フィーチャ微小寸法の低減
【課題】レイヤ中にフィーチャを形成する方法を提供する。
【解決手段】レイヤ上にフォトレジストレイヤが形成される。フォトレジストレイヤがパターン付けされることによって、フォトレジスト側壁を持つフォトレジストフィーチャが形成され、フォトレジストフィーチャは第1微小寸法を有する。フォトレジストフィーチャの側壁上にコンフォーマルレイヤが堆積されることによって、フォトレジストフィーチャの前記微小寸法が低減される。レイヤ内でフィーチャがエッチングされ、レイヤフィーチャは、第1微小寸法より小さい第2微小寸法を有する。
【解決手段】レイヤ上にフォトレジストレイヤが形成される。フォトレジストレイヤがパターン付けされることによって、フォトレジスト側壁を持つフォトレジストフィーチャが形成され、フォトレジストフィーチャは第1微小寸法を有する。フォトレジストフィーチャの側壁上にコンフォーマルレイヤが堆積されることによって、フォトレジストフィーチャの前記微小寸法が低減される。レイヤ内でフィーチャがエッチングされ、レイヤフィーチャは、第1微小寸法より小さい第2微小寸法を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体デバイスの形成に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体ウェーハ処理のあいだ、半導体デバイスのフィーチャは、ウェーハにおいてよく知られたパターン付けおよびエッチング処理を用いて定義される。これらのプロセスにおいて、フォトレジスト(PR)材料は、ウェーハ上に堆積され、それからレチクルによってフィルタされた光に露光される。一般にレチクルは、レチクルを通って光が伝搬することを阻止する見本のフィーチャ形状でパターン付けされるガラス板である。
【0003】
レチクルを通って伝搬した後、光はフォトレジスト材料の表面に達する。光は、現像機がフォトレジスト材料の一部を除去できるようにフォトレジスト材料の化学構成を変化させる。ポジフォトレジスト材料の場合、露光された領域が除去され、ネガフォトレジスト材料の場合、露光されていない領域が除去される。その後、ウェーハはエッチングされ、フォトレジスト材料によってもはや保護されていない領域から下位材料を除去し、それによってウェーハ中に所望のフィーチャを定義する。
【0004】
フォトレジストのさまざまな生成が知られる。遠紫外線(DUV)フォトレジストは、248nmの光によって露光される。理解をすすめるために、図1Aは、スタック100を形成する、エッチングされるべきレイヤ108上にあるARL(反射防止膜)110上にあるパターン付きフォトレジストレイヤ112を持つ基板104上のレイヤ108の概略断面図である。フォトレジストパターンは、微小寸法(CD)を有し、これは最も小さいフィーチャである幅116でありえる。現在、248nmフォトレジストについては、従来のプロセスを用いて、フォトレジストについての典型的なCDは230〜250nmでありえる。波長に依存する光学特性のために、より長い波長によって露光されるフォトレジストは、より大きい理論最小微小寸法を有する。
【0005】
フィーチャ120は、図1Bに示されるようにフォトレジストパターンを通してそれからエッチングされえる。理想的には、フィーチャのCD(フィーチャの幅)は、フォトレジスト112におけるフィーチャのCD116に等しい。実際には、フィーチャ116のフィーチャのCDは、ファセッティング、フォトレジストのエロージョン、またはアンダーカッティングのためにフォトレジスト112のCDよりも大きいことがありえる。フィーチャは、テーパーが付けられることもありえ、ここでフィーチャのCDは、少なくともフォトレジストのCDと同じくらい大きいが、フィーチャはテーパーのためにフィーチャの底部近くではより小さい幅しか有しない。そのようなテーパリングは信頼性の低いフィーチャを提供しえる。
【0006】
より小さいCDを持つフィーチャを提供するために、より短い波長光を用いて形成されたフィーチャが追求されている。193nmフォトレジストは、193nm光によって露光される。位相シフトレチクルおよび他の技術を用いて、193nmフォトレジストを用いて90〜100nmCDフォトレジストパターンが形成されえる。これは、90〜100nmのCDを持つフィーチャを提供することを可能にする。157nmフォトレジストは、157nm光によって露光される。位相シフトレチクルおよび他の技術を用いて、サブ90nmCDフォトレジストパターンが形成されえる。これは、サブ90nmのCDを持つフィーチャを提供することを可能にする。
【0007】
より短い波長のフォトレジストの使用は、より長い波長を用いたフォトレジストに対してさらなる問題を引き起こしえる。理論限界に近いCDを得るために、リソグラフィ装置は、より精密でなければならず、これはより高価なリソグラフィ機器を要求する。現在、193nmフォトレジストおよび157nmフォトレジストは、より長い波長のフォトレジストほど高い選択性を有していないかもしれず、プラズマエッチング条件においてより容易に変形するかもしれない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
メモリデバイスの形成におけるような導電性レイヤのエッチングにおいては、パフォーマンスを下げることなくデバイス密度を高めることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前述を達成するために、本発明の目的によれば、レイヤ中にフィーチャを形成する方法が提供される。前記レイヤ上にフォトレジストレイヤが形成される。前記フォトレジストレイヤをパターン付けすることによって、フォトレジスト側壁を持つフォトレジストフィーチャが形成され、前記フォトレジストフィーチャは第1微小寸法を有する。前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にコンフォーマルレイヤを堆積することによって、前記フォトレジストフィーチャの前記微小寸法が低減される。前記レイヤ内にフィーチャがエッチングされ、前記レイヤフィーチャは、前記第1微小寸法より小さい第2微小寸法を有する。
【0010】
本発明の他の実施形態において、レイヤ中にフィーチャを形成する方法が提供される。前記レイヤ上にフォトレジストレイヤが形成される。前記フォトレジストレイヤをパターン付けすることによって、フォトレジスト側壁を持つフォトレジストフィーチャが形成され、前記フォトレジストフィーチャは第1微小寸法を有する。前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にレイヤが堆積され、前記フォトレジストフィーチャの前記微小寸法が低減される。第1ガス化学物質での第1堆積によって第1堆積プラズマが形成され、第2ガス化学物質での第2堆積によって第2堆積プラズマが形成され、前記第1化学物質は前記第2化学物質と異なる。前記レイヤ内にフィーチャがエッチングされ、前記レイヤフィーチャは、第2微小寸法を有し、前記第2微小寸法は、前記第1微小寸法の70%より大きくない。
【0011】
本発明の他の実施形態においては、レイヤ中にフィーチャを形成する装置が提供され、前記レイヤは、基板によって支持され、前記レイヤは、第1CDを持つフォトレジストフィーチャを持つフォトレジストマスクによって覆われる。プラズマ処理チャンバは、プラズマ処理チャンバエンクロージャを形成するチャンバ壁、前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内で基板を支持する基板支持、前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内の圧力を制御する圧力レギュレータ、プラズマを維持するために前記プラズマ処理チャンバエンクロージャに電力を供給する少なくとも1つの電極、ガスを前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内に供給するガス吸気口、およびガスを前記プラズマ処理チャンバエンクロージャから排気するガス出口を備える。前記ガス吸気口と流体連通するガスソースは、第1堆積ガスソース、第2堆積ガスソース、およびエッチャントガスソースを備える。前記ガスソースおよび前記少なくとも1つの電極に制御可能に接続されたコントローラは、少なくとも1つのプロセッサ、およびコンピュータで読み取り可能な媒体を備える。前記コンピュータで読み取り可能な媒体は、前記フォトレジストフィーチャ内に、第2CDを持つフィーチャを形成するためにフォトレジストマスク上に側壁堆積を形成するよう少なくとも3つの堆積サイクルを行うコンピュータで読み取り可能なコード、前記少なくとも3つの堆積サイクルの完了後に、前記エッチャントガスソースから前記プラズマ処理チャンバへエッチャントガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、および前記エッチャントガスを用いて前記レイヤ中でフィーチャをエッチングするコンピュータで読み取り可能なコードであって、前記レイヤ中の前記フィーチャは第3CDを有するコードを備える。前記フォトレジストフィーチャ内に、第2CDを持つフィーチャを形成するためにフォトレジストマスク上に側壁堆積を形成するよう少なくとも3つの堆積サイクルを行うコンピュータで読み取り可能なコードは、前記第1堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへ第1堆積ガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、前記第1堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへの前記第1堆積ガスのフローを停止するコンピュータで読み取り可能なコード、前記第1堆積ガスの流れが停止された後で、前記第2堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへ第2堆積ガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、および前記第2堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへの前記第2堆積ガスのフローを停止するコンピュータで読み取り可能なコードを備える。
【0012】
本発明の他の実施形態においては、複数の導電性ラインを形成する方法が提供される。導電性レイヤが基板上に配置される。マスクが形成され、前記マスクは、前記マスクラインの間にマスク間隔を持つ複数のマスクラインを定義し、前記マスク間隔は幅を有し、前記マスクラインは幅および側壁を有する。マスクの前記側壁上にコンフォーマルレイヤが堆積される。マスクを通して前記導電性レイヤがエッチングされることによって、導電性ラインおよび前記導電性ライン間の間隔が形成され、前記導電性ラインは幅を有し、前記導電性ライン間の前記間隔は幅を有し、前記導電性ライン間の前記間隔の前記幅は、前記マスク間隔の前記幅より小さく、前記導電性ラインの前記幅は前記ラインマスクの前記幅より大きい。
【0013】
本発明のこれらおよび他の特徴は、本発明の詳細な説明において、添付の図を参照して以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1A】従来技術によるエッチングされたスタックの概略断面図である。
【図1B】従来技術によるエッチングされたスタックの概略断面図である。
【図2】本発明の実施形態において用いられえるプロセスの高レベルフロー図である。
【図3A】本発明の実施形態によって処理されたスタックの概略断面図である。
【図3B】本発明の実施形態によって処理されたスタックの概略断面図である。
【図3C】本発明の実施形態によって処理されたスタックの概略断面図である。
【図3D】本発明の実施形態によって処理されたスタックの概略断面図である。
【図4】CDを低減するためにフォトレジストフィーチャの側壁上にレイヤを堆積するステップのより詳細なフロー図である。
【図5】本発明を実施するのに用いられえるプラズマ処理チャンバの概略図である。
【図6】堆積レイヤ全体について第1堆積フェーズしか用いられない堆積レイヤの概略断面図である。
【図7】堆積レイヤ全体について第2堆積フェーズしか用いられない堆積レイヤの概略断面図である。
【図8】248nmフォトレジストを用いたフォトレジストエッチングマスクの上面図である。
【図9】フォトレジストエッチングマスク上に堆積された堆積レイヤの上面図である。
【図10】堆積レイヤで覆われたフォトレジストマスク中のフィーチャの断面図である。
【図11A】本発明の実施形態において用いられるコントローラを実現するのに適するコンピュータシステムの図である。
【図11B】本発明の実施形態において用いられるコントローラを実現するのに適するコンピュータシステムの図である。
【図12】248nmフォトレジストを用いて形成されたフォトレジストマスク中のフィーチャの断面図である。
【図13】堆積レイヤで覆われたフォトレジストマスク中のフィーチャの断面図である。
【図14】堆積レイヤおよびフォトレジストレイヤが剥離された後に、堆積レイヤ中のフィーチャを通してフォトレジストの下でレイヤ内にエッチングされたフィーチャの断面図である。
【図15A】従来技術によって導電性ラインを作るためのフォトレジストマスクの断面図である。
【図15B】従来技術によって導電性ラインを作るためのフォトレジストマスクの断面図である。
【図15C】従来技術によって導電性ラインを作るためのフォトレジストマスクの断面図である。
【図16A】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図16B】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図16C】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図16D】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図16E】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図17】エッチングステップのフロー図である。
【図18A】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図18B】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図18C】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図18D】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図19】導電性レイヤをエッチングするために本発明を実施するのに用いられえる装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明は、添付図面の図中で限定によってではなく例示によって示され、同様の番号は同様の要素を示す。
【0016】
本発明は、添付の図面に示されるように、そのいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明される。以下の記載において、本発明の完全な理解を提供するために多くの具体的な詳細が述べられる。しかし当業者には、本発明はこれら具体的な詳細の一部または全てがなくても実施できることが明らかだろう。他の場合には、本発明の趣旨を不必要にぼかさないために、よく知られたプロセスステップおよび/または構成は詳細に記載されていない。
【0017】
本発明は、小さい微小寸法(CD)を持つフィーチャを提供する。より具体的には、本発明は、フィーチャをエッチングするのに用いられるフォトレジストパターンのCDより小さいCDを持つフィーチャを提供する。
【0018】
