(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸着による膜形成の工程および光学リソグラフィの工程を組み合わせた真空統合型金属酸化物含有ハードマスク形成処理および関連の真空統合型ハードウェアにより、現行の方法に比べて、低コストで金属酸化物含有ハードマスクの直接フォトパターニングができる方法を提供する。【解決手段】金属酸化物含有ハードマスクを形成する方法であって、蒸着処理によって半導体基板上にＥＵＶ感光性の金属酸化物含有膜を蒸着する工程と、金属酸化物含有膜の一部をＥＵＶに露光させて、金属酸化物含有膜にパターンを形成する工程と、金属酸化物含有ハードマスクを形成するために、金属酸化物含有膜のパターンを現像して、露光した部分および露光していない部分の一方を除去する工程とを備える方法。【選択図】図１Ｃ
2017116923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物含有ハードマスクを形成する方法であって、
蒸着処理によって半導体基板上にＥＵＶ感光性の金属酸化物含有膜を蒸着する工程と、
前記金属酸化物含有膜の一部をＥＵＶに露光させて、前記金属酸化物含有膜にパターンを形成する工程と、
前記金属酸化物含有ハードマスクを形成するために、前記金属酸化物含有膜の前記パターンを現像して、露光した部分および露光していない部分の一方を除去する工程と
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記蒸着は、ＣＶＤまたはＡＬＤによって実行される方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記金属酸化物含有膜は、感光性の有機金属酸化物の膜である方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記有機金属酸化物は有機スズ酸化物である方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記蒸着する工程は、ハロアルキルＳｎ、アルコキシアルキルＳｎ、および、アミドアルキルＳｎからなる群より選択された有機スズ酸化物蒸着前駆体を含む方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記蒸着工程は、塩化トリメチルスズ、二塩化ジメチルスズ、三塩化メチルスズ、トリス（ジメチルアミノ）メチルスズ（ＩＶ）、および、（ジメチルアミノ）トリメチルスズ（ＩＶ）からなる群より選択された蒸着前駆体を含む方法。
【請求項７】
請求項４に記載の方法であって、前記蒸着する工程は、ＲＦプラズマ内での前記有機スズ酸化物と二酸化炭素との反応を含む方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記蒸着された有機スズ酸化物膜は、ＲＦプラズマ内でＳｎ（Ｃｌ）３ＣＨ３と二酸化炭素とのＣＶＤによって形成されたＣＨ３Ｓｎ（ＳｎＯ）３を含む方法。
【請求項９】
請求項４に記載の方法であって、前記ＥＵＶに露光させるＥＵＶ露光は、前記蒸着された有機スズ酸化物膜の前記露光された部分で二量化反応を引き起こす方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記蒸着された有機スズ酸化物膜は、ＣＨ３Ｓｎ（ＳｎＯ）３を含み、前記ＥＵＶ露光時の二量化は、Ｓｎ２（（ＳｎＯ）３）２を生成する方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、前記現像時に、前記Ｓｎ２（（ＳｎＯ）３）２の露光部分は除去される方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記Ｓｎ２（（ＳｎＯ）３）２の露光部分は、前記現像時に高温エタノールおよび水によって除去される方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記基板は、前記パターンの現像を実行するために、前記真空雰囲気の外に搬送される方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、前記露光させる工程は、フォトレジストを利用せずに真空雰囲気内でＥＵＶ露光によって直接的に前記金属酸化物含有膜のパターニングを行うことを提供し、その後、前記金属酸化物含有ハードマスクを形成するために前記現像を行なう工程が実行される方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、前記半導体基板は、製造途中の集積回路を含むシリコンウエハであり、前記方法は、さらに、
