基板のパターニング方法及びそのシステム
基板のパターニング方法は、隣接するレジストフィーチャー間の第１ピッチと第１ギャップ幅により画定されるレジストフィーチャーの配列を設ける工程を具える。粒子がレジストフィーチャーの配列に取り込まれ、レジストフィーチャーの配列が硬化する。粒子の取り込みにより、レジストフィーチャーの限界寸法は減少してもよい。サイドウォールが硬化したレジストフィーチャーの側部に設けられる。サイドウォールが形成された後、硬化したレジストフィーチャーは除去され、基板に配置され、分離したサイドウォールの配列が残る。サイドウォールの配列はサイドウォールの下に配置された基板層のフィーチャーのダブルパターニングのためのマスクを設け、基板に形成されたフィーチャーの配列は第１ピッチの半分に相当する第２ピッチを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、デバイスの製造分野に関する。より詳細には、本発明はデバイス製造のための基板のパターニング方法、システム及び構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの形成には、パターニングプロセスが広く使用される。その技術で知られているように、様々なパターニングプロセスが存在する。そのプロセスの一つの例がフォトリソグラフィーパターニングプロセスであり、これによって、光学マスクから基板上に積層されたフォトレジスト層、結局のところは基板に、所望の解像度のパターンが光学的に転写される。一つの例としては、電界効果トランジスタのゲートを形成するため、基板上にパターニングが使用されている。
【０００３】
電子デバイスの小型化は進み続けており、より高い解像度を実現可能にするパターニングプロセスの必要性が増している。しかしながら、所望の解像度を有するマスクを形成すること、及び、パターニングプロセスで使用される放射線の特性（例えば、波長）との適合性を有することへの制限が、所望の解像度を有するパターンの実現を困難にしてきた。そのような問題を解決するため、いくつかの技術が提案されている。そのような技術の１つでは、電子ビームを使用し、マスクを使用せずにフォトレジスト上にパターンを直接書き込むことを提案している。その技術は、高い解像度を有するパターンを形成することができるが、そのプロセスには多くの時間を要し、コストがかかる。他の技術では、所望のパターン解像度を有するマスクを形成するため、及び／又は、マスクからフォトレジスト層にパターンを転写するため、軟Ｘ線又は極紫外線を使用することを提案しており、いずれの放射線も、現在使用されている紫外線の波長よりも短い波長を有する。しかしながら、軟Ｘ線又は極紫外線は、反射鏡及び／又は光学レンズを使用して、操作することが困難である。加えて、基板にパターンを形成するために軟Ｘ線又は極紫外線を使用することにより、望ましくない光学的効果（例えば、自己干渉）が生じ、フォトレジスト層のパターンの精細度に影響を与え、それ故にパターンを施した基板の解像度に悪影響を与えることもある。
【０００４】
パターニングプロセスの改善への要求に対応するため提案された他の技術には、自己整合ダブルパターニングリソグラフィー（ＳＡＤＰＬ）プロセスがある。図１ａ−ｋに関しては、トランジスタのゲートを形成するため、基板１０１上で実行された従来のＳＡＤＰＬプロセスが示されている。図１ａ−ｋのそれぞれは、自己整合ダブルパターニングのために設計されたパターニング層の公知の積層体を有する基板の概略断面図である。図１ａに示すように、基板１０１はシリコンウエハー１０２、酸化物層１０４、ポリシリコン又は金属層１０６を具える。
【０００５】
ハードマスクフィルム１０８の層が、基板１０１上へ積層される。ハードマスクフィルム１０８の上に、第１アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）フィルム１１０が積層される。その後、第１ＳｉＯＮフィルム１１２が積層される。第２ＡＣＬフィルム１１４が第１ＳｉＯＮフィルム１１２の上に積層される。第２ＡＣＬフィルム１１４の上に、第２ＳｉＯＮフィルム１１６が積層される。その後、フォトレジストフィルム１１８の層が積層される。フォトレジストフィルム１１８を積層した後、主なリソグラフィープロセスが実行され、これによりフォトレジストフィルム１１８にパターンが施される。図１ａに示すように、第１幅１２０ａを有するギャップによって、互いに分離された島の配列を具える、パターンの施されたフォトレジスト構造が、主なリソグラフィープロセスにより得られる。島１１８は、パターンの施されたレジストフィーチャーの理想化された断面を描いており、平面図では、細長い「線」のような形、長方形、正方形又は他の形となることがある。その上、島１１８は、図１ａに示されたものと同様に配設された多くの上記島を有する配列に配設される。
【０００６】
図１ｂに関しては、パターンを施したフォトレジスト島は、エッチングトリムプロセスを経て、トリミングされる。結果として、ギャップの幅は第２幅１２０ｂに広がり、パターンを施したフォトレジスト島のフィーチャーサイズが所望のフィーチャーサイズになるように調整される。図１ｃに関しては、第２ＳｉＯＮフィルム１１６をエッチングし、パターンが施されたフォトレジスト島１１８のパターンを第２ＳｉＯＮフィルム１１６に転写する。その後、パターンを施したフォトレジスト島１１８は、図１ｃに示すように、第２ＳｉＯＮフィルム１１６から除去される。
【０００７】
第２ＳｉＯＮフィルム１１６からパターンを施したフォトレジスト島１１８を除去することに続き、第２ＡＣＬフィルム１１４をエッチングし、第２ＳｉＯＮフィルム１１６のパターンを第２ＡＣＬフィルム１１４に転写することも可能である（図１ｅ）。図１ｆに関しては、第２ＳｉＯＮフィルム１１６は取り除かれる。パターンを施した第２ＡＣＬフィルム１１４から第２ＳｉＯＮフィルム１１６を除去した後、スペーサフィルム１２２の層が、パターンを施した第２ＡＣＬフィルム１１４及び第１ＳｉＯＮフィルム１１２の上へ積層される（図１ｇ）。ブランケットエッチバックプロセスがスペーサフィルム１２２の層に施され、その結果、パターンを施した第２ＡＣＬフィルム１１４のサイドウォールに沿って積層されたスペーサ１２２が得られる（図１ｈ）。
【０００８】
その後、パターンを施した第２ＡＣＬフィルム１１４を除去し（図１ｉ）、第１ＳｉＯＮフィルム１１２及び第１ＡＣＬフィルム１１０をエッチングし（図１ｊ）、第３幅１２０ｃを有するギャップにより互いに分離されたカラムを形成する。その後、ハードマスク層１０８及び基板１０１の多結晶又は金属ゲート層１０６がエッチングされ、パターンが図１ｊに示したカラムに転写される。その後、ハードマスク層１０８は、多結晶又は金属ゲート層１０６から除去され、図１ｋに示されているように、所望のフィーチャーサイズの多結晶又は金属ゲート層１０６を有する、パターンを施した基板１０１が形成する。
【０００９】
従来のＳＡＤＰＬは、適切ではあるが、いくつかの問題がある。例えば、従来のＳＡＤＰＬプロセスで、パターンを施したフォトレジスト１１８をトリミングするために使用されるエッチングトリムプロセスは、精度に欠け、制御することが困難な場合がある。加えて、従来のＳＡＤＰＬプロセスは、多数のＡＣＬ及びＳｉＯＮフィルム層を積層する多数の積層工程並びにフィルムをエッチングする多数のエッチング工程を必要とする。それ故、その技術はコストがかかり、非効率的である。そのような非効率的なプロセスが、デバイスの製造者、結局のところは消費者に、過度の金銭的負担を負わせることがある。従って、基板のパターニングに関し、新しい技術が必要とされている。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の実施形態は、基板のパターニングに関する方法及び構造を目的とするものである。典型的な実施形態では、基板のパターニング方法は、第１ピッチ及び第１ギャップ幅により画定されるレジストフィーチャーの配列を設ける工程を具える。粒子がレジストフィーチャーの配列に取り込まれ、レジストフィーチャーの配列が硬化する。その粒子は、エネルギーを持った荷電種又は非荷電種であり、原子、分子又は亜原子種のいずれであってもよい。サイドウォールが硬化したレジストフィーチャーの側部に設けられ、その後、硬化したレジストフィーチャーが除去されることで、基板に配置され、分離したサイドウォールの配列が残る。サイドウォールの配列は、基板におけるフィーチャーの配列を形成するために使用され、基板のフィーチャーの配列はレジストフィーチャーの配列の半分のピッチを有する。また、本発明のいくつかの実施形態では、レジストフィーチャーの限界寸法が、粒子のドーズ量、粒子のエネルギー、基板の傾斜及び基板のねじりのようなパラメータを制御することによって、調整されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１ａ】自己整合ダブルパターニングのために設計されたパターニング層の公知の積層体を有する基板の概略断面図である。
【図１ｂ】レジストトリミング後における図１ａの基板の概略断面図である。
【図１ｃ】上部ＳｉＯＮ層のパターニング後における図１ｂの基板の概略断面図である。
【図１ｄ】フォトレジストの除去後における図１ｃの基板の概略断面図である。
【図１ｅ】上部ＡＣＬ層のパターニング後における図１ｄの基板の概略断面図である。
【図１ｆ】上部ＳｉＯＮ層の除去後における図１ｅの基板の概略断面図である。
【図１ｇ】サイドウォール形成層の積層後における図１ｆの基板の概略断面図である。
【図１ｈ】サイドウォールの形成後における図１ｇの基板の概略断面図である。
【図１ｉ】上部ＡＣＬのパターンを施した部分の除去後における図１ｈの基板の概略断面図である。
【図１ｊ】サイドウォールの下に配置された第２ＳｉＯＮ層及びＡＣＬ層のパターニング後における図１ｈの基板の概略断面図である。
【図１ｋ】ハードマスク層及び基板下部層のパターニング並びにパターンを施した第２ＳｉＯＮ層、第２ＡＣＬ層及びハードマスク層の除去後における図１ｊの基板の概略断面図である。
【図２ａ】本開示の実施形態に従い、パターンを施した上部フォトレジスト層を有するパターニング層の積層体を具える基板の概略断面図である。
【図２ａ１】本開示の実施形態に従い、パターニングされた上部フォトレジスト層及び下部反射防止コーティングを有するパターニング層の積層体を具える基板の概略断面図である。
【図２ｂ】本開示の実施形態に従い、粒子照射にさらされる時の図２ａの基板の概略断面図である。
【図２ｃ】本発明開示の実施形態に従い、サイドウォール形成層の積層後における図２ｂの基板の概略断面図である。
【図２ｄ】本開示の実施形態に従い、サイドウォールの形成後における図２ｃの基板の概略断面図である。
【図２ｅ】本開示の実施形態に従い、パターンを施したフォトレジストの除去後における図２ｄの基板の概略断面図である。
【図２ｆ】本開示の実施形態に従い、サイドウォールの下に配置されたＳｉＯＮ層及びＡＣＬ層のパターニング後における図２ｅの基板の概略断面図である。
【図２ｇ】本開示の実施形態に従い、ハードマスク層及び基板下部層のパターニング後、パターンを施したＳｉＯＮ層、ＡＣＬ層及びハードマスク層を除去した後における図２ｆの基板の概略断面図である。
【図３ａ】本開示の実施形態に従い、図２ｂで一般的に示されたプロセスを使用して、形成された典型的なレジスト島構造を示す基板の概略断面図である。
【図３ｂ】本開示の別の実施形態に従い、図２ｂで一般的に示されたプロセスを使用して、形成された今までのものに代わる典型的なレジスト島構造を示す基板の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここに、本開示は、好ましい実施形態が示された添付図を参照し、以下でより完全に記載されるであろう。しかしながら、この開示は多くの異なる形で具体化されることがあり、ここで説明した実施形態に制限されると理解されるべきではない。どちらかといえば、これらの実施形態が提供されることで、この開示が詳細かつ完全となり、当業者に発明の範囲を伝えるであろう。図面では、至る所で、同様の数字が、同様の構成要素を示している。
【００１３】
上記した方法に関連する問題を解決するため、基板のパターニングに関する今までにない独創的な技術を紹介する。明瞭及び簡易を目的とし、本開示は、トランジスタを形成するために基板をパターニングする技術に焦点を合わせている。
【００１４】
特に、本開示は、トランジスタのゲートを形成するためのＳＡＤＰＬプロセスを含む技術に焦点を合わせている。しかし、当業者は、ここで開示された技術がＳＡＤＰＬプロセスに限定されるものではないことを認識するであろう。むしろ、本開示は他のタイプのパターニングプロセスにも同様に適用し得る。
【００１５】
特に、硬化され、任意にトリミングされたフォトレジストフィーチャーを使用する基板の自己整合ダブルパターニングを実行するための新たな方法、システム及び構造が、ここで開示されている。しかしながら、本発明は、硬化され、及び／又はトリミングされた、フォトレジストを用いることができる他のパターニングプロセスにも及ぶ。
【００１６】
