(57)【要約】    特徴部間の空間からエッチング残留物を洗浄するために使用される種類の初期流体の除去時に、半導体基板内に形成されたパターン化された高アスペクト比特徴部の崩壊を防止するための方法。本方法では、空間は、スピンコーティングを介してなどの置換溶液で少なくとも部分的に充填されて、初期流体を実質的に置換させる。置換溶液は、少なくとも１つの溶媒と、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）又はポリアクリルアミド（ＰＡＡＭ）などの水溶性ポリマーの形態の少なくとも１つの充填材料と、を含む。次いで、溶媒を揮発させて、空間内で実質的に固体形態の充填材料を堆積させる。充填材料は、シリコン損失を防止又は緩和する現行の充填材料の使用と比較して、高いアッシング速度を介して、既知のプラズマアッシングプロセスによって除去され得る。  【選択図】図２
2021536665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板特徴部の崩壊を防止するための方法であって、
前記特徴部間の空間を伴う、複数の高アスペクト比特徴部を有する、パターン化された半導体基板を提供する工程であって、前記間隙空間が、初期流体で少なくとも部分的に充填されている、工程と、
少なくとも１つの一次溶媒、及びゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定して、１，０００〜１５，０００ダルトンの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する水溶性ポリマーの形態の少なくとも１つの第１の充填材料を含む、置換溶液で前記初期流体を置換する工程であって、前記置換溶液が、１００センチポアズ未満の粘度を更に有する、工程と、
前記基板を高温に曝露して、前記空間から前記溶媒を実質的に除去し、前記空間内で実質的に固体形態の前記充填材料を堆積させる工程と、
前記基板をドライアッシングプロセスに曝露して、前記間隙空間から前記充填材料を除去する工程と、を含む、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの水溶性ポリマーが、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡＭ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高温が、１００℃〜２８０℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの溶媒が、水を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの溶媒が、少なくとも１つの非水性溶媒を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの溶媒が、水と、少なくとも１つの非水性溶媒と、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記置換溶液が、前記置換溶液の総重量に基づいて、５重量％〜３０重量％の前記充填材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記置換溶液が、５０センチポアズ未満の粘度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
半導体基板特徴部の崩壊の防止に使用するための置換溶液であって、
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定して、１，０００〜１５，０００ダルトンの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する、少なくとも１つの水溶性ポリマーと、
少なくとも１つの一次溶媒と、
少なくとも１つの二次溶媒と、
少なくとも界面活性剤上と、を含み、
前記置換溶液が、１００センチポアズ未満の粘度を有する、置換溶液。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの水溶性ポリマーが、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡＭ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項９に記載の置換溶液。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのポリマーが、前記置換溶液の全重量に基づいて、５重量％〜３０重量％の量で存在する、請求項９に記載の置換溶液。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの一次溶媒が、前記置換溶液の全重量に基づいて、７０重量％〜９５重量％の量で存在する、請求項９に記載の置換溶液。