(57)【要約】  材料のパターン付き層を形成するための方法及び装置が開示される。一配置において、基板の表面の選択された部分が、堆積プロセスの間、１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて照射される。更に、電界コントローラが、二次電子を基板から強制的に離すように配向された電界を印加するように構成される。照射は、選択された領域内で堆積プロセスを局所的に駆動し、それによって、堆積プロセスに、選択された部分によって定義されたパターン内に材料の層を形成させる。【選択図】  図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料のパターン付き層を形成する方法であって、
堆積プロセスの間、１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて基板の表面の選択された部分を照射することであって、前記照射は、前記選択された領域内で前記堆積プロセスを局所的に駆動させるようにするためのものであり、それによって前記堆積プロセスに、前記選択された部分によって定義されたパターン内に材料の層を形成させる、選択された部分を照射すること、及び、
電子を前記基板から強制的に離す電界を印加すること、
を含む、材料のパターン付き層を形成する方法。
【請求項２】
選択された部分において堆積プロセスを駆動することは、前駆体材料を必要とする化学反応を駆動することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記化学反応は前記照射によって駆動される光化学反応を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記光化学反応は、前記光化学反応に関与する少なくとも１つの種の各々による２つ又はそれ以上の光子の吸収を必要とする、多光子光化学反応である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記多光子光化学反応は２光子光化学反応である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記前駆体材料は、Ｍｏ（ｔｈｄ）３を含み、ｔｈｄ＝２，２，６，６−テトラメチルヘプタン−３，５−ジオナトである、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記化学反応は、前記照射によって前記基板内に発生した熱によって少なくとも部分的に駆動され、
前記化学反応は、前記選択された領域に吸着された前記前駆体材料の解離を必要とする熱分解プロセスを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記前駆体材料は、ＢＢｒ３、Ｚｎ（ＯＣ２Ｈ５）２、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）２、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５、Ａｌ（ＣＨ３）３、Ｔｉ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）４のうちの１つ以上を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記堆積プロセスは原子層堆積プロセスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記電界は前記基板の前記表面に対して垂直に向けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記電界は前記基板に電圧を印加することによって印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
材料のパターン付き層を形成するための装置であって、
堆積プロセスの間、１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて基板の表面の選択された部分を照射するように構成された照射システムと、
前記基板の上の前記環境の前記組成を、前記堆積プロセスを進行させることができるような様式で制御可能なように構成された環境制御システムと、
二次電子を前記基板から強制的に離すように配向された電界を印加するように構成された電界コントローラと、
を備える、材料のパターン付き層を形成するための装置。
【請求項１３】
前記電界コントローラは、前記電界が前記基板の前記表面に対して垂直に向けられるように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記電界コントローラは、電圧を前記基板に印加することによって前記電界を印加するように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記環境制御システムは、前記環境内に前駆体材料を提供するために、前記基板の上の前記環境を制御するように構成される、
請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
[0001]  本願は、２０１８年３月２日出願の欧州出願第１８１５９６５６．０号、及び２０１８年１０月５日出願の欧州出願第１８１９８９４２．７号、及び２０１８年１１月５日出願の欧州出願第１８２０４４４６．１号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]  本発明は、材料のパターン付き層を形成するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  半導体製造工程が進化を続けるにつれて、一般に「ムーアの法則」と呼ばれる傾向に沿って、デバイス当たりのトランジスタなどの機能要素の量が何十年にもわたって着実に増加する一方で、回路要素の寸法は継続的に減少している。ムーアの法則に対応するために、半導体産業は、ますます小型化するフィーチャの作成を可能にする技術を追い求めている。
【０００４】
[0004]  多くの半導体製造工程は、リソグラフィに依拠している。リソグラフィの間の基板の露光はフィールドごとに実行されるが、ほとんど又はすべての他のステップ（例えば、エッチング、堆積、化学機械平坦化（ＣＭＰ）、インプランティング）は、基板全体に対して同時に行われる。リソグラフィ処理がより小さなフィーチャに移ると、基板全体にわたる均一性の要件が増加し、基板全体の処理がより困難になることを意味する。クリティカルディメンションの均一性は、フォトレジストにおける化学的ノイズによって制限される場合がある。
【０００５】
[0005]  トンネルＦＥＴは、その短い減衰時間及びゼロ暗電流（及びしたがって低消費電力）のために、将来のトランジスタレイアウトに組み込むための有望な候補である。トンネルＦＥＴの製作は、ＭｏＳ２などの単原子層のパターン付きスタックを形成することが必要なため、困難である。パターニングを実行するためにリソグラフィの使用が可能であるが、フォトレジストのエッチング又はストリッピングのためのプロセスは、単原子層内に欠陥を誘導する可能性があり、その結果、歩留まりに影響を与える可能性があることがわかっている。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]  本発明の目的は、パターン付き層を形成するための代替又は改良された方法及び装置を提供することである。
【０００７】
[0007]  一態様によれば、堆積プロセスの間、１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて基板の表面の選択された部分を照射することを含む、材料のパターン付き層を形成する方法が提供され、照射は、選択された領域内で堆積プロセスを局所的に駆動させるようにするためのものであり、それによって堆積プロセスに、選択された部分によって定義されたパターン内に材料の層を形成させることである。
【０００８】
[0008]  したがって、堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス又は化学気相堆積プロセス）が行われる場所を放射パターンが定義し、それによって、材料のパターン付き層がレジストの必要なしに形成できるようにする方法が提供される。ＥＵＶ放射の使用は効果的及び実用的であり、それによって、開示された技法を使用して高解像度フィーチャが形成できることがわかっている。レジストの除去に関連付けられた、潜在的に損害を与える可能性のある処理ステップを回避することができる。半導体デバイスの製造との関連において、堆積に使用される前駆体材料が典型的なレジスト材料に比べて小分子であるため、化学的ノイズに関連付けられた誤差を減少させることが可能であるものと予想される。科学的ノイズからの局所的クリティカルディメンションの不均一性に対する寄与は、ビルディングブロックがポリマー又は金属酸化物ナノ粒子のいずれかである場合、化学的に増幅されたレジスト及び非化学的に増幅されたレジストに対するものよりも小さくなることが予想される。局所的クリティカルディメンションの均一性を向上させることは、デバイスフィーチャのエッジ配置確度を向上させることに寄与することができる。
【０００９】
[0009]  堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）の間に基板を照射することは、パターンを直接定義できるのみならず、照射を使用しない構成に比べて堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）を高速化し、それによって良好なスループットを提供することも可能である。
