(57)【要約】      （修正有）【課題】改良された未露光フォトレジスト層を形成する方法に関する。【解決手段】未露光フォトレジストの露光放射線に対する感度を上げることにより、改良された未露光フォトレジスト層を基材上の未露光フォトレジスト層から形成する。反応チャンバー内の基材に未露光フォトレジスト層を設けることと、反応チャンバー内で露光放射線に敏感に反応する光増感剤の一部を含む第１の前駆体を供給することと、基材上の未露光フォトレジスト層に第１の前駆体を浸透させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光放射線に対して感度を高めた改良された未露光フォトレジスト層を基材上の未露光フォトレジスト層から形成する方法であって、前記改良された未露光フォトレジスト層を
反応チャンバー内で前記基材へ前記未露光フォトレジスト層を設けることと、
露光放射線に敏感に反応する光増感剤の少なくとも一部を含む第１の前駆体を前記反応チャンバー内の前記基材へ供給し、それにより第１の期間Ｔ１の間、前記基材上の前記未露光フォトレジスト層に前記第１の前駆体を浸透させることと、により形成する、方法。
【請求項２】
前記第１の前駆体は前記未露光感光層と反応して露光放射線に敏感に反応する前記光増感剤を含む前記改良された未露光フォトレジスト層を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記浸透サイクルは、
前記第１の前駆体の一部を第２の期間Ｔ２の間、前記反応チャンバーから除去することと、
第２の前駆体を前記反応チャンバー内の前記基材上の前記未露光フォトレジスト層へ供給し、それにより第３の期間Ｔ３の間、前記基材上の前記未露光フォトレジスト層に前記第２の前駆体を浸透させることと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１および第２の前駆体が互いに反応し、前記未露光フォトレジスト層中に露光放射線に敏感に反応する前記光増感剤を形成する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の前駆体は前記未露光感光層および前記第２の前駆体と反応して露光放射線に敏感に反応する前記光増感剤を含む前記改良された未露光フォトレジスト層を形成する、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記浸透サイクルは、
前記第１の前駆体を前記第１の期間Ｔ１の間浸透することと、
前記第１を前記第２の期間Ｔ２の間除去することと、
前記第２の前駆体を前記第３の期間Ｔ３の間浸透することと、
前記第２の前駆体を第４の期間Ｔ４の間除去することと、を含み、前記浸透サイクルは１〜６０回で繰り返される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の期間Ｔ１は前記第２の期間Ｔ２より長い、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の期間Ｔ１は前記第２の期間Ｔ２の０．１〜１００００倍である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記光増感剤は金属を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属はマグネシウムおよび／またはカルシウムを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属は、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、インジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）、テルル（Ｔｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、およびスズ（Ｓｎ）を含む群のうちの１つまたは複数である、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の前駆体は金属ハライドである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の前駆体はＳｎＩ４またはＳｎＣｌ４を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の前駆体は金属アルキルアミド前駆体である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の前駆体は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、およびジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）、テトラエチルスズ、テトラメチルスズ、またはアセチルアセトネートスズを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記改良されたフォトレジスト層は金属酸化物を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記基材材料は前記未露光フォトレジスト層の下にマスク層を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記未露光フォトレジスト材料に前記第１の前駆体を浸透させる前に、前記反応器の温度は０〜４５０℃、好ましくは２０〜１５０℃の値に制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記チャンバー内の圧力は、０．００１〜１０００Ｔｏｒｒである、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の期間Ｔ１は前記第３の期間Ｔ３より長い、請求項６に記載の方法。
【請求項２１】
前記改良された光増感剤はＥＵＶ放射線露光に敏感に反応する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概ね、電子デバイスを製造するための方法およびシステムに関する。より詳細には、本開示は、改良された未露光フォトレジスト層を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トレンドが半導体デバイスをより小さいサイズに推し進めるにしたがい、種々のパターニング技術が生まれてきた。これらの技術は、ダブルパターニングまたはクオドパターニングと組合せた１９３ｎｍの露光放射線を用いる液浸（ＡｒＦ）リソグラフィ、１３．５ｎｍ近傍の露光放射線を用いる極端紫外線リソグラフィ（ＥＵＶ）、およびダブルパターニングまたはクオドパターニングと組合せたＥＵＶを含む。
【０００３】
パターニング技術は、リソグラフィシステムの露光放射線によって基材の高解像度パターニングを可能にするために、基材上に配置される少なくとも１つのフォトレジストを利用することができる。高解像度と低いラインエッジラフネスの両方の要求を満たすために、フォトレジストは薄い層とすることができる。
【０００４】
しかし、フォトレジストにはいくつかの欠点がある。特に、高解像度フォトレジストは、リソグラフィ工程で使用される放射線に対して感度が低い場合がある。未露光フォトレジストの感度は、基材上のフォトレジストに明確な特徴を生成するために必要とされ得るｍＪ／ｃｍ２の最小エネルギーとして定義されることができる。深紫外（ＡｒＦ）または極端紫外（ＥＵＶ）露光放射線を使用する場合、フォトレジストの感度が重要である。例えば、リソグラフィにおいて、ツールによって生成される放射線強度は低い場合があり、そのため、低感度のフォトレジストが使用されるならばツールのスループットは低くなる可能性がある。
【０００５】
したがって、リソグラフィツールのスループットを向上させるために、リソグラフィツールの露光放射線に対する未露光フォトレジストの感度を高めることが有利である可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、
反応チャンバー内の基材へ未露光フォトレジスト層を設けることと、
反応チャンバー内の基材へ露光放射線に敏感に反応する光増感剤の少なくとも一部を含む第１の前駆体を供給し、それにより第１の期間Ｔ１の間、基材上の未露光フォトレジスト層に第１の前駆体を浸透させることと、により露光放射線に対して感度を高めた改良された未露光フォトレジスト層を基材上の未露光フォトレジスト層から形成する方法を提供する。基材上の未露光フォトレジスト層に露光放射線に敏感に反応する光増感剤の少なくとも一部を含む第１の前駆体を第１の期間Ｔ１の間、浸透させることによって、未露光フォトレジスト層中の光増感剤の量を増加させることができる。例えば、光増感剤はフォトレジストに不溶性であるために、基材上でフォトレジストを回転する前にフォトレジスト中の光増感剤の量を制限することができる。未露光フォトレジスト層を基材上で回転した後に光増感剤の少なくとも一部を浸透させることによって、フォトレジスト層中に余分の光増感剤を供給することができる。
【０００７】
従来の技術を超えて達成される本発明および利点を要約するために、本発明のある目的および利点について、本明細書において上に記載してきた。もちろん、そのような目的または利点の全てが、本発明のあらゆる特定の実施形態に従って、必ずしも達成されなくてもよいことは理解されるべきである。それゆえ、例えば、本明細書に教授または示唆する通り、一つの利点または利点の一群を達成または最適化する形式で、本明細書に教授または示唆されてもよい、他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本発明が具体化または実行されてもよいことを、当業者は認識するであろう。
【０００８】
