(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャの粗度プロフィールを低減する方法であって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁、および、前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を有しており、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれさらに、粗度プロフィールを持ち、
前記方法は、
レジストフィーチャの前記粗度プロフィールを低減するべく複数のイオン照射サイクルを実行する段階を備え、
前記複数のイオン照射サイクルはそれぞれ、
基板法線に対して定義される５度以上の傾斜角で前記第１の側壁にイオンを供給する段階と、
前記第１の側壁にイオンを供給する段階の後に、前記基板法線に対して定義される５度以上の傾斜角で前記第２の側壁にイオンを供給する段階と
を有する方法。
【請求項２】
前記複数のイオン照射サイクルのそれぞれにおいて、前記傾斜角は同じである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記傾斜角は、第１のイオン照射サイクルと第２のイオン照射サイクルとの間で異なる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第１の照射サイクルにおいて、前記イオンは、前記第１および第２の側壁に対する法線に関して正の方向にゼロでないねじれ角を形成し、第２の照射サイクルにおいて、前記イオンは、前記法線に関して負の方向に前記ゼロでないねじれ角を形成する請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第１の照射サイクルにおける前記傾斜角は、第２の照射サイクルにおける前記傾斜角未満である請求項１または３に記載の方法。
【請求項６】
基板の第１の表面に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャの粗度プロフィールを低減する方法であって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁、および、前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を有しており、
前記方法は、
第１の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第１の傾斜角で第１のイオンドーズを照射し、
前記基板の前記第１の表面に前記第１のイオンドーズを照射した後に、第２の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第２の傾斜角で第２のイオンドーズを照射し、
前記基板の前記第１の表面に前記第２のイオンドーズを照射した後に、第３の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第３の傾斜角で第３のイオンドーズを照射し、
前記基板の前記第１の表面に前記第３のイオンドーズを照射した後に、第４の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第４の傾斜角で第４のイオンドーズを照射することによって
前記複数のパターニングレジストフィーチャに総イオンドーズを供給する段階を備え、
前記第１のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第２のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
前記第３のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第４のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
総照射ドーズは、前記第１のイオンドーズ、前記第２のイオンドーズ、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズの合計に等しい方法。
【請求項７】
前記第１の傾斜角は、前記第２の傾斜角と同じ大きさの角度を形成しており、前記第３の傾斜角は、前記第４の傾斜角と同じ大きさの角度を形成している請求項６に記載の方法。
【請求項８】
基板の第１の表面に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャの粗度プロフィールを低減する方法であって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁、および、前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を有しており、
前記方法は、
第１の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第１の傾斜角で第１のイオンドーズを照射し、
第２の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第２の傾斜角で第２のイオンドーズを照射し、
第３の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第３の傾斜角で第３のイオンドーズを照射し、
第４の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第４の傾斜角で第４のイオンドーズを照射することによって
前記複数のパターニングレジストフィーチャに総イオンドーズを供給する段階を備え、
前記第１のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第２のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
前記第３のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第４のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
総照射ドーズは、前記第１のイオンドーズ、前記第２のイオンドーズ、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズの合計に等しく、
前記第１のイオンドーズおよび前記第２のイオンドーズは等しく、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズは等しい、方法。
【請求項９】
前記第１の傾斜角および前記第３の傾斜角は同じ角度である請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
基板の第１の表面に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャの粗度プロフィールを低減する方法であって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁、および、前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を有しており、
前記方法は、
第１の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第１の傾斜角で第１のイオンドーズを照射し、
第２の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第２の傾斜角で第２のイオンドーズを照射し、
第３の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第３の傾斜角で第３のイオンドーズを照射し、
