(57)【要約】ピッチ増大法ではスペーサ（１７５）が、スペーサ・エッチングを実施しないで形成される。より正確には、マンドレル（１４５）が基板（１１０）の上に形成され、次にマンドレル（１４５）の側面が、たとえば酸化、窒化、またはシリサイド化のステップで反応を起こして、マンドレル（１４５）の未反応部分に対して選択的に除去できる材料が作られる。未反応部分は選択的に除去されて、自立スペーサ（１７５）のパターンが残る。自立スペーサ（１７５）は、基板（１１０）をエッチングするなどの後続の処理ステップでマスクとして機能することができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上のある領域にわたって一時的な材料で形成され、空所によって分離された複数の一時的なプレースホルダを形成するステップと、
前記一時的な材料の一部を、複数のマスク・フィーチャを形成する別の材料に変換して、複数のスペーサを形成するステップと、
未変換の一時的な材料を選択的に除去するステップと、
前記複数のスペーサによって画定されたマスク・パターンを介して前記基板を処理するステップとを含む、半導体処理方法。
【請求項２】
前記一時的な材料の一部を変換するステップが、前記複数の一時的なプレースホルダの側壁を化学種と選択的に反応させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
マンドレルの側壁を選択的に反応させるステップが、前記マンドレルの上部水平面を覆ってキャップ層を設けるステップを含み、前記キャップ層が前記上部水平面での反応を抑止する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記キャップ層が窒化物を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の一時的なプレースホルダの側壁を選択的に反応させるステップが、前記側壁を反応させるための反応条件を前記複数のマスク・フィーチャの所望の限界寸法に基づいて選択するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の一時的なプレースホルダの側壁を選択的に反応させるステップが、アニールを実施するステップを含み、反応条件を選択するステップが、前記アニールの温度および継続時間を前記所望の限界寸法に基づいて選択するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の一時的なプレースホルダの側壁を選択的に反応させるステップが、前記側壁を固相反応物にさらすステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記側壁をさらすステップが、前記固相反応物を含む層のブランケット堆積を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ブランケット堆積が化学気相成長を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ブランケット堆積が原子層成長を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記一時的な材料の一部を変換するステップが、前記固相反応物を含む層の一部分を前記一時的な材料と反応させるステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記層の未反応残部を選択的に除去するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記固相反応物が金属を含み、前記別の材料が金属シリサイドを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属が、チタン、タンタル、ハフニウム、およびニッケルからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記マンドレルの側壁を選択的に反応させるステップが、前記側壁を気相反応物にさらすステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記気相反応物が窒素含有種である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記気相反応物が酸素含有種である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の一時的なプレースホルダを形成するステップが、
基板の上の選択的に画定可能な層内にパターンを画定するステップと、
前記パターンを前記選択的に画定可能な層から、前記一時的な材料で形成された下にある層に転写するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記パターンを画定するステップが、フォトリソグラフィを実施するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記パターンを画定するステップが、１９３ｎｍまたは２４８ｎｍの波長の光を利用してフォトリソグラフィを実施するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記パターンを転写するステップが、異方性エッチングを実施するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
未変換の一時的な材料を選択的に除去するステップが、湿式エッチングを実施するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記複数のスペーサが、互いに概して平行に間隔をおいて配置され、前記複数のスペーサに対して垂直に延びる少なくとも第１と第２の間隔をおいた面の間に延びる、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記マンドレル材料がシリコンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記別の材料がポリマーを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