前記蒸着前に、金属酸化物含有膜蒸着用の第１リアクタチャンバ内に前記半導体基板を準備する工程と、
蒸着後に、真空下で前記半導体基板をパターニング用のリソグラフィ処理チャンバに移送する工程と
を備える方法。
【請求項１６】
金属酸化物含有ハードマスク形成を実行するための装置であって、
金属酸化物含有膜蒸着モジュールと、
金属酸化物含有膜パターニングモジュールと、
前記金属酸化物含有膜蒸着モジュールおよび前記金属酸化物含有膜パターニングモジュールを接続する真空移送モジュールと、
金属酸化物含有ハードマスクの形成を実行するための命令を備えたコントローラと
を備え、
前記命令は、
前記金属酸化物含有膜蒸着モジュールにおいて、蒸着処理によって半導体基板上にＥＵＶ感光性の金属酸化物含有膜を蒸着するためのコードと、
真空下で前記半導体基板を前記金属酸化物含有膜パターニングモジュールに移送するためのコードと、
前記金属酸化物含有膜パターニングモジュールにおいて、真空雰囲気内でパターンを形成するためにＥＵＶ露光によって直接的に前記金属酸化物含有膜をパターニングするためのコードと、
前記金属酸化物含有ハードマスクを形成するために前記パターンを現像するためのコードと
を備える装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、
前記金属酸化物含有膜蒸着モジュールは、感光性の有機スズ酸化物膜を蒸着するためのリアクタチャンバを備え、
前記パターニングモジュールは、３０ｎｍ未満の波長の放射源を備えたフォトリソグラフィツールを備える装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、前記金属酸化物含有膜蒸着モジュールは、ＰＥＣＶＤツールである装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置であって、前記パターニングモジュールは、ＥＵＶリソグラフィツールである装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置であって、前記命令は、さらに、前記パターンの現像を実行するために、前記半導体基板を前記ＥＵＶリソグラフィツールの外に移送するためのコードを備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、半導体処理の分野に関し、特に、ＥＵＶパターニングのための金属酸化物含有ハードマスクを形成するための処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理における薄膜のパターニングは、しばしば、半導体製造時の重要な工程である。パターニングは、リソグラフィを含む。従来のフォトリソグラフィ（１９３ｎｍリソグラフィなど）では、光子源からマスク上に光子を放射して感光性のフォトレジスト上にパターンをプリントすることによってパターンがプリントされ、それにより、現像後にフォトレジストの特定の部分を除去してパターンを形成する化学反応をフォトレジストにおいて引き起こす。
【０００３】
（国際半導体技術ロードマップによって規定された）先進技術ノードは、２２ｎｍ、１６ｎｍ、および、それを超えるノードを含む。例えば、１６ｎｍノードでは、ダマシン構造における典型的なビアまたはラインの幅が、通例は、約３０ｎｍ以下である。先進的な半導体集積回路（ＩＣ）およびその他のデバイスにおけるフィーチャのスケーリングが、リソグラフィの分解能の改善を促している。かかるアプローチの１つは、極紫外線（ＥＵＶ）放射を用いた感光性薄膜（ＥＵＶレジストとも呼ばれる）の直接パターニングである。
【発明の概要】
【０００４】
典型的な現行のＥＵＶレジストは、ポリマ系の化学増幅レジスト（ＣＡＲ：ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  ｒｅｓｉｓｔ）である。高い表面密着性および構造的完全性を有する薄膜を用いてレジストの汚れ（酸拡散）およびパターン損壊を低減することにより、ＣＡＲの改善がなされてきた。しかしながら、ＣＡＲを薄くすると、プロセスウィンドウが必要となり、複数工程のパターン転写をサポートするためにさらなる層の利用が必要になるなど、複雑さが増す。
【０００５】