第４の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第４の傾斜角で第４のイオンドーズを照射することによって
前記複数のパターニングレジストフィーチャに総イオンドーズを供給する段階を備え、
前記第１のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第２のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
前記第３のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第４のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
総照射ドーズは、前記第１のイオンドーズ、前記第２のイオンドーズ、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズの合計に等しく、
前記第１の傾斜角は、前記第２の傾斜角と同じ大きさの角度を形成しており、前記第３の傾斜角は、前記第４の傾斜角と同じ大きさの角度を形成しており、
前記第１の傾斜角および前記第３の傾斜角は、前記基板法線に対して、異なる角度を形成する、方法。
【請求項１１】
基板の第１の表面に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャの粗度プロフィールを低減する方法であって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁、および、前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を有しており、
前記方法は、
第１の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第１の傾斜角で第１のイオンドーズを照射し、
第２の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第２の傾斜角で第２のイオンドーズを照射し、
第３の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第３の傾斜角で第３のイオンドーズを照射し、
第４の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第４の傾斜角で第４のイオンドーズを照射することによって
前記複数のパターニングレジストフィーチャに総イオンドーズを供給する段階を備え、
前記第１のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第２のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
前記第３のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第４のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
総照射ドーズは、前記第１のイオンドーズ、前記第２のイオンドーズ、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズの合計に等しく、
前記第１の傾斜角は、前記第２の傾斜角と同じ大きさの角度を形成しており、前記第３の傾斜角は、前記第４の傾斜角と同じ大きさの角度を形成しており、
前記第１の傾斜角は、前記基板法線に対して、前記第３の傾斜角よりも大きい角度を形成する、方法。
【請求項１２】
基板の第１の表面に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャの粗度プロフィールを低減する方法であって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁、および、前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を有しており、
前記方法は、
第１の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第１の傾斜角で第１のイオンドーズを照射し、
第２の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第２の傾斜角で第２のイオンドーズを照射し、
第３の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第３の傾斜角で第３のイオンドーズを照射し、
第４の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第４の傾斜角で第４のイオンドーズを照射することによって
前記複数のパターニングレジストフィーチャに総イオンドーズを供給する段階を備え、
前記第１のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第２のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
前記第３のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第４のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
総照射ドーズは、前記第１のイオンドーズ、前記第２のイオンドーズ、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズの合計に等しく、
前記第１の傾斜角は、前記第２の傾斜角と同じ大きさの角度を形成しており、前記第３の傾斜角は、前記第４の傾斜角と同じ大きさの角度を形成しており、
前記第１の傾斜角は、前記基板法線に対して、前記第３の傾斜角よりも小さい角度を形成する、方法。
【請求項１３】
基板の第１の表面に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャの粗度プロフィールを低減する方法であって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁、および、前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を有しており、
前記方法は、
第１の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第１の傾斜角で第１のイオンドーズを照射し、
第２の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第２の傾斜角で第２のイオンドーズを照射し、
第３の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第３の傾斜角で第３のイオンドーズを照射し、
第４の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第４の傾斜角で第４のイオンドーズを照射することによって
前記複数のパターニングレジストフィーチャに総イオンドーズを供給する段階を備え、
前記第１のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第２のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
前記第３のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第４のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
総照射ドーズは、前記第１のイオンドーズ、前記第２のイオンドーズ、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズの合計に等しく、
