JP7575953B2 - 有機材料上に金属酸化物膜を堆積するための堆積ツールおよび方法 - Google Patents

Description

関連出願への相互参照
本願は、２０１８年６月２６日出願の米国仮出願第６２／６９０，２１０号、および、２０１８年８月１日出願の米国仮出願第１６／０５２，２８６号に基づく優先権の利益を主張し、これらの仮出願は両方とも、すべての目的に対して参照によって本明細書に組み込まれる。

原子層堆積（ＡＬＤ）は、半導体基板上に形成される薄膜の厚さを１原子単層のオーダーで制御することのできる堆積方法である。

プラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）は、低温で膜特性の改善を可能にするさらなる改善である。ＰＥＡＬＤは、ＲＦ誘導プラズマ内の化学前駆体（ＡＬＤと同様の前駆体）を用いて、高度に制御された方法で薄膜を形成するのに必要な化学反応を引き起こす。ＰＥＡＬＤは、低温処理、堆積層の優れた共形性および厚さの制御、ならびに、堆積前後のその場処理の能力など、多くの利点を提供する。

マルチプルパターニングは、フォトリソグラフィの限界を超えて集積回路（ＩＣ）のフィーチャ密度を高めるための技術である。かかるマルチパターニング技術は、例えば、いくつかの例を挙げると、ピッチ分割、側壁イメージ転写、自己整合コンタクト、ビアパターニング、レイアウト分割、自己整合ダブルまたはクアドラプルパターニング、を含む。マルチパターニングは、１０ｎｍおよび７ｎｍノード以上の半導体処理に必要になると予想される。

自己整合クアドラプルパターニング（ＳＡＱＰ）は、基本的に、ダブルパターニング技術（しばしば、自己整合ダブルパターニング（ＳＡＤＰ）と呼ばれる）を２サイクル行うものである。ＳＡＱＰおよびＳＡＤＰは両方とも、複数の層を上に形成された基板を必要とする。例えば、基板上の層は、最下層から上へ向かって、アッシャブルハードマスク（ＡＨＭ）またはスピンオンカーボン層（ＳＯＣ）と呼ばれる第１炭素膜、酸化シリコンＳｉＯ_２層、第２炭素ＡＨＭ／ＳＯＣ層、ならびに、反射防止層（ＡＲＬ）、を含みうる。

ＳＡＤＰは、フォトリソグラフィ工程およびさらなるエッチング工程を用いて、基板上にスペーサのようなフィーチャを規定する。ＳＡＤＰ処理において、最初の工程は、レジスト材料を堆積した後に、フォトリソグラフィを用いて、基板上の上部ＡＲＬ層の上に「マンドレル」をパターニングするための工程である。マンドレルは、通例、フォトリソグラフィの限界またはそれに近いピッチを有する。マンドレルは、次に、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などの堆積層で被覆される。「スペーサエッチング」が、その後に実行され、（ａ）ＳｉＯ_２層の水平面と、（ｂ）フォトレジストと、を除去する。結果として、ＳｉＯ_２の垂直面だけが、ＡＲＬ層上に残る。これらの垂直面は、「スペーサ」を規定し、スペーサは、従来のフォトリソグラフィで達成できるよりも細かいピッチを有する。

ＳＡＱＰは、上述のダブルパターニング処理の延長である。ＳＡＱＰでは、ＳｉＯ_２スペーサが、マスクされた領域の下を除いて下層のＡＲＬ層および第２ＡＨＭ層を除去するエッチング工程でマスクとして用いられる。その後、ＳｉＯ_２スペーサが除去され、ＡＨＭ層に形成された第２マンドレルが残る。次いで、別のＳｉＯ_２層が堆積され、続いて、別の「スペーサエッチング」が実行され、（ａ）ＳｉＯ_２層の水平部分と、（ｂ）第２マンドレルと、を除去する。結果として、下層のＳｉＯ_２層の上にＳｉＯ_２スペーサを形成された構造が得られる。ＳＡＱＰ処理では、第２ＳｉＯ_２スペーサのピッチは、第１スペーサよりも細かく、従来のリソグラフィの限界を大幅に超える。

マルチパターニングは、大きい利益を提供し、従来のフォトリソグラフィの有用性を次世代の集積回路に拡張するのに役立つが、様々な処理に限界がある。特に、マルチパターニングは、スペーサを形成するために、多くの堆積工程、フォトリソグラフィ工程、および、エッチング工程を必要とする。スペーサのピッチが細かくなるほど、より多くのフォトリソグラフィ－エッチングのサイクルが必要になる。これらの追加の工程が、半導体製造のコストおよび複雑さを大幅に増大させる。したがって、よりコスト効率がよく、簡単な、マルチパターニング処理（ＳＡＤＰおよびＳＡＱＰおよびそれらを超える処理）を実施するためのソリューションが求められる。

