(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行な複数の凸条体を基板に形成し、該基板に形成された凸条体の表面に膜を形成し、成膜後に前記凸条体を除去するパターン形成方法であって、
略平行な複数の第１凸条体と、該複数の第１凸条体の端部に接続した又は前記複数の第１凸条体に交差した複数の第２凸条体とを基板に形成し、
該基板に形成された前記複数の第１凸条体における前記第２凸条体との接続箇所又は交差箇所を切断し、
前記第１及び第２凸条体の表面にそれぞれ膜を形成し、
成膜後に前記第１及び第２凸条体を除去する
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第１及び第２凸条体に形成された膜の厚みは、
切断された第１凸条体に形成された間隙の幅の２分の１以上である
ことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第２凸条体は、矩形枠状に形成された凸条体の一部を構成している
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記第１凸条体の切断箇所は、前記第２凸条体から離隔した部位である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイドウォールを用いたパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の配線又は素子分離構造として、ラインアンドスペース構造が広く採用されている。ラインアンドスペース構造とは、略平行な複数の線状パターンが等間隔に配列した構造である。近年においてはＬＳＩ（large scale integrated circuit）の高集積化に伴い、線状パターンの微細化が求められている。特に、線状パターンの幅が３０ｎｍ程度以下のラインとスペースとが等間隔なラインアンドスペース構造を製造するためには、サイドウォールを用いたダブルパターニングプロセスが採用されている。ダブルパターニングプロセスによれば、等間隔に配列した略平行な複数の凸条体を基板に形成し、該基板に形成された凸条体をドライエッチングで細線化し、細線化された凸条体の表面に膜を形成し、成膜後に細線化された前記凸条体を除去することによって、元の凸条体よりも細く、等間隔に配列した略平行な線状パターンを形成することができる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ダブルパターニングプロセスにおいては、細長い矩形枠状のループパターンが複数並設されるように形成されるため、液体洗浄時に、該ループパターンの条体間に液滴が浸入し、該液滴の表面張力によってパターン倒壊が発生するという問題があった（図１３参照）。つまり、液体洗浄後の乾燥工程において、ループにて閉じられた凹状空間と閉じられていない凹状空間の間に液滴の乾燥速度の差が生じる。その結果液滴の乾燥速度が遅いループ内空間に残された液滴の表面張力によってパターン倒壊が発生する。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、液体洗浄後の乾燥工程においてパターン倒壊が発生しないラインアンドスペース構造を形成することができるパターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るパターン形成方法は、略平行な複数の凸条体を基板に形成し、該基板に形成された凸条体の表面に膜を形成し、成膜後に前記凸条体を除去するパターン形成方法であって、略平行な複数の第１凸条体と、該複数の第１凸条体の端部に接続した又は前記複数の第１凸条体に交差した複数の第２凸条体とを基板に形成し、該基板に形成された前記複数の第１凸条体における前記第２凸条体との接続箇所又は交差箇所を切断し、前記第１及び第２凸条体の表面にそれぞれ膜を形成し、成膜後に前記第１及び第２凸条体を除去することを特徴とする。
【０００７】
本発明にあっては、梯子状パターンが形成される。従って、液体洗浄時に、該矩形状パターンの条体間に液滴が浸入した場合であっても、隣り合う条体の間には液滴が同じように浸入し、液滴が存在する時点から、その後の乾燥工程においても、各条体に働く表面張力は互いに打ち消し合う。よって、条体が倒壊することを防ぐことが可能である。
【０００８】
本発明に係るパターン形成方法は、前記第１及び第２凸条体に形成された膜の厚みは、切断された第１凸条体に形成された間隙の幅の２分の１以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、成膜によって前記第１及び第２凸条体の表面に形成される膜の厚みが、切断された第１凸条体に形成された間隙の幅の２分の１以上であるため、梯子状パターンが形成される。
【００１０】
本発明に係るパターン形成方法は、前記第２凸条体は、矩形枠状に形成された凸条体の一部を構成していることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、第２凸条体は、矩形枠状に形成された凸条体の一部を構成しているため、梯子状パターンの外側を囲繞するように矩形枠パターンが形成される。従って、液体洗浄時には、梯子状パターンの最外壁と、矩形枠パターンの内壁との間にも液滴が浸入する。よって、梯子状パターンはより倒壊しにくい。