ＣＡＲの代替物は、直接的にフォトパターニングできる金属酸化物膜である。現在、かかる膜は、スピンオン技術によって生成され、かなりの量の金属クラスタ錯体の前駆体を消費するため、結果として、コストが非常に高くなる。
【０００６】
本開示の態様は、蒸着された金属酸化物含有ハードマスクの直接ＥＵＶフォトパターニングのための方法および装置に関する。かかる方法および装置は、３０ｎｍ未満のパターニング分解能を提供できる。金属酸化物含有膜は、真空雰囲気内でＥＵＶ露光によって直接的に（すなわち、別個のフォトレジストを利用することなしに）パターニングされる。例えば、パターニングのＥＵＶ露光は、ＥＵＶリソグラフィを用いて実行される。方法および関連装置は、必要なハードマスク前駆体の量を大幅に削減すると共に、ＣＡＲに比べて正味コストを低減しうる、より単純な前駆体の利用を可能にする。
【０００７】
一実施例では、ＥＵＶ感光性の金属酸化物含有膜が、半導体基板上に蒸着される。次いで、金属酸化物含有膜は、真空雰囲気内でＥＵＶ露光によって直接的にパターニングされ、パターンは現像されて、金属酸化物含有ハードマスクを形成する。このように、蒸着による膜形成の工程および光学リソグラフィの工程を組み合わせた金属酸化物含有ハードマスク形成処理が提供されており、その結果、実質的に低コストで金属酸化物含有ハードマスクの直接フォトパターニングが提供される。別の態様では、真空統合型ハードウェアが、かかる処理の実施のために提供される。
【０００８】
様々な実施形態において、蒸着は、ＣＶＤまたはＡＬＤによって実行されてよい。金属酸化物含有膜は、有機スズ酸化物（例えば、ハロアルキルＳｎ、アルコキシアルキルＳｎ、または、アミドアルキルＳｎ）などの感光性有機金属酸化物膜であってよい。適切な前駆体のいくつかの具体例は、塩化トリメチルスズ、二塩化ジメチルスズ、三塩化メチルスズ、トリス（ジメチルアミノ）メチルスズ（ＩＶ）、および、（ジメチルアミノ）トリメチルスズ（ＩＶ）を含む。蒸着は、例えば、ＲＦプラズマ内でＳｎ（Ｃｌ）３ＣＨ３と二酸化炭素とのＣＶＤによって形成されるＣＨ３Ｓｎ（ＳｎＯ）３など、ＲＦプラズマ中の有機スズ酸化物と二酸化炭素との反応を含みうる。
【０００９】
様々な実施形態において、ＥＵＶ露光は、蒸着された有機スズ酸化物膜の露光部分で二量化反応を引き起こし、例えば、蒸着される有機スズ酸化物膜は、ＣＨ３Ｓｎ（ＳｎＯ）３であってよく、ＥＵＶ露光による二量化は、露光部分でＳｎ２（（ＳｎＯ）３）２を生じうる。様々な実施形態において、露光は、フォトレジストを利用せずに真空雰囲気内でＥＵＶ露光によって直接的に金属酸化物含有膜のパターニングを行うことを提供し、その後、金属酸化物含有ハードマスクを形成するために現像が行われる。
【００１０】
現像時、金属酸化物含有膜の露光部分または未露光部分が除去される。基板は、パターン現像を実行するために、真空雰囲気の外に搬送されてよい。例えば、Ｓｎ２（（ＳｎＯ）３）２露光部分が、現像中に高温エタノールおよび水によって真空雰囲気の外で除去されてよい。
【００１１】
別の実施例では、金属酸化物含有ハードマスク形成を実行するための装置が、記載された処理を実行するために真空統合を提供しうる。装置は、金属酸化物含有膜蒸着モジュールと、金属酸化物含有膜パターニングモジュールと、蒸着モジュールおよびパターニングモジュールを接続する真空移送モジュールとを備える。蒸着モジュールは、感光性の有機スズ酸化物膜を蒸着するためのリアクタチャンバ（ＰＥＣＶＤツールなど）を備えてよい。パターニングモジュールは、３０ｎｍ未満の波長の放射源を備えたフォトリソグラフィツール（ＥＵＶリソグラフィツールなど）を備えてよい。
【００１２】
装置は、さらに、金属酸化物含有ハードマスク形成を実行するための命令を備えたコントローラを備えてよい。命令は：金属酸化物含有膜蒸着モジュールにおいて、半導体基板上にＥＵＶ感光性の金属酸化物含有膜を蒸着するためのコードと；真空下で基板を金属酸化物含有膜パターニングモジュールに移送するためのコードと；金属酸化物含有膜パターニングモジュールにおいて、真空雰囲気内でＥＵＶ露光によって直接的に金属酸化物含有膜をパターニングするためのコードと；金属酸化物含有ハードマスクを形成するためにパターンを現像するためのコードとを備える。命令は、さらに、パターン現像を実行するために、基板をＥＵＶリソグラフィツールの外に移送するためのコードを備えてよい。
【００１３】