理解を進めるために、図2は、本発明の実施形態において用いられえるプロセスの高レベルフロー図である。パターン付きフォトレジストマスクが提供される(ステップ204)。図3Aは、スタック300を形成する、エッチングされるべきレイヤ308上にあるARL310上にあるフィーチャ314を持つパターン付きフォトレジストマスク312を持つ基板304上のエッチングされるべきレイヤ308の概略断面図である。フォトレジストマスクは、フォトレジストフィーチャ微小寸法(CD)を有し、これは最も小さい可能なフィーチャの幅316の最も広い部分でありえる。現在、248nmフォトレジストについては、フォトレジストの典型的なCDは、従来のプロセスを用いて230〜250nmでありえる。
【0019】
CDを低減するために、それからレイヤがフォトレジストフィーチャの側壁上に堆積される(208)。図3Bは、フィーチャ314の側壁上に堆積されたレイヤ320を持つパターン付きフォトレジストマスク312の概略断面図である。堆積されたレイヤ320は、堆積されたレイヤフィーチャ322をフォトレジストフィーチャ314内に形成し、ここで堆積されたレイヤフィーチャ322は、フォトレジストフィーチャ314のCD316より小さい低減されたCD324を有する。好ましくは、堆積されたレイヤフィーチャ322の低減されたCD324は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも30%は小さい(すなわちフォトレジストフィーチャのCD316の70%より大きくはない)。より好ましくは、堆積されたレイヤフィーチャ322の低減されたCD324は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも40%は小さい(すなわちフォトレジストフィーチャのCD316の60%より大きくはない)。最も好ましくは、堆積されたレイヤフィーチャ322の低減されたCD324は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも50%は小さい(すなわちフォトレジストフィーチャのCD316の50%より大きくはない)。例えば、堆積されたレイヤフィーチャは、フォトレジストフィーチャのCD316より99%小さい低減されたCD316を有しえる。堆積されたレイヤフィーチャ322は、示されるように非常にコンフォーマルである、実質的に垂直な側壁328を有することも望ましい。実質的に垂直な側壁の例は、底部から上部で、フィーチャの底部に対して88°から90°の間の角を成す側壁である。コンフォーマルな側壁は、フィーチャの上部から底部まで実質的に同じ厚さを有する堆積レイヤを有する。非コンフォーマル側壁は、ファセッティング(faceting)またはブレッドロウフィング(bread-loafing)形状を形成しえ、これは実質的に垂直な側壁ではない。テーパーが付けられた側壁(ファセット形成から)またはブレッドロウフィング側壁は、堆積されたレイヤのCDを増し、低質なエッチングマスクを提供しえる。好ましくは、側壁上の堆積は、フォトレジストフィーチャの底部上の堆積よりも厚い。より好ましくは、フォトレジストフィーチャの底部上にはレイヤが堆積されない。
【0020】
それからフィーチャは、エッチングされるべきレイヤ308内へと堆積されたレイヤフィーチャ322を通してエッチングされる(ステップ212)。図3Cは、エッチングされるべきレイヤ308内へとエッチングされたフィーチャ332を示す。この例では、エッチングされるべきレイヤ308内へとエッチングされたフィーチャ332は、CD336を有し、これは堆積されたレイヤフィーチャ322のCD324に等しい。実際にはあ、フィーチャ332のCD336は、堆積されたレイヤ320のフィーチャ322のCD324よりわずかに大きいかもしれない。しかし、堆積されたレイヤフィーチャ322のCD324は、フォトレジスト312のCD316より大幅に小さいので、エッチングされるべきレイヤ308内のフィーチャ332のCD336は、依然としてフォトレジスト312のCD316よりも小さい。もし堆積されたレイヤのCD324がフォトレジストのCDよりわずかに小さいなら、またはもし堆積されたレイヤにファセットが付けられ、またはブレッドロウフが付けられたなら、エッチングされるべきレイヤのCDは、フォトレジストのCDより小さくないかもしれない。加えて、ファセットまたはブレッドロウフが付けられた堆積されたレイヤは、ファセット付きまたは不規則な形状のフィーチャをエッチングされるべきレイヤ内に生じえる。フォトレジストフィーチャの底部上の堆積を最小化することも望ましい。好ましくは、エッチングされるべきレイヤ308内にエッチングされたフィーチャ332のCD336は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも30%小さい。より好ましくは、エッチングされるべきレイヤ308内にエッチングされたフィーチャ332のCD336は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも40%小さい。最も好ましくは、エッチングされるべきレイヤ308内にエッチングされたフィーチャ332のCD336は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも50%小さい。
【0021】
フォトレジストおよび堆積されたレイヤは、それから剥離されえる(ステップ216)。これは単一のステップまたは別個の堆積レイヤ除去ステップおよびフォトレジスト剥離ステップを持つ2つの別個のステップとしてなされえる。アッシングが剥離プロセスのために用いられえる。図3Dは、堆積されたレイヤおよびフォトレジストマスクが除去された後のスタック300を示す。追加の形成ステップが実行されえる(ステップ220)。例えば、コンタクト340がフィーチャ中に形成されえる。デュアルダマシン構造を提供するために、コンタクトが形成される前にトレンチがエッチングされえる。追加のプロセスがコンタクトが形成された後に実行されえる。
【0022】
図4は、フォトレジストフィーチャの側壁上にレイヤを堆積してCDを減らすステップ208のより詳細なフロー図である。この実施形態においては、フォトレジストフィーチャの側壁上にレイヤを堆積してCDを低減するステップ208は、第1堆積フェーズ404および第2堆積フェーズ408を備える。
【0023】
誘電体エッチングの例
【0024】
図5は、レイヤを堆積し、エッチングし、および剥離するのに用いられえるプラズマ処理チャンバ500の概略図である。プラズマ処理チャンバ500は、閉じ込めリング502、上部電極504、下部電極508、ガスソース510、および排気ポンプ520を備える。ガスソース510は、第1堆積ガスソース512および第2堆積ガスソース516を備える。ガスソース510は、エッチングガスソース518のような追加のガスソースを備えうる。プラズマ処理チャンバ500内では、基板304は下部電極508上に配置される。下部電極508は、基板304を保持する適切な基板チャッキングメカニズム(例えば静電、機械クランピングのような)を組み込む。リアクタトップ528は、下部電極508に直接に対向するよう配置される上部電極504を組み込む。上部電極504、下部電極508、および閉じ込めリング502は、閉じ込めプラズマ容積を定義する。ガスがガスソース510によって閉じ込めプラズマ容積に供給され、排気ポンプ520によって閉じ込めリング502および排気口を通して閉じ込めプラズマ容積から排気される。第1RFソース544は、上部電極504に電気的に接続される。第2RFソース548は、下部電極508に電気的に接続される。チャンバ壁552は、閉じ込めリング502、上部電極504、および下部電極508を囲む。第1RFソース544および第2RFソース548は、27MHz電力源および2MHz電力源を備えうる。RF電力を電極に接続する異なる組み合わせが可能である。カリフォルニア州、FremontのLAM Research Corporation≡によって作られた、チャンバに取り付けられたTurbo Pumpを持つExelan HPと基本的に同じである、Exelan HPT≡は、本発明の好ましい実施形態において用いられえ、ここで27MHzおよび2MHzの両方の電力源が、下部電極に接続された第2RF電力ソース548を構成し、上部電極は接地される。コントローラ535は、RFソース544、548、排気ポンプ520、およびガスソース510に制御可能に接続される。エッチングされるべきレイヤ308がシリコン酸化物または有機珪酸塩ガラスのような誘電体レイヤであるときには、Exelan HPTが用いられえる。
【0025】
図11Aおよび11Bは、本発明の実施形態において用いられるコントローラ535を実現するのに適したコンピュータシステム1300を示す。図11Aは、このコンピュータシステムの一つの可能な物理的形態を示す。もちろんコンピュータシステムは、集積回路、プリント基板、および小型携帯機器から、大型のスーパーコンピュータに至るまで多くの物理的形態をとりえる。コンピュータシステム1300は、モニタ1302、ディスプレイ1304、筐体1306、ディスクドライブ1308、キーボード1310、およびマウス1312を含む。ディスク1314は、データをコンピュータシステム1300に転送し、かつデータをコンピュータシステム1300から転送するために用いられるコンピュータ読み取り可能な媒体である。
【0026】
図11Bは、コンピュータ1300のブロック図の例である。システムバス1320に接続されているのは、さまざまなサブシステムである。プロセッサ(群)1322(中央処理装置、すなわちCPUとも呼ばれる)は、メモリ1324を含む記憶装置に結合されている。メモリ1324は、ランダムアクセスメモリ(RAM)および読み出し専用メモリ(ROM)を含む。この技術ではよく知られるようにROMは、データおよび命令を単一方向にCPUおよびRAMに転送するようにはたらき、RAMは、典型的にはデータおよび命令を双方向に転送するのに用いられる。メモリのこれら両方のタイプは、以下に述べるコンピュータ読み出し可能な適当な媒体を含みえる。固定ディスク1326はまた、双方向でCPU1322に結合され、追加のデータ記憶容量を提供し、また以下に述べるコンピュータ読み出し可能な適当な媒体を含みえる。固定ディスク1326は、プログラム、データなどを記憶するのに用いられえて、典型的には一次記憶よりも低速な二次記憶媒体(ハードディスクのような)である。固定ディスク1326内に保持された情報は、適切な場合においては、メモリ1324の仮想メモリとして標準的なかたちで統合されえることが理解されよう。取り外し可能なディスク1314は、以下に説明するコンピュータ読み出し可能な媒体のいかなる形態をも取りえる。
【0027】
CPU1322はまた、ディスプレイ1304、キーボード1310、マウス1312およびスピーカ1330のようなさまざまな入力/出力装置に結合される。一般に入力/出力装置は、ビデオディスプレイ、トラックボール、マウス、キーボード、マイク、タッチパネルディスプレイ、トランスデューサカードリーダ、磁気または紙テープリーダ、タブレット、スタイラス、音声または手書き認識機、生体情報読み取り機、または他のコンピュータのいずれでもよい。CPU1322は追加で、ネットワークインタフェース1340を用いて他のコンピュータまたは通信ネットワークに結合されてもよい。そのようなネットワークインタフェースによりCPUは、上述の方法ステップを実行する過程で、ネットワークから情報を受け取り、または情報をネットワークに出力してもよい。さらに本発明の方法の実施形態は、CPU1322上だけで実行されてもよく、またはインターネットのようなネットワーク上で、処理の一部を担当する遠隔地にあるCPUと協働して実行されてもよい。
【0028】
さらに本発明の実施形態は、コンピュータによって実現できるさまざまな操作を実行するコンピュータコードを格納した、コンピュータによって読み出し可能な媒体を持つコンピュータ記憶製品に関する。媒体およびコンピュータコードは、本発明の目的のために特別に設計され構築されたものでもよく、またはコンピュータソフトウェア技術の当業者に既知の利用可能なものであってもよい。コンピュータ読み出し可能な媒体の例としては、これらに限定はされないが、ハードディスク、フレキシブルディスク、および磁気テープのような磁気媒体、CD−ROMおよびDVDおよびホログラフィックデバイスのような光媒体、フロプティカルディスクのような光磁気媒体、特定アプリケーション向け集積回路(ASIC)、プログラム可能な論理デバイス(PLD)、およびROMおよびRAMデバイスのように、プログラムコードを記憶し実行するために特別に構成されたハードウェアデバイスが挙げられる。コンピュータコードの例としては、コンパイラによって生成される機械語、およびインタープリタを用いてコンピュータによって実行可能なより高いレベルのコードを含むファイルが挙げられる。コンピュータで読み取り可能な媒体は、搬送波中で実現される、プロセッサによって実行される一連の命令を表すコンピュータデータ信号によって搬送されるコンピュータコードでありえる。
【0029】
他の例においては他の堆積装置が用いられえる。
【0030】
第1堆積フェーズ404の一例は、250sccm(標準立方センチメートル毎分)のArおよび50sccmのCH3Fである化学物質を用いた圧力60mTorrにおけるターボポンプのVatバルブを1000に設定することによって確立されるCH3F堆積でありえる。27MHzRFソースは、500ワットの電力を供給し、一方、2MHzのRFソースは、100ワットの電力を供給する。チャンバ温度は20℃に維持される。基板を冷やすためのヘリウム冷却圧力は15Torrである。
【0031】
第2堆積フェーズ408の一例は、270sccmのAr、12sccmのC4F6、8sccmのO2、および100sccmのCOである化学物質を用いた圧力50mTorrにおけるターボポンプのVatバルブを1000に設定することによって確立されるC4F6/O2/CO堆積でありえる。27MHzRFソースは、1500ワットの電力を供給し、一方、2MHzのRFソースは、480ワットの電力を供給する。チャンバ温度は20℃に維持される。基板を冷やすためのヘリウム冷却圧力は15Torrである。
【0032】
図6は、堆積レイヤ620の概略断面図であり、ここで第1堆積フェーズの堆積しか堆積レイヤ620の全体に用いられていない。堆積レイヤ620は、フォトレジストマスク612の上に形成され、それはARL610の上にあり、それはエッチングされるべきレイヤ608の上にあり、それは基板604の上にある。フォトレジストマスク612はフィーチャ614を形成する。この例では、第1堆積は、「ブレッドロウフ」堆積レイヤを形成する。ブレッドロウフ堆積レイヤは、フィーチャの上部付近でのより厚い側壁堆積632およびフィーチャの底部付近でのより薄い(またはまったくない)側壁堆積636によって特徴付けられる。したがって、この堆積は、非コンフォーマル側壁堆積を提供する。そのような堆積は、所望の実質的に垂直な側壁を提供しない。ブレッドロウフは、最終的には上部をくびれ切り、これはそれからマスキングレイヤとしては使えないが、これはコンタクトが閉じられてしまいそれ以上のエッチングがなされえないからである。
【0033】
図7は、堆積レイヤ720の概略断面図であり、ここでは第2堆積フェーズの堆積しか堆積レイヤ720の全体に用いられていない。堆積レイヤ720は、フォトレジストマスク712の上に形成され、それはARL710の上にあり、それはエッチングされるべきレイヤ708の上にあり、それは基板704の上にある。フォトレジストマスク712はフィーチャ714を形成する。この例では、第1堆積は、「ファセッティング」堆積レイヤを形成する。このファセッティング堆積レイヤは、フィーチャの上部付近でのより薄い(またはまったくない)側壁堆積732およびフィーチャの底部付近でのより厚い側壁堆積736によって特徴付けられる。したがって、この堆積も非コンフォーマル側壁堆積を提供する。もし上部付近の側壁が薄すぎるなら、フォトレジストマスク712のファセッティング740が生じる。そのような堆積は、所望の実質的に垂直な側壁を提供しない。フォトレジストマスクの角のファセッティングは、より低いエッチング選択性および速いマスクエロージョンを生じえる。マスクのファセッティングは、エッチングされたプロファイルのファセッティングにもつながる。ほとんど全ての場合において、いったんマスクにファセットが付けられると、最終的なエッチングされたプロファイルもファセットが付けられるが、これは、マスクの垂直プロファイルが一般にはエッチングされた材料に移されるからである。
