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公開番号2025159084
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-17
出願番号2025133001,2022555939
出願日2025-08-08,2021-02-09
発明の名称スピンオン膜の平坦化
出願人東京エレクトロン株式会社,トーキョーエレクトロンユーエスホールディングス,インコーポレーテッド,Tokyo Electron U.S. Holdings, Inc.
代理人弁理士法人ITOH
主分類G03F 7/38 20060101AFI20251009BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】基板を平坦化する方法が提供される。
【解決手段】基板を平坦化する方法は、非平坦トポグラフィを画定するように、基板の作動面にわたって高さが異なる微細加工された構造を有する基板を受け取ることと、スピンオン堆積によって基板の作動面上に、溶解度シフト剤を含む第1の層を非平坦な様式で堆積することと、トポグラフィに基づいて化学線の第1のパターンに第1の層を露光させることと、所定の溶媒を使用して第1の層を現像することと、基板の作動面上に、第1の層を現像する前の第1の層と比較してより大きい平坦性を有する第2の層を堆積することと、を含む。放射線の第1のパターンは、第1の層の非平坦トポグラフィの上部領域が所定の溶媒に可溶であるように、第1の層の溶解度を変化させる。
【選択図】図1D
特許請求の範囲【請求項１】
基板を平坦化する方法であって、
非平坦面を有する基板を受容するステップであって、前記非平坦面は、少なくとも２つの第１の面、第２の面、および前記第１の面と前記第２の面の間に区画される凹部を有し、前記第１の面は、前記第２の面と比較して、少なくとも５マイクロメートル高いｚ高さを有する、ステップと、
スピンオン堆積により、前記基板の前記非平坦面に第１の層を堆積するステップであって、前記第１の層は、溶解度シフト剤を含み、前記第１の層を堆積するステップにより、非平坦膜が得られ、前記第１の層は、前記第１の面および前記第２の面の両方を被覆するが前記凹部を完全には充填しない、ステップと、
直接描画システムを用いてマスクを使用せずに、化学線の第１のパターンで前記第１の層を露光するステップであって、前記化学線の第１のパターンは、デジタル的にプログラム化され、前記第１の面および前記第２の面の座標位置に基づき、前記化学線の第１のパターンは、前記第１の面上にある前記第１の層の部分が所定の溶媒に対して可溶性となり、前記第２の面上にある前記第１の層の部分が前記所定の溶媒に対して不溶性となるように、前記第１の層の溶解度を変化させる、ステップと、
前記所定の溶媒を使用して前記第１の層を現像するステップであって、前記第１の層の可溶性の部分が除去され、前記現像するステップにより、前記基板の湿式処理された上面が得られる、ステップと、
スピンオン堆積により、前記基板の前記湿式処理された上面上に第２の層を堆積するステップであって、前記第２の層の上面は、前記第１の層を現像するステップの前の前記第１の層の上面に比べて、より高い均一性を有する、ステップと、
前記化学線の第１のパターンで前記第２の層を露光するステップであって、前記化学線の第１のパターンは、前記第１の面および前記第２の面の座標位置に基づき、前記化学線の第１のパターンは、前記第１の面上にある前記第２の層の部分が所定の溶媒に対して可溶性となり、前記第２の面上にある前記第２の層の部分が前記所定の溶媒に対して不溶性となるように、前記第２の層の溶解度を変化させる、ステップと、
前記所定の溶媒を使用して前記第２の層を現像するステップであって、前記第２の層の可溶性の部分が除去される、ステップと、
を有する、方法。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記化学線の第１のパターンは、１９３ｎｍ～４０５ｎｍの間の波長を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
デバイスを形成する方法であって、
当該方法は、
主面にわたって非平坦トポグラフィを有する基板を受容するステップであって、前記非平坦トポグラフィは、少なくとも２つの第１の面、第２の面、および前記第１の面と前記第２の面の間に区画される凹部を有し、前記第１の面は、前記第２の面と比較して、少なくとも５マイクロメートル高いｚ高さを有する、ステップと、
前記基板の上部に第１の介在層をスピンコーティングするステップであって、前記第１の介在層は、前記第１の面および前記第２の面の両方を被覆するが前記凹部を完全には充填しない、ステップと、
放射線の第１の局在パターンで前記基板を露光するステップであって、前記放射線の第１の局在パターンは、直接描画リソグラフィを使用して投影される、ステップと、