以下では、本開示のこれらおよびその他の特徴および利点について、関連図面を参照しつつ詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】蒸着金属酸化物含有ハードマスク形成処理の代表的な処理の流れを示す図。
【図１Ｂ】蒸着金属酸化物含有ハードマスク形成処理の代表的な処理の流れを示す図。
【図１Ｃ】蒸着金属酸化物含有ハードマスク形成処理の代表的な処理の流れを示す図。
【図１Ｄ】蒸着金属酸化物含有ハードマスク形成処理の代表的な処理の流れを示す図。
【００１５】
【図２】励起されたＳｎ液滴を用いたＥＵＶ源の放出スペクトルを示す図。
【００１６】
【図３】サンプル前駆体および関連反応を含め、開示されている蒸着、露光／パターニング、および、現像処理の実施形態のための化学式を示す図。
【００１７】
【図４】真空移送モジュールと接続し、真空統合装置内で本明細書に記載した処理を実施するのに適した蒸着モジュールおよびパターニングモジュールを備えた半導体処理クラスタ構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
ここで、本開示の具体的な実施形態を詳細に参照する。具体的な実施形態の例が、添付の図面に図示されている。本開示は、これらの具体的な実施形態に関連して記載されているが、かかる具体的な実施形態に本開示を限定する意図はないことを理解されたい。逆に、本開示の精神および範囲内に含まれうる代替物、変形物、および、等価物を網羅することを意図している。以下の説明では、本開示の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。本開示は、これらの具体的な詳細事項の一部またはすべてがなくとも実施可能である。また、本開示が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の詳細な説明は省略した。
【００１９】
はじめに：
極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィは、現在のフォトリソグラフィ方法で達成可能な画像形成波長をより短い波長に移行することによって、リソグラフィ技術の光学限界を拡げることで、小さいクリティカルディメンションフィーチャをパターニングすることができる。約１３．５ｎｍの波長のＥＵＶ光源を最新のリソグラフィツール（スキャナとも呼ばれる）に利用できる。ＥＵＶ放射は、石英および水蒸気を含む幅広い固体および流体の材料に強く吸収されるため、真空で用いられるる。
【００２０】
ＥＵＶリソグラフィは、通例、従来のフォトレジスト処理を用いてパターニングされる有機ハードマスク（例えば、ＰＥＣＶＤの水素化非晶質炭素のアッシャブルハードマスク）を利用する。フォトレジスト露光中、ＥＵＶ放射は、レジストおよび下方の基板に吸収され、高エネルギの光電子（約１００ｅＶ）を発生させ、次に、数ナノメートルだけ側方に拡散する低エネルギの二次電子（約１０ｅＶ）の流れを発生させる。これらの電子は、ＥＵＶ線量感度を高めるレジストにおける化学反応進行度を増大させる。しかしながら、本来ランダムである二次電子パターンが、光学画像に重ね合わせられる。この望ましくない二次電子暴露は、パターニングされたレジストにおいて、分解能の低下、観察可能なラインエッジラフネス（ＬＥＲ）、および、線幅の変動を生じさせる。これらの欠陥は、後のパターン転写エッチング中にパターニングされる材料に引き継がれる。
【００２１】
フォトレジストなどの絶縁体と異なり、金属酸化物含有材料は、伝導電子で散乱することによって二次電子が急速にエネルギを失って熱平衡化することから、二次電子暴露の影響をあまり受けやすくない。しかしながら、ブランケット金属膜をマスクにパターニングするために用いられるフォトレジストにおける電子散乱は、許容できない影響（ＬＥＲなど）につながる。
【００２２】
上述のように、典型的な金属酸化物含有ＥＵＶレジストは、非常に高コストな金属クラスタ錯体の前駆体をかなりの量消費する液体ベースのスピンオン技術によって生成されたポリマ系の化学増幅レジスト（ＣＡＲ）である。
【００２３】
本明細書に記載のように、ＣＶＤまたはＡＬＤによって蒸着された有機スズ酸化物などの蒸着金属酸化物含有膜が、直接ＥＵＶフォトパターニングに特に適するとわかった。一実施例では、ＥＵＶ感光性の金属酸化物含有膜が、半導体基板上に蒸着される。次いで、金属酸化物含有膜は、真空雰囲気内でＥＵＶ露光によって直接的にパターニングされ、パターンは現像されて、金属酸化物含有ハードマスクを形成する。このように、蒸着による膜形成の工程および光学リソグラフィの工程を組み合わせた金属酸化物含有ハードマスク形成処理が提供されており、その結果、実質的に低コストで金属酸化物含有ハードマスクの直接フォトパターニングが提供される。