【００１０】
[00010]  堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）の駆動は、処理される表面において本質的に行われる化学反応を必要とするため、結果として生じるパターンの確度は、表面の下方のスタックにおける変化に対して相対的に反応しないことになる。
【００１１】
[00011]  単一の統合プロセスは、代替のレジストベースの半導体製造工程（例えば、露光、現像、堆積など）において、いくつかの別個のプロセスを必要とすることを達成する。これにより、プロセスの最適化のための範囲を増加させることができる。
【００１２】
[00012]  一実施形態において、選択された部分において堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）を駆動することは、前駆体材料を必要とする化学反応を駆動することを含み、化学反応は照射によって駆動される光化学反応を含み、光化学反応は、光化学反応に関与する少なくとも１つの種の各々による２つ又はそれ以上の光子の吸収を必要とする、多光子光化学反応である。照射が多光子光化学反応を駆動するように原子層堆積を構成することで、特に高い空間対比を達成することができる。
【００１３】
[00013]  一実施形態において、化学反応を駆動することは、選択された領域の上で局所的に放射をガスと相互作用させることによって反応種を発生させることを含む。反応種を局所的に発生させるために放射を使用することで、広範な材料の空間的に制御された堆積又は修正が可能になる。
【００１４】
[00014]  一態様によれば、原子層堆積プロセスの間、電磁放射を用いて基板の表面の選択された部分を照射することを含む、材料のパターン付き層を形成する方法が提供され、照射は、選択された領域内で原子層堆積プロセスを局所的に駆動させるようにするためのものであり、それによって原子層堆積プロセスに、選択された部分によって定義されたパターン内に材料の層を形成させることであり、ここで、原子層堆積プロセスは２つのステップを含み、選択された部分の照射は、２つのステップのうちの少なくとも１つの間、及び、基板の選択された部分が液体と接触している間に実行される。
【００１５】
[00015]  したがって（選択された部分が液体で覆われる）液浸プロセスの間に付与された放射パターンが、原子層堆積プロセスが行われる場所を定義し、それによって材料のパターン付き層が、（放射パターンが純粋にガス状環境を介して付与される場合と比べて）原子層堆積プロセスの拡張レンジ内で、レジストの必要なしに形成できるようにする方法が提供される。液浸液の流れは、照射によって生成される副産物を都合よく取り除くこともできる。
【００１６】
[00016]  一態様によれば、堆積プロセスの間、１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて基板の表面の選択された部分を照射するように構成された照射システムと、基板の上の環境の組成を、堆積プロセスを進行させることができるような様式で制御可能なように構成された環境制御システムとを備える、材料のパターン付き層を形成するための装置が提供される。
【００１７】
[00017]  一態様によれば、堆積プロセスの間、電磁放射を用いて基板の表面の選択された部分を照射するように構成された照射システムと、基板の上の環境の組成を、堆積プロセスを進行させることができるような様式で制御可能なように構成された環境制御システムとを備える、材料のパターン付き層を形成するための装置が提供され、環境制御システムは、堆積プロセスの少なくとも１つのステップにおいて、選択された部分の照射の間、液体が選択された部分との接触を維持できるように構成される。
【００１８】
[00018]  一実施形態において、照射システムは、パターニングデバイスからのパターン付き放射ビームを基板上に投影することによって選択された部分の照射を提供するように構成された、リソグラフィ装置を備える。
【００１９】
[00019]  したがって、レジストの高精度露光を達成するように開発されたリソグラフィ装置の機能を活用して、レジストを使用することなく、堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）においてパターンの正確な形成を可能にすることができる。より少ない処理ステップを使用して、及び／又は、レジストを除去しなければならないことに関連付けられた歩留まりの損失なしに、高い確度を達成することができる。
【００２０】
[00020]  一態様によれば、基板及び材料の単層を備えるスタックを提供することと、１つ以上の選択された領域内の材料を選択的に照射することによって、材料の単層の１つ以上の選択された領域内の材料を除去するためにスタックを処理することとを含み、それによって、材料の単層にパターンを付与するか、又は材料の単層におけるパターンを修正する、材料のパターン付き層を形成する方法が提供される。１つ以上の選択された領域内の材料を除去するために、材料の単層における材料の選択的照射を使用することで、単一ステップにおいてパターンを形成又は修正することが可能であり、それによって高いスループットを容易にする。
【００２１】
[00021]  一実施形態において、材料の除去はレーザアブレーションによって行われる。発明者らは、レーザアブレーションが、たとえ材料の単層に適用される場合であっても、高い効率、確度、及び信頼性を提供することを発見した。
【００２２】
[00022]  一態様によれば、基板及び材料の層を備えるスタックを提供すること、及び、材料の層にパターンを付与するため、又は材料の層内のパターンを修正するために、１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて材料の層の１つ以上の選択された領域を照射することを含む、パターン付き層を形成する方法が提供され、照射は、基板の上の領域内にプラズマを発生させることによって、照射の間に材料の除去を引き起こし、また照射は、パターンを付与するか又はパターンを修正するために、基板と相互作用して、他の領域と比べて１つ以上の選択された領域における材料の除去を局所的に抑制する。この手法により、除去されるべき領域を定義するために、除去プロセスとは別に実行されるべき露光及び現像などのいずれのリソグラフィパターニングステップも必要とせずに、除去プロセスの間に除去（例えば、エッチング）されるべき領域の高精度及びフレキシブルな制御が可能になる。
【００２３】
[00023]  一態様によれば、１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて基板上の材料の層の１つ以上の選択された領域を照射するように構成された照射システムと、基板の上の環境の組成を、照射の間制御できるように構成された環境制御システムとを備える、材料のパターン付き層を形成するための装置が提供され、環境制御システムは、環境内にプラズマ促進材料を提供するために環境を制御するように構成され、プラズマ促進材料は、電磁放射が被制御環境を通過する際に電磁放射によってプラズマを発生させるようにするためのものであり、プラズマは、照射の間、材料の層内の材料を除去させるようにするためのものであり、また、放射は、基板と相互作用して、他の領域と比べて１つ以上の選択された領域における材料の除去を局所的に抑制し、それによって、材料の層にパターンを付与するか又は材料の層内のパターンを修正する。
【００２４】
[00024]  次に、添付の概略図を参照しながら、本発明の実施形態を単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】リソグラフィ装置及び放射源を備えるリソグラフィシステムの第１の例を示す図である。
【図２】リソグラフィ装置及び放射源を備えるリソグラフィシステムの第２の例を示す図である。
【図３】トンネルＦＥＴを示す概略側面図である。
【図４】原子層堆積プロセスの第１のステップの間の、基板上の選択された領域の照射を概略的に示す図である。
【図５】図４に示されたステップに続く、原子層堆積プロセスにおけるステップを概略的に示す図である。
【図６】一実施形態に従った、環境制御システムに放射を提供するリソグラフィ装置を概略的に示す図である。
【図７】原子層堆積プロセスの一部を形成する熱分解化学反応を局所的に駆動させるための、基板の選択された部分の照射を概略的に示す図である。
【図８】図７に示されたステップに続く、原子層堆積プロセスにおけるステップを概略的に示す図である。
【図９】原子層堆積プロセスに関与する反応種を局所的に発生させるための、基板の選択された部分の照射を概略的に示す図である。
【図１０】材料の単層の１つ以上の選択された領域における材料の選択的照射を示す、概略側断面図である。
【図１１】選択された領域において選択的照射が材料を除去した後の図１０のスタックを示す、概略側断面図である。
【図１２】印加されるパルス数の関数としての、レーザアブレーションプロセスの間の切削深さにおける変化を示すグラフである。
【図１３】環境制御システムに放射を提供するリソグラフィ装置を概略的に示す図である。
【図１４】材料のパターン付き層を形成する方法において照射される基板を示す、概略側面図である。
【図１５】ＥＵＶ放射がどのようにプラズマエッチングプロセスに対する局所保護を提供可能であるかを実証するグラフである。
