複数のマスキングステップを用いて微小寸法を低減する方法
【課題】エッチング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】エッチングレイヤ上に第１マスクが形成され、第１マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する。第１マスク上に側壁レイヤが形成され、側壁レイヤは、第１マスクによって規定されるスペースの幅を低減する。側壁レイヤを通してエッチングレイヤにフィーチャがエッチングされ、フィーチャは、第１マスクによって規定されるスペースの幅よりも小さい幅を有する。マスクおよび側壁レイヤが除去される。エッチングレイヤ上に追加マスクが形成され、追加マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する。追加マスク上に側壁レイヤが形成され、側壁レイヤは、追加マスクによって規定されるスペースの幅を低減する。側壁レイヤを通してエッチングレイヤにフィーチャがエッチングされ、フィーチャは、追加マスクによって規定されるスペースの幅よりも小さい幅を有する。マスクおよび側壁レイヤが除去される。
【解決手段】エッチングレイヤ上に第１マスクが形成され、第１マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する。第１マスク上に側壁レイヤが形成され、側壁レイヤは、第１マスクによって規定されるスペースの幅を低減する。側壁レイヤを通してエッチングレイヤにフィーチャがエッチングされ、フィーチャは、第１マスクによって規定されるスペースの幅よりも小さい幅を有する。マスクおよび側壁レイヤが除去される。エッチングレイヤ上に追加マスクが形成され、追加マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する。追加マスク上に側壁レイヤが形成され、側壁レイヤは、追加マスクによって規定されるスペースの幅を低減する。側壁レイヤを通してエッチングレイヤにフィーチャがエッチングされ、フィーチャは、追加マスクによって規定されるスペースの幅よりも小さい幅を有する。マスクおよび側壁レイヤが除去される。
【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（features）は、よく知られたパターン付けおよびエッチングプロセスを用いてウェーハ内に規定される。これらプロセスにおいて、フォトレジスト（ＰＲ）材料がウェーハ上に堆積され、それからレチクルによって濾過された光に曝される。このレチクルは一般には、光がレチクルを通して伝搬することを阻止する個別フィーチャの幾何学的模様（exemplary feature geometries）でパターン付けされたガラス板である。
【０００３】
レチクルを通った後、光はフォトレジスト材料の表面に達する。この光は、フォトレジスト材料の化学組成を変化させることによって、現像剤がフォトレジスト材料の一部を取り除けるようにする。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、露光されなかった領域が除去される。その後、ウェーハはエッチングされて、下層にある材料が、フォトレジスト材料によってもはや保護されない領域から除去され、それによって所望のフィーチャがウェーハ中に規定される。
【０００４】
フォトレジストのさまざまな世代が知られる。深紫外（ＤＵＶ）フォトレジストは、２４８ｎｍ光によって露光される。理解を深めるために、図１Ａは、積層物１００を形成するよう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けされた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の幅１１６でありえる。波長に依存する光学特性のために、より長い波長の光によって露光されるフォトレジストは、より大きな理論上の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中のフィーチャのＣＤ１１６に等しい。実際には、フィーチャ１１６のＣＤは、ファセッティング（faceting）、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（undercutting）のために、フォトレジスト１１２のＣＤよりも大きいかもしれない。このフィーチャは、先細りになる（テーパーが付けられる、tapered）かもしれず、この場合、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、フィーチャはフィーチャの底部に近いところではより小さい幅を持つようにテーパーを有する。このようなテーパリング（tapering）は信頼性が低いフィーチャを作りえる。
【０００６】
より小さいＣＤを持つフィーチャを作るために、より短い波長の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。フェーズシフトレチクルおよび他の技術を用いて、９０〜１００ｎｍＣＤのフォトレジストパターンが１９３ｎｍフォトレジストを用いて形成されえる。これだと９０〜１００ｎｍのＣＤを持つフィーチャを提供できよう。１５７ｎｍフォトレジストは１５７ｎｍ光によって露光される。フェーズシフトレチクルおよび他の技術を用いて、サブ９０ｎｍのＣＤのフォトレジストパターンが形成されえる。これだとサブ９０ｎｍのＣＤを持つフィーチャを提供できよう。
【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る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を得るためには、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必要とする。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（selectivities）を有さないかもしれず、プラズマエッチング条件下ではより簡単に歪みえる。
メモリデバイスの形成におけるような、導電層のエッチングにおいては、パフォーマンスを落とすことなくデバイス密度を増すことが望ましい。
【０００８】
図２Ａは、導電性ライン（conductive lines）を作るためのフォトレジストマスクの断面図であり、ここでライン間の間隔は従来技術によれば狭すぎる。ウェーハのような基板２０４上には、バリアレイヤ２０６が配置されえる。バリアレイヤ２０６上には、金属レイヤまたはポリシリコンレイヤのような誘電体レイヤ２０８が形成される。誘電体レイヤ２０８上には、ＤＡＲＣレイヤのような反射防止レイヤ（ＡＲＬ）２１０が形成される。フォトレジストマスク２１２ａがＡＲＬ２１０上に形成される。この例では、ラインマスク２１４ａは、示されるようにライン幅「Ｌ」で定義される幅を有する。スペース２２２は、示されるように幅「Ｓ」を有する。ピッチ長「Ｐ」は、示されるようにライン幅およびスペース幅の和Ｐ＝Ｌ＋Ｓとして定義される。このピッチ長を減らすことが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−６９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ピッチ長を減らす一つの方法は、スペース幅を減らすことである。図２Ｂは、導電性または誘電体トレンチ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り、従来技術によればライン間の間隔が狭すぎる。ウェーハのような基板２０４上には、バリアレイヤ２０６が配置されえる。バリアレイヤ２０６上には、金属レイヤまたはポリシリコンレイヤまたは誘電体レイヤのような導電性または誘電体レイヤ２０８が形成される。レイヤ２０８上には、ＤＡＲＣレイヤのような反射防止レイヤ（ＡＲＬ）２１０が形成される。フォトレジストマスク２１２がＡＲＬ２１０上に形成される。この例では、フォトレジストマスク２１２ｂは、ラインマスク２１４ｂ間の空間に形成されたフォトレジスト残渣（photoresist residue）２１８を持つラインマスク２１４ｂを形成する。フォトレジスト残渣２１８の存在は、ラインマスク２１４ｂ間の空間が狭すぎ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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述のことを達成するために、本発明の目的にしたがい、エッチングレイヤ中にフィーチャを形成する方法が提供される。前記エッチングレイヤ上に第１マスクが形成され、前記第１マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する。前記第１マスク上に側壁レイヤが形成され、前記側壁レイヤは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する。前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャがエッチングされ、前記フィーチャは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅よりも小さい幅を有する。前記マスクおよび側壁レイヤが除去される。以下のステップを実行することによって、追加フィーチャステップが実行される。前記エッチングレイヤ上に追加マスクが形成され、前記追加マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する。前記追加マスク上に側壁レイヤが形成され、前記側壁レイヤは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する。前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャがエッチングされ、前記フィーチャは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅よりも小さい幅を有する。前記マスクおよび側壁レイヤが除去される。
【００１２】
本発明の他の形態においては、エッチングレイヤ中にフィーチャを形成する方法が提供される。前記エッチングレイヤ上に第１マスクが形成され、前記第１マスクは幅を持つ複数のスペースを規定し、前記複数のスペースは微小寸法およびピッチを有する。前記第１マスク上に側壁レイヤが形成され、前記側壁レイヤは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する。前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャがエッチングされ、前記フィーチャは、幅および微小寸法を有し、前記フィーチャの幅は、前記第１マスク中の前記スペースの前記幅より少なくとも５０％小さく、前記フィーチャの微小寸法は、前記第１マスク中の前記スペースの前記微小寸法より少なくとも５０％小さい。前記マスクおよび側壁レイヤが除去される。以下のステップを実行することによって、追加フィーチャステップが実行される。前記エッチングレイヤ上に追加マスクが形成され、前記追加マスクは幅を持つ複数のスペースを規定し、前記複数のスペースは微小寸法およびピッチを有する。前記追加マスク上に側壁レイヤが形成され、前記側壁レイヤは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する。前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤに追加フィーチャがエッチングされ、前記追加フィーチャは、幅および微小寸法を有し、前記追加フィーチャの前記幅は、前記追加マスク中の前記スペースの前記幅より少なくとも５０％小さく、前記追加フィーチャの前記微小寸法は、前記追加マスク中の前記スペースの前記微小寸法より少なくとも５０％小さく、前記フィーチャおよび追加フィーチャは、前記第１マスク中の前記スペースの前記ピッチおよび前記追加マスク中の前記スペースの前記ピッチより少なくとも５０％小さいピッチを有する。前記マスクおよび側壁レイヤが除去される。追加マスクは、ＣＤをさらに多く低減しえる。例えば、３つのマスクは約６５％の減少を、４つのマスクは７５％の減少を提供しえるなどのようである。
本発明のこれらのおよび他の特徴は、以下の発明の詳細な説明において以下の図面とあわせてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】従来技術によってエッチングされた積層物の概略断面図である。
【図１Ｂ】従来技術によってエッチングされた積層物の概略断面図である。
【図２Ａ】従来技術によって形成されたマスクの概略断面図である。
【図２Ｂ】従来技術によって形成されたマスクの概略断面図である。
【図３】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４Ａ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｅ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｆ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｇ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｈ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ａ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ｂ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ｃ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ｄ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ｅ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ｆ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図６】側壁レイヤを堆積させるステップのさらに詳細なフロー図である。