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの水溶性ポリマーが、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定して、２，５００〜１０，０００ダルトンの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する、請求項９に記載の置換溶液。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの水溶性ポリマーが、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定して、４，０００〜６，０００ダルトンの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する、請求項９に記載の置換溶液。
【請求項１５】
５０センチポアズ未満の粘度を有する、請求項９に記載の置換溶液。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
１．開示の分野
【０００２】
本開示は、フォトリソグラフィ技術を介した電子部品の製造、及びアッシング残留物を除去するために使用される種類の水性洗浄溶液の除去時に、半導体基板のパターン化された高アスペクト比特徴部間で発生し得る、崩壊又はスティクションの緩和又は防止に関する。
【０００３】
２．関連技術の説明
【０００４】
純粋な又はドープされたシリコンウェハなどの半導体基板上に構築されたメモリセル及び他の構成要素などの電子部品の製造中に、フォトリソグラフィ技術を使用して基板を処理する。例えば、フォトレジストは、平坦なシリコンウェハ上に堆積され、続いて、例えば、ＵＶ露光を使用してフォトレジストをパターン化し得る。次いで、フォトレジストは、基板上に形成された狭い又は高いアスペクト比特徴部間に形成されたトレンチの位置に対応するフォトレジストの部分を除去するのを容易にするように現像される。
【０００５】
次に、プラズマエッチングなどのエッチングプロセスを使用して、残りのフォトレジスト部分間のシリコンウェハ内にトレンチをエッチングし、続いて、典型的に水溶液である洗浄溶液を使用して残りのフォトレジスト及びいかなる残りのエッチング液又は他のデブリも除去する。このように、洗浄工程後、一連の細長い、垂直に配置された高アスペクト比シリコン特徴部が存在し、これは、下にあるシリコンウェハから延在し、洗浄溶液は、シリコン特徴部間のトレンチ又は空間内に配置される。
【０００６】
問題となるが、図１に示すように、この段階での洗浄溶液の直接蒸発は、洗浄溶液の水の表面張力及び毛管力の効果に起因して、パターン化された高アスペクト比特徴部が互いに崩壊する傾向にある。洗浄溶液の除去と同時の高アスペクト比特徴部の崩壊は、高解像度フォトリソグラフィにおける一般的な故障モードであり、特に０．１マイクロメートル未満のフォトリソグラフィ技術であり、「スティクション」と時に称される。ウェハ乾燥中のパターンの崩壊を緩和するために、イソプロピルアルコール（isopropyl alcohol、ＩＰＡ）ですすぐこと及び／又は表面改質処理が用いられ得る。これらの方法は、いくつかのパターン設計において成功しているが、より最近では、構造の崩壊を防止する高アスペクト比ナノ構造の高度な設計は、課題であり続ける。
【０００７】
高アスペクト比特徴部のスティクション誘発崩壊を克服する他の方法では、ポリマー充填物の置換溶液を、高アスペクト比特徴部間の空間に導入して、洗浄溶液を実質的に置換させ得る。次いで、熱処理により置換溶液の揮発性成分を除去し、ポリマーを実質的に固体形態の空間内に残留させて、高アスペクト比特徴部を支持する。次いで、例えば、窒素又はヘリウムと共に酸素又は水素系プラズマを用いた、プラズマアッシングなどの除去プロセスを使用して、ポリマーが除去される。
【０００８】
しかしながら、ポリマー充填材料及びプラズマベースのプロセスは、高アスペクト比特徴部の酸化又は窒化に起因して潜在的にシリコンの損失をもたらし得、多くの高度なメモリ設計は、プラズマアッシングプロセスを使用してポリマー充填物の除去中の化学変換に起因して、そのようなシリコンの損失に耐えることができない。トランジスタレス３Ｄ−ＸＰｏｉｎｔメモリ技術などの他の高度なメモリ設計は、スティクション制御に使用される現在のポリマー充填を除去するための現在のプラズマアッシングプロセスに耐えることができない。
【発明の概要】
【０００９】