【００１２】
本発明に係るパターン形成方法は、前記第１凸条体の切断箇所は、前記第２凸条体から離隔した部位であることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、第１凸条体の切断箇所は、前記第２凸条体から離隔した部位である。従って、切断位置の調整が容易であり、前記第２凸条体の欠損を防止することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、液体洗浄後の乾燥工程にパターン倒壊が発生しないラインアンドスペース構造を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係るパターン形成方法の一例を示した工程図である。
【図２】本実施の形態に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図３】本実施の形態に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図４】本実施の形態に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図５】基板に形成された芯材パターンの一例を示した模式図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】間隙の幅と、サイドウォールの膜厚及び形状との関係を概念的に示した説明図である。
【図８】間隙の幅と、サイドウォールの膜厚及び形状との関係を概念的に示した説明図である。
【図９】第１の比較例に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図１０】第１の比較例に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図１１】第１の比較例に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図１２】第２の比較例に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図１３】第３の比較例に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図１４】変形例１に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図１５】変形例１に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図１６】変形例１に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図１７】変形例２に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図１８】変形例２に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【図１９】変形例２に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
＜パターン形成方法＞
本発明の実施の形態に係るパターン形成方法は、サイドウォール形成後に、線状パターン同士が両端部で連結した梯子状パターンを形成することによって、パターン倒壊が発生しないラインアンドスペース構造の形成を可能にするものである。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係るパターン形成方法の一例を示した工程図、図２乃至図４は、本実施の形態に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。図２乃至図４中、（ａ）〜（ｈ）は、パターン形成の各工程で基板１に形成される各種パターンを工程順に示している。図２乃至図４の左図及び中央の図は、後述するように、芯材パターン２を切断する幅が異なる場合をそれぞれ示している。右図は、パターン形成の各工程で基板１に形成される各種パターンの断面を工程順に示している。
【００１８】
まず、図２（ａ）に示すように、梯子状の芯材パターン２を基板１に形成する（ステップＳ１１）。
【００１９】
図５は、基板１に形成された芯材パターン２の一例を示した模式図、図６は、図５のVI−VI線断面図である。図５（ａ）は、芯材パターン２が形成された基板１の平面図、図５（ｂ）は、該基板１の側面図である。基板１に形成された芯材パターン２は、矩形枠状に形成された連結用枠パターン２１と、連結用枠パターン２１の内側に形成された略平行な複数の線状パターン（第１凸条体）２２とで構成されている。線状パターン２２は、連結用枠パターン２１の長辺に対して略平行であり、両端は連結用枠パターン２１の短辺に連結している。連結用枠パターン２１及び線状パターン２２の幅は略同一である。また、図６に示すように、連結用枠パターン２１と、各線状パターン２２との離隔幅は、連結用枠パターン２１及び線状パターン２２の幅と略同一である。連結用枠パターン２１及び線状パターン２２の材質は、フォトレジスト、又はその他の絶縁物である。絶縁物としては、例えば、シリコンＳｉ、窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 、アモルファスシリコンＳｉ−Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ等が挙げられる。
