(57)【要約】【課題】リソグラフィ・パターニング方法、半導体構造体および金属含有材料を提供する。【解決手段】リソグラフィ・パターニング方法は、半導体基板上に多層パターニング材料積層膜を形成するステップであって、パターニング材料積層膜は、１つ以上の追加の層の上に形成されたレジスト層を含むステップと、レジスト層の上に金属含有トップ・コートを形成するステップとを含む。方法は、さらに、レジスト層に所望のパターンを形成するために金属含有トップ・コートを通して多層パターニング材料積層膜をパターニング照射へ露光するステップと、金属含有トップ・コートを除去するステップと、レジスト層に形成されたパターンを現像するステップと、現像されたパターンに従って少なくとも１つの下地層をエッチングするステップと、レジスト層の残った部分を除去するステップとを含む。金属含有トップ・コートは、例えば、レジスト層の上の原子層堆積もしくはスピンオン堆積によって、またはレジスト層からの自己分離によって形成できる。【選択図】図４
2021508071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ・パターニング方法であって、
半導体基板上に多層パターニング材料積層膜を形成するステップであって、前記多層パターニング材料積層膜は、１つ以上の追加の層の上に形成されたレジスト層を含む、前記形成するステップと、
前記レジスト層の上に金属含有トップ・コートを形成するステップと、
前記レジスト層に所望のパターンを形成するために前記金属含有トップ・コートを通して前記多層パターニング材料積層膜をパターニング照射に露光するステップと、
前記金属含有トップ・コートを除去するステップと、
前記レジスト層に形成された前記パターンを現像するステップと、
前記現像されたパターンに従って少なくとも１つの下地層をエッチングするステップと、
前記レジスト層の残った部分を除去するステップと
を含み、
前記レジスト層の上に前記金属含有トップ・コートを形成するステップは、前記レジスト層からの自己分離のプロセスを利用して前記金属含有トップ・コートを形成するステップを含む、
方法。
【請求項２】
前記パターニング材料積層膜の前記１つ以上の追加の層は、
ハード・マスク層、および
有機平坦化層
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記現像されたパターンに従って少なくとも１つの下地層をエッチングするステップは、前記ハード・マスク層をエッチングするステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記レジスト層の上に前記金属含有トップ・コートを形成するステップは、堆積プロセスを利用して前記レジスト層の上に前記金属含有トップ・コートを形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記金属含有トップ・コートを形成するために利用される前記堆積プロセスは、原子層堆積プロセスを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記金属含有トップ・コートを形成するために利用される前記堆積プロセスは、スピンオン堆積プロセスを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記レジスト層からの自己分離のプロセスを利用して前記金属含有トップ・コートを形成するステップは、
前記レジスト層を形成するために用いられるレジスト混合物中に自己分離材料を提供するステップと、
前記レジスト層を形成するために前記レジスト混合物を利用するステップと、
前記金属含有トップ・コートを形成すべく前記自己分離材料を前記レジスト層から自己分離させるために前記レジスト層を指定されたプロセスに供するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記金属含有トップ・コートを形成するために前記自己分離材料を前記レジスト層から自己分離させる前記指定されたプロセスは、塗布後ベーク・プロセスを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記金属含有トップ・コートは、少なくとも１つの遷移金属を含み、前記少なくとも１つの遷移金属は、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）およびプラチナ（Ｐｔ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属含有トップ・コートは、少なくとも１つのポスト遷移金属を含み、前記少なくとも１つのポスト遷移金属は、錫（Ｓｎ）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属含有トップ・コートは、少なくとも１つの半金属をさらに含み、前記少なくとも１つの半金属は、アンチモン（Ｓｂ）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属含有トップ・コートは、前記レジスト層に形成された前記パターンを現像する際に用いられる現像溶液に可溶である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属含有トップ・コートを除去するステップは、前記レジスト層に形成された前記パターンを現像するステップの一部として前記金属含有トップ・コートを除去するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