【図１６】図１５に示される局所保護の強度がＥＵＶ放射の強度の関数としてどのように変動するかを示す図である。
【図１７】歩留まり及びパターン定義を向上させるために電界が印加される、図１４に示された方法における変化を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
[00025]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に適用するように構築された機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。リソグラフィ装置は、例えばパターニングデバイス（例えばマスク）からのパターンを、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層に投影することができる。
【００２７】
[00026]  基板上にパターンを投影するために、リソグラフィ装置は電磁放射を使用することができる。この放射の波長は、基板上でパターニングされるフィーチャの最小サイズを決定する。現在使用されている典型的な波長は、３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、及び１３．５ｎｍである。１００ｎｍ未満、任意選択で５〜１００ｎｍの範囲内、任意選択で４ｎｍから２０ｎｍの範囲内、例えば６．７ｎｍ又は１３．５ｎｍの波長を有する、極端紫外線（ＥＵＶ）放射を使用するリソグラフィ装置を使用して、例えば１９３ｎｍの波長を伴う放射を使用するリソグラフィ装置よりも小さなフィーチャを、基板上に形成することができる。
【００２８】
[00027]  本文書では、「放射」及び「ビーム」という用語は、特に明記しない限り、紫外線（例えば、波長が３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長）及びＥＵＶ（極端紫外線放射、例えば、約５〜１００ｎｍの範囲の波長を有する）を含む、すべてのタイプの電磁放射を包含するために使用される。
【００２９】
[00028]  図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。リソグラフィ装置ＬＡは、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射、ＤＵＶ放射、又はＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータとも呼ばれる）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに連結されたマスクサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構築された第２のポジショナＰＷに連結された基板サポート（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を含む。
【００３０】
[00029]  動作中、照明システムＩＬは、例えばビームデリバリーシステムＢＤを介して放射源ＳＯから放射ビームを受ける。照明システムＩＬは、放射を誘導し、整形し、及び／又は制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、及び／又はその他のタイプの光学コンポーネント、又はそれらの任意の組み合わせなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。イルミネータＩＬを使用して放射ビームＢを調節し、パターニングデバイスＭＡの平面において、その断面にわたって所望の空間及び角度強度分布が得られるようにしてもよい。
【００３１】
[00030]  本明細書において使用する「投影システム」ＰＳという用語は、例えば使用する露光放射、又は浸漬液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折、反射、反射屈折、アナモルフィック、磁気、電磁気及び／又は静電光学システム、又はそれらの任意の組み合わせを含む、様々なタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これは更に一般的な「投影システム」ＰＳという用語と同義と見なすことができる。
【００３２】
[00031]  リソグラフィ装置ＬＡは、基板の少なくとも一部が、投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間を満たすように、相対的に高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆われることが可能なタイプとすることができ、液浸リソグラフィとも呼ばれる。液浸技法に関するより詳細な情報は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６９５２２５３号に示される。
【００３３】
[00032]  リソグラフィ装置ＬＡは、２つ以上の基板サポートＷＴを有するタイプ（「デュアルステージ」とも呼ばれる）とすることもできる。こうした「マルチステージ」機械において、基板サポートＷＴを並列に使用することが可能であり、及び／又は、基板Ｗの後続の露光の準備ステップは、他方の基板サポートＷＴ上の別の基板Ｗが他方の基板Ｗ上のパターンを露光するために使用されている間に、基板サポートＷＴのうちの１つに配置された基板Ｗ上で実施することが可能である。
【００３４】
[00033]  リソグラフィ装置ＬＡは、基板サポートＷＴに加えて測定ステージを備えることができる。測定ステージは、センサ及び／又はクリーニングデバイスを保持するように配置される。センサは、投影システムＰＳの特性又は放射ビームＢの特性を測定するように配置可能である。測定ステージは、複数のセンサを保持することができる。クリーニングデバイスは、リソグラフィ装置の一部、例えば投影システムＰＳの一部又は液浸液を提供するシステムの一部をクリーニングするように配置可能である。測定ステージは、基板サポートＷＴが投影システムＰＳから離れているときに、投影システムＰＳの下で移動可能である。
【００３５】
[00034]  動作中、放射ビームＢは、マスクサポートＭＴ上に保持されるパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスＭＡ上に存在するパターン（設計レイアウト）によってパターン付与される。マスクＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに合焦させる。第２のポジショナＰＷ及び位置測定システムＩＦの助けを借りて、基板サポートＷＴは、例えば、焦点を合わせて位置合わせされた位置で放射ビームＢの経路内の異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭ及び場合によっては別の位置センサ（図１には明示的に示されていない）を使用して、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示の基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、専用のターゲット部分を占めるが、それらはターゲット部分間のスペースに配置されてもよい。基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、これらがターゲット部分Ｃの間に配置されている場合、スクライブラインアライメントマークとして知られている。
【００３６】
[00035]  図２は、放射源ＳＯ及びリソグラフィ装置ＬＡを備えるリソグラフィシステムを示す。放射源ＳＯは、ＥＵＶ放射ビームＢを発生させるように、及び、ＥＵＶ放射ビームＢをリソグラフィ装置ＬＡに供給するように、構成される。リソグラフィ装置ＬＡは、照明システムＩＬ、パターニングデバイスＭＡ（例えばマスク）を支持するように構成された支持構造ＭＴ、投影システムＰＳ、及び基板Ｗを支持するように構成された基板テーブルＷＴを備える。
【００３７】
[00036]  照明システムＩＬは、ＥＵＶ放射ビームＢがパターニングデバイスＭＡ上に入射する前に、ＥＵＶ放射ビームＢを調節するように構成される。それに加えて、照明システムＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１を含むことができる。ファセットフィールドミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１は、共に、所望の断面形状及び所望の強度分布を伴うＥＵＶ放射ビームＢを提供する。照明システムＩＬは、は、ファセットフィールドミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１に加えて、又はそれらの代わりに、他のミラー又はデバイスを含むことができる。
【００３８】