加えて、当業者は、本開示がトランジスタのゲートを形成するための基板のパターニングに限定されないことを認識すべきである。むしろ、本開示は、トランジスタの他の部品、及び／又は他のタイプのデバイスを形成するための基板のパターニング技術に、同様に適用し得る。例えば、その技術は、パターンを施した磁気ビットデータ記憶媒体を形成するための基板のパターニング技術に同様に適用し得る。それ故、ここで使用する「基板」という用語は、半導体のウエハーに限定されるものではない。ここで、その用語は、熱的、及び／又は、電気的に、伝導性の基板、絶縁性の基板、半伝導性の基板にも適用し得る。また、その基板はドープされた基板でもドープされない基板でもよい。加えて、その基板は、単一元素の基板、及び／又は、化合物若しくは合金をベースとする基板であってもよい。また、その基板は、外部の磁性を示すものにも、示さないものにも適用し得る。さらに、その基板は、単一又は複数層の基板であってもよい。もしその基板が複数層の基板であれば、それぞれの層は、熱的に、及び／又は、電気的に、伝導性、絶縁性、半伝導性のいずれであってもよく、ドープされてもされなくともよく、単一元素及び／又は化合物若しくは合金でもよく、外部の磁性を示しても示さなくともよい。
【００１７】
本開示では、簡易及び明瞭を目的とし、「粒子」という用語を使用して、その技術を表現することがある。ここで使用されるように、「粒子」という用語は、荷電又は非荷電でもよく、亜原子、原子又は分子でもよい種を示している。さらに、本開示の技術はビームラインイオン注入方式のところで述べられてもよい。しかしながら、当業者は、基板に粒子又は物質を添加することが可能な他の方式も適用し得ることを認識するであろう。例えば、これらに制限されるものではないが、プラズマアシスト添加（ＰＬＡＤ）方式又はプラズマイオン注入（ＰＩＬＬ）方式を含むドーピング方式や他のタイプのドーピング方式が使用されてもよい。また、粒子を添加することが可能な他のタイプの処理方式が使用されてもよい。そのようなシステムの例には、ファーネス、化学気相成長（ＣＶＤ）方式、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）方式、原子層成長（ＡＬＤ）方式及び分子線エピタキシー方式（ＭＢＥ）等が含まれる。
【００１８】
図２ａ−ｇに関しては、本発明の一実施形態による基板のパターニング技術に従う一連の典型的な工程が示されている。図２ａ〜２ｆは、それぞれ、プロセスの特別な段階において基板２０１をパターニングするために使用されるパターニング層２０８〜２１８の積層体の概略断面図を示している。図２ｇは、パターニング層の積層体の除去後に基板２０１に転写された最終的な自己整合ダブルパターニング構造を断面図にて示すものである。図は、大きさ通りには描かれていないこともある。加えて、図は基板全体の一部分のみを示している。
【００１９】
図２ａに示すように、基板２０１は、底部２０２、並びに、順番に、酸化物層２０４及び多結晶又は金属層２０６を有する下部２１４を具えてもよい。一実施形態では、底部２０２は、例えばシリコンウエハーのような半伝導性の層である。他の実施形態では、底部２０２は別の物質から作られる。加えて、一実施形態では、多結晶又は金属層２０６は、ポリシリコン又は複数積層した金属層である。
【００２０】
図２ａに示すように、ハードマスクフィルム２０８の層が基板２０１の上に配置されてもよい。ハードマスクフィルム２０８の上に、ＡＣＬフィルム２１０の層が配置されてもよい。その後すぐに、ＳｉＯＮフィルム２１２の層が配置されてもよい。ＳｉＯＮフィルム２１２の上に、レジストフィルム２１８の層が積層されてもよい。例えば、フォトレジストフィルム２１８が積層されてもよい。ここで、「フォトレジスト」と「レジスト」という用語は、一般的には互換的に使用される。しかしながら、本発明は、レジストが電子ビームレジストのような光学リソグラフィー方式で使用されるもの以外となる方式や方法にも及ぶ。任意だが、図２ａ１に示されるように、レジストフィルム２１８の積層前に、下部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）２１６のような反射防止コーティングが、フィルム２１２の上に積層されてもよい。層２１６は、例えば、誘電性の反射防止コーティングとすることもできる。ＢＡＲＣ層２１６はエネルギーを持った粒子の注入にさらされるが、注入より先にドライエッチング（ＲＩＥ）を施しても、施さなくともよい。レジストフィルム２１８を積層した後、主なリソグラフィープロセスが、レジストフィルム２１８にパターンを施すために実行されてもよい。図２ａに示すように、主なリソグラフィープロセスにより、パターンを施したレジスト島２１８が形成されてもよい。
【００２１】
図１ａで示された島１１８のように、島２１８はパターンを施したレジストフィーチャーの理想化した断面を示すものであり、平面図では、延長された「線」、長方形、正方形又は他の形に見えることもある。その上、島２１８は、図２ａに示されたものと同様に配設された多くの上記島を有する配列を含み得る。島２１８は、第１ギャップ幅２２０ａ−ｉにより分離される。加えて、島２１８は、配列ピッチ（単に「ピッチ」ともいう）２２２により特徴付けられる。ここで使用されるように、「ピッチ」という用語は、隣接する島間のギャップ（又はスペース）の値と島の幅の合計となる距離を示している。それ故、図２ａで、ピッチ２２２は、ギャップ幅２２０ａ−ｉに島の幅２２６ａに加えたものからなり、ある一つの島２１８の左側からすぐ隣の島２１８の左側までとして示されている。ピッチ２２２は、隣接する島２１８の中心間距離として示され得ることは、当業者により容易に理解されるであろう。規則的な島の配列では、ピッチは連続する島の間で一定となる。それ故、例えば数百、数千、数百万の島を有する規則的な配列では、名目上の距離２２２が隣接する島のそれぞれの中心間で一定となる。
【００２２】
図２ａで示されるように、島２１８は第１幅２２０ａ−ｉ〜第３幅２２０ａ−ｉｉｉをそれぞれ有するギャップにより、特徴付けられる。第２幅２２０ａ−ｉｉは、左側の島２１８とその左外側ですぐ隣にくる島（ただし、示されてはいない）との間のギャップを示すことを意図したものである。同様に、第３幅２２０ａ−ｉｉｉは、右側の島２１８とその右外側ですぐ隣にくる島（ただし、示されてはいない）との間のギャップを示すことを意図したものである。本実施形態では、第１幅２２０ａ−ｉ〜第３幅２２０ａ−ｉｉｉの値は同じでも異なっていてもよく、同じものと異なるものの組み合わせであってもよい。これは、中心間距離（ピッチ）２２２が一連の隣接する島２１８の間で一定となるが、個々の島２１８の実際の幅（例えば、２２６ａや２２６ｂ）は可変であり、それによって隣接する島間の一連のギャップ２２０ａも変化するからである。
【００２３】
本発明の実施形態に従い、レジスト島２１８の特徴を変化させるため、図２ａで示された構造に粒子を照射する。次の考察にてより詳しく述べるように、粒子に関連するパラメータが、レジスト島２１８において目的とする一連の特徴を実現するべく調整される。そのような特徴の例としては、目標とする島の幅（「限界寸法」又は「ＣＤ」ともいう）、レジストの増加した硬度及びレジストのプロファイルがある。特に断りのない限り、「硬化された」という用語は、ここで使用されたように、レジストの劣化に対する耐性の増加を示しており、レジストの劣化の際、レジストは、これに制限されるものではないが、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）チェンバで見られる昇温、湿式化学溶液、及び／又はエネルギーを持つ種を含む処理条件にさらされる。レジストの劣化は、他の物質との間で、レジストの軟化若しくは溶解、レジストのエッチング又はレジストの分解を引き起こし得る。変化し得る粒子パラメータの例としては、粒子のドーズ量、粒子のエネルギー及び粒子の入射方向に対する基板（つまり、レジストフィーチャー）の方向が含まれる。
【００２４】
図２ｂに関しては、所望の種を含む粒子２２４がパターンを施したレジスト島２１８に取り込まれ、パターンを施したレジスト島２１８の特徴が変化することもできる。例えば、粒子２２４を取り込むことによって、パターンを施したレジスト島２１８は硬化され、極端な条件での影響を受けにくくなる。またもう一つの例では、パターンを施したレジスト島２１８の大きさを変更してもよい。本実施形態では、パターンを施したレジスト島２１８は縮小してもよく、島２１８は第４幅２２０ｂ−ｉ〜第６幅２２０ｂ−ｉｉｉをそれぞれ有するギャップによって互いに分離され、第４幅２２０ｂ−ｉ〜第６幅２２０ｂ−ｉｉｉのうちの少なくとも一つが、第１幅２２０a−ｉ〜第３幅２２０a−ｉｉｉのうちの少なくとも一つよりも大きくなる。ギャップの第４幅２２０ｂ−ｉ〜第６幅２２０ｂ−ｉｉｉは、同じであっても異なってもよく、同じものと異なるものの組み合わせであってもよい。加えて、パターンを施したレジスト島２１８は非対称に縮小してもよく、鉛直方向よりも水平方向に大きく縮小し得る。また別の実施形態では、粒子２２４はパターンを施したレジスト島２１８を拡大するように取り込まれ、それぞれ第４幅２２０ｂ−ｉ〜第６幅２２０ｂ−ｉｉｉのうちの少なくとも一つが、それぞれ第１幅２２０ａ−ｉ〜第３幅２２０ａ−ｉｉｉのうちの少なくとも一つよりも小さくなる。それ故、粒子の特性を制御することによって、所望の特徴及び所望のフィーチャーサイズのレジスト島２１８が形成される。
【００２５】
一実施形態では、粒子２２４は、好ましくは、イオンビーム又は荷電粒子ビームの形で取り込まれる。他の実施形態では、粒子２２４は他の形（例えば、熱拡散に続いて起こるビア蒸着）で取り込まれる。粒子２２４がイオン又は荷電粒子ビームの形で取り込まれる場合、粒子のドーズ量とエネルギーが島２１８の特徴を制御するために調整されてもよい。例えば、大きなひずみが生じえない昇温、溶解又は化学分解に耐え得るレジストを設けるため、レジスト島２１８を硬化させることが望まれることもある。あるいは、又はそれに加えて、ＲＩＥチェンバで生じ得る湿式化学エッチング、プラズマ誘起エッチング又は分解への耐性を増したレジストを設けることが望まれることもある。
【００２６】
以下でより詳しく述べる例では、島２１８は十分なエネルギーとドーズ量の粒子照射にさらされ、昇温、並びに／又は、反応性イオン若しくは他の同様のメカニズムによるケミカルアタック及び／若しくはエッチングに耐え得る、十分に硬化した部分を島２１８に設けることができる。図３ａ及び３ｂは、図２ｂで一般的に示したプロセスを用いて形成した典型的なレジスト島構造を示すものである。図３ａにおいて形成されたレジスト島２１８ａの構造は、レジスト島２１８ａ全体に広がる硬化した部分２１８ｂからなる。図３ｂにおいて形成されたレジスト島２１８ｃの構造は、硬化した部分２１８ｄと硬化していない部分２１８ｅとを有する。硬化した部分２１８ｄは、島２１８ｃの側部及び上部の外側の領域に配置される。硬化していない部分２１８ｅは、島２１８ｃの内側の領域に配置され、島２１８ｃの下面へと広がり得る。
【００２７】
ある一つの典型的な方法において、レジスト島２１８ａは、適切な粒子のエネルギー及びドーズ量を選択することにより、島全体を硬化させるように形成される。例えば、レジスト島２１８ａの幅２２８ａ、２２８ｂ及び高さ（ただし、示されていない）がおよそ100nmである場合、ユーザーは、粒子２２４がレジスト島２１８ａに完全に侵入するような、レジスト島を硬化させるために用いられる粒子種の適切な粒子エネルギーを選択することができる。粒子の範囲は、シミュレーションプログラムにより測定又は計算してもよい。同様に、粒子の適切なドーズ量は、各レジスト島２１８の全体が実質的に硬化するように選択できる。あるいは、図３ｂに示すように、レジスト島の外周部２１８ｄのみを硬化させることが望まれることもある。例えば、外側の硬化した層２１８ｄの存在により、その後に続くレジスト島の熱プロセスにおける溶解又はひずみに対する十分な耐性が与えられることがわかっている場合、構造２１８ｃとすることがレジスト島２１８にとって適切な選択となり得る。公知の高さ及び公知の幅２２８ａ、２２８ｂを有するレジスト島にとって、このことは、外側の領域２１８ｄを形成するのに必要な粒子の侵入深さが減少するため、領域２１８ｂの形成に必要な粒子とは対照的に、低いエネルギーの粒子を使用して層２１８ｄを形成することができるというさらなる利点をもたらす。レジストを硬化させるために用いられる粒子のエネルギーを低減することにより、粒子照射の間のレジスト島２１８ｃの加熱を低減することができ、それによって粒子自体が溶解又はその他の機械的なひずみを引き起こすような状態を低減できる。
【００２８】
本発明では、典型的な粒子のドーズ量はおよそ1×1010〜5×1017particles/cm2の範囲であり、好ましくは7.5×1014〜1.0×1016particles/cm2の範囲である。加えて、粒子のドーズ量は一定でも、変わってもよい。レジスト島を硬化させるために最適な粒子のドーズ量は、粒子２２４の粒子質量、粒子荷電、エネルギー及びその他のパラメータに従って変化し得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、典型的な粒子のエネルギーはおよそ700eV〜8keVの範囲である。また、最適なドーズ量、エネルギー及び粒子種は、フォトレジストの種類やフォトレジストの正確な形成に従って変化する。
【００２９】