前記第１のイオンドーズおよび前記第２のイオンドーズは等しく、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズは等しく、
前記第１のイオンドーズは、前記第３のイオンドーズよりも大きい、方法。
【請求項１４】
基板の第１の表面に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャの粗度プロフィールを低減する方法であって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁、および、前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を有しており、
前記方法は、
第１の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第１の傾斜角で第１のイオンドーズを照射し、
第２の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第２の傾斜角で第２のイオンドーズを照射し、
第３の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第３の傾斜角で第３のイオンドーズを照射し、
第４の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第４の傾斜角で第４のイオンドーズを照射することによって
前記複数のパターニングレジストフィーチャに総イオンドーズを供給する段階を備え、
前記第１のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第２のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
前記第３のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第４のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
総照射ドーズは、前記第１のイオンドーズ、前記第２のイオンドーズ、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズの合計に等しく、
前記総イオンドーズは、５Ｅ１４／ｃｍ２および２．０Ｅ１６／ｃｍ２との間である、方法。
【請求項１５】
基板の第１の表面に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャの粗度プロフィールを低減する方法であって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁、および、前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を有しており、
前記方法は、
第１の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第１の傾斜角で第１のイオンドーズを照射し、
第２の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第２の傾斜角で第２のイオンドーズを照射し、
第３の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第３の傾斜角で第３のイオンドーズを照射し、
第４の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第４の傾斜角で第４のイオンドーズを照射することによって
前記複数のパターニングレジストフィーチャに総イオンドーズを供給する段階を備え、
前記第１のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第２のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
前記第３のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第４のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
総照射ドーズは、前記第１のイオンドーズ、前記第２のイオンドーズ、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズの合計に等しく、
前記総イオンドーズは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンおよびラドンから成る群から選択されるイオンのドーズを含む、方法。
【請求項１６】
基板の第１の表面に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャの粗度プロフィールを低減する方法であって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁、および、前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を有しており、
前記方法は、
第１の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第１の傾斜角で第１のイオンドーズを照射し、
第２の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第２の傾斜角で第２のイオンドーズを照射し、
第３の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第３の傾斜角で第３のイオンドーズを照射し、
第４の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第４の傾斜角で第４のイオンドーズを照射することによって
前記複数のパターニングレジストフィーチャに総イオンドーズを供給する段階を備え、
前記第１のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第２のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
前記第３のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第４のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
総照射ドーズは、前記第１のイオンドーズ、前記第２のイオンドーズ、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズの合計に等しく、
前記複数のパターニングレジストフィーチャが受け取る前記総照射ドーズは、イオンエネルギーが同じである、方法。
【請求項１７】
前記基板の前記第１の表面に１回以上の追加照射サイクルを照射する段階をさらに備え、
前記１回以上の追加照射サイクルはそれぞれ、
前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第５の傾斜角で、イオンを前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突させる段階と、
前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第６の傾斜角で、イオンを前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突させる段階と
を有する請求項６から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の傾斜角は、前記第２の傾斜角と同じ大きさの角度を形成しており、
前記第３の傾斜角は、前記第４の傾斜角と同じ大きさの角度を形成しており、