これらの実施形態の全ては、本明細書に開示する本発明の範囲内であることが意図されている。当業者には、これらのおよび他の実施形態は、添付の図面を参照の上、ある実施形態の続く発明を実施するための形態より容易に明らかとなり、本発明は、開示される全ての特定の実施形態にも限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本明細書で開示される本発明のこれらおよび他の特徴、態様、ならびに利点は、いくつかの実施形態の図面を参照して以下に記載され、例示することを意図しており、本発明を限定するものではない。
【００１０】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施形態によるフローチャートである。
【００１１】
【図２】本開示の様々な例示的実施形態による例示的システムを示す。
【００１２】
【図３】本開示の様々な例示的実施形態による追加の例示的なシステムを示す。
【００１３】
図面内の要素は、簡潔かつ明瞭にするために例示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解されるであろう。例えば、図の要素のうちいくつかの寸法は、本開示で示す実施形態の理解の向上を助けるために他の要素よりも強調されてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ある実施形態および実施例を以下に開示するが、本発明が、具体的に開示する本発明の実施形態および／または使用、ならびにその明白な変形物および均等物を超えて拡大することは、当業者により理解されるであろう。それゆえ、開示する本発明の範囲は、以下に記載し具体的に開示する実施形態によって限定されるべきでないことが意図される。
【００１５】
本発明による実施形態は、ハードマスクの膜浸透プロセスとの組合せに関する。未露光フォトレジスト層と浸透プロセスとのこの組合せは、未露光フォトレジスト層の特性（例えば、エッチング速度またはパターン化された形体の幅のＬＥＲさえも）を著しく変える可能性がある。
【００１６】
図１は、本発明の少なくとも１つの実施形態による方法１００を例示する。方法１００は、基材を反応チャンバー内に供給すること、基材が未露光フォトレジスト層を有することの第１の工程１１０を含む。スピンコーターを用いて未露光フォトレジスト層を基材上に設けることができる。未露光フォトレジスト層を基材上に直接または基材表面上に設けた１つまたは複数のマスク層の上に設けることができる。フォトレジストのエッチング耐性または付着を改善するためにマスク層を設けてもよく、および／またはマスク層は反射防止コーティングとして機能してもよい。
【００１７】
方法１００は、反応チャンバー内の基材上の未露光フォトレジスト層に光増感剤の少なくとも一部を含む第１の前駆体を供給することにより、基材上の未露光フォトレジスト層を浸透材料で浸透させることができる第１の工程１２０ａを含むことができる。光増感剤は、その後のリソグラフィシステムで使用される露光放射線（例えば、ＥＵＶ）に敏感に反応し得る。基材上の未露光フォトレジスト層を、露光放射線に対する未露光フォトレジストの感度を上げる第１の前駆体で、第１の期間Ｔ１の間、浸透することができる。
【００１８】
第１の前駆体を供給することおよび浸透させることは同時に行うことができ、第１の前駆体を反応チャンバーに供給した直後に浸透を開始する。浸透を停止する前に、反応チャンバー内に第１の前駆体を供給することを停止することができる。例えば、反応チャンバーを第１の前駆体で充填し、第１の前駆体を浸透期間の間反応チャンバー内に静止したままにすることにより、第１の前駆体を基材に供給することができる。浸透させることの利点は、第１の前駆体の消費をより少なくできることである。
【００１９】
第１の期間中反応チャンバーに第１の前駆体を連続的に流すことにより、第１の前駆体を基材に供給することもできる。流すこと、充填すること、および浸漬することによりならびに／またはそれらの任意の組合せによってもまた、第１の前駆体を基材に供給することができる。
【００２０】
基材上の未露光フォトレジスト層に露光放射線に敏感に反応する光増感剤の少なくとも一部を含む第１の前駆体を第１の期間Ｔ１の間、浸透させることによって、未露光フォトレジスト層中の光増感剤の量を増加させることができる。例えば、光増感剤はフォトレジストに不溶性であるために、基材上でフォトレジストを回転する前にフォトレジスト中の光増感剤の量を制限することができる。未露光フォトレジスト層を基材上で回転した後に光増感剤の一部を浸透させることによって、フォトレジスト層中に余分の光増感剤を供給することができる。
【００２１】
フォトレジストの深さ方向全体に均一に光増感剤を浸透させることができる。あるいは、フォトレジストの上部でより高い濃度で、フォトレジストの下部でより低い濃度で光増感剤を浸透させることができる。追加の光増感剤により、その後のリソグラフィ露光における露光放射線に対するレジストの感度を改善することができる。