[00037]  このように調節した後、ＥＵＶ放射ビームＢはパターニングデバイスＭＡと相互作用する。この相互作用の結果として、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’が発生する。投影システムＰＳは、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’を基板Ｗ上に投影するように構成される。そのために投影システムＰＳは、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’を基板テーブルＷＴによって保持される基板Ｗ上に投影するように構成された、複数のミラー１３、１４を備えることができる。投影システムＰＳは、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’に縮小係数を適用することができ、したがって、パターニングデバイスＭＡ上の対応するフィーチャよりも小さいフィーチャを伴うイメージを形成する。例えば、４又は８の縮小係数が適用可能である。図２において、投影システムＰＳは２つのミラー１３、１４のみを有するように示されているが、投影システムＰＳは、異なる数のミラー（例えば、６つ又は８つのミラー）を含むことができる。
【００３９】
[00038]  基板Ｗは、以前に形成されたパターンを含むことができる。その場合、リソグラフィ装置ＬＡは、ＥＵＶ放射ビームＢ’によって形成されたイメージを、以前に基板Ｗ上に形成されたパターンと位置合わせする。
【００４０】
[00039]  相対的な真空、すなわち、大気圧よりかなり低い圧力の少量のガス（例えば、水素）を、放射源ＳＯ内、照明システムＩＬ内、及び／又は投影システムＰＳ内に提供することができる。
【００４１】
[00040]  放射源ＳＯは、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源、放電生成プラズマ（ＤＰＰ）源、自由電子レーザ（ＦＥＬ）、又は、ＥＵＶ放射を発生することが可能な任意の他の放射源とすることができる。
【００４２】
[00041]  図３は、トンネルＦＥＴ２０の概略側面図である。トンネルＦＥＴ２０は、頂部ゲート２１、上部誘電体層２２、下部誘電体層２３、及び底部ゲート２４を備える、層の垂直スタックを備える。ソース２５及びドレイン２６は、それぞれ、２次元層２７及び２８によって層の垂直スタックに接続される。２次元層２７及び２８の各々は、単層又は単一原子層とも呼ばれることのある、１原子厚みの層からなるものとすることができる。２次元層２７及び２８のいずれか又は両方は、例えばＭｏＳ２又は六方晶ＢＮから形成することができる。トンネルＦＥＴ２０の製造には、２次元層２７及び２８の横方向のパターニングを必要とする。説明の導入部で述べたように、パターニングはフォトレジストに適用されたリソグラフィを使用して実行可能であるが、この手法は欠陥を導入する可能性がある。本開示の実施形態は、材料のパターン付き層を形成するための代替手法を提供する。実施形態は、トンネルＦＥＴの少なくとも１つの単層（例えば、２次元層２７及び２８のうちの一方又は両方）を製造するため、又は他の半導体デバイスを製造するため、又は半導体デバイスではないデバイスを製造するために、使用可能である。
【００４３】
[00042]  図４及び図５は、一実施形態の方法に従った、材料のパターン付き層３０の形成を概略的に示す。図４に示されるように、方法は、堆積プロセスの間、基板Ｗの表面の選択された部分３２を照射すること３４を含む。一実施形態において堆積プロセスは、原子層堆積プロセスを含む、本質的に原子層堆積プロセスからなる、又は原子層堆積プロセスからなる。照射は、選択された領域３２内の堆積プロセス（例えば、原子層堆積）を局所的に駆動し、それによって、堆積プロセス（例えば、原子層堆積）に、選択された部分３２によって定義されるパターン内に材料の層３０を形成させる（図５を参照）。このようにして、いかなるレジストも必要とせずにパターンが形成される。したがって、レジストを除去するための処理が不要であり、材料のパターン付き層３０に対する損傷のリスクが低減される。従来のリソグラフィベースの半導体製造工程とは対照的に、本開示の実施形態において、放射は、レジスト内の分子を破壊又はクロスリンクするために使用される代わりに、堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）に関与する化学反応を駆動させるために使用される。
【００４４】
[00043]  本実施形態において、照射は、堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）を局所的に駆動させることが可能な、（１００ｎｍ未満の波長を有する）任意のタイプのＥＵＶ放射を含む、本質的にそうしたＥＵＶ放射からなる、又はそうしたＥＵＶ放射からなる、放射を用いて実行される。ＥＵＶ放射の使用は、高い空間解像度を提供する。いくつかの他の実施形態において、照射は、下記で説明するような、液浸液と組み合わせたより高い波長の放射を含む、本質的にそうした放射からなる、又はそうした放射からなる、放射を用いて実行される。より高い波長の放射は、（ＤＵＶ放射を含む）１００ｎｍから４００ｎｍのレンジ内とすることができる。
【００４５】
[00044]  原子層堆積は既知の薄膜堆積技法であり、少なくとも２つの化学物質（前駆体材料とも呼ばれることがある）の各々が、逐次的な自己限定的様式で材料の表面と反応することになる。化学気相堆積とは対照的に、２つの前駆体材料が基板Ｗの上に同時に存在することは決してない。
【００４６】
[00045]  本開示の実施形態において、原子層堆積は少なくとも第１のステップ及び第２のステップを含む。一例が図４に示される第１のステップにおいて、第１の前駆体材料５１は基板Ｗの表面と反応することになる。一例が図５に示される第２のステップにおいて、第２の前駆体材料５２は、第１のステップにおいて第１の前駆体５１が基板Ｗと反応した領域（この例では、選択された領域３２）内の基板Ｗと反応することになる。
【００４７】
[00046]  図４及び図５の例において、基板Ｗは第１のステップのみで照射される。他の実施形態では、選択された部分３２の照射は、第２のステップの間のみ、又は第１のステップ及び第２のステップの間に実行される。液浸液を必要としない実施形態において、２つのステップのうちの少なくとも１つにおける選択された部分３２の照射は、ＥＵＶ放射を使用して実行される。照射は、加えて、ＤＵＶ放射を含む、（液浸液を用いるか又は用いない）照射の他の形を使用する１つ以上の他のステップで実行することができる。
【００４８】
[00047]  図６は、方法を実行するための装置６０を概略的に示す。装置６０は、このようにして材料のパターン付き層を形成する。装置６０は照射システムを備える。照射システムは、リソグラフィ装置ＬＡを備えることができる。リソグラフィ装置ＬＡは、パターニングデバイスＭＡからのパターン付き放射ビームを基板Ｗ上に投影することによって、選択された部分３２を照射する。リソグラフィ装置ＬＡは、図１を参照しながら上記で説明したように（例えば、照射がＤＵＶ放射を含むとき、及び／又は液浸リソグラフィが必要なとき）、又は、図２を参照しながら上記で説明したように（例えば、照射がＥＵＶ放射を含むとき）、構成することができる。
【００４９】
[00048]  一実施形態において、リソグラフィ装置ＬＡは液浸リソグラフィを実行するように構成される。こうした実施形態において、堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）は、選択された部分３２が液浸液と接触している間に選択された部分３２が照射されるステップを含むことができる。したがって、例えば堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）は、ガス状前駆体材料から基板Ｗへの前駆体の吸着を含む第１のステップと、液浸液を介した照射によって、吸着された前駆体が（例えば、吸着プロセスの副産物を除去するために）選択された部分３２内で修正される第２のステップとを、含むことができる。液浸液を介した照射によって生成されるいずれの副産物も、液浸液の流れによって好都合に取り去ることができる。一実施形態において、照射された基板Ｗは、その後乾燥され、乾燥した基板Ｗ上で任意の更なる必要な処理が実行される。
【００５０】
[00049]  一実施形態において、環境制御システム４５が提供される。環境制御システム４５は、基板Ｗの上の環境４２の組成を、堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）を進行させることができるような様式で制御できるようにする。一実施形態において、環境制御システム４５は、基板Ｗの表面の選択された部分３２を含む密閉環境４２を提供するためのチャンバ３６を備える。いくつかの実施形態において、基板Ｗのすべては、堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）の間、チャンバ３６内にあることになる。一実施形態において、密閉環境４２内に異なる組成環境を確立できるようにするために、材料を密閉環境４２に追加すること及び密閉環境４２から除去することを可能にする、材料交換システム３８（例えば、チャンバ３６内へのポート並びに関連付けられた弁及び／又は導管）が提供される。材料は、フローマネージャ４４によって材料交換システム３８に、及び材料交換システム３８から、提供可能である。フローマネージャ４４は、リザーバ、ダクト、弁、シンク、ポンプ、制御システム、及び／又は、チャンバ３６内及びチャンバ３６外への材料の必要な流れを提供するために必要な他の構成要素の、任意の適切な組み合わせを備えることができる。このようにして達成される異なる組成環境は、原子層堆積プロセスの異なるそれぞれのステージに対応する。いくつかの実施形態において、チャンバ３６に加えられる材料及びチャンバ３６から除去される材料はガス状であり、それによって、異なる組み合わせのガスからなる組成環境が提供される。液浸液を介して基板Ｗを照射することによって、原子層堆積プロセスの１つ以上のステップが実行される一実施形態において、環境制御システム４５は、被制御液体環境が（例えば、液浸リソグラフィモードでの露光の間）基板Ｗの上に維持される状態と、被制御ガス状環境が（例えば、ガス状前駆体材料からの前駆体の吸着の間）基板Ｗの上に維持される状態との間での、切り替えを可能にするように構成可能である。