半導体基板、
前記半導体基板上に形成された多層パターニング材料積層膜であって、１つ以上の追加の層の上に形成されたレジスト層を含む、前記パターニング材料積層膜、および
前記レジスト層の上に形成された金属含有トップ・コート
を含む、半導体構造体。
【請求項１５】
前記金属含有トップ・コートは、前記レジスト層に形成されたパターンを現像する際に用いられる現像溶液に可溶である、請求項１４に記載の半導体構造体。
【請求項１６】
請求項１４に記載の半導体構造体の金属含有トップ・コートを形成するように構成された金属含有材料であって、前記金属含有材料は、前記レジスト層の上の堆積および前記レジスト層からの自己分離のうちの１つによって前記金属含有トップ・コートを形成するように構成された、金属含有材料。
【請求項１７】
前記金属含有材料は、遷移金属およびポスト遷移金属のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の金属含有材料。
【請求項１８】
前記金属含有材料は、金属酸化物を含む、請求項１６に記載の金属含有材料。
【請求項１９】
前記金属含有材料は、前記レジスト層を形成するために用いられるレジスト混合物中の含有のために構成された自己分離フッ素官能化金属添加物を含む、請求項１６に記載の金属含有材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路の製造に関し、より詳しくはリソグラフィ・プロセスを用いた半導体集積回路フィーチャのパターニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路デバイスの寸法を縮小するため世界的に続いている努力の一部として、１９３ナノメートル（１９３ｎｍ）のような深紫外線（ＤＵＶ：ｄｅｅｐ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）照射波長に基づく様々なシングルパターンおよびマルチパターン・リソグラフィ・プロセスが幅広く用いられるようになったが、１０ｎｍ未満のプロダクション・ノードにおけるフィーチャのパターニングにかかる配置をさらに拡張することは、問題を含み得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
１３．５ｎｍのような波長を用いた極紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）リソグラフィ・プロセスの最近の開発は、１０ｎｍ以下のプロダクション・ノードにおけるフィーチャの正確なパターニングを容易にすることが期待されるが、ＥＵＶプロセスの実用的な実装には著しい困難が残されている。例えば、ＥＵＶ照射源の出力パワーが限られ、非常に長いウェーハ露光時間を必要とする。かかる欠点を軽減するためのメカニズムを提供することが大いに望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の例は、ＥＵＶリソグラフィ・プロセスにおいてパターニング材料積層膜とともに用いるための金属含有トップ・コートを提供する。かかる配置は、ＥＵＶ照射源の所要ウェーハ露光時間もしくはパワー要求またはその両方を削減するためにパターニング材料積層膜のＥＵＶ感度を著しく向上させることができる。これは、延いては、ウェーハ・スループット・レートの実質的な増加および対応する集積回路製造コストの削減をもたらすことができる。
【０００５】
本発明の一実施形態において、リソグラフィ・パターニング方法は、半導体基板上に多層パターニング材料積層膜を形成するステップであって、積層膜は、１つ以上の追加の層の上に形成されたレジスト層を含む、ステップと、レジスト層の上に金属含有トップ・コートを形成するステップとを含む。方法は、さらに、レジスト層に所望のパターンを形成するためにトップ・コートを通して積層膜をパターニング照射へ露光するステップと、トップ・コートを除去するステップと、レジスト層に形成されたパターンを現像するステップと、現像されたパターンに従って少なくとも１つの下地層をエッチングするステップと、レジスト層の残った部分を除去するステップとを含む。トップ・コートは、例えば、レジスト層の上の原子層堆積もしくはスピンオン堆積によって、またはレジスト層からの自己分離（ｓｅｌｆ−ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ）によって形成できる。