有機金属前駆体を用いて基板上の有機フォトレジストの上に金属酸化物層を堆積するためのシステムおよび方法が開示されている。非排他的実施形態において、システムおよび方法は、原子層堆積（ＡＬＤ）ツール内で実施され、各ＡＬＤサイクルは、（１）基板上の有機フォトレジスト層の上に金属酸化物層を堆積するために有機金属前駆体を用いる第１ハーフサイクルと、（２）有機フォトレジストを分解する傾向のある酸素種を含有するプラズマを含む第２ハーフサイクルと、を備える。第１ハーフサイクルで高反応性の前駆体を用いることにより、金属酸化物層は、非常に速い速度で堆積されるため、後続のＡＬＤサイクルの第２ハーフサイクル中に有機フォトレジストを分解および損失からシールおよび保護するのに十分である。好ましいが非排他的な実施形態において、有機フォトレジストは、３回以下のＡＬＤサイクルで金属酸化物層によって効果的にシールされる。

様々な非排他的実施形態において、（ａ）金属酸化物層は、ＡＬＤサイクル当たり１．０オングストローム以上の速度で堆積され、（ｂ）有機金属前駆体は、アミノタイプの前駆体またはメトキシタイプの前駆体のいずれかなど、金属有機スズ前駆体であり、（ｃ）有機フォトレジストは、炭素フォトレジスト、ポリマフォトレジスト、炭素アッシャブルハードマスク膜、または、炭素反射防止層（ＡＲＬ）であり、（ｄ）金属酸化物層は、酸化スズ（ＳｎＯ_２）である。

さらに別の実施形態において、堆積された金属酸化物層は、マルチパターニング処理フローの中で基板上にスペーサを形成するために用いられる。金属酸化物スペーサを用いることにより、非常に均一なスペーサなど、多くの利点が実現され、結果として、高密度のフィーチャパターン、より小さいライン幅、および、より少ないフォトリソグラフィ－エッチング工程の必要回数、が実現される。結果として、マルチパターニングが大幅に簡略化され、半導体製造のコストおよび複雑さが低減され、同時に、半導体デバイスの精度および性能が改善される。

さらに別の実施形態において、ＡＬＤツールは、プラズマ強化ＡＬＤツール（ＰＥＡＬＤ）である。

本願およびその利点は、添付の図面に関連して行う以下の説明を参照することによって最も良く理解できる。

本発明の非排他的実施形態に従って、原子層堆積（ＡＬＤ）ツールを示すブロック図。

本発明の非排他的実施形態に従って、自己整合クアドラプルパターニング（ＳＡＱＰ）処理の処理工程を示す一連の半導体基板断面の１つを示す図。 本発明の非排他的実施形態に従って、自己整合クアドラプルパターニング（ＳＡＱＰ）処理の処理工程を示す一連の半導体基板断面の１つを示す図。 本発明の非排他的実施形態に従って、自己整合クアドラプルパターニング（ＳＡＱＰ）処理の処理工程を示す一連の半導体基板断面の１つを示す図。 本発明の非排他的実施形態に従って、自己整合クアドラプルパターニング（ＳＡＱＰ）処理の処理工程を示す一連の半導体基板断面の１つを示す図。 本発明の非排他的実施形態に従って、自己整合クアドラプルパターニング（ＳＡＱＰ）処理の処理工程を示す一連の半導体基板断面の１つを示す図。

本発明の非排他的実施形態に従って、ＳＡＱＰを実施するための処理工程を示すフローチャート。

本発明の非排他的実施形態に従って、ＡＬＤツールを制御するために利用されるシステムコントローラを示すブロック図。

図面において、同様の符号が、同様の構造要素を指定するために用いられることがある。図中の描写は、図式的なものであり、必ずしも縮尺通りではないことも理解されたい。

以下では、添付図面に例示されたいくつかの非排他的実施形態を参照しつつ、本願の詳細な説明を行う。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。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本開示は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本開示が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の処理工程および／または構造については、詳細な説明を省略した。

図１を参照すると、原子層堆積（ＡＬＤ）ツール１０のブロック図が示されている。ツール１０は、処理チャンバ１２と、シャワーヘッド１４と、基板１８を配置／保持するための基板ホルダ１６と、任意選択的なＲＦ源２０と、システムコントローラ２２と、を備える。動作中、１または複数の反応ガスすなわち「前駆体」が、シャワーヘッド１４を通して一つずつ処理チャンバ１２に供給される。シャワーヘッド１４内で、前駆体は、基板１８の表面の上方の領域全体において、１または複数のプレナム（図示せず）を介してチャンバ１２内へ分配される。

２部分のＡＬＤサイクルが、基板１８の上面の上に膜を形成するために用いられる：
（１）ＡＬＤサイクルの第１ハーフ（前半）において、第１前駆体が、シャワーヘッド１４を介して処理チャンバ１２に導入される。第１前駆体は、基板１８と反応して、表面上に第１粒子の第１層を堆積する。次いで、処理チャンバ１２は、パージされる。
（２）ＡＬＤサイクルの第２ハーフ（後半）において、第２前駆体が、処理チャンバに導入される。第２前駆体も、基板１８と反応して、表面上に第２粒子の第２層を形成する。