【００５１】
[00050]  いくつかの実施形態において、選択された部分３２内で堆積プロセス（例えば、原子層堆積プロセス）を駆動することは、前駆体材料を必要とする化学反応を駆動することを含む。前駆体材料は、照射の間、基板上に確立される組成環境の一部として提供されることになる。化学反応の駆動は、照射がない場合よりも高速で化学反応を進行させることができる。代替として、化学反応は、照射のない場合にはまったく行われないものとすることができる。一実施形態において、化学反応は吸熱的であり、照射は化学反応の進行を可能にするために必要なエネルギーを提供する。いくつかの実施形態において、化学反応は、照射によって基板Ｗ内に発生する熱によって少なくとも部分的に駆動される。したがって、照射によって駆動される化学反応は、温度上昇の進行を必要とするか、又は温度上昇でより迅速に進行する、化学反応を含むことができる。いくつかの実施形態において、化学反応は、照射によって駆動される光化学反応を含む。したがって、化学反応に関与する少なくとも１つの種は、照射から光子を直接吸収し、光子の吸収によって化学反応を進行させることができる。いくつかの実施形態において、光化学反応は、光化学反応に関与する少なくとも１つの種の各々による２つ以上の光子の吸収を必要とする多光子光化学反応を含む。２つ以上の光子を吸収するための要件は、単一光子の光化学反応の場合よりも、照射の強度における変化に対して化学反応をかなり敏感にする（すなわち、化学反応の速度は強度の関数としてかなり大きく変化する）。強度に対する感度の高まりは、側方コントラストを向上させる。一実施形態において、光化学反応及び放射誘導加熱の組み合わせを使用して、パターンを生成するために化学反応が局所的に駆動される、明確に定義されたプロセスウィンドウが提供される。いくつかの実施形態において、追加又は代替として、明確に定義されたプロセスウィンドウを提供するために、基板Ｗを外部から（すなわち、放射によらず）加熱又は冷却することができる。
【００５２】
[00051]  一実施形態において、照射は、Ｍｏ（ｔｈｄ）３を含む、本質的にＭｏ（ｔｈｄ）３からなる、又はＭｏ（ｔｈｄ）３からなる前駆体材料内で、吸熱性化学反応を駆動し、ここでｔｈｄ＝２，２，６，６−テトラメチルヘプタン−３，５−ジオナトである。照射は、選択された領域３２内でＭｏを堆積させる。Ｍｏは、選択された領域３２の外部では堆積されない。この化学反応は、２光子高化学反応の一例である。したがって、Ｍｏの高コントラストパターン付き層が達成可能である。原子層堆積プロセスの後続ステップは、所望に応じて、照射によって定義された形状内（すなわち、選択された領域３２の上であって、他のどの場所でもない）に注目する材料を構築するために実行可能である。更なる材料が、例えばＭｏの層上に成長可能である。一実施形態において、更なる材料はＳを含む。したがって、ＭｏＳ２のパターン付き単層が形成可能である。例えば前述のように、トンネルＦＥＴ内でＭｏＳ２のパターン付き単層を使用することができる。
【００５３】
[00052]  一実施形態において、化学反応は、選択された領域３２に吸着された前駆体材料の解離を必要とする熱分解プロセスを含む。このタイプの実施形態におけるステップは、図７及び図８に概略的に示される。この実施形態は、照射３４によって基板Ｗ内に発生する熱３５によって、化学反応が少なくとも部分的に駆動される状況の一例である。図７に示されるように、熱３５は、原子層堆積プロセスの第１のステップの間に、選択された領域３２内で独占的に前駆体材料の分子を解離させる。このようにして、材料のパターン付き層が提供される。図８は、選択された領域３２内（及び他のどの領域でもない）の材料が修正される、原子層堆積プロセスの後続ステップを示す。後続ステップは、例えば、第１のステップで形成された材料のパターン付き層の酸化又は還元を含むことができる。
【００５４】
[00053]  一実施形態において、化学反応を駆動することは、選択された領域３２の上で放射がガスと局所的に相互作用することによって、反応種５３を発生させることを含む。こうした相互作用の一例が、図９に概略的に示される。一実施形態において、発生する反応種５３は、酸化剤又は還元剤を含む。発生する反応種は、例えばＤＵＶ放射を使用してＯ２から形成されるオゾンを含むことができる。代替として、発生する反応種５３は、ＵＶ放射を用いて水蒸気を照射することによって形成される、解離Ｈ２Ｏを含むことができる。代替として、発生する反応種５３は解離ＮＨ３を含むことができる。したがって、反応種が存在するときにのみ行われる原子層堆積化学反応は、照射によって定義される選択された領域３２内でのみ行われるように駆動可能である。これらのプロセスはＤＵＶ放射を使用することができるが、方法における他のステップがＥＵＶ放射を使用する場合、ＤＵＶのみを使用するときに可能なよりも、更に高い空間解像度が達成可能である。
【００５５】
[00054]  一実施形態において、原子層堆積プロセスは以下の反応のうちの１つ以上を含む。
ＢＮを生成するためのＢＢｒ３＋ＮＨ３
ＺｎＯを生成するためのＺｎ（ＯＣ２Ｈ５）２＋Ｈ２Ｏ
Ｔａ２Ｏ５を生成するためのＴａ（ＯＣ２Ｈ５）２＋Ｈ２Ｏ
Ｔａ２Ｏ５を生成するためのＴａ（ＯＣ２Ｈ５）５＋Ｏ２
Ａｌ２Ｏ３を生成するためのＡｌ（ＣＨ３）３＋Ｏ２
ＴｉＯ２を生成するためのＴｉ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）４＋Ｏ２
【００５６】
[00055]  上記６つの例示の反応の各々において、第１の成分はガスの形の前駆体材料を含み、第２の成分は酸化剤を含む。これらの反応はすべて光反応性である。
【００５７】
[00056]  ＮＨ３ベースの反応の場合、原子層堆積プロセスは、ＮＨ３を解離するために、例えばエキシマレーザを使用してＮＨ３を照射するステップを含むことができる（この場合、前駆体材料ＢＢｒ３を解離するために同じエキシマレーザを使用することもできる）。したがって、六方晶ＢＮのパターン付き単層を形成することができる。例えば、前述のように、トンネルＦＥＴで六方晶ＢＮのパターン付き単層を使用することができる。
【００５８】
[00057]  Ｈ２Ｏベースの反応の場合、原子層堆積プロセスは、水蒸気を解離するために、ＵＶ放射を使用して水蒸気を照射するステップを含むことができる。Ｏ２ベースの反応の場合、原子層堆積プロセスは、オゾンを生成するためにＤＵＶ放射を用いてＯ２を照射するステップを含むことができる。
【００５９】
[00058]  図１０及び図１１は、一実施形態の方法に従った、材料のパターン付き層３０’の形成を概略的に示す。図１０に示されるように、方法は、スタック７０を提供することを含む。スタック７０は、基板Ｗ及び材料の単層７４を備える。任意選択として、１つ以上の中間層７２を基板Ｗと材料の単層７４との間に提供することができる。スタック７０は、材料の単層７４の１つ以上の選択された領域７６内の材料を除去するように処理される。図示された実施形態において、材料の除去は材料の単層７４にパターンを付与する。材料の単層７４が既にパターンを含む場合、材料の除去は材料の単層７４内のパターンを修正する。したがって、材料の単層７４が、図３から図９を参照しながら上記で説明した方法のいずれかによって形成された材料のパターン付き層３０を備える場合、例えば、本実施形態の方法を使用して新しいパターンを提供するためにパターンを修正することができる。
【００６０】
[00059]  材料の単層７４は、様々な技法を使用して提供可能である。一実施形態において、材料の単層７４は原子層堆積プロセスを使用して形成される。一実施形態において、材料の単層７４は、ＭｏＳ２、六方晶ＢＮ、ＢＮ、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２のうちの１つ以上の任意の組み合わせを含む、本質的にそれらからなる、又はそれらからなる。代替又は追加として、材料の単層７４は他の材料を含む。
【００６１】
[00060]  一実施形態において、材料の除去は、（例えば、放射が材料と直接相互作用するように）１つ以上の選択された領域７６内の材料を選択的に照射することによって実行される。図１０は、パターン付き放射ビーム８０によって照射されるプロセスにおけるスタック７０を示す。選択された領域７６内の材料は、照射によって擾乱される。擾乱はプロセスにおけるステージであり、結果として、選択された領域７６内の材料が除去されることになる。図１１は、除去プロセスが完了した後のスタック７０を示し、材料の単層７４内のギャップが材料の単層７４内のパターンを定義している。材料の単層７４は、材料のパターン付き層３０’になる。入射放射と選択された領域７６内の材料との間の相互作用は除去を生じさせるが、様々な機構が寄与する可能性がある。
【００６２】