【０００６】
本発明の別の実施形態においては、半導体構造体が、半導体基板、および基板上に形成された多層パターニング材料積層膜を含み、積層膜は、ハード・マスク層および有機平坦化層のような、１つ以上の追加の層の上に形成されたレジスト層を含む。この構造体は、レジスト層の上に形成された金属含有トップ・コートをさらに含む。トップ・コートは、遷移金属およびポスト遷移金属のうちの少なくとも１つを、おそらくは１つ以上の金属酸化物の形態で、含んでよい。トップ・コートは、１つ以上の半金属を含んでもよい。トップ・コートは、レジスト層に形成されたパターンを現像する際に用いられる現像溶液または他の流体に可溶であるように構成されてよい。
【０００７】
本発明のさらなる実施形態では、金属含有材料が、半導体基板上に形成された多層パターニング材料積層膜のレジスト層の上に金属含有トップ・コートを形成するように構成される。パターニング材料積層膜は、レジスト層およびレジスト層がその上に形成された１つ以上の追加の層を含む。金属含有材料は、レジスト層の上の堆積およびレジスト層からの自己分離のうちの１つによってトップ・コートを形成するように構成される。金属含有材料は、遷移金属およびポスト遷移金属のうちの少なくとも１つを、おそらくは１つ以上の金属酸化物の形態で、含んでよい。金属含有材料は、１つ以上の半金属を含んでもよい。金属含有材料は、レジスト層を形成するために用いられるレジスト混合物中の含有のために構成された自己分離フッ素官能化金属（ｓｅｌｆ−ｓｅｇｒｅｇａｔｉｎｇ  ｆｌｕｏｒｉｎｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  ｍｅｔａｌ）添加物を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のある実施形態における半導体基板上の有機平坦化層の形成後の半導体構造体の断面図を示す。
【図２】本発明のある実施形態における平坦化層の上のハード・マスク層の形成後の構造体の断面図を示す。
【図３】本発明のある実施形態におけるハード・マスク層の上のレジスト層の形成後の構造体の断面図を示す。
【図４】本発明のある実施形態におけるレジスト層の上の金属含有トップ・コートの形成後の構造体の断面図を示す。
【図５】本発明のある実施形態におけるトップ・コートを通したレジスト層のパターニングと関連してＥＵＶ照射への露光下の構造体の断面図を示す。
【図６】本発明のある実施形態におけるレジスト層中のパターンの現像後の構造体の断面図を示す。
【図７】本発明のある実施形態におけるレジスト層に形成されたパターンに従ってハード・マスク層をエッチングした後の構造体の断面図を示す。
【図８】本発明のある実施形態におけるレジスト層の残った部分の除去後のエッチングされたハード・マスク層を示す構造体の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、ＥＵＶリソグラフィ・プロセスならびに関連するパターニング材料積層膜および金属含有トップ・コートの文脈で本明細書に記載される。しかしながら、理解されるべきは、本発明の用途がこれらの配置には限定されず、本発明が多種多様な異なるリソグラフィ・プロセス、積層膜、トップ・コートならびに他のフィーチャおよび機能に広く適用可能なことである。例えば、本発明の他の実施形態は、いずれか個別のシングルパターンまたはマルチパターンＥＵＶリソグラフィ・プロセスにおける使用には限定されず、シングルパターンおよびマルチパターンＤＵＶリソグラフィ・プロセスの両方を含めて、多種多様な他のタイプのリソグラフィ・プロセスに適用できる。さらに、本発明の他の実施形態においては積層膜内に利用される層の個別の配置を変えることができる。そのうえ、本発明の他の実施形態においてはトップ・コートの個別の構成要素およびその形成の仕方を変えることができる。当業者には開示される配置におけるこれらおよび多くの他の変形形態が明らかであろう。
【００１０】
本発明の実施形態は、ＥＵＶリソグラフィ・プロセスにおけるパターニング材料積層膜のＥＵＶ感度を向上させるために多層パターニング材料積層体のレジスト層の上に金属含有トップ・コートを形成するステップを伴う。トップ・コートは、レジスト層の上の堆積によって、レジスト層からの自己分離によって、または堆積および自己分離技術の組み合わせを含めて、他の技術を用いて形成できる。積層膜におけるＥＵＶ感度を向上させることによって、本発明の実施形態は、ＥＵＶ照射源の所要ウェーハ露光時間もしくはパワー要求またはその両方を削減できる。これは、延いては、ウェーハ・スループット・レートの実質的な増加および対応する集積回路製造コストの削減をもたらすことができる。
【００１１】