本開示は、特徴部間の空間からエッチング残留物を洗浄するために使用される種類の初期流体の除去時に、半導体基板内に形成されたパターン化された高アスペクト比特徴部の崩壊を防止するための方法を提供する。本方法では、空間は、スピンコーティングを介してなどの置換溶液で少なくとも部分的に充填されて、初期流体を実質的に置換させる。置換溶液は、少なくとも１つの溶媒と、ポリビニルピロリドン（polyvinylpyrrolidone、ＰＶＰ）又はポリアクリルアミド（polyacrylamide、ＰＡＡＭ）などの水溶性ポリマーの形態の少なくとも１つの充填材料と、を含む。次いで、溶媒を揮発させて、空間内で実質的に固体形態の充填材料を堆積させる。充填材料は、シリコン損失を防止又は緩和する現行の充填材料の使用と比較して、高いアッシング速度を介して、既知のプラズマアッシングプロセスによって除去され得る。
【００１０】
一形態では、本開示は、半導体基板特徴部の崩壊を防止するための方法であって、
特徴部間の空間を伴う、複数の高アスペクト比特徴部を有する、パターン化された半導体基板を提供する工程であって、間隙空間が、初期流体で少なくとも部分的に充填されている、工程と、少なくとも１つの一次溶媒、及びゲル浸透クロマトグラフィー（gel permeation chromatography、ＧＰＣ）によって決定して、１，０００〜１５，０００ダルトンの重量平均分子量（weight average molecular weight、Ｍｗ）を有する水溶性ポリマーの形態の少なくとも１つの第１の充填材料を含む、置換溶液で初期流体を置換する工程であって、置換溶液が、１００センチポアズ未満の粘度を更に有する、工程と、基板を高温に曝露して、空間から溶媒を実質的に除去し、空間内で実質的に固体形態の充填材料を堆積させる工程と、基板をドライアッシングプロセスに曝露して、間隙空間から充填材料を除去する工程と、を含む、方法を提供する。
【００１１】
少なくとも１つの水溶性ポリマーは、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡＭ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。
【００１２】
高温は、１００℃〜２８０℃であり得る。少なくとも１つの溶媒は、水であり得るか、少なくとも１つの非水性溶媒であり得るか、又は水及び少なくとも１つの非水性溶媒であり得る。
【００１３】
置換溶液は、少なくとも１つの二次溶媒と、少なくとも１つの界面活性剤と、を更に含み得る。置換工程は、スピンコーティングを介して実施され得る。
【００１４】
置換溶液は、置換溶液の総重量に基づいて、５重量％〜３０重量％の充填材料を含み得る。置換溶液は、５０センチポアズ未満の粘度を有する。
【００１５】
曝露工程は、周囲空気雰囲気及び不活性ガスの雰囲気のうちの１つで行われ得る。
【００１６】
その別の形態では、本発明は、半導体基板特徴部の崩壊の防止に使用するための置換溶液であって、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定して、１，０００〜１５，０００ダルトンの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する少なくとも１つの水溶性ポリマーと、少なくとも１つの一次溶媒と、少なくとも１つの二次溶媒と、少なくとも界面活性剤上と、を含み、置換溶液が、１００センチポアズ未満の粘度を有する、置換溶液を提供する。
【００１７】
少なくとも１つの水溶性ポリマーは、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡＭ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。少なくとも１つのポリマーは、置換溶液の全重量に基づいて、５重量％〜３０重量％の量で存在し得る。
【００１８】
少なくとも１つの一次溶媒は、置換溶液の全重量に基づいて、７０重量％〜９５重量％の量で存在し得る。少なくとも１つの二次溶媒は、置換溶液の全重量に基づいて、１重量％〜１０重量％の量で存在し得る。
【００１９】
少なくとも１つの水溶性ポリマーは、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定して、２，５００〜１０，０００ダルトンの重量平均分子量（Ｍｗ）を有し得る。少なくとも１つの水溶性ポリマーは、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定して、４，０００〜６，０００ダルトンの重量平均分子量を有し得る。
【００２０】
置換溶液は、５０センチポアズ未満の粘度を有し得るか、又は１０センチポアズ未満の粘度を有し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
添付の図面を考慮して、本開示の実施形態についての以下の記載を参照することによって、本開示の上述及び他の特性、並びにそれらを達成する様式がより明らかになり、本開示自体がより良好に理解されるであろう。
【００２２】
【図１】高アスペクト比特徴部を形成するようにパターン化された半導体基板の断面図であり、前のプロセスによる水除去時の特徴部の崩壊を示す。
【００２３】