また、レジストフィーチャーを硬化させるための最適な粒子の照射は、島の幅及び／又は高さに従って、調整することができる。例えば、レジスト島の高さはおよそ90〜120nmとなる。以下の例で示すように、最終目標となるＣＤ、例えば25nm、を得るため、粒子のエネルギー及び／又はドーズ量は、レジスト島の初期ＣＤ値に従って調整される。それ故、初期ＣＤが30nmの場合よりも初期ＣＤが50nmの場合、より高いエネルギー及び／又はドーズ量の組み合わせが選択される。同じ種（Ar）および低いE15ions/cm2の範囲に固定したドーズ量を用いた一つの例では、およそ100nmの高さとおよそ50nmの初期ＣＤを有するレジスト島に対し、およそ5keV〜8keVの範囲の粒子エネルギーで、25nmという最終ＣＤを十分に達成し得る。一方、初期ＣＤ値がおよそ30nmの場合、およそ1keV〜3keVの範囲の粒子エネルギーで、同種の初期レジスト材について、25nmという最終ＣＤを十分に達成し得る。他の例では、より低い質量又は高い質量の粒子種が使用されてもよく、その場合はそれぞれ比較的高いドーズ量又は比較的低いドーズ量となり、粒子エネルギーが一定であれば、レジスト島のＣＤ値は同様に減少する。
【００３０】
また、図２ｂ、３ａおよび３ｂで一般的に示されているように、粒子２２４がパターンを施したレジスト島２１８に取り込まれる軌道を制御してもよい。有効なサイドウォールスペーサ転写プロセスを可能にするため、レジストＣＤを硬化する及び／又はトリミングするために使用される粒子を照射する間、レジスト島２１８が高さの超過分を失わないようにすることが有効である。本発明に従って、これを達成するために有効な方法として、粒子を照射している間にわずかなねじりを有する基板の高い傾斜を使用するというものがある。例えば、基板のねじり角及び傾斜角のいずれか一方又は両方を、レジスト島２１８の特徴を調整するために、制御してもよい。ここで使用されるように、「傾斜角」という用語は、粒子のビームと基板面の法線との間の角度を示している。また、「ねじり角」という用語は、ビームとウエハーの法線両方を含む面と基板面に垂直なもう一つの面との間の角度を示している。主要な平面又はノッチを有するシリコンウエハーの場合、ねじり角は、一般的にビームとウエハーの法線両方を含む面とウエハーの主要な平面又はノッチに垂直な面との間の角度として、画定される。
【００３１】
例えば、粒子２２４は、約０°（基板２０１の上面に垂直）〜約９０°（基板２０１の上面と水平）の範囲の一又は二以上の傾斜角で取り込まれてもよい。好ましくは、４５°〜７０°の範囲である。粒子２２４を取り込む間、照射角は一定にしても、変えてもよい。ビームラインイオン注入装置を使用して、粒子２２４を取り込む場合、入射角を制御するため、基板２０１を粒子ビームに対して傾けてもよく、その逆も同様によい。傾けることに加え、基板をビームに対して回転させてもよく、その逆も同様によい。例えば、粒子は第１方向から取り込まれる。その後、基板を第１方向に対して０°より大きく約９０°までの範囲のねじり角で回転させ、第２方向から粒子を取り込む。第２方向から粒子を取り込んだ後、基板を第１方向に対して０°より大きく約９０°までの範囲のねじり角で回転させ、第３方向から粒子を取り込む。そのプロセスを、基板が３６０°完全に回転するまで、繰り返すことができる。
【００３２】
図３ａ及び３ｂに示すように、島２１８ａか２１８ｃのどちらか一方を形成するため、非垂直な粒子傾斜角が用いることができる。これは、余分な粒子エネルギーを使用することなく、レジスト島のサイドウォールに沿って硬化した領域を設けるのに有効である。例えば、比較的低いエネルギーの垂直な照射粒子の使用により、所望の硬度としたレジスト島の上部領域を設けることができるが、サイドウォールに沿ってレジスト島の下部までずっと広がる硬化した層を設けることはできないこともある。加えて、図３ａの一様に硬化した構造を形成するため、垂直な照射で比較的高い粒子エネルギーを使用することは望ましくない。これは、垂直に照射するため、レジスト島２１８の上部から下部まで侵入させるのにより高い粒子エネルギーが必要となり、過熱や圧縮、その他好ましくない副次的な影響の原因となるからである。
【００３３】
再度、図３ａ及び３ｂに言及すると、粒子エネルギー、粒子のドーズ量、基板の傾斜角及び／又は基板のねじり角のようなパラメータは、粒子２２４の照射後、島２１８について所望のレジスト硬化及び所望のレジストトリミングを同時に実現するために調整されてもよい。一つの例では、図３ａに示すように、粒子２２４の照射後のレジスト島２１８ａの幅２２８ａ、２２８ｂは、粒子の照射前の島２１８ａの幅２２６ａ、２２６ｂよりもそれぞれ小さくなっており、レジスト島２１８は完全に硬化している。図３ｂに示すような他に取り得る例では、粒子の照射後の島の幅２２８ａ、２２８ｂは、照射されていない島の幅２２６ａ、２２６ｂと比較してそれぞれ減少するが、レジスト島２１８ｃの外周部２１８ｄのみが硬化することになる。
【００３４】
粒子のエネルギー、粒子の流束、基板の傾斜、基板のねじりの正しい組み合わせを選択することにより、最終的なレジスト構造は、島２１８ａと島２１８ｃの構造の間で変化し得る。例えば、島２１８ｃを形成するため、図２ａの島２１８は適切な基板傾斜で適切な粒子の流束にさらされてもよく、島２１８のサイドウォールの十分なスパッタが起こることになる。それ故、図２ａに示される初期の島の幅２２６は、幅２２８に減少する。その上、島が硬化していない内部２１８ｅを保持するため、サイドウォールのスパッタに使用される粒子のエネルギーは、レジスト島への侵入深さが比較的低くなるように選択してもよい。もう一つの例では、レジストの硬化とレジストのトリミングのため、別々の工程を用いてもよい。例えば、レジストの硬化とは対照的に、レジストのトリミングを実行するには、異なる粒子エネルギー並びに／又はドーズ量及び／若しくは照射角を用いることが望ましい場合もある。それ故、２つの別々の工程を用いることで、それぞれの工程に対し適切に調整された粒子照射パラメータの別々のセットを選択することが可能になる。
【００３５】
本発明では、粒子２２４を取り込む間、レジスト２１８の温度も制御され得る。一実施形態では、レジスト２１８の温度は、室温以下の温度、好ましくは２７３Ｋ以下の温度で、一定に保持しても、変化させてもよい。別の実施形態では、レジスト２１８の温度は、室温よりも高い温度、ただしレジスト２１８が分解又は流れ出し始める温度以下で、一定に保持しても、変化させてもよい。当業者は、とりわけ底部２０２の温度を制御することにより、レジスト２１８の温度が制御され得ることを認識するであろう。
【００３６】
レジスト２１８に取り込ませる粒子２２４としては、不活性種、例えば、ヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン （Xe）、ラドン（Rn）、窒素（N）、炭素（C）及び酸素（O）、を含むものが好ましい。しかしながら、他の実施形態では、他の種を含む粒子が使用されてもよい。他の種を含む粒子には、シリコン（Si）、ホウ素（B）、炭素（C）、水素（H）、 鉄（Fe）, リチウム（Li）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）等を含むものがある。元素種に加え、粒子はカルボランのような分子種とすることもできる。
【００３７】
所望の特徴とフィーチャーサイズを有するレジスト島２１８を形成するために粒子２２４を取り込んだ後、スペーサ材２２２がレジスト島２１８とＳｉＯＮフィルム２１２の上へ積層されてもよい（図２ｃ）。発明の実施形態では、スペーサ材２２２は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ又はＳｉｘＯｙＮｚをベースとする材質である。また、他の実施形態では、低温用のスペーサ材を含む他の材質が、スペーサ材２２２として使用されてもよい。
【００３８】
スペーサ材２２２を積層した後、基板２０１はエッチバックされてもよく、スペーサ材２２２はレジスト２１８のサイドウォールに沿って配置される（図２ｄ）。エッチバックプロセスを実行することにより、レジスト２１８の一部とＳｉＯＮフィルム２１２の一部（又は、図２ａ１に関して述べられた実施形態については、ＢＡＲＣ層２１６の一部）が露出し得る。レジストフィーチャー２１８は図２ｂで示される工程で硬化されるため、レジスト島２１８の形状は、図２ｃ及び２ｄに示される積層及び除去プロセスの間、元の状態を維持することができる。それ故、図２ｄのサイドウォール２２２は、一定の大きさ、間隔、形状をもって作ることができる。
【００３９】
典型的な方法では、図２ｄの最適なサイドウォール構造の製造を確実にするため、図２ｂ及び２ｃにそれぞれ一般的に示される粒子の照射及びサイドウォールの積層プロセスが、連動して調整される。図２ｄの一様な形状、適切な間隔をとったサイドウォールの形成には、スペーサ材２２２の積層の間、島２１８の形状及び大きさが変わらないことが必要であるため、サイドウォール２１８は、図２ｃの工程で、島にかかる熱量（スペーサ積層温度及び積層持続時間の組み合わせ）に耐える程度十分に硬化させることが望ましい。それ故、スペーサの積層プロセスが比較的高い熱量のプロセスである場合には、比較的高い島の硬度を生じさせるべく、図２ｂで示される工程で使用される粒子照射パラメータを選択することができる。逆に、スペーサの積層プロセスが比較的低い熱量のプロセスである場合には、スペーサの積層プロセスに耐えるに十分な比較的低い島の硬度を生じさせるべく、粒子照射パラメータを選択することができる。
【００４０】
その後、レジスト２１８は除去され（図２ｅ）、ＳｉＯＮフィルム２１２及びＡＣＬフィルム２１０がハードマスク層２０８にエッチングされ、第７幅２２０ｃ−１〜第１１幅〜２２０ｃ−５を有するギャップにより互いに分離される柱状物を形成する（図２ｆ）。当業者は、第７幅２２０ｃ−１〜第１１幅〜２２０ｃ−５が同じでも異なっていてもよく、またその両方の組み合わせであってもよいことを認識するであろう。そのプロセスにおいて、スペーサ２１０のパターンはＳｉＯＮフィルム２１２とＡＣＬフィルム２１０に転写されてもよい。図で示すように、スペーサは、一定の距離があるため、レジスト島の数の倍となり、それ故ピッチの倍加がなされる。
【００４１】
その後、基板２０１のハードマスク層２０８及び多結晶又は金属ゲート層２０６はエッチングされ、図２ｇに示されるように、サイドウォールの倍加されたピッチパターンを層２０６に転写する。次に、ハードマスク層２０８が多結晶又は金属ゲート層２０６から除去され、所望のフィーチャーサイズの多結晶又は金属ゲート層２０６を有するパターンを施した基板２０１が残る。
【００４２】
一般的に図２ａ〜３ｂに示されたような典型的な構造及び処理工程は、コンピュータを用いたシステム又は同様のデータ処理システム（示されてはいない）を用いて実行されてもよい。例えば、メニュー形式のインターフェイスが、コンピュータの画面や高性能デバイス又はユーザーの入力を受けて設定される同様のデバイスに設けられてもよい。メニューには「限界寸法」の欄を設けてもよく、これによりユーザーが所望のＣＤに従って数値を入力することが可能となる。入力された数値はプロセッサーにより受信され、図２ｂで示した工程での粒子プロセスパラメータを出力するよう設定されたプログラムが起動する。一つの例では、ユーザーは図２ａで示された工程でのレジスト島の名目上のＣＤを入力する。この名目上のＣＤは、レジストトリミング後の所望のＣＤを表す目標ＣＤと同様のものである。それから、起動したプログラムが、粒子のドーズ量、粒子のエネルギー、傾斜角及び／又は他の関連パラメータのような図２ｂの粒子照射工程で使用されるパラメータの適切な組み合わせを出力する。それから、出力されたパラメータが、手動又は自動的に、イオン注入ツールのような粒子照射工程を実行するよう設定されたツールへ送られる。
【００４３】
別の例では、ユーザーは粒子照射前のレジスト島の実際のＣＤ値を入力してもよい。例えば、リソグラフィー工程が島のフォトレジストにパターンを施すために実行された後、リソグラフィープロセスでの誤差のため、実際のＣＤは名目上のＣＤよりも小さくなったり、大きくなったりすることがある。ユーザーは、インラインＣＤ測定ツールを使用して、実際の島のＣＤを測定することができる。それから、起動したプログラムが、名目上のＣＤよりむしろ実際のＣＤに基づき、粒子照射工程で使用されるパラメータの適切な組み合わせを出力するが、名目上のＣＤが使用される場合と比較して、わずかに粒子のドーズ量及び粒子のエネルギー等が異なることがある。それ故、本発明は、粒子照射の「レシピ」をリアルタイムで調整する機能を提供することになり、レジスト島を画定するために使用されるリソグラフィープロセスという変動性を考慮した、より精度の高いレジストトリムプロセスが実行され得る。
【００４４】
別の例では、レジストトリミングを行わずにレジスト硬化が要求される。それ故、粒子照射前のＣＤと粒子照射後のＣＤに対応する欄に同じＣＤ値が入力される。それから、プログラムは、粒子のドーズ量、粒子のエネルギー、傾斜角等を含むレシピを出力し、そのレシピは、レジスト島のＣＤを実質的に減少させることなく、レジストが硬化されるように設定される。この例では、照射前と照射後のＣＤ値が、上述したように、名目上のＣＤ値又は測定された実際のＣＤ値のどちらにも基づくこともできる。
【００４５】