図１〜８は、本発明のある実施形態におけるパターニング材料積層膜のレジスト層の上の金属含有トップ・コートの形成を伴うＥＵＶリソグラフィ・プロセスの一部分を示す。ＥＵＶリソグラフィ・プロセスは、集積回路の製造と関連して半導体ウェーハに適用される。これらの図は、ＥＵＶリソグラフィ・プロセスの一部としてウェーハが逐次的な処理操作を受けるにつれて、ウェーハの一部分のそれぞれの断面図を示す。当然のことながら、これらの図に示される様々な要素および他のフィーチャは、説明を明確かつ簡潔にするために簡略化にされており、必ずしも縮尺通りには描写されていない。
【００１２】
同様に留意すべきは、１つの層または構造「上（ｏｎ）」もしくは「の上（ｏｖｅｒ）」の、別の層または構造の形成への本明細書における言及が、広く理解されることが意図され、１つ以上の介在層または構造の存在を除外すると解釈されるべきではないということである。
【００１３】
最初に図１を参照すると、半導体構造体１００は、半導体基板１０２を有する半導体ウェーハの一部分を表す。基板１０２の少なくとも一部分がシリコン（Ｓｉ）から形成されてよく、約５００〜１０００マイクロメートル（μｍ）の厚さを有してよい。基板１０２は、説明をやはり明確かつ簡潔にするために、図では単一の層として示されるが、それ自体が複数の層を有してもよい。半導体構造体１００は、有機平坦化層（ＯＰＬ：ｏｒｇａｎｉｃ  ｐｌａｎａｒｉｚｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）１０４をさらに含む。ＯＰＬ１０４は、およそ６０ｎｍの厚さに形成されてよく、本明細書では説明的な例としてこのおよび他の寸法が提示されるが、限定的であると解釈されるべきではない。ＯＰＬ１０４は、「多層パターニング材料積層膜」と本明細書では呼ばれるものの最下層であってよいが、本発明の他の実施形態においてはかかる積層体がＯＰＬ１０４を含む必要がない。
【００１４】
図２に示されるように、ハード・マスク層１０６がＯＰＬ１０４の上に形成されて、構造体２００をもたらす。ハード・マスク層１０６は、シリコン・ベースの材料、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンから形成されてよいが、多種多様な他の無機または有機材料を用いることができるであろう。ハード・マスク層１０６を形成するために用いられてよい無機材料の追加の例は、金属含有材料、例えば、酸化チタンまたは窒化チタンを含む。多くの他の金属酸化物、金属窒化物もしくは金属酸窒化物またはそれらの組み合わせ、ならびに他のタイプの金属含有材料を用いることができるであろう。ハード・マスク層１０６は、ここではＯＰＬ１０４に重なる、積層体の第２の層である。ハード・マスク層１０６は、約３ｎｍ〜１５ｎｍの範囲内の厚さを有してよい。
【００１５】
図３を次に参照すると、レジスト層１０８がハード・マスク層１０６の上に形成されて、構造体３００をもたらす。この構造体３００は、ＯＰＬ１０４、ハード・マスク層１０６およびレジスト層１０８を含む多層パターニング材料積層膜１１０を含む。レジスト層は、ＥＵＶ照射源および対応するフォトマスクを用いたパターニングに適した感光材料を含む。レジスト層１０８は、有機ＥＵＶフォトレジスト、より詳しくは有機化学増幅型（ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ−ａｍｐｌｉｆｉｅｄ）フォトレジストを含んでよいが、他のタイプのレジスト材料を用いることもできる。レジスト層１０８は、約１０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲内の厚さを有してよい。
【００１６】
本発明の他の実施形態においては、積層体１１０がレジスト層１０８の下に位置する追加または代わりの層を含むことができる。従って、図中に示される個別の積層体１１０は、説明的な例としてのみ提示される。与えられたかかる積層体は、一般に、１つ以上の追加の層の上に形成されたレジスト層を含むであろう。本例における１つ以上の追加の層は、ＯＰＬ１０４およびハード・マスク層１０６を含む。
【００１７】
図４に示されるように、金属含有トップ・コート１１２が積層体１１０のレジスト層１０８の上に形成されて、構造体４００をもたらす。レジスト層１０８の上のトップ・コートは、原子層堆積（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセスもしくはスピンオン堆積プロセスのような、堆積プロセスを用いて形成されてよい。トップ・コート１１２は、例示的に、高いアスペクト比に起因するパターン崩れのいずれかの危険を回避するために比較的薄い層として形成される。
【００１８】