前記第１の介在層を現像し、湿式プロセスを用いて前記高さの差を低減するステップであって、前記現像するステップにより、前記基板の湿式処理された上面が得られる、ステップと、
前記基板の前記主面にわたってトポグラフィメトリックを測定するステップと、
前記トポグラフィメトリックをターゲットトポグラフィメトリックと比較するステップと、
前記トポグラフィメトリックがターゲットトポグラフィメトリックとは異なるとの判定に応じて、前記基板の前記湿式処理された上面上に第２の介在層をスピンコーティングするステップと、直接描画リソグラフィを用いて、前記放射線の第１の局在パターンで前記基板を露光するステップと、前記第２の介在層を現像して、前記高さの差をさらに低減するステップと、
を有する、方法。
【請求項４】
さらに、
前記トポグラフィメトリックが前記ターゲットトポグラフィメトリックに合致するとの判定に応じて、従来のリソグラフィプロセスを使用して、デバイス特徴部の後続のパターンを形成するステップ、
を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の介在層は、ポジ型フォトレジストを含み、前記放射線の第１の局在パターンは、前記第１の面にわたって形成される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の介在層は、ネガ型フォトレジストを含み、前記放射線の第１の局在パターンは、前記第２の面にわたって形成される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記放射線の第１の局在パターンは、化学線を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記放射線の第１の局在パターンは、１９３ｎｍ～４０５ｎｍの間の波長を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
さらに、デバイス特徴部の前記後続のパターンを形成するステップの後、前記基板の前記主面にわたって更新されたトポグラフィメトリックを測定するステップを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、
前記更新されたトポグラフィメトリックを別のターゲットトポグラフィメトリックと比較するステップと、
前記更新されたトポグラフィメトリックが前記別のターゲットトポグラフィメトリックと合致するとの判定に応じて、デバイス特徴部の別の後続のパターンを形成するステップと、
を有する、請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年３月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／９９０，８２３号、および２０２０年１２月１５日に出願された米国非仮特許出願第１７／１２２，８９８号の利益を主張するものであり、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 2,700 文字）【０００２】
本開示は、スピンオン膜の平坦化を含む、半導体製造および関連プロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体処理には、半導体基板上に多くの材料の層を形成することが含まれる。いくつかの統合スキームでは、設計に７０以上のレベルが含まれ得る。各レベルには、異なる形状およびアスペクト比を有する様々な膜のパターニングを含む複数のプロセスステップが含まれる。これらのパターニングプロセスは、標準的な半導体デバイスプロセスで使用されるスピンオン膜の完全性に影響を与え得る非平坦トポグラフィをもたらす場合がある。
【０００４】
フォトレジストは、リソグラフィを用いて半導体層の大部分をパターン化するために使用される基本的なスピンオン材料である。材料の厚さの変化はリソグラフィプロセスの限界寸法解像度を大幅に妨げるため、フォトレジスト膜をウエハーに対して均一に塗布することは重要である。しかしながら、フォトレジスト膜をトポグラフィで均一に塗布することは困難であり得る。