【図７】本発明を実施するのに用いられえるプラズマプロセスチャンバの概略図である。
【図８Ａ】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８Ｂ】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９Ａ】堆積の断面図である。
【図９Ｂ】堆積の断面図である。
【図９Ｃ】堆積の断面図である。
【図１０】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】
【００１４】
本発明は、添付の図面において限定によってではなく、例示によって示され、ここで同様の参照番号は同様の要素を表す。
【００１５】
本発明は、そのいくつかの好ましい実施形態を参照して添付の図面に示されるように説明される。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、本発明はこれら特定の詳細の一部または全てがなくても実施されえることが当業者には明らかだろう。あるいは、よく知られたプロセスステップおよび／または構成は、本発明を不必要にぼかさないために詳細には記載されていない。
【００１６】
本発明は、小さい微小寸法（ＣＤ）を持つフィーチャ（feature）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。
【００１７】
理解を深めるために、図３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のフロー図である。第１フィーチャステップが実行される（ステップ３０２）。パターン付けされた第１マスクが提供される（ステップ３０４）。図４Ａは、本発明の実施形態におけるパターン付けされたマスクの断面図である。ウェーハのような基板４０４上には、バリアレイヤ４０６が配置されえる。バリアレイヤ４０６上には、導電性金属レイヤまたはポリシリコンレイヤのようなエッチングレイヤ（etch layer）４０８が形成される。エッチングレイヤ４０８上には、ＤＡＲＣレイヤのような反射防止レイヤ（ＡＲＬ）４１０が形成される。パターン付けされた第１マスク４１２がＡＲＬ４１０上に形成される。この例において、ラインマスク４１４は、示されるようにライン幅「Ｌp」で定義される幅を有する。フォトレジストマスク中のスペース４２２は、示されるように幅「Ｓp」を有する。フォトレジストマスクのピッチ長「Ｐp」は、示されるようにライン幅およびスペース幅の和Ｐp＝Ｌp＋Ｓpとして定義される。これらの幅は、フォトレジストマスクを形成するのに用いられるリソグラフィ技術の解像度によって決定される。このピッチ長を減らすことが望ましい。
【００１８】
ＣＤを減らすために側壁レイヤがマスク上に形成される（ステップ３０８）。図４Ｂは、第１マスクの側壁上に堆積された側壁レイヤ４２０を持つパターン付けされた第１マスク４１２の概略断面図である。側壁レイヤ４２０は、マスクスペース内に側壁レイヤフィーチャ４２４を形成し、ここで側壁レイヤフィーチャ４２４は、第１マスクのスペースＣＤより小さい低減されたスペースＣＤを有する。好ましくは、堆積された第１マスクの低減されたスペースＣＤは、第１マスクフィーチャのスペースＣＤより５０％小さい。側壁レイヤは、示されるように高度に相似形である（conformal）、実質的に垂直な側壁４２８を有することも望ましい。実質的に垂直な側壁の例は、底部から頂部へフィーチャの底部に対して８８°から９０°の角をなす側壁である。相似形な側壁は、フィーチャの頂部から底部へ実質的に同じ厚さを有する堆積レイヤを有する。非相似形な側壁は、ファセッティング（faceting）またはブレッド・ローフィング（bread-loafing）形状を形成しえ、これは実質的に垂直ではない側壁を与える。テーパーが付けられた（先細りの、tapered）側壁（ファセッティング形状から）またはブレッド・ローフィング側壁は、堆積されたレイヤのＣＤを増し、不良なエッチングマスクを与えうる。好ましくは、側壁上の堆積は、第１マスクフィーチャの底部上の堆積より厚い。より好ましくは、第１マスクフィーチャの底部上にはレイヤが堆積されない。
【００１９】
フィーチャの第１セットは、それから側壁レイヤスペースを通してエッチングされて、エッチングレイヤ４０８になる（ステップ３１２）。図４Ｃは、エッチングレイヤ４０８にエッチングされる第１セットのフィーチャ４３２を示す。この例では、エッチングレイヤ４０８中にエッチングされた第１セットのフィーチャ４３２は、堆積されたレイヤのフィーチャのスペースＣＤに等しいＣＤ幅を有する。実際には、第１セットのフィーチャ４３２のフィーチャのＣＤは、堆積されたレイヤ４２０のフィーチャのＣＤよりわずかに大きいかもしれない。しかし、堆積されたレイヤのフィーチャのＣＤは、フォトレジスト４１２のＣＤよりも大幅に小さいので、エッチングレイヤ４０８中のフィーチャのＣＤは、フォトレジスト４１２のＣＤよりも依然として小さい。もし堆積されたレイヤのＣＤがフォトレジストのＣＤよりもわずかだけ小さいなら、またはもし堆積されたレイヤにファセットが付けられ（faceted）、またはブレッド・ローフィング（bread loafed）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よりも小さくないかもしれない。加えて、ファセットが付けられ、またはブレッド・ローフィングが付けられた堆積されたレイヤは、エッチングされるべきレイヤ中にファセットが付けられた、または不規則な形状のフィーチャを発生しえる。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。この例では、エッチングされるべきレイヤ４０８中にエッチングされたフィーチャのＣＤは、フォトレジストフィーチャのＣＤより約５０％小さい。
【００２０】
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３１６）。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４Ｄ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基板４００を示す。これで第１フィーチャステップ（３０２）が完了する。
【００２１】
追加のフィーチャステップ（ステップ３１８）がそれから実行される。パターン付けされた追加のマスクがエッチングされたフィーチャ上に形成され（ステップ３２０）、この場合、これがエッチングされたフィーチャの第１セットである。図４Ｅは、基板４０４を示し、ここで第２フォトレジストマスク４４２は、エッチングレイヤ４０８上に形成され、第２フォトレジストマスク４４２は、第１セットのフィーチャ４３２を覆い、第２フォトレジストマスク中のスペース４４４は、第１セットのエッチングされたフィーチャ４３２の間に形成される。
【００２２】
ＣＤを低減するために、側壁レイヤが追加のマスクフィーチャの側壁上にそれから堆積される（ステップ３２４）。図４Ｆは、追加のマスク４４２の側壁上に堆積された側壁レイヤ４５０を持つ追加のマスク４４２の概略断面図である。側壁レイヤ４５０は、マスクスペース内に側壁レイヤフィーチャ４５４を形成し、ここで側壁レイヤフィーチャ４５４は、追加マスクのスペースＣＤよりも小さい低減されたスペースＣＤを有する。好ましくは、側壁レイヤフィーチャの低減されたスペースは、追加マスクフィーチャのスペースＣＤよりも５０％小さい。マスクレイヤフィーチャ４２２が、示されるように高度に相似形である実質的に垂直な側壁を有することも望ましい。実質的に垂直な側壁の例は、底部から頂部へフィーチャの底部に対して８８°から９０°の角をなす側壁である。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。
【００２３】
図４Ｇに示されるように、フィーチャがエッチングレイヤにエッチングされ（ステップ３２４）、第１セットのエッチングフィーチャ４３２間に第２セットのエッチングフィーチャ４５２を形成する。図４Ｈに示されるように、フォトレジストおよび堆積されたレイヤがそれから剥離される（ステップ３３２）。エッチングレイヤのライン幅はＬfとして示される。エッチングレイヤ中のフィーチャのスペース幅はＳfとして示される。フィーチャのピッチ長はＰfとして示され、ここでＰf＝Ｌf＋Ｓfである。比較のために、図４ＡからのフォトレジストマスクピッチＰp、フォトレジストライン幅Ｌp、およびフォトレジストスペーシングＳpが、フィーチャピッチＰf、フィーチャライン幅Ｌf、およびフィーチャスペース幅Ｓfとの比較のために図４Ｇに示される。この実施形態において、フィーチャについてのピッチの長さＰfは、フォトレジストマスクＰpのピッチの長さの半分であるが、これはフィーチャ間のライン幅Ｌfがフォトレジストマスクのライン幅Ｌpの半分であり、フィーチャスペース幅Ｓfがフォトレジストマスク中のスペースＳpの半分であるからである。したがって、本発明のプロセスは、同じフォトレジストリソグラフィプロセスを用いつつ、ピッチ長、ライン幅、およびフィーチャ幅を半分に減らすことによって、２つのマスキングステップを用いて、エッチングフィーチャ解像度を２倍にすることができる。
【００２４】
この実施形態は２つのマスクしか用いないので、反復ステップ（ステップ３３６）において、プロセスは反復されないと決定される。
【００２５】
３マスクの例
他の例において、ピッチ長、ライン幅、およびフィーチャサイズを６７％に減らすために、３マスクプロセスが用いられえる。第１フィーチャステップが実行される（ステップ３０２）。パターン付けされたフォトレジストマスクが作られる（ステップ３０４）。図５Ａは、本発明の実施形態におけるフォトレジストマスクの断面図である。ウェーハのような基板５０４上には、バリアレイヤ５０６が配置されえる。バリアレイヤ５０６上には、金属レイヤまたはポリシリコンレイヤまたは誘電体レイヤのようなエッチングレイヤ５０８が形成される。エッチングレイヤ５０８上には、ＤＡＲＣレイヤのような反射防止レイヤ（ＡＲＬ）５１０が形成される。フォトレジストマスク５１２がＡＲＬ５１０上に形成される。この例において、ラインマスク５１４は、示されるようにライン幅「Ｌp」として定義される幅を有する。フォトレジストマスク中のスペース５２２は、示されるように幅「Ｓp」を有する。フォトレジストマスクのピッチ長「Ｐp」は、示されるようにライン幅およびスペース幅の和Ｐp＝Ｌp＋Ｓpとして定義される。これらの幅は、フォトレジストマスクを形成するのに用いられるリソグラフィ技術の解像度によって決定される。このピッチ長を減らすことが望ましい。
【００２６】
ＣＤを減らすために側壁レイヤがフォトレジストマスクの側壁上に形成される（ステップ３０８）。図５Ｂは、フィーチャ５１４の側壁上に堆積された側壁レイヤ５２０を持つパターン付けされたフォトレジストマスク５１２の概略断面図である。側壁レイヤ５２０は、フォトレジストフィーチャ５１４内に側壁レイヤフィーチャ５２４を形成し、ここで側壁レイヤフィーチャ５２４は、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも小さい低減されたスペースＣＤを有する。好ましくは、側壁レイヤフィーチャの低減されたスペースは、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも少なくとも６６％小さい。側壁レイヤフィーチャは、示されるように高度に相似形である（conformal）、実質的に垂直な側壁を有することも望ましい。
【００２７】
フィーチャの第１セットは、それから側壁レイヤフィーチャを通してエッチングされて、エッチングレイヤ５０８になる（ステップ５１２）。図５Ｂは、エッチングレイヤ５０８にエッチングされる第１セットのフィーチャ５３２を示す。この例では、エッチングレイヤ５０８中にエッチングされた第１セットのフィーチャ５３２は、側壁レイヤのフィーチャのスペースＣＤに等しいＣＤ幅を有する。実際には、第１セットのフィーチャ４３２のフィーチャのＣＤは、堆積されたレイヤ４２０のフィーチャのＣＤよりわずかに大きいかもしれない。この例では、エッチングされるべきレイヤ５０８中にエッチングされたフィーチャのＣＤは、フォトレジストフィーチャのＣＤより約６７％小さい。
【００２８】
フォトレジストおよび側壁レイヤは、それから剥離される（ステップ３１６）。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。これで第１フィーチャステップ（３０２）が完了する。
【００２９】
追加のフィーチャステップ（ステップ３１８）がそれから実行される。パターン付けされたフォトレジストマスクがエッチングされたフィーチャ上に形成され（ステップ３２０）、この場合、これがエッチングされたフィーチャの第１セットである。図５Ｃは、基板５０４を示し、ここで第２フォトレジストマスク５４２は、エッチングレイヤ５０８上に形成され、第２フォトレジストマスク５４２は、第１セットのフィーチャ５３２を覆い、第２フォトレジストマスク中のスペース５４４は、第１セットのエッチングされたフィーチャ５３２の間に形成される。
【００３０】
ＣＤを低減するために、側壁レイヤ５５０が第１フォトレジストフィーチャの側壁上にそれから堆積される（ステップ３２４）。側壁レイヤ５５０は、フォトレジストフィーチャ内に側壁レイヤフィーチャを形成し、ここで側壁レイヤフィーチャ５５４は、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも小さい低減されたスペースＣＤを有する。好ましくは、側壁レイヤフィーチャの低減されたスペースは、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも約６６％小さい。堆積されたレイヤフィーチャが、示されるように高度に相似形である実質的に垂直な側壁を有することも望ましい。
【００３１】