例えば、ＡＬＤプロセスは、トップ・コートを約２ｎｍ〜５ｎｍの厚さに堆積するために用いられてよい。かかるＡＬＤプロセスは、低温堆積条件を利用してよい。これは、レジスト層１０８に加えられる塗布後ベーク（ＰＡＢ：ｐｏｓｔ−ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｂａｋｅ）プロセスの温度未満の堆積温度の利用を伴ってよい。例えば、レジスト層１０８のためのＰＡＢプロセスの温度は、１５０℃であってよく、ここでは金属含有トップ・コート１１２を形成するためのＡＬＤプロセスに用いられる堆積温度が１５０℃より実質的に低いであろう。例えば、５０℃での低温堆積が用いられてよい。これらおよび他の低温堆積プロセスが様々な異なるレジスト材料上のコーティングを許容し、レジスト層１０８の表面に調節可能なコーティング厚さを形成することを容易にする。
【００１９】
用語「金属含有トップ・コート」は、本明細書では、リソグラフィ・パターニング・プロセスの一部としてレジスト層の上に形成できる、様々なコーティングもしくは他のタイプの層または多層の配置を包含するように広く解釈されることが意図される。
【００２０】
先に示されたように、トップ・コート１１２を形成するためにスピンオン堆積プロセスが用いられてもよい。例えば、レジスト層１０８にＰＡＢプロセスが適用された後に、トップ・コート１１２を金属酸化物ナノ粒子のスピン・コートとして形成するためにスピンオン堆積プロセスを用いることができる。
【００２１】
トップ・コート１１２は、ＥＵＶリソグラフィにおいて底面反射防止コーティング（ＢＡＲＣ：ｂｏｔｔｏｍ  ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｃｏａｔｉｎｇ）を形成する際に用いられるものと同様のプロセスを用いて形成されてよい。かかるＢＡＲＣプロセスは、均一性の高い薄膜コーティングを形成するためによく用いられる。トップ・コート１１２を形成するために用いられてよい堆積プロセスの他の例は、化学気相堆積（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）および物理気相堆積（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を含む。
【００２２】
トップ・コート１１２を形成するために堆積以外の技術を用いることもできる。例えば、図４の構造体４００におけるトップ・コート１１２をレジスト層１０８からの自己分離のプロセスを利用してレジスト層１０８の上に形成できる。このタイプの配置では、レジスト層１０８を形成するために用いられるレジスト混合物中に自己分離材料が提供される。レジスト層１０８を形成するためにレジスト混合物が用いられ、次に、トップ・コート１１２を形成すべく自己分離材料をレジスト層から自己分離させるためにレジスト層１０８が指定されたプロセスに供される。例えば、自己分離材料は、フッ素官能化金属添加物を含んでよい。トップ・コート１１２を形成すべく自己分離材料をレジスト層１０８から自己分離させる指定されたプロセスは、例示的に、ＰＡＢプロセスを含む。
【００２３】
自己分離によってトップ・コート１１２を形成するためにレジスト混合物中に組み込まれる自己分離材料は、かかる自己分離材料を含んだレジスト混合物と同様に、本発明のある実施形態例と見做される。
【００２４】
自己分離によってトップ・コートを形成するために用いることができる自己分離材料の例は、レジスト混合物中に組み込むことができるフルオロアルコール官能性をもつ添加物材料、ならびに金属含有ペンダント基または金属骨格ベースのポリマを含む。
【００２５】
トップ・コート１１２は、遷移金属およびポスト遷移金属のうちの少なくとも１つを含んだ金属組成物を含んでよい。例えば、トップ・コートは、少なくとも１つの遷移金属、例えば、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）およびプラチナ（Ｐｔ）のうちの少なくとも１つを含んでよい。加えてまたは代わりに、トップ・コート１１２は、少なくとも１つのポスト遷移金属、例えば、錫（Ｓｎ）を含んでよい。トップ・コート１１２は、少なくとも１つの半金属、例えば、アンチモン（Ｓｂ）も組み込んでもよい。
【００２６】
上述の金属および半金属は、本明細書においてより一般的に「高Ｚ」原子と呼ばれるものの例であり、ここでＺは、原子の原子番号を示し、他の実施形態では金属含有トップ・コート１１２中に変わりの高Ｚ原子を用いることができる。
【００２７】
トップ・コート中に用いられる金属組成物は、トップ・コート１１２の約３０％未満の濃度の金属酸化物の形態であってよい。例えば、酸化錫（ＳｎＯｘ）の５０℃での低温堆積によってトップ・コート１１２を形成できる。この文脈および他の同様の文脈での濃度のパーセンテージ量は、モル・パーセント（ｍｏｌ％）を指す。
【００２８】
レジスト層１０８からの自己分離によってトップ・コート１１２を形成するために用いられてよい組成物の例は、ヘキサフルオロアセトン（ＨＦＡ：ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏａｃｅｔｏｎｅ）、および錫（Ｓｎ）を含むモノマ単位または他のタイプの金属含有モノマ単位を含む。
【００２９】