なお、連結用枠パターン２１は、短辺部分を構成している２本の凸条体２１ａ，２１ａ（第２凸条体）と、長辺部分を構成している凸条体２１ｂ，２１ｂとで構成されている。凸条体２１ａ，２１ａは、複数の第１凸条体としての複数の線状パターン２２の端部に夫々接続した複数の第２凸条体に対応している。
【００２０】
次いで、図２（ｂ）に示すように、基板１に形成された芯材パターン２、即ち連結用枠パターン２１及び線状パターン２２をドライエッチングによって細線化する（ステップＳ１２）。細線化は、連結用枠パターン２１及び線状パターン２２の幅が略半分になるように行う。なお、細線化は、本実施の形態に係るパターン形成方法における必須の工程では無い。
【００２１】
そして、図２（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、細線化された芯材パターン２を構成している複数の線状パターン２２の両端部を切断する（ステップＳ１３）。線状パターン２２の切断は、露光技術によって除去する。線状パターン２２がレジストである場合、切断箇所をそのまま露光及び現像することによって、線状パターン２２を切断することができる。線状パターン２２が絶縁物である場合、図２（ｃ）に示すように露光マスクを形成し、露光し、露光マスクを除去することによって、線状パターン２２を切断することができる。間隙２２ａの幅は、後述の成膜工程で形成される膜厚の２倍以下である。また、線状パターン２２の切断箇所は、連結用枠パターン２１から離隔した部位である。図２乃至図４中、左図は、間隙２２ａがサイドウォール３の膜厚と略同一である場合を示しており、中央の図は、間隙２２ａがサイドウォール３の膜厚の２倍である場合を示している。
【００２２】
次いで、図３（ｅ）に示すように、細線化され、線状パターン２２の両端部が切断された芯材パターン２の表面に膜を形成する（ステップＳ１４）。サイドウォール３の材質は、エッチング工程で、芯材パターン２が選択的にエッチングされ、サイドウォール３を残留させることが可能な材質であれば良い。例えば、四フッ化メタンＣＦ4 を用いたプラズマエッチングでは、シリコンＳｉ＞窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 ＞二酸化ケイ素ＳｉＯ2 の順でエッチング速度が高いため、芯材パターン２及びサイドウォール３をそれぞれシリコンＳｉ及び二酸化ケイ素ＳｉＯ２で形成すれば良い。
なお、図３（ｅ）においては、説明の便宜上、芯材パターン２がサイドウォール３から露出した断面で示しているが、実際は芯材パターン２の側壁及び上面のいずれもが膜で覆われている。
【００２３】
次いで、図３（ｆ）に示すように、芯材パターン２、即ち細線化された連結用枠パターン２１及び線状パターン２２を除去する（ステップＳ１５）。芯材パターン２の除去は、例えば、四フッ化メタンＣＦ4 を用いたプラズマエッチングによって行う。エッチング速度は、芯材パターン２の方が高いため、芯材パターン２が選択的にエッチングされ、サイドウォール３が残留する。芯材パターン２を除去した後に残ったサイドウォール３は、梯子状パターン３２と、該梯子状パターン３２を囲繞する矩形枠パターン３１とで構成される。
【００２４】
最後に、図４（ｇ）及び（ｈ）に示すように、基板１を液体洗浄し、乾燥させ（ステップＳ１６）、パターン形成処理を終える。梯子状パターン３２が形成されたラインアンドスペース構造にあっては、梯子状パターン３２を構成する各条体間に液滴が浸入し、液体洗浄後の乾燥工程においても各条体に同様の表面張力が働くため、パターン崩壊が発生しない。つまり、液体洗浄後の乾燥工程においては、ループにて閉じられた各凹状空間に浸入した液滴の乾燥速度に差が無く、各ループ内空間に残された液滴の表面張力が釣り合いを保つことができる。従って、液体洗浄後の乾燥工程においても、ラインアンドスペース構造は倒壊しない。
【００２５】
＜作用・効果＞
次に、間隙２２ａの幅と、サイドウォール３の膜厚及び形状との関係について説明する。
図７及び図８は、間隙２２ａの幅と、サイドウォール３の膜厚及び形状との関係を概念的に示した説明図である。図７及び図８中、ｘは間隙２２ａの幅、Ａはサイドウォール３の膜厚を示している。図７及び図８の（ａ）は、線状パターン２２が切断されていない状態を示している。図７及び図８の（ｂ）〜（ｆ）は、線状パターン２２の一端部が切断された状態を示している。図７中の破線は、線状パターン２２に形成された成膜直後のサイドウォール３を示しており、図８は、芯材パターン２を除去する工程途中のサイドウォール３を示している。図７及び図８（ｂ）〜（ｅ）に示すように線状パターン２２が切断されており、かつ切断された線状パターン２２の間隙２２ａの幅がサイドウォール３の膜厚の２倍以下である場合、つまり、サイドウォール３の厚みが、該間隙２２ａの幅の２分の１以上である場合、間隙２２ａにサイドウォール３が途切れることなく形成される。途中で途切れないよう、間隙２２ａにサイドウォール３が形成された場合、図３及び図４（ｅ）〜（ｈ）に示すように、梯子状パターン３２のサイドウォール３が形成される。この場合、図４（ｇ）に示すように、細長い矩形枠状の条体によって囲まれ、液体洗浄時に液滴が閉じ込められる領域が複数並置された状態になる。