【００２４】
様々実施形態において、蒸着処理（例えば、ＣＶＤまたはＡＬＤ）が、ＰＥＣＶＤツール内で実行されてよく、Ｌａｍ  Ｖｅｃｔｏｒ（登録商標）などを用いて、例えば、ＥＵＶＬ光源の波長（例えば、１３．５ｎｍ＝９１．８ｅＶ）のＥＵＶ（例えば、１０〜２０ｎｍのオーダーの波長）に強力に吸収される感光性金属酸化物含有有機化合物（有機金属酸化物化合物）などの金属酸化物含有膜の薄膜を形成できる。このフォトパターニングは、（例えば、Ｌａｍ２３００（登録商標）Ｋｉｙｏ（登録商標）などの導体エッチングツール内で）次のエッチング中に、パターン転写層である金属酸化物含有マスクを形成する。
【００２５】
いくつかの実施形態において、蒸着は、リソグラフィプラットフォーム（例えば、ＡＳＭＬ社（オランダ、フェルドホーヘン）製のＴＷＩＮＳＣＡＮ  ＮＸＥ：３３００Ｂ（登録商標）などのウエハステッパ）と一体化されたチャンバ内で実行され、露光前に反応しないように真空下で搬送されうる。リソグラフィツールとの一体化は、周囲の気体（Ｈ２Ｏ、Ｏ２など）による入射光子の強力な光吸収を前提とすると、ＥＵＶＬには非常に低い圧力も必要であるという事実によって促進される。
【００２６】
蒸着金属酸化物含有ハードマスク形成：
図１Ａ〜図１Ｄは、蒸着金属酸化物含有ハードマスク形成処理の代表的な処理の流れを示す。一般に、膜がＥＵＶ露光によってパターニングされうるＥＵＶ感光性の酸化金属含有膜が、半導体基板上に蒸着される。次いで、金属含有膜は、ＥＵＶ露光によって直接的に（すなわち、フォトレジストを利用せずに）パターニングされ、続いて、パターン現像されて、金属酸化物含有マスクを形成する。この説明では、主に、金属酸化物含有膜を参照しており、特に、金属がＳｎである場合には、例えば、極紫外線リソグラフィ（ＥＵＶリソグラフィ（ＥＵＶＬ））によってパターニングされた有機スズ酸化物膜であり、特に、ＥＵＶＬは、励起Ｓｎ液滴を用いたＥＵＶ源を有する。ここで、かかる膜をＥＵＶ感光性膜と呼ぶこととする。しかしながら、異なる金属含有膜など、別の実施例も可能であることを理解されたい。
【００２７】
望ましいハードマスク金属は、強力な吸収体であり、比較的広い吸収プロファイル、高い融点、低い可鍛性／高い物理的安定性を有し、容易に蒸着される。本開示の目的のために、所与のエネルギの光子を放射する材料が、さらに、そのエネルギの光子を吸収することに注意することが重要である。強力に吸収された光は、望ましい分解を引き起こすか、または、露光された領域を、熱、湿式化学などで除去できるように、他の方法で膜を感光性にする。図２は、励起されたＳｎ液滴を用いたＥＵＶ源の放出スペクトルを提供する。Ｒ．Ｗ．Ｃｏｏｎｓ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ＥＵＶ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ａｎｄ  ｉｏｎ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｅａｔｕｒｅｓ  ｆｒｏｍ  ｌａｓｅｒ  ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｓｎ  ａｎｄ  Ｌｉ  ｐｌａｓｍａｓ”，Ｐｒｏｃ．Ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．７６３６  ７３６３６−１（２０１０）；Ｒ．Ｃ．Ｓｐｉｔｚｅｒ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ  ｆｒｏｍ  ｌａｓｅｒ−ｐｒｏｄｕｃｅｄ  ｐｌａｓｍａｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｒｅｇｉｏｎ”，７９  Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２２５１（１９９６）；ａｎｄ  Ｈ．Ｃ．Ｇｅｒｒｉｔｓｅｎ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｌａｓｅｒ−ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｐｌａｓｍａ  ａｓ  ｓｏｆｔ  ｘ−ｒａｙ  ｓｏｕｒｃｅ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５９  ２３３７（１９８６）を参照すること。様々な金属の放出／吸収特性に関するこれらの開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。放出される光子は、１３．５ｎｍすなわち９１．８ｅＶのオーダーである。したがって、Ｓｎは、本願にとって望ましいハードマスク金属である。