第１および第２前駆体の両方の反応は、自己制限的であり、これは、基板１８の表面の特定の領域が粒子によって被覆されると、さらなる粒子がその同じ領域には蓄積しないことを意味する。結果として、各反応物質は、基板１８の表面上に原子単層を形成する。

上記のＡＬＤサイクルは、連続的に複数回実行されて、第１および第２粒子の交互の単層を生成してよい。所望の厚さの膜が達成されると、ＡＬＤサイクルは停止され、処理は完了する。

非排他的実施形態において、ＡＬＤツール１０は、プラズマ強化ＡＬＤすなわち「ＰＥＡＬＤ」ツールである。ＰＥＡＬＤツールでは、任意選択的なＲＦ発生器２０によって生成されたＲＦ電位が、シャワーヘッド１４、基板ホルダ１６（これも図示せず）、あるいは、シャワーヘッド１４および基板ホルダ１６の両方、の上の電極（図示せず）へ印加される。どのように印加されたかに関わらず、ＲＦ電位は、処理チャンバ１２内でプラズマ２４を生成する。

ＰＥＡＬＤツール内でのＡＬＤサイクル中、第１前駆体が処理チャンバ１２に導入され、ＲＦ電位が印加される。結果として生じたプラズマ２４は、励起電子が、第１前駆体から電離または解離（すなわち「クラック」）させて、化学反応性ラジカルを生成する。これらのラジカルが反応すると、粒子が基板１８上に堆積して、原子単層を形成する。原子単層が完成すると、処理チャンバはパージされる。次いで、第２前駆体が処理チャンバ１２に導入され、プラズマがＲＦ電位によって生成され、第２粒子の別の単層が、基板１８の表面上に形成される。上述の２部分のＡＬＤサイクルは、第１および第２粒子の交互の単層から形成された膜が所望の厚さになるまで、複数回繰り返されてよい。

様々な非排他的実施形態において、ＲＦ発生器２０は、高、中、および／または、低ＲＦ周波数を生成することができる単一のＲＦ発生器または複数のＲＦ発生器であってよい。例えば、高周波数の場合、ＲＦ発生器２０は、２～１００ＭＨｚの範囲、好ましくは１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚの周波数を生成してよい。低周波数が生成される場合、範囲は、５０ＫＨｚ～２ＭＨｚであり、好ましくは３５０～６００ＫＨｚである。さらに別の実施形態において、ＲＦ源２０は、上述のようにシャワーヘッド１４および／または基板ホルダ１６上に提供された１または複数のＲＦ発生電極に誘導結合または受動結合されてよい。

マルチパターニングでは、金属酸化物を堆積できることが、いくつかの理由で有利である。かかる金属酸化物膜は、（１）エッチング選択性の改善、および、（２）マルチパターニング処理の単純化、という利点を提供し、フォトレジスト工程およびエッチング工程の必要な回数を潜在的に削減する。

しかしながら、従来のＡＬＤ前駆体を用いた有機炭素層へのかかる金属薄膜の堆積には、いくつかの理由で問題がある。ＡＬＤサイクルの第１ハーフで用いられる従来の前駆体（テトラメチルスズなど）は、ＡＬＤサイクル当たりに非常に遅い成長率（例えば、０．１～０．２オングストロームのオーダー）をもたらす。結果として、ＡＬＤサイクルの第２ハーフ中に、著しい損失および分解が、酸素種への暴露により有機炭素層に起きる。

マルチパターニングでは、スペーサの側壁の均一性が、極めて重要である。しかしながら、ＡＬＤ処理で用いられる従来の前駆体では、結果として得られるスペーサの側壁は、ＡＬＤサイクル中に受ける損失および分解により、実質的に不均一である。側壁スペーサの欠陥により、一般に、従来の前駆体は、マルチパターニング処理における金属酸化物膜（酸化スズ（ＳｎＯ_２）など）のパターニングに不適合となる。

出願人は、いくつかの高反応性の前駆体の１つに依存するＡＬＤサイクルを規定した。高反応性の前駆体を用いることにより、金属酸化物の成長率は、ＰＥＡＬＤツールで一般に用いられる低温であっても、ＡＬＤサイクルの第１ハーフにおいてはるかに速くなる。結果として、金属酸化物は、下層の有機層を効果的に「シール」する。したがって、有機層は、ＡＬＤサイクルの第２ハーフ中に酸素種への暴露による著しい損失／分解から実質的に保護される。

非排他的実施形態において、金属酸化物層は、１または複数のＡＬＤサイクル中に有機フォトレジスト上に堆積される酸化スズ（ＳｎＯ_２）である。酸化スズの場合、第１ハーフサイクルは、スズ（Ｓｎ）を含む第１前駆体と、第２ハーフサイクルのための酸素（Ｏ_２）種を含む第２前駆体と、を用いる。各ＡＬＤサイクルは、以下を含む：
（１）基板上の有機フォトレジスト層上に金属酸化物層を堆積するために、スズを含む高反応性の有機金属前駆体を用いる第１ハーフサイクル、および、
（２）酸素（Ｏ_２）種を含む第２ハーフサイクル。しかしながら、酸素種の副次的な影響により、有機フォトレジストを分解する。