前記１回以上の追加照射サイクルのそれぞれにおいて、前記第５の傾斜角は、前記第６の傾斜角と同じ大きさの角度を形成している請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
照射毎に、前記基板法線に対して前記基板を回転させる段階をさらに備える請求項６から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
基板の第１の表面に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャの粗度プロフィールを低減する方法であって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁、および、前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を有しており、
前記方法は、
第１の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第１の傾斜角で第１のイオンドーズを照射し、
第２の照射において、前記基板の前記第１の表面に、基板法線に対して定義される５度より大きい第２の傾斜角で第２のイオンドーズを照射し、
第３の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第３の傾斜角で第３のイオンドーズを照射し、
第４の照射において、前記基板の前記第１の表面に基板法線に対して定義される５度より大きい第４の傾斜角で第４のイオンドーズを照射することによって
前記複数のパターニングレジストフィーチャに総イオンドーズを供給する段階を備え、
前記第１のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第２のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
前記第３のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第１の側壁に衝突し、
前記第４のイオンドーズは、前記複数のパターニングレジストフィーチャの前記第２の側壁に衝突し、
総照射ドーズは、前記第１のイオンドーズ、前記第２のイオンドーズ、前記第３のイオンドーズおよび前記第４のイオンドーズの合計に等しく、
前記総イオンドーズは、前記基板を備えるチャンバにおいて、照射と照射との間で真空を断絶させることなく、実行される、方法。
【請求項２１】
基板上に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャで粗度を低減させるシステムであって、
前記複数のパターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁および前記第１の側壁の反対側の第２の側壁を有しており、
前記システムは、
前記基板にイオンを供給するイオン源と、
前記イオンに対して相対的に、ねじれ運動および傾斜運動を含む一連の運動を実行する基板ステージと、
プロセッサと、
一連の傾斜角、一連のねじれ角、一連のイオンエネルギーおよび一連のイオンドーズのうち１以上を含むイオン照射パラメータを格納するメモリと、
前記メモリおよび前記プロセッサと共に動作可能なコンピュータ可読プログラムであって、前記イオン源および前記基板ステージに制御信号を送信して複数のイオン照射サイクルを実行させるコンピュータ可読プログラムとを備え、
前記複数のイオン照射サイクルのそれぞれにおいて、前記基板ステージは、前記複数のパターニングレジストフィーチャに対応付けられているラインウィドスラフネスプロフィールを低減するべく、前記イオンが５度以上の傾斜角で前記第１の側壁および前記第２の側壁に交互に照射されるように配向されているシステム。
【請求項２２】
低周波数粗度および中周波数粗度は、前記複数のパターニングレジストフィーチャに前記複数のイオン照射サイクルが実行されることで、低減される請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体デバイス製造分野に関する。より具体的には、本発明は、基板をパターニングして、半導体デバイスを製造するべく基板に注入処理を行う方法、システムおよび構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの微細化が進む中、高解像度化が可能なパターニングプロセスに対する需要が高まっている。より小型のフィーチャを印刷可能とするスケーリングと呼ばれる技術によって、ウェハ単位でより小型且つより複雑なチップを所望の設計属性を実現できるようになる。残念なことに、リソグラフィー処理設備には限界があり、デバイスに関するスケーリング要件をもはや満たすことが出来なくなっている。微細フィーチャのイメージングに関して重要な領域が２つある。第一に、ラインエッジラフネス（Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ（ＬＥＲ））またはラインウィドスラフネス（Ｌｉｎｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ（ＬＷＲ））と呼ばれるマイナス属性があり、第二に、回折限界によって密な構造を印刷することができない点が挙げられる。エッチング（パターン転写）ステップにおいて、ＰＲに起因するＬＥＲはエッチング対象の材料に転写される。ＬＥＲは、トランジスタまたは試験中のパラメータ安定性に関してデバイス劣化が発生する原因となる。パターニングプロセスを行うと、円滑で良好に画定されたフォトレジスト画像が形成される代わりに、ラインエッジが非常に粗くなってしまう。構成によっては、粗い部分の範囲が短いか、中程度か、または、長いかが、デバイス性能により大きな影響を及ぼす。フォトリソグラフィーだけでは円滑なラインを形成することができないので、ラインのエッジの粗さを無くすか、または、減らす後続のステップを開発する必要がある。この問題に対処するべく、幾つか追加のプロセスを試したが、目覚ましい結果は得られなかった。例えば、ドライ化学エッチングプロセスは、レジストイメージから材料を除去することができるが、バイアスを高密度化するべく複数の異なる露出領域を分離していることに起因して、パターン依存性のローディング効果が派生するという欠点がある。
【０００３】
また、レジストのクリティカルディメンション（ＣＤ）は通常、厳しい許容誤差を満たす必要があり、副次的に利用される技術は、プロフィール、高さおよびＣＤについて本来のレジスト属性を維持しなければならない。ドライ化学エッチングシステムはさらに、収率損失の原因となり得る望ましくない欠陥をパターンに発生させる可能性がある。別の方法として、深紫外線（ＤＵＶ）硬化を利用する方法が挙げられる。この場合、粗いレジストパターンをランプベースプラットフォームに露光して、照射によってレジストを加熱して、ラインを円滑化するとしてよい。この方法の欠点としては、照射後、ラインセグメントの角部分が後退し、レジストラインは、最終的に製造されるデバイスが使用できなく程度まで変形する場合がある。さらに、上述した方法はいずれも、デバイスの劣化、特にＣＤが小さく、例えば、ＣＤが１００ｎｍ未満のデバイスの劣化に関して大きな要因となり得る低周波粗度を緩和するものとは認められていない。したがって、非常に微細なフィーチャサイズを必要とする技術について、例えば、ＣＤがサブ１００ｎｍのデバイス等について、レジストパターニングプロセスを改良する必要性があると考えられる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態は、基板をパターニングする方法およびシステムに関する。一実施形態は、複数のパターニングレジストフィーチャにおける粗度プロフィールを小さくする方法を含む。当該方法において、パターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁と、第１の側壁の反対側の第２の側壁とを含む。当該方法は、複数のイオン照射サイクルを実行して、レジストフィーチャの粗度プロフィールを小さくすることを含む。各イオン照射サイクルは、基板法線に対して定義される５度以上の傾斜角でイオンを第１の側壁に供給することと、前記第１の側壁にイオンを供給する段階の後に、基板法線に対して定義される５度以上の傾斜角でイオンを第２の側壁に供給することとを含む。