【００２８】
図１Ａを参照すると、パターニングされる半導体基板１００が示されている。典型的な例において、半導体基板１００は、製造途中の集積回路を含むシリコンウエハである。
【００２９】
図１Ｂは、半導体基板１００上に蒸着されたＥＵＶ感光性の金属酸化物含有膜１０２を示す。一般に、蒸着の前に、半導体基板１００は、真空下での金属酸化物含有膜蒸着のための反応リアクタ内に配置される。蒸着は、ＣＶＤまたはＡＬＤによって実行されてよい。金属酸化物含有膜は、有機スズ酸化物（例えば、ハロアルキルＳｎ、アルコキシアルキルＳｎ、または、アミドアルキルＳｎ）などの感光性有機金属酸化物膜であってよい。適切な前駆体のいくつかの具体例は、塩化トリメチルスズ、二塩化ジメチルスズ、三塩化メチルスズ、トリス（ジメチルアミノ）メチルスズ（ＩＶ）、および、（ジメチルアミノ）トリメチルスズ（ＩＶ）を含む。膜は、例えば、Ｌａｍ  Ｖｅｃｔｏｒ（登録商標）ツールを用いて、ＰＥＣＶＤまたはＰＥＡＬＤによって蒸着されてよく、ＡＬＤ実施例ではＳｎ酸化物前駆体をＯ前駆体／プラズマから分離する。蒸着温度は、５０℃〜６００℃であってよい。蒸着圧力は、１００〜６０００ｍＴｏｒｒの間で様々でありうる。金属酸化物含有膜の前駆体液の流量（例えば、有機スズ酸化物前駆体）は、０．０１〜１０ｃｃｍであってよく、ガス流量（ＣＯ２、ＣＯ、Ａｒ、Ｎ２）は、１００〜１００００ｓｃｃｍであってよい。プラズマ電力は、高周波プラズマ（例えば、１３．５６ＭＨｚ、２７．１ＭＨｚ、または、それより高い周波数）を用いて、３００ｍｍウエハステーションあたり２００〜１０００Ｗであってよい。蒸着厚さは、１００〜２０００Åであってよい。
【００３０】
一実施例では、金属酸化物含有膜１０２のブランケットが、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）リアクタ（カリフォルニア州フレモントのラムリサーチ社製のＶｅｃｔｏｒ（登録商標）ＣＶＤツールなど）内で適切な前駆体から蒸着によって形成されうる。例えば、蒸着は、ＲＦプラズマ内でＳｎ（Ｃｌ）３ＣＨ３と二酸化炭素とのＣＶＤによって形成されるＣＨ３Ｓｎ（ＳｎＯ）３など、ＲＦプラズマ中の有機スズ酸化物と二酸化炭素との反応を含みうる。この蒸着に適した処理条件は、約２５０℃〜３５０℃（例えば、３５０℃）の蒸着温度、６Ｔｏｒｒ未満の（例えば、３５０℃で１．５〜２．５Ｔｏｒｒに維持された）リアクタ圧、高周波プラズマ（例えば、１３．５６ＭＨｚ以上）を用いた３００ｍｍステーションあたり２００Ｗのプラズマ電力／バイアス、約１００〜５００ｃｃｍの有機スズ酸化物前駆体流量、および、約１０００〜２０００ｓｃｃｍのＣＯ２流量を含む。蒸着厚さは、約２５０〜７５０Åであってよい。
【００３１】
水蒸気による劣化を防ぐために、スズ酸化物含有膜の形成および搬送は、真空雰囲気内で行われる。形成された膜は、ＥＵＶパターニングツールに搬送され、図１Ｃ〜図１Ｄに示したように、フォトレジストを利用せずに直接露光によってパターニングされ、現像される。
【００３２】
ＥＵＶＬツールは、通例、蒸着ツールよりも高い真空で動作することに注意されたい。この場合、基板および蒸着された金属酸化物含有膜がパターニングツールに入る前に脱気することを可能にするために、蒸着ツールからパターニングツールへの搬送中に基板の真空環境を高めることが好ましい。これは、パターニングツールの光学系が、基板からのオフガスによって汚染されないようにするためである。
【００３３】
図１Ｃに示すように、パターニングの結果、露光していない金属酸化物含有膜領域１０２ａおよび材料の露光領域１０２ｂが生じ、一方は、パターン現像によって除去される。様々な実施形態において、ＥＵＶ露光は、蒸着された有機スズ酸化物膜の露光部分で二量化反応を引き起こす。例えば、蒸着される有機スズ酸化物膜は、ＣＨ３Ｓｎ（ＳｎＯ）３であってよく、ＥＵＶ露光による二量化は、露光部分でＳｎ２（（ＳｎＯ）３）２を生じうる。様々な実施形態において、露光は、フォトレジストを利用せずに真空雰囲気内でＥＵＶ露光によって直接的に金属酸化物含有膜のパターニングを行うことを提供し、その後、金属酸化物含有ハードマスクを形成するために現像が行われる。