【0034】
したがって、本発明の好ましい実施形態の例においては、上の例での第1堆積フェーズ404および第2堆積フェーズ408は、6サイクル交互に繰り返され、ここで第1堆積フェーズ404は2秒であり、第2堆積フェーズ408は25秒である。このような堆積は、第1堆積フェーズ404の第1堆積、およびそれから第2堆積フェーズ408の第2堆積、それから第1堆積フェーズ404の第3堆積、それから第2堆積フェーズ408の第4堆積を有し、これは第12堆積ができるまで繰り返される。
【0035】
図8は、248nmフォトレジストを用いたフォトレジストエッチングマスク804の上面図である。フォトレジストエッチングマスク804は、複数のフォトレジストフィーチャ808を有する。この例では、フォトレジストフィーチャ808は206nmのCD812を有する。この例では、CD812はフォトレジストフィーチャの直径である。
【0036】
図9は、上述の例を用いてフォトレジストエッチングマスク上に堆積された堆積レイヤ904の上面図である。堆積レイヤ904は、複数のフォトレジストフィーチャの中に位置する複数のフィーチャ908を有する。フィーチャ908は、この例では115nmであると計測されたCD912を有し、これはフォトレジストフィーチャのCD812の56%であり、よって堆積されたレイヤフィーチャのCD912は、フォトレジストフィーチャのCD812より44%小さい。この例では、CDはフィーチャの直径である。
【0037】
図10は、堆積レイヤ1008で覆われたフォトレジストマスク1004中のフィーチャ1002の断面図である。示されるように、フィーチャ1002は、実質的に垂直な側壁1010を有し、よってフィーチャの幅はフィーチャ1002の長さに沿って実質的に同じである。加えて、側壁上のレイヤは非常にコンフォーマル(conformal)であり、よってレイヤは、フィーチャの上部から底部まで均質な厚さを有する。
【0038】
図12は、248nmフォトレジストを用いて形成されたフォトレジストマスク1204におけるフィーチャ1202の断面図である。この例では、フォトレジストフィーチャは250nmのCDを有する。2フェーズ堆積が用いられて、フォトレジストマスク1204の側壁上に堆積レイヤを提供する。2フェーズ堆積は、前の例とは異なるレシピを用いえる。図13は、堆積レイヤ1208で覆われたフォトレジストマスク1204中のフィーチャ1202の断面図である。堆積レイヤ1208中のフィーチャのCDは140nmである。堆積レイヤ1208中のフィーチャは、フォトレジストの下のレイヤをエッチングするのに用いられる。図14は、堆積レイヤおよびフォトレジストレイヤが剥離された後に、堆積レイヤ中のフィーチャを通してフォトレジストの下でレイヤ1408内にエッチングされたフィーチャ1404の断面図である。フィーチャ1404のCDは140nmである。
【0039】
第1堆積フェーズ404および第2堆積フェーズ408のエッチング時間の比を制御できる能力は他の制御変数を提供する。適切な比は、図3Bに示されるような実質的に垂直でコンフォーマルな側壁を提供する。そのような堆積レイヤは、フォトレジストマスクを保護し、エッチング選択性を高めることができる。堆積プロファイルを制御するのに用いられえる本発明による他の制御パラメータは、サイクル数、総体積時間、堆積1/堆積2の時間比、ガス化学物質比(例えばCH3F/O2比またはC4F6/O2比)である。CH3Fの代わりにCH2F2、またはC4F6の代わりにC4F8のような他のガス化学物質も用いられえる。
【0040】
フォトレジストを変えることなく、より小さい微小寸法を持つフィーチャを形成できる能力は、新しいリソグラフィ機器を購入することなく、より小さいフィーチャを可能にする。フォトレジストのより新しい世代が用いられ、本発明は、フォトレジストの新しい世代のための小さいCDを提供する。
【0041】
他の実施形態において、3つ以上の異なる堆積フェーズを提供する3つ以上の異なるガス化学物質が用いられえる。
【0042】
導電性レイヤエッチングの例
【0043】
金属コネクタまたはフラッシュメモリのようなメモリデバイスのような導電性ラインの形成においては、導電性ラインの厚さを増し、および/または導電性ラインの間の間隔のCDを減らすことが望ましい。図15Aは、導電性ラインのためのフォトレジストマスクの断面図であり、従来技術によるライン間の間隔が狭すぎる場合である。ウェーハのような基板1504上にはバリア層1506が置かれえる。バリア層1506上には、金属レイヤまたはポリシリコンレイヤのような導電性レイヤ1508が形成される。導電性レイヤ1508上には、DARCレイヤのような反射防止膜(ARL)1510が形成される。フォトレジストマスク1512はARL1510上に形成される。この例では、フォトレジストマスク1512は、ラインマスク1514の間の空間中に形成されたフォトレジスト残渣1518を持つラインマスク1514を形成する。フォトレジスト残渣1518の存在は、ラインマスク1514間に狭すぎる間隔を提供することによって引き起こされるが、これは小さい空間から残渣を除去することがより困難だからである。これは、提供されえる導電性ラインの密度を制限しえる。
【0044】
図15Bは、狭すぎる間隔によって生じる問題を克服しようと従来技術において用いられる、導電性ラインを作るためのフォトレジストマスク1512bの他の断面図である。この例におけるラインマスク1514bは、より広い間隔1520を可能にしてレジスト残渣を防ぎ、前の例と同じピッチつまり密度を維持するために、より細くされる。このアプローチの欠点のうちの1つは、より細いラインマスク1514bはより細いラインにつながることである。より細いラインは、信頼性が落ち、パフォーマンスも下がることにつながりえる。より細いラインは、より小さいトランジスタ領域につながりえ、これはショートチャネル効果およびショートチャネル効果および高ワードライン抵抗(速度低下を引き起こす)のような他のパフォーマンス上の問題を生じえる。
【0045】
図15Cは、狭すぎる間隔によって生じる問題を克服しようと従来技術において用いられる、導電性ラインを作るためのフォトレジストマスク1512cの他の断面図である。ある応用例においては、ラインマスク1514cが間隔1522と同じ幅を有するのが望ましい。この例ではレジスト残渣を防ぐために間隔1522はより広く作られているので、ラインマスク1514cもより広い。その結果、ピッチは広がり、ラインの密度は減る。
【0046】
より広いライン幅を維持しつつ、ライン間の間隔を減らすことによって、より密に配置された導電性ラインを提供することが望ましい。
【0047】
図2に示される高レベルプロセスは、本発明のこの実施形態の理解をすすめるために用いられる。パターン付きフォトレジストマスクが提供される(ステップ204)。図16Aは、基板1604の上のバリア層1606の上にあるエッチングされるべき導電性レイヤ1608の概略断面図であり、これはマスクライン1614を形成するパターン付きフォトレジストマスク1612を持ち、その間にはマスクスペース1620を持ち、それらはARL1610の上にあり、それはエッチングされるべき導電性レイヤ1608の上にある。フォトレジストマスクは、間隔の幅1616である間隔微小寸法(CD)、およびマスクライン1614の幅1626であるラインCDを有する。現在、248nmフォトレジストについては、間隔幅CDについての典型的なCDは、0.16μmである。一般に、フォトレジスト中の間隔の幅は、そのスペース中にフォトレジストの残渣がないようにフォトレジスト中にスペースを形成するように充分に広く作られる。フォトレジストマスクラインの幅は、導電性ラインの密度が増されるように充分に細く作られる。
【0048】
それから間隔の幅を減らすために、フォトレジストフィーチャの側壁上にコンフォーマルレイヤが堆積される(ステップ208)。図16Bは、マスク1612の側壁上に堆積されたレイヤ1630を持つパターン付きフォトレジストマスク1612の概略断面図である。堆積されたレイヤ1630は、マスクスペース内に堆積されたレイヤ間隔1632を形成し、ここで堆積されたレイヤスペース1632は、マスクスペースの幅1616より小さい低減された幅(CD)1634を有する。加えて、堆積されたレイヤ1630は、マスクライン1614の幅1626より大きい幅1638を持つ堆積されたレイヤマスクラインを形成する。好ましくは、堆積されたレイヤスペース1632の低減された幅1634は、マスクスペース1620の幅1616より少なくとも20%少ない(すなわちマスクスペース1620の幅1616の80%より大きくない)。より好ましくは、堆積されたレイヤスペース1632の低減された幅1634は、マスクスペース1620の幅1616より少なくとも50%少ない(すなわちマスクスペース1620の幅1616の50%より大きくない)。最も好ましくは、堆積されたレイヤスペース1632の低減された幅1634は、マスクスペース1620の幅1616より少なくとも70%少ない(すなわちマスクスペース1620の幅1616の30%より大きくない)。堆積されたレイヤは実質的に垂直な側壁1642を形成し、これが示されるように非常にコンフォーマルである(conformal)ことも望ましい。実質的に垂直な側壁の一例は、底部から上部で、スペースの底部に対して88°から90°の間の角を成す側壁である。コンフォーマルな側壁は、スペースの上部から底部まで実質的に同じ厚さを有する堆積レイヤを有する。導電性レイヤエッチングのためのこのプロセスは、単一の堆積でコンフォーマルなレイヤを提供することができる。
【0049】
導電性レイヤをエッチングする好ましい実施形態において、堆積レイヤは、全ての向きにおいてコンフォーマルである(等方性)。この結果、ARL1610上のレイヤがマスクの側壁上のレイヤとほぼ同じ厚さになる。
【0050】
導電性レイヤ1608は、堆積レイヤ1630を通してエッチングされえる(ステップ212)。この例では、エッチングステップは、図17に示されるように少なくとも2つの別個のエッチングを備える。非等方性堆積レイヤエッチングは、堆積レイヤ1630をエッチングするために用いられる(ステップ1704)。図16Cは、堆積されたレイヤが非等方性的にエッチングされた後の基板の断面図である。残っている堆積されたレイヤは、マスクライン1614の周りに側壁1642を形成する。非等方性導電性レイヤエッチングは、導電性レイヤ1608の中へエッチングするのに用いられる(ステップ1708)。図16Dは、導電性レイヤがエッチングされて、その間に間隔1650を持つ導電性ライン1646を形成した後の基板の断面図である。図16Dに示されるように、導電性ライン1646は幅1648を有し、導電性ライン間の間隔は幅1652を有する。好ましくは、導電性ラインの間の間隔1650の幅1652は、マスクライン間の間隔1620の幅1616より少なくとも20%小さい。より好ましくは、導電性ラインの間の間隔1650の幅1652は、マスクライン間の間隔1620の幅1616より少なくとも50%小さい。最も好ましくは、導電性ラインの間の間隔1650の幅1652は、マスクライン間の間隔1620の幅1616より少なくとも70%小さい。
【0051】
フォトレジストおよび堆積されたレイヤはそれから剥離される(ステップ216)。これは、単一のステップまたは別個の堆積されたレイヤを除去するステップおよびフォトレジスト剥離ステップを持つ2つの別個のステップとしてなされえる。アッシングが剥離プロセスのために用いられえる。図16Eは、堆積されたレイヤおよびフォトレジストマスクが除去された後のスタック1600を示す。追加のプロセスが実行されえる(ステップ220)。例えば、導電性ラインは、メモリデバイスの一部になるよう形成されえる。
【0052】
結果として生じる構造は、より少ない間隔およびより広い導電性ラインを持つより高い密度のデバイスを提供する。この例では、導電性ライン1646の幅1648は、間隔1650の幅1652にほぼ等しい。他の間隔幅に対する導電性ラインの比がこの実施形態によって提供されえる。好ましくは、マスクラインの間の間隔の幅に対するマスクラインの幅の比は、1:1より小さく、ここで導電性ラインの間の間隔に対する導電性ラインの幅の比は1:1より小さくはなく、むしろ好ましくは1:1より大きい。そのような比は、より高い密度のメモリデバイスを提供するのに有用でありえ、ここで導電性レイヤはポリシリコンである。
【0053】
本発明の他の実施形態においては、マスクラインは、間隔の幅とほぼ等しい幅を有する。図18Aは、基板1804の上のバリア層1806の上にあるエッチングされるべき導電性レイヤ1808の概略断面図であり、これはマスクライン1814を形成するパターン付きフォトレジストマスク1812を持ち、その間にはマスクスペース1820を持ち、それらはARL1810の上にあり、それはエッチングされるべき導電性レイヤ1808の上にある。フォトレジストマスクは、間隔の幅1816である間隔微小寸法(CD)、およびマスクライン1814の幅1826であるラインCDを有する。一般に、フォトレジスト中の間隔の幅は、そのスペース中にフォトレジストの残渣がないようにフォトレジスト中にスペースを形成するように充分に広く作られる。
【0054】
それから間隔の幅を減らすために、フォトレジストフィーチャの側壁上にコンフォーマルレイヤが堆積される(ステップ208)。図18Bは、マスク1812の側壁上に堆積されたレイヤ1830を持つパターン付きフォトレジストマスク1812の概略断面図である。堆積されたレイヤ1830は、マスクスペース内に堆積されたレイヤ間隔1832を形成し、ここで堆積されたレイヤスペース1832は、マスクスペースの幅1816より小さい低減された幅(CD)1834を有する。加えて、堆積されたレイヤ1830は、マスクライン1814の幅1826より大きい幅1838を持つ堆積されたレイヤマスクラインを形成する。
【0055】
導電性レイヤ1808は、堆積レイヤ1830を通してエッチングされえる(ステップ212)。図18Cは、導電性レイヤがエッチングされて、その間に間隔1850を持つ導電性ライン1846を形成した後の基板の断面図である。図18Cに示されるように、導電性ライン1846は幅1848を有し、導電性ライン間の間隔は幅1852を有する。
【0056】
フォトレジストおよび堆積されたレイヤはそれから剥離される(ステップ216)。図18Dは、堆積されたレイヤおよびフォトレジストマスクが除去された後のスタック1800を示す。追加のプロセスが実行されえる(ステップ220)。例えば、金属ラインは、さまざまなデバイスを電気的に接続するのに用いられえる。
【0057】
結果として生じる構造は、より密に間隔が置かれたより広い導電性ワイヤを提供する。この例では、導電性金属ラインは、前になされたのと同じ密度を有しえるが、より小さい間隔を持つより広い導電性ラインを提供することは、低減された抵抗を提供することによるように、導電性ラインのパフォーマンスを改善する。本発明は、オリジナルのマスクのライン幅よりも100%より大きい分、広い導電性ライン幅を提供しえる。より好ましくは、導電性ライン幅はオリジナルのマスクのライン幅より150%より大きい分、広い。この実施形態において、堆積ステップは順番になされ、同時ではない。
【0058】
例示的レシピ
【0059】