【０００５】
別の実施形態は、基板の第１の面に設けられている複数のパターニングレジストフィーチャにおいて粗度プロフィールを小さくする方法に関する。当該方法において、パターニングレジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁と、第１の側壁の反対側の第２の側壁とを含む。当該方法は、照射によって総イオンドーズを複数のパターニングレジストフィーチャに供給する段階を備える。第１の照射において、基板の第１の面には、基板法線から約５度より大きい第１の傾斜角で第１のイオンドーズを照射する。第１のイオンドーズは、複数のレジストフィーチャの第１の側壁に当たる。基板の第１の面には、基板の第１の表面に第１のイオンドーズを照射した後に、第２の照射において、第２のイオンドーズが、基板法線から約５度よりも大きい第２の傾斜角で照射される。第２のイオンドーズは、複数のレジストフィーチャの第２の側壁に当たる。基板の第１の面には、基板の第１の表面に第２のイオンドーズを照射した後に、第３の照射において、第３のイオンドーズが、基板法線から約５度より大きい第３の傾斜角で照射される。第３のイオンドーズは、複数のレジストフィーチャの第１の側壁に当たる。基板の第１の面には、基板の第１の表面に第３のイオンドーズを照射した後に、第４の照射において、第４のイオンドーズが、基板法線から約５度より大きい第４の傾斜角で照射される。第４のイオンドーズは、複数のレジストフィーチャの第２の側壁に当たる。総照射ドーズは、第１、第２、第３および第４のイオンドーズの合計に等しい。
【０００６】
別の実施形態は、基板上に設けられているパターニングレジストフィーチャにおいて粗度を小さくするシステムを含む。レジストフィーチャはそれぞれ、第１の側壁と、第１の側壁の反対側の第２の側壁とを含む。当該システムは、基板に向けてイオンビームを供給するイオン源を備える。当該システムはさらに、イオンビームに対して相対的に一連の運動、例えば、ねじれ運動および傾斜運動を実現する基板ステージを備える。当該システムはさらに、プロセッサと、一連の傾斜角、一連のねじり角、一連のイオンエネルギー、および、一連のイオンドーズのうち１以上を含むイオン照射パラメータを格納するメモリとを備える。当該システムはさらに、メモリおよびプロセッサと共に利用可能なコンピュータ可読プログラムであって、イオン源および基板ステージに制御信号を送信して複数のイオン照射サイクルを実行させるコンピュータ可読プログラムを備える。パターニングレジストフィーチャに対応付けられるラインウィドスラフネス（ＬＷＲ）のプロフィールを小さくするべく、各イオン照射サイクルにおいて、基板ステージは、イオンビームに対して約５度以上の傾斜角で第１の側壁および第２の側壁を交互に照射するように向きを決める。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】イオン注入システムを示す概略図である。
【０００８】
【図２Ａ】本発明の特徴の概要を説明するためのパターニングレジストを示す概略平面図である。
【０００９】
【図２Ｂ】本発明の特徴の概要を説明するための、パターニングレジストを示す概略断面図である。
【００１０】
【図２Ｃ】レジストのラインウィドスラフネス（ＬＷＲ）成分を示す概略図である。
【００１１】
【図３】ＡからＥは、多段階イオン注入プロセスの一例に含まれるステップを説明するための、レジスト構造の概略断面図である。
【００１２】
【図４】ＡからＥは、多段階イオン注入プロセスの別の例を説明するための図である。
【００１３】
【図５】ＡからＥは、多段階イオン注入プロセスの別の例を示す図である。
【００１４】
【図６】多段階イオン注入プロセスの詳細を示すグラフである。
【００１５】
【図７】図６の多段階イオン注入プロセスを実施したレジストのサンプルに対するＬＷＲ測定結果およびＬＥＲ測定結果を示すグラフである。
【００１６】
【図８】図６の多段階イオン注入プロセスにおけるイオンの照射前および照射後のＬＷＲの電力スペクトル分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
添付図面を参照しつつ以下で本発明をさらに詳細に説明する。添付図面には、本発明の好ましい実施形態を図示している。しかし、本発明の実施形態には数多く異なるものがあるとしてよく、本明細書で記載している実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。以下に記載する実施形態は、本開示が完全かつ詳細に記載され、本発明の範囲を漏らすことなく全て当業者に伝えるために説明されている。図面では、同様の数字は同様の構成要素を示すものとする。
【００１８】
上述した方法に関する問題点を解決するべく、パターニングフォトレジストフィーチャにおける粗度を改良する新規の方法の発明を本明細書に開示している。本発明の実施形態は、複数のフォトレジストフィーチャを含むパターニングレジストにイオンを供給することに関する。フォトレジストフィーチャに対して一連のイオンドーズ（照射）を実行する。この間、フォトレジストフィーチャの各側壁には、基板に対して垂直以外の角度で入射するイオンビームを用いて、複数回のイオンビーム照射（複数回のイオンドーズ）を実施する。このようにして、以下で詳細に説明しているが、パターニングフォトレジストフィーチャについてＬＥＲ、ＬＷＲ、および、長さスケールが大および中の粗度が改善する。
【００１９】
本発明の好ましい構成によると、イオン注入システムにおいてイオンを基板に供給する。図面を参照すると、図１は、本発明の実施形態で利用されるイオン注入装置の特徴の概要を示す、イオン注入装置を示すブロック図である。システム１００は、イオン源チャンバ１０２を備える。電源１０１は、特定の種のイオンを生成するソース１０２に必要なエネルギーを供給する。生成されたイオンは、一連の電極１０４（引出電極）を用いてソースから引き出されて、質量分析マグネット１０６を通過するビーム９５を形成する。質量分析部は、所望の質量電荷比のイオンのみが分析部内を通過できるように、特定の磁界を持つように構成される。所望の種のイオンは、減速ステージ１０８を通過して、修正マグネット１１０に向う。修正マグネット１１０は、エネルギー供給を受けて、印加された磁界の強度および方向に応じてイオンビームレットを偏向し、支持部（例えば、プラテン）１１４上に配置されているワークピースまたは基板を対象とするビームを提供する。場合によっては、修正マグネット１１０と支持部１１４との間において第２の減速ステージ１１２を設けるとしてよい。イオンは、基板内の電子および核に衝突するとエネルギーを失い、加速エネルギーに応じて決まる基板内の所望の深さで停止する。
【００２０】
本発明の実施形態に応じて、基板は、ビーム９５等のビームに対して相対的に一連の運動を可能とするように構成されている可動ステージに取り付けられるとしてよい。この一連の運動には、並進運動、ねじり運動および傾斜運動が含まれるとしてよい。注入システム１００には、入射ビームに対して、例えば、基板に対する法線に対して約−７５度から＋７５度までの角度で、基板を傾斜させる傾斜ステージが備えられている。
【００２１】