【００３４】
図１Ｄに示したように、ＥＵＶ露光後、パターニングは現像されうる。基板は、パターン現像を実行するために、真空雰囲気の外に搬送されてよい。例えば、Ｓｎ２（（ＳｎＯ）３）２露光部分１０２ｂは、現像中に高温エタノールおよび水によって真空雰囲気の外で除去されてよい。ツール光学系が金属酸化物含有膜の分解による任意の不適合な副生成物でツール光学系を汚染することを防ぐために、パターニングツールの外でパターン現像を実行することが望ましい。
【００３５】
サンプル前駆体および関連反応を含め、これらの蒸着、露光／パターニング、および、現像処理の化学式を図３に示す。
【００３６】
装置：
図４は、真空移送モジュールと接続し、本明細書に記載した処理の実施に適した真空統合型の金属酸化物含有膜蒸着モジュールおよびパターニングモジュールを備えた半導体処理クラスタツール構造を示す。処理はかかる真空統合型装置を利用せずに行われてもよいが、かかる装置は、いくつかの実施例において有利でありうる。
【００３７】
ツールの複数の保管設備および処理モジュールの間でウエハを「移送する」移送モジュールの配置は、「クラスタツール構造」システムと呼ばれることがある。金属酸化物含有膜蒸着／パターニングモジュールは、特定の処理に従って、真空統合されている。真空移送モジュール（ＶＴＭ）４３８が、４つの処理モジュール４２０ａ〜４２０ｄと接続しており、処理モジュールは、様々な加工処理を実行するために個別に最適化されてよい。例えば、処理モジュール４２０ａ〜４２０ｄは、凝縮、蒸着、蒸発、ＥＬＤ、エッチング、および／または、その他の半導体処理を実行するために実装されてよい。例えば、モジュール４２０ａは、本明細書に記載するように金属酸化物含有膜のＣＶＤ蒸着を実行するのに適したカリフォルニア州フレモントのラムリサーチ社製のＶｅｃｔｏｒ（登録商標）ツールなどのＰＥＣＶＤリアクタであってよい。モジュール４２０ｂは、本明細書に記載するように金属酸化物含有膜のＡＬＤ蒸着を実行するのに適したＬａｍ  Ｖｅｃｔｏｒ（登録商標）ＡＬＤ  ＯｘｉｄｅツールなどのＰＥＡＬＤツールであってよい。図は、必ずしも縮尺通りに描かれていないことを理解されたい。
【００３８】
エアロック４４２および４４６（ロードロックまたは移送モジュールとしても知られる）が、ＶＴＭ４３８およびパターニングモジュール４４０と接続している。例えば、適切なパターニングモジュールは、ＡＳＭＬ製（オランダ、フェルドホーヘン）のＴＷＩＮＳＣＡＮ  ＮＸＥ：３３００Ｂ（登録商標）プラットフォームであってよい。このツール構造は、ワークピース（蒸着された金属酸化物含有膜を有する基板など）が、露光前に反応しないように真空下で移送されることを可能にする。蒸着モジュールとリソグラフィツールとの一体化は、周囲の気体（Ｈ２Ｏ、Ｏ２など）による入射光子の強力な光吸収を前提とすると、ＥＵＶＬには非常に低い圧力も必要であるという事実によって促進される。
【００３９】
エアロック４４２は、蒸着モジュール４２０ａに供給するＶＴＭ４３８からパターニングモジュール４４０へ基板を取り出すことを参照して、「搬出」ロードロックであってよく、エアロック４４６は、パターニングモジュール４４０からＶＴＭ４３８へ基板を戻すことを参照して、「搬入」ロードロックであってよい。搬入ロードロック４４６は、基板のアクセスおよび搬出のためのツール外部とのインターフェースも提供しうる。各処理モジュールは、モジュールをＶＴＭ４３８に接続するファセットを有する。例えば、蒸着処理モジュール４２０ａは、ファセット４３６を有する。各ファセット内で、ウエハ４２６がそれぞれのステーションの間で移動された時にウエハ４２６の通過を検出するために、センサ（例えば、図のセンサ１〜１８）が用いられる。パターニングモジュール４４０ならびにエアロック４４２および４４６は、同様に、図示していないさらなるファセットおよびセンサを備えてもよい。
【００４０】
