、前記複数のトレンチを貫通せずに、前記充填部分を未変性のまま残すこと；および
前記光活性材料の前記変性された過剰充填部分を除去して、選択的反応性イオンエッチング、選択的堆積、または誘導自己組織化のための化学テンプレートとしての使用のための、平坦化されて充填されたトレンチ構造を形成すること、
を含む、方法。
［付記２］
前記トレンチ構造が、前記光活性材料に対するエッチング選択性を有する材料を含み、以下：
前記化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、方法。
［付記３］
以下：
前記光活性材料の前記充填部分上で脱保護層を形成し、前記化学テンプレートを変性させること、
をさらに含む、方法。
［付記４］
前記脱保護層を形成することが、以下：
前記基板を酸で処理すること；および
前記基板をベークし、前記充填部分中に前記酸を拡散させ、前記脱保護層を形成すること、
を含む、方法。
［付記５］
前記脱保護層が、５ｎｍ〜１５ｎｍの厚さを含む、方法。
［付記６］
以下：
前記変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記脱保護層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、方法。
［付記７］
以下：
金属または半金属原子を前記脱保護層中に組み込み、前記化学テンプレートをさらに変性させること、
をさらに含む、方法。
［付記８］
前記金属または前記半金属原子を組み込むことが、前記基板を１種または２種以上のシリル化剤で処理し、シリコン原子を前記脱保護層中に組み込むことを含む、方法。
［付記９］
前記シリル化剤が、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリメチルシリルジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、ジメチルシリルジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）、ジメチルジシリルジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）、またはビスアミノプロピル−オリゴジメチルシロキサンの１種または２種以上を含む、方法。
［付記１０］
前記金属または前記半金属原子を組み込むことが、前記基板を１種または２種以上のアクリルポリマーで処理し、アルミニウムを前記脱保護層中に組み込むことを含む、方法。
［付記１１］
以下：
前記さらに変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記金属または半金属原子を中に含む前記脱保護層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、方法。
［付記１２］
以下：
前記さらに変性された化学テンプレート上で選択的に上部層を堆積すること、
をさらに含む、方法。
［付記１３］
前記上部層が、前記金属または半金属原子を中に含む前記脱保護層上の第２の成長速度より速い、前記トレンチ構造上の第１の成長速度を有する材料を含む、方法。
［付記１４］
前記上部層が、前記金属または半金属原子を中に含む前記脱保護層上の第２の成長速度より遅い、前記トレンチ構造上の第１の成長速度を有する材料を含む、方法。
［付記１５］
以下：
前記さらに変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第１のブロックの少なくとも一部は、前記金属または前記前記半金属原子の上で組織化し、前記ブロックコポリマーの第２のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、方法。
［付記１６］
前記ブロックコポリマーが、ポリスチレン−ブロック−ポリメチルメタクリレート（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）を含む、方法。
［付記１７］
以下：
前記変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第１のブロックの少なくとも一部は、前記脱保護層の上で組織化し、前記ブロックコポリマーの第２のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、方法。
［付記１８］
前記ブロックコポリマーが、ポリスチレン−ブロック−ポリメチルメタクリレート（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）を含む、方法。
［付記１９］
前記脱保護層に有機材料をグラフトし、前記化学テンプレートをさらに変性させ、前記脱保護層上で曝露されたヒドロキシド基を提供すること、
をさらに含む、方法。
［付記２０］
以下：
前記さらに変性された化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記曝露されたヒドロキシド基を含む前記脱保護層を有する前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること、
をさらに含む、方法。
［付記２１］
以下：
前記さらに変性された化学テンプレート上で上部層を選択的に堆積すること、
をさらに含む、方法。
［付記２２］
前記上部層が、前記曝露されたヒドロキシド基を含む前記脱保護層上の第２の成長速度より速い、前記トレンチ構造上の第１の成長速度を有する材料を含む、方法。
［付記２３］
前記上部層が、前記曝露されたヒドロキシド基を含む前記脱保護層上の第２の成長速度より遅い、前記トレンチ構造上の第１の成長速度を有する材料を含む、方法。
［付記２４］
以下：
前記さらに変性された化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第１のブロックの少なくとも一部は、前記曝露されたヒドロキシド基の上で組織化し、クロスエステル化プロセスにおいて前記曝露されたヒドロキシド基と反応し、前記ブロックコポリマーの第２のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること、
をさらに含む、方法。
［付記２５］
マイクロエレクトロニクス基板を処理して化学テンプレートを形成するための方法であって、以下：
前記基板をパターニングして定義されたトレンチ幅の複数のトレンチを有するトレンチ構造を形成すること；
前記基板上で光活性材料を堆積し、前記トレンチ構造を過剰充填し、前記複数のトレンチ中で充填部分および前記トレンチ構造の上で過剰充填部分を形成すること；
前記定義されたトレンチ幅より少なくとも４倍大きな波長を含む電磁照射に前記光活性材料を曝露し、これにより、前記過剰充填部分を前記曝露により変性させる一方で、前記電磁照射は、前記複数のトレンチを貫通せずに、前記充填部分を未変性のまま残すこと；
前記光活性材料の前記変性された過剰充填部分を除去して、平坦化されて充填されたトレンチ構造を形成すること；
前記平坦化されて充填されたトレンチ構造を酸でコーティングすること；
前記充填部分中に前記酸を拡散させ、前記光活性材料の前記充填部分上で脱保護層を形成すること；および
金属または半金属原子を前記脱保護層中に組み込み、選択的反応性イオンエッチング、選択的堆積、または誘導自己組織化のための化学テンプレートを形成すること、
を含む、方法。
［付記２６］
以下：
前記化学テンプレートを選択的に反応性イオンエッチングして、前記トレンチ構造を除去し、ここで、前記光活性材料の前記充填部分が、前記トレンチ構造のパターンイメージの反転であるパターンイメージを有したままであること；
前記化学テンプレート上にブロックコポリマーを堆積し、誘導自己組織化を行い、ここで、前記ブロックコポリマーの第１のブロックの少なくとも一部は、前記金属または前記半金属原子の上で組織化し、前記ブロックコポリマーの第２のブロックは、前記トレンチ構造の上で組織化すること；または
前記化学テンプレート上で上部層を選択的に堆積し、ここで、前記上部層が、前記トレンチ構造上で、前記金属または半金属原子を含む前記脱保護層上のものとは異なる成長速度を有する材料を含むこと、
のうちの１つをさらに含む、方法。
【図１Ａ】
2020092274.tif 000003
【図１Ｂ】
2020092274.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
2020092274.tif 000006
【図２】
2020092274.tif 000007
【図３Ａ】
2020092274.tif 000008
【図３Ｂ】
2020092274.tif 000009
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【外国語明細書】
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