フィーチャがエッチングレイヤ中にエッチングされ（ステップ３２４）、図５Ｄに示されるように第２セットのエッチングフィーチャ５５２を形成する。第２セットのフィーチャ５５２のそれぞれのフィーチャは、第２セットのフィーチャ５５２のフィーチャがフィーチャの端部にない限り、第１セットのフィーチャ５３２の２つのフィーチャの間にある。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３３２）。追加のフィーチャステップ（ステップ３１８）が完了する。
【００３２】
それから追加のフィーチャステップ（ステップ３３６）を反復するかについて決定がなされる。このプロセスは３つのマスクを用い、２つしか作られていないので、追加のフィーチャステップ（ステップ３１８）が反復される。パターン付けされたフォトレジストマスクがエッチングされたフィーチャ上に形成され（ステップ３２０）、この場合、これが第１セットおよび第２セットのエッチングされたフィーチャである。図５Ｅは、基板５０４を示し、ここで第３のフォトレジストマスク５６２は、エッチングレイヤ５０８上に形成され、第３のフォトレジストマスク５６２は、第１セットのフィーチャ５３２および第２セットのフィーチャ５５２を覆い、第３フォトレジストマスク中のスペース５６４は、第１セットのフィーチャ５３２および第２セットのフィーチャ５５２の間に形成される。
【００３３】
ＣＤを低減するために、側壁レイヤ５７０が第２フォトレジストフィーチャの側壁上にそれから堆積される（ステップ３２４）。側壁レイヤ５７０は、フォトレジストフィーチャ内に側壁レイヤフィーチャを形成し、ここで側壁レイヤフィーチャは、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも小さい低減されたスペースＣＤを有する。好ましくは、側壁レイヤフィーチャの低減されたスペースは、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも約６６％小さい。堆積されたレイヤフィーチャが、示されるように高度に相似形である実質的に垂直な側壁を有することも望ましい。
【００３４】
フィーチャがエッチングレイヤ中にエッチングされ（ステップ３２４）、図５Ｆに示されるように第３セットのエッチングフィーチャ５７２を形成する。第３セットのフィーチャ５７２のそれぞれのフィーチャは、第３セットのフィーチャが端部にない限り、第２セットのフィーチャ５５２のフィーチャ、および第１セットのフィーチャ５３２のフィーチャの間にある。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３３２）。追加のフィーチャステップ（ステップ３１８）が完了する。これは３マスクプロセスの第３のマスクであるから、反復条件（ステップ３３６）の答は「いいえ」となり、プロセスは終了する。
【００３５】
エッチングレイヤのライン幅はＬfとして示される。エッチングレイヤ中のフィーチャのスペース幅はＳfとして示される。フィーチャのピッチ長はＰfとして示され、ここでＰf＝Ｌf＋Ｓfである。比較のために、図５ＡからのフォトレジストマスクピッチＰp、フォトレジストライン幅Ｌp、およびフォトレジストスペーシングＳpが、フィーチャピッチ長Ｐf、フィーチャライン幅Ｌf、およびフィーチャスペース幅Ｓfとの比較のために図５Ｇに示される。この実施形態において、フィーチャについてのピッチの長さＰfは、フォトレジストマスクＰpのピッチの長さの１／３であるが、これはフィーチャ間のライン幅Ｌfがフォトレジストマスクのライン幅Ｌpの１／３であり、フィーチャスペース幅Ｓfがフォトレジストマスク中のスペースＳpの１／３だからである。したがって、本発明のプロセスは、同じフォトレジストリソグラフィプロセスを用いつつ、ピッチ長、ライン幅、およびフィーチャ幅を１／３に減らすことによって、３つのマスキングステップを用いて、エッチングフィーチャ解像度を３倍にすることができる。
【００３６】
理論的には、解像度をｎ倍に増すために、ｎ個のマスクが用いられえる。
【００３７】
側壁を形成するためのガス変調の使用
好ましい実施形態において、相似形の側壁を形成するためにガス変調が用いられる。好ましくは、側壁は、ポリマー材料から形成され、マスクはフォトレジストポリマーであり、それにより側壁レイヤの堆積は、エッチングおよび剥離が行われるのと同じチャンバ内においてin situで実行されえ、剥離はマスクおよび側壁レイヤの両方を除去しえる。
【００３８】
図６は、ＣＤを低減するためにマスク上に側壁レイヤを形成すること（ステップ３０８および３２４）のより詳細なフロー図であり、ガス変調を用いる。この実施形態においては、ＣＤを低減するために側壁レイヤをマスク上に形成すること（ステップ３０８および３２４）は、堆積フェーズ６０４およびプロファイル整形フェーズ６０８を含む。堆積フェーズは、第１ガス化学物質を用いてプラズマを形成し、これが側壁レイヤをマスクの側壁上に堆積する。
【００３９】
本発明は、誘電体レイヤまたは導電性レイヤをエッチングするのに用いられえる。誘電体または導電性レイヤについて本発明を実施するのに用いられえる例示的レシピが以下に説明される。
【００４０】
誘電体エッチングの例
図７は、側壁レイヤを堆積し、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プロセスチャンバ７００の概略図である。プラズマプロセスチャンバ７００は、閉じ込めリング７０２、上部電極７０４、下部電極７０８、ガス源７１０、および排気ポンプ７２０を備える。ガス源７１０は、堆積ガス源７１２およびプロファイル整形ガス源７１６を備える。ガス源７１０は、エッチングガス源７１８のような追加ガス源を備えうる。プラズマプロセスチャンバ７００内において、基板４０４は、下部電極７０８の上に配置される。下部電極７０８は、基板４０４を支持するための適切な基板チャッキング機構（例えば静電的、機械的クランピングなど）を有する。リアクタトップ７２８は、下部電極７０８に直近に対向して配置された上部電極７０４を有する。上部電極７０４、下部電極７０８、および閉じ込めリング７０２は、閉じ込めプラズマ容積を規定する。ガスは、ガス源７１０によって閉じ込めプラズマ容積に供給され、閉じ込めリング７０２および排気ポートを通して排気ポンプ７２０によって閉じ込めプラズマ容積から排気される。第１ＲＦ源７４４は、上部または下部電極７０４に電気的に接続される。第２ＲＦ源７４８は、下部電極７０８に電気的に接続される。チャンバ壁７５２は、閉じ込めリング７０２、上部電極７０４、および下部電極７０８を囲む。第１ＲＦ源７４４および第２ＲＦ源７４８は、高周波（２７から３００ＭＨｚ）の電力源および低周波（２から１４ＭＨｚ）の電力源を備えうる。ＲＦ電力源を電極に接続するための異なる組み合わせが可能である。コントローラ７３５は、ＲＦ源７４４、７４８、排気ポンプ７２０、およびガス源７１０に制御可能に接続される。
【００４１】
図８Ａおよび８Ｂは、本発明の実施形態において用いられるコントローラ７３５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８Ａ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。
【００４２】
図８Ｂ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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
他の例は、他の堆積装置を用いえる。
【００４６】
堆積フェーズ６０５は、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た６０ｍＴｏｒｒの圧力において２５０ｓｃｃｍ（標準立方センチメートル毎分）のＡｒおよび５０ｓｃｃｍのＣＨ3Ｆの化学物質を用いたＣＨ3Ｆ堆積でありえる。２７ＭＨｚのＲＦ源は、５００ワットの電力を供給し、一方、２ＭＨｚのＲＦ源は、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。基板を冷却するためのヘリウム冷却圧力は１５Ｔｏｒｒである。このようなレシピは、ポリマー側壁レイヤの形成をおこなう。
【００４７】
プロファイル整形フェーズ６０８の一例は、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た５０ｍＴｏｒｒの圧力において２７０ｓｃｃｍのＡｒ、１２ｓｃｃｍのＣ4Ｆ6、８ｓｃｃｍのＯ2、および１００ｓｃｃｍのＣＯの化学物質を用いたＣ4Ｆ6／Ｏ2／ＣＯ堆積でありえる。２７ＭＨｚのＲＦ源は、１５００ワットの電力を供給し、一方、２ＭＨｚのＲＦ源は、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。基板を冷却するためのヘリウム冷却圧力は１５Ｔｏｒｒである。
【００４８】
図９Ａは、堆積フェーズからの堆積レイヤ９２０の断面図である。堆積レイヤ９２０は、マスク９１２上に形成される。この例では、堆積フェーズは、輪郭９２４によって示される「ブレッド・ローフィング（bread-loafing）」堆積レイヤを形成する。このブレッド・ローフィング堆積レイヤは、フィーチャの頂部に近い所でのより厚い側壁堆積、およびフィーチャの底部に近い所でのより薄い（または存在しない）側壁堆積によって特徴付けられる。加えて、この例でのブレッド・ローフィングは、示されるようにフィーチャのいちばん底の表面上にレイヤを形成する。したがって、この堆積は、非相似形側壁堆積を与える。このような堆積は、望ましい実質的に垂直な側壁を提供しない。結果としてブレッド・ローフィングは頂部を切り取り、これはマスキングレイヤとして用いることはできないが、それはコンタクトが閉じられ、エッチングがなされえないからである。
【００４９】
図９Ｂは、プロファイル整形フェーズだけが用いられる場合の堆積レイヤ９３０の断面図である。この例では、プロファイル整形フェーズは、輪郭９３４によって示されるように「ファセッティング（faceting）」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、フィーチャの頂部に近い所でのより薄い（または存在しない）側壁堆積、およびフィーチャの底部に近い所でのより厚い側壁堆積によって特徴付けられる。「ファセッティング」堆積は、フィーチャのいちばん底の表面には堆積しない。したがって、この堆積も非相似形側壁堆積を与える。もし頂部付近の側壁が薄すぎると、フォトレジストマスクのファセッティングが起こりえる。このような堆積は、望ましい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コーナー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起こしえる。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、最終エッチング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エッチングされた材料にも移るからである。
【００５０】
図９Ｃは、２秒の堆積および２５秒のプロファイル整形の６サイクルによって形成された堆積レイヤ９４０の断面図である。見られるように、堆積レイヤは垂直側壁を有し、フィーチャの底部表面においては堆積が少ないか、全く堆積がない。複数のフェーズの６サイクルプロセスを提供するために、ガスレシピを素早く変えることができるガス変調装置が好ましい装置であろう。
【００５１】
堆積フェーズ６０４およびプロファイル整形（profile shaping）フェーズ６０８の時間の比を制御できる能力は、他の制御変数を与える。適切な比は、図９Ｃに示される実質的に垂直で相似形な側壁を与える。このような堆積レイヤは、エッチング選択性を増すためにフォトレジストマスクを保護することもできる。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って提供される他の制御パラメータは、サイクルの回数、総堆積時間、堆積／整形フェーズ時間比、ガス化学物質の種類および比（CH3F/O2、C4F6/O2 、CH2F2、CHF3、CF4、H2、CH4、C2H4、SiH4などのような）である。好ましくは、堆積フェーズは、炭化水素およびフッ化炭素の化学物質を用いる。好ましくは、炭化水素は、CH4およびC2H4のうちの少なくとも１つである。フッ化炭素は、好ましくはCH3F、CH2F2、CHF3、C4F6、およびC4F8のうちの少なくとも１つである。堆積フェーズのあいだに好ましくは用いられえる他のガス混合物は、CF4およびH2である。好ましくは、プロファイル整形フェーズは、他の付加物を持つ、または持たないフッ化炭素の化学物質を用いる。好ましくは、フッ化炭素は、CH2F2、CHF3、およびCF4のうちの少なくとも１つである。好ましくは、他の付加物は、Ar、Xe、He、Ne、O2、N2、およびH2のうちの少なくとも１つである。
【００５２】
複数フェーズの堆積は、プロファイル整形ステップが不要な堆積を除去することを可能にする。加えて、単一の長い堆積はブリスタリング（blistering）を起こしえる。好ましくは、プロファイル整形ステップもポリマーにイオンをあてることによってポリマーを高密度化する。堆積レイヤを形成するのに複数のサイクルを用いることは、より細かいＣＤ制御も提供する。加えて、複数サイクル複数フェーズの堆積は、プロファイル制御を提供する。ブレッドローフィングの低減は、シェーディング（shading）を低減し、これはエッチングプロファイルを改善する。加えて、複数サイクル、複数フェーズの堆積は、ラインウィグリング（line wiggling）を低減する。これは堆積レイヤのストレスによって引き起こされ、フォトレジストラインを蛇行させる。加えて、プロファイル整形ステップは、マスクフィーチャの底部上の堆積を阻止または低減することで、堆積からの残渣を防ぐ。この残渣は、マスクフィーチャの底部にある堆積レイヤから再スパッタリングされた材料から生じる。
【００５３】
好ましくは、堆積レイヤを形成するのには、少なくとも２つのサイクルが用いられる。より好ましくは、堆積レイヤを形成するのには、少なくとも６つのサイクルが用いられる。サイクルの回数は、ＣＤ低減の量に依存し、２または６に限定されない。
【００５４】