[00061]  実施形態の１クラスにおいて、材料の除去はレーザアブレーションによって行われる。レーザアブレーションは、材料、典型的には金属の、穿孔又は切削に使用することが知られている。発明者らは、レーザパラメータは、本開示でそのように見なされる、材料の単層７４をパターニングするのに適切な制御のレベルを達成するような方式で調整可能であることを発見した。レーザパラメータの調整は、フルエンス、パルス長、繰り返し率、パルス形状、及び波長のうちの、１つ以上の調整を含むことができる。一実施形態において、レーザは１０−１１より短い、任意選択で１０−１２より短い、任意選択で１０−１３より短い、任意選択で１０−１４より短い、任意選択で１０−１５より短い、パルス長さで動作するように構成される。材料のパターニング及び除去は単一ステップで実行されるため、レーザアブレーションの使用は従来のリソグラフィベースのパターニング手法に比べてスループットを向上させる。レーザアブレーションを実行するためのレーザは、スタンドアロン型デバイスとして提供すること、又は、図１及び図２を参照しながら上記で説明したタイプのリソグラフィ装置に統合することが可能である。
【００６３】
[00062]  図１２は、レーザアブレーションを使用して可能な制御の程度を実証したグラフである。縦軸は、ＳｉＮの頂部上の非晶質炭素の層内へのレーザアブレーションを使用した切削の深さを表す。横軸は、印加されるレーザパルスの数Ｎを１０４単位で表す。この例では、４００ｆのパルス長さ及び約１００ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを伴う、赤外線レーザが使用された。図１２は、プロセスが異なる層を貫通する際にレーザアブレーション率が明確に異なり、パルス当たり０．０３ｎｍの平均除去率が観察されたことを示す。レジームＡでは、レーザアブレーションは、１．５ミクロンの深さまで漸進的に非晶質炭素層を切削する。レジームＢでは、レーザアブレーションは、非晶質炭素層とＳｉＮとの間の境界面に達すると急に低速になる。パルスの印加を続けると、レーザアブレーションは（追加の２００００パルスの後）、最終的に境界面を突破してＳｉＮ層に入る（レジームＣ）。このようにして、印加されるパルスの数を制御することによって、特に、切削が２つの異なる材料の間の境界面で正確に停止することが望ましい場合、所望の深さまでの材料の切削（例えば、パルス当たり０．０３ｎｍ深さの除去）を確実に制御することが可能である。図示された例では、５００００パルスを印加すると、２つの層の間の境界面の精密な場所まで材料の１．５ミクロンを確実に切削することになるが、この手法は任意の深さの材料の切削に適用可能である（より薄い層ではレジームＡでパルスをより少なくする必要がある）。境界面に達したときにレーザアブレーションプロセスを低速にすることを延長し、境界面の下の材料が損傷する前にアブレーションプロセスを停止することが容易になることに起因して、図１０及び図１１に記載されたような材料の単層７４を介することを含み、下にある層を損傷させることなく任意の薄い層を精密に切削するための方法が適用可能である。
【００６４】
[00063]  実施形態の別のクラスにおいて、材料の除去は材料と環境との間の化学反応によって行われる。化学反応は照射によって駆動される。化学反応は光化学反応とすることができる。一実施形態において、化学反応を駆動する放射は、（１００ｎｍ未満の波長を有する）ＥＵＶ放射を含む、本質的にＥＵＶ放射からなる、又はＥＵＶ放射からなる。ＥＵＶ放射の使用は、高い空間解像度を提供する。ＥＵＶ放射の使用は、ＥＵＶリソグラフィ装置によって方法論の実装も可能にする。他の実施形態では、ＤＵＶなどのより波長の長い放射が使用可能である。一実施形態において、化学反応を駆動することは、放射がガス状環境と局所的に相互作用することによって、反応種を発生させることを含む。一実施形態において、発生する反応種は酸化剤又は還元剤を含む。
【００６５】
[00064]  図１３は、方法を実行するための装置１６０を概略的に示す。したがって、装置１６０は材料のパターン付き層を形成する。装置１６０は、照射システムを備える。照射システムはリソグラフィ装置ＬＡを備える。リソグラフィ装置ＬＡは、パターニングデバイスＭＡからのパターン付き放射ビーム１３４を基板Ｗ上に投影することによって、材料の単層７４の１つ以上の選択された領域７６を照射する。リソグラフィ装置ＬＡは、図１を参照しながら上記で説明したように（例えば、照射がＤＵＶ放射を含むとき、及び／又は液浸リソグラフィが必要なとき）、又は、図２を参照しながら上記で説明したように（例えば、照射がＥＵＶ放射を含むとき）、構成することができる。
【００６６】
[00065]  一実施形態において、リソグラフィ装置ＬＡは液浸リソグラフィを実行するように構成される。こうした実施形態において、材料の単層７４の１つ以上の選択された領域７６は、液浸液に接触している間に照射することができる。照射によって除去される材料は、都合の良いことに、液浸液の流れによって取り去ることができる。一実施形態において、照射された基板Ｗは、その後乾燥され、乾燥した基板Ｗ上で任意の更なる必要な処理が実行される。
【００６７】
[00066]  一実施形態において、環境制御システム１４５が提供される。環境制御システム１４５は、基板Ｗの上の環境１４２の組成を制御できるようにする。一実施形態において、環境制御システム１４５は、材料の単層７４の１つ以上の選択された領域７６を含む密閉環境１４２を提供するためのチャンバ１３６を備える。いくつかの実施形態において、基板Ｗのすべては、材料のパターン付き層を形成する間、チャンバ３６内にあることになる。一実施形態において、密閉環境１４２内に異なる組成環境を確立できるようにするために、材料を密閉環境１４２に追加すること及び密閉環境１４２から除去することを可能にする、材料交換システム１３８（例えば、チャンバ１３６内へのポート並びに関連付けられた弁及び／又は導管）が提供される。材料は、フローマネージャ１４４によって材料交換システム１３８に、及び材料交換システム１３８から、提供可能である。フローマネージャ１４４は、リザーバ、ダクト、弁、シンク、ポンプ、制御システム、及び／又は、チャンバ１３６内及びチャンバ１３６外への材料の必要な流れを提供するために必要な他の構成要素の、任意の適切な組み合わせを備えることができる。このようにして達成される異なる組成環境は、材料のパターン付き層の形成に先立って材料の単層７４を形成するために使用される原子層堆積プロセスの異なるそれぞれのステージに、並びに、材料のパターン付き層が形成される間のステージに対応することができる。いくつかの実施形態において、チャンバ１３６に加えられる材料及びチャンバ１３６から除去される材料はガス状であり、それによって、異なる組み合わせのガスからなる組成環境が提供される。液浸液を介して基板Ｗを照射することによって１つ以上のステップが実行される一実施形態において、環境制御システム１４５は、被制御液体環境が（例えば、液浸リソグラフィモードでの露光の間）基板Ｗの上に維持される状態と、被制御ガス状環境が（例えば、材料のパターン付き層が形成されるとき）基板Ｗの上に維持される状態との間での、切り替えを可能にするように構成可能である。
【００６８】
[00067]  実施形態の更なるクラスにおいて、堆積プロセスの駆動は、図１４に概略的に示されるように、入射ＥＵＶ放射８２と基板Ｗとの間の相互作用によって少なくとも部分的に二次電子の発生を介して行われる。こうした実施形態において、二次電子は基板Ｗのバルク内（すなわち、基板Ｗの表面８４の下）で発生する。二次電子の一部は、表面８４を介して基板Ｗを離れ、基板Ｗ（すなわち、ＥＵＶ放射８２が基板Ｗ上に入射する基板Ｗの側面）の上の空間８６に入るだけの、十分なエネルギーを有することになる。基板Ｗがシリコンウェーハである場合の実施形態では、約５ｅＶの典型的な作業関数に比べて、二次電子は典型的には０ｅＶから約２０ｅＶの間にわたる（平均約１０ｅＶの）エネルギーを有することになる。
【００６９】
[00068]  基板Ｗの上の空間８６は、前駆体材料９０を（例えば、蒸気として）含むように（例えば、前述のような環境制御システム４５、１４５によって）制御される。一実施形態において例えば基板Ｗ上に炭素を堆積させることが望ましい場合、前駆体材料９０は化合物を含む１つ以上の炭素を含む。基板Ｗを離れた二次電子の一部が、前駆体材料９０と相互作用する。前駆体材料９０との相互作用は、基板Ｗ上の前駆体材料９０から導出される材料の堆積を促進するように、前駆体材料９０を修正することができる。前駆体材料９０の修正は、前駆体材料９０のイオン化を含むことができる。炭素を堆積させることが望ましい場合、例えば前駆体材料９０の修正は、表面８４近くに炭素イオンを形成することを含むことができ、これが表面８４上での炭素クラスタの成長を促進させる。
【００７０】
[00069]  二次電子による材料の堆積の促進は、主に又は独占的に、ＥＵＶ放射８２によって照射される領域８８内で行われる。空間パターンは、ＥＵＶ放射８２を使用して高解像度で定義可能である。この機能と二次電子による堆積の促進の局所的性質とを組み合わせることで、堆積される材料のパターン付き層を高確度で形成することが可能になる。
【００７１】
[00070]  一実施形態において、材料の堆積の促進は、表面８４上、及び表面８４上に既に堆積された堆積材料８９上の、材料の堆積の促進を含む。このようにしてプロセスは、材料の単層、並びに必要に応じてより薄い層を堆積させることができる。
【００７２】