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明に係る方法の特徴の概要を説明するための図である。図２Ａおよび図２Ｂには、基板２００上に設けられている従来のパターニングレジスト２０２を示す平面概略図および断面概略図が図示されている。パターニングレジストは、リソグラフィープロセスがフォトレジスト層に実施されて形成される複数のライン２０４を含む。図示されているように、ライン幅は、方向「ｘ」において測定され、ライン２０４毎に長さＬ方向に変動する。公知のリソグラフィープロセスを利用するので、ラインウィドスラフネス（ＬＷＲ）は、クリティカルディメンションが約１００ｎｍ未満であるレジストパターンでは特に、公称ライン幅に対して大きな割合を占めるとしてよい。レジストライン２０４の公称ＣＤ（Ｗ）は、図示している複数のラインについて同一であると図示されている。当業者であれば容易に想到するであろうが、ラインウィドスラフネス（ＬＷＲ）が大きいレジストラインの場合、隣接するレジストライン同士は、このラインウィドスラフネスのために、実際の幅が大きく異なるとしてよい。しかし、隣接するライン２０４は、説明を簡略化して分かり易いようにするべく、寸法が同様であるものとして図示されている。
【００２２】
レジストの「粗度プロフィール」には、ＬＷＲに加えて、ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）も含まれるとしてよい。同様に、小、中、大の範囲でのＬＷＲ変動も含まれるとしてよい。このパラメータは、方向Ｌにおけるライン幅が変動する範囲である長さスケールの値に対応する。ＬＷＲまたはＬＥＲの絶対値に加えて、ライン幅変動が見られる範囲である長さスケールは、デバイス製造時の主な懸念材料であるとしてよい。例えば、フォトレジストラインを用いてパターニングされたデバイスの場合、デバイス性能への影響は、フォトレジストのラインにおいて粗さが見られる範囲が大きい場合と小さい場合では異なることが分かっている。
【００２３】
図２Ｃは、低周波数（２０４ａ）、中周波数（２０４ｂ）および高周波数（２０４ｃ）の粗度成分がライン２０４に発生する経緯を説明する図である。これらの粗度成分は、大、中、小の範囲での粗度変動に対応する。
【００２４】
本発明の実施形態では、レジスト２０２等のパターニングレジストに一連のイオンドーズ（照射）が実行されると、一連の照射後のレジスト粗度プロフィールに改善が見られる。粗度プロフィールの改善（または低減）は、ＬＷＲ、ＬＥＲ、および、小、中、大の範囲での粗度変動のうち１以上のパラメータが減少したことを意味する。本発明者は、イオン照射に関連するパラメータを制御することによって、ＬＷＲの改善度が最適化され得ることを発見した。上記のパラメータには、これらに限定されないが、イオン入射角、イオンエネルギー、イオンの種類、総イオンドーズ、および、特定の順序でのイオン照射ステップが含まれるとしてよい。以下で詳細に説明する。
【００２５】
本発明によると、基板２００に供給されるイオンは、図２Ｂのイオンビーム２１８、２２０、２２２および２２４について示すように、基板平面への法線Ｎに対してゼロ以外の傾斜角θで入射するとしてよい。以下で詳細に説明している本発明の実施形態では、基板２００等の基板に、一連の照射サイクルでイオンビームを照射するとしてよい。各照射サイクルは、イオンビームが正の傾斜角を形成する照射時間と、イオンビームが負の傾斜角を形成する照射時間とを含む。このような各照射サイクルで交互に用いられる複数の傾斜角は、約＋−５度から約＋−８５度の範囲内であるとしてよい。イオンビームは法線に対してゼロでない傾斜角を持って入射するので、イオンはレジストフィーチャの側壁に衝突し、レジストフィーチャの粗さをより効果的に修正するとしてよい。
【００２６】
図２Ａのイオンビーム２１２、２１４および２１６について図示されているように、ねじれ角φもまた変化させるとしてよい。好ましくは、約０と約＋−１５度との間で変化させるとしてよい。シリコン結晶ウェハに対するイオン注入処理の場合、ねじれ角は概して、イオンビームを含む平面と、ウェハ法線と、＜１００＞Ｓｉにおいて［０１１］方向に沿っている主フラットに垂直な平面との間に形成される角度として定義される。しかし、本明細書で用いる場合、「ねじれ角」という用語は、図２Ａに示すように、イオンビームを含む平面と、ウェハ法線と、パターニングレジストフィーチャの長手軸Ｌに垂直な平面Ｐとの間に形成される角度を意味する。したがって、ねじれ角がゼロであるということは、その下方にあるウェハの配向に関わらず、イオンビームがレジストラインの長手軸に垂直な平面内にあることを意味する。
【００２７】
図３の（Ａ）から（Ｅ）は、本開示に係るプロセスに含まれるステップの一例を説明するための、レジストパターンを示す概略断面図である。図３の（Ａ）から（Ｅ）は、例えば、図２Ａおよび図２Ｂのレジストのサンプル２０２に対応する断面を示すとしてよい。
【００２８】
図３の（Ａ）は、フォトリソグラフィープロセスを用いてパターニングされた後の一対のレジストフィーチャ３０４を含む基板３０２を図示している。レジストライン３０４の公称ＣＤ（Ｗ）は、図示しているラインの両方について同一であるものとして図示されている。レジストラインにはさらに、公称高さｈが決められているとしてよく、公称ピッチＤによって特徴付けられるとしてよい。当業者であれば容易に想到するであろうが、ラインウィドスラフネス（ＬＷＲ）が大きいレジストラインパターンの場合、隣接するレジストライン同士は、ライン幅のバラツキのために、実際の幅が大きく異なる場合がある。しかし、隣接するライン３０４は、分かり易いように、どれも同様の寸法であるように図示されている。
【００２９】
図３の（Ｂ）から（Ｅ）は、レジストライン３０４をイオンビーム３１２に露光する多段階イオン注入プロセスの一例を示す図である。このプロセスの一例では、各ステップにおいて、イオンビーム３１２のイオン種およびイオンエネルギーが同じであるとしてよい。しかし、他の例では、イオン種およびイオンエネルギーは、照射ステップ毎に異なるとしてもよい。イオンエネルギーは、約数百ｅＶ以上であってよい。具体的には、イオンエネルギーは、約１ＫｅＶから約２０ＫｅＶの範囲内であってよい。図３の（Ｂ）では、イオンビーム３１２による第１のイオンドーズが、基板３０２に対して第１のゼロでない傾斜角で供給され、レジストラインの上面３０４ｃおよび左側壁３０４ａにイオン束が照射される。一方、右側壁３０４ｂは、イオンが略照射されない。図３の（Ｂ）における照射ステップの長さはさまざまであってよいが、一般的には約１秒以上である。イオンビーム３１２の照射中、イオンが側壁３０４ａに衝突することにより、局所的に配列の並び替え、軟化、材料の除去、または、側壁３０４ｂを円滑化するその他の現象を発生させるとしてよい。
【００３０】
第１のイオンドーズを実行した後、当該方法は図３の（Ｃ）に図示するステップに進み、第２のイオンドーズを、基板３０２に向けて、第２のゼロでない傾斜角で実行する。一実施形態によると、イオンエネルギーは、図３の（Ｂ）のステップで用いたものと同一であり、第２のイオンドーズは、第１のイオンドーズと同一であり、第２のゼロでない傾斜角は、基板法線に対して定義される角度を形成し、第１のゼロでない傾斜角と値は同じであるが、第１のゼロでない傾斜角と反対側に定義される。例えば、法線に対して、第１の傾斜角は、＋３０度であってよく、第２の傾斜角は−３０度であってよい。このステップでは、左側壁３０４ａにはイオンが略照射されていないが、上面３０４ｃおよび側壁３０４ｂにはイオンが衝突し、局所的に、配列の並び替え、軟化、材料の除去または側壁３０４ｂを円滑化するその他の現象を発生させるとしてよい。
【００３１】
第２のイオンドーズを実行した後、基板には、図３の（Ｄ）に図示しているステップで図示しているように、第３のイオンドーズが照射されるとしてよい。第３のイオンドーズは、第１のイオンドーズと同一であってもよいし、または、第１のイオンドーズよりも増減させるとしてもよい。一例を挙げると、イオンビーム３１２による第３のイオンドーズは、基板３０２に対して第１のゼロでない傾斜角で供給され、レジストラインの上面３０４ｃおよび左側壁３０４ａに図３の（Ｃ）のステップと同様の角度で衝突する。このステップにおいて、側壁３０４ａではさらに、局所的に配列の並び替え、軟化、材料の除去または側壁３０４ａの粗さをさらに小さくする他の現象が発生するとしてよい。