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する能力は、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。もしより新しい世代のフォトレジストが用いられるなら、本発明は、フォトレジストのより新しい世代について小さいＣＤを提供し、これはより新しいリソグラフィおよびフォトレジストシステムの拡張を可能にする。
【００５５】
他の実施形態において、３以上の異なるガス化学物質が用いられて、側壁レイヤを形成するのに、３以上の異なる堆積またはエッチングフェーズを提供しえる。
【００５６】
導電性レイヤエッチングの例
例示的レシピ、および側壁レイヤおよび導電性レイヤに堆積およびエッチングの両方を行うのに用いられえる装置が図１０に示される。図１０は、堆積レイヤに堆積および整形の両方を行うのに用いられるそのような装置１０００の概略図である。プラズマプロセスチャンバ１０００は、誘導性アンテナ（またはコイル）１００２、ガス分配板（ＧＤＰ）１００４、基板支持１００８、ガス源１０１０、および排気ポンプ１０２０を備える。ガス源１０１０は、ガス分配板１００４と流体連通し、堆積ガス源１０１２およびエッチングガス源１０１６を備える。ガス源１０１０は、第２エッチングまたは堆積ガス源のような追加のガス源を備えうる。プラズマプロセスチャンバ１０００内において、基板４０４は、基板支持１００８の上に配置される。基板支持１００８は、基板４０４を支持するための適切な基板チャッキング機構（例えば静電的、機械的クランピングなど）を有する。リアクタトップ１０２８は、石英誘電体窓１０７６を有し、これはアンテナ１００２からチャンバ内へのエネルギーの伝達を可能にする。誘電体窓１０７６、基板支持１００８、および陽極処理アルミニウムチャンバ壁１０５２は、閉じ込めプラズマ容積を規定する。ガスは、ガス源１０１０によって閉じ込めプラズマ容積に供給され、排気ポートを通して排気ポンプ１０２０によって閉じ込めプラズマ容積から排気される。第１ＲＦ源１０４４は、アンテナに電気的に接続される。第２ＲＦ源１０４８は、基板支持１００８に電気的に接続される。この例では、第１ＲＦ源１０４４は、１３．５６ＭＨｚの周波数の信号を提供し、第２ＲＦ源１０４８は、１３．５６ＭＨｚの周波数の信号を提供する。
【００５７】
他の実施形態は、マスクとして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、ハードマスクを開けるために用いられえる。側壁レイヤは、スペーシングを低減するためにハードマスク上に配置されえる。代替として、側壁レイヤは、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。
【００５８】
本発明は、現在のデバイスより数世代先のデバイスに関する研究を可能にする。リソグラフィシステムは、そのようなデバイスを作るのには利用可能ではないかもしれない。本発明は、現在のリソグラフィシステムが、現在のリソグラフィデバイスより数世代小さいデバイスを提供することを可能にすることによって、現在のリソグラフィデバイスが届かないと考えられていた微小寸法を持つデバイスの製造を可能にする。
【００５９】
マスク中のスペースは、エッチングレイヤ中にホールまたはトレンチをエッチングするのに用いられえる。
【００６０】
本発明は、ExelenおよびTCPタイプのエッチャー、ハイブリッドPVD、CVD、MW、RIE、MORIE、TCP、ICPなど多くの異なる種類のプラズマプロセスツールで用いられえる。
【００６１】
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、およびさまざまな代替の等価物が存在する。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（features）は、よく知られたパターン付けおよびエッチングプロセスを用いてウェーハ内に規定される。これらプロセスにおいて、フォトレジスト（ＰＲ）材料がウェーハ上に堆積され、それからレチクルによって濾過された光に曝される。このレチクルは一般には、光がレチクルを通して伝搬することを阻止する個別フィーチャの幾何学的模様（exemplary feature geometries）でパターン付けされたガラス板である。
【０００３】
レチクルを通った後、光はフォトレジスト材料の表面に達する。この光は、フォトレジスト材料の化学組成を変化させることによって、現像剤がフォトレジスト材料の一部を取り除けるようにする。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、露光されなかった領域が除去される。その後、ウェーハはエッチングされて、下層にある材料が、フォトレジスト材料によってもはや保護されない領域から除去され、それによって所望のフィーチャがウェーハ中に規定される。
【０００４】
フォトレジストのさまざまな世代が知られる。深紫外（ＤＵＶ）フォトレジストは、２４８ｎｍ光によって露光される。理解を深めるために、図１Ａは、積層物１００を形成するよう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けされた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の幅１１６でありえる。波長に依存する光学特性のために、より長い波長の光によって露光されるフォトレジストは、より大きな理論上の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中のフィーチャのＣＤ１１６に等しい。実際には、フィーチャ１１６のＣＤは、ファセッティング（faceting）、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（undercutting）のために、フォトレジスト１１２のＣＤよりも大きいかもしれない。このフィーチャは、先細りになる（テーパーが付けられる、tapered）かもしれず、この場合、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、フィーチャはフィーチャの底部に近いところではより小さい幅を持つようにテーパーを有する。このようなテーパリング（tapering）は信頼性が低いフィーチャを作りえる。
【０００６】
より小さいＣＤを持つフィーチャを作るために、より短い波長の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。フェーズシフトレチクルおよび他の技術を用いて、９０〜１００ｎｍＣＤのフォトレジストパターンが１９３ｎｍフォトレジストを用いて形成されえる。これだと９０〜１００ｎｍのＣＤを持つフィーチャを提供できよう。１５７ｎｍフォトレジストは１５７ｎｍ光によって露光される。フェーズシフトレチクルおよび他の技術を用いて、サブ９０ｎｍのＣＤのフォトレジストパターンが形成されえる。これだとサブ９０ｎｍのＣＤを持つフィーチャを提供できよう。
【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る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を得るためには、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必要とする。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（selectivities）を有さないかもしれず、プラズマエッチング条件下ではより簡単に歪みえる。
メモリデバイスの形成におけるような、導電層のエッチングにおいては、パフォーマンスを落とすことなくデバイス密度を増すことが望ましい。
【０００８】
図２Ａは、導電性ライン（conductive lines）を作るためのフォトレジストマスクの断面図であり、ここでライン間の間隔は従来技術によれば狭すぎる。ウェーハのような基板２０４上には、バリアレイヤ２０６が配置されえる。バリアレイヤ２０６上には、金属レイヤまたはポリシリコンレイヤのような誘電体レイヤ２０８が形成される。誘電体レイヤ２０８上には、ＤＡＲＣレイヤのような反射防止レイヤ（ＡＲＬ）２１０が形成される。フォトレジストマスク２１２ａがＡＲＬ２１０上に形成される。この例では、ラインマスク２１４ａは、示されるようにライン幅「Ｌ」で定義される幅を有する。スペース２２２は、示されるように幅「Ｓ」を有する。ピッチ長「Ｐ」は、示されるようにライン幅およびスペース幅の和Ｐ＝Ｌ＋Ｓとして定義される。このピッチ長を減らすことが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−６９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ピッチ長を減らす一つの方法は、スペース幅を減らすことである。図２Ｂは、導電性または誘電体トレンチ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り、従来技術によればライン間の間隔が狭すぎる。ウェーハのような基板２０４上には、バリアレイヤ２０６が配置されえる。バリアレイヤ２０６上には、金属レイヤまたはポリシリコンレイヤまたは誘電体レイヤのような導電性または誘電体レイヤ２０８が形成される。レイヤ２０８上には、ＤＡＲＣレイヤのような反射防止レイヤ（ＡＲＬ）２１０が形成される。フォトレジストマスク２１２がＡＲＬ２１０上に形成される。この例では、フォトレジストマスク２１２ｂは、ラインマスク２１４ｂ間の空間に形成されたフォトレジスト残渣（photoresist residue）２１８を持つラインマスク２１４ｂを形成する。フォトレジスト残渣２１８の存在は、ラインマスク２１４ｂ間の空間が狭すぎ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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述のことを達成するために、本発明の目的にしたがい、エッチングレイヤ中にフィーチャを形成する方法が提供される。前記エッチングレイヤ上に第１マスクが形成され、前記第１マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する。前記第１マスク上に側壁レイヤが形成され、前記側壁レイヤは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する。前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャがエッチングされ、前記フィーチャは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅よりも小さい幅を有する。前記マスクおよび側壁レイヤが除去される。以下のステップを実行することによって、追加フィーチャステップが実行される。前記エッチングレイヤ上に追加マスクが形成され、前記追加マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する。前記追加マスク上に側壁レイヤが形成され、前記側壁レイヤは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する。前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャがエッチングされ、前記フィーチャは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅よりも小さい幅を有する。前記マスクおよび側壁レイヤが除去される。
【００１２】
本発明の他の形態においては、エッチングレイヤ中にフィーチャを形成する方法が提供される。前記エッチングレイヤ上に第１マスクが形成され、前記第１マスクは幅を持つ複数のスペースを規定し、前記複数のスペースは微小寸法およびピッチを有する。前記第１マスク上に側壁レイヤが形成され、前記側壁レイヤは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する。前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャがエッチングされ、前記フィーチャは、幅および微小寸法を有し、前記フィーチャの幅は、前記第１マスク中の前記スペースの前記幅より少なくとも５０％小さく、前記フィーチャの微小寸法は、前記第１マスク中の前記スペースの前記微小寸法より少なくとも５０％小さい。前記マスクおよび側壁レイヤが除去される。以下のステップを実行することによって、追加フィーチャステップが実行される。前記エッチングレイヤ上に追加マスクが形成され、前記追加マスクは幅を持つ複数のスペースを規定し、前記複数のスペースは微小寸法およびピッチを有する。前記追加マスク上に側壁レイヤが形成され、前記側壁レイヤは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する。前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤに追加フィーチャがエッチングされ、前記追加フィーチャは、幅および微小寸法を有し、前記追加フィーチャの前記幅は、前記追加マスク中の前記スペースの前記幅より少なくとも５０％小さく、前記追加フィーチャの前記微小寸法は、前記追加マスク中の前記スペースの前記微小寸法より少なくとも５０％小さく、前記フィーチャおよび追加フィーチャは、前記第１マスク中の前記スペースの前記ピッチおよび前記追加マスク中の前記スペースの前記ピッチより少なくとも５０％小さいピッチを有する。前記マスクおよび側壁レイヤが除去される。追加マスクは、ＣＤをさらに多く低減しえる。例えば、３つのマスクは約６５％の減少を、４つのマスクは７５％の減少を提供しえるなどのようである。
本発明のこれらのおよび他の特徴は、以下の発明の詳細な説明において以下の図面とあわせてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】従来技術によってエッチングされた積層物の概略断面図である。
【図１Ｂ】従来技術によってエッチングされた積層物の概略断面図である。