別の例では、コンピュータシステムが、レジストの熱量に基づき粒子照射パラメータのセットを出力するよう設定される。例えば、メニューは、図２ｃに関して上述したように、粒子照射の次に実行されるサイドウォール積層プロセスでのサイドウォール積層温度及び持続時間の値を受けるように規定される。より高温でかつ持続時間の長いサイドウォールプロセスでは、ユーザーは、レジストが高い熱量に耐えなければならないことを示唆するようなパラメータを入力し、プログラムは、図３ａに示すような「完全に硬化した」レジスト構造を形成するように設定した粒子照射パラメータを出力する。より低温でかつ持続時間の短いサイドウォールプロセスでは、プログラムは、図３ｂに示すような「部分的に硬化した」レジスト構造を形成するように設定した粒子照射パラメータを出力する。
【００４６】
基板のパターニングに関する本技術は、いくつかの有利な点を提供している。例えば、粒子２２４をレジスト２１８にどのように取り込ませるかを制御することにより、レジスト２１８の特徴を正確に制御できる。粒子２２４を取り込むことにより、本技術ではレジスト２１８を硬化させ、レジスト２１８がエッチングや積層といったデバイスの製造に含まれるプロセスに関連する極端な条件でも耐え得るようにしている。加えて、粒子２２４がレジスト島２１８に取り込まれる角度によって、パターンを施したレジスト島２１８の特徴を、対称又は非対称に変更できる。例えば、粒子２２４の入射角は、レジスト２１８が優先的に横方向に縮小するよう、つまりレジストの高さよりも幅が減少することを示すよう、制御される。例えば、上面イメージングレジスト又は上部をコーティングしたレジストが使用される場合、レジストの側部は異なるものでもよく、垂直方向よりも水平方向が縮小するよう、順に注入される。いくつかの実施形態では、４つの粒子照射の一連を使用することで、レジストの上面では有効に４つの照射が「当たる」一方、サイドウォールは２つの照射のみが当たる。基板のねじりを利用する場合、２つの照射は、レジスト島２１８の４つ全ての側面（レジスト島２１８の背面は示されていない）をさらすよう、使用されてもよい。レジスト島２１８の全ての側面をさらすように２つの粒子照射が使用される場合、上面は両方の照射に当たる一方、それぞれのレジストのサイドウォールは１つの照射のみが当たる。傾斜角が十分に大きい場合、上面の相対的なエッチングレートは、側面のエッチングレートと比べて大幅に異なってもよく、それが上記した島２１８の横方向の縮小差を導くことになる。また、所望であれば、非対称な硬度を生じさせるよう、入射角を制御してもよい。
【００４７】
その上、非荷電又は不活性の粒子を取り込ませる場合には、レジスト２１８の下の層の電気的特性に不利な影響を与えることなく、レジスト島２１８の特徴を変化させることができる。加えて、レジスト２１８のポリマーと粒子２２４の間の相互作用を注意深く管理することによって、レジスト２１８は、従来、使用されているような一又は二以上のエッチングトリミング工程に変わる限界寸法の縮小プロセスに使用され得る。その上、ＥＵＶ又は軟Ｘ線フォトリソグラフィープロセスに付随する不利な光学的影響を避けられる。上記したプロセスでは、より多くの一様なレジスト島２１８構造が形成される。さらに、従来のＳＡＤＰＬプロセスに付随する多数の積層及びエッチングプロセスが、本技術によって避けられる。このようにして、本発明は、より単純な積層フローとより低いコストの実現を提案するものである。
【００４８】
ここに、パターニングプロセスに関する今までにない独創的な技術が開示された。本開示は、ここで説明した特定の実施形態によって、その範囲が制限されるものではない。実際、ここで説明したものに加えて、本開示の他の様々な実施形態や変更されたものが、前述の説明や添付図面から当業者には明らかになるであろう。例えば、上記した本発明の実施形態は、ＡＣＬ層とＳｉＯＮ層を含む処理層の積層体に向けられてきたが、本発明はその層がなくとも、さらに追加の層があっても実施することができる。それ故、そのような他の実施形態及び変更したものは、本開示の範囲に収まることを意味する。さらに、ここでは、特定の目的のため特定の環境で特定の実施に関連して、本開示を説明してきたが、当業者は、その実用性がそれに制限されず、本開示がいくつもの目的のためいくつもの環境で有益に実施され得ることを認識するであろう。それ故、以下で説明する請求項は、十分な幅とここで説明したような本開示の精神を考慮して、理解されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、デバイスの製造分野に関する。より詳細には、本発明はデバイス製造のための基板のパターニング方法、システム及び構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの形成には、パターニングプロセスが広く使用される。その技術で知られているように、様々なパターニングプロセスが存在する。そのプロセスの一つの例がフォトリソグラフィーパターニングプロセスであり、これによって、光学マスクから基板上に積層されたフォトレジスト層、結局のところは基板に、所望の解像度のパターンが光学的に転写される。一つの例としては、電界効果トランジスタのゲートを形成するため、基板上にパターニングが使用されている。
【０００３】
電子デバイスの小型化は進み続けており、より高い解像度を実現可能にするパターニングプロセスの必要性が増している。しかしながら、所望の解像度を有するマスクを形成すること、及び、パターニングプロセスで使用される放射線の特性（例えば、波長）との適合性を有することへの制限が、所望の解像度を有するパターンの実現を困難にしてきた。そのような問題を解決するため、いくつかの技術が提案されている。そのような技術の１つでは、電子ビームを使用し、マスクを使用せずにフォトレジスト上にパターンを直接書き込むことを提案している。その技術は、高い解像度を有するパターンを形成することができるが、そのプロセスには多くの時間を要し、コストがかかる。他の技術では、所望のパターン解像度を有するマスクを形成するため、及び／又は、マスクからフォトレジスト層にパターンを転写するため、軟Ｘ線又は極紫外線を使用することを提案しており、いずれの放射線も、現在使用されている紫外線の波長よりも短い波長を有する。しかしながら、軟Ｘ線又は極紫外線は、反射鏡及び／又は光学レンズを使用して、操作することが困難である。加えて、基板にパターンを形成するために軟Ｘ線又は極紫外線を使用することにより、望ましくない光学的効果（例えば、自己干渉）が生じ、フォトレジスト層のパターンの精細度に影響を与え、それ故にパターンを施した基板の解像度に悪影響を与えることもある。
【０００４】
パターニングプロセスの改善への要求に対応するため提案された他の技術には、自己整合ダブルパターニングリソグラフィー（ＳＡＤＰＬ）プロセスがある。図１ａ−ｋに関しては、トランジスタのゲートを形成するため、基板１０１上で実行された従来のＳＡＤＰＬプロセスが示されている。図１ａ−ｋのそれぞれは、自己整合ダブルパターニングのために設計されたパターニング層の公知の積層体を有する基板の概略断面図である。図１ａに示すように、基板１０１はシリコンウエハー１０２、酸化物層１０４、ポリシリコン又は金属層１０６を具える。
【０００５】
ハードマスクフィルム１０８の層が、基板１０１上へ積層される。ハードマスクフィルム１０８の上に、第１アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）フィルム１１０が積層される。その後、第１ＳｉＯＮフィルム１１２が積層される。第２ＡＣＬフィルム１１４が第１ＳｉＯＮフィルム１１２の上に積層される。第２ＡＣＬフィルム１１４の上に、第２ＳｉＯＮフィルム１１６が積層される。その後、フォトレジストフィルム１１８の層が積層される。フォトレジストフィルム１１８を積層した後、主なリソグラフィープロセスが実行され、これによりフォトレジストフィルム１１８にパターンが施される。図１ａに示すように、第１幅１２０ａを有するギャップによって、互いに分離された島の配列を具える、パターンの施されたフォトレジスト構造が、主なリソグラフィープロセスにより得られる。島１１８は、パターンの施されたレジストフィーチャーの理想化された断面を描いており、平面図では、細長い「線」のような形、長方形、正方形又は他の形となることがある。その上、島１１８は、図１ａに示されたものと同様に配設された多くの上記島を有する配列に配設される。
【０００６】
図１ｂに関しては、パターンを施したフォトレジスト島は、エッチングトリムプロセスを経て、トリミングされる。結果として、ギャップの幅は第２幅１２０ｂに広がり、パターンを施したフォトレジスト島のフィーチャーサイズが所望のフィーチャーサイズになるように調整される。図１ｃに関しては、第２ＳｉＯＮフィルム１１６をエッチングし、パターンが施されたフォトレジスト島１１８のパターンを第２ＳｉＯＮフィルム１１６に転写する。その後、パターンを施したフォトレジスト島１１８は、図１ｃに示すように、第２ＳｉＯＮフィルム１１６から除去される。
【０００７】
第２ＳｉＯＮフィルム１１６からパターンを施したフォトレジスト島１１８を除去することに続き、第２ＡＣＬフィルム１１４をエッチングし、第２ＳｉＯＮフィルム１１６のパターンを第２ＡＣＬフィルム１１４に転写することも可能である（図１ｅ）。図１ｆに関しては、第２ＳｉＯＮフィルム１１６は取り除かれる。パターンを施した第２ＡＣＬフィルム１１４から第２ＳｉＯＮフィルム１１６を除去した後、スペーサフィルム１２２の層が、パターンを施した第２ＡＣＬフィルム１１４及び第１ＳｉＯＮフィルム１１２の上へ積層される（図１ｇ）。ブランケットエッチバックプロセスがスペーサフィルム１２２の層に施され、その結果、パターンを施した第２ＡＣＬフィルム１１４のサイドウォールに沿って積層されたスペーサ１２２が得られる（図１ｈ）。
【０００８】
その後、パターンを施した第２ＡＣＬフィルム１１４を除去し（図１ｉ）、第１ＳｉＯＮフィルム１１２及び第１ＡＣＬフィルム１１０をエッチングし（図１ｊ）、第３幅１２０ｃを有するギャップにより互いに分離されたカラムを形成する。その後、ハードマスク層１０８及び基板１０１の多結晶又は金属ゲート層１０６がエッチングされ、パターンが図１ｊに示したカラムに転写される。その後、ハードマスク層１０８は、多結晶又は金属ゲート層１０６から除去され、図１ｋに示されているように、所望のフィーチャーサイズの多結晶又は金属ゲート層１０６を有する、パターンを施した基板１０１が形成する。
【０００９】
従来のＳＡＤＰＬは、適切ではあるが、いくつかの問題がある。例えば、従来のＳＡＤＰＬプロセスで、パターンを施したフォトレジスト１１８をトリミングするために使用されるエッチングトリムプロセスは、精度に欠け、制御することが困難な場合がある。加えて、従来のＳＡＤＰＬプロセスは、多数のＡＣＬ及びＳｉＯＮフィルム層を積層する多数の積層工程並びにフィルムをエッチングする多数のエッチング工程を必要とする。それ故、その技術はコストがかかり、非効率的である。そのような非効率的なプロセスが、デバイスの製造者、結局のところは消費者に、過度の金銭的負担を負わせることがある。従って、基板のパターニングに関し、新しい技術が必要とされている。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の実施形態は、基板のパターニングに関する方法及び構造を目的とするものである。典型的な実施形態では、基板のパターニング方法は、第１ピッチ及び第１ギャップ幅により画定されるレジストフィーチャーの配列を設ける工程を具える。粒子がレジストフィーチャーの配列に取り込まれ、レジストフィーチャーの配列が硬化する。その粒子は、エネルギーを持った荷電種又は非荷電種であり、原子、分子又は亜原子種のいずれであってもよい。サイドウォールが硬化したレジストフィーチャーの側部に設けられ、その後、硬化したレジストフィーチャーが除去されることで、基板に配置され、分離したサイドウォールの配列が残る。サイドウォールの配列は、基板におけるフィーチャーの配列を形成するために使用され、基板のフィーチャーの配列はレジストフィーチャーの配列の半分のピッチを有する。また、本発明のいくつかの実施形態では、レジストフィーチャーの限界寸法が、粒子のドーズ量、粒子のエネルギー、基板の傾斜及び基板のねじりのようなパラメータを制御することによって、調整されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１ａ】自己整合ダブルパターニングのために設計されたパターニング層の公知の積層体を有する基板の概略断面図である。
【図１ｂ】レジストトリミング後における図１ａの基板の概略断面図である。
【図１ｃ】上部ＳｉＯＮ層のパターニング後における図１ｂの基板の概略断面図である。
【図１ｄ】フォトレジストの除去後における図１ｃの基板の概略断面図である。
【図１ｅ】上部ＡＣＬ層のパターニング後における図１ｄの基板の概略断面図である。
【図１ｆ】上部ＳｉＯＮ層の除去後における図１ｅの基板の概略断面図である。
【図１ｇ】サイドウォール形成層の積層後における図１ｆの基板の概略断面図である。
【図１ｈ】サイドウォールの形成後における図１ｇの基板の概略断面図である。
【図１ｉ】上部ＡＣＬのパターンを施した部分の除去後における図１ｈの基板の概略断面図である。
【図１ｊ】サイドウォールの下に配置された第２ＳｉＯＮ層及びＡＣＬ層のパターニング後における図１ｈの基板の概略断面図である。