【００３２】
第３のイオンドーズを実行した後、基板には、図３の（Ｅ）に示すステップで図示しているように、第４のイオンドーズを照射するとしてよい。第４のイオンドーズは、第２のイオンドーズと同一であってもよいし、または、第２のイオンドーズから増減させるとしてもよい。一例を挙げると、イオンビーム３１２による第４のイオンドーズは、基板３０２に対して第２のゼロでない傾斜角で供給され、レジストラインの上面３０４ｃおよび右側壁３０４ｂに図３の（Ｃ）のステップと同様の角度で衝突する。このステップにおいて、側壁３０４ｂではさらに、局所的に配列の並び替え、軟化、材料の除去、または、側壁３０４ｂの粗さをさらに小さくするような他の現象が発生するとしてよい。
【００３３】
本開示によると、図３の（Ｂ）から（Ｅ）で図示したステップの全てまたは一部は、１回以上繰り返すとしてもよい。
【００３４】
図３の（Ｂ）から（Ｅ）に図示した方法には、望ましくない副次的影響を大きくすることなく、ライン３０４の粗度を効果的に小さくし得るという利点が見られる。イオンドーズを１回行う代わりに、例えば、側壁３０４ａ、３０４ｂ毎に１回のイオンドーズを実行する代わりに、当該方法は各側壁に複数回イオンドーズを実行する。具体的には、本発明に係る方法は、側壁に実施すべき総イオンドーズを、複数回のイオン照射（ドーズ）に分割して、各照射が総イオンドーズの一部を成すようにする。このように、所与の総イオンドーズについて、本発明に係る方法は、レジストラインに対して一回の照射で総イオンドーズが照射される場合に発生し得る過剰な変形、加熱、分解および／または融解を最小限に抑制する。
【００３５】
図３の（Ｂ）から（Ｅ）で図示している本発明の実施形態では、一連のイオンビーム３１２の照射が、レジストラインの両側（つまり、左側壁３０４ａおよび右側壁３０４ｂ）に交互に行われている。このようにして、各側壁３０４ａおよび３０４ｂには、イオンビーム３１２の照射が「アイドル」期間をその間に挟んで行なわれ、この「アイドル」期間の間は、イオン照射プロセスが反対側の側壁に行われている。このように、所与の照射サイクルは、第１の側壁にイオンが衝突している間、第２の（反対側の）側壁はアイドル状態である第１の照射に続いて、第２の側壁にイオンが衝突している間、第１の側壁はアイドル状態である第２の照射が実行されるものとして特徴づけられるとしてよい。第１の照射と第２の照射との間の期間は変化させるとしてよいが、照射時間に比べて大幅に短いとしてよい。したがって、総イオンドーズは、各側壁について一回のステップで各側壁に総イオンドーズを実行するために必要な期間を大幅に超えない期間で、各側壁に多段階で実行されるとしてよい。
【００３６】
尚、一の照射サイクルにおける正の傾斜角から負の傾斜角への切り替えを実行し得る方法は複数あることに留意されたい。例えば、傾斜軸に沿って基板を回転させることによって切り替えるとしてもよいし、または、傾斜角を変えることなく、１８０度のねじれ角で基板を回転させることによって切り替えるとしてもよい。図２Ｂおよび図３のＢおよびＣを再度参照すると、傾斜角θについて正の値または負の値のどちらを割り当てるかは従来、イオン束が衝突するのはどの側壁かに基づいているとしてよい。図３の（Ｃ）の例では、正の値が割り当てられるのは、側壁３０４ｂに対応する右側の側壁にイオン束が衝突する場合であるとしてよく、負の傾斜は、イオン束３１２が側壁３０４ａに衝突する場合に対応する。
【００３７】
図３の（Ｆ）に図示しているように、負の角度（図３の（Ｂ））および正の角度（図３の（Ｃ））は、基板平面に対して相対的に決まるビームの配向を変更することなく、形成されるとしてよい。言い換えると、図３の（Ｂ）および（Ｃ）に示す図は、図３の（Ｆ）に示している一般的な構成に対応するとしてよく、ビーム位置は変化せず、巨視的なウェハの傾斜も変化しない。しかし、相対的な角度である傾斜角θは、ねじれ角１８０度でウェハを回転させることによって、正の値から負の値に変化する。このように、本発明の一例によると、図３の（Ｂ）は、ねじれ角がゼロの場合のウェハの「正面」図を示す図であり、図３の（Ｃ）に示す図は、ねじれ角が１８０度の場合の同じウェハ（図２Ａ）の「背面」図を示す図である。
【００３８】
図４の（Ａ）から（Ｅ）は、レジストライン３０４にイオンビーム４１２が照射される多段階イオン注入プロセスの別の例を示す図である。当該多段階イオン注入プロセスは、図３の（Ｂ）から（Ｅ）に示す方法の一例と同様に進行するとしてよく、一連のイオンドーズが、左側壁３０４ａおよび右側壁３０４ｂに交互に照射される。図３の（Ａ）から（Ｅ）に示した方法に比べて、イオンビーム４１２は、図４の（Ｂ）から（Ｅ）に示すステップにおいて、傾斜角を大きくしているとしてよい。傾斜角を大きくすることによって、所与のイオンドーズの効果を修正することができる。例えば、アレイの内側にあるレジストライン３０４については、側壁の上側部分に向かうにつれて、衝突するイオン束が大きくなるとしてよい。このケースは図４の（Ｂ）に図示している。側壁３０４ａ１は、ビーム４１２からのイオン束が、当該側壁の上側部分に衝突する（図４の（Ａ）に領域Ｕとして示す）が、下側部分には衝突しない（図４の（Ａ）に領域Ｌとして示す）。また、ビーム４１２の傾斜角が大きくなると、図３の（Ｂ）から（Ｅ）に示すビーム３１２が与える影響に比べて、側壁３０４ａおよび３０４ｂに与える衝撃が異なるとしてよい。
【００３９】
図５の（Ａ）から（Ｅ）は、レジストライン３０４にイオンビーム５１２が照射される場合の多段階イオン注入プロセスの別の例を示す図である。図５の（Ｂ）および（Ｃ）に図示するステップにおいて、当該多段階イオン注入プロセスは、図３の（Ｂ）および（Ｃ）に図示したステップと同様に実行される。言い換えると、イオンビーム５１２は、最初に第１のイオンドーズおよび第１のゼロでない傾斜角を利用して側壁３０４ａに照射された後、第２のイオンドーズおよび第２のゼロでない傾斜角で側壁３０４ｂに同様に照射されるとしてよい。例えば、法線に対して、第１の傾斜角は＋３０度であってよく、第２の傾斜角は−３０度であってよい。
【００４０】
図５の（Ｄ）および（Ｅ）に示すステップでは、当該多段階イオン注入プロセスは、図４の（Ｂ）および（Ｃ）に図示されているステップと同様の方法で実行され、つまり、側壁３０４ａおよび３０４ｂには、図３の（Ｂ）および（Ｃ）に示す傾斜角よりも大きい傾斜角でイオンを照射する。この場合、第３のイオンドーズおよび第４のイオンドーズはそれぞれ、第３の傾斜角である＋４５度および第４の傾斜角である−４５度で照射されるとしてよい。
【００４１】
したがって、最後のステップが完了した後、側壁３０４ａおよび３０４ｂにはそれぞれ、３０度の注入ドーズおよび４５度の注入ドーズが照射される。３０度および４５度で別々に照射を実行することによって、本例に係る方法では、それぞれの照射角の利点を、加算的または相乗的に、組み合わせることができるとしてよい。
【００４２】
別の実施形態によると、図５の（Ｄ）および（Ｅ）に示すステップは、図５の（Ｂ）および（Ｃ）に示すステップより前に実行されるとしてよい。イオン入射角が各ステップで変化する多段階イオン注入プロセスを利用する方法の例では、イオン照射の順序は、ラインの粗度を最適に低減できるように決めるとしてよい。照射順序は、最初のレジストプロフィール、ライン幅およびその他の要素等の要素に基づいて決まるとしてよい。例えば、図５の（Ｂ）から（Ｅ）に示すように、大きい傾斜角で照射を実行する前に小さい照射角でイオンを側壁に照射する方が効果的であるとしてよい。
【００４３】