【図２Ａ】従来技術によって形成されたマスクの概略断面図である。
【図２Ｂ】従来技術によって形成されたマスクの概略断面図である。
【図３】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４Ａ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｅ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｆ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｇ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図４Ｈ】本発明の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ａ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ｂ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ｃ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ｄ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ｅ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図５Ｆ】本発明の他の実施形態によって処理された積層物の概略断面図である。
【図６】側壁レイヤを堆積させるステップのさらに詳細なフロー図である。
【図７】本発明を実施するのに用いられえるプラズマプロセスチャンバの概略図である。
【図８Ａ】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８Ｂ】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９Ａ】堆積の断面図である。
【図９Ｂ】堆積の断面図である。
【図９Ｃ】堆積の断面図である。
【図１０】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】
【００１４】
本発明は、添付の図面において限定によってではなく、例示によって示され、ここで同様の参照番号は同様の要素を表す。
【００１５】
本発明は、そのいくつかの好ましい実施形態を参照して添付の図面に示されるように説明される。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、本発明はこれら特定の詳細の一部または全てがなくても実施されえることが当業者には明らかだろう。あるいは、よく知られたプロセスステップおよび／または構成は、本発明を不必要にぼかさないために詳細には記載されていない。
【００１６】
本発明は、小さい微小寸法（ＣＤ）を持つフィーチャ（feature）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。
【００１７】
理解を深めるために、図３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のフロー図である。第１フィーチャステップが実行される（ステップ３０２）。パターン付けされた第１マスクが提供される（ステップ３０４）。図４Ａは、本発明の実施形態におけるパターン付けされたマスクの断面図である。ウェーハのような基板４０４上には、バリアレイヤ４０６が配置されえる。バリアレイヤ４０６上には、導電性金属レイヤまたはポリシリコンレイヤのようなエッチングレイヤ（etch layer）４０８が形成される。エッチングレイヤ４０８上には、ＤＡＲＣレイヤのような反射防止レイヤ（ＡＲＬ）４１０が形成される。パターン付けされた第１マスク４１２がＡＲＬ４１０上に形成される。この例において、ラインマスク４１４は、示されるようにライン幅「Ｌp」で定義される幅を有する。フォトレジストマスク中のスペース４２２は、示されるように幅「Ｓp」を有する。フォトレジストマスクのピッチ長「Ｐp」は、示されるようにライン幅およびスペース幅の和Ｐp＝Ｌp＋Ｓpとして定義される。これらの幅は、フォトレジストマスクを形成するのに用いられるリソグラフィ技術の解像度によって決定される。このピッチ長を減らすことが望ましい。
【００１８】
ＣＤを減らすために側壁レイヤがマスク上に形成される（ステップ３０８）。図４Ｂは、第１マスクの側壁上に堆積された側壁レイヤ４２０を持つパターン付けされた第１マスク４１２の概略断面図である。側壁レイヤ４２０は、マスクスペース内に側壁レイヤフィーチャ４２４を形成し、ここで側壁レイヤフィーチャ４２４は、第１マスクのスペースＣＤより小さい低減されたスペースＣＤを有する。好ましくは、堆積された第１マスクの低減されたスペースＣＤは、第１マスクフィーチャのスペースＣＤより５０％小さい。側壁レイヤは、示されるように高度に相似形である（conformal）、実質的に垂直な側壁４２８を有することも望ましい。実質的に垂直な側壁の例は、底部から頂部へフィーチャの底部に対して８８°から９０°の角をなす側壁である。相似形な側壁は、フィーチャの頂部から底部へ実質的に同じ厚さを有する堆積レイヤを有する。非相似形な側壁は、ファセッティング（faceting）またはブレッド・ローフィング（bread-loafing）形状を形成しえ、これは実質的に垂直ではない側壁を与える。テーパーが付けられた（先細りの、tapered）側壁（ファセッティング形状から）またはブレッド・ローフィング側壁は、堆積されたレイヤのＣＤを増し、不良なエッチングマスクを与えうる。好ましくは、側壁上の堆積は、第１マスクフィーチャの底部上の堆積より厚い。より好ましくは、第１マスクフィーチャの底部上にはレイヤが堆積されない。
【００１９】
フィーチャの第１セットは、それから側壁レイヤスペースを通してエッチングされて、エッチングレイヤ４０８になる（ステップ３１２）。図４Ｃは、エッチングレイヤ４０８にエッチングされる第１セットのフィーチャ４３２を示す。この例では、エッチングレイヤ４０８中にエッチングされた第１セットのフィーチャ４３２は、堆積されたレイヤのフィーチャのスペースＣＤに等しいＣＤ幅を有する。実際には、第１セットのフィーチャ４３２のフィーチャのＣＤは、堆積されたレイヤ４２０のフィーチャのＣＤよりわずかに大きいかもしれない。しかし、堆積されたレイヤのフィーチャのＣＤは、フォトレジスト４１２のＣＤよりも大幅に小さいので、エッチングレイヤ４０８中のフィーチャのＣＤは、フォトレジスト４１２のＣＤよりも依然として小さい。もし堆積されたレイヤのＣＤがフォトレジストのＣＤよりもわずかだけ小さいなら、またはもし堆積されたレイヤにファセットが付けられ（faceted）、またはブレッド・ローフィング（bread loafed）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よりも小さくないかもしれない。加えて、ファセットが付けられ、またはブレッド・ローフィングが付けられた堆積されたレイヤは、エッチングされるべきレイヤ中にファセットが付けられた、または不規則な形状のフィーチャを発生しえる。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。この例では、エッチングされるべきレイヤ４０８中にエッチングされたフィーチャのＣＤは、フォトレジストフィーチャのＣＤより約５０％小さい。
【００２０】
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３１６）。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４Ｄ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基板４００を示す。これで第１フィーチャステップ（３０２）が完了する。
【００２１】
追加のフィーチャステップ（ステップ３１８）がそれから実行される。パターン付けされた追加のマスクがエッチングされたフィーチャ上に形成され（ステップ３２０）、この場合、これがエッチングされたフィーチャの第１セットである。図４Ｅは、基板４０４を示し、ここで第２フォトレジストマスク４４２は、エッチングレイヤ４０８上に形成され、第２フォトレジストマスク４４２は、第１セットのフィーチャ４３２を覆い、第２フォトレジストマスク中のスペース４４４は、第１セットのエッチングされたフィーチャ４３２の間に形成される。
【００２２】
ＣＤを低減するために、側壁レイヤが追加のマスクフィーチャの側壁上にそれから堆積される（ステップ３２４）。図４Ｆは、追加のマスク４４２の側壁上に堆積された側壁レイヤ４５０を持つ追加のマスク４４２の概略断面図である。側壁レイヤ４５０は、マスクスペース内に側壁レイヤフィーチャ４５４を形成し、ここで側壁レイヤフィーチャ４５４は、追加マスクのスペースＣＤよりも小さい低減されたスペースＣＤを有する。好ましくは、側壁レイヤフィーチャの低減されたスペースは、追加マスクフィーチャのスペースＣＤよりも５０％小さい。マスクレイヤフィーチャ４２２が、示されるように高度に相似形である実質的に垂直な側壁を有することも望ましい。実質的に垂直な側壁の例は、底部から頂部へフィーチャの底部に対して８８°から９０°の角をなす側壁である。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。
【００２３】
図４Ｇに示されるように、フィーチャがエッチングレイヤにエッチングされ（ステップ３２４）、第１セットのエッチングフィーチャ４３２間に第２セットのエッチングフィーチャ４５２を形成する。図４Ｈに示されるように、フォトレジストおよび堆積されたレイヤがそれから剥離される（ステップ３３２）。エッチングレイヤのライン幅はＬfとして示される。エッチングレイヤ中のフィーチャのスペース幅はＳfとして示される。フィーチャのピッチ長はＰfとして示され、ここでＰf＝Ｌf＋Ｓfである。比較のために、図４ＡからのフォトレジストマスクピッチＰp、フォトレジストライン幅Ｌp、およびフォトレジストスペーシングＳpが、フィーチャピッチＰf、フィーチャライン幅Ｌf、およびフィーチャスペース幅Ｓfとの比較のために図４Ｇに示される。この実施形態において、フィーチャについてのピッチの長さＰfは、フォトレジストマスクＰpのピッチの長さの半分であるが、これはフィーチャ間のライン幅Ｌfがフォトレジストマスクのライン幅Ｌpの半分であり、フィーチャスペース幅Ｓfがフォトレジストマスク中のスペースＳpの半分であるからである。したがって、本発明のプロセスは、同じフォトレジストリソグラフィプロセスを用いつつ、ピッチ長、ライン幅、およびフィーチャ幅を半分に減らすことによって、２つのマスキングステップを用いて、エッチングフィーチャ解像度を２倍にすることができる。
【００２４】
この実施形態は２つのマスクしか用いないので、反復ステップ（ステップ３３６）において、プロセスは反復されないと決定される。
【００２５】
３マスクの例
他の例において、ピッチ長、ライン幅、およびフィーチャサイズを６７％に減らすために、３マスクプロセスが用いられえる。第１フィーチャステップが実行される（ステップ３０２）。パターン付けされたフォトレジストマスクが作られる（ステップ３０４）。図５Ａは、本発明の実施形態におけるフォトレジストマスクの断面図である。ウェーハのような基板５０４上には、バリアレイヤ５０６が配置されえる。バリアレイヤ５０６上には、金属レイヤまたはポリシリコンレイヤまたは誘電体レイヤのようなエッチングレイヤ５０８が形成される。エッチングレイヤ５０８上には、ＤＡＲＣレイヤのような反射防止レイヤ（ＡＲＬ）５１０が形成される。フォトレジストマスク５１２がＡＲＬ５１０上に形成される。この例において、ラインマスク５１４は、示されるようにライン幅「Ｌp」として定義される幅を有する。フォトレジストマスク中のスペース５２２は、示されるように幅「Ｓp」を有する。フォトレジストマスクのピッチ長「Ｐp」は、示されるようにライン幅およびスペース幅の和Ｐp＝Ｌp＋Ｓpとして定義される。これらの幅は、フォトレジストマスクを形成するのに用いられるリソグラフィ技術の解像度によって決定される。このピッチ長を減らすことが望ましい。
【００２６】
ＣＤを減らすために側壁レイヤがフォトレジストマスクの側壁上に形成される（ステップ３０８）。図５Ｂは、フィーチャ５１４の側壁上に堆積された側壁レイヤ５２０を持つパターン付けされたフォトレジストマスク５１２の概略断面図である。側壁レイヤ５２０は、フォトレジストフィーチャ５１４内に側壁レイヤフィーチャ５２４を形成し、ここで側壁レイヤフィーチャ５２４は、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも小さい低減されたスペースＣＤを有する。好ましくは、側壁レイヤフィーチャの低減されたスペースは、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも少なくとも６６％小さい。側壁レイヤフィーチャは、示されるように高度に相似形である（conformal）、実質的に垂直な側壁を有することも望ましい。
【００２７】
フィーチャの第１セットは、それから側壁レイヤフィーチャを通してエッチングされて、エッチングレイヤ５０８になる（ステップ５１２）。図５Ｂは、エッチングレイヤ５０８にエッチングされる第１セットのフィーチャ５３２を示す。この例では、エッチングレイヤ５０８中にエッチングされた第１セットのフィーチャ５３２は、側壁レイヤのフィーチャのスペースＣＤに等しいＣＤ幅を有する。実際には、第１セットのフィーチャ４３２のフィーチャのＣＤは、堆積されたレイヤ４２０のフィーチャのＣＤよりわずかに大きいかもしれない。この例では、エッチングされるべきレイヤ５０８中にエッチングされたフィーチャのＣＤは、フォトレジストフィーチャのＣＤより約６７％小さい。
【００２８】
フォトレジストおよび側壁レイヤは、それから剥離される（ステップ３１６）。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。これで第１フィーチャステップ（３０２）が完了する。
【００２９】