より詳しい例として、金属含有トップ・コート１１２を形成する際に用いるのに適したＨＦＡとのコポリマは、以下の化学式を有し、ここでＲは、水素（Ｈ）またはメチルもしくはアルキル基を示す。
【００３０】
【化１】
2021508071.tif 000003
【００３１】
上記の例では、Ｘが単位の数を示す。金属単位、ＨＦＡ、およびおそらくは１つ以上の他の単位と結合した典型的なポリマについて、ＨＦＡのパーセンテージは、レジスト層１０８からのトップ・コート１１２の自己分離を支援するために約５％〜１５％であろう。パーセンテージ量は、やはりモル・パーセント（ｍｏｌ％）を指す。
【００３２】
別の例として、トップ・コート１１２を形成する際に用いるのに適した錫（Ｓｎ）を含むモノマ単位は、以下の化学式を有する。
【００３３】
【化２】
2021508071.tif 000004
【００３４】
この例では、ｎが存在する単位の数を示し、Ｒがアルキル基を示す。
【００３５】
やはり、上記の材料配合は、例に過ぎず、トップ・コート１１２を形成する際に、ＨＦＡ、他の金属含有モノマ単位との他のコポリマ、および他のタイプの組成物を含めて、異なる化学組成を有する多種多様な他の材料を用いることができる。
【００３６】
トップ・コート１１２は、レジスト層１０８中の２次電子の生成を増加させることによって積層体１１０のＥＵＶ感度を向上させるように構成されてよい。かかる例では、トップ・コート１１２は、露光中にレジスト層１０８がより多くのＥＵＶフォトンを捕獲することを許容することによって、ＥＵＶ照射を吸収するレジスト層１０８の能力を向上させる。
【００３７】
例えば、レジスト層１０８のレジスト材料は、トップ・コート１１２の成分の選択的浸透およびそれらの成分とのその後の反応を通じて感度を向上させることができる。より詳しい例として、上述の堆積されたＳｎＯｘトップ・コートのケースでは、ＳｎＯｘ粒子がレジスト層１０８中に浸透し、または別の状況ではその一部となることもある。
【００３８】
金属含有トップ・コートを備える本発明のこれらおよび他の実施形態は、パターニングされたフィーチャの解像度を犠牲にすることも、あるいはパターニング品質メトリック、例えば、ライン・エッジ・ラフネス（ＬＥＲ：ｌｉｎｅ  ｅｄｇｅ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）およびライン幅ラフネス（ＬＷＲ：ｌｉｎｅ  ｗｉｄｔｈ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）に影響を与えることもなく、ＥＵＶ感度を著しく向上させることができる。
【００３９】
図５を次に参照すると、レジスト層１０８に所望のパターンを形成するためにトップ・コート１１２を通して積層体１１０がＥＵＶパターニング照射に露光される。結果として生じた構造体５００は、図中に参照符号１０８’で示されるパターニングされたレジスト層を含む。
【００４０】
トップ・コート１１２が次に除去され、パターニングされたレジスト層１０８’が現像されて、図６に示されるような構造体６００をもたらす。例えば、トップ・コート１１２を剥離によって除去できて、その後、パターニングされたレジスト層１０８’が現像溶液を用いて現像される。パターニングされたレジスト層１０８’の現像は、レジスト層の複数の部分がパターンに従って除去された、現像されたレジスト層１０８”をもたらす。
【００４１】
代わりに、トップ・コート１１２は、レジスト層１０８’に形成されたパターンを現像する際に用いられる現像溶液に可溶な材料から作られてもよい。例えば、レジスト現像中にトップ・コート１１２が塩基もしくは水またはその両方に可溶であるように構成できる。このタイプの配置では、トップ・コート１１２は、レジスト層１０８’に形成されたパターンを現像するプロセスの一部として除去される。やはり、パターニングされたレジスト層１０８’の現像は、レジスト層の複数の部分がパターンに従って除去された、現像されたレジスト層１０８”をもたらす。
【００４２】
従って、露光後に、トップ・コート１１２を別のステップで剥離することができ、あるいは、本質的に可溶な官能性を有するように構成されていれば、レジスト現像プロセスの一部としてそれを除去できる。
【００４３】
図７に示されるように、構造体７００を作り出すために、現像されたレジスト層１０８”の下に位置するハード・マスク層１０６が現像されたパターンに従ってエッチングされる。プロセスのこの部分は、示されるように、現像されたレジスト層１０８”からパターニングされたハード・マスク層１０６’へのパターンの転写をもたらす。このエッチングを反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ：ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ）または湿式エッチングのようなプロセスを用いて行うことができる。
【００４４】