【００２２】
光増感剤を未露光のフォトレジストの細孔中に浸透させることができ、および／またはフォトレジスト層中に拡散させることができる。第１の前駆体は未露光感光層と反応して露光放射線に敏感に反応する光増感剤を含む改良された未露光フォトレジスト層を形成し、または第１の前駆体を未露光フォトレジスト中に単に吸収させることができる。第１の前駆体が未露光感光層と反応して光増感剤を含む改良された未露光フォトレジスト層を形成する場合、改良された層は仕上がり、工程１３０の露光のためのリソグラフィシステムに搬送されることができる。
【００２３】
工程１２０ｂでは、第１の前駆体の一部を第２の期間Ｔ２の間、除去することができる。これは、不活性ガス、例えば窒素でパージし、反応チャンバーからガスを排気することにより行うことができ、未反応ガスを全て除去することができる。第１の前駆体が未露光感光層と十分に反応して光増感剤を含む改良された未露光フォトレジスト層を形成する場合、改良された層は仕上がり、工程１３０の露光のためのリソグラフィシステムに搬送されることができる。第１の前駆体を反応チャンバー内に全く残さずに、第１の前駆体が未露光フォトレジストと完全に反応する場合、および／または残留する第１の前駆体が反応チャンバーの環境内で許容される場合、工程１２０ｂを省略することができる。
【００２４】
工程１２０ａにおいて第１の前駆体だけが未露光フォトレジスト中に吸着する場合、第３の期間Ｔ３の間、未露光フォトレジスト層中に第２の前駆体を供給して浸透させることができる。第１および第２の前駆体が互いに反応し、未露光フォトレジスト中に光増感剤を形成することができる。または第１の前駆体が未露光感光層および第２の前駆体と反応し、光増感剤を含む改良された未露光フォトレジスト層を形成することができる。
【００２５】
ここでも、露光のために基材をリソグラフィシステムに搬送することができ、または浸透サイクルは、工程１３０におけるリソグラフィシステムに搬送する前に、第４の期間Ｔ４の間、第２の前駆体の一部を除去することができる工程１２０ｄを有することができる。第１の前駆体を反応チャンバー内に全く残さずに、第２の前駆体が未露光フォトレジストと完全に反応する場合、および／または残留する第１の前駆体が反応チャンバーの環境内で許容される場合、工程１２０ｂを省略することができる。後者は、例えば水、窒素または酸素が第２の反応物として使用される場合である。
【００２６】
１４０を経由して浸透シーケンスをＮ回繰り返すことができ、Ｎは１〜６０、好ましくは１〜１０、最も好ましくは１〜５、例えば１、２、３、または４である。前駆体は、浸透中に好ましくは、流体、例えば蒸気または気体である。前駆体は、液体から蒸発させてもよく、およびまたは固体前駆体供給源から昇華させてもよい。前駆体を反応チャンバー内の基材に供給する場合に十分な流体が存在することを確実にするために、前駆体蒸気またはガスをバッファ容積内に格納してもよい。
【００２７】
第１および／または第２の前駆体を除去することは、第１または第２の前駆体を反応チャンバーから排気し、代替的にまたは追加的に、反応チャンバー内にパージガスを供給して第１および／または第２の前駆体をパージすることによって達成することができる。
【００２８】
工程１２０ａにおいて、第１の前駆体を１〜２００００、好ましくは５〜６０００、より好ましくは１０〜４０００、最も好ましくは２０〜２０００秒の第１の期間Ｔ１の間、浸透させることができる。正確な期間は、特に、圧力および反応チャンバーの容積に依存し得る。このようにして、未露光フォトレジスト層中に第１の前駆体を深く浸透させることができる。
【００２９】
工程１２０ｂにおいて、第１の前駆体の一部を１〜２００００、好ましくは２０〜６０００、より好ましくは５０〜４０００、最も好ましくは１００〜２０００の第２の期間Ｔ２の間、除去することができる。
【００３０】
工程１２０ａ〜１２０ｄにおける方法は、堆積／浸透システム２００（図２）、３００（図３）において実施することができる。このシステムは、拡散オーブン、化学蒸着システム、原子層堆積システムまたは順次浸透合成専用システムであってもよい。
【００３１】
この方法は、反応器チャンバーの温度を０〜４５０℃、好ましくは５０〜１５０℃、より好ましくは６０〜１１０℃、最も好ましくは６５〜９５℃の温度に制御することを含むことができる。
【００３２】
ここで図２を参照すると、未露光フォトレジスト層の少なくとも一部を浸透するためのシステム２００が例示されている。システム２００は、第１の反応チャンバー２０３、基材ホルダー２０４、およびガス分配システム２０６を更に備えることができる反応器２０２を備えることができる。システム２００はまた、ガス前駆体供給システムを備えることができ、ガス前駆体供給システムは第１の前駆体供給源２０７；第２の前駆体供給源２０８；キャリアガスまたはパージガス供給源２１０；ならびに供給源２０７、２０８、２１０と、２１６および反応器２０２との間に配置されたバルブ２１１、２１２、および２１４を更に備えることができる。