例示的レシピにおいて、堆積レイヤおよび導電性レイヤを堆積およびエッチングするのに用いられえるデバイスは、カリフォルニア州、FremontのLAM Research Corporation≡によって作られる2300 Versys≡である。図19は、堆積レイヤを堆積およびエッチングの両方に用いられるそのような装置1900の概略図である。プラズマ処理チャンバ1900は、誘導性アンテナ(またはコイル)1902、ガス分配板(GDP)1904、基板支持1908、ガスソース1910、および排気ポンプ1920を備える。ガスソース1910は、ガス分配板1904と流体連通し、堆積ガスソース1912およびエッチングガスソース1916を備える。ガスソース1910は、第2エッチングまたは堆積ガスソースのような追加のガスソースを備えうる。プラズマ処理チャンバ1900内では、基板1604は基板支持1908上に配置される。基板支持1908は、基板1604を支持する適切な基板チャッキングメカニズム(例えば静電、機械クランピングなど)を組み込む。リアクタトップ1928は水晶誘電体窓1976を組み込み、これはアンテナ1902からチャンバ内へのエネルギーの伝送を可能にする。誘電体窓1976、基板支持1908、および陽極処理アルミニウムチャンバ壁1952は閉じ込めプラズマ容積を定義する。ガスは、ガスソース1910によって閉じ込めプラズマ容積に供給され、排気ポンプ1920によって排気口を通して閉じ込めプラズマ容積から排気される。第1RFソース1944は、電気的にアンテナに接続される。第2RFソース1948は、電気的に基板支持1908に接続される。この例では、第1RFソース1944は、13.56MHzの周波数を持つ信号を供給し、第2RFソース1948は、13.56MHzの周波数を持つ信号を供給する。
【0060】
堆積レイヤの堆積のあいだ(ステップ208)、10mTorrの圧力がチャンバに供給される。第1RFソース1944は、1000ワット(TCPパワー)をアンテナ1902によって誘電体窓1976を通してプラズマ容積1940に供給する。基板支持1908にはバイアスパワーは供給されない。堆積ガスソース1912は、50sccmのSiCl4および100sccmのO2のフローを15秒の堆積のあいだ供給する。これは、1,000〜2,000Åの厚さのSiClxOyのレイヤを形成する。このような膜は、酸化物膜でありえ、これはエッチングに耐えるだけ充分に強い。
【0061】
堆積レイヤの非等方性エッチング(ステップ1704)のあいだ、5mTorrの圧力がチャンバに供給される。第1RFソース1994は、500ワットをアンテナ1902によってプラズマ容積1940に供給する。ー175ボルトのバイアスが基板支持に供給され、エッチングを促進するために陽イオンを基板へと加速する。エッチングガスソース1916は100sccmのCF4を供給する。
【0062】
導電性レイヤの非等方性エッチング(ステップ1708)は、4つのエッチング、すなわちBT(ブレークスルー)エッチング、ME1(メインエッチング1)、ME2(メインエッチング2)、およびOE(オーバーエッチング)を用いて達成される。BTについては5mTorrの圧力が供給される。500ワットがアンテナ1902によってチャンバ1900に供給される。ー175ボルトのバイアスが基板支持1908に供給され、エッチングを促進するために陽イオンを基板へと加速する。エッチングソースは、100sccmのCF4を約10秒供給する。
【0063】
ME1については、10mTorrの圧力が供給される。800ワットがアンテナ1902によってチャンバ1900に供給される。ー90ボルトのバイアスが基板支持1908に供給され、エッチングを促進するために陽イオンを基板へと加速する。エッチングソースは、100sccmのCl2を、100sccmのHBr、および5sccmのO2を約45秒供給する。
【0064】
ME2については、20mTorrの圧力が供給される。400ワットがアンテナ1902によってチャンバ1900に供給される。ー170ボルトのバイアスが基板支持1908に供給され、エッチングを促進するために陽イオンを基板へと加速する。エッチングソースは、20sccmのCl2を、360sccmのHBr、および5sccmのO2を供給する。このエッチングをいつ止めるかを決定するためにエンドポイント検出が用いられる。
【0065】
OEについては、60mTorrの圧力が供給される。500ワットがアンテナ1902によってチャンバ1900に供給される。ー210ボルトのバイアスが基板支持1908に供給され、エッチングを促進するために陽イオンを基板へと加速する。エッチングソースは、267sccmのHeを、133sccmのHBr、および2sccmのO2を約80秒供給する。
【0066】
他の実施形態はマスクのためにハードマスクを用いえる。そのような実施形態においては、フォトレジストマスクは、ハードマスクを開くために用いられえる。堆積レイヤは、間隔を狭くするためにハードマスク上に配置されえる。代替として、堆積レイヤは、ハードマスクをエッチングする前にフォトレジスト上に配置されえる。
【0067】
本発明は、いくつかの好ましい実施形態について説明されてきたが、本発明の範囲に含まれる変更、組み合わせ、および等価物が存在する。また本発明の方法および装置を実現する多くの代替手段が存在ことにも注意されたい。したがって添付の特許請求の範囲は、全てのそのような変更、組み合わせ、改変、およびさまざまな代替等価物を本発明の真の精神および範囲に含まれるものとして解釈されるべきであることが意図されている。
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体デバイスの形成に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体ウェーハ処理のあいだ、半導体デバイスのフィーチャは、ウェーハにおいてよく知られたパターン付けおよびエッチング処理を用いて定義される。これらのプロセスにおいて、フォトレジスト(PR)材料は、ウェーハ上に堆積され、それからレチクルによってフィルタされた光に露光される。一般にレチクルは、レチクルを通って光が伝搬することを阻止する見本のフィーチャ形状でパターン付けされるガラス板である。
【0003】
レチクルを通って伝搬した後、光はフォトレジスト材料の表面に達する。光は、現像機がフォトレジスト材料の一部を除去できるようにフォトレジスト材料の化学構成を変化させる。ポジフォトレジスト材料の場合、露光された領域が除去され、ネガフォトレジスト材料の場合、露光されていない領域が除去される。その後、ウェーハはエッチングされ、フォトレジスト材料によってもはや保護されていない領域から下位材料を除去し、それによってウェーハ中に所望のフィーチャを定義する。
【0004】
フォトレジストのさまざまな生成が知られる。遠紫外線(DUV)フォトレジストは、248nmの光によって露光される。理解をすすめるために、図1Aは、スタック100を形成する、エッチングされるべきレイヤ108上にあるARL(反射防止膜)110上にあるパターン付きフォトレジストレイヤ112を持つ基板104上のレイヤ108の概略断面図である。フォトレジストパターンは、微小寸法(CD)を有し、これは最も小さいフィーチャである幅116でありえる。現在、248nmフォトレジストについては、従来のプロセスを用いて、フォトレジストについての典型的なCDは230〜250nmでありえる。波長に依存する光学特性のために、より長い波長によって露光されるフォトレジストは、より大きい理論最小微小寸法を有する。
【0005】
フィーチャ120は、図1Bに示されるようにフォトレジストパターンを通してそれからエッチングされえる。理想的には、フィーチャのCD(フィーチャの幅)は、フォトレジスト112におけるフィーチャのCD116に等しい。実際には、フィーチャ116のフィーチャのCDは、ファセッティング、フォトレジストのエロージョン、またはアンダーカッティングのためにフォトレジスト112のCDよりも大きいことがありえる。フィーチャは、テーパーが付けられることもありえ、ここでフィーチャのCDは、少なくともフォトレジストのCDと同じくらい大きいが、フィーチャはテーパーのためにフィーチャの底部近くではより小さい幅しか有しない。そのようなテーパリングは信頼性の低いフィーチャを提供しえる。
【0006】
より小さいCDを持つフィーチャを提供するために、より短い波長光を用いて形成されたフィーチャが追求されている。193nmフォトレジストは、193nm光によって露光される。位相シフトレチクルおよび他の技術を用いて、193nmフォトレジストを用いて90〜100nmCDフォトレジストパターンが形成されえる。これは、90〜100nmのCDを持つフィーチャを提供することを可能にする。157nmフォトレジストは、157nm光によって露光される。位相シフトレチクルおよび他の技術を用いて、サブ90nmCDフォトレジストパターンが形成されえる。これは、サブ90nmのCDを持つフィーチャを提供することを可能にする。
【0007】
より短い波長のフォトレジストの使用は、より長い波長を用いたフォトレジストに対してさらなる問題を引き起こしえる。理論限界に近いCDを得るために、リソグラフィ装置は、より精密でなければならず、これはより高価なリソグラフィ機器を要求する。現在、193nmフォトレジストおよび157nmフォトレジストは、より長い波長のフォトレジストほど高い選択性を有していないかもしれず、プラズマエッチング条件においてより容易に変形するかもしれない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
メモリデバイスの形成におけるような導電性レイヤのエッチングにおいては、パフォーマンスを下げることなくデバイス密度を高めることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前述を達成するために、本発明の目的によれば、レイヤ中にフィーチャを形成する方法が提供される。前記レイヤ上にフォトレジストレイヤが形成される。前記フォトレジストレイヤをパターン付けすることによって、フォトレジスト側壁を持つフォトレジストフィーチャが形成され、前記フォトレジストフィーチャは第1微小寸法を有する。前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にコンフォーマルレイヤを堆積することによって、前記フォトレジストフィーチャの前記微小寸法が低減される。前記レイヤ内にフィーチャがエッチングされ、前記レイヤフィーチャは、前記第1微小寸法より小さい第2微小寸法を有する。
【0010】
本発明の他の実施形態において、レイヤ中にフィーチャを形成する方法が提供される。前記レイヤ上にフォトレジストレイヤが形成される。前記フォトレジストレイヤをパターン付けすることによって、フォトレジスト側壁を持つフォトレジストフィーチャが形成され、前記フォトレジストフィーチャは第1微小寸法を有する。前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にレイヤが堆積され、前記フォトレジストフィーチャの前記微小寸法が低減される。第1ガス化学物質での第1堆積によって第1堆積プラズマが形成され、第2ガス化学物質での第2堆積によって第2堆積プラズマが形成され、前記第1化学物質は前記第2化学物質と異なる。前記レイヤ内にフィーチャがエッチングされ、前記レイヤフィーチャは、第2微小寸法を有し、前記第2微小寸法は、前記第1微小寸法の70%より大きくない。
【0011】
本発明の他の実施形態においては、レイヤ中にフィーチャを形成する装置が提供され、前記レイヤは、基板によって支持され、前記レイヤは、第1CDを持つフォトレジストフィーチャを持つフォトレジストマスクによって覆われる。プラズマ処理チャンバは、プラズマ処理チャンバエンクロージャを形成するチャンバ壁、前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内で基板を支持する基板支持、前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内の圧力を制御する圧力レギュレータ、プラズマを維持するために前記プラズマ処理チャンバエンクロージャに電力を供給する少なくとも1つの電極、ガスを前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内に供給するガス吸気口、およびガスを前記プラズマ処理チャンバエンクロージャから排気するガス出口を備える。前記ガス吸気口と流体連通するガスソースは、第1堆積ガスソース、第2堆積ガスソース、およびエッチャントガスソースを備える。前記ガスソースおよび前記少なくとも1つの電極に制御可能に接続されたコントローラは、少なくとも1つのプロセッサ、およびコンピュータで読み取り可能な媒体を備える。前記コンピュータで読み取り可能な媒体は、前記フォトレジストフィーチャ内に、第2CDを持つフィーチャを形成するためにフォトレジストマスク上に側壁堆積を形成するよう少なくとも3つの堆積サイクルを行うコンピュータで読み取り可能なコード、前記少なくとも3つの堆積サイクルの完了後に、前記エッチャントガスソースから前記プラズマ処理チャンバへエッチャントガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、および前記エッチャントガスを用いて前記レイヤ中でフィーチャをエッチングするコンピュータで読み取り可能なコードであって、前記レイヤ中の前記フィーチャは第3CDを有するコードを備える。前記フォトレジストフィーチャ内に、第2CDを持つフィーチャを形成するためにフォトレジストマスク上に側壁堆積を形成するよう少なくとも3つの堆積サイクルを行うコンピュータで読み取り可能なコードは、前記第1堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへ第1堆積ガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、前記第1堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへの前記第1堆積ガスのフローを停止するコンピュータで読み取り可能なコード、前記第1堆積ガスの流れが停止された後で、前記第2堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへ第2堆積ガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、および前記第2堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへの前記第2堆積ガスのフローを停止するコンピュータで読み取り可能なコードを備える。
【0012】
本発明の他の実施形態においては、複数の導電性ラインを形成する方法が提供される。導電性レイヤが基板上に配置される。マスクが形成され、前記マスクは、前記マスクラインの間にマスク間隔を持つ複数のマスクラインを定義し、前記マスク間隔は幅を有し、前記マスクラインは幅および側壁を有する。マスクの前記側壁上にコンフォーマルレイヤが堆積される。マスクを通して前記導電性レイヤがエッチングされることによって、導電性ラインおよび前記導電性ライン間の間隔が形成され、前記導電性ラインは幅を有し、前記導電性ライン間の前記間隔は幅を有し、前記導電性ライン間の前記間隔の前記幅は、前記マスク間隔の前記幅より小さく、前記導電性ラインの前記幅は前記ラインマスクの前記幅より大きい。
【0013】
本発明のこれらおよび他の特徴は、本発明の詳細な説明において、添付の図を参照して以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1A】従来技術によるエッチングされたスタックの概略断面図である。
【図1B】従来技術によるエッチングされたスタックの概略断面図である。
【図2】本発明の実施形態において用いられえるプロセスの高レベルフロー図である。
【図3A】本発明の実施形態によって処理されたスタックの概略断面図である。
【図3B】本発明の実施形態によって処理されたスタックの概略断面図である。
【図3C】本発明の実施形態によって処理されたスタックの概略断面図である。
【図3D】本発明の実施形態によって処理されたスタックの概略断面図である。
【図4】CDを低減するためにフォトレジストフィーチャの側壁上にレイヤを堆積するステップのより詳細なフロー図である。
【図5】本発明を実施するのに用いられえるプラズマ処理チャンバの概略図である。
【図6】堆積レイヤ全体について第1堆積フェーズしか用いられない堆積レイヤの概略断面図である。