現像されたレジスト層１０８”の残った部分が、次に、図８に示されるように、除去されて、構造体８００をもたらす。構造体８００は、次に、半導体ウェーハ上に所望の集積回路構造を形成するために当業者によく知られたタイプの追加の処理操作を受ける。例えば、追加のパターン・フィーチャに従ってハード・マスク層をさらに構成するために、図１〜８と関連して先に記載されたようなプロセスの部分を、異なるパターン・マスクを用いて、繰り返すことができる。
【００４５】
本発明の他の実施形態においては、他のタイプの多層パターニング材料積層膜が用いられてよい。例えば、本発明のいくつかの実施形態では、ハード・マスク層が省略されて、基板１０２の１つ以上の層が現像されたレジスト層１０８”のパターンに従ってエッチングされる。当業者には理解されるように、レジスト層の上に形成された金属含有トップ・コートを用いたこれらおよび多くの他のリソグラフィ・パターニング配置を、本明細書に開示される技術を用いて、実装することができる。
【００４６】
本発明の実施形態は、半導体基板および基板上に形成された多層パターニング材料積層膜を含む半導体構造体を含むことができ、この積層体は、ハード・マスク層および有機平坦化層のような、１つ以上の追加の層の上に形成されたレジスト層を含む。この構造体は、レジスト層の上に形成された金属含有トップ・コートをさらに含む。トップ・コートは、遷移金属およびポスト遷移金属のうちの少なくとも１つを、おそらくは１つ以上の金属酸化物の形態で、含んでよい。トップ・コートは、１つ以上の半金属を含んでもよい。トップ・コートは、レジスト層に形成されたパターンを現像する際に用いられる現像溶液に可溶であるように構成されてよい。
【００４７】
本発明の他の実施形態は、半導体基板上に形成された多層パターニング材料積層膜のレジスト層の上に金属含有トップ・コートを形成するように構成された金属含有材料を含むことができる。この積層体は、レジスト層およびレジスト層がその上に形成された１つ以上の追加の層を含む。金属含有材料は、レジスト層の上の堆積およびレジスト層からの自己分離のうちの１つによってトップ・コートを形成するように構成される。金属含有材料は、遷移金属およびポスト遷移金属のうちの少なくとも１つを、おそらくは１つ以上の金属酸化物の形態で、含んでよい。金属含有材料は、１つ以上の半金属を含んでもよい。金属含有材料は、レジスト層を形成するために用いられるレジスト混合物中の含有のために構成された自己分離フッ素官能化金属添加物を含んでよい。
【００４８】
本発明のさらなる実施形態は、ハード・マスク層および有機平坦化層のような、１つ以上の追加の層の上に形成されたレジスト層を含む多層パターニング材料積層膜を含むことができる。金属含有トップ・コートは、レジスト層の上に形成されて、積層体の一部と見做されてよい。この積層体は、半導体基板上に、または他のタイプの基板、層もしくは材料上に形成されてよい。
【００４９】
本発明の追加の実施形態は、半導体集積回路の製造と関連して先に記載されたものなど、リソグラフィ・プロセスを行うように構成されたリソグラフィ・ツールおよび他のタイプのリソグラフィ・パターニング装置を含む。例えば、金属含有トップ・コートを本明細書に開示される技術を用いて形成するステップを含む、上記のタイプのＥＵＶリソグラフィ・プロセスを行うために、１３．５ｎｍの波長で動作するＡＳＭＬ  ＮＸＥ：３３００ＢまたはＮＸＥ：３３５０ＢのようなＥＵＶリソグラフィ・ツールを改造することができる。やはり、ＤＵＶ波長または他の波長におけるパターニング照射に基づく、他のタイプのリソグラフィ・プロセスおよび関連するリソグラフィ・ツールも用いることができ、それゆえに、本明細書に開示される技術は、ＥＵＶリソグラフィ・プロセスまたはＥＵＶリソグラフィ・ツールによる使用には限定されない。
【００５０】
本明細書に開示されるようなＥＵＶリソグラフィ・プロセスを用いて形成できる集積回路構造の例は、ナノシート金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）デバイスを含む。本明細書に開示されるような金属含有トップ・コートの使用は、積層体のＥＵＶ感度を向上させることによってかかるデバイスの製造を容易することができ、それによって、１０ｎｍ以下のフィーチャの形成を容易にする。同様の改善は、フィーチャ・サイズの代わりの範囲、例えば、５０ｎｍ以下のフィーチャにも提供される。図１〜８に示されるステップの少なくとも一部分の１つ以上の繰り返しを含むＥＵＶリソグラフィ・プロセスを用いて多種多様な他のタイプの集積回路デバイスを製作できる。
【００５１】
先の記載においては、異なる要素に対して様々な材料および寸法が提供される。別に注記されない限り、かかる材料は、例としてのみ示され、実施形態は、示される特定の例のみには限定されない。同様に、別に注記されない限り、すべての寸法は、例としてのみ示され、本発明の実施形態は、示される特定の寸法または範囲のみには限定されない。
【００５２】