追加のフィーチャステップ（ステップ３１８）がそれから実行される。パターン付けされたフォトレジストマスクがエッチングされたフィーチャ上に形成され（ステップ３２０）、この場合、これがエッチングされたフィーチャの第１セットである。図５Ｃは、基板５０４を示し、ここで第２フォトレジストマスク５４２は、エッチングレイヤ５０８上に形成され、第２フォトレジストマスク５４２は、第１セットのフィーチャ５３２を覆い、第２フォトレジストマスク中のスペース５４４は、第１セットのエッチングされたフィーチャ５３２の間に形成される。
【００３０】
ＣＤを低減するために、側壁レイヤ５５０が第１フォトレジストフィーチャの側壁上にそれから堆積される（ステップ３２４）。側壁レイヤ５５０は、フォトレジストフィーチャ内に側壁レイヤフィーチャを形成し、ここで側壁レイヤフィーチャ５５４は、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも小さい低減されたスペースＣＤを有する。好ましくは、側壁レイヤフィーチャの低減されたスペースは、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも約６６％小さい。堆積されたレイヤフィーチャが、示されるように高度に相似形である実質的に垂直な側壁を有することも望ましい。
【００３１】
フィーチャがエッチングレイヤ中にエッチングされ（ステップ３２４）、図５Ｄに示されるように第２セットのエッチングフィーチャ５５２を形成する。第２セットのフィーチャ５５２のそれぞれのフィーチャは、第２セットのフィーチャ５５２のフィーチャがフィーチャの端部にない限り、第１セットのフィーチャ５３２の２つのフィーチャの間にある。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３３２）。追加のフィーチャステップ（ステップ３１８）が完了する。
【００３２】
それから追加のフィーチャステップ（ステップ３３６）を反復するかについて決定がなされる。このプロセスは３つのマスクを用い、２つしか作られていないので、追加のフィーチャステップ（ステップ３１８）が反復される。パターン付けされたフォトレジストマスクがエッチングされたフィーチャ上に形成され（ステップ３２０）、この場合、これが第１セットおよび第２セットのエッチングされたフィーチャである。図５Ｅは、基板５０４を示し、ここで第３のフォトレジストマスク５６２は、エッチングレイヤ５０８上に形成され、第３のフォトレジストマスク５６２は、第１セットのフィーチャ５３２および第２セットのフィーチャ５５２を覆い、第３フォトレジストマスク中のスペース５６４は、第１セットのフィーチャ５３２および第２セットのフィーチャ５５２の間に形成される。
【００３３】
ＣＤを低減するために、側壁レイヤ５７０が第２フォトレジストフィーチャの側壁上にそれから堆積される（ステップ３２４）。側壁レイヤ５７０は、フォトレジストフィーチャ内に側壁レイヤフィーチャを形成し、ここで側壁レイヤフィーチャは、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも小さい低減されたスペースＣＤを有する。好ましくは、側壁レイヤフィーチャの低減されたスペースは、フォトレジストフィーチャのスペースＣＤよりも約６６％小さい。堆積されたレイヤフィーチャが、示されるように高度に相似形である実質的に垂直な側壁を有することも望ましい。
【００３４】
フィーチャがエッチングレイヤ中にエッチングされ（ステップ３２４）、図５Ｆに示されるように第３セットのエッチングフィーチャ５７２を形成する。第３セットのフィーチャ５７２のそれぞれのフィーチャは、第３セットのフィーチャが端部にない限り、第２セットのフィーチャ５５２のフィーチャ、および第１セットのフィーチャ５３２のフィーチャの間にある。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３３２）。追加のフィーチャステップ（ステップ３１８）が完了する。これは３マスクプロセスの第３のマスクであるから、反復条件（ステップ３３６）の答は「いいえ」となり、プロセスは終了する。
【００３５】
エッチングレイヤのライン幅はＬfとして示される。エッチングレイヤ中のフィーチャのスペース幅はＳfとして示される。フィーチャのピッチ長はＰfとして示され、ここでＰf＝Ｌf＋Ｓfである。比較のために、図５ＡからのフォトレジストマスクピッチＰp、フォトレジストライン幅Ｌp、およびフォトレジストスペーシングＳpが、フィーチャピッチ長Ｐf、フィーチャライン幅Ｌf、およびフィーチャスペース幅Ｓfとの比較のために図５Ｇに示される。この実施形態において、フィーチャについてのピッチの長さＰfは、フォトレジストマスクＰpのピッチの長さの１／３であるが、これはフィーチャ間のライン幅Ｌfがフォトレジストマスクのライン幅Ｌpの１／３であり、フィーチャスペース幅Ｓfがフォトレジストマスク中のスペースＳpの１／３だからである。したがって、本発明のプロセスは、同じフォトレジストリソグラフィプロセスを用いつつ、ピッチ長、ライン幅、およびフィーチャ幅を１／３に減らすことによって、３つのマスキングステップを用いて、エッチングフィーチャ解像度を３倍にすることができる。
【００３６】
理論的には、解像度をｎ倍に増すために、ｎ個のマスクが用いられえる。
【００３７】
側壁を形成するためのガス変調の使用
好ましい実施形態において、相似形の側壁を形成するためにガス変調が用いられる。好ましくは、側壁は、ポリマー材料から形成され、マスクはフォトレジストポリマーであり、それにより側壁レイヤの堆積は、エッチングおよび剥離が行われるのと同じチャンバ内においてin situで実行されえ、剥離はマスクおよび側壁レイヤの両方を除去しえる。
【００３８】
図６は、ＣＤを低減するためにマスク上に側壁レイヤを形成すること（ステップ３０８および３２４）のより詳細なフロー図であり、ガス変調を用いる。この実施形態においては、ＣＤを低減するために側壁レイヤをマスク上に形成すること（ステップ３０８および３２４）は、堆積フェーズ６０４およびプロファイル整形フェーズ６０８を含む。堆積フェーズは、第１ガス化学物質を用いてプラズマを形成し、これが側壁レイヤをマスクの側壁上に堆積する。
【００３９】
本発明は、誘電体レイヤまたは導電性レイヤをエッチングするのに用いられえる。誘電体または導電性レイヤについて本発明を実施するのに用いられえる例示的レシピが以下に説明される。
【００４０】
誘電体エッチングの例
図７は、側壁レイヤを堆積し、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プロセスチャンバ７００の概略図である。プラズマプロセスチャンバ７００は、閉じ込めリング７０２、上部電極７０４、下部電極７０８、ガス源７１０、および排気ポンプ７２０を備える。ガス源７１０は、堆積ガス源７１２およびプロファイル整形ガス源７１６を備える。ガス源７１０は、エッチングガス源７１８のような追加ガス源を備えうる。プラズマプロセスチャンバ７００内において、基板４０４は、下部電極７０８の上に配置される。下部電極７０８は、基板４０４を支持するための適切な基板チャッキング機構（例えば静電的、機械的クランピングなど）を有する。リアクタトップ７２８は、下部電極７０８に直近に対向して配置された上部電極７０４を有する。上部電極７０４、下部電極７０８、および閉じ込めリング７０２は、閉じ込めプラズマ容積を規定する。ガスは、ガス源７１０によって閉じ込めプラズマ容積に供給され、閉じ込めリング７０２および排気ポートを通して排気ポンプ７２０によって閉じ込めプラズマ容積から排気される。第１ＲＦ源７４４は、上部または下部電極７０４に電気的に接続される。第２ＲＦ源７４８は、下部電極７０８に電気的に接続される。チャンバ壁７５２は、閉じ込めリング７０２、上部電極７０４、および下部電極７０８を囲む。第１ＲＦ源７４４および第２ＲＦ源７４８は、高周波（２７から３００ＭＨｚ）の電力源および低周波（２から１４ＭＨｚ）の電力源を備えうる。ＲＦ電力源を電極に接続するための異なる組み合わせが可能である。コントローラ７３５は、ＲＦ源７４４、７４８、排気ポンプ７２０、およびガス源７１０に制御可能に接続される。
【００４１】
図８Ａおよび８Ｂは、本発明の実施形態において用いられるコントローラ７３５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８Ａ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。
【００４２】
図８Ｂ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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
他の例は、他の堆積装置を用いえる。
【００４６】
堆積フェーズ６０５は、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た６０ｍＴｏｒｒの圧力において２５０ｓｃｃｍ（標準立方センチメートル毎分）のＡｒおよび５０ｓｃｃｍのＣＨ3Ｆの化学物質を用いたＣＨ3Ｆ堆積でありえる。２７ＭＨｚのＲＦ源は、５００ワットの電力を供給し、一方、２ＭＨｚのＲＦ源は、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。基板を冷却するためのヘリウム冷却圧力は１５Ｔｏｒｒである。このようなレシピは、ポリマー側壁レイヤの形成をおこなう。
【００４７】
プロファイル整形フェーズ６０８の一例は、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た５０ｍＴｏｒｒの圧力において２７０ｓｃｃｍのＡｒ、１２ｓｃｃｍのＣ4Ｆ6、８ｓｃｃｍのＯ2、および１００ｓｃｃｍのＣＯの化学物質を用いたＣ4Ｆ6／Ｏ2／ＣＯ堆積でありえる。２７ＭＨｚのＲＦ源は、１５００ワットの電力を供給し、一方、２ＭＨｚのＲＦ源は、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。基板を冷却するためのヘリウム冷却圧力は１５Ｔｏｒｒである。
【００４８】
図９Ａは、堆積フェーズからの堆積レイヤ９２０の断面図である。堆積レイヤ９２０は、マスク９１２上に形成される。この例では、堆積フェーズは、輪郭９２４によって示される「ブレッド・ローフィング（bread-loafing）」堆積レイヤを形成する。このブレッド・ローフィング堆積レイヤは、フィーチャの頂部に近い所でのより厚い側壁堆積、およびフィーチャの底部に近い所でのより薄い（または存在しない）側壁堆積によって特徴付けられる。加えて、この例でのブレッド・ローフィングは、示されるようにフィーチャのいちばん底の表面上にレイヤを形成する。したがって、この堆積は、非相似形側壁堆積を与える。このような堆積は、望ましい実質的に垂直な側壁を提供しない。結果としてブレッド・ローフィングは頂部を切り取り、これはマスキングレイヤとして用いることはできないが、それはコンタクトが閉じられ、エッチングがなされえないからである。
【００４９】
図９Ｂは、プロファイル整形フェーズだけが用いられる場合の堆積レイヤ９３０の断面図である。この例では、プロファイル整形フェーズは、輪郭９３４によって示されるように「ファセッティング（faceting）」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、フィーチャの頂部に近い所でのより薄い（または存在しない）側壁堆積、およびフィーチャの底部に近い所でのより厚い側壁堆積によって特徴付けられる。「ファセッティング」堆積は、フィーチャのいちばん底の表面には堆積しない。したがって、この堆積も非相似形側壁堆積を与える。もし頂部付近の側壁が薄すぎると、フォトレジストマスクのファセッティングが起こりえる。このような堆積は、望ましい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コーナー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起こしえる。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、最終エッチング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エッチングされた材料にも移るからである。
【００５０】
図９Ｃは、２秒の堆積および２５秒のプロファイル整形の６サイクルによって形成された堆積レイヤ９４０の断面図である。見られるように、堆積レイヤは垂直側壁を有し、フィーチャの底部表面においては堆積が少ないか、全く堆積がない。複数のフェーズの６サイクルプロセスを提供するために、ガスレシピを素早く変えることができるガス変調装置が好ましい装置であろう。
【００５１】
堆積フェーズ６０４およびプロファイル整形（profile shaping）フェーズ６０８の時間の比を制御できる能力は、他の制御変数を与える。適切な比は、図９Ｃに示される実質的に垂直で相似形な側壁を与える。このような堆積レイヤは、エッチング選択性を増すためにフォトレジストマスクを保護することもできる。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って提供される他の制御パラメータは、サイクルの回数、総堆積時間、堆積／整形フェーズ時間比、ガス化学物質の種類および比（CH3F/O2、C4F6/O2 、CH2F2、CHF3、CF4、H2、CH4、C2H4、SiH4などのような）である。好ましくは、堆積フェーズは、炭化水素およびフッ化炭素の化学物質を用いる。好ましくは、炭化水素は、CH4およびC2H4のうちの少なくとも１つである。フッ化炭素は、好ましくはCH3F、CH2F2、CHF3、C4F6、およびC4F8のうちの少なくとも１つである。堆積フェーズのあいだに好ましくは用いられえる他のガス混合物は、CF4およびH2である。好ましくは、プロファイル整形フェーズは、他の付加物を持つ、または持たないフッ化炭素の化学物質を用いる。好ましくは、フッ化炭素は、CH2F2、CHF3、およびCF4のうちの少なくとも１つである。好ましくは、他の付加物は、Ar、Xe、He、Ne、O2、N2、およびH2のうちの少なくとも１つである。
【００５２】