これは、レジストが様々な高さ／深さの特徴部と相互作用する際に、スピンオンプロセスのメカニズムにより様々な厚さまたはコーティングの欠陥が生じるためである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によれば、デバイスを形成する方法は、微細加工された構造が基板の作動面にわたって非平坦トポグラフィを画定するように、基板の作動面に垂直な方向で互いに対して高さが異なる微細加工された構造を有する基板を受け取ることと、スピンオン堆積によって基板の作動面上に第１の層を堆積することであって、第１の層が溶解度シフト剤を含み、その結果、非平坦膜をもたらす、ことと、化学線の第１のパターンに第１の層を露光させることであって、化学線の第１のパターンが基板のトポグラフィに基づき、化学線の第１のパターンが、第１の層の非平坦トポグラフィの上部領域が所定の溶媒に可溶であり、且つ第１の層の非平坦トポグラフィの下部領域が所定の溶媒に不溶であるように、第１の層の溶解度を変化させる、ことと、第１の層の可溶部分が除去されるように、所定の溶媒を使用して第１の層を現像することと、スピンオン堆積によって基板の作動面上に第２の層を堆積することであって、第２の層の上面が、第１の層を現像する前の第１の層の上面と比較してより大きい平坦性を有する、ことと、を含む。
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、デバイスを形成する方法は、第１の面および第２の面を有する、非平坦面を有する基板を受け取ることであって、第１の面が、第２の面と比較してより大きいｚ高さを有する、ことと、スピンオン堆積によって基板の作動面上に第１の層を堆積することであって、第１の層が溶解度シフト剤を含み、その結果、第１の層が第１の面および第２の面の両方を覆う非平坦膜をもたらす、ことと、化学線の第１のパターンに第１の層を露光させることであって、化学線の第１のパターンが第１の面および第２の面の座標位置に基づき、化学線の第１のパターンが、第１の面上にある第１の層の部分が所定の溶媒に可溶であり、且つ第２の面上にある第１の層の部分が所定の溶媒に不溶であるように、第１の層の溶解度を変化させる、ことと、第１の層の可溶部分が除去されるように、所定の溶媒を使用して第１の層を現像することと、スピンオン堆積によって基板の作動面上に第２の層を堆積することであって、第２の層の上面が、第１の層を現像する前の第１の層の上面と比較してより大きい均一性を有する、ことと、を含む。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、デバイスを形成する方法は、基板の主面にわたって形成されたデバイス特徴部の第１のセットおよびデバイス特徴部の第２のセットを含む基板を受け取ることであって、デバイス特徴部の第１のセットがデバイス特徴部の第２のセットよりも大きい高さを有し、デバイス特徴部の第１のセットとデバイス特徴部の第２のセットとの間の高さの差が、基板の主面にわたって非平坦トポグラフィを形成する、ことと、基板上に第１の介在層をスピンコーティングすることと、放射線の第１の局在パターンに基板を露光させることであって、放射線の第１の局在パターンが直接描画リソグラフィを使用して投影される、ことと、第１の介在層を現像して、デバイス特徴部の第１のセットとデバイス特徴部の第２のセットとの間の高さの差を減少させることと、基板の主面にわたってトポグラフィメトリックを測定することと、を含む。
【０００８】
本発明およびその利点をより完全に理解するために、ここで、添付図面と併せて読まれるべき以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本出願の一実施形態による、製造の様々な段階中の半導体デバイスの断面図を示す。ここで、図１Ａは、非平坦トポグラフィを有する半導体デバイスを示す。
本出願の一実施形態による、製造の様々な段階中の半導体デバイスの断面図を示す。ここで、図１Ｂは、第１の介在層を堆積し、放射線のパターンに第１の介在層を露光させた後のデバイスを示す。
本出願の一実施形態による、製造の様々な段階中の半導体デバイスの断面図を示す。ここで、図１Ｃは、第１の介在層を現像した後のデバイスを示す。
本出願の一実施形態による、製造の様々な段階中の半導体デバイスの断面図を示す。ここで、図１Ｄは、第２の材料で材料をコーティングした後のデバイスを示す。
本発明の一実施形態による、基板の作動面を平坦化する方法のフローチャートである。
本出願の一実施形態による、製造の様々な段階中の半導体デバイスの断面図を示す。ここで、図３Ａは、放射線のパターンに第２の介在層を露光させた後の半導体デバイスを示す。
本出願の一実施形態による、製造の様々な段階中の半導体デバイスの断面図を示す。ここで、図３Ｂは、第２の介在層を現像した後のデバイスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
モノのインターネット（ＩｏＴ）の出現により、スマートセンサからバイオテクノロジ、ＭＥＭＳまで、独自の設計およびデバイス統合の処理に躍進をもたらした。これらのデバイスの多くは、マイクロメートルスケールでの設計に固有の大きなトポグラフィジオメトリを有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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