上記の様々な層、構造もしくは領域またはそれらの組み合わせは、必ずしも縮尺通りに描写されていないことが理解されるべきである。加えて、説明を容易にするために、半導体デバイスまたは構造体を形成するために共通に用いられるタイプの１つ以上の層、構造、および領域は、示される図面に明示的に示されないことがある。これは、明示的に示されないいずれかの層、構造、および領域が実際の半導体構造体から省略されることを示唆するものではない。
【００５３】
さらに、本明細書において考察される本発明の実施形態は、本明細書に示され、記載される個別の処理ステップには限定されないことが理解されるべきである。特に、半導体処理ステップに関して、本明細書に提供される記載は、機能的な半導体集積回路デバイスを形成するために用いられてよいすべての処理ステップを包含することを意図しないことが強調されるべきである。むしろ、例えば、ウェット・クリーニングおよびアニーリング・ステップのような、半導体デバイスを形成する際に共通して用いられる一定のプロセス・ステップは、本明細書では記載を簡潔にするために意図的に記載されない。
【００５４】
厚さ、幅、パーセンテージ、範囲などに関して本明細書に用いられる「約（ａｂｏｕｔ）」または「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」のような用語は、近いかまたは近似することを示すが、正確にではないことが意味される。例えば、本明細書に用いられる用語「約」または「実質的に」は、例としてのみ、述べられる量より１％以下など、小さい誤差の範囲が存在してよいことを示唆する。さらに、図において、１つの層、構造もしくは領域またはそれらの組み合わせについて、別の層、構造もしくは領域またはそれらの組み合わせと比較して、示されるスケールが実際のスケールを表すことは必ずしも意図されない。
【００５５】
上記の技術による半導体デバイスおよびそれらを形成するための方法を、以下には限定されないが、パーソナル・コンピュータ、通信ネットワーク、電子商取引システム、ポータブル通信デバイス（例えば、セルおよびスマート・フォン）、固体メディア・ストレージ・デバイス、機能回路素子などを含めて、様々なアプリケーション、ハードウェアもしくは電子システムまたはそれらの組み合わせに採用することができる。本明細書に提供される教示が与えられると、当業者は、本発明の実施形態の他の実装および用途を企図することが可能であろう。
【００５６】
本発明のいくつかの実施形態において、上記の技術は、非限定の例として、ＣＭＯＳデバイス、ＭＯＳＦＥＴデバイス、および／またはＦｉｎＦＥＴデバイス、および／または、ＣＭＯＳ、ＭＯＳＦＥＴ、および／またはＦｉｎＦＥＴ技術を組み込み、または別の状況ではそれらを利用する他のタイプの半導体集積回路デバイスを例示的に備える、半導体集積回路デバイスの製造と関連して用いられる。
【００５７】
従って、本明細書に記載される１つ以上の半導体構造体の少なくとも一部分が集積回路に実装されてよい。結果として生じた集積回路チップを製作者によって生ウェーハの形態で（すなわち、複数のパッケージされていないチップを有する単一のウェーハとして）、ベア・ダイとして、またはパッケージされた形態で販売することができる。後者のケースでは、チップは、シングル・チップ・パッケージ（例えば、マザーボードもしくは他のより高いレベルのキャリヤに付けられたリード線をもつ、プラスチック・キャリヤ）、あるいはマルチチップ・パッケージ（例えば、いずれかもしくは両方の表面の相互接続または埋め込み相互接続を有するセラミック・キャリヤ）に搭載される。いずれのケースでも、チップは、（ａ）マザーボードのような中間製品、または（ｂ）最終製品のいずれかの一部として、次に、他のチップ、ディスクリート回路要素もしくは他の信号処理デバイスまたはそれらの組み合わせと一体化される。最終製品は、玩具およびローエンド用途から、表示部、キーボードまたは他の入力デバイス、およびセントラル・プロセッサを有する先端コンピュータ製品におよぶ、集積回路チップを含むいずれかの製品とすることができる。
【００５８】
本発明の様々な実施形態の記載が説明のために提示されたが、これらの記載は、網羅的であることも、または開示される実施形態に限定されることも意図されない。本発明の範囲から逸脱することなく、当業者には多くの修正および変更が明らかであろう。本明細書に用いられた用語法は、本発明の原理、実用用途または市場に見られる技術を超える技術的改良を最もよく説明するために、あるいは本明細書に開示される実施形態を他の当業者が理解できるようにするために選ばれた。
【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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【国際調査報告】
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