【図7】堆積レイヤ全体について第2堆積フェーズしか用いられない堆積レイヤの概略断面図である。
【図8】248nmフォトレジストを用いたフォトレジストエッチングマスクの上面図である。
【図9】フォトレジストエッチングマスク上に堆積された堆積レイヤの上面図である。
【図10】堆積レイヤで覆われたフォトレジストマスク中のフィーチャの断面図である。
【図11A】本発明の実施形態において用いられるコントローラを実現するのに適するコンピュータシステムの図である。
【図11B】本発明の実施形態において用いられるコントローラを実現するのに適するコンピュータシステムの図である。
【図12】248nmフォトレジストを用いて形成されたフォトレジストマスク中のフィーチャの断面図である。
【図13】堆積レイヤで覆われたフォトレジストマスク中のフィーチャの断面図である。
【図14】堆積レイヤおよびフォトレジストレイヤが剥離された後に、堆積レイヤ中のフィーチャを通してフォトレジストの下でレイヤ内にエッチングされたフィーチャの断面図である。
【図15A】従来技術によって導電性ラインを作るためのフォトレジストマスクの断面図である。
【図15B】従来技術によって導電性ラインを作るためのフォトレジストマスクの断面図である。
【図15C】従来技術によって導電性ラインを作るためのフォトレジストマスクの断面図である。
【図16A】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図16B】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図16C】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図16D】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図16E】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図17】エッチングステップのフロー図である。
【図18A】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図18B】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図18C】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図18D】本発明の実施形態によって処理される導電性レイヤの概略断面図である。
【図19】導電性レイヤをエッチングするために本発明を実施するのに用いられえる装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明は、添付図面の図中で限定によってではなく例示によって示され、同様の番号は同様の要素を示す。
【0016】
本発明は、添付の図面に示されるように、そのいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明される。以下の記載において、本発明の完全な理解を提供するために多くの具体的な詳細が述べられる。しかし当業者には、本発明はこれら具体的な詳細の一部または全てがなくても実施できることが明らかだろう。他の場合には、本発明の趣旨を不必要にぼかさないために、よく知られたプロセスステップおよび/または構成は詳細に記載されていない。
【0017】
本発明は、小さい微小寸法(CD)を持つフィーチャを提供する。より具体的には、本発明は、フィーチャをエッチングするのに用いられるフォトレジストパターンのCDより小さいCDを持つフィーチャを提供する。
【0018】
理解を進めるために、図2は、本発明の実施形態において用いられえるプロセスの高レベルフロー図である。パターン付きフォトレジストマスクが提供される(ステップ204)。図3Aは、スタック300を形成する、エッチングされるべきレイヤ308上にあるARL310上にあるフィーチャ314を持つパターン付きフォトレジストマスク312を持つ基板304上のエッチングされるべきレイヤ308の概略断面図である。フォトレジストマスクは、フォトレジストフィーチャ微小寸法(CD)を有し、これは最も小さい可能なフィーチャの幅316の最も広い部分でありえる。現在、248nmフォトレジストについては、フォトレジストの典型的なCDは、従来のプロセスを用いて230〜250nmでありえる。
【0019】
CDを低減するために、それからレイヤがフォトレジストフィーチャの側壁上に堆積される(208)。図3Bは、フィーチャ314の側壁上に堆積されたレイヤ320を持つパターン付きフォトレジストマスク312の概略断面図である。堆積されたレイヤ320は、堆積されたレイヤフィーチャ322をフォトレジストフィーチャ314内に形成し、ここで堆積されたレイヤフィーチャ322は、フォトレジストフィーチャ314のCD316より小さい低減されたCD324を有する。好ましくは、堆積されたレイヤフィーチャ322の低減されたCD324は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも30%は小さい(すなわちフォトレジストフィーチャのCD316の70%より大きくはない)。より好ましくは、堆積されたレイヤフィーチャ322の低減されたCD324は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも40%は小さい(すなわちフォトレジストフィーチャのCD316の60%より大きくはない)。最も好ましくは、堆積されたレイヤフィーチャ322の低減されたCD324は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも50%は小さい(すなわちフォトレジストフィーチャのCD316の50%より大きくはない)。例えば、堆積されたレイヤフィーチャは、フォトレジストフィーチャのCD316より99%小さい低減されたCD316を有しえる。堆積されたレイヤフィーチャ322は、示されるように非常にコンフォーマルである、実質的に垂直な側壁328を有することも望ましい。実質的に垂直な側壁の例は、底部から上部で、フィーチャの底部に対して88°から90°の間の角を成す側壁である。コンフォーマルな側壁は、フィーチャの上部から底部まで実質的に同じ厚さを有する堆積レイヤを有する。非コンフォーマル側壁は、ファセッティング(faceting)またはブレッドロウフィング(bread-loafing)形状を形成しえ、これは実質的に垂直な側壁ではない。テーパーが付けられた側壁(ファセット形成から)またはブレッドロウフィング側壁は、堆積されたレイヤのCDを増し、低質なエッチングマスクを提供しえる。好ましくは、側壁上の堆積は、フォトレジストフィーチャの底部上の堆積よりも厚い。より好ましくは、フォトレジストフィーチャの底部上にはレイヤが堆積されない。
【0020】
それからフィーチャは、エッチングされるべきレイヤ308内へと堆積されたレイヤフィーチャ322を通してエッチングされる(ステップ212)。図3Cは、エッチングされるべきレイヤ308内へとエッチングされたフィーチャ332を示す。この例では、エッチングされるべきレイヤ308内へとエッチングされたフィーチャ332は、CD336を有し、これは堆積されたレイヤフィーチャ322のCD324に等しい。実際にはあ、フィーチャ332のCD336は、堆積されたレイヤ320のフィーチャ322のCD324よりわずかに大きいかもしれない。しかし、堆積されたレイヤフィーチャ322のCD324は、フォトレジスト312のCD316より大幅に小さいので、エッチングされるべきレイヤ308内のフィーチャ332のCD336は、依然としてフォトレジスト312のCD316よりも小さい。もし堆積されたレイヤのCD324がフォトレジストのCDよりわずかに小さいなら、またはもし堆積されたレイヤにファセットが付けられ、またはブレッドロウフが付けられたなら、エッチングされるべきレイヤのCDは、フォトレジストのCDより小さくないかもしれない。加えて、ファセットまたはブレッドロウフが付けられた堆積されたレイヤは、ファセット付きまたは不規則な形状のフィーチャをエッチングされるべきレイヤ内に生じえる。フォトレジストフィーチャの底部上の堆積を最小化することも望ましい。好ましくは、エッチングされるべきレイヤ308内にエッチングされたフィーチャ332のCD336は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも30%小さい。より好ましくは、エッチングされるべきレイヤ308内にエッチングされたフィーチャ332のCD336は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも40%小さい。最も好ましくは、エッチングされるべきレイヤ308内にエッチングされたフィーチャ332のCD336は、フォトレジストフィーチャのCD316よりも少なくとも50%小さい。
【0021】
フォトレジストおよび堆積されたレイヤは、それから剥離されえる(ステップ216)。これは単一のステップまたは別個の堆積レイヤ除去ステップおよびフォトレジスト剥離ステップを持つ2つの別個のステップとしてなされえる。アッシングが剥離プロセスのために用いられえる。図3Dは、堆積されたレイヤおよびフォトレジストマスクが除去された後のスタック300を示す。追加の形成ステップが実行されえる(ステップ220)。例えば、コンタクト340がフィーチャ中に形成されえる。デュアルダマシン構造を提供するために、コンタクトが形成される前にトレンチがエッチングされえる。追加のプロセスがコンタクトが形成された後に実行されえる。
【0022】
図4は、フォトレジストフィーチャの側壁上にレイヤを堆積してCDを減らすステップ208のより詳細なフロー図である。この実施形態においては、フォトレジストフィーチャの側壁上にレイヤを堆積してCDを低減するステップ208は、第1堆積フェーズ404および第2堆積フェーズ408を備える。
【0023】
誘電体エッチングの例
【0024】
図5は、レイヤを堆積し、エッチングし、および剥離するのに用いられえるプラズマ処理チャンバ500の概略図である。プラズマ処理チャンバ500は、閉じ込めリング502、上部電極504、下部電極508、ガスソース510、および排気ポンプ520を備える。ガスソース510は、第1堆積ガスソース512および第2堆積ガスソース516を備える。ガスソース510は、エッチングガスソース518のような追加のガスソースを備えうる。プラズマ処理チャンバ500内では、基板304は下部電極508上に配置される。下部電極508は、基板304を保持する適切な基板チャッキングメカニズム(例えば静電、機械クランピングのような)を組み込む。リアクタトップ528は、下部電極508に直接に対向するよう配置される上部電極504を組み込む。上部電極504、下部電極508、および閉じ込めリング502は、閉じ込めプラズマ容積を定義する。ガスがガスソース510によって閉じ込めプラズマ容積に供給され、排気ポンプ520によって閉じ込めリング502および排気口を通して閉じ込めプラズマ容積から排気される。第1RFソース544は、上部電極504に電気的に接続される。第2RFソース548は、下部電極508に電気的に接続される。チャンバ壁552は、閉じ込めリング502、上部電極504、および下部電極508を囲む。第1RFソース544および第2RFソース548は、27MHz電力源および2MHz電力源を備えうる。RF電力を電極に接続する異なる組み合わせが可能である。カリフォルニア州、FremontのLAM Research Corporation≡によって作られた、チャンバに取り付けられたTurbo Pumpを持つExelan HPと基本的に同じである、Exelan HPT≡は、本発明の好ましい実施形態において用いられえ、ここで27MHzおよび2MHzの両方の電力源が、下部電極に接続された第2RF電力ソース548を構成し、上部電極は接地される。コントローラ535は、RFソース544、548、排気ポンプ520、およびガスソース510に制御可能に接続される。エッチングされるべきレイヤ308がシリコン酸化物または有機珪酸塩ガラスのような誘電体レイヤであるときには、Exelan HPTが用いられえる。
【0025】
図11Aおよび11Bは、本発明の実施形態において用いられるコントローラ535を実現するのに適したコンピュータシステム1300を示す。図11Aは、このコンピュータシステムの一つの可能な物理的形態を示す。もちろんコンピュータシステムは、集積回路、プリント基板、および小型携帯機器から、大型のスーパーコンピュータに至るまで多くの物理的形態をとりえる。コンピュータシステム1300は、モニタ1302、ディスプレイ1304、筐体1306、ディスクドライブ1308、キーボード1310、およびマウス1312を含む。ディスク1314は、データをコンピュータシステム1300に転送し、かつデータをコンピュータシステム1300から転送するために用いられるコンピュータ読み取り可能な媒体である。
【0026】
図11Bは、コンピュータ1300のブロック図の例である。システムバス1320に接続されているのは、さまざまなサブシステムである。プロセッサ(群)1322(中央処理装置、すなわちCPUとも呼ばれる)は、メモリ1324を含む記憶装置に結合されている。メモリ1324は、ランダムアクセスメモリ(RAM)および読み出し専用メモリ(ROM)を含む。この技術ではよく知られるようにROMは、データおよび命令を単一方向にCPUおよびRAMに転送するようにはたらき、RAMは、典型的にはデータおよび命令を双方向に転送するのに用いられる。メモリのこれら両方のタイプは、以下に述べるコンピュータ読み出し可能な適当な媒体を含みえる。固定ディスク1326はまた、双方向でCPU1322に結合され、追加のデータ記憶容量を提供し、また以下に述べるコンピュータ読み出し可能な適当な媒体を含みえる。固定ディスク1326は、プログラム、データなどを記憶するのに用いられえて、典型的には一次記憶よりも低速な二次記憶媒体(ハードディスクのような)である。固定ディスク1326内に保持された情報は、適切な場合においては、メモリ1324の仮想メモリとして標準的なかたちで統合されえることが理解されよう。取り外し可能なディスク1314は、以下に説明するコンピュータ読み出し可能な媒体のいかなる形態をも取りえる。
【0027】
CPU1322はまた、ディスプレイ1304、キーボード1310、マウス1312およびスピーカ1330のようなさまざまな入力/出力装置に結合される。一般に入力/出力装置は、ビデオディスプレイ、トラックボール、マウス、キーボード、マイク、タッチパネルディスプレイ、トランスデューサカードリーダ、磁気または紙テープリーダ、タブレット、スタイラス、音声または手書き認識機、生体情報読み取り機、または他のコンピュータのいずれでもよい。CPU1322は追加で、ネットワークインタフェース1340を用いて他のコンピュータまたは通信ネットワークに結合されてもよい。そのようなネットワークインタフェースによりCPUは、上述の方法ステップを実行する過程で、ネットワークから情報を受け取り、または情報をネットワークに出力してもよい。さらに本発明の方法の実施形態は、CPU1322上だけで実行されてもよく、またはインターネットのようなネットワーク上で、処理の一部を担当する遠隔地にあるCPUと協働して実行されてもよい。
【0028】
さらに本発明の実施形態は、コンピュータによって実現できるさまざまな操作を実行するコンピュータコードを格納した、コンピュータによって読み出し可能な媒体を持つコンピュータ記憶製品に関する。媒体およびコンピュータコードは、本発明の目的のために特別に設計され構築されたものでもよく、またはコンピュータソフトウェア技術の当業者に既知の利用可能なものであってもよい。コンピュータ読み出し可能な媒体の例としては、これらに限定はされないが、ハードディスク、フレキシブルディスク、および磁気テープのような磁気媒体、CD−ROMおよびDVDおよびホログラフィックデバイスのような光媒体、フロプティカルディスクのような光磁気媒体、特定アプリケーション向け集積回路(ASIC)、プログラム可能な論理デバイス(PLD)、およびROMおよびRAMデバイスのように、プログラムコードを記憶し実行するために特別に構成されたハードウェアデバイスが挙げられる。コンピュータコードの例としては、コンパイラによって生成される機械語、およびインタープリタを用いてコンピュータによって実行可能なより高いレベルのコードを含むファイルが挙げられる。コンピュータで読み取り可能な媒体は、搬送波中で実現される、プロセッサによって実行される一連の命令を表すコンピュータデータ信号によって搬送されるコンピュータコードでありえる。