複数フェーズの堆積は、プロファイル整形ステップが不要な堆積を除去することを可能にする。加えて、単一の長い堆積はブリスタリング（blistering）を起こしえる。好ましくは、プロファイル整形ステップもポリマーにイオンをあてることによってポリマーを高密度化する。堆積レイヤを形成するのに複数のサイクルを用いることは、より細かいＣＤ制御も提供する。加えて、複数サイクル複数フェーズの堆積は、プロファイル制御を提供する。ブレッドローフィングの低減は、シェーディング（shading）を低減し、これはエッチングプロファイルを改善する。加えて、複数サイクル、複数フェーズの堆積は、ラインウィグリング（line wiggling）を低減する。これは堆積レイヤのストレスによって引き起こされ、フォトレジストラインを蛇行させる。加えて、プロファイル整形ステップは、マスクフィーチャの底部上の堆積を阻止または低減することで、堆積からの残渣を防ぐ。この残渣は、マスクフィーチャの底部にある堆積レイヤから再スパッタリングされた材料から生じる。
【００５３】
好ましくは、堆積レイヤを形成するのには、少なくとも２つのサイクルが用いられる。より好ましくは、堆積レイヤを形成するのには、少なくとも６つのサイクルが用いられる。サイクルの回数は、ＣＤ低減の量に依存し、２または６に限定されない。
【００５４】
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する能力は、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。もしより新しい世代のフォトレジストが用いられるなら、本発明は、フォトレジストのより新しい世代について小さいＣＤを提供し、これはより新しいリソグラフィおよびフォトレジストシステムの拡張を可能にする。
【００５５】
他の実施形態において、３以上の異なるガス化学物質が用いられて、側壁レイヤを形成するのに、３以上の異なる堆積またはエッチングフェーズを提供しえる。
【００５６】
導電性レイヤエッチングの例
例示的レシピ、および側壁レイヤおよび導電性レイヤに堆積およびエッチングの両方を行うのに用いられえる装置が図１０に示される。図１０は、堆積レイヤに堆積および整形の両方を行うのに用いられるそのような装置１０００の概略図である。プラズマプロセスチャンバ１０００は、誘導性アンテナ（またはコイル）１００２、ガス分配板（ＧＤＰ）１００４、基板支持１００８、ガス源１０１０、および排気ポンプ１０２０を備える。ガス源１０１０は、ガス分配板１００４と流体連通し、堆積ガス源１０１２およびエッチングガス源１０１６を備える。ガス源１０１０は、第２エッチングまたは堆積ガス源のような追加のガス源を備えうる。プラズマプロセスチャンバ１０００内において、基板４０４は、基板支持１００８の上に配置される。基板支持１００８は、基板４０４を支持するための適切な基板チャッキング機構（例えば静電的、機械的クランピングなど）を有する。リアクタトップ１０２８は、石英誘電体窓１０７６を有し、これはアンテナ１００２からチャンバ内へのエネルギーの伝達を可能にする。誘電体窓１０７６、基板支持１００８、および陽極処理アルミニウムチャンバ壁１０５２は、閉じ込めプラズマ容積を規定する。ガスは、ガス源１０１０によって閉じ込めプラズマ容積に供給され、排気ポートを通して排気ポンプ１０２０によって閉じ込めプラズマ容積から排気される。第１ＲＦ源１０４４は、アンテナに電気的に接続される。第２ＲＦ源１０４８は、基板支持１００８に電気的に接続される。この例では、第１ＲＦ源１０４４は、１３．５６ＭＨｚの周波数の信号を提供し、第２ＲＦ源１０４８は、１３．５６ＭＨｚの周波数の信号を提供する。
【００５７】
他の実施形態は、マスクとして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、ハードマスクを開けるために用いられえる。側壁レイヤは、スペーシングを低減するためにハードマスク上に配置されえる。代替として、側壁レイヤは、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。
【００５８】
本発明は、現在のデバイスより数世代先のデバイスに関する研究を可能にする。リソグラフィシステムは、そのようなデバイスを作るのには利用可能ではないかもしれない。本発明は、現在のリソグラフィシステムが、現在のリソグラフィデバイスより数世代小さいデバイスを提供することを可能にすることによって、現在のリソグラフィデバイスが届かないと考えられていた微小寸法を持つデバイスの製造を可能にする。
【００５９】
マスク中のスペースは、エッチングレイヤ中にホールまたはトレンチをエッチングするのに用いられえる。
【００６０】
本発明は、ExelenおよびTCPタイプのエッチャー、ハイブリッドPVD、CVD、MW、RIE、MORIE、TCP、ICPなど多くの異なる種類のプラズマプロセスツールで用いられえる。
【００６１】
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、およびさまざまな代替の等価物が存在する。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】
エッチングレイヤ中にフィーチャを形成する方法であって、
前記エッチングレイヤ上に第１マスクを形成することであって、前記第１マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する、第１マスクを形成すること、
前記第１マスク上に側壁レイヤを形成することであって、前記側壁レイヤは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する、側壁レイヤを形成すること、
前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャをエッチングすることであって、前記フィーチャは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅よりも小さい幅を有する、エッチングすること、
前記マスクおよび側壁レイヤを除去すること、および
追加フィーチャステップを実行することであって、
前記エッチングレイヤ上に追加マスクを形成することであって、前記追加マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する、追加マスクを形成すること、
前記追加マスク上に側壁レイヤを形成することであって、前記側壁レイヤは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する、側壁レイヤを形成すること、
前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャをエッチングすることであって、前記フィーチャは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅よりも小さい幅を有する、エッチングすること、および
前記マスクおよび側壁レイヤを除去すること
を含む追加フィーチャステップを実行すること
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記追加フィーチャステップを少なくとも１回反復することをさらに含む方法。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれかに記載の方法であって、前記第１マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも１サイクルであり、
第１ガス化学物質で堆積プラズマを形成することによって前記第１マスクの前記側壁上に堆積を形成する堆積フェーズ、および
第２ガス化学物質で前記第１マスクの前記側壁上の前記堆積の前記プロファイルを整形するプロファイル整形フェーズであって、前記第１ガス化学物質は、前記第２ガス化学物質と異なる、プロファイル整形フェーズ
を含み、
前記追加マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも１サイクルであり、
第３ガス化学物質で堆積プラズマを形成することによって前記追加マスクの前記側壁上に堆積を形成する堆積フェーズ、および
第４ガス化学物質で前記追加マスクの前記側壁上の前記堆積の前記プロファイルを整形するプロファイル整形フェーズであって、前記第３ガス化学物質は、前記第４ガス化学物質と異なる、プロファイル整形フェーズ
を含む方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記第１マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも２サイクル行われ、前記追加マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも２サイクル行われる方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法であって、前記側壁レイヤを形成することは、実質的に垂直な側壁を形成する方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法であって、前記エッチングレイヤをプラズマプロセスチャンバ内に置くことをさらに含み、前記側壁レイヤを形成することおよびエッチングすることは、前記プラズマプロセスチャンバ内でなされる方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法であって、前記第１マスクおよび追加マスクは、フォトレジストマスクであり、前記側壁レイヤはポリマー材料から形成される方法。
【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側壁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９】
請求項８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側壁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側壁レイヤをアッシングすることを含む方法。
【請求項１０】
請求項９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側壁レイヤを前記アッシングすることは、前記側壁レイヤを形成およびエッチングするのと同じプラズマプロセスチャンバ中で行われる方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、前記側壁レイヤを形成することは、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する側壁レイヤを形成し、前記側壁厚さは、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１２】
請求項３〜１１のいずれかに記載の方法であって、前記堆積フェーズは、ブレッドローフィング堆積である方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の方法であって、前記フィーチャの前記幅は、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅より少なくとも５０％小さい方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の方法であって、前記第１マスク中の前記スペースは、ピッチ長を有し、前記エッチングレイヤ中に形成された前記フィーチャは、前記第１マスクによって規定された前記スペースの前記ピッチ長より５０％小さいピッチ長を有する方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか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１６】
エッチングレイヤ中にフィーチャを形成する方法であって、
前記エッチングレイヤ上に第１マスクを形成することであって、前記第１マスクは幅を持つ複数のスペースを規定し、前記複数のスペースは微小寸法およびピッチを有する、第１マスクを形成すること、
前記第１マスク上に側壁レイヤを形成することであって、前記側壁レイヤは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する、側壁レイヤを形成すること、
前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャをエッチングすることであって、前記フィーチャは、幅および微小寸法を有し、前記フィーチャの幅は、前記第１マスク中の前記スペースの前記幅より少なくとも５０％小さく、前記フィーチャの微小寸法は、前記第１マスク中の前記スペースの前記微小寸法より少なくとも５０％小さい、エッチングすること、
前記マスクおよび側壁レイヤを除去すること、および
追加フィーチャステップを実行することであって、
前記エッチングレイヤ上に追加マスクを形成することであって、前記追加マスクは幅を持つ複数のスペースを規定し、前記複数のスペースは微小寸法およびピッチを有する、追加マスクを形成すること、
前記追加マスク上に側壁レイヤを形成することであって、前記側壁レイヤは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する、側壁レイヤを形成すること、
前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤに追加フィーチャをエッチングすることであって、前記追加フィーチャは、幅および微小寸法を有し、前記追加フィーチャの前記幅は、前記追加マスク中の前記スペースの前記幅より少なくとも５０％小さく、前記追加フィーチャの前記微小寸法は、前記追加マスク中の前記スペースの前記微小寸法より少なくとも５０％小さく、前記フィーチャおよび追加フィーチャは、前記第１マスク中の前記スペースの前記ピッチおよび前記追加マスク中の前記スペースの前記ピッチより少なくとも５０％小さいピッチを有する、エッチングすること、および
前記マスクおよび側壁レイヤを除去すること
を含む追加フィーチャステップを実行すること