【００３３】
反応チャンバー２０３は、スタンドアローンの反応チャンバーまたはクラスタツールの一部であってもよい。更に、反応チャンバー２０３は、本明細書に記載されているような浸透プロセス専用であってもよく、または反応チャンバー２０３は別のプロセス、例えば膜堆積、少なくとも１つのポリマー層の一部および１つもしくは複数の追加の層堆積の除去、ならびに／もしくはエッチングプロセスのために用いられてもよい。例えば、反応チャンバー２０３は、化学蒸着（ＣＶＤ）および／または原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスに典型的に使用される反応チャンバーを備えることができ、ダイレクトプラズマおよび／またはリモートプラズマ装置を備えることもできる。
【００３４】
更に反応チャンバー２０３は、真空下または大気圧に近い圧力下で動作することができる。一例として、反応チャンバー２０３は、第１の前駆体および第２の前駆体を少なくとも１つの基材上へ連続的にパルスすることによる膜のＡＬＤ堆積に適する反応チャンバーを備えることができる。反応チャンバーは、未露光フォトレジスト層材料中へ少なくとも第１の前駆体を浸透できるようにも構成されることができる。システム２００に適する例示的なＡＬＤ反応チャンバーは、米国特許第８，１５２，９２２号に記載され、その内容が本開示と矛盾しない範囲で、その内容が参照により本明細書に組み込まれている。
【００３５】
基材ホルダー２０４は、未露光フォトレジスト層を上に配置する少なくとも１つの基材、例えば基材２１６を、プロセス中に定位置に保持するように構成されることができる。追加的にまたは代替的に、基材ホルダー２０４は（例えば、発熱体２０５により）加熱、冷却されてもよく、またはプロセス中の周囲のプロセス温度であってもよい。いくつかの実施形態では、発熱体２０５は少なくとも１つの基材２１６上でアニール工程を行うように構成されてもよい。
【００３６】
ガス分配システム２０６はブロック形式で例示されているが、ガス分配システム２０６は比較的複雑であり、ガス混合物を反応チャンバー２０３の残りの部分に分配する前に、第１の前駆体供給源２０７、第２の前駆体供給源２０８、およびガス供給源２１０からのパージガスからの蒸気（ガス）を混合するように設計されてもよい。更に、ガス分配システム２０６は、半導体表面へのガスの（図示されるような）垂直流または水平流を提供するように構成されてもよい。例示的なガス分配システムは、米国特許第８，１５２，９２２号に記載されている。  
【００３７】
第１の前駆体供給源２０７は、浸透プロセスに適する光増感剤の一部を含む液体、固体、またはガスであることができる。第１の前駆体供給源２０７が液体または固体である場合、反応チャンバー２０３に入れる前に、供給源物質を気化または昇華させることができる。
【００３８】
第２の前駆体供給源２０８は、浸透プロセスに適する材料を含む液体、固体、またはガス供給源であってもよい。第２の前駆体供給源２０８が液体または固体である場合、反応チャンバー２０３に入る前に、供給源物質を気化または昇華させることができる。
【００３９】
第１の前駆体および第２の前駆体を共に利用して、未露光フォトレジスト層へ光増感剤を堆積および／または浸透させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、システム２００は、金属を含む光増感剤を堆積および／または浸透させるように構成されてもよい。
【００４０】
光増感剤中の金属は、アルカリ土類金属の群から選択されることができる。光増感剤中の金属は、マグネシウムおよび／またはカルシウムを含むことができる。
【００４１】
光増感剤中の金属は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、インジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）、テルル（Ｔｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、およびスズ（Ｓｎ）を含む群から選択されることができる。改良された未露光フォトレジスト層は、これらの金属のうちの１つまたは複数の金属酸化物を含むことができる。
【００４２】
第１の前駆体は金属ハライドであってもよい。金属ハライドは、ヨウ化第二スズとしても知られるヨウ化スズ（ＩＶ）（ＳｎＩ４）、または四塩化スズもしくは塩化第二スズとしても知られる塩化スズ（ＩＶ）（ＳｎＣｌ４）であってもよい。
【００４３】