集積回路のある領域内にマンドレルを設けるステップと、
前記マンドレルの上に材料の層を堆積させるステップと、
前記材料の層を等方的にエッチングして、前記マンドレルの側面に露出スペーサを残すステップとを含む、集積回路を製作する方法。
【請求項２７】
前記材料の層がプリスペーサ材料を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
等方的にエッチングする前に前記プリスペーサ材料を前記マンドレルと反応させるステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法であって、前記プリスペーサ材料を前記マンドレルと反応させることにより、等方的にエッチングするために用いられるエッチングに耐性があるスペーサ材料を作る、方法。
【請求項２９】
前記材料の層を等方的にエッチングするステップが、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＮＨ４ＯＨを用いてエッチングを実施するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記プリスペーサ材料がチタンであり、前記スペーサ材料がチタン・シリサイドである、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記マンドレルを前記スペーサに対して選択的に除去するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記スペーサがサブリソグラフィ・フィーチャである、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記スペーサの側面に追加スペーサ材料の層を堆積させるステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
前記追加スペーサ材料の層を異方的にエッチングして、前記スペーサの側壁上に追加スペーサを形成するステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記追加スペーサの間の前記スペーサを選択的に除去して、自立追加スペーサのパターンを残すステップをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
部分的に製作された集積回路の上にある中間マスク・パターンであって、
マンドレル材料で形成され、間隔をおいて配置された複数のマンドレルと、
前記複数のマンドレルそれぞれの上部表面に重なるキャップ層と、
各キャップ層の上にあるプリスペーサ材料の層と、
前記複数のマンドレルそれぞれの側面上のスペーサとを含み、前記スペーサが前記プリスペーサ材料と前記マンドレル材料の組合せを含み、前記プリスペーサ材料が、隣接するスペーサの間に延びる、中間マスク・パターン。
【請求項３７】
前記キャップ層が酸化シリコンまたは窒化シリコンを含む、請求項３６に記載の中間マスク・パターン。
【請求項３８】
前記マンドレルがシリコンを含む、請求項３６に記載の中間マスク・パターン。
【請求項３９】
前記スペーサが金属シリサイドを含む、請求項３６に記載の中間マスク・パターン。
【請求項４０】
前記金属シリサイドの金属が、タンタル、ハフニウム、およびニッケルからなる群から選択される、請求項３９に記載の中間マスク・パターン。
【請求項４１】
前記スペーサがサブリソグラフィ・フィーチャである、請求項３６に記載の中間マスク・パターン。
【請求項４２】
前記上部表面の幅が約１２０ｎｍ未満である、請求項３６に記載の中間マスク・パターン。
【請求項４３】
前記幅が約８０ｎｍ未満である、請求項４２に記載の中間マスク・パターン。
【請求項４４】
前記スペーサが約８０ｎｍ未満で分離される、請求項４２に記載の中間マスク・パターン。
【請求項４５】
前記スペーサが約５０ｎｍ未満で分離される、請求項４４に記載の中間マスク・パターン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は次のものに関連する。２００４年９月２日出願のＡｂａｔｃｈｅｖらの「ピッチ増倍を用いる集積回路製作方法（Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｉｔｃｈ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ）」という名称の米国特許出願第１０／９３４７７８号、および２００５年３月１５日出願のＴｒａｎらの「フォトリソグラフィ・フィーチャに比べてピッチ縮小されたパターン（Ｐｉｔｃｈ  Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｐａｔｔｅｒｎｓ  Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｔｏ  Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ）」という名称の米国仮特許出願第６０／６６２３２３号。
【０００２】
本発明は、一般には集積回路製作に関し、より詳細にはマスキング技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
携帯性、計算能力、メモリ容量およびエネルギー効率の向上に対する要求を含む、多くの要因の結果として、集積回路は継続的により高密度にされている。集積回路を形成する構成要素フィーチャのサイズ、たとえば電気デバイスや相互接続線のサイズは、この小形化を促進にするために常に縮小されている。
【０００４】