を含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記第１マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも２サイクルを含み、それぞれのサイクルは、
第１ガス化学物質で堆積プラズマを形成することによって前記第１マスクの前記側壁上に堆積を形成する堆積フェーズ、および
第２ガス化学物質で前記第１マスクの前記側壁上の前記堆積の前記プロファイルを整形するプロファイル整形フェーズであって、前記第１ガス化学物質は、前記第２ガス化学物質と異なる、プロファイル整形フェーズ
を含み、
前記追加マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも２サイクルを含み、それぞれのサイクルは、
第３ガス化学物質で堆積プラズマを形成することによって前記追加マスクの前記側壁上に堆積を形成する堆積フェーズ、および
第４ガス化学物質で前記追加マスクの前記側壁上の前記堆積の前記プロファイルを整形するプロファイル整形フェーズであって、前記第３ガス化学物質は、前記第４ガス化学物質と異なる、プロファイル整形フェーズ
を含む方法。
【請求項１８】
請求項１６〜１７のいずれかに記載の方法であって、前記エッチングレイヤをプラズマプロセスチャンバ内に置くことをさらに含み、前記側壁レイヤを形成すること、前記マスクおよび側壁レイヤをエッチングおよび除去することは、前記プラズマプロセスチャンバ内でなされる方法。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれかに記載の方法であって、前記第１マスクは、フォトレジストマスクであって、前記側壁レイヤはポリマー材料である方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、ハードマスクが前記フォトレジストマスクおよび前記エッチングされるべきレイヤの間に置かれる方法。
【請求項１】
エッチングレイヤ中にフィーチャを形成する方法であって、
前記エッチングレイヤ上に第１マスクを形成することであって、前記第１マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する、第１マスクを形成すること、
前記第１マスク上に側壁レイヤを形成することであって、前記側壁レイヤは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する、側壁レイヤを形成すること、
前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャをエッチングすることであって、前記フィーチャは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅よりも小さい幅を有する、エッチングすること、
前記マスクおよび側壁レイヤを除去すること、および
追加フィーチャステップを実行することであって、
前記エッチングレイヤ上に追加マスクを形成することであって、前記追加マスクは幅を持つ複数のスペースを規定する、追加マスクを形成すること、
前記追加マスク上に側壁レイヤを形成することであって、前記側壁レイヤは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する、側壁レイヤを形成すること、
前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャをエッチングすることであって、前記フィーチャは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅よりも小さい幅を有する、エッチングすること、および
前記マスクおよび側壁レイヤを除去すること
を含む追加フィーチャステップを実行すること
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記追加フィーチャステップを少なくとも１回反復することをさらに含む方法。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれかに記載の方法であって、前記第１マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも１サイクルであり、
第１ガス化学物質で堆積プラズマを形成することによって前記第１マスクの前記側壁上に堆積を形成する堆積フェーズ、および
第２ガス化学物質で前記第１マスクの前記側壁上の前記堆積の前記プロファイルを整形するプロファイル整形フェーズであって、前記第１ガス化学物質は、前記第２ガス化学物質と異なる、プロファイル整形フェーズ
を含み、
前記追加マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも１サイクルであり、
第３ガス化学物質で堆積プラズマを形成することによって前記追加マスクの前記側壁上に堆積を形成する堆積フェーズ、および
第４ガス化学物質で前記追加マスクの前記側壁上の前記堆積の前記プロファイルを整形するプロファイル整形フェーズであって、前記第３ガス化学物質は、前記第４ガス化学物質と異なる、プロファイル整形フェーズ
を含む方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記第１マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも２サイクル行われ、前記追加マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも２サイクル行われる方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法であって、前記側壁レイヤを形成することは、実質的に垂直な側壁を形成する方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法であって、前記エッチングレイヤをプラズマプロセスチャンバ内に置くことをさらに含み、前記側壁レイヤを形成することおよびエッチングすることは、前記プラズマプロセスチャンバ内でなされる方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法であって、前記第１マスクおよび追加マスクは、フォトレジストマスクであり、前記側壁レイヤはポリマー材料から形成される方法。
【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側壁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９】
請求項８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側壁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側壁レイヤをアッシングすることを含む方法。
【請求項１０】
請求項９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側壁レイヤを前記アッシングすることは、前記側壁レイヤを形成およびエッチングするのと同じプラズマプロセスチャンバ中で行われる方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、前記側壁レイヤを形成することは、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する側壁レイヤを形成し、前記側壁厚さは、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１２】
請求項３〜１１のいずれかに記載の方法であって、前記堆積フェーズは、ブレッドローフィング堆積である方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の方法であって、前記フィーチャの前記幅は、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅より少なくとも５０％小さい方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の方法であって、前記第１マスク中の前記スペースは、ピッチ長を有し、前記エッチングレイヤ中に形成された前記フィーチャは、前記第１マスクによって規定された前記スペースの前記ピッチ長より５０％小さいピッチ長を有する方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか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１６】
エッチングレイヤ中にフィーチャを形成する方法であって、
前記エッチングレイヤ上に第１マスクを形成することであって、前記第１マスクは幅を持つ複数のスペースを規定し、前記複数のスペースは微小寸法およびピッチを有する、第１マスクを形成すること、
前記第１マスク上に側壁レイヤを形成することであって、前記側壁レイヤは、前記第１マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する、側壁レイヤを形成すること、
前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤにフィーチャをエッチングすることであって、前記フィーチャは、幅および微小寸法を有し、前記フィーチャの幅は、前記第１マスク中の前記スペースの前記幅より少なくとも５０％小さく、前記フィーチャの微小寸法は、前記第１マスク中の前記スペースの前記微小寸法より少なくとも５０％小さい、エッチングすること、
前記マスクおよび側壁レイヤを除去すること、および
追加フィーチャステップを実行することであって、
前記エッチングレイヤ上に追加マスクを形成することであって、前記追加マスクは幅を持つ複数のスペースを規定し、前記複数のスペースは微小寸法およびピッチを有する、追加マスクを形成すること、
前記追加マスク上に側壁レイヤを形成することであって、前記側壁レイヤは、前記追加マスクによって規定される前記スペースの前記幅を低減する、側壁レイヤを形成すること、
前記側壁レイヤを通して前記エッチングレイヤに追加フィーチャをエッチングすることであって、前記追加フィーチャは、幅および微小寸法を有し、前記追加フィーチャの前記幅は、前記追加マスク中の前記スペースの前記幅より少なくとも５０％小さく、前記追加フィーチャの前記微小寸法は、前記追加マスク中の前記スペースの前記微小寸法より少なくとも５０％小さく、前記フィーチャおよび追加フィーチャは、前記第１マスク中の前記スペースの前記ピッチおよび前記追加マスク中の前記スペースの前記ピッチより少なくとも５０％小さいピッチを有する、エッチングすること、および
前記マスクおよび側壁レイヤを除去すること
を含む追加フィーチャステップを実行すること
を含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記第１マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも２サイクルを含み、それぞれのサイクルは、
第１ガス化学物質で堆積プラズマを形成することによって前記第１マスクの前記側壁上に堆積を形成する堆積フェーズ、および
第２ガス化学物質で前記第１マスクの前記側壁上の前記堆積の前記プロファイルを整形するプロファイル整形フェーズであって、前記第１ガス化学物質は、前記第２ガス化学物質と異なる、プロファイル整形フェーズ
を含み、
前記追加マスク上に前記側壁レイヤを形成することは、少なくとも２サイクルを含み、それぞれのサイクルは、
第３ガス化学物質で堆積プラズマを形成することによって前記追加マスクの前記側壁上に堆積を形成する堆積フェーズ、および
第４ガス化学物質で前記追加マスクの前記側壁上の前記堆積の前記プロファイルを整形するプロファイル整形フェーズであって、前記第３ガス化学物質は、前記第４ガス化学物質と異なる、プロファイル整形フェーズ
を含む方法。
【請求項１８】
請求項１６〜１７のいずれかに記載の方法であって、前記エッチングレイヤをプラズマプロセスチャンバ内に置くことをさらに含み、前記側壁レイヤを形成すること、前記マスクおよび側壁レイヤをエッチングおよび除去することは、前記プラズマプロセスチャンバ内でなされる方法。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれかに記載の方法であって、前記第１マスクは、フォトレジストマスクであって、前記側壁レイヤはポリマー材料である方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、ハードマスクが前記フォトレジストマスクおよび前記エッチングされるべきレイヤの間に置かれる方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１２４５３５（Ｐ２０１２−１２４５３５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−６３７５３（Ｐ２０１２−６３７５３）
【出願日】平成２４年３月２１日（２０１２．３．２１）
【分割の表示】特願２００７−５５４１２４（Ｐ２００７−５５４１２４）の分割
【原出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【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６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−６３７５３（Ｐ２０１２−６３７５３）
【出願日】平成２４年３月２１日（２０１２．３．２１）
【分割の表示】特願２００７−５５４１２４（Ｐ２００７−５５４１２４）の分割
【原出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【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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