【図１ｋ】ハードマスク層及び基板下部層のパターニング並びにパターンを施した第２ＳｉＯＮ層、第２ＡＣＬ層及びハードマスク層の除去後における図１ｊの基板の概略断面図である。
【図２ａ】本開示の実施形態に従い、パターンを施した上部フォトレジスト層を有するパターニング層の積層体を具える基板の概略断面図である。
【図２ａ１】本開示の実施形態に従い、パターニングされた上部フォトレジスト層及び下部反射防止コーティングを有するパターニング層の積層体を具える基板の概略断面図である。
【図２ｂ】本開示の実施形態に従い、粒子照射にさらされる時の図２ａの基板の概略断面図である。
【図２ｃ】本発明開示の実施形態に従い、サイドウォール形成層の積層後における図２ｂの基板の概略断面図である。
【図２ｄ】本開示の実施形態に従い、サイドウォールの形成後における図２ｃの基板の概略断面図である。
【図２ｅ】本開示の実施形態に従い、パターンを施したフォトレジストの除去後における図２ｄの基板の概略断面図である。
【図２ｆ】本開示の実施形態に従い、サイドウォールの下に配置されたＳｉＯＮ層及びＡＣＬ層のパターニング後における図２ｅの基板の概略断面図である。
【図２ｇ】本開示の実施形態に従い、ハードマスク層及び基板下部層のパターニング後、パターンを施したＳｉＯＮ層、ＡＣＬ層及びハードマスク層を除去した後における図２ｆの基板の概略断面図である。
【図３ａ】本開示の実施形態に従い、図２ｂで一般的に示されたプロセスを使用して、形成された典型的なレジスト島構造を示す基板の概略断面図である。
【図３ｂ】本開示の別の実施形態に従い、図２ｂで一般的に示されたプロセスを使用して、形成された今までのものに代わる典型的なレジスト島構造を示す基板の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここに、本開示は、好ましい実施形態が示された添付図を参照し、以下でより完全に記載されるであろう。しかしながら、この開示は多くの異なる形で具体化されることがあり、ここで説明した実施形態に制限されると理解されるべきではない。どちらかといえば、これらの実施形態が提供されることで、この開示が詳細かつ完全となり、当業者に発明の範囲を伝えるであろう。図面では、至る所で、同様の数字が、同様の構成要素を示している。
【００１３】
上記した方法に関連する問題を解決するため、基板のパターニングに関する今までにない独創的な技術を紹介する。明瞭及び簡易を目的とし、本開示は、トランジスタを形成するために基板をパターニングする技術に焦点を合わせている。
【００１４】
特に、本開示は、トランジスタのゲートを形成するためのＳＡＤＰＬプロセスを含む技術に焦点を合わせている。しかし、当業者は、ここで開示された技術がＳＡＤＰＬプロセスに限定されるものではないことを認識するであろう。むしろ、本開示は他のタイプのパターニングプロセスにも同様に適用し得る。
【００１５】
特に、硬化され、任意にトリミングされたフォトレジストフィーチャーを使用する基板の自己整合ダブルパターニングを実行するための新たな方法、システム及び構造が、ここで開示されている。しかしながら、本発明は、硬化され、及び／又はトリミングされた、フォトレジストを用いることができる他のパターニングプロセスにも及ぶ。
【００１６】
加えて、当業者は、本開示がトランジスタのゲートを形成するための基板のパターニングに限定されないことを認識すべきである。むしろ、本開示は、トランジスタの他の部品、及び／又は他のタイプのデバイスを形成するための基板のパターニング技術に、同様に適用し得る。例えば、その技術は、パターンを施した磁気ビットデータ記憶媒体を形成するための基板のパターニング技術に同様に適用し得る。それ故、ここで使用する「基板」という用語は、半導体のウエハーに限定されるものではない。ここで、その用語は、熱的、及び／又は、電気的に、伝導性の基板、絶縁性の基板、半伝導性の基板にも適用し得る。また、その基板はドープされた基板でもドープされない基板でもよい。加えて、その基板は、単一元素の基板、及び／又は、化合物若しくは合金をベースとする基板であってもよい。また、その基板は、外部の磁性を示すものにも、示さないものにも適用し得る。さらに、その基板は、単一又は複数層の基板であってもよい。もしその基板が複数層の基板であれば、それぞれの層は、熱的に、及び／又は、電気的に、伝導性、絶縁性、半伝導性のいずれであってもよく、ドープされてもされなくともよく、単一元素及び／又は化合物若しくは合金でもよく、外部の磁性を示しても示さなくともよい。
【００１７】
本開示では、簡易及び明瞭を目的とし、「粒子」という用語を使用して、その技術を表現することがある。ここで使用されるように、「粒子」という用語は、荷電又は非荷電でもよく、亜原子、原子又は分子でもよい種を示している。さらに、本開示の技術はビームラインイオン注入方式のところで述べられてもよい。しかしながら、当業者は、基板に粒子又は物質を添加することが可能な他の方式も適用し得ることを認識するであろう。例えば、これらに制限されるものではないが、プラズマアシスト添加（ＰＬＡＤ）方式又はプラズマイオン注入（ＰＩＬＬ）方式を含むドーピング方式や他のタイプのドーピング方式が使用されてもよい。また、粒子を添加することが可能な他のタイプの処理方式が使用されてもよい。そのようなシステムの例には、ファーネス、化学気相成長（ＣＶＤ）方式、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）方式、原子層成長（ＡＬＤ）方式及び分子線エピタキシー方式（ＭＢＥ）等が含まれる。
【００１８】
図２ａ−ｇに関しては、本発明の一実施形態による基板のパターニング技術に従う一連の典型的な工程が示されている。図２ａ〜２ｆは、それぞれ、プロセスの特別な段階において基板２０１をパターニングするために使用されるパターニング層２０８〜２１８の積層体の概略断面図を示している。図２ｇは、パターニング層の積層体の除去後に基板２０１に転写された最終的な自己整合ダブルパターニング構造を断面図にて示すものである。図は、大きさ通りには描かれていないこともある。加えて、図は基板全体の一部分のみを示している。
【００１９】
図２ａに示すように、基板２０１は、底部２０２、並びに、順番に、酸化物層２０４及び多結晶又は金属層２０６を有する下部２１４を具えてもよい。一実施形態では、底部２０２は、例えばシリコンウエハーのような半伝導性の層である。他の実施形態では、底部２０２は別の物質から作られる。加えて、一実施形態では、多結晶又は金属層２０６は、ポリシリコン又は複数積層した金属層である。
【００２０】
図２ａに示すように、ハードマスクフィルム２０８の層が基板２０１の上に配置されてもよい。ハードマスクフィルム２０８の上に、ＡＣＬフィルム２１０の層が配置されてもよい。その後すぐに、ＳｉＯＮフィルム２１２の層が配置されてもよい。ＳｉＯＮフィルム２１２の上に、レジストフィルム２１８の層が積層されてもよい。例えば、フォトレジストフィルム２１８が積層されてもよい。ここで、「フォトレジスト」と「レジスト」という用語は、一般的には互換的に使用される。しかしながら、本発明は、レジストが電子ビームレジストのような光学リソグラフィー方式で使用されるもの以外となる方式や方法にも及ぶ。任意だが、図２ａ１に示されるように、レジストフィルム２１８の積層前に、下部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）２１６のような反射防止コーティングが、フィルム２１２の上に積層されてもよい。層２１６は、例えば、誘電性の反射防止コーティングとすることもできる。ＢＡＲＣ層２１６はエネルギーを持った粒子の注入にさらされるが、注入より先にドライエッチング（ＲＩＥ）を施しても、施さなくともよい。レジストフィルム２１８を積層した後、主なリソグラフィープロセスが、レジストフィルム２１８にパターンを施すために実行されてもよい。図２ａに示すように、主なリソグラフィープロセスにより、パターンを施したレジスト島２１８が形成されてもよい。
【００２１】
図１ａで示された島１１８のように、島２１８はパターンを施したレジストフィーチャーの理想化した断面を示すものであり、平面図では、延長された「線」、長方形、正方形又は他の形に見えることもある。その上、島２１８は、図２ａに示されたものと同様に配設された多くの上記島を有する配列を含み得る。島２１８は、第１ギャップ幅２２０ａ−ｉにより分離される。加えて、島２１８は、配列ピッチ（単に「ピッチ」ともいう）２２２により特徴付けられる。ここで使用されるように、「ピッチ」という用語は、隣接する島間のギャップ（又はスペース）の値と島の幅の合計となる距離を示している。それ故、図２ａで、ピッチ２２２は、ギャップ幅２２０ａ−ｉに島の幅２２６ａに加えたものからなり、ある一つの島２１８の左側からすぐ隣の島２１８の左側までとして示されている。ピッチ２２２は、隣接する島２１８の中心間距離として示され得ることは、当業者により容易に理解されるであろう。規則的な島の配列では、ピッチは連続する島の間で一定となる。それ故、例えば数百、数千、数百万の島を有する規則的な配列では、名目上の距離２２２が隣接する島のそれぞれの中心間で一定となる。
【００２２】
図２ａで示されるように、島２１８は第１幅２２０ａ−ｉ〜第３幅２２０ａ−ｉｉｉをそれぞれ有するギャップにより、特徴付けられる。第２幅２２０ａ−ｉｉは、左側の島２１８とその左外側ですぐ隣にくる島（ただし、示されてはいない）との間のギャップを示すことを意図したものである。同様に、第３幅２２０ａ−ｉｉｉは、右側の島２１８とその右外側ですぐ隣にくる島（ただし、示されてはいない）との間のギャップを示すことを意図したものである。本実施形態では、第１幅２２０ａ−ｉ〜第３幅２２０ａ−ｉｉｉの値は同じでも異なっていてもよく、同じものと異なるものの組み合わせであってもよい。これは、中心間距離（ピッチ）２２２が一連の隣接する島２１８の間で一定となるが、個々の島２１８の実際の幅（例えば、２２６ａや２２６ｂ）は可変であり、それによって隣接する島間の一連のギャップ２２０ａも変化するからである。
【００２３】
本発明の実施形態に従い、レジスト島２１８の特徴を変化させるため、図２ａで示された構造に粒子を照射する。次の考察にてより詳しく述べるように、粒子に関連するパラメータが、レジスト島２１８において目的とする一連の特徴を実現するべく調整される。そのような特徴の例としては、目標とする島の幅（「限界寸法」又は「ＣＤ」ともいう）、レジストの増加した硬度及びレジストのプロファイルがある。特に断りのない限り、「硬化された」という用語は、ここで使用されたように、レジストの劣化に対する耐性の増加を示しており、レジストの劣化の際、レジストは、これに制限されるものではないが、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）チェンバで見られる昇温、湿式化学溶液、及び／又はエネルギーを持つ種を含む処理条件にさらされる。レジストの劣化は、他の物質との間で、レジストの軟化若しくは溶解、レジストのエッチング又はレジストの分解を引き起こし得る。変化し得る粒子パラメータの例としては、粒子のドーズ量、粒子のエネルギー及び粒子の入射方向に対する基板（つまり、レジストフィーチャー）の方向が含まれる。
【００２４】
図２ｂに関しては、所望の種を含む粒子２２４がパターンを施したレジスト島２１８に取り込まれ、パターンを施したレジスト島２１８の特徴が変化することもできる。例えば、粒子２２４を取り込むことによって、パターンを施したレジスト島２１８は硬化され、極端な条件での影響を受けにくくなる。またもう一つの例では、パターンを施したレジスト島２１８の大きさを変更してもよい。本実施形態では、パターンを施したレジスト島２１８は縮小してもよく、島２１８は第４幅２２０ｂ−ｉ〜第６幅２２０ｂ−ｉｉｉをそれぞれ有するギャップによって互いに分離され、第４幅２２０ｂ−ｉ〜第６幅２２０ｂ−ｉｉｉのうちの少なくとも一つが、第１幅２２０a−ｉ〜第３幅２２０a−ｉｉｉのうちの少なくとも一つよりも大きくなる。ギャップの第４幅２２０ｂ−ｉ〜第６幅２２０ｂ−ｉｉｉは、同じであっても異なってもよく、同じものと異なるものの組み合わせであってもよい。加えて、パターンを施したレジスト島２１８は非対称に縮小してもよく、鉛直方向よりも水平方向に大きく縮小し得る。また別の実施形態では、粒子２２４はパターンを施したレジスト島２１８を拡大するように取り込まれ、それぞれ第４幅２２０ｂ−ｉ〜第６幅２２０ｂ−ｉｉｉのうちの少なくとも一つが、それぞれ第１幅２２０ａ−ｉ〜第３幅２２０ａ−ｉｉｉのうちの少なくとも一つよりも小さくなる。それ故、粒子の特性を制御することによって、所望の特徴及び所望のフィーチャーサイズのレジスト島２１８が形成される。
【００２５】
一実施形態では、粒子２２４は、好ましくは、イオンビーム又は荷電粒子ビームの形で取り込まれる。他の実施形態では、粒子２２４は他の形（例えば、熱拡散に続いて起こるビア蒸着）で取り込まれる。粒子２２４がイオン又は荷電粒子ビームの形で取り込まれる場合、粒子のドーズ量とエネルギーが島２１８の特徴を制御するために調整されてもよい。例えば、大きなひずみが生じえない昇温、溶解又は化学分解に耐え得るレジストを設けるため、レジスト島２１８を硬化させることが望まれることもある。あるいは、又はそれに加えて、ＲＩＥチェンバで生じ得る湿式化学エッチング、プラズマ誘起エッチング又は分解への耐性を増したレジストを設けることが望まれることもある。