【図２】フォトリソグラフィパターン化後の高アスペクト比特徴部を有する半導体基板の図であり、エッチング残留物が除去された後の特徴部間の空間内に配置された初期流体を更に示す。
【００２４】
【図３】本開示による、置換溶液を使用した、高アスペクト比特徴部間の空間からの初期流体の置換を概略的に示す。
【００２５】
【図４】置換溶液から溶媒を除去した後の、高アスペクト比特徴部間の空間において実質的に固体形態の充填材料（充填材料は、（左側において）空間を部分的に充填するか、又は（右側において）空間を完全に充填するかのいずれかである）を示す。
【００２６】
【図５】充填材料の除去後のシリコン基板及び高アスペクト比特徴部を示す。
【００２７】
【図６】実施例１に対応し、速度対濃度データを示す。
【００２８】
【図７】実施例１に対応し、速度対濃度データを示す。
【００２９】
【図８】実施例１に対応し、フィルム厚対スピン速度データを示す。
【００３０】
【図９】実施例１に対応し、フィルム厚対スピン速度データを示す。
【００３１】
対応する参照文字は、いくつかの図にわたって対応する部分を示す。本明細書に記載される例示は、特定の例示的な実施形態を示すために提供され、このような例示は、いかなる様式でも範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図２を参照すると、フォトリソグラフィ技術を使用してパターン化されて、それらの間に線又はトレンチなどの空間１４を有するピラー又はカラムなどの多数の高アスペクト比特徴部１２を形成するためにフォトリソグラフィ技術を用いてパターン化された、純粋な又はドープされたシリコンウェハなどの半導体基板１０が示されている。特徴部１２は、例えば、４：１以上、又は更には１０：１以上の高さと幅とのアスペクト比を有し得る。図２では、基板１０は、フォトリソグラフィエッチング残留物を洗浄するために使用される種類の初期流体１６が、高アスペクト比特徴部１２間の空間１４内に配置される段階で示されている。以下に更に記載されるように、初期流体１６は、本開示による置換溶液によって置換される。
【００３３】
本明細書に開示される充填材料は、様々な分子量のポリマー又はオリゴマーのいずれかであり得、本開示の目的のために、「ポリマー」という用語は、概して、ポリマー及びオリゴマーの両方を含む複数の繰り返し単位を有する分子を包含する。
【００３４】
本置換溶液は、少なくとも１つの水溶性ポリマーの形態の少なくとも１つの第１の充填材料を含む。水溶性ポリマーは、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡＭ）、ポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol、ＰＶＡ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。
【００３５】
ＰＶＰは、下記の式（Ｉ）の化学構造を有する。
【化１】
2021536665.tif 000003
【００３６】
ＰＡＡＭは、下記の式（ＩＩ）の化学構造を有する。
【化２】
2021536665.tif 000004
【００３７】
ＰＶＡは、下記の式（ＩＩＩ）の化学構造を有する。
【化３】
2021536665.tif 000005
【００３８】
前述のポリマーのうち、ＰＶＰ及びＰＡＡＭの各々は、水溶解性を促進すると考えられる窒素含有ペンダント官能基を含み、前述のポリマーは、ポリマーの各繰り返し単位中の全原子の総重量に基づいて、少なくとも５重量％、１０重量％、若しくは１２重量％、又は多くとも２０重量％、２５重量％、若しくは３０重量％、又は５重量％〜３０重量％、１０重量％〜２５重量％、若しくは１２重量％〜２０重量％などの、前述の値のうちのいずれか２つの間に定義される任意の範囲内の、窒素含有量を有する。
【００３９】
ポリマーは、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定して、少なくとも１，０００ダルトン、１，５００ダルトン、若しくは４，０００ダルトン、又は多くとも６，０００ダルトン、１０，０００ダルトン、若しくは１５，０００ダルトン、又は例えば１，０００〜１５，０００ダルトン、２，５００〜１０，０００ダルトン、若しくは４，０００〜６，０００ダルトンなどの、前述の値のうちのいずれか２つの間に定義される任意の範囲内の、重量平均分子量（Ｍｗ）を有し得る。
【００４０】
典型的には、置換溶液中の充填材料の総量は、置換溶液の全重量に基づいて、少なくとも５重量％、１０重量％、若しくは１５重量％、又は多くとも２０重量％、２５重量％、若しくは３０重量％であり得るか、又は例えば、置換溶液の総重量に基づいて、５重量％〜３０重量％、１０重量％〜２５重量％、若しくは１５重量％〜２０重量％などの、前述の値のうちの任意の対の間に定義される任意の範囲内であり得、置換溶液の残りは、以下で考察されるものなどの１つ以上の溶媒及び／又は他の添加剤である。