【0029】
他の例においては他の堆積装置が用いられえる。
【0030】
第1堆積フェーズ404の一例は、250sccm(標準立方センチメートル毎分)のArおよび50sccmのCH3Fである化学物質を用いた圧力60mTorrにおけるターボポンプのVatバルブを1000に設定することによって確立されるCH3F堆積でありえる。27MHzRFソースは、500ワットの電力を供給し、一方、2MHzのRFソースは、100ワットの電力を供給する。チャンバ温度は20℃に維持される。基板を冷やすためのヘリウム冷却圧力は15Torrである。
【0031】
第2堆積フェーズ408の一例は、270sccmのAr、12sccmのC4F6、8sccmのO2、および100sccmのCOである化学物質を用いた圧力50mTorrにおけるターボポンプのVatバルブを1000に設定することによって確立されるC4F6/O2/CO堆積でありえる。27MHzRFソースは、1500ワットの電力を供給し、一方、2MHzのRFソースは、480ワットの電力を供給する。チャンバ温度は20℃に維持される。基板を冷やすためのヘリウム冷却圧力は15Torrである。
【0032】
図6は、堆積レイヤ620の概略断面図であり、ここで第1堆積フェーズの堆積しか堆積レイヤ620の全体に用いられていない。堆積レイヤ620は、フォトレジストマスク612の上に形成され、それはARL610の上にあり、それはエッチングされるべきレイヤ608の上にあり、それは基板604の上にある。フォトレジストマスク612はフィーチャ614を形成する。この例では、第1堆積は、「ブレッドロウフ」堆積レイヤを形成する。ブレッドロウフ堆積レイヤは、フィーチャの上部付近でのより厚い側壁堆積632およびフィーチャの底部付近でのより薄い(またはまったくない)側壁堆積636によって特徴付けられる。したがって、この堆積は、非コンフォーマル側壁堆積を提供する。そのような堆積は、所望の実質的に垂直な側壁を提供しない。ブレッドロウフは、最終的には上部をくびれ切り、これはそれからマスキングレイヤとしては使えないが、これはコンタクトが閉じられてしまいそれ以上のエッチングがなされえないからである。
【0033】
図7は、堆積レイヤ720の概略断面図であり、ここでは第2堆積フェーズの堆積しか堆積レイヤ720の全体に用いられていない。堆積レイヤ720は、フォトレジストマスク712の上に形成され、それはARL710の上にあり、それはエッチングされるべきレイヤ708の上にあり、それは基板704の上にある。フォトレジストマスク712はフィーチャ714を形成する。この例では、第1堆積は、「ファセッティング」堆積レイヤを形成する。このファセッティング堆積レイヤは、フィーチャの上部付近でのより薄い(またはまったくない)側壁堆積732およびフィーチャの底部付近でのより厚い側壁堆積736によって特徴付けられる。したがって、この堆積も非コンフォーマル側壁堆積を提供する。もし上部付近の側壁が薄すぎるなら、フォトレジストマスク712のファセッティング740が生じる。そのような堆積は、所望の実質的に垂直な側壁を提供しない。フォトレジストマスクの角のファセッティングは、より低いエッチング選択性および速いマスクエロージョンを生じえる。マスクのファセッティングは、エッチングされたプロファイルのファセッティングにもつながる。ほとんど全ての場合において、いったんマスクにファセットが付けられると、最終的なエッチングされたプロファイルもファセットが付けられるが、これは、マスクの垂直プロファイルが一般にはエッチングされた材料に移されるからである。
【0034】
したがって、本発明の好ましい実施形態の例においては、上の例での第1堆積フェーズ404および第2堆積フェーズ408は、6サイクル交互に繰り返され、ここで第1堆積フェーズ404は2秒であり、第2堆積フェーズ408は25秒である。このような堆積は、第1堆積フェーズ404の第1堆積、およびそれから第2堆積フェーズ408の第2堆積、それから第1堆積フェーズ404の第3堆積、それから第2堆積フェーズ408の第4堆積を有し、これは第12堆積ができるまで繰り返される。
【0035】
図8は、248nmフォトレジストを用いたフォトレジストエッチングマスク804の上面図である。フォトレジストエッチングマスク804は、複数のフォトレジストフィーチャ808を有する。この例では、フォトレジストフィーチャ808は206nmのCD812を有する。この例では、CD812はフォトレジストフィーチャの直径である。
【0036】
図9は、上述の例を用いてフォトレジストエッチングマスク上に堆積された堆積レイヤ904の上面図である。堆積レイヤ904は、複数のフォトレジストフィーチャの中に位置する複数のフィーチャ908を有する。フィーチャ908は、この例では115nmであると計測されたCD912を有し、これはフォトレジストフィーチャのCD812の56%であり、よって堆積されたレイヤフィーチャのCD912は、フォトレジストフィーチャのCD812より44%小さい。この例では、CDはフィーチャの直径である。
【0037】
図10は、堆積レイヤ1008で覆われたフォトレジストマスク1004中のフィーチャ1002の断面図である。示されるように、フィーチャ1002は、実質的に垂直な側壁1010を有し、よってフィーチャの幅はフィーチャ1002の長さに沿って実質的に同じである。加えて、側壁上のレイヤは非常にコンフォーマル(conformal)であり、よってレイヤは、フィーチャの上部から底部まで均質な厚さを有する。
【0038】
図12は、248nmフォトレジストを用いて形成されたフォトレジストマスク1204におけるフィーチャ1202の断面図である。この例では、フォトレジストフィーチャは250nmのCDを有する。2フェーズ堆積が用いられて、フォトレジストマスク1204の側壁上に堆積レイヤを提供する。2フェーズ堆積は、前の例とは異なるレシピを用いえる。図13は、堆積レイヤ1208で覆われたフォトレジストマスク1204中のフィーチャ1202の断面図である。堆積レイヤ1208中のフィーチャのCDは140nmである。堆積レイヤ1208中のフィーチャは、フォトレジストの下のレイヤをエッチングするのに用いられる。図14は、堆積レイヤおよびフォトレジストレイヤが剥離された後に、堆積レイヤ中のフィーチャを通してフォトレジストの下でレイヤ1408内にエッチングされたフィーチャ1404の断面図である。フィーチャ1404のCDは140nmである。
【0039】
第1堆積フェーズ404および第2堆積フェーズ408のエッチング時間の比を制御できる能力は他の制御変数を提供する。適切な比は、図3Bに示されるような実質的に垂直でコンフォーマルな側壁を提供する。そのような堆積レイヤは、フォトレジストマスクを保護し、エッチング選択性を高めることができる。堆積プロファイルを制御するのに用いられえる本発明による他の制御パラメータは、サイクル数、総体積時間、堆積1/堆積2の時間比、ガス化学物質比(例えばCH3F/O2比またはC4F6/O2比)である。CH3Fの代わりにCH2F2、またはC4F6の代わりにC4F8のような他のガス化学物質も用いられえる。
【0040】
フォトレジストを変えることなく、より小さい微小寸法を持つフィーチャを形成できる能力は、新しいリソグラフィ機器を購入することなく、より小さいフィーチャを可能にする。フォトレジストのより新しい世代が用いられ、本発明は、フォトレジストの新しい世代のための小さいCDを提供する。
【0041】
他の実施形態において、3つ以上の異なる堆積フェーズを提供する3つ以上の異なるガス化学物質が用いられえる。
【0042】
導電性レイヤエッチングの例
【0043】
金属コネクタまたはフラッシュメモリのようなメモリデバイスのような導電性ラインの形成においては、導電性ラインの厚さを増し、および/または導電性ラインの間の間隔のCDを減らすことが望ましい。図15Aは、導電性ラインのためのフォトレジストマスクの断面図であり、従来技術によるライン間の間隔が狭すぎる場合である。ウェーハのような基板1504上にはバリア層1506が置かれえる。バリア層1506上には、金属レイヤまたはポリシリコンレイヤのような導電性レイヤ1508が形成される。導電性レイヤ1508上には、DARCレイヤのような反射防止膜(ARL)1510が形成される。フォトレジストマスク1512はARL1510上に形成される。この例では、フォトレジストマスク1512は、ラインマスク1514の間の空間中に形成されたフォトレジスト残渣1518を持つラインマスク1514を形成する。フォトレジスト残渣1518の存在は、ラインマスク1514間に狭すぎる間隔を提供することによって引き起こされるが、これは小さい空間から残渣を除去することがより困難だからである。これは、提供されえる導電性ラインの密度を制限しえる。
【0044】
図15Bは、狭すぎる間隔によって生じる問題を克服しようと従来技術において用いられる、導電性ラインを作るためのフォトレジストマスク1512bの他の断面図である。この例におけるラインマスク1514bは、より広い間隔1520を可能にしてレジスト残渣を防ぎ、前の例と同じピッチつまり密度を維持するために、より細くされる。このアプローチの欠点のうちの1つは、より細いラインマスク1514bはより細いラインにつながることである。より細いラインは、信頼性が落ち、パフォーマンスも下がることにつながりえる。より細いラインは、より小さいトランジスタ領域につながりえ、これはショートチャネル効果およびショートチャネル効果および高ワードライン抵抗(速度低下を引き起こす)のような他のパフォーマンス上の問題を生じえる。
【0045】
図15Cは、狭すぎる間隔によって生じる問題を克服しようと従来技術において用いられる、導電性ラインを作るためのフォトレジストマスク1512cの他の断面図である。ある応用例においては、ラインマスク1514cが間隔1522と同じ幅を有するのが望ましい。この例ではレジスト残渣を防ぐために間隔1522はより広く作られているので、ラインマスク1514cもより広い。その結果、ピッチは広がり、ラインの密度は減る。
【0046】
より広いライン幅を維持しつつ、ライン間の間隔を減らすことによって、より密に配置された導電性ラインを提供することが望ましい。
【0047】
図2に示される高レベルプロセスは、本発明のこの実施形態の理解をすすめるために用いられる。パターン付きフォトレジストマスクが提供される(ステップ204)。図16Aは、基板1604の上のバリア層1606の上にあるエッチングされるべき導電性レイヤ1608の概略断面図であり、これはマスクライン1614を形成するパターン付きフォトレジストマスク1612を持ち、その間にはマスクスペース1620を持ち、それらはARL1610の上にあり、それはエッチングされるべき導電性レイヤ1608の上にある。フォトレジストマスクは、間隔の幅1616である間隔微小寸法(CD)、およびマスクライン1614の幅1626であるラインCDを有する。現在、248nmフォトレジストについては、間隔幅CDについての典型的なCDは、0.16μmである。一般に、フォトレジスト中の間隔の幅は、そのスペース中にフォトレジストの残渣がないようにフォトレジスト中にスペースを形成するように充分に広く作られる。フォトレジストマスクラインの幅は、導電性ラインの密度が増されるように充分に細く作られる。
【0048】
それから間隔の幅を減らすために、フォトレジストフィーチャの側壁上にコンフォーマルレイヤが堆積される(ステップ208)。図16Bは、マスク1612の側壁上に堆積されたレイヤ1630を持つパターン付きフォトレジストマスク1612の概略断面図である。堆積されたレイヤ1630は、マスクスペース内に堆積されたレイヤ間隔1632を形成し、ここで堆積されたレイヤスペース1632は、マスクスペースの幅1616より小さい低減された幅(CD)1634を有する。加えて、堆積されたレイヤ1630は、マスクライン1614の幅1626より大きい幅1638を持つ堆積されたレイヤマスクラインを形成する。好ましくは、堆積されたレイヤスペース1632の低減された幅1634は、マスクスペース1620の幅1616より少なくとも20%少ない(すなわちマスクスペース1620の幅1616の80%より大きくない)。より好ましくは、堆積されたレイヤスペース1632の低減された幅1634は、マスクスペース1620の幅1616より少なくとも50%少ない(すなわちマスクスペース1620の幅1616の50%より大きくない)。最も好ましくは、堆積されたレイヤスペース1632の低減された幅1634は、マスクスペース1620の幅1616より少なくとも70%少ない(すなわちマスクスペース1620の幅1616の30%より大きくない)。堆積されたレイヤは実質的に垂直な側壁1642を形成し、これが示されるように非常にコンフォーマルである(conformal)ことも望ましい。実質的に垂直な側壁の一例は、底部から上部で、スペースの底部に対して88°から90°の間の角を成す側壁である。コンフォーマルな側壁は、スペースの上部から底部まで実質的に同じ厚さを有する堆積レイヤを有する。導電性レイヤエッチングのためのこのプロセスは、単一の堆積でコンフォーマルなレイヤを提供することができる。
【0049】
導電性レイヤをエッチングする好ましい実施形態において、堆積レイヤは、全ての向きにおいてコンフォーマルである(等方性)。この結果、ARL1610上のレイヤがマスクの側壁上のレイヤとほぼ同じ厚さになる。
【0050】
導電性レイヤ1608は、堆積レイヤ1630を通してエッチングされえる(ステップ212)。この例では、エッチングステップは、図17に示されるように少なくとも2つの別個のエッチングを備える。非等方性堆積レイヤエッチングは、堆積レイヤ1630をエッチングするために用いられる(ステップ1704)。図16Cは、堆積されたレイヤが非等方性的にエッチングされた後の基板の断面図である。残っている堆積されたレイヤは、マスクライン1614の周りに側壁1642を形成する。非等方性導電性レイヤエッチングは、導電性レイヤ1608の中へエッチングするのに用いられる(ステップ1708)。図16Dは、導電性レイヤがエッチングされて、その間に間隔1650を持つ導電性ライン1646を形成した後の基板の断面図である。図16Dに示されるように、導電性ライン1646は幅1648を有し、導電性ライン間の間隔は幅1652を有する。好ましくは、導電性ラインの間の間隔1650の幅1652は、マスクライン間の間隔1620の幅1616より少なくとも20%小さい。より好ましくは、導電性ラインの間の間隔1650の幅1652は、マスクライン間の間隔1620の幅1616より少なくとも50%小さい。最も好ましくは、導電性ラインの間の間隔1650の幅1652は、マスクライン間の間隔1620の幅1616より少なくとも70%小さい。
【0051】
フォトレジストおよび堆積されたレイヤはそれから剥離される(ステップ216)。これは、単一のステップまたは別個の堆積されたレイヤを除去するステップおよびフォトレジスト剥離ステップを持つ2つの別個のステップとしてなされえる。アッシングが剥離プロセスのために用いられえる。図16Eは、堆積されたレイヤおよびフォトレジストマスクが除去された後のスタック1600を示す。追加のプロセスが実行されえる(ステップ220)。例えば、導電性ラインは、メモリデバイスの一部になるよう形成されえる。
【0052】
結果として生じる構造は、より少ない間隔およびより広い導電性ラインを持つより高い密度のデバイスを提供する。この例では、導電性ライン1646の幅1648は、間隔1650の幅1652にほぼ等しい。他の間隔幅に対する導電性ラインの比がこの実施形態によって提供されえる。好ましくは、マスクラインの間の間隔の幅に対するマスクラインの幅の比は、1:1より小さく、ここで導電性ラインの間の間隔に対する導電性ラインの幅の比は1:1より小さくはなく、むしろ好ましくは1:1より大きい。そのような比は、より高い密度のメモリデバイスを提供するのに有用でありえ、ここで導電性レイヤはポリシリコンである。