【００２６】
以下でより詳しく述べる例では、島２１８は十分なエネルギーとドーズ量の粒子照射にさらされ、昇温、並びに／又は、反応性イオン若しくは他の同様のメカニズムによるケミカルアタック及び／若しくはエッチングに耐え得る、十分に硬化した部分を島２１８に設けることができる。図３ａ及び３ｂは、図２ｂで一般的に示したプロセスを用いて形成した典型的なレジスト島構造を示すものである。図３ａにおいて形成されたレジスト島２１８ａの構造は、レジスト島２１８ａ全体に広がる硬化した部分２１８ｂからなる。図３ｂにおいて形成されたレジスト島２１８ｃの構造は、硬化した部分２１８ｄと硬化していない部分２１８ｅとを有する。硬化した部分２１８ｄは、島２１８ｃの側部及び上部の外側の領域に配置される。硬化していない部分２１８ｅは、島２１８ｃの内側の領域に配置され、島２１８ｃの下面へと広がり得る。
【００２７】
ある一つの典型的な方法において、レジスト島２１８ａは、適切な粒子のエネルギー及びドーズ量を選択することにより、島全体を硬化させるように形成される。例えば、レジスト島２１８ａの幅２２８ａ、２２８ｂ及び高さ（ただし、示されていない）がおよそ100nmである場合、ユーザーは、粒子２２４がレジスト島２１８ａに完全に侵入するような、レジスト島を硬化させるために用いられる粒子種の適切な粒子エネルギーを選択することができる。粒子の範囲は、シミュレーションプログラムにより測定又は計算してもよい。同様に、粒子の適切なドーズ量は、各レジスト島２１８の全体が実質的に硬化するように選択できる。あるいは、図３ｂに示すように、レジスト島の外周部２１８ｄのみを硬化させることが望まれることもある。例えば、外側の硬化した層２１８ｄの存在により、その後に続くレジスト島の熱プロセスにおける溶解又はひずみに対する十分な耐性が与えられることがわかっている場合、構造２１８ｃとすることがレジスト島２１８にとって適切な選択となり得る。公知の高さ及び公知の幅２２８ａ、２２８ｂを有するレジスト島にとって、このことは、外側の領域２１８ｄを形成するのに必要な粒子の侵入深さが減少するため、領域２１８ｂの形成に必要な粒子とは対照的に、低いエネルギーの粒子を使用して層２１８ｄを形成することができるというさらなる利点をもたらす。レジストを硬化させるために用いられる粒子のエネルギーを低減することにより、粒子照射の間のレジスト島２１８ｃの加熱を低減することができ、それによって粒子自体が溶解又はその他の機械的なひずみを引き起こすような状態を低減できる。
【００２８】
本発明では、典型的な粒子のドーズ量はおよそ1×1010〜5×1017particles/cm2の範囲であり、好ましくは7.5×1014〜1.0×1016particles/cm2の範囲である。加えて、粒子のドーズ量は一定でも、変わってもよい。レジスト島を硬化させるために最適な粒子のドーズ量は、粒子２２４の粒子質量、粒子荷電、エネルギー及びその他のパラメータに従って変化し得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、典型的な粒子のエネルギーはおよそ700eV〜8keVの範囲である。また、最適なドーズ量、エネルギー及び粒子種は、フォトレジストの種類やフォトレジストの正確な形成に従って変化する。
【００２９】
また、レジストフィーチャーを硬化させるための最適な粒子の照射は、島の幅及び／又は高さに従って、調整することができる。例えば、レジスト島の高さはおよそ90〜120nmとなる。以下の例で示すように、最終目標となるＣＤ、例えば25nm、を得るため、粒子のエネルギー及び／又はドーズ量は、レジスト島の初期ＣＤ値に従って調整される。それ故、初期ＣＤが30nmの場合よりも初期ＣＤが50nmの場合、より高いエネルギー及び／又はドーズ量の組み合わせが選択される。同じ種（Ar）および低いE15ions/cm2の範囲に固定したドーズ量を用いた一つの例では、およそ100nmの高さとおよそ50nmの初期ＣＤを有するレジスト島に対し、およそ5keV〜8keVの範囲の粒子エネルギーで、25nmという最終ＣＤを十分に達成し得る。一方、初期ＣＤ値がおよそ30nmの場合、およそ1keV〜3keVの範囲の粒子エネルギーで、同種の初期レジスト材について、25nmという最終ＣＤを十分に達成し得る。他の例では、より低い質量又は高い質量の粒子種が使用されてもよく、その場合はそれぞれ比較的高いドーズ量又は比較的低いドーズ量となり、粒子エネルギーが一定であれば、レジスト島のＣＤ値は同様に減少する。
【００３０】
また、図２ｂ、３ａおよび３ｂで一般的に示されているように、粒子２２４がパターンを施したレジスト島２１８に取り込まれる軌道を制御してもよい。有効なサイドウォールスペーサ転写プロセスを可能にするため、レジストＣＤを硬化する及び／又はトリミングするために使用される粒子を照射する間、レジスト島２１８が高さの超過分を失わないようにすることが有効である。本発明に従って、これを達成するために有効な方法として、粒子を照射している間にわずかなねじりを有する基板の高い傾斜を使用するというものがある。例えば、基板のねじり角及び傾斜角のいずれか一方又は両方を、レジスト島２１８の特徴を調整するために、制御してもよい。ここで使用されるように、「傾斜角」という用語は、粒子のビームと基板面の法線との間の角度を示している。また、「ねじり角」という用語は、ビームとウエハーの法線両方を含む面と基板面に垂直なもう一つの面との間の角度を示している。主要な平面又はノッチを有するシリコンウエハーの場合、ねじり角は、一般的にビームとウエハーの法線両方を含む面とウエハーの主要な平面又はノッチに垂直な面との間の角度として、画定される。
【００３１】
例えば、粒子２２４は、約０°（基板２０１の上面に垂直）〜約９０°（基板２０１の上面と水平）の範囲の一又は二以上の傾斜角で取り込まれてもよい。好ましくは、４５°〜７０°の範囲である。粒子２２４を取り込む間、照射角は一定にしても、変えてもよい。ビームラインイオン注入装置を使用して、粒子２２４を取り込む場合、入射角を制御するため、基板２０１を粒子ビームに対して傾けてもよく、その逆も同様によい。傾けることに加え、基板をビームに対して回転させてもよく、その逆も同様によい。例えば、粒子は第１方向から取り込まれる。その後、基板を第１方向に対して０°より大きく約９０°までの範囲のねじり角で回転させ、第２方向から粒子を取り込む。第２方向から粒子を取り込んだ後、基板を第１方向に対して０°より大きく約９０°までの範囲のねじり角で回転させ、第３方向から粒子を取り込む。そのプロセスを、基板が３６０°完全に回転するまで、繰り返すことができる。
【００３２】
図３ａ及び３ｂに示すように、島２１８ａか２１８ｃのどちらか一方を形成するため、非垂直な粒子傾斜角が用いることができる。これは、余分な粒子エネルギーを使用することなく、レジスト島のサイドウォールに沿って硬化した領域を設けるのに有効である。例えば、比較的低いエネルギーの垂直な照射粒子の使用により、所望の硬度としたレジスト島の上部領域を設けることができるが、サイドウォールに沿ってレジスト島の下部までずっと広がる硬化した層を設けることはできないこともある。加えて、図３ａの一様に硬化した構造を形成するため、垂直な照射で比較的高い粒子エネルギーを使用することは望ましくない。これは、垂直に照射するため、レジスト島２１８の上部から下部まで侵入させるのにより高い粒子エネルギーが必要となり、過熱や圧縮、その他好ましくない副次的な影響の原因となるからである。
【００３３】
再度、図３ａ及び３ｂに言及すると、粒子エネルギー、粒子のドーズ量、基板の傾斜角及び／又は基板のねじり角のようなパラメータは、粒子２２４の照射後、島２１８について所望のレジスト硬化及び所望のレジストトリミングを同時に実現するために調整されてもよい。一つの例では、図３ａに示すように、粒子２２４の照射後のレジスト島２１８ａの幅２２８ａ、２２８ｂは、粒子の照射前の島２１８ａの幅２２６ａ、２２６ｂよりもそれぞれ小さくなっており、レジスト島２１８は完全に硬化している。図３ｂに示すような他に取り得る例では、粒子の照射後の島の幅２２８ａ、２２８ｂは、照射されていない島の幅２２６ａ、２２６ｂと比較してそれぞれ減少するが、レジスト島２１８ｃの外周部２１８ｄのみが硬化することになる。
【００３４】
粒子のエネルギー、粒子の流束、基板の傾斜、基板のねじりの正しい組み合わせを選択することにより、最終的なレジスト構造は、島２１８ａと島２１８ｃの構造の間で変化し得る。例えば、島２１８ｃを形成するため、図２ａの島２１８は適切な基板傾斜で適切な粒子の流束にさらされてもよく、島２１８のサイドウォールの十分なスパッタが起こることになる。それ故、図２ａに示される初期の島の幅２２６は、幅２２８に減少する。その上、島が硬化していない内部２１８ｅを保持するため、サイドウォールのスパッタに使用される粒子のエネルギーは、レジスト島への侵入深さが比較的低くなるように選択してもよい。もう一つの例では、レジストの硬化とレジストのトリミングのため、別々の工程を用いてもよい。例えば、レジストの硬化とは対照的に、レジストのトリミングを実行するには、異なる粒子エネルギー並びに／又はドーズ量及び／若しくは照射角を用いることが望ましい場合もある。それ故、２つの別々の工程を用いることで、それぞれの工程に対し適切に調整された粒子照射パラメータの別々のセットを選択することが可能になる。
【００３５】
本発明では、粒子２２４を取り込む間、レジスト２１８の温度も制御され得る。一実施形態では、レジスト２１８の温度は、室温以下の温度、好ましくは２７３Ｋ以下の温度で、一定に保持しても、変化させてもよい。別の実施形態では、レジスト２１８の温度は、室温よりも高い温度、ただしレジスト２１８が分解又は流れ出し始める温度以下で、一定に保持しても、変化させてもよい。当業者は、とりわけ底部２０２の温度を制御することにより、レジスト２１８の温度が制御され得ることを認識するであろう。
【００３６】
レジスト２１８に取り込ませる粒子２２４としては、不活性種、例えば、ヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン （Xe）、ラドン（Rn）、窒素（N）、炭素（C）及び酸素（O）、を含むものが好ましい。しかしながら、他の実施形態では、他の種を含む粒子が使用されてもよい。他の種を含む粒子には、シリコン（Si）、ホウ素（B）、炭素（C）、水素（H）、 鉄（Fe）, リチウム（Li）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）等を含むものがある。元素種に加え、粒子はカルボランのような分子種とすることもできる。
【００３７】
所望の特徴とフィーチャーサイズを有するレジスト島２１８を形成するために粒子２２４を取り込んだ後、スペーサ材２２２がレジスト島２１８とＳｉＯＮフィルム２１２の上へ積層されてもよい（図２ｃ）。発明の実施形態では、スペーサ材２２２は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ又はＳｉｘＯｙＮｚをベースとする材質である。また、他の実施形態では、低温用のスペーサ材を含む他の材質が、スペーサ材２２２として使用されてもよい。
【００３８】
スペーサ材２２２を積層した後、基板２０１はエッチバックされてもよく、スペーサ材２２２はレジスト２１８のサイドウォールに沿って配置される（図２ｄ）。エッチバックプロセスを実行することにより、レジスト２１８の一部とＳｉＯＮフィルム２１２の一部（又は、図２ａ１に関して述べられた実施形態については、ＢＡＲＣ層２１６の一部）が露出し得る。レジストフィーチャー２１８は図２ｂで示される工程で硬化されるため、レジスト島２１８の形状は、図２ｃ及び２ｄに示される積層及び除去プロセスの間、元の状態を維持することができる。それ故、図２ｄのサイドウォール２２２は、一定の大きさ、間隔、形状をもって作ることができる。
【００３９】
典型的な方法では、図２ｄの最適なサイドウォール構造の製造を確実にするため、図２ｂ及び２ｃにそれぞれ一般的に示される粒子の照射及びサイドウォールの積層プロセスが、連動して調整される。図２ｄの一様な形状、適切な間隔をとったサイドウォールの形成には、スペーサ材２２２の積層の間、島２１８の形状及び大きさが変わらないことが必要であるため、サイドウォール２１８は、図２ｃの工程で、島にかかる熱量（スペーサ積層温度及び積層持続時間の組み合わせ）に耐える程度十分に硬化させることが望ましい。それ故、スペーサの積層プロセスが比較的高い熱量のプロセスである場合には、比較的高い島の硬度を生じさせるべく、図２ｂで示される工程で使用される粒子照射パラメータを選択することができる。逆に、スペーサの積層プロセスが比較的低い熱量のプロセスである場合には、スペーサの積層プロセスに耐えるに十分な比較的低い島の硬度を生じさせるべく、粒子照射パラメータを選択することができる。
【００４０】
その後、レジスト２１８は除去され（図２ｅ）、ＳｉＯＮフィルム２１２及びＡＣＬフィルム２１０がハードマスク層２０８にエッチングされ、第７幅２２０ｃ−１〜第１１幅〜２２０ｃ−５を有するギャップにより互いに分離される柱状物を形成する（図２ｆ）。当業者は、第７幅２２０ｃ−１〜第１１幅〜２２０ｃ−５が同じでも異なっていてもよく、またその両方の組み合わせであってもよいことを認識するであろう。そのプロセスにおいて、スペーサ２１０のパターンはＳｉＯＮフィルム２１２とＡＣＬフィルム２１０に転写されてもよい。図で示すように、スペーサは、一定の距離があるため、レジスト島の数の倍となり、それ故ピッチの倍加がなされる。