【００４１】
置換溶液はまた、水のみであり得るか、イソプロピルアルコール（isopropyl alcohol、ＩＰＡ）、ｎ−プロピルアルコール（n-propyl alcohol、ｎ−ＰＡ）、ｎ−メチル−２−ピロリドン（n-methyl-2-pyrrolidone、ＮＭＰ）、及びジメチルホルムアミド（dimethylformamide、ＤＭＦ）などの１つ以上の非水性溶媒であり得るか、又は水と少なくとも１つの非水性溶媒とのブレンドであり得る、少なくとも１つの一次溶媒を含む。一次溶媒は、ポリマーを溶媒和するように機能し、置換溶液が適用された後に熱処理中に揮発する。一次溶媒は、重量パーセントに基づいて、置換溶液の大部分の成分であり、置換溶液の総重量に基づいて、少なくとも７０重量％、７５重量％、若しくは８０重量％、又は多くとも８５重量％、９０重量％、若しくは９５重量％の量で存在し得るか、又は例えば、７０重量％〜９５重量％、７５重量％〜９０重量％、若しくは８０重量％〜８５重量％などの、前述の値のうちの任意の対の間に定義される任意の範囲内で存在し得る。
【００４２】
置換溶液はまた、任意選択的に、例えば、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（propylene glycol methyl ether acetate、ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコール（propylene glycol、ＰＧ）、プロピレングリコールプロピルエーテル（propylene glycol propyl ether、ＰＧＰＥ）、及びプロピレングリコールメチルエーテル（propylene glycol methyl ether、ＰＧＭＥ）などの少なくとも１つの二次溶媒を含み得る。二次溶媒は、界面活性剤の担体として配合物の湿潤特徴を改善することによって、フィルム形成を補助する。二次溶媒は、重量パーセントに基づいて、置換溶液の少数部分の成分として存在し、置換溶液の総重量に基づいて、少なくとも１．０重量％、２．０重量％、若しくは３．０重量％、又は多くとも５．０重量％、７．５重量％、若しくは１０重量％の量で存在し得るか、又は例えば、７０重量％〜９５重量％、７５重量％〜９０重量％、若しくは８０重量％〜８５重量％などの、前述の値のうちの任意の対の間に定義される任意の範囲内で存在し得る。
【００４３】
置換溶液の他の成分としては、典型的には、置換溶液の総重量に基づいて、少なくとも０．１重量％、０．５重量％、若しくは１．０重量％、又は多くとも１．５重量％、２．０重量％、若しくは３重量％の量で存在するか、又は例えば、０．１重量％〜３重量％、０．５重量％〜２．０重量％、若しくは１．０重量％〜１．５重量％などの、前述の値のうちの任意の対の間に定義される任意の範囲内で存在し得る、非フッ素化炭化水素、フッ素化炭化水素、又はこれらの組み合わせなどの１つ以上の界面活性剤を挙げることができる。１つの好適な界面活性剤は、３Ｍ（Maplewood、ＭＮ）から入手可能な、Ｎｏｖｅｃ（商標）ＦＣ−４４３０フルオロ界面活性剤などの非イオン性高分子フルオロケミカル界面活性剤である。
【００４４】
置換溶液の成分は、例えば、単純な混合で一緒にブレンドされ得る。混合されると、置換溶液は、例えばＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄＬＶＤＶ−ＩＩ−ＰＣＰ又はＤＶ−ＩＩ＋スピンドル型粘度計によって決定して、１００センチポアズ未満、５０センチポアズ未満、又は１０センチポアズ未満の粘度を有し得る。有利には、本置換溶液の比較的低い粘度により、初期洗浄溶液が容易に置換され、以下に記載の様式でシリコンウェハ基板の高アスペクト比特徴間の空間内に充填されることが同じく可能になる。置換溶液の粘度が高すぎる場合、置換溶液の充填材料は、高アスペクト比特徴間の空間内を充填するのではなく、むしろシリコンウェハ基板の隣接する高アスペクト比特徴部を架橋又は重複する傾向があり得る。
【００４５】
以下の図２〜５を参照しながら、本置換溶液を使用する例示的な方法について説明する。図２では、基板１０は、１つ以上のフォトリソグラフィプロセスの完了後の段階で示され、初期流体１６は、高アスペクト比特徴部１２の間の空間１４内に配置される。一実施形態では、初期流体１６は、フォトリソグラフィエッチング残留物を除去するために使用される種類の水性洗浄溶液であり得る。典型的には、水性洗浄溶液は、主に溶解又は粒子状エッチング残留物を含む水溶液であり、高アスペクト比特徴部間の空間を部分的に又は完全に充填し得る。
【００４６】
任意選択的な第１の工程では、初期流体１６は、非水性であり、かつ水及び本明細書に開示される充填材料の両方のための相互溶媒であるフラッシング溶媒又はフラッシング溶液である。フラッシング溶液は、例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトン、又はエチルラクテートを含み得、本開示の置換溶液を用いてフラッシング溶液を置換させる前に、水性洗浄溶液を置換させるために使用され得る。