図３から図５に概要を図示している方法例では、一部の実施形態によると、基板はねじれ角０度で維持するとしてよい。しかし、他の実施形態によると、ねじれ角はゼロ以外の値であるとしてもよい。例えば、本発明に係る方法によると、イオンビーム３１２による第１のイオンドーズは、＋４５度の傾斜および＋１５度のねじれで実行するとしてよい。この後、第２のイオンドーズを−４５度の傾斜および＋１５度のねじれで実行するとしてよい。当該方法は続いて、第３のドーズを＋４５度の傾斜および−１５度のねじれで実行するとしてよく、この後に−４５度の傾斜および−１５度のねじれで実行するとしてよい。各レジストラインの側壁へ照射する総イオンドーズを複数のイオン照射で実行する場合には、イオン照射ステップの組み合わせはこれ以外にも多くのものが考えられる。
【００４４】
図６および図７に示すように、４ｋｅＶのＡｒイオンビームを利用して、プロセス順序を変更した場合にラインの粗度にどのような影響が出るかを観察した。図６は、複数の異なるレシピで利用されるイオンドーズおよび傾斜角を示すグラフである。各レシピの総ドーズは５Ｅ１５／ｃｍ２である。第１のレシピ（「ＢＬ＋／−４５」）は、２．５Ｅ１５／ｃｍ２のイオンドーズを＋４５度で供給する第１のステップと、２．５Ｅ１５／ｃｍ２のイオンドーズを−４５度で供給する第２のステップとを含む。第２のレシピ（「ＢＬワイド２モード」）によると、第１のステップは１．０Ｅ１５／ｃｍ２のイオンドーズを＋４５度で供給し、第２のステップは、１．０Ｅ１５／ｃｍ２のイオンドーズを−４５度で供給し、第３のステップで、１．０Ｅ１５／ｃｍ２のイオンドーズを＋３５度で供給し、第４のステップで１．０Ｅ１５／ｃｍ２のイオンドーズを−３５度で供給し、第５のステップで０．５Ｅ１５／ｃｍ２のイオンドーズを＋２５度で供給し、第６のステップで０．５Ｅ１５／ｃｍ２のイオンドーズを−２５度で供給する。レジストパターンに各レシピで照射を行っている間、レジストラインは、本明細書の図３から図５に示すように、イオンビームを＋４５度に傾斜させると、レジストラインの第１の側にイオンビームが照射され、−４５度に傾斜させると、反対側にイオンビームが照射されるように、配向された。
【００４５】
図７および図８は、粗度プロフィールが４５−４７ｎｍの幅のレジストラインに上述した図６のイオン照射レシピを実行した場合の測定結果を示す図である。図７および図８はさらに、全ての照射が４５度の傾斜で実行される多段階照射を含む第３のレシピ（「ＢＬ多段階＋／−４５」）を実行したレジストサンプルの結果についても示している。第３のレシピにおいて、第１のステップは１Ｅ１５／ｃｍ２のイオンを＋４５度で供給し、第２のステップは１Ｅ１５／ｃｍ２のイオンを−４５度で供給し、第３のステップは１Ｅ１５／ｃｍ２のイオンを＋４５度で供給し、第４のステップは１Ｅ１５／ｃｍ２のイオンを−４５度で供給し、第５のステップは０．５Ｅ１５／ｃｍ２のイオンを＋４５度で供給し、第６のステップは０．５Ｅ１５／ｃｍ２のイオンを−４５度で供給する。
【００４６】
制御サンプルと比較すると、各レシピによってレジスト粗度が低減される。具体的には、「ＢＬ多段階」レシピおよび「ＢＬワイド２モード」レシピによれば、粗度プロフィールに大幅な改善が見られる。「大幅な改善」という用語は、本明細書において粗度プロフィールに関して用いる場合、ＬＥＲおよび／またはＬＷＲが約５％以上低下するか、および／または、中周波数範囲、低周波数範囲または両方の範囲の平均電力密度スペクトル信号が約１０％以上低下するという改善が見られることを意味する。第１のレシピを利用する場合、各側壁には２．５Ｅ１５／ｃｍ２のイオンドーズが４５度の傾斜で１回照射され、ＬＷＲは１３％改善され、ＬＥＲは７％改善する。これとは対照的に、「ＢＬ多段階」を利用すると、ＬＷＲおよびＬＥＲが４５％低減し、「ＢＬワイド２モード」レシピを利用すると、ＬＷＲが３７％低減し、ＬＥＲが３５％低減する。
【００４７】
図８は、図７に図示したレシピ群と同一のレシピ群にしたがってイオンを照射する前（ＲＥＦ）と、照射した後のＬＷＲの電力スペクトル分布を示す。３つのレシピのいずれを用いた場合でも、イオン束を照射することによって、高周波数（（１００−１０００）／μｍ）粗度はわずかに低減されるが、中周波数（（１０−１００）／μｍ）粗度信号は大幅に低減されるとしてよい。しかし、低周波数（（１−１０）／μｍ）粗度は、共に各レジスト側壁に複数回イオンを照射する「ＢＬ多段階」および「ＢＬワイド２モード」の場合に限って大幅に低減されている。低周波数ＰＳＤ平均強度は、「ＢＬ多段階」および「ＢＬワイド２モード」のイオン処理を行った場合に、約５０％程度低減される。
【００４８】
したがって、５Ｅ１５／ｃｍ２のＡｒイオンドーズは、ＬＷＲ、ＬＥＲおよび電力スペクトルの測定結果から明らかであるように、レジストラインの各側壁に複数回に分けて照射すると、各側壁に１回で照射する場合に比べて、レジストラインの粗度プロフィールを低減する上ではるかに効果的である。
【００４９】
本発明は、他の多段階注入レシピも含む。例えば、「平坦分布」は、同じドーズ（例えば、５Ｅ１４／ｃｍ２）をさまざまな傾斜角で照射する一連のステップを含むとしてよい。この一連のステップは、＋５度、−５度、＋１５度、−１５度、＋２５度、−２５度、＋３５度、−３５度、＋４５度および−４５度の順序で実行されるとしてよい。
【００５０】
図２Ｃを再度参照すると、本発明は、幅の狭いレジストフィーチャのレジストマスク構造を改善する。当該レジストマスク構造は、幅の狭いレジストフィーチャに対して総イオンドーズが約５Ｅ１４／ｃｍ２より大きい範囲、好ましくは、１−１０Ｅ１５／ｃｍ２の範囲である注入処理を実行した後に形成される。本発明に係るレジストマスク構造の顕著な特徴は、本発明に係るプロセスを実行せずフォトリソグラフィーで製造したレジストマスク構造で見られる長さスケールが大および中の粗度フィーチャが大幅に少なくなっている点である。先行技術に係る技術では、長さスケールが大の粗度が低減されたこの種類のレジストマスク構造は製造されない。
【００５１】
要約すると、本発明は、イオンがレジストの側壁に衝突できるように総イオンドーズをゼロでない傾斜角で供給することによって、パターニングしたレジストの粗度を低減する方法およびシステムを提供する。総イオンドーズを、複数の（多段階の）照射に分割する。この多段階照射方法を利用することで、本発明は、ラインの粗度低減を最適化して、レジストパターン構造のバラツキ、レジストパターンを製造するために用いられるリソグラフィープロセスの品質のバラツキ、レジストシステムの種類のバラツキ等の要因を考慮するように調整された一連のパラメータを提供する。各要因に対処するためには、傾斜角、ねじれ角、各レジスト側壁に対するイオンビーム照射回数、照射順序等のパラメータの組み合わせを適宜変更する必要があるとしてよい。
【００５２】
本明細書では、パターニングレジストの粗さを改善する新規性および進歩性を持つ方法を開示している。本開示の範囲は、本明細書で説明した具体的な実施形態に限定されるものではない。本開示の他のさまざまな実施形態および本開示の変形例は、上述の説明および添付図面を参照すれば、本明細書で説明したもの以外にも存在することが当業者には明らかであろう。例えば、上述した本発明の実施形態は概してＡｒイオンを衝突させているが、本発明は他のイオン種でも実施可能である。このため、このような他の実施形態および変形例は、本開示の範囲に含まれるとする。さらに、本開示は特定の目的を実現するべく特定の環境で特定の方法で実施されるものとして本明細書で説明したが、当業者であれば、本開示の有用性はこれらに限定されることなく、本開示は任意の目的を実現するべく任意の環境で実施しても有益であることを認めるであろう。したがって、特許請求の範囲に記載する請求項は、本明細書で説明しているように、本開示の全範囲およびあらゆる意図を鑑みて、解釈されたい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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