高反応性の有機金属前駆体を用いると、堆積された金属酸化物層が、３回以内のＡＬＤサイクルで有機フォトレジストを効果的にシールする。例えば、各第１ハーフサイクルが、１．０オングストローム以上の金属酸化物層の厚さをもたらす場合、有機フォトレジストは、ＡＬＤサイクルの第２ハーフ中に酸素種からの暴露から効果的にシールされる。

非排他的実施形態において、有機金属前駆体は、金属有機スズ前駆体（アミノタイプの前駆体またはメトキシタイプの前駆体など）である。アミノ前駆体の例は、（ａ）ジメチルアミノジメチルスズ（Ｍｅ_２Ｓｎ（ＮＭｅ_２）_２）、（ｂ）ジメチルアミノトリメチルスズ（Ｍｅ_３Ｓｎ（ＮＭｅ_２）、または、（ｃ）テトラキス（ジメチルアミノ）スズ（Ｓｎ（ＮＭｅ_２）_４ ）、（ｄ）テトラキス（ジエチルアミノ）スズ（Ｓｎ（ＮＥｔ_２）_４）を含む。メトキシタイプの前駆体の例は、（ａ）ジブチルジメトキシスズ（Ｂｕ_２Ｓｎ（ＯＭｅ）_２）、および、（ｂ）アミノスズおよびメトキシ金属有機スズ前駆体を含む。

さらに別の非排他的実施形態において、有機フォトレジストは、炭素フォトレジスト、ポリマフォトレジスト、炭素ハードマスク膜、および／または、反射防止層（ＡＲＬ）である。

比較として、出願者は、従来の前駆体が、ＡＬＤサイクル当たり、０．１～０．２オングストロームのオーダーの金属酸化物層の遅い成長率と、２５ナノメートルを超える範囲の炭素層の損失とをもたらすことを見出した。一方、ＡＬＤサイクル当たり１．０～２．０オングストロームのオーダーに成長を加速させる上記の高反応性の前駆体の１つを用いれば、損失は、ＡＬＤサイクル当たり０．５ナノメートル未満に抑えられた。このようにかなりの程度まで損失を抑えることにより、酸化スズ（ＳｎＯ_２）などの酸化物薄膜の堆積物は、マルチパターニング処理に適したものとなる。

ＡＬＤサイクルの詳細
非排他的実施形態において、有機金属前駆体を用いて、炭素などの有機フォトレジスト上へ酸化スズ（ＳｎＯ_２）などの金属酸化物層を堆積するためのＡＬＤサイクルの第１ハーフサイクルおよび第２ハーフサイクルの例のための処理パラメータを、以下に提供する。

第１ハーフサイクルのための処理パラメータは、（ａ）毎分０．１～０．５リットルの流量の上記の有機金属前駆体の１つ、（ｂ）室温または周囲温度から１２５℃までの範囲の温度、（ｃ）１３．５ＭＨｚのＲＦ周波数および５０～１２５０ワットの範囲の電位、１．０～６．０Ｔｏｒｒの範囲のチャンバ圧、１．０～３．０秒の継続時間、を含む。

第２ハーフサイクルのための処理パラメータは、（ａ）酸素、亜酸化窒素、二酸化炭素、オゾンなどの酸素種を毎分０．１～２リットルの流量で含むプラズマ、（ｂ）室温または周囲温度から１２５℃までの範囲の温度、（ｃ）１３．５ＭＨｚのＲＦ周波数および５０～１２００ワットの範囲の電位、１．０～６．０Ｔｏｒｒの範囲のチャンバ圧、１．０～３．０秒の継続時間、を含む。さらに別の実施形態において、アルゴンおよびヘリウムが、サイクルの第２ハーフにおける酸素種と共に含められてもよい。アルゴンおよびヘリウムの存在が、チャンバ内でより均一なプラズマを生成するのに役立つ。

マルチパターニング処理
有機層上に金属酸化物を堆積できることで、（１）含まれる層の数と、（２）必要なリソグラフィ－エッチングサイクルの回数とを削減することによって、マルチパターニングを大幅に改善および単純化する機会が生まれる。これらの利点は、以前には上述したように不均一性の問題によって適していなかった金属酸化物から形成されたスペーサを導入または形成することによって実現される。

図２Ａ～図２Ｅを参照すると、金属酸化物スペーサを用いた自己整合クアドラプルパターニング（ＳＡＱＰ）シーケンスの処理工程を示す基板１８の一連の断面が示されている。

図２Ａにおいて、断面は、基板１８上に形成された有機アッシャブルハードマスク（ＡＨＭ）４０および有機反射防止層（ＡＲＬ）４２を含む。マンドレル４４が、フォトリソグラフィ工程によって形成され、有機ＡＲＬ層４２上に提供されている。特定の実施形態において、マンドレル４４は、典型的に、必ずではないが、従来のリソグラフィの限界に等しいかまたは近いピッチを有する。別の実施形態において、マンドレル４４は、その限界よりも大きいピッチを有する。さらに別の実施形態において、有機層４２、４４は、炭素および／またはポリマ材料でありうる。