【００４７】
図３を参照すると、本開示による置換溶液１８は、基板１０に適用されて、上述のように、水性洗浄溶液又は初期フラッシング溶液の形態であり得る初期流体１６を体積測定的に置換させる。置換溶液１８は、スピンコーティングを介して基板１０に塗布され得、このスピンコーティングでは、塗布される置換溶液の体積は、初期流体１６を完全に、又は実質的に完全に、体積測定的に置換及び除去するのに十分である。図３の矢印の点線の斜線によって概略的に示されるように、置換溶液は、特徴部１２間の空間１４内にスピンコーティングされ、初期流体１６を置換させる。好適なスピン速度は、遅くとも５００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ、若しくは１，５００ｒｐｍ、又は速くとも２，０００ｒｐｍ、２，５００ｒｐｍ、若しくは３，０００ｒｐｍであり得るか、又は例えば、５００ｒｐｍ〜３，０００ｒｐｍ、１，０００ｒｐｍ〜２，５００ｒｐｍ、若しくは１，５００ｒｐｍ〜２，０００ｒｐｍなどの、前述の値のうちの任意の対の間に定義される任意の範囲内であり得る。このように、引き続き図３を参照すると、高アスペクト比特徴部１２間の空間１４は、置換溶液１６で完全に充填されるか、又は実質的に充填される。
【００４８】
次に、基板１０は、第１の高温で第１の熱処理工程に曝露され、これは、低くとも１００℃、１２５℃、若しくは１５０℃、又は高くとも２００℃、２４０℃、若しくは２８０℃であり得るか、又は例えば、１００℃〜２８０℃、１２５℃〜２４０℃、若しくは１５０℃〜２００℃などの、前述の値のうちのいずれか２つの間に定義される任意の範囲内であり得る。このように、基板が第１の高温に曝露されると、水及び非水性溶媒などの置換溶液の揮発性成分、並びに、存在し得る水性洗浄溶液からの任意の残留水又は残留溶媒を除去して、高アスペクト比特徴部１２間の空間１４内に充填材料を実質的に固体形態で堆積させる。第１の熱処理工程は、周囲空気雰囲気中で実施され得、又は代替的に、例えば、真空若しくは不活性雰囲気下、窒素若しくは他の不活性ガス中で実施され得る。
【００４９】
図４を参照すると、基板は、第１の熱処理工程の後に示され、第１の熱処理工程では、実質的に固体の充填材料２０のみが、高アスペクト比特徴部１２の間に空間１４内に残留し、その充填材料は、図４の左側に示されるように、空間を部分的に又は実質的に充填するか、又は図４の右側に示されるように空間を完全に充填するかのいずれかである。有利には、実質的に固体の充填材料は、高アスペクト比特徴部を物理的に支持し、本プロセスのこの段階及びその後の段階中にそれらの崩壊を防止する。
【００５０】
最終工程では、充填材料は、プラズマアッシングプロセス、例えば、アルゴン下の酸素プラズマを介して除去される。プラズマアッシングプロセスは、周囲空気雰囲気中で実施され得るか、又は代替的に、例えば、真空若しくは不活性雰囲気下、窒素若しくは他の不活性ガス下で実施され得る。
【００５１】
図５を参照すると、充填材料が、基板１０の高アスペクト比特徴部１２の間の空間１４から完全に除去された後、空間１４は完全に空となり、高アスペクト比特徴部１２の幾何学的形状は、崩壊することなく保存される。次いで、基板１０は、所望により、更なる下流処理工程に供され得る。
【００５２】
有利には、本充填材料は、比較的高いアッシング（除去）速度を促進することが見出されており、したがってプラズマを使用して除去するのに好適であり、酸化又は還元プラズマ条件を使用して容易に剥離することができる。このように、アッシング速度がより高いので、基板は、基板１０又はその特徴部１２からのシリコーンの除去を緩和又は排除する既知のプロセスよりも短い時間の間、プラズマに曝露され、それによって、特徴部１２の解像度又は幾何学的形状を保持する。
【００５３】
本明細書で使用するとき、「前述の値のうちの任意の２つの間で定義される任意の範囲内」という句は、それらの値が列挙のより低い部分にあるか又は列挙のより高い部分にあるかにかかわらず、任意の範囲がそのような句の前に列挙された値のうちの任意の２つから選択され得ることを意味する。例えば、１対の値は、２つのより低い値、２つのより高い値、又はより低い値及びより高い値から選択されてもよい。
【００５４】
以下の非限定的な実施例は、本開示を例示するのに役立つ。
【実施例】
【００５５】
実施例１
粘度及びフィルム厚研究
列挙した重量比率で成分を溶解させることによって、以下の表１のコーティング配合物１〜１０を調製した。
【表１】
2021536665.tif 000006
【００５６】