【００４１】
その後、基板２０１のハードマスク層２０８及び多結晶又は金属ゲート層２０６はエッチングされ、図２ｇに示されるように、サイドウォールの倍加されたピッチパターンを層２０６に転写する。次に、ハードマスク層２０８が多結晶又は金属ゲート層２０６から除去され、所望のフィーチャーサイズの多結晶又は金属ゲート層２０６を有するパターンを施した基板２０１が残る。
【００４２】
一般的に図２ａ〜３ｂに示されたような典型的な構造及び処理工程は、コンピュータを用いたシステム又は同様のデータ処理システム（示されてはいない）を用いて実行されてもよい。例えば、メニュー形式のインターフェイスが、コンピュータの画面や高性能デバイス又はユーザーの入力を受けて設定される同様のデバイスに設けられてもよい。メニューには「限界寸法」の欄を設けてもよく、これによりユーザーが所望のＣＤに従って数値を入力することが可能となる。入力された数値はプロセッサーにより受信され、図２ｂで示した工程での粒子プロセスパラメータを出力するよう設定されたプログラムが起動する。一つの例では、ユーザーは図２ａで示された工程でのレジスト島の名目上のＣＤを入力する。この名目上のＣＤは、レジストトリミング後の所望のＣＤを表す目標ＣＤと同様のものである。それから、起動したプログラムが、粒子のドーズ量、粒子のエネルギー、傾斜角及び／又は他の関連パラメータのような図２ｂの粒子照射工程で使用されるパラメータの適切な組み合わせを出力する。それから、出力されたパラメータが、手動又は自動的に、イオン注入ツールのような粒子照射工程を実行するよう設定されたツールへ送られる。
【００４３】
別の例では、ユーザーは粒子照射前のレジスト島の実際のＣＤ値を入力してもよい。例えば、リソグラフィー工程が島のフォトレジストにパターンを施すために実行された後、リソグラフィープロセスでの誤差のため、実際のＣＤは名目上のＣＤよりも小さくなったり、大きくなったりすることがある。ユーザーは、インラインＣＤ測定ツールを使用して、実際の島のＣＤを測定することができる。それから、起動したプログラムが、名目上のＣＤよりむしろ実際のＣＤに基づき、粒子照射工程で使用されるパラメータの適切な組み合わせを出力するが、名目上のＣＤが使用される場合と比較して、わずかに粒子のドーズ量及び粒子のエネルギー等が異なることがある。それ故、本発明は、粒子照射の「レシピ」をリアルタイムで調整する機能を提供することになり、レジスト島を画定するために使用されるリソグラフィープロセスという変動性を考慮した、より精度の高いレジストトリムプロセスが実行され得る。
【００４４】
別の例では、レジストトリミングを行わずにレジスト硬化が要求される。それ故、粒子照射前のＣＤと粒子照射後のＣＤに対応する欄に同じＣＤ値が入力される。それから、プログラムは、粒子のドーズ量、粒子のエネルギー、傾斜角等を含むレシピを出力し、そのレシピは、レジスト島のＣＤを実質的に減少させることなく、レジストが硬化されるように設定される。この例では、照射前と照射後のＣＤ値が、上述したように、名目上のＣＤ値又は測定された実際のＣＤ値のどちらにも基づくこともできる。
【００４５】
別の例では、コンピュータシステムが、レジストの熱量に基づき粒子照射パラメータのセットを出力するよう設定される。例えば、メニューは、図２ｃに関して上述したように、粒子照射の次に実行されるサイドウォール積層プロセスでのサイドウォール積層温度及び持続時間の値を受けるように規定される。より高温でかつ持続時間の長いサイドウォールプロセスでは、ユーザーは、レジストが高い熱量に耐えなければならないことを示唆するようなパラメータを入力し、プログラムは、図３ａに示すような「完全に硬化した」レジスト構造を形成するように設定した粒子照射パラメータを出力する。より低温でかつ持続時間の短いサイドウォールプロセスでは、プログラムは、図３ｂに示すような「部分的に硬化した」レジスト構造を形成するように設定した粒子照射パラメータを出力する。
【００４６】
基板のパターニングに関する本技術は、いくつかの有利な点を提供している。例えば、粒子２２４をレジスト２１８にどのように取り込ませるかを制御することにより、レジスト２１８の特徴を正確に制御できる。粒子２２４を取り込むことにより、本技術ではレジスト２１８を硬化させ、レジスト２１８がエッチングや積層といったデバイスの製造に含まれるプロセスに関連する極端な条件でも耐え得るようにしている。加えて、粒子２２４がレジスト島２１８に取り込まれる角度によって、パターンを施したレジスト島２１８の特徴を、対称又は非対称に変更できる。例えば、粒子２２４の入射角は、レジスト２１８が優先的に横方向に縮小するよう、つまりレジストの高さよりも幅が減少することを示すよう、制御される。例えば、上面イメージングレジスト又は上部をコーティングしたレジストが使用される場合、レジストの側部は異なるものでもよく、垂直方向よりも水平方向が縮小するよう、順に注入される。いくつかの実施形態では、４つの粒子照射の一連を使用することで、レジストの上面では有効に４つの照射が「当たる」一方、サイドウォールは２つの照射のみが当たる。基板のねじりを利用する場合、２つの照射は、レジスト島２１８の４つ全ての側面（レジスト島２１８の背面は示されていない）をさらすよう、使用されてもよい。レジスト島２１８の全ての側面をさらすように２つの粒子照射が使用される場合、上面は両方の照射に当たる一方、それぞれのレジストのサイドウォールは１つの照射のみが当たる。傾斜角が十分に大きい場合、上面の相対的なエッチングレートは、側面のエッチングレートと比べて大幅に異なってもよく、それが上記した島２１８の横方向の縮小差を導くことになる。また、所望であれば、非対称な硬度を生じさせるよう、入射角を制御してもよい。
【００４７】
その上、非荷電又は不活性の粒子を取り込ませる場合には、レジスト２１８の下の層の電気的特性に不利な影響を与えることなく、レジスト島２１８の特徴を変化させることができる。加えて、レジスト２１８のポリマーと粒子２２４の間の相互作用を注意深く管理することによって、レジスト２１８は、従来、使用されているような一又は二以上のエッチングトリミング工程に変わる限界寸法の縮小プロセスに使用され得る。その上、ＥＵＶ又は軟Ｘ線フォトリソグラフィープロセスに付随する不利な光学的影響を避けられる。上記したプロセスでは、より多くの一様なレジスト島２１８構造が形成される。さらに、従来のＳＡＤＰＬプロセスに付随する多数の積層及びエッチングプロセスが、本技術によって避けられる。このようにして、本発明は、より単純な積層フローとより低いコストの実現を提案するものである。
【００４８】
ここに、パターニングプロセスに関する今までにない独創的な技術が開示された。本開示は、ここで説明した特定の実施形態によって、その範囲が制限されるものではない。実際、ここで説明したものに加えて、本開示の他の様々な実施形態や変更されたものが、前述の説明や添付図面から当業者には明らかになるであろう。例えば、上記した本発明の実施形態は、ＡＣＬ層とＳｉＯＮ層を含む処理層の積層体に向けられてきたが、本発明はその層がなくとも、さらに追加の層があっても実施することができる。それ故、そのような他の実施形態及び変更したものは、本開示の範囲に収まることを意味する。さらに、ここでは、特定の目的のため特定の環境で特定の実施に関連して、本開示を説明してきたが、当業者は、その実用性がそれに制限されず、本開示がいくつもの目的のためいくつもの環境で有益に実施され得ることを認識するであろう。それ故、以下で説明する請求項は、十分な幅とここで説明したような本開示の精神を考慮して、理解されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接するレジストフィーチャー間の第１ピッチと第１ギャップ幅により画定されるレジストフィーチャーの配列を設け、各レジストフィーチャーが上部及び側部を有する工程と、
前記レジストフィーチャーの配列に粒子を取り込ませ、前記レジストフィーチャーの配列が硬化する工程と、
前記硬化したレジストフィーチャーの配列の前記側部にサイドウォールを設ける工程と、
前記硬化したレジストフィーチャーの配列を除去し、前記基板上に配置され、分離したサイドウォールの配列が形成される工程と、を具える基板のパターニング方法。
【請求項２】
前記サイドウォールを設ける工程は、
前記上部及び前記側部にスペーサー層を設ける工程、及び、前記スペーサー層の一部を除去し、前記上部及び前記基板を露出する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、
前記基板の露出した部分をエッチングする工程と、
前記サイドウォールを除去する工程と、をさらに具え、
前記エッチングされた基板が、前記第１ピッチの半分に相当する第２ピッチをもつ基板フィーチャーの配列を有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板が、
第１表面からなる上面を有するＳｉＯＮ材料を含む上層と、
該上層の下に配置されたカーボン材料を含む中間層と、
該中間層の下に配置されたハードマスク層と、
該ハードマスク層の下に配置された前記基板の下部と、
該基板の下部の下に配置された前記基板の底部と、を具える請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記基板がシリコンウエハーからなり、
前記下部が、ポリシリコン層、金属層及び絶縁層のうちの一種又は二種以上を含み、
前記基板フィーチャーの配列が、ポリシリコン、金属及び絶縁物のうちの一種又は二種以上を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記粒子は、荷電粒子及び非荷電粒子のうちの一種であって、前記粒子が亜原子粒子、原子粒子及び分子粒子のうちの一種である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記粒子は、ビームラインイオン注入方式、プラズマアシスト添加（ＰＬＡＤ）方式、プラズマイオン注入（ＰＩＬＬ）方式、ファーネス、化学気相成長（ＣＶＤ）方式、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）方式、原子層成長（ＡＬＤ）方式及び分子線エピタキシー（ＭＢＥ）方式のうちの一つの手段によって、前記レジストフィーチャーの配列に取り込まれる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記粒子は、パターンの施されたレジストに取り込まれる際、およそ100eV〜100keVの範囲の運動エネルギーを有する請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記粒子は、前記基板に対して傾斜角をもって取り込まれる請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記粒子が、ヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン （Xe）、ラドン（Rn）、窒素（N）、酸素（O）、ケイ素（Si）、ホウ素（B）、水素（H）、炭素（C）、 鉄（Fe）, リチウム（Li）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）, ヒ素（As）及びカルボランのうちの一種である請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板がシリコンを含み、前記粒子がヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン （Xe）、ラドン（Rn）、窒素（N）及び酸素（O） のうちの一種である請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記粒子の運動エネルギー及び前記傾斜角を設定して、前記側部と前記上部に沿って配置される硬化した外周部と、該外周部及び前記基板により画定される領域の内側に配置される実質的には硬化していない内部とを有する硬化したレジストフィーチャーを形成する請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記粒子の運動エネルギー及び前記傾斜角を設定して、前記レジストフィーチャーの限界寸法の大幅な縮小をもたらし、前記粒子が前記レジストフィーチャーの配列に取り込まれた後、隣接する前記レジストフィーチャーは、第１ギャップ幅よりも大きい第２ギャップ幅によって分離される請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
第１ピリオドの間に、前記粒子が前記基板に対して第１ねじり角をもって取り込まれる請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１ピリオドの後、これに続く一又は二以上の各ピリオドにおいて、第２ねじり角を形成するため前記基板が回転され、該第２ねじり角は、第１ねじり角との間に０°以上〜およそ９０°の角度を形成する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記基板が、