液滴を閉じ込めるような細長い矩形枠状の条体が複数連結したような梯子状のサイドウォール３が形成され場合、サイドウォール３を構成する各条体に働く表面張力は互いに打ち消し合い、更にその後の乾燥工程においても、各条体間の液体の乾燥速度に差が生じないため、サイドウォール３のパターン崩壊は発生しない。
【００２６】
一方、図７及び８（ｆ）に示すように、切断された線状パターン２２の間隙２２ａの幅がサイドウォール３の膜厚の２倍以上である場合、サイドウォール３の途中が切断され、梯子状パターン３２が形成されない。間隙２２ａの幅がサイドウォール３の膜厚の２倍以上である場合を、第１の比較例として説明する。
【００２７】
図９乃至図１１は、第１の比較例に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。パターン形成方法の基本的な流れは上述の通りであり、線状パターン２２を切断する幅が異なるのみである。ここでは、切断された線状パターン２２の間隙２２ａの幅がサイドウォール３の膜厚の３倍である場合を説明する。間隙２２ａの幅が３倍である場合、図１０及び図１１（ｆ）〜（ｈ）に示すように、細長い矩形枠状のループパターン５によって囲まれ、液体洗浄時に液滴が閉じ込められる領域と、複数のループパターン５の外側を囲繞しており、液体洗浄時に各ループパターン５の外壁に沿って液滴が比較的自由に移動することができる連通パターン４とが形成される。
従って、液体洗浄時に液滴が閉じ込められるループパターン５では、液滴の表面張力及び各条体間に働く表面張力の差によって、図１１（ｇ）に示すようにパターン倒壊が発生する。
【００２８】
また、図７及び８（ａ）に示すように、線状パターン２２を切断せずにサイドウォール３を形成する場合も、サイドウォール３の途中が切断され、梯子状パターン３２が形成されない。線状パターン２２を切断しない場合を、第２の比較例として説明する。
【００２９】
図１２は、第２の比較例に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。パターン形成方法の基本的な流れは上述の通りであり、線状パターン２２を切断していない点が異なるのみである。線状パターン２２が切断されない場合、図１２（ｄ）〜（ｆ）に示すように、細長い矩形枠状のループパターン５が形成される。ループパターン５の外側は、矩形枠パターン３１によって囲繞されており、液体洗浄時に各ループパターン５の外壁に沿って液滴が比較的自由に移動することができる領域を形成している。
従って、液滴を閉じ込めるような細長い矩形枠状のループパターン５を構成している部分では、液滴の表面張力及び各条体間に働く表面張力の差によって、図１２（ｆ）に示すようにパターン倒壊が発生する。
【００３０】
更に、その他の方法で形成されたラインアンドスペース構造のパターン形成方法を第３の比較例として説明する。
【００３１】
図１３は、第３の比較例に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。まず、図１３（ａ）に示すように、連結用枠パターン２１を有さず、線状パターン２２のみからなる芯材パターン２を形成し、図１３（ｂ）に示すように、該芯材パターン２を細線化する。次いで、線状パターン２２を切断することなく、図１３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、サイドウォール３を成膜し、成膜後に芯材パターン２を除去する。
このように連結用枠パターン２１の形成及び線状パターン２２の切断を行わない場合、図１３（ｄ）〜（ｆ）に示すように、細長い矩形枠状のループパターン５によって囲まれ、液体洗浄時に液滴が閉じ込められる領域が複数並設されたような状態になる。
従って、液体洗浄時には、図１３（ｅ）及び（ｆ）に示すように、液滴を閉じ込めるような細長い矩形枠状のループパターン５を構成している部分では、液滴の表面張力及び各条体間に働く表面張力の差によって、パターン倒壊が発生する。
【００３２】
以上の説明した通り、連結用枠パターン２１及び線状パターン２２を有する芯材パターン２を形成し、線状パターン２２の両端部を切断した上で、サイドウォール３の成膜及び芯材パターン２の除去を行うことによって、液体洗浄時におけるパターン倒壊が発生しないラインアンドスペース構造を形成することができる。
【００３３】
実施の形態に係るパターン形成方法にあっては、液体洗浄時にパターン倒壊が発生しないラインアンドスペース構造を形成することができる。
【００３４】
また、梯子状パターン３２を囲繞するように、矩形枠パターン３１を構成することができるため、梯子状パターン３２をより倒壊させにくくすることができる。