配合された溶液の粘度は、本明細書に記載の種類のＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄスピンドル型粘度計を使用して決定した。表１の配合物と同様の固体濃度の重量％と相関する粘度データを図６及び７に記載し、配合物は、図６及び７に示されるポリマー、溶媒、及び相対濃度のみを含み、各配合物中の固体濃度が増加すると、概して次第に粘度が増加することが理解され得る。
【００５７】
表１と同様の、又は上に列挙した配合物を、裸のシリコンウェハ上にコーティングし、相関するフィルム厚を、２枚のホットプレートを各々順次使用して、１６０℃及び１８０℃で６０秒間、フィルムを焼成した後に、毎分回転数（revolutions per minute、ｒｐｍ）でのスピン速度を収集し、以下の図８及び９に結果を提示する。図８では、他の成分を含まずに、示された溶媒中２０重量％のＰＶＰ及びＰＡＡＭの溶液を調製した。図９では、上の表１からの配合１及び４〜６を使用した。図８及び９から理解され得るように、フィルム厚は、スピン速度と共に次第に減少する。
【００５８】
最後に、コーティングを高アスペクト解像度（high aspect resolution、ＨＡＲ）パターン上に堆積させ、焼成及び酸素プラズマ剥離化学を使用したフィルム除去後の、構造の崩壊は見られなかった。
【００５９】
本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈がそうでない旨を明確に指示しない限り、複数形を含む。更に、量、濃度、又は他の値若しくはパラメータが、範囲、好ましい範囲、又は上方の好ましい値と下方の好ましい値との列挙のいずれかとして与えられるとき、これは、範囲が別々に開示されているかどうかにかかわらず、任意の上限範囲又は上方の好ましい値と任意の下限範囲又は下方の好ましい値との任意の対から形成される全ての範囲を具体的に開示しているものとして理解されるべきである。数値の範囲が本明細書に列挙されている場合、特に明記しない限り、範囲は、その端点、並びに範囲内の全ての整数及び端数を含むことが意図される。本開示の範囲は、範囲を定義するときに列挙される特定の値に限定されることを意図するものではない。
【００６０】
前述の説明は、本開示の単なる例示に過ぎない。本開示から逸脱することなく、当業者によって様々な代替形態及び修正形態を考案することができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲内に含まれる全てのかかる代替形態、修正形態、及び変動を包含することを意図する。
【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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【手続補正書】
【提出日】令和3年6月29日(2021.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板特徴部の崩壊を防止するための方法であって、
前記特徴部間の空間を伴う、複数の高アスペクト比特徴部を有する、パターン化された半導体基板を提供する工程であって、前記間隙空間が、初期流体で少なくとも部分的に充填されている、工程と、
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定して、１，０００〜１５，０００ダルトンの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する水溶性ポリマーの形態の、少なくとも１つの一次溶媒及び少なくとも１つの第１の充填材料を含む置換溶液で前記初期流体を置換する工程であって、前記置換溶液が、１００センチポアズ未満の粘度を更に有する、工程と、
前記基板を高温に曝露して、前記空間から前記溶媒を実質的に除去し、前記空間内で実質的に固体形態の前記充填材料を堆積させる工程と、
前記基板をドライアッシングプロセスに曝露して、前記間隙空間から前記充填材料を除去する工程と、を含む、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの水溶性ポリマーが、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡＭ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
半導体基板特徴部の崩壊の防止に使用するための置換溶液であって、
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定して、１，０００〜１５，０００ダルトンの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する、少なくとも１つの水溶性ポリマーと、
少なくとも１つの一次溶媒と、
少なくとも１つの二次溶媒と、
少なくとも界面活性剤上と、を含み、
前記置換溶液が、１００センチポアズ未満の粘度を有する、置換溶液。
【国際調査報告】
2021536665.tif 000016
2021536665.tif 000017