【0053】
本発明の他の実施形態においては、マスクラインは、間隔の幅とほぼ等しい幅を有する。図18Aは、基板1804の上のバリア層1806の上にあるエッチングされるべき導電性レイヤ1808の概略断面図であり、これはマスクライン1814を形成するパターン付きフォトレジストマスク1812を持ち、その間にはマスクスペース1820を持ち、それらはARL1810の上にあり、それはエッチングされるべき導電性レイヤ1808の上にある。フォトレジストマスクは、間隔の幅1816である間隔微小寸法(CD)、およびマスクライン1814の幅1826であるラインCDを有する。一般に、フォトレジスト中の間隔の幅は、そのスペース中にフォトレジストの残渣がないようにフォトレジスト中にスペースを形成するように充分に広く作られる。
【0054】
それから間隔の幅を減らすために、フォトレジストフィーチャの側壁上にコンフォーマルレイヤが堆積される(ステップ208)。図18Bは、マスク1812の側壁上に堆積されたレイヤ1830を持つパターン付きフォトレジストマスク1812の概略断面図である。堆積されたレイヤ1830は、マスクスペース内に堆積されたレイヤ間隔1832を形成し、ここで堆積されたレイヤスペース1832は、マスクスペースの幅1816より小さい低減された幅(CD)1834を有する。加えて、堆積されたレイヤ1830は、マスクライン1814の幅1826より大きい幅1838を持つ堆積されたレイヤマスクラインを形成する。
【0055】
導電性レイヤ1808は、堆積レイヤ1830を通してエッチングされえる(ステップ212)。図18Cは、導電性レイヤがエッチングされて、その間に間隔1850を持つ導電性ライン1846を形成した後の基板の断面図である。図18Cに示されるように、導電性ライン1846は幅1848を有し、導電性ライン間の間隔は幅1852を有する。
【0056】
フォトレジストおよび堆積されたレイヤはそれから剥離される(ステップ216)。図18Dは、堆積されたレイヤおよびフォトレジストマスクが除去された後のスタック1800を示す。追加のプロセスが実行されえる(ステップ220)。例えば、金属ラインは、さまざまなデバイスを電気的に接続するのに用いられえる。
【0057】
結果として生じる構造は、より密に間隔が置かれたより広い導電性ワイヤを提供する。この例では、導電性金属ラインは、前になされたのと同じ密度を有しえるが、より小さい間隔を持つより広い導電性ラインを提供することは、低減された抵抗を提供することによるように、導電性ラインのパフォーマンスを改善する。本発明は、オリジナルのマスクのライン幅よりも100%より大きい分、広い導電性ライン幅を提供しえる。より好ましくは、導電性ライン幅はオリジナルのマスクのライン幅より150%より大きい分、広い。この実施形態において、堆積ステップは順番になされ、同時ではない。
【0058】
例示的レシピ
【0059】
例示的レシピにおいて、堆積レイヤおよび導電性レイヤを堆積およびエッチングするのに用いられえるデバイスは、カリフォルニア州、FremontのLAM Research Corporation≡によって作られる2300 Versys≡である。図19は、堆積レイヤを堆積およびエッチングの両方に用いられるそのような装置1900の概略図である。プラズマ処理チャンバ1900は、誘導性アンテナ(またはコイル)1902、ガス分配板(GDP)1904、基板支持1908、ガスソース1910、および排気ポンプ1920を備える。ガスソース1910は、ガス分配板1904と流体連通し、堆積ガスソース1912およびエッチングガスソース1916を備える。ガスソース1910は、第2エッチングまたは堆積ガスソースのような追加のガスソースを備えうる。プラズマ処理チャンバ1900内では、基板1604は基板支持1908上に配置される。基板支持1908は、基板1604を支持する適切な基板チャッキングメカニズム(例えば静電、機械クランピングなど)を組み込む。リアクタトップ1928は水晶誘電体窓1976を組み込み、これはアンテナ1902からチャンバ内へのエネルギーの伝送を可能にする。誘電体窓1976、基板支持1908、および陽極処理アルミニウムチャンバ壁1952は閉じ込めプラズマ容積を定義する。ガスは、ガスソース1910によって閉じ込めプラズマ容積に供給され、排気ポンプ1920によって排気口を通して閉じ込めプラズマ容積から排気される。第1RFソース1944は、電気的にアンテナに接続される。第2RFソース1948は、電気的に基板支持1908に接続される。この例では、第1RFソース1944は、13.56MHzの周波数を持つ信号を供給し、第2RFソース1948は、13.56MHzの周波数を持つ信号を供給する。
【0060】
堆積レイヤの堆積のあいだ(ステップ208)、10mTorrの圧力がチャンバに供給される。第1RFソース1944は、1000ワット(TCPパワー)をアンテナ1902によって誘電体窓1976を通してプラズマ容積1940に供給する。基板支持1908にはバイアスパワーは供給されない。堆積ガスソース1912は、50sccmのSiCl4および100sccmのO2のフローを15秒の堆積のあいだ供給する。これは、1,000〜2,000Åの厚さのSiClxOyのレイヤを形成する。このような膜は、酸化物膜でありえ、これはエッチングに耐えるだけ充分に強い。
【0061】
堆積レイヤの非等方性エッチング(ステップ1704)のあいだ、5mTorrの圧力がチャンバに供給される。第1RFソース1994は、500ワットをアンテナ1902によってプラズマ容積1940に供給する。ー175ボルトのバイアスが基板支持に供給され、エッチングを促進するために陽イオンを基板へと加速する。エッチングガスソース1916は100sccmのCF4を供給する。
【0062】
導電性レイヤの非等方性エッチング(ステップ1708)は、4つのエッチング、すなわちBT(ブレークスルー)エッチング、ME1(メインエッチング1)、ME2(メインエッチング2)、およびOE(オーバーエッチング)を用いて達成される。BTについては5mTorrの圧力が供給される。500ワットがアンテナ1902によってチャンバ1900に供給される。ー175ボルトのバイアスが基板支持1908に供給され、エッチングを促進するために陽イオンを基板へと加速する。エッチングソースは、100sccmのCF4を約10秒供給する。
【0063】
ME1については、10mTorrの圧力が供給される。800ワットがアンテナ1902によってチャンバ1900に供給される。ー90ボルトのバイアスが基板支持1908に供給され、エッチングを促進するために陽イオンを基板へと加速する。エッチングソースは、100sccmのCl2を、100sccmのHBr、および5sccmのO2を約45秒供給する。
【0064】
ME2については、20mTorrの圧力が供給される。400ワットがアンテナ1902によってチャンバ1900に供給される。ー170ボルトのバイアスが基板支持1908に供給され、エッチングを促進するために陽イオンを基板へと加速する。エッチングソースは、20sccmのCl2を、360sccmのHBr、および5sccmのO2を供給する。このエッチングをいつ止めるかを決定するためにエンドポイント検出が用いられる。
【0065】
OEについては、60mTorrの圧力が供給される。500ワットがアンテナ1902によってチャンバ1900に供給される。ー210ボルトのバイアスが基板支持1908に供給され、エッチングを促進するために陽イオンを基板へと加速する。エッチングソースは、267sccmのHeを、133sccmのHBr、および2sccmのO2を約80秒供給する。
【0066】
他の実施形態はマスクのためにハードマスクを用いえる。そのような実施形態においては、フォトレジストマスクは、ハードマスクを開くために用いられえる。堆積レイヤは、間隔を狭くするためにハードマスク上に配置されえる。代替として、堆積レイヤは、ハードマスクをエッチングする前にフォトレジスト上に配置されえる。
【0067】
本発明は、いくつかの好ましい実施形態について説明されてきたが、本発明の範囲に含まれる変更、組み合わせ、および等価物が存在する。また本発明の方法および装置を実現する多くの代替手段が存在ことにも注意されたい。したがって添付の特許請求の範囲は、全てのそのような変更、組み合わせ、改変、およびさまざまな代替等価物を本発明の真の精神および範囲に含まれるものとして解釈されるべきであることが意図されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レイヤ中にフィーチャを形成する方法であって、
前記レイヤ上にフォトレジストレイヤを形成すること、
前記フォトレジストレイヤをパターン付けすることによって、フォトレジスト側壁を持つフォトレジストフィーチャを形成することであって、前記フォトレジストフィーチャは第1微小寸法を有する、フォトレジストフィーチャを形成すること、
前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にコンフォーマルレイヤを堆積することによって、前記フォトレジストフィーチャの前記微小寸法を低減すること、および
前記レイヤ内にフィーチャをエッチングすることであって、前記レイヤフィーチャは、前記第1微小寸法より小さい第2微小寸法を有する、エッチングすること
を含む方法。
【請求項2】
請求項1に記載の方法であって、前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上に前記コンフォーマルレイヤを堆積することは、
第1ガス化学物質での第1堆積によって第1堆積プラズマを形成すること、および
第2ガス化学物質での第2堆積によって第2堆積プラズマを形成すること
を含み、前記第1化学物質は前記第2化学物質と異なる方法。
【請求項3】
請求項2に記載の方法であって、前記フォトレジストフィーチャ上にコンフォーマルレイヤを堆積することは、
前記第1ガス化学物質での第3堆積によって第3堆積プラズマを形成すること、および
前記第2ガス化学物質での第4堆積によって第4堆積プラズマを形成すること
をさらに含む方法。
【請求項4】
請求項3に記載の方法であって、前記第2微小寸法は、前記第1微小寸法の70%より大きくない方法。
【請求項5】
請求項4に記載の方法であって、前記側壁上に前記コンフォーマルレイヤを堆積することは、実質的に垂直な側壁を形成する方法。
【請求項6】
請求項5に記載の方法であって、前記フォトレジストレイヤは248nmフォトレジストから形成され、前記フィーチャは140nmより大きくないCDを有する方法。
【請求項7】
請求項5に記載の方法であって、前記フォトレジストマスクおよび堆積されたコンフォーマルレイヤを単一の剥離ステップで剥離することをさらに含む方法。
【請求項8】
請求項7に記載の方法であって、前記フォトレジストマスクおよび堆積されたコンフォーマルレイヤを前記剥離することは、前記フォトレジストマスクおよび堆積されたレイヤをアッシングすることを含む方法。
【請求項9】
請求項4に記載の方法であって、前記コンフォーマルレイヤは側壁厚さを有し、前記コンフォーマルレイヤは、前記フィーチャの上部から底部まで実質的に同じ側壁厚さを有する方法。
【請求項10】
請求項4に記載の方法であって、前記コンフォーマルレイヤは、側壁厚さおよびフォトレジストフィーチャ底部厚さを有し、前記側壁厚さは、前記フォトレジストフィーチャ底部厚さより大きい方法。
【請求項11】
請求項1に記載の方法であって、前記第2微小寸法は、前記第1微小寸法の70%より大きくない方法。
【請求項12】
請求項1に記載の方法であって、前記フォトレジストレイヤは248nmフォトレジストから形成され、前記フィーチャは140nmより大きくないCDを有する方法。
【請求項13】
請求項1に記載の方法によって形成される半導体デバイス。
【請求項14】
レイヤ中にフィーチャを形成する方法であって、
前記レイヤ上にフォトレジストレイヤを形成すること、
前記フォトレジストレイヤをパターン付けすることによって、フォトレジスト側壁を持つフォトレジストフィーチャを形成することであって、前記フォトレジストフィーチャは第1微小寸法を有する、フォトレジストフィーチャを形成すること、
前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にレイヤを堆積することによって、前記フォトレジストフィーチャの前記微小寸法を低減することであって、前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にレイヤを堆積することは、
第1ガス化学物質での第1堆積によって第1堆積プラズマを形成すること、および
第2ガス化学物質での第2堆積によって第2堆積プラズマを形成することを含み、前記第1化学物質は前記第2化学物質と異なる、前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にレイヤを堆積すること、および
前記レイヤ内にフィーチャをエッチングすることであって、前記レイヤフィーチャは、第2微小寸法を有し、前記第2微小寸法は、前記第1微小寸法の70%より大きくない、エッチングすること
を含む方法。
【請求項15】
請求項14に記載の方法であって、前記第2微小寸法は、前記第1微小寸法の60%より大きくない方法。
【請求項16】
請求項14に記載の方法であって、前記フォトレジストフィーチャ上に前記レイヤを堆積することは、
前記第1ガス化学物質での第3堆積によって第3堆積プラズマを形成すること、および
前記第2ガス化学物質での第4堆積によって第4堆積プラズマを形成すること
をさらに含む方法。
【請求項17】
請求項16に記載の方法であって、前記側壁上に前記レイヤを堆積することは、実質的に垂直な側壁を形成する方法。
【請求項18】
レイヤ中にフィーチャを形成する装置であって、前記レイヤは、基板によって支持され、前記レイヤは、第1CDを持つフォトレジストフィーチャを持つフォトレジストマスクによって覆われ、前記装置は、
プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバエンクロージャを形成するチャンバ壁、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内で基板を支持する基板支持、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内の圧力を制御する圧力レギュレータ、
プラズマを維持するために前記プラズマ処理チャンバエンクロージャに電力を供給する少なくとも1つの電極、
ガスを前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内に供給するガス吸気口、および
ガスを前記プラズマ処理チャンバエンクロージャから排気するガス出口
を備えるプラズマ処理チャンバ、
前記ガス吸気口と流体連通するガスソースであって、
第1堆積ガスソース、
第2堆積ガスソース、および
エッチャントガスソース
を備えるガスソース、
前記ガスソースおよび前記少なくとも1つの電極に制御可能に接続されたコントローラであって、
少なくとも1つのプロセッサ、および
コンピュータで読み取り可能な媒体であって、
前記フォトレジストフィーチャ内に、第2CDを持つフィーチャを形成するためにフォトレジストマスク上に側壁堆積を形成するよう少なくとも3つの堆積サイクルを行うコンピュータで読み取り可能なコードであって、
前記第1堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへ第1堆積ガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、
前記第1堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへの前記第1堆積ガスのフローを停止するコンピュータで読み取り可能なコード、