[00071]  一実施形態において、ＥＵＶ放射８２は、プラズマを発生させるために基板Ｗの上のガスと相互作用する。一実施形態において、ガスとの相互作用は水素のイオン化を含む。一実施形態において、プラズマはエッチング機能を提供する。プラズマエッチングは当分野で既知であり、ＥＵＶリソグラフィ装置のミラー上での材料の望ましくない積層を取り除くために使用可能である。しかしながら発明者らには、プラズマがＥＵＶ放射によって生成された場合、直接照射されている表面の領域内（すなわち、ＥＵＶスポット内）でのエッチングは驚くほど効果的ではないことがわかった。理論に縛られないようにすると、材料がプラズマエッチングによって除去されるよりも高速で照射される領域内の材料の堆積を誘導するＥＵＶ放射に起因して、保護効果が生じ得ると考えられる。代替又は追加として、ＥＵＶ放射は化学変化、結合生成、及び／又は、プラズマエッチングに抵抗する部分的な結晶化などの相変化を生じさせることができる。照射領域８８の外のプラズマエッチングと照射領域８８内の材料の堆積の促進とを組み合わせることで、堆積された材料のパターンを、高い信頼性で、また照射領域８８外での望ましくない材料の堆積を最小限にするか又は無くして、堆積させることができる。図１５は、ＥＵＶ照射の保護効果の実験証明からの例示的結果を示すグラフである。実験は、前述のように、基板Ｗが炭素材料の層を既に堆積していた場合、及び、ＥＵＶが基板Ｗの上の空間８６内で水素からプラズマを発生させた場合の、領域８８におけるＥＵＶ放射８２を用いた基板Ｗの照射を含んだ。横軸は、照射領域８８を通過する基板Ｗ上の線に沿った位置の範囲を表す。左側の縦軸及び破線曲線は、ＥＵＶ放射８２の強度の位置に伴う変化ＩＥＵＶを表す。したがって破線曲線は、領域８８の場所、すなわち約６ｍｍから１０ｍｍの間を定義する。右側の縦軸及び実線曲線は、ＥＵＶ放射８２によって発生した水素プラズマによって仲介される炭素クリーニング（ＣＣ）プロセスの有効性の変化を表す。炭素クリーニングプロセスの有効性（この例では、除去された材料のｎｍ単位での深さによって表される）は、ＥＵＶ放射８２によって照射される領域８８内で、著しく減少していることがわかる。したがって、ＥＵＶ放射８２は、ＥＵＶ生成プラズマによるエッチングに対して、炭素の層を局所的に保護する。
【００７３】
[00072]  図１６は、ＥＵＶ生成プラズマによるエッチングに対するＥＵＶ放射８２による保護を更に実証する実験からの結果の例を示すグラフである。この場合、グラフは、入射するＥＵＶ放射８２の強度ＩＥＵＶ（横軸）に対する、炭素クリーニングプロセス（ＣＣ）の有効性の変化（縦軸）を描いている。保護効果は、入射ＥＵＶ放射８２の強度ＩＥＵＶの約１Ｗ／ｃｍ２までの増加に伴って、急速に増加することがわかる。１Ｗ／ｃｍ２を超えると、保護効果の強度は、入射ＥＵＶ放射８２の強度ＩＥＵＶの増加と共にそれほど急速には増加しない。
【００７４】
[00073]  上記で考察し、図１５及び図１６で実証された挙動に類似した挙動が、炭素の代わりにスズでも見られ、基礎となる機構は、広範な他の材料に適用することが予想される。前駆体材料９０を適切に（例えば、所与の比率でのガスの組み合わせとして）選択することによって、同じ手法を使用して相応に広範な材料を選択的に堆積することが可能である。例えばこの手法を、グラフェン、ｈＢＮ、遷移金属カルコゲナイド（将来の、ＦＥＴ、フォトニクス及びオプトエレクトロニクスデバイス、並びに鉛に必要である）の選択的堆積に使用可能である。
【００７５】
[00074]  実施形態の更なるクラスにおいて、図１７に概略的に示されるように、電界Ｅが基板Ｗの上に印加される。電界Ｅは、二次電子を基板Ｗから強制的に離す。一実施形態において、電界Ｅは、基板Ｗの表面８４に対して実質的に垂直である。一実施形態において、電界Ｅは、電界コントローラ９３によって印加される。一実施形態において、電界コントローラ９３は、接地に対して基板Ｗの電位を上げる（すなわち、基板Ｗに電圧を印加する）電気回路を備える。
【００７６】
[00075]  電界Ｅは、向上した歩留まり及び向上したパターン定義（鮮明さ）を提供する。理論に縛られないようにすると、これらの効果は、以下の機構のうちの１つ以上に起因して生じ得ると考えられる。第１に、基板Ｗの上の空間８６内への二次電子の移動を促すことによって、電界Ｅは二次電子と前駆体材料９０との間の相互作用の増加を促進し、それによって、歩留まりを向上させる。第２に、二次電子によってイオン化された前駆体材料は、電界Ｅによって基板に向けて迅速及び直接移動するように促すことが可能であり、それによって、効率的及び局所的な堆積を促進させる。第３に、特に電界Ｅが表面８４に対して垂直に配向されるとき、電界は二次電子及びイオン化された前駆体材料の水平展開を低減し、それによって、堆積プロセスによって形成されるパターンにおいてより鮮明なエッジが優先される。
【００７７】
[00076]  図１７の例において、ＥＵＶ放射８２の強度Ｉの変化は、破線曲線９２によって時間ｔの関数として概略的に表され、基板Ｗに印加される電圧は、実線曲線９１によって時間ｔの関数として示される。二次電子ｅ−は、円によって概略的に表される。ＥＵＶ放射８２によって修正されていない前駆体材料Ｘ０は、三角形によって表される。ＥＵＶ放射８２によって（例えば、イオン化によって）修正された前駆体材料Ｘ＊は、四角形によって表される。部分図９４は、ＥＵＶ放射８２が電界なしで印加されているときの、時間期間中の基板Ｗの概略側面図である。部分図９６は、ＥＵＶ放射８２が電界と共に印加されているときの、時間期間中の同じ基板Ｗの概略側面図である。部分図９６は、電界Ｅが歩留まり及びパターン定義をどのように向上させ得るかを概略的に示し、多数の二次電子が横方向に局所化された領域内で表面８４から離れて駆動され、横方向に局所化された領域内での修正された前駆体材料の生成増加を促進する。
【００７８】
[00077]  前述のプラズマエッチングの局所的抑制を活用して、材料の既存層の被制御エッチングを提供することができる。一実施形態において、基板Ｗ及び基板Ｗ上の材料の層を備えるスタックが、１つ以上の選択された領域内でＥＵＶ放射によって照射される方法が提供される。照射は、材料の層にパターンを付与する。材料の層が既にパターンを備える場合、照射はパターンを修正することができる。照射は、前述のように、基板Ｗの上の領域８６内にプラズマを発生させることによって、材料を除去する。プラズマは、例えば水素をイオン化することによって発生させることができる。放射は基板Ｗと相互作用し、（例えば、図１５及び図１６を参照しながら上記で説明したような）１つ以上の選択された領域における材料の除去を、他の領域に比べて局所的に抑制（又は防止）する。他の領域は、照射されていない領域であり、クリーニング効果の抑制は観察されない。
【００７９】
[00078]  上記で図１４から図１７の実施形態を参照しながら言及した前駆体材料９０は、前の実施形態に関連して上記で考察した前駆体材料９０のいずれかを含むことができる。一実施形態において、前駆体材料９０は炭素又は炭素化合物を含む。こうした実施形態において、堆積される（又は、選択的にエッチングされる）材料は、炭素又は炭素化合物を含むことができる。一実施形態において、前駆体材料９０はスズ又はスズ化合物を含む。こうした実施形態において、堆積される（又は、選択的にエッチングされる）材料は、スズ又はスズ化合物を含むことができる。機構は、広範な他の材料に適用可能であるものと予想される。プラズマエッチングが必要な場合、水素などの適切なプラズマ促進材料が提供可能である。プラズマ促進材料及び／又は前駆体材料の相対的な濃度及び組成は、歩留まり及び／又はパターニング品質を最適化するように調整可能である。
【００８０】
[00079]  実施形態は、下記の条項を使用して更に説明することができる。
１．材料のパターン付き層を形成する方法であって、
堆積プロセスの間、１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて基板の表面の選択された部分を照射することを含み、照射は、選択された領域内で堆積プロセスを局所的に駆動させるようにするためのものであり、それによって堆積プロセスに、選択された部分によって定義されたパターン内に材料の層を形成させることである、
材料のパターン付き層を形成する方法。
２．選択された部分において堆積プロセスを駆動することは、前駆体材料を必要とする化学反応を駆動することを含む、条項１の方法。
３．化学反応は照射によって駆動される光化学反応を含む、条項２の方法。
４．光化学反応は、光化学反応に関与する少なくとも１つの種の各々による２つ又はそれ以上の光子の吸収を必要とする、多光子光化学反応である、条項３の方法。
５．多光子光化学反応は２光子光化学反応である、条項４の方法。
６．前駆体材料は、Ｍｏ（ｔｈｄ）３を含み、ｔｈｄ＝２，２，６，６−テトラメチルヘプタン−３，５−ジオナトである、条項２から５のいずれかの方法。
７．化学反応は、照射によって基板内に発生した熱によって少なくとも部分的に駆動される、条項２から６のいずれかの方法。
８．化学反応は、選択された領域に吸着された前駆体材料の解離を必要とする熱分解プロセスを含む、条項７の方法。
９．前駆体材料は、ＢＢｒ３、Ｚｎ（ＯＣ２Ｈ５）２、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）２、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５、Ａｌ（ＣＨ３）３、Ｔｉ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）４のうちの１つ以上を含む、条項２から８のいずれかの方法。
１０．化学反応を駆動することは、選択された領域の上で局所的に放射をガスと相互作用させることによって反応種を発生させることを含む、条項２から９のいずれかの方法。
１１．発生した反応種は酸化剤又は還元剤を含む、条項１０の方法。
１２．発生した反応種は、解離Ｏ２、解離Ｈ２Ｏ、解離ＮＨ３のうちの１つ以上を含む、条項１０又は１１の方法。