図２Ｂでは、金属酸化物層４６が、マンドレル４４およびＡＲＬ層４２の上に形成されている。金属酸化物層４６は、上述のように、ツール１０内で３回以下のＡＬＤサイクルを用いて形成される。換言すると、少なくとも１．０オングストロームの厚さを有する金属酸化物層が、各ハーフサイクルごとに堆積される。これらの層は、下層の有機マンドレル４４およびＡＲＬ層４２を各ＡＬＤサイクルの第２ハーフ中の分解および損失から効果的にシールするよう機能する。非排他的実施形態において、金属酸化物層は、酸化スズ（ＳｎＯ_２）である。

図２Ｃでは、（ａ）金属酸化物層４６の水平部分と（ｂ）マンドレル４４とを除去する「スペーサエッチング」後の基板１８が示されている。結果として得られた構造は、複数の金属酸化物スペーサ４８を規定する。金属酸化物スペーサ４８は、マンドレル４４よりも大幅に小さいピッチを有する第２マンドレルとして効果的に機能する。

図２Ｄでは、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層５０が、金属酸化物スペーサ４８上に形成されている。

最後に、図２Ｅにおいて、（ａ）酸化シリコン層５０の水平部分と（ｂ）第２マンドレル（例えば、金属酸化物スペーサ４８）とを除去する第２スペーサエッチングが実行されている。結果として得られた構造は、金属酸化物スペーサ４８よりも大幅に小さいピッチを有する複数の酸化シリコンスペーサ５２を基板１８上に備える。

例として、第１マンドレル４４の特定の実施形態は、３２～１２８ナノメートルの範囲のピッチを有し、金属酸化物スペーサ４８は、１６～３２ナノメートルの範囲のピッチを有し、酸化シリコンスペーサ５２は、８～１６ナノメートルの範囲のピッチを有しうる。したがって、上述のＳＡＱＰ処理は、従来の前駆体で可能なよりも大幅に小さい寸法を有するラインおよびフィーチャをもたらす。これらの範囲は、例示であり、限定として解釈されるべきでないことを理解されたい。半導体製造処理が改良され、フィーチャサイズがますます小さくなるにつれ、これらの範囲もますます小さくなる可能性がある。

高反応性の前駆体を用いることで、均一性の高い金属酸化物スペーサの形成が可能になり、多くの利点が提供される。第１に、金属酸化物スペーサの均一性は、非常に密度の高いラインを可能にし、非常に小さいフィーチャサイズにつながる。第２に、金属酸化物スペーサは、高弾性を有する。第３に、金属酸化物スペーサは、従来の反応前駆体に依存した従来のマルチパターニングと比較して、フォトレジストエッチング工程の回数の削減も実現する。処理工程の削減により、精度および性能を改善しつつ、マルチパターニングのコストおよび複雑さが削減される。

上記の実施形態において、酸化スズ（ＳｎＯ_２）は、唯一言及した金属酸化物である。しかしながら、二酸化チタン、二酸化ハフニウム、二酸化ジルコニウム、酸化タンタルなど、その他の金属酸化物が用いられてもよいことを理解されたい。

図３を参照すると、上述のようにＳＡＱＰシーケンスを実施するための処理工程を示すフローチャート３００が示されている。

工程３０２で、マンドレル４４が、有機層（炭素またはポリマ材料など）をパターニングするためにフォトリソグラフィを用いて、基板１８上に形成される。

工程３０４で、金属酸化物層４６が、マンドレル４４および下層の有機層の上に堆積される。酸化金属層４６は、高反応性の有機金属前駆体（上記したものの内の１つなど）を用いて堆積される。

工程３０６で、（ａ）金属酸化物層４６の水平部分と（ｂ）マンドレル４４とを除去するスペーサエッチングが実行される。スペーサエッチングの結果として、金属酸化物スペーサ４８が形成される。金属酸化物スペーサ４８は、第１マンドレル４４よりも細かいピッチを有する第２マンドレルを効果的に規定する。

工程３０８で、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）の層５０が、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含む基板１８の上に堆積される。

工程３１０で、（ａ）酸化シリコン（ＳｉＯ_２）５０の水平部分と（ｂ）酸化シリコン（ＳｉＯ_２）とを除去する第２スペーサエッチングが実行される。最終結果として、マンドレル４４よりも大幅に小さいピッチを有するスペーサ５２が形成される。

システムコントローラ
図４を参照すると、本発明の非排他的実施形態に従ったシステムコントローラ２２のブロック図が示されている。システムコントローラ２２は、堆積中、堆積後、および／または、その他の処理動作中に、ＡＬＤ（またはＰＥＡＬＤ）ツール１０の動作全体を一般に制御し、処理条件を管理するために用いられる。