前記第1堆積ガスの流れが停止された後で、前記第2堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへ第2堆積ガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、および
前記第2堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへの前記第2堆積ガスのフローを停止するコンピュータで読み取り可能なコード
を含む少なくとも3つの堆積サイクルを行うコンピュータで読み取り可能なコード、
前記少なくとも3つの堆積サイクルの完了後に、前記エッチャントガスソースから前記プラズマ処理チャンバへエッチャントガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、および
前記エッチャントガスを用いて前記レイヤ中でフィーチャをエッチングするコンピュータで読み取り可能なコードであって、前記レイヤ中の前記フィーチャは第3CDを有する、コード
を備えるコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるコントローラ
を備える装置。
【請求項19】
請求項18に記載の装置であって、前記第2CDは前記第1CDの70%より小さく、前記第3CDは前記第1CDの70%より小さい装置。
【請求項20】
請求項18に記載の装置であって、前記側壁堆積は高度にコンフォーマルである装置。
【請求項21】
複数の導電性ラインを形成する方法であって、
導電性レイヤを基板上に配置すること、
マスクを形成することであって、前記マスクは、前記マスクラインの間にマスク間隔を持つ複数のマスクラインを定義し、前記マスク間隔は幅を有し、前記マスクラインは幅および側壁を有する、マスクを形成すること、
前記マスクの前記側壁上にコンフォーマルレイヤを堆積すること、
前記マスクを通して前記導電性レイヤをエッチングすることによって、導電性ラインおよび前記導電性ライン間の間隔を形成することであって、前記導電性ラインは幅を有し、前記導電性ライン間の前記間隔は幅を有し、前記導電性ライン間の前記間隔の前記幅は、前記マスク間隔の前記幅より小さく、前記導電性ラインの前記幅は前記ラインマスクの前記幅より大きい、エッチングすること
を含む方法。
【請求項22】
請求項21に記載の方法であって、前記マスク間隔の前記幅に対する前記マスクラインの前記幅の比は、1:1より小さく、前記導電性ラインの間の前記間隔の前記幅に対する前記導電性ラインの前記幅の比は、1:1より小さくない方法。
【請求項23】
請求項21に記載の方法であって、前記マスク間隔の前記幅に対する前記マスクラインの前記幅の比は、1:1より小さく、前記導電性ラインの間の前記間隔の前記幅に対する前記導電性ラインの前記幅の比は、1:1より大きい方法。
【請求項24】
請求項21に記載の方法であって、前記マスク間隔の前記幅は前記導電性ラインの間の前記間隔の前記幅より50%大きい方法。
【請求項25】
請求項1に記載の方法であって、前記コンフォーマルレイヤを第1エッチングレシピでエッチングすることをさらに含み、前記導電性レイヤの前記エッチングは、前記第1エッチング化学物質と異なる第2エッチングレシピを用いる方法。
【請求項26】
請求項21に記載の方法によって形成された半導体デバイス。
【請求項1】
レイヤ中にフィーチャを形成する方法であって、
前記レイヤ上にフォトレジストレイヤを形成すること、
前記フォトレジストレイヤをパターン付けすることによって、フォトレジスト側壁を持つフォトレジストフィーチャを形成することであって、前記フォトレジストフィーチャは第1微小寸法を有する、フォトレジストフィーチャを形成すること、
前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にコンフォーマルレイヤを堆積することによって、前記フォトレジストフィーチャの前記微小寸法を低減すること、および
前記レイヤ内にフィーチャをエッチングすることであって、前記レイヤフィーチャは、前記第1微小寸法より小さい第2微小寸法を有する、エッチングすること
を含む方法。
【請求項2】
請求項1に記載の方法であって、前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上に前記コンフォーマルレイヤを堆積することは、
第1ガス化学物質での第1堆積によって第1堆積プラズマを形成すること、および
第2ガス化学物質での第2堆積によって第2堆積プラズマを形成すること
を含み、前記第1化学物質は前記第2化学物質と異なる方法。
【請求項3】
請求項2に記載の方法であって、前記フォトレジストフィーチャ上にコンフォーマルレイヤを堆積することは、
前記第1ガス化学物質での第3堆積によって第3堆積プラズマを形成すること、および
前記第2ガス化学物質での第4堆積によって第4堆積プラズマを形成すること
をさらに含む方法。
【請求項4】
請求項3に記載の方法であって、前記第2微小寸法は、前記第1微小寸法の70%より大きくない方法。
【請求項5】
請求項4に記載の方法であって、前記側壁上に前記コンフォーマルレイヤを堆積することは、実質的に垂直な側壁を形成する方法。
【請求項6】
請求項5に記載の方法であって、前記フォトレジストレイヤは248nmフォトレジストから形成され、前記フィーチャは140nmより大きくないCDを有する方法。
【請求項7】
請求項5に記載の方法であって、前記フォトレジストマスクおよび堆積されたコンフォーマルレイヤを単一の剥離ステップで剥離することをさらに含む方法。
【請求項8】
請求項7に記載の方法であって、前記フォトレジストマスクおよび堆積されたコンフォーマルレイヤを前記剥離することは、前記フォトレジストマスクおよび堆積されたレイヤをアッシングすることを含む方法。
【請求項9】
請求項4に記載の方法であって、前記コンフォーマルレイヤは側壁厚さを有し、前記コンフォーマルレイヤは、前記フィーチャの上部から底部まで実質的に同じ側壁厚さを有する方法。
【請求項10】
請求項4に記載の方法であって、前記コンフォーマルレイヤは、側壁厚さおよびフォトレジストフィーチャ底部厚さを有し、前記側壁厚さは、前記フォトレジストフィーチャ底部厚さより大きい方法。
【請求項11】
請求項1に記載の方法であって、前記第2微小寸法は、前記第1微小寸法の70%より大きくない方法。
【請求項12】
請求項1に記載の方法であって、前記フォトレジストレイヤは248nmフォトレジストから形成され、前記フィーチャは140nmより大きくないCDを有する方法。
【請求項13】
請求項1に記載の方法によって形成される半導体デバイス。
【請求項14】
レイヤ中にフィーチャを形成する方法であって、
前記レイヤ上にフォトレジストレイヤを形成すること、
前記フォトレジストレイヤをパターン付けすることによって、フォトレジスト側壁を持つフォトレジストフィーチャを形成することであって、前記フォトレジストフィーチャは第1微小寸法を有する、フォトレジストフィーチャを形成すること、
前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にレイヤを堆積することによって、前記フォトレジストフィーチャの前記微小寸法を低減することであって、前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にレイヤを堆積することは、
第1ガス化学物質での第1堆積によって第1堆積プラズマを形成すること、および
第2ガス化学物質での第2堆積によって第2堆積プラズマを形成することを含み、前記第1化学物質は前記第2化学物質と異なる、前記フォトレジストフィーチャの前記側壁上にレイヤを堆積すること、および
前記レイヤ内にフィーチャをエッチングすることであって、前記レイヤフィーチャは、第2微小寸法を有し、前記第2微小寸法は、前記第1微小寸法の70%より大きくない、エッチングすること
を含む方法。
【請求項15】
請求項14に記載の方法であって、前記第2微小寸法は、前記第1微小寸法の60%より大きくない方法。
【請求項16】
請求項14に記載の方法であって、前記フォトレジストフィーチャ上に前記レイヤを堆積することは、
前記第1ガス化学物質での第3堆積によって第3堆積プラズマを形成すること、および
前記第2ガス化学物質での第4堆積によって第4堆積プラズマを形成すること
をさらに含む方法。
【請求項17】
請求項16に記載の方法であって、前記側壁上に前記レイヤを堆積することは、実質的に垂直な側壁を形成する方法。
【請求項18】
レイヤ中にフィーチャを形成する装置であって、前記レイヤは、基板によって支持され、前記レイヤは、第1CDを持つフォトレジストフィーチャを持つフォトレジストマスクによって覆われ、前記装置は、
プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバエンクロージャを形成するチャンバ壁、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内で基板を支持する基板支持、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内の圧力を制御する圧力レギュレータ、
プラズマを維持するために前記プラズマ処理チャンバエンクロージャに電力を供給する少なくとも1つの電極、
ガスを前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内に供給するガス吸気口、および
ガスを前記プラズマ処理チャンバエンクロージャから排気するガス出口
を備えるプラズマ処理チャンバ、
前記ガス吸気口と流体連通するガスソースであって、
第1堆積ガスソース、
第2堆積ガスソース、および
エッチャントガスソース
を備えるガスソース、
前記ガスソースおよび前記少なくとも1つの電極に制御可能に接続されたコントローラであって、
少なくとも1つのプロセッサ、および
コンピュータで読み取り可能な媒体であって、
前記フォトレジストフィーチャ内に、第2CDを持つフィーチャを形成するためにフォトレジストマスク上に側壁堆積を形成するよう少なくとも3つの堆積サイクルを行うコンピュータで読み取り可能なコードであって、
前記第1堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへ第1堆積ガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、
前記第1堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへの前記第1堆積ガスのフローを停止するコンピュータで読み取り可能なコード、
前記第1堆積ガスの流れが停止された後で、前記第2堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへ第2堆積ガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、および
前記第2堆積ガスソースから前記プラズマ処理チャンバエンクロージャへの前記第2堆積ガスのフローを停止するコンピュータで読み取り可能なコード
を含む少なくとも3つの堆積サイクルを行うコンピュータで読み取り可能なコード、
前記少なくとも3つの堆積サイクルの完了後に、前記エッチャントガスソースから前記プラズマ処理チャンバへエッチャントガスのフローを供給するコンピュータで読み取り可能なコード、および
前記エッチャントガスを用いて前記レイヤ中でフィーチャをエッチングするコンピュータで読み取り可能なコードであって、前記レイヤ中の前記フィーチャは第3CDを有する、コード
を備えるコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるコントローラ
を備える装置。
【請求項19】
請求項18に記載の装置であって、前記第2CDは前記第1CDの70%より小さく、前記第3CDは前記第1CDの70%より小さい装置。
【請求項20】
請求項18に記載の装置であって、前記側壁堆積は高度にコンフォーマルである装置。
【請求項21】
複数の導電性ラインを形成する方法であって、
導電性レイヤを基板上に配置すること、
マスクを形成することであって、前記マスクは、前記マスクラインの間にマスク間隔を持つ複数のマスクラインを定義し、前記マスク間隔は幅を有し、前記マスクラインは幅および側壁を有する、マスクを形成すること、
前記マスクの前記側壁上にコンフォーマルレイヤを堆積すること、
前記マスクを通して前記導電性レイヤをエッチングすることによって、導電性ラインおよび前記導電性ライン間の間隔を形成することであって、前記導電性ラインは幅を有し、前記導電性ライン間の前記間隔は幅を有し、前記導電性ライン間の前記間隔の前記幅は、前記マスク間隔の前記幅より小さく、前記導電性ラインの前記幅は前記ラインマスクの前記幅より大きい、エッチングすること
を含む方法。
【請求項22】
請求項21に記載の方法であって、前記マスク間隔の前記幅に対する前記マスクラインの前記幅の比は、1:1より小さく、前記導電性ラインの間の前記間隔の前記幅に対する前記導電性ラインの前記幅の比は、1:1より小さくない方法。
【請求項23】
請求項21に記載の方法であって、前記マスク間隔の前記幅に対する前記マスクラインの前記幅の比は、1:1より小さく、前記導電性ラインの間の前記間隔の前記幅に対する前記導電性ラインの前記幅の比は、1:1より大きい方法。
【請求項24】
請求項21に記載の方法であって、前記マスク間隔の前記幅は前記導電性ラインの間の前記間隔の前記幅より50%大きい方法。
【請求項25】
請求項1に記載の方法であって、前記コンフォーマルレイヤを第1エッチングレシピでエッチングすることをさらに含み、前記導電性レイヤの前記エッチングは、前記第1エッチング化学物質と異なる第2エッチングレシピを用いる方法。
【請求項26】
請求項21に記載の方法によって形成された半導体デバイス。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図16D】
【図16E】
【図17】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図18D】
【図19】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図16D】
【図16E】
【図17】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図18D】
【図19】
【公開番号】特開2012−19242(P2012−19242A)
【公開日】平成24年1月26日(2012.1.26)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2011−228441(P2011−228441)
【出願日】平成23年10月18日(2011.10.18)
【分割の表示】特願2006−524669(P2006−524669)の分割
【原出願日】平成16年7月29日(2004.7.29)
【出願人】(592010081)ラム リサーチ コーポレーション (467)
【氏名又は名称原語表記】LAM RESEARCH CORPORATION
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年1月26日(2012.1.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−228441(P2011−228441)
【出願日】平成23年10月18日(2011.10.18)
【分割の表示】特願2006−524669(P2006−524669)の分割
【原出願日】平成16年7月29日(2004.7.29)
【出願人】(592010081)ラム リサーチ コーポレーション (467)
【氏名又は名称原語表記】LAM RESEARCH CORPORATION
【Fターム(参考)】
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