【００３５】
更に、線状パターン２２の両端では無く、連結用枠パターン２１に接続した線状パターン２２が一部残留するように、両端部の途中を切断するように構成しているため、連結用枠パターン２１の欠損をより確実に防止することができる。
【００３６】
（変形例１）
図１４乃至図１６は、変形例１に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。変形例１に係るパターン形成方法は、線状パターン２２の切断箇所のみが実施の形態と異なるため、以下では主に上記相違点について説明する。
【００３７】
図１４（ｃ）に示すように、変形例１にあっては、線状パターン２２の一端及び他端を、連結用枠パターン２１との境界で切断する。切断された線状パターン２２の間隙２２ａの幅は、サイドウォール３の膜厚の２倍以下である。このように、線状パターン２２の両端部を切断する場合であっても、線状パターン２２の間隙２２ａの幅がサイドウォール３の膜厚の２倍以下であれば、図１５（ｆ）及び図１６（ｇ）、（ｈ）に示すように、実施の形態と同様、梯子状パターンが形成されるため、パターン倒壊は発生しない。
【００３８】
変形例１に係るパターン形成方法にあっては、実施の形態と同様の効果を奏する。また、特に変形例１にあっては、線状パターン２２の両端を切断するため、実施の形態に比べて横幅が長いラインアンドスペース構造を形成することができる。
【００３９】
（変形例２）
図１７乃至図１９は、変形例２に係るパターン形成方法を概念的に示した説明図である。変形例２に係るパターン形成方法は、芯材パターン１０２、特に連結用枠パターン１２１の形状のみが実施の形態とは異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。なお、基板１０１は、実施の形態で説明した基板１と同様の構成であり、作図及び説明の便宜上、より細長いものが図示されている。
【００４０】
まず、図１７（ａ）に示すように、２つの梯子が連結したような芯材パターン１０２を基板１０１に形成する。基板１０１に形成された芯材パターン１０２は、長辺方向において２分割された矩形枠状の連結用枠パターン１２１と、連結用枠パターン１２１の内側に形成された略平行な複数の線状パターン（第１凸条体）１２２とで構成されている。連結用パターン１２１は、短辺部分を構成している２本の凸条体１２１ａ，１２１ａと、長辺部分を構成している凸条体１２１ｂ，１２１ｂと、矩形枠を分割している１本の凸条体１２１ａとで構成されている。なお、矩形枠を２分割している凸条体１２１ａは、複数の第１凸条体としての複数の線状パターン１２２に公差した第２凸条体に対応し、短辺部分を構成している凸条体１２１ａ，１２１ａは、複数の線状パターン１２２の端部に夫々接続した複数の第２凸条体に対応している。
【００４１】
次いで、図１７（ｂ）に示すように、基板１０１に形成された芯材パターン１０２、即ち連結用枠パターン１２１及び線状パターン１２２をドライエッチングによって細線化する。そして、図１７（ｃ）及び図１８（ｄ）に示すように、細線化された芯材パターン１０２を構成している複数の線状パターン１２２における連結用枠パターン１２１との接続箇所又は公差箇所を夫々切断する。
【００４２】
以下、実施の形態と同様、図１８（ｅ）に示すように、細線化され、線状パターン１２２の両端部が切断された芯材パターン１０２の表面に膜を形成し、次いで図１８（ｆ）に示すように、芯材パターン１０２、即ち細線化された連結用枠パターン１２１及び線状パターン１２２を除去する。変形例２に係る連結用枠パターン１２１を用いた場合、図１８（ｆ）に示すように、２つの並置された梯子状パターン１３２，１３２と、該梯子状パターン１３２，１３２を囲繞する矩形枠パターン１３１とが形成される。そして、図１９（ｇ）及び（ｈ）に示すように、基板１０１を液体洗浄し、乾燥させ、パターン形成処理を終える。
【００４３】
このように、２つの梯子状パターン１３２，１３２が形成されたラインアンドスペース構造にあっては、梯子状パターン１３２，１３２を構成する各条体間に液滴が浸入し、液体洗浄後の乾燥工程においても各条体に同様の表面張力が働くため、パターン崩壊が発生しない。
【００４４】
変形例２に係るパターン形成方法にあっては、実施の形態１と同様の効果を奏する。特に変形例２にあっては、複数のラインアンドスペース構造を効率的に並設することができる。
【００４５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４６】
１  基板
２  芯材パターン
３  サイドウォール
４  連通パターン
５  ループパターン
２１  連結用枠パターン
２１ａ  凸条体（第２凸条体）
２２  線状パターン（第１凸条体）
２２ａ  間隙
３１  矩形枠パターン
３２  梯子状パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005442517.tif 000017
【図１７】
0005442517.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
0005442517.tif 000020