１３．堆積プロセスを駆動することは、電磁放射と基板との間の相互作用によって二次電子を発生させることを含む、条項１から１２のいずれかの方法。
１４．二次電子の一部は基板を離れ、基板の上の前駆体材料と相互作用し、二次電子と前駆体材料との間の相互作用は、前駆体材料から導出される材料の堆積を促進させるようにするためのものである、条項１３の方法。
１５．二次電子を基板から強制的に離す電界を印加することを更に含む、条項１４の方法。
１６．力は基板の表面に対して垂直に向けられる、条項１５の方法。
１７．前駆体材料及び堆積プロセスによって堆積された材料の層は、炭素又は炭素化合物、スズ又はスズ化合物のうちの１つ以上を含む、条項１３から１６のいずれかの方法。
１８．堆積プロセスは原子層堆積プロセスを含む、条項１から１７のいずれかの方法。
１９．原子層堆積プロセスは２つのステップを含み、基板の表面の選択された部分の照射は、２つのステップのいずれか又は両方の間に実行される、条項１８の方法。
２０．ステップのうちの少なくとも１つは、基板の選択された部分が液体と接触している間に、基板の選択された部分を照射することを含む、条項１９の方法。
２１．材料のパターン付き層を形成する方法であって、
基板及び材料の層を備えるスタックを提供すること、及び、
材料の層にパターンを付与するため、又は材料の層内のパターンを修正するために、１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて材料の層の１つ以上の選択された領域を照射すること、
を含み、
照射は、基板の上の領域内にプラズマを発生させることによって、照射の間に材料を除去させ、また、
放射は、パターンを付与するため又はパターンを修正するために、基板と相互作用して、他の領域と比べて１つ以上の選択された領域における材料の除去を局所的に抑制する、
材料のパターン付き層を形成する方法。
２２．電磁放射は４ｎｍから２０ｎｍの範囲内の波長を有する、条項１から２１のいずれかの方法。
２３．材料のパターン付き層を形成する方法であって、
原子層堆積プロセスの間、電磁放射を用いて基板の表面の選択された部分を照射することを含み、照射は、選択された領域内で原子層堆積プロセスを局所的に駆動させるようにするためのものであり、それによって原子層堆積プロセスに、選択された部分によって定義されたパターン内に材料の層を形成させることであって、
原子層堆積プロセスは２つのステップを含み、選択された部分の照射は、２つのステップのうちの少なくとも１つの間、及び、基板の選択された部分が液体と接触している間に実行される、
材料のパターン付き層を形成する方法。
２４．１つ以上の選択された領域内の材料を除去するために、パターン内に形成された材料の層を処理し、それによってパターンを修正することを更に含む、
条項１から２３のいずれかの方法。
２５．材料の除去は、１つ以上の選択された領域内の材料を選択的に照射することによって実行される、条項２４の方法。
２６．材料のパターン付き層を形成する方法であって、
基板及び材料の単層を備えるスタックを提供すること、及び、
１つ以上の選択された領域内の材料を選択的に照射することによって、材料の単層の１つ以上の選択された領域内の材料を除去するためにスタックを処理すること、それによって、材料の単層にパターンを付与すること、又は材料の単層内のパターンを修正すること、
を含む、材料のパターン付き層を形成する方法。
２７．選択的照射の間に、１つ以上の選択された領域内の材料が除去される、条項２５又は２６の方法。
２８．材料の除去はレーザアブレーションによって行われる、条項２５から２７のいずれかの方法。
２９．材料の除去は材料と環境との間の化学反応によって行われ、化学反応は照射によって駆動される、条項２５から２８のいずれかの方法。
３０．化学反応を駆動する放射は、１００ｎｍよりも低い波長を有する放射を含む、条項２９の方法。
３１．半導体デバイスを形成する方法であって、デバイス内に少なくとも１つの層を形成するために条項１から３０のいずれかの方法を使用することを含む、半導体デバイスを形成する方法。
３２．半導体デバイスはトンネルＦＥＴを備え、トンネルＦＥＴの少なくとも１つの単層を形成するために、条項１から３０のいずれかの方法が使用される、条項３１の方法。
３３．材料のパターン付き層を形成するための装置であって、
堆積プロセスの間、１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて基板の表面の選択された部分を照射するように構成された照射システムと、
基板の上の環境の組成を、堆積プロセスを進行させることができるような様式で制御可能なように構成された環境制御システムと、
を備える、材料のパターン付き層を形成するための装置。
３４．材料のパターン付き層を形成するための装置であって、
堆積プロセスの間、電磁放射を用いて基板の表面の選択された部分を照射するように構成された照射システムと、
基板の上の環境の組成を、堆積プロセスを進行させることができるような様式で制御可能なように構成された環境制御システムと、
を備え、
環境制御システムは、堆積プロセスの少なくとも１つのステップにおいて、選択された部分の照射の間、液体が選択された部分との接触を維持できるように構成される、
材料のパターン付き層を形成するための装置。
３５．環境制御システムは、
基板の表面の選択された部分を含む密閉環境を提供するためのチャンバと、
密閉環境内に異なる組成環境を確立できるようにするために、材料を密閉環境に追加すること及び密閉環境から除去することを可能にするように構成された、材料交換システムであって、異なる組成環境は、堆積プロセスの異なるそれぞれのステップに対応する、材料交換システムと、
を備える、条項３３又は３４の装置。
３６．環境制御システムは、環境内に前駆体材料を提供するために基板の上の環境を制御するように構成され、
環境の制御は、電磁放射と基板との間の相互作用によって発生した二次電子の一部が、環境内の前駆体材料と相互作用するようなものであり、
二次電子と前駆体材料との間の相互作用は、前駆体材料から導出される材料の堆積を促進するようにするためのものである、
条項３３から３５のいずれかの装置。
３７．二次電子を基板から強制的に離すように配向された電界を印加するように構成された電界コントローラを、更に備える、
条項３３から３６のいずれかの装置。
３８．電界コントローラは電界が基板の表面に対して垂直に向けられるように構成される、条項３７の装置。
３９．電界コントローラは、電圧を基板に印加することによって電界を印加するように構成される、条項３７又は３８の装置。
４０．材料のパターン付き層を形成するための装置であって、
１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて、基板上の材料の層の１つ以上の選択された領域を照射するように構成された、照射システムと、
基板の上の環境の組成を照射の間制御できるように構成された、環境制御システムと、
を備え、
環境制御システムは、環境内にプラズマ促進材料を提供するために環境を制御するように構成され、
プラズマ促進材料は、電磁放射が被制御環境を通過する際に、電磁放射によってプラズマを発生させるようにするためのものであり、
プラズマは、照射の間、材料の層内の材料を除去させるようにするためのものであり、また、
放射は、基板と相互作用して、他の領域と比べて１つ以上の選択された領域における材料の除去を局所的に抑制し、それによって、材料の層にパターンを付与するか又は材料の層内のパターンを修正する、
材料のパターン付き層を形成するための装置。
４１．材料のパターン付き層を形成するための装置であって、
１００ｎｍ未満の波長を有する電磁放射を用いて、材料の単層の１つ以上の選択された領域を選択的に照射するように構成された、照射システムと、
材料と被制御環境との間の化学反応によって、材料の単層の１つ以上の選択された領域内の材料を除去させるような様式で、基板の上の環境の組成を制御できるように構成された、環境制御システムと、
を備え、
化学反応は照射によって駆動される、
材料のパターン付き層を形成するための装置。
４２．照射システムは、パターニングデバイスからのパターン付き放射ビームを基板上に投影することによって照射を提供するように構成された、リソグラフィ装置を備える、条項３３から４１のいずれかの装置。
【００８１】
[00080]  本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的に言及することができるが、本明細書で説明するリソグラフィ装置は他の用途を有することができることを理解されたい。可能な他のアプリケーションには、統合光学システムの製造、磁気メモリ、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどのガイダンス及び検出パターンが含まれる。
【００８２】
[00081]  以上、本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明は、説明された以外の方法で実施されてもよいことが理解されよう。上記の説明は、限定ではなく例示を意図したものである。したがって、以下に述べる特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、説明した本発明に変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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