システムコントローラ２２は、集積回路から、プリント回路基板、小型ハンドヘルドデバイス、パーソナルコンピュータ、サーバ、スーパーコンピュータに及ぶ多くの物理的形態（いずれも、１または複数のプロセッサを有しうる）を取りうる。コンピュータシステム２４は、さらに、電子ディスプレイデバイス４０４（画像、テキスト、および、その他のデータを表示するためのもの）と、非一時的なメインメモリ４０６（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））と、ストレージデバイス４０８（例えば、ハードディスクドライブ）と、リムーバブルストレージデバイス４１０（例えば、光学ディスクドライブ）と、ユーザインターフェースデバイス４１２（例えば、キーボード、タッチスクリーン、キーパッド、マウス、または、その他のポインティングデバイスなど）と、通信インターフェース４１４（例えば、無線ネットワークインターフェース）と、を備えてよい。通信インターフェース４１４は、リンクを介してシステムコントローラ２２および外部デバイスの間でソフトウェアおよびデータを転送することを可能にする。システムコントローラ２２は、さらに、上述のデバイス／モジュールが接続される通信インフラ２１６（例えば、通信バス、クロスオーバーバー、または、ネットワーク）を備えてもよい。

「非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体」という用語は、一般に、メインメモリ、二次メモリ、リムーバブルストレージ、および、ストレージデバイスなどのメディア（ハードディスク、フラッシュメモリ、ディスクドライブメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、および、その他の形態の持続性メモリなど）を指すために用いられ、搬送波または信号など、一時的な対象を網羅すると解釈されるべきではない。

特定の実施形態において、システムコントローラ２２は、システムソフトウェアまたはコードを実行または遂行して、処理動作のタイミング、ＲＦ発生器２０の動作の周波数および電力、処理チャンバ１２内の圧力、反応物質の流量、処理チャンバ１２内の濃度および温度、処理チャンバをパージするタイミング、などを制御するような動作を含むツール１０の動作の全部または少なくとも大部分を制御する。

通信インターフェース４１４を介して転送される情報は、電子信号、電磁信号、光信号、または、信号を搬送する通信リンクを介して通信インターフェース４１４によって受信できるその他の信号など、信号の形態であってよく、電線すなわちケーブル、光ファイバ、電話回線、携帯電話リンク、無線周波リンク、および／または、通信チャネルを用いて実施されてよい。かかる通信インターフェースを用いて、１または複数のプロセッサ４０２は、ネットワークから情報を受信、または、ネットワークに情報を出力しうることが想定される。さらに、方法の実施形態は、プロセッサだけで実行されてもよいし、インターネットなどのネットワークを介して、処理の一部を分担する遠隔プロセッサと協働で実行されてもよい。

本明細書で提供する実施形態は、単に例示であり、任意の点に関して限定として解釈されるべきでないことを理解されたい。一般に、本願は、２つのらせんパターンを規定する少なくとも２セットの穴と、２つのパターンに対する２つのプレナムとを有する任意のシャワーヘッドを丁寧に網羅するよう意図されている。

いくつかの実施形態についてのみ、詳細に説明したが、本明細書に提供する本開示の精神または範囲を逸脱することなしに、多くの他の形態で本願を実施できることを理解すべきである。例えば、基板は、半導体ウエハ、別の半導体デバイス、平面パネルディスプレイ、または、任意のその他のタイプのワークピースであってよい。