ジルコニウムまたはハフニウムを浸透させる場合、ＺｒまたはＨｆ前駆体は、有機金属の（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ）前駆体、有機金属の（ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ）前駆体、またはハライド前駆体を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、前駆体はハライドである。いくつかの他の実施形態では、前駆体はＨｆまたはＺｒのアルキルアミン化合物、例えばＴＥＭＡＺまたはＴＥＭＡＨである。
【００４４】
浸透させる金属は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、または酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）を含むことができる。
【００４５】
第１の前駆体は金属アルキルアミド前駆体であってもよい。第１の前駆体は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、およびジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）、テトラエチルスズ、テトラメチルスズまたはアセチルアセトネートスズのうちの１つまたは複数を含むことができる。浸透材料は、金属としてアルミニウムを含む。
【００４６】
パージガス供給源２１０は、第１の前駆体供給源２０７および／または第２の前駆体供給源２０８をパージするのに適する任意の適切なガスを含むことができる。キャリアガスまたはパージガス供給源２１０はまた、堆積および／または浸透プロセスの前、後またはその間に反応チャンバー２０３をパージするのに適する任意のガスを含むことができる。本開示の例示的な実施形態によれば、パージガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、またはそれらの組合せとすることができる。
【００４７】
図２に例示するように、供給源２０７、２０８、および２１０は、バルブ２１１、２１２および２１４を介して反応チャンバー２０３と流体連通しており、これらのバルブを、反応チャンバー２０３へ供給ライン２１９、２２０、および２２２を用いて、それぞれの供給源物質の流れ、混合、および分配を制御するのに使用することができる。
【００４８】
本開示の更なる実施形態では、未露光フォトレジスト層を堆積および／または浸透させるためのシステム３００が、図３を参照して例示される。システム３００は、システム２００のものと同様であってもよいが、第１の反応チャンバー２０３Ａおよび第２の反応チャンバー２０３Ｂを更に備えることができる反応器３０２を備えることができる。図３は２つの反応チャンバーを含む反応器３０２を例示しているが、いくつかの実施形態では、本明細書に前述したとおり、反応器３０２は複数の反応チャンバーを含むことができ、各反応チャンバーは基材ホルダー２０４とガス分配システム２０６を含むことが理解されよう。基材ホルダーは、単一の基材、２〜２５枚の基材（ミニバッチ）または２６〜２００枚の基材（フルバッチ）を保持するように構成されることができる。システム３００はまた、第１の前駆体供給源２０７、第２の前駆体供給源２０８、キャリアガスまたはパージガス供給源２１０、ならびに供給源２０７、２０８、２１０と、反応器３０２との間に配置されたバルブ２１１、２１２、および２１４を備えることができる。
【００４９】
システム３００はまた、基材、例えば半導体を第１の反応チャンバー２０３Ａおよび第２の反応チャンバー２０３Ｂからシステムの外部に搬送するために利用される搬送システム３０４を備えることができる。いくつかの実施形態では、反応チャンバー２０３Ａおよび２０３Ｂは、本明細書に記載されているような浸透プロセス専用であってもよく、または反応チャンバー２０３Ａおよび２０３Ｂは、他のプロセス、例えば層堆積および／またはエッチングプロセスにも使用されてもよい。例えば、反応チャンバー２０３Ａおよび２０３Ｂは、本明細書で説明するように、化学蒸着（ＣＶＤ）、浸透および／または原子層堆積プロセスに典型的に使用される反応チャンバーを備えることができる。更なる実施形態では、システム３００は、追加の専用プロセス、例えば堆積およびエッチングプロセスを実行するための追加の反応チャンバーを備えることができる。
【００５０】
図３に例示するように、供給源２０７および２０８は、バルブ２１１、２１２を介して反応器３０２と流体連通しており、これらのバルブは、反応器チャンバー２０３Ａおよび２０３Ｂへ供給ライン２１９および２２０、共通の前駆体供給システム２０１の全ての部分を用いて、それぞれの供給源物質の流れ、混合、および分配を制御するのに使用されることができる。この方法は、基材を各反応チャンバーに供給し、共通の前駆体供給システム２０１を用いて第１および／または第２の前駆体を少なくとも２つの反応チャンバーへ供給することを含む。
【００５１】
このシステムは、共通の前駆体除去システム２２６（例えば、真空ポンプ）を含むことができる。本方法は、共通の除去システム２２６を用いて少なくとも２つの反応チャンバーから第１のまたは第２の前駆体を除去することを更に含むことができる。