主要なＶＴＭロボット４２２が、エアロック４４２および４４６を含むモジュール間でウエハ４２６を移送する。一実施形態において、ロボット４２２は、１つのアームを有し、別の実施形態において、ロボット４２２は２つのアームを有し、各アームは、移送のためにウエハ（ウエハ４２６など）をつかむエンドエフェクタ４２４を有する。フロントエンドロボット４４４が、ウエハ４２６を搬出エアロック４４２からパターニングモジュール４４０へ、パターニングモジュール４４０から搬入エアロック４４６へ移送するために用いられる。フロントエンドロボット４４４は、基板のアクセスおよび搬出ために、搬入ロードロックとツールの外部との間でウエハ４２６を搬送してもよい。搬入エアロックモジュール４４６は、大気および真空の間の環境に合わせることができるので、ウエハ４２６は、損傷されることなしに２つの圧力環境の間を移動できる。
【００４１】
ＥＵＶＬツールは、通例、蒸着ツールよりも高い真空で動作することに注意されたい。この場合、基板および蒸着された金属含有膜がパターニングツールに入る前に脱気することを可能にするために、蒸着ツールからパターニングツールへの搬送中に基板の真空環境を高めることが好ましい。搬出エアロック４４２は、パターニングツール４４０の光学系が基板からオフガスによって汚染されないように、或る期間にわたって移送対象のウエハをより低い圧力（パターニングモジュール４４０内の圧力以下）に保持し、すべてのオフガスを排出することによって、この機能を提供する。搬出用のオフガスエアロックに適した圧力は、１Ｅ−８Ｔｏｒｒ以下である。
【００４２】
いくつかの実施形態において、システムコントローラ４５０（１または複数の物理または論理コントローラを含みうる）が、クラスタツールおよび／またはその別個のモジュールの動作の一部または全部を制御する。システムコントローラは、クラスタ構造にローカルに配置されてもよいし、製造フロア内でクラスタ構造の外側すなわち離れた位置に配置され、ネットワークを介してクラスタ構造に接続されてもよいことに注意されたい。システムコントローラ４５０は、１または複数のメモリデバイスと、１または複数のプロセッサとを備えてよい。プロセッサは、中央処理装置（ＣＰＵ）またはコンピュータと、アナログおよび／またはデジタル入力／出力接続と、ステッパモータコントローラボードと、その他の同様の構成要素とを備えてよい。適切な制御動作を実施するための命令が、プロセッサで実行される。これらの命令は、コントローラに関連付けられたメモリデバイスにコードとして格納されてもよいし、ネットワークを介して提供されてもよい。特定の実施形態において、システムコントローラは、システム制御ソフトウェアを実行する。
【００４３】
システム制御ソフトウェアは、ツールまたはモジュール動作の任意の態様の適用のタイミングおよび／または程度を制御するための命令を備えてよい。システム制御ソフトウェアは、任意の適切な方法で構成されてよい。例えば、様々な処理ツールの処理を実行するために必要な処理ツール構成要素の動作を制御するために、様々な処理ツール構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトが書かれてよい。システム制御ソフトウェアは、任意の適切なコンピュータ読み取り可能プログラム言語でコードされてよい。いくつかの実施形態において、システム制御ソフトウェアは、上述の様々なパラメータを制御するための入力／出力制御（ＩＯＣ）シーケンシング命令を備える。例えば、半導体製造処理の各段階が、システムコントローラによる実行のための１または複数の命令を備えてよい。蒸着、パターニング、および／または、現像の段階のための処理条件を設定するための命令が、例えば、対応するレシピ段階に含まれてよい。
【００４４】
まとめ：
ＥＵＶ感光性の金属酸化物含有膜が、半導体基板上に蒸着されうる。次いで、かかる金属酸化物含有膜は、真空雰囲気内でＥＵＶ露光によって直接的にパターニングされ、パターンは現像されて、金属酸化物含有ハードマスクを形成しうる。このように、蒸着および光学リソグラフィによる膜形成の工程を組み合わせて、実質的に低コストで金属酸化物含有ハードマスクの直接フォトパターニングの結果を得る金属酸化物含有ハードマスク形成処理が提供されている。
【００４５】
本明細書に記載の例および実施形態は、単に例示を目的としたものであり、それらに照らして、様々な変形例または変更例が当業者に想到されることが理解される。様々な詳細事項が簡単のために省略されているが、様々な設計の変更が実施されてよい。したがって、上述した例は、例示を目的としたものであって限定的ではなく、本開示は、本明細書で取り上げた項目に限定されず、添付した特許請求の範囲の範囲内で変更することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2017116923000001.pdf