したがって、これらの実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で変形されてもよい。
適用例１：
原子層堆積（ＡＬＤ）ツールであって、有機金属前駆体を用いて基板上の有機フォトレジストの上に金属酸化物層を堆積するよう構成されている、ＡＬＤツール。
適用例２：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記金属酸化物層は、１回または複数回のＡＬＤサイクル中に前記有機フォトレジストの上に堆積され、各ＡＬＤサイクルは、
前記基板上の前記有機フォトレジストの上に前記金属酸化物層を堆積するために前記有機金属前駆体を用いる第１ハーフサイクルと、
前記有機フォトレジストを分解する酸素種を含む第２ハーフサイクルと、
を備える、ＡＬＤツール。
適用例３：
適用例２のＡＬＤツールであって、前記有機金属前駆体は、３回以内の前記ＡＬＤサイクルで前記堆積された金属酸化物層によって前記有機フォトレジストをシールするのに十分な反応性を有する、ＡＬＤツール。
適用例４：
適用例２のＡＬＤツールであって、前記金属酸化物層は、ＡＬＤサイクル当たり１．０オングストローム以上の速度で堆積される、ＡＬＤツール。
適用例５：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記有機金属前駆体は、金属有機スズ前駆体である、ＡＬＤツール。
適用例６：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記有機金属前駆体は、アミノ１０タイプの前駆体である、ＡＬＤツール。
適用例７：
適用例６のＡＬＤツールであって、前記アミノ１０タイプの前駆体は、
（ａ）ジメチルアミノジメチルスズ（Ｍｅ _２ Ｓｎ（ＮＭｅ _２ ） _２ 、
（ｂ）ジメチルアミノトリメチルスズ（Ｍｅ _３ Ｓｎ（ＭＭｅ _２ ）、
（ｃ）テトラキス（ジメチルアミノ）スズ（Ｓｎ（Ｎｍｅ _２ ） _４ 、
（ｄ）テトラキス（ジエチルアミノ）スズ（Ｓｎ（Ｎｅｔ _２ ）） _４ 、または、
（ｅ）その他のアミノ金属有機スズ前駆体、
を含む群から選択される、ＡＬＤツール。
適用例８：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記有機金属前駆体は、メトキシタイプの前駆体である、ＡＬＤツール。
適用例９：
適用例８のＡＬＤツールであって、前記メトキシタイプの前駆体は、
（ａ）ジブチルジメトキシスズ（Ｂｕ _２ Ｓｎ（ＯＭｅ） _２ ）、または、
（ｂ）任意のメトキシまたはエトキシスズ前駆体、
を含む群から選択される、ＡＬＤツール。
適用例１０：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記有機フォトレジストは、炭素フォトレジストである、ＡＬＤツール。
適用例１１：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記有機フォトレジストは、ポリマフォトレジストである、ＡＬＤツール。
適用例１２：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記有機フォトレジストは、炭素マスク膜である、ＡＬＤツール。
適用例１３：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記有機フォトレジストは、反射防止層（ＡＲＬ）である、ＡＬＤツール。
適用例１４：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記金属酸化物層は、酸化スズ（ＳｎＯ _２ ）であり、前記有機フォトレジストは、炭素フォトレジストである、ＡＬＤ。
適用例１５：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記金属酸化物層は、酸化スズ（ＳｎＯ _２ ）であり、前記有機フォトレジストは、炭素反射防止層（ＡＲＬ）である、ＡＬＤ。
適用例１６：
適用例２のＡＬＤツールであって、さらに、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内で前記基板を支持するための基板ペデスタルと、
を備え、
前記１回または複数回のＡＬＤサイクルは、前記処理チャンバ内で実行される、ＡＬＤツール。
適用例１７：
適用例１６のＡＬＤツールであって、前記ＡＬＤツールは、前記処理チャンバ内でプラズマを生成するためのＲＦ源を備えたプラズマ強化ＡＬＤツール（ＰＥＡＬＤ）である、ＡＬＤツール。
適用例１８：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記堆積された金属酸化物層は、マルチパターニング処理フローの中で前記基板上にスペーサを形成するために用いられる、ＡＬＤツール。
適用例１９：
基板に対して実行されるマルチパターニング方法であって、有機金属前駆体を用いて、前記基板上の有機フォトレジストの上に金属酸化物スペーサを形成する工程を備える、方法。
適用例２０：
適用例１９のマルチパターニング方法であって、前記金属酸化物スペーサを形成する工程は、さらに、
前記基板上にマンドレルを規定するために、フォトリソグラフィを用いて前記有機フォトレジストをパターニングする工程と、
前記基板上の前記マンドレルの上に金属酸化物の層を堆積する工程と、
前記金属酸化物の前記層の略水平面と、前記マンドレルとを前記基板から除去することにより、前記基板上に前記金属酸化物スペーサを形成する工程と、
を含む、方法。
適用例２１：
適用例２０のマルチパターニング方法であって、さらに、
前記基板上の前記金属酸化物スペーサの上に酸化シリコン（ＳｉＯ _２ ）層を形成する工程と、
前記酸化シリコン（ＳｉＯ _２ ）層の水平部分と、前記金属酸化物スペーサとを除去することにより、前記基板上にＳｉＯ _２ スペーサを形成する工程と、
を備える、方法。
適用例２２：
適用例２１のマルチパターニング方法であって、前記金属酸化物スペーサは、前記マンドレルよりも小さいピッチを有し、前記ＳｉＯ _２ スペーサは、前記金属酸化物スペーサよりも小さいピッチを有する、方法。
適用例２３：
適用例２０のマルチパターニング方法であって、前記金属酸化物の層を堆積する工程は、さらに、３回以下の原子層堆積（ＡＬＤ）サイクルを前記基板に実行する工程を備え、各ＡＬＤサイクルは、１．０オングストローム以上の厚さを有する金属酸化物膜をもたらす、方法。
適用例２４：
適用例２３のマルチパターニング方法であって、各ＡＬＤサイクルは、さらに、
第１ハーフサイクル中に、前記金属酸化物膜を堆積して、前記金属酸化物層を形成する工程と、
第２ハーフサイクル中に、前記基板を酸素種に暴露させる工程と、
を含み、
前記第１ハーフサイクル中に堆積された前記金属酸化物膜は、前記第２ハーフサイクル中に前記酸素種が前記マンドレルを分解することを防止するのに役立つ、方法。
適用例２５：
適用例２１のマルチパターニング方法であって、前記有機金属前駆体は、金属有機スズ前駆体である、方法。
適用例２６：
適用例２５のマルチパターニング方法であって、前記有機金属前駆体は、アミノ１０タイプの前駆体である、方法。
適用例２７：
適用例２６のマルチパターニング方法であって、前記アミノ１０タイプの前駆体は、
（ａ）ジメチルアミノジメチルスズ（Ｍｅ _２ Ｓｎ（ＮＭｅ _２ ） _２ 、
（ｂ）ジメチルアミノトリメチルスズ（Ｍｅ _３ Ｓｎ（ＭＭｅ _２ ）、
（ｃ）テトラキス（ジメチルアミノ）スズ Ｓｎ（Ｎｍｅ _２ ） _４ 、
（ｄ）テトラキス（ジエチルアミノ）スズ（Ｓｎ（Ｎｅｔ _２ ）４）、または、
（ｅ）任意の金属有機アミノスズ前駆体、
を含む群から選択される、方法。
適用例２８：
適用例２１のマルチパターニング方法であって、前記有機金属前駆体は、メトキシタイプの前駆体である、方法。
適用例２９：
適用例２８のマルチパターニング方法であって、前記メトキシタイプの前駆体は、
（ａ）ジブチルジメトキシスズ（Ｂｕ _２ Ｓｎ（ＯＭｅ） _２ ）、
（ｂ）任意のその他のメトキシまたはエトキシスズ前駆体、
を含む群から選択される、方法。
適用例３０：
適用例２１のマルチパターニング方法であって、前記有機フォトレジストは、
（ａ）炭素フォトレジスト、
（ｂ）ポリマフォトレジスト、
（ｃ）炭素マスク膜、または、
（ｄ）炭素反射防止層（ＡＲＬ）、
の内の１つである、方法。
適用例３１：
適用例１９のマルチパターニング方法であって、前記金属酸化物層は、酸化スズ（ＳｎＯ _２ ）であり、前記有機フォトレジストは、炭素フォトレジストである、方法。
適用例３２：
適用例１９のマルチパターニング方法であって、前記金属酸化物層は、酸化スズ（ＳｎＯ _２ ）であり、前記フォトレジストは、炭素反射防止層（ＡＲＬ）である、方法。
適用例３３：
適用例２３のマルチパターニング方法であって、各ＡＬＤサイクルは、室温から１２５℃までの範囲の温度で実行される、方法。
適用例３４：
適用例２３のマルチパターニング方法であって、前記第１ハーフサイクル中に、前記金属酸化物膜を堆積する工程は、さらに、毎分０．１～０．５リットルの範囲の流量で、有機金属前駆体を処理チャンバ内に導入する工程を含む、方法。
適用例３５：
適用例３４のマルチパターニング方法であって、さらに、前記第１ハーフサイクルの継続時間を１．０～３．０秒の範囲で定める工程を含む、方法。
適用例３６：
適用例１のＡＬＤツールであって、前記金属酸化物層は、
（ａ）酸化スズ、
（ｂ）二酸化チタン、
（ｃ）二酸化ハフニウム、
（ｄ）二酸化ジルコニウム、または、
（ｅ）酸化タンタル、
を含む群から選択される、ＡＬＤツール。
適用例３７：
適用例１９のマルチパターニング方法であって、前記金属酸化物スペーサは、
（ａ）酸化スズ、
（ｂ）二酸化チタン、
（ｃ）二酸化ハフニウム、
（ｄ）二酸化ジルコニウム、または、
（ｅ）酸化タンタル、
の内の１つを含む、方法。