【００５２】
このシステムは、共通のパージシステム２１０、２１４、２２２を含むことができる。本方法は、共通のパージシステムを用いておよび／または真空ポンプを使用してパージガスを供給することにより少なくとも２つの反応チャンバーから第１のまたは第２の前駆体を除去することを含むことができる。
【００５３】
一実施形態では、図２のシステム２００の反応チャンバーは、図１の単一の基材２１を収容するように構成され、および配置され、第１の前駆体を、１〜２００００、好ましくは２０〜４０００、更に好ましくは３０〜１０００秒の第１の期間Ｔ１の間、供給することができる。
【００５４】
更なる一実施形態では、システムの反応チャンバーは、２〜２５の基材を収容するように構成され、および配置され、第１の前駆体を、１〜１６０００、好ましくは２０〜７０００、最も好ましくは３０〜１５００秒の期間Ｔ１の間、供給することができる。
【００５５】
別の実施形態では、反応チャンバーは、２６〜２００の基材を収容するように構成され、および配置され、第１の前駆体を、１〜２００００、好ましくは１００〜１００００、更に好ましくは２００〜６０００、最も好ましくは３００〜４０００秒の期間Ｔ１の間、供給することができる。より大きな反応チャンバーは、より多くの基材を容易にするが、より長いプロセス期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、またはＴ４の原因となる可能性もある。
【００５６】
未露光フォトレジスト層に浸透材料を浸透させる前に、２０〜６００℃、好ましくは５０〜１５０℃、および最も好ましくは７０〜１００℃の温度で、１〜３０００秒間、好ましくは１２０〜１２００秒間、反応チャンバーをパージして、未露光フォトレジスト層からの脱ガスおよび反応チャンバーのクリーニングを向上させることが有利であることができる。
【００５７】
工程１２０ａにおいて、第１の前駆体をバブラーを用いて第１の期間Ｔ１の間、供給することができ、パージガスと混合する第１の前駆体のパルスを０．１〜１００秒、好ましくは１〜３秒間とパージガスのパルスを０．１〜２０、好ましくは０．３〜１秒間とを交互に行い、不連続な第１の前駆体流を供給する。
【００５８】
第１の前駆体を、前駆体を反応チャンバーへ供給する前に、反応チャンバー圧力において室温と沸点との間の温度、好ましくは２０〜４５０℃、より好ましくは３０〜８０℃、更により好ましくは３５〜６０℃に加熱することができる。
【００５９】
浸透システムに、コントローラ、ヒータ、および温度センサを備える温度制御システムを設けて反応チャンバー内の温度を０〜４５０℃、好ましくは２０〜１５０℃、より好ましくは６０〜１１０℃、最も好ましくは６５〜９５℃の温度に制御することができる。反応器チャンバーを、２０〜４５０℃、好ましくは５０〜１５０℃、より好ましくは６０〜１１０℃、最も好ましくは６５〜９５℃の温度に加熱することができる。反応器チャンバー、排気ライン、およびバルブ内の全ての表面を、２０〜４５０℃、好ましくは５０〜１５０℃、より好ましくは６０〜１１０℃、最も好ましくは６５〜９５℃に加熱して、システム内の前駆体のうちの少なくとも１つの凝縮を避けることができる。
【００６０】
堆積／浸透システムに、コントローラ、ポンプ、およびパージガスまたは第１の前駆体供給部を備える圧力制御システムを設け、反応チャンバー内の圧力を制御することができる。チャンバー内の圧力を、０．００１〜１０００Ｔｏｒｒ、好ましくは１〜４００Ｔｏｒｒ、より好ましくは２〜１００Ｔｏｒｒ、および最も好ましくは４〜５０Ｔｏｒｒの値に制御することができる。
【００６１】
第２の前駆体は、酸化剤であってもよい。酸化剤は、水、オゾン、過酸化水素、アンモニア、およびヒドラジンを含む群から選択される。
【００６２】
第２の前駆体を省略することもできる。第１の前駆体は、例えば、レジスト中に存在するＯＨ基と反応し得る。第２の前駆体が必要でないために基材が反応器から除去される場合、第１の前駆体はまた、周囲空気からの水分または酸素と反応し得る。
【００６３】
浸透を行うために、金属を得るための前駆体、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯ）を形成するためにトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）および水（Ｈ２Ｏ）を使用することができる。工程１２０ａにおける浸透は、２０〜３００℃の範囲の温度で、酸化アルミニウムの形成の場合６５〜９５℃の好ましい温度範囲で行うことができる。工程１２０ｃの間の温度は、前のステージの間の温度より低くてもよいので、２５０℃の例示的なアニールまたはガス排出温度から７０〜１００℃の第２工程１３０の温度へ進むために、冷却工程を必要とすることができる。任意のアニールまたはガス放出プロセスの温度は、第２の工程１２０ａ〜ｄの温度よりも少なくとも２５℃高く、好ましくは第２の工程１２０の温度よりも２５〜３００℃高く、またはより好ましくは第２の工程１２０の温度よりも１００〜２５０℃高くすることができる。