前記第１表面からなる上面を有する反射防止層と、
該反射防止層の下に配置されたＳｉＯＮ材料を含む上層と、
該上層の下に配置されたカーボン材料を含む中間層と、
該中間層の下に配置されたハードマスク層と、
該ハードマスク層の下に配置された前記基板の下部と、
該基板の下部の下に配置された前記基板の底部と、を具える請求項３に記載の方法。
【請求項１７】
隣接するレジストフィーチャー間の第１ピッチと少なくとも第１ギャップ幅により画定されるレジストフィーチャーの配列を設け、各レジストフィーチャーが上部及び側部を有する工程と、
傾斜角がおよそ５〜８５°、ねじり角がおよそ５〜８５°で粒子の流束を受けるよう基板を設定する工程と、
高温でのプロセスに耐えうるレジストフィーチャーの硬化した外周部の層を形成するのに十分な粒子の運動エネルギー及びドーズ量を規定する工程と、
前記レジストフィーチャーの限界寸法の大幅な縮小をもたらすよう十分な粒子の流束を規定し、粒子の流束にさらされた後、隣接する前記レジストフィーチャーが前記第１ギャップ幅よりも大きい第２ギャップ幅によって分離される工程と、を具える基板のパターニング方法。
【請求項１８】
前記方法は、
前記レジストフィーチャーの縮小が横方向優先となるよう前記傾斜角及びねじり角を設定する工程、及び
レジストフィーチャーの硬さが非対称になるよう前記傾斜角及びねじり角を設定する工程、のうち一又は二以上をさらに具える請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
レジストフィーチャーの配列についてＣＤ値のセットを受けるように設定され、該レジストフィーチャーの配列が隣接するレジストフィーチャー間の第１ピッチと少なくとも第１ギャップ幅により画定され、各レジストフィーチャーが上部及び側部を有するユーザーインターフェイスと、
ＣＤ値の該セットに基づき、粒子照射パラメータのセットをディスプレイに出力する操作が可能であり、該照射パラメータが、基板との傾斜角、基板とのねじり角、粒子のエネルギー及び粒子のドーズ量のうちの一又は二以上を含むプログラムと、を具える基板のパターニングを制御するためのコンピュータシステム。
【請求項２０】
前記コンピュータシステムが、粒子照射を実行するために設定されたツールへ前記照射パラメータを自動的に出力するよう設定された請求項１９に記載のコンピュータシステム。
【請求項２１】
前記ユーザーインターフェイスが、さらに熱パラメータのセットを受けるように設定され、前記プログラムが、該熱パラメータにより前記粒子照射パラメータを調整するように設定された請求項１９記載のコンピュータシステム。
【請求項１】
隣接するレジストフィーチャー間の第１ピッチと第１ギャップ幅により画定されるレジストフィーチャーの配列を設け、各レジストフィーチャーが上部及び側部を有する工程と、
前記レジストフィーチャーの配列に粒子を取り込ませ、前記レジストフィーチャーの配列が硬化する工程と、
前記硬化したレジストフィーチャーの配列の前記側部にサイドウォールを設ける工程と、
前記硬化したレジストフィーチャーの配列を除去し、前記基板上に配置され、分離したサイドウォールの配列が形成される工程と、を具える基板のパターニング方法。
【請求項２】
前記サイドウォールを設ける工程は、
前記上部及び前記側部にスペーサー層を設ける工程、及び、前記スペーサー層の一部を除去し、前記上部及び前記基板を露出する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、
前記基板の露出した部分をエッチングする工程と、
前記サイドウォールを除去する工程と、をさらに具え、
前記エッチングされた基板が、前記第１ピッチの半分に相当する第２ピッチをもつ基板フィーチャーの配列を有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板が、
第１表面からなる上面を有するＳｉＯＮ材料を含む上層と、
該上層の下に配置されたカーボン材料を含む中間層と、
該中間層の下に配置されたハードマスク層と、
該ハードマスク層の下に配置された前記基板の下部と、
該基板の下部の下に配置された前記基板の底部と、を具える請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記基板がシリコンウエハーからなり、
前記下部が、ポリシリコン層、金属層及び絶縁層のうちの一種又は二種以上を含み、
前記基板フィーチャーの配列が、ポリシリコン、金属及び絶縁物のうちの一種又は二種以上を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記粒子は、荷電粒子及び非荷電粒子のうちの一種であって、前記粒子が亜原子粒子、原子粒子及び分子粒子のうちの一種である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記粒子は、ビームラインイオン注入方式、プラズマアシスト添加（ＰＬＡＤ）方式、プラズマイオン注入（ＰＩＬＬ）方式、ファーネス、化学気相成長（ＣＶＤ）方式、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）方式、原子層成長（ＡＬＤ）方式及び分子線エピタキシー（ＭＢＥ）方式のうちの一つの手段によって、前記レジストフィーチャーの配列に取り込まれる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記粒子は、パターンの施されたレジストに取り込まれる際、およそ100eV〜100keVの範囲の運動エネルギーを有する請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記粒子は、前記基板に対して傾斜角をもって取り込まれる請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記粒子が、ヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン （Xe）、ラドン（Rn）、窒素（N）、酸素（O）、ケイ素（Si）、ホウ素（B）、水素（H）、炭素（C）、 鉄（Fe）, リチウム（Li）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）, ヒ素（As）及びカルボランのうちの一種である請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板がシリコンを含み、前記粒子がヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン （Xe）、ラドン（Rn）、窒素（N）及び酸素（O） のうちの一種である請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記粒子の運動エネルギー及び前記傾斜角を設定して、前記側部と前記上部に沿って配置される硬化した外周部と、該外周部及び前記基板により画定される領域の内側に配置される実質的には硬化していない内部とを有する硬化したレジストフィーチャーを形成する請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記粒子の運動エネルギー及び前記傾斜角を設定して、前記レジストフィーチャーの限界寸法の大幅な縮小をもたらし、前記粒子が前記レジストフィーチャーの配列に取り込まれた後、隣接する前記レジストフィーチャーは、第１ギャップ幅よりも大きい第２ギャップ幅によって分離される請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
第１ピリオドの間に、前記粒子が前記基板に対して第１ねじり角をもって取り込まれる請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１ピリオドの後、これに続く一又は二以上の各ピリオドにおいて、第２ねじり角を形成するため前記基板が回転され、該第２ねじり角は、第１ねじり角との間に０°以上〜およそ９０°の角度を形成する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記基板が、
前記第１表面からなる上面を有する反射防止層と、
該反射防止層の下に配置されたＳｉＯＮ材料を含む上層と、
該上層の下に配置されたカーボン材料を含む中間層と、
該中間層の下に配置されたハードマスク層と、
該ハードマスク層の下に配置された前記基板の下部と、
該基板の下部の下に配置された前記基板の底部と、を具える請求項３に記載の方法。
【請求項１７】
隣接するレジストフィーチャー間の第１ピッチと少なくとも第１ギャップ幅により画定されるレジストフィーチャーの配列を設け、各レジストフィーチャーが上部及び側部を有する工程と、
傾斜角がおよそ５〜８５°、ねじり角がおよそ５〜８５°で粒子の流束を受けるよう基板を設定する工程と、
高温でのプロセスに耐えうるレジストフィーチャーの硬化した外周部の層を形成するのに十分な粒子の運動エネルギー及びドーズ量を規定する工程と、
前記レジストフィーチャーの限界寸法の大幅な縮小をもたらすよう十分な粒子の流束を規定し、粒子の流束にさらされた後、隣接する前記レジストフィーチャーが前記第１ギャップ幅よりも大きい第２ギャップ幅によって分離される工程と、を具える基板のパターニング方法。
【請求項１８】
前記方法は、
前記レジストフィーチャーの縮小が横方向優先となるよう前記傾斜角及びねじり角を設定する工程、及び
レジストフィーチャーの硬さが非対称になるよう前記傾斜角及びねじり角を設定する工程、のうち一又は二以上をさらに具える請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
レジストフィーチャーの配列についてＣＤ値のセットを受けるように設定され、該レジストフィーチャーの配列が隣接するレジストフィーチャー間の第１ピッチと少なくとも第１ギャップ幅により画定され、各レジストフィーチャーが上部及び側部を有するユーザーインターフェイスと、
ＣＤ値の該セットに基づき、粒子照射パラメータのセットをディスプレイに出力する操作が可能であり、該照射パラメータが、基板との傾斜角、基板とのねじり角、粒子のエネルギー及び粒子のドーズ量のうちの一又は二以上を含むプログラムと、を具える基板のパターニングを制御するためのコンピュータシステム。
【請求項２０】
前記コンピュータシステムが、粒子照射を実行するために設定されたツールへ前記照射パラメータを自動的に出力するよう設定された請求項１９に記載のコンピュータシステム。
【請求項２１】
前記ユーザーインターフェイスが、さらに熱パラメータのセットを受けるように設定され、前記プログラムが、該熱パラメータにより前記粒子照射パラメータを調整するように設定された請求項１９記載のコンピュータシステム。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図１ｆ】
【図１ｇ】
【図１ｈ】
【図１ｉ】
【図１ｊ】
【図１ｋ】
【図２ａ】
【図２ａ１】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図２ｆ】
【図２ｇ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図１ｆ】
【図１ｇ】
【図１ｈ】
【図１ｉ】
【図１ｊ】
【図１ｋ】
【図２ａ】
【図２ａ１】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図２ｆ】
【図２ｇ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【公表番号】特表２０１３−５０２７２６（Ｐ２０１３−５０２７２６Ａ）
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２５７２６（Ｐ２０１２−５２５７２６）
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４６１４６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２２６３５
【国際公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５００２３９１８８）ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド (69)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４６１４６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２２６３５
【国際公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５００２３９１８８）ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド (69)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]