Claims (8)

1. 方法であって、
   １回の原子層堆積（ＡＬＤ）サイクルの前半中に、有機金属前駆体を用いて基板上の有機フォトレジストの上に金属層を堆積する工程と、
   前記１回のＡＬＤサイクルの後半中に、前記金属層が前記有機フォトレジストの上に堆積された前記基板を酸素種に暴露させて、堆積された金属酸化物層を形成する工程と、を含み、
   前記金属層の堆積と前記基板の暴露は、堆積された前記金属層が、３回以内の前記ＡＬＤサイクルにおいて前記酸素種による分解から前記有機フォトレジストをシールするように構成されており、
   前記有機金属前駆体は、金属有機スズ前駆体である、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、さらに、前記金属酸化物層をＡＬＤサイクル当たり１．０オングストローム以上の厚さで堆積する工程を含む、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、前記有機金属前駆体は、アミノタイプの前駆体である、方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、前記アミノタイプの前駆体は、
   （ａ）ジメチルアミノトリメチルスズ（Ｍｅ_３Ｓｎ（ＮＭｅ_２）、
   （ｂ）テトラキス（ジメチルアミノ）スズ（Ｓｎ（ＮＭｅ_２）_４）、
   （ｃ）テトラキス（ジエチルアミノ）スズ（Ｓｎ（ＮＥｔ_２）_４）、または、
   （ｄ）その他のアミノ金属有機スズ前駆体、
   を含む群から選択される、方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、前記有機フォトレジストは、
   （ａ）炭素フォトレジスト、
   （ｂ）ポリマフォトレジスト、
   （ｃ）炭素マスク膜、または、
   （ｄ）反射防止層（ＡＲＬ）、
   の内の１つである、方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、前記金属酸化物層は、酸化スズ（ＳｎＯ_２）であり、前記有機フォトレジストは、炭素フォトレジストまたは炭素反射防止層（ＡＲＬ）のいずれかである、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
   マルチパターニング処理フローの中で前記基板上にスペーサを形成するために前記堆積された金属酸化物層を用いる工程を含む、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、
   前記有機金属前駆体は、ジブチルジメトキシスズである、方法。

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