【００６４】
約８Ｔｏｒｒの圧力でのＴＭＡの単一ウェーハ反応チャンバー内での浸透は、１秒〜２０００秒、好ましくは２〜６００秒、より好ましくは４〜４００秒、最も好ましくは６〜２００秒の範囲の期間Ｔ１の間、第１の前駆体を浸透させることによって達成することができる。例えば約８Ｔｏｒｒの圧力で、５０秒の浸透時間は、３０秒間反応チャンバーを第１の前駆体で充填し、２０秒間第１の前駆体を反応チャンバー内に静止したままで基材上のレジストを浸漬することにより達成され、良い結果を得ることができる。これらの期間は第１の前駆体の（部分）圧力に依存し、圧力を増大させることにより期間を短縮できることを理解しなければならない。
【００６５】
工程１２０ｂはまた、０．０１秒〜１００００秒、好ましくは１〜６０００、より好ましくは５〜４０００、最も好ましくは２０〜２０００秒の第２の期間Ｔ２の間の除去および／またはパージを含むことができる。反応器チャンバーの粒子を自由にすることができるように、除去および／またはパージにより第１の前駆体を反応器の壁から除去することを必要とし得る。最適化された反応器では、第１の前駆体が壁に付着することを他の手段によって防止することができ、除去／パージ期間をより短くすることが可能である。
【００６６】
そして、工程１２０ｃは、１〜１００００秒、好ましくは２〜８００秒、より好ましくは４〜１００秒の範囲の期間Ｔ３の間、第２の前駆体、例えば水の供給を含むことができる。そして、第２の工程１２０ｄはまた、０．０１秒〜１００００秒、好ましくは１〜６０００、より好ましくは５〜４０００、最も好ましくは２０〜２０００秒の範囲の第４の期間Ｔ４の第２の除去および／またはパージを含むことができる。反応器チャンバーの粒子を自由にすることができるように、除去および／またはパージにより第１の前駆体を反応器の壁から除去することを必要とし得る。最適化された反応器では、第１の前駆体が壁に付着することを他の手段によって防止することができ、より短い除去／パージ期間を必要とし得る。
【００６７】
第１の前駆体とフォトレジストとの反応次第で、工程１２０ａ〜ｂを省略することができる。基材を反応チャンバーから除去する場合、第１の前駆体が周囲雰囲気（例えば、周囲雰囲気中の水分または酸素）と反応することができるなら、工程１２０ａ〜ｂを省略してもよい。
【００６８】
更に、金属または誘電体の十分な浸透を得るために、必要に応じて、工程１２０ａ〜ｄを繰り返すことができる。
【００６９】
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、レジストを僅かに脱ガス／安定化するために浸透前に軽いベークを実施することができる。
【００７０】
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、浸透はアニールの任意の工程に先行することができる。この場合、金属が最初に未露光フォトレジスト層材料に浸透し、次にアニールプロセスを行い得る。本発明の少なくとも１つの実施形態では、周囲空気にまったく曝すことなく任意のアニール工程および浸透を行うことができる。
【００７１】
示され説明された特定の実施形態は、本発明およびその最良の形態を例示するものであり、態様および実施形態の範囲を何ら限定する意図はない。実際、簡潔さのために、従来の製造、関連、調製、およびシステムの他の機能的態様を詳細には説明しない場合がある。更に、様々な図に示される接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係および／または物理的結合を表すことを意図する。多くの代替的もしくは追加の機能的関係、もしくは物理的接続が実際のシステムに存在してもよく、および／またはいくつかの実施形態では存在しなくてもよい。
【００７２】
本明細書に記載された構成および／または方法は本質的に例示的であり、これらの特定の実施形態または実施例は、多くの変形が可能であるため、限定的な意味で考慮されるべきではないことを理解されたい。本明細書に記載の具体的なルーチンまたは方法は、任意の数の処理方法のうちの１つまたは複数を表すことができる。したがって、例示された様々な動作は、例示されるシーケンスで、他のシーケンスで実施されてもよく、場合によっては省略されてもよい。
【００７３】
本開示の主題は、本明細書で開示される様々なプロセス、システム、および構成、ならびに他の特徴、機能、動作および／または特性の、全ての新規かつ自明でない組合せおよび部分的組合せ、ならびにその任意のおよび全ての均等物を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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