フィーチャ・サイズを縮小する傾向は、たとえば、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）、フラッシュ・メモリ、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、強誘電体メモリなどのメモリ回路またはメモリ・デバイスにおいて明らかである。これらのメモリ・デバイスは一般に、メモリ・セルと呼ばれる数百万の同じ回路素子を含む。従来のＤＲＡＭなどでの、キャパシタをベースとするメモリ・セルは一般に、２つの電気デバイス、すなわち蓄積キャパシタおよびアクセス電界効果トランジスタからなる。各メモリ・セルは、１ビット（２進数）のデータを記憶できるアドレス可能場所である。ビットは、トランジスタを介してセルに書き込むことができ、キャパシタ内の電荷を感知することによって読み出すことができる。一部のメモリ技術では、記憶デバイスとしてもスイッチとしても機能することができる素子（たとえば、銀ドープされたカルコゲナイドガラスを使用するデンドリィテック（ｄｅｎｄｒｉｔｉｃ）メモリ）を使用し、一部の不揮発性メモリでは、セルごとのスイッチを必要としない（たとえば磁気抵抗ＲＡＭ）。一般的には、メモリを構成する電気デバイスのサイズと、メモリ・セルにアクセスする導電線のサイズとを縮小することによって、メモリ・デバイスをより小さくすることができる。加えて、より多くのメモリ・セルをメモリ・デバイス内の所与の領域上に収めることによって、記憶容量を増大させることができる。
【０００５】
フィーチャ・サイズが継続的に縮小すると、フィーチャを形成するために用いられる技術に対する要望がますます大きくなる。たとえば、導電線などのフィーチャをパターニングするためにフォトリソグラフィが一般に使用される。そのパターンが、アレイの形に繰り返しフィーチャを含む場合には、これらのフィーチャのサイズを表すのにピッチの概念を用いることができる。ピッチは、２つの隣り合うフィーチャ内の同一の点間の距離として定義される。これらのフィーチャは、一般には各隣接フィーチャの間の空所によって画定され、この空所は絶縁物などの材料で充填される。その結果ピッチは、フィーチャの幅と、隣接したフィーチャからそのフィーチャを分離する、フィーチャの片側の空所の幅との合計と見ることができる。しかし、光学装置類や光または照射の波長などの要因により、フォトリソグラフィ技術にはそれぞれ最少ピッチがあり、それ未満には、特定のフォトリソグラフィ技術によりフィーチャを確実に形成することができない。したがって、フォ
トリソグラフィ技術の最少ピッチは、継続的なフィーチャ・サイズ縮小に対する障害になる。
【０００６】
「ピッチ倍増（ｐｉｔｃｈ  ｄｏｕｂｌｉｎｇ）」または「ピッチ増大（ｐｉｔｃｈ  ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ）」は、フォトリソグラフィ技術の可能性をその最小ピッチ以上に拡張する１つの方法である。１つのピッチ増倍法が図１Ａ〜１Ｆに示されており、またＬｏｗｒｅｙらの米国特許第５３２８８１０号に記載されている。同文献の開示全体を参照により本明細書に組み込む。図１Ａを参照すると、線１０のパターンがフォトリソグラフィでフォトレジスト層として形成されており、これは消耗材料の層２０の上にあり、層２０は基板３０の上にある。次に、図１Ｂに示されたように、エッチング（好ましくは異方性エッチング）を用いてパターンを層２０に転写し、それによってプレースホルダ、すなわちマンドレル４０を形成する。フォトレジスト線１０を剥ぎ取り、マンドレル４０を等方的にエッチングして、図１Ｃに示されたように各隣接マンドレル４０の間の距離を増すことができる。図１Ｄに示されたように、スペーサ材料の層５０を引き続きマンドレル４０の上に堆積させる。次に、スペーサ６０、すなわち別の材料の側壁から延びる材料、または最初はそこから延びて形成された材料をマンドレル４０の側面に形成する。このスペーサ形成は、スペーサ・エッチングを実施することによって、すなわち、図１Ｅに示されるように、水平面７０からスペーサ材料を選択的、指向的にエッチングすることによって実現することができる。次に、残っているマンドレル４０を除去し、それによって後にスペーサ６０だけを基板の上に残す。図１Ｆに示されたように、各スペーサはともにパターニング用のマスクの働きをする。したがって、前には所与のピッチに１つのフィーチャおよび１つの空所を画定するパターンが含まれていたところに、今では同じ幅に２つのフィーチャおよび２つの空所が含まれており、たとえばスペーサ６０によって空所が画定されている。その結果、あるフォトリソグラフィ技術で可能な最少フィーチャ・サイズが効果的に縮小される。
【０００７】
上記の例では、ピッチが実際には半分になるが、このピッチの縮小は慣例的にピッチ「倍増」、またはより一般的にピッチ「増大」と呼ばれている。すなわち慣例的に、ある一定の率でのピッチの「増大」とは、実はその率でピッチを縮小することを意味する。本明細書では、慣例的な用語はそのままとする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エッチング加工では、ある表面の異なる部分を異なる速度で除去することがあることを理解されたい。たとえば、材料４０のトリム・エッチングは、エッチング速度の局部的差異を引き起こしうる温度の局部的差異のために、基板全体にわたって変化する速度でマンドレル４０の側壁をエッチングすることがある。その場合、これらの不均一性が、側壁上に形成されるスペーサ６０に移転されて最終的に、スペーサ６０を使用して基板３０内にパターニングされるフィーチャの不均一性につながる可能性がある。
【０００９】
さらに、マンドレル４０を形成するために使用される材料には、一般に様々な処理ステップとの適合性がなければならない。たとえばこの材料は、一般には、適切な選択的等方性エッチングが（トリム・エッチングを実施するために）利用可能な材料であり、また様々なパターン形成ステップおよびパターン転写ステップにおいて（たとえば、上にあるレジストからパターンを転写するために）適切な選択的異方性エッチングが利用可能な材料である。次に、マンドレル４０の材料は、後で堆積させる材料、たとえばスペーサ材料の選択を制限することがある。というのは、後で堆積させる材料の堆積条件が、一般にはマンドレル４０に不利に影響を及ぼしてはならないからである。適合性のあるエッチング、および堆積させる材料に対する他の要件に加えて、等方性エッチングの要件は、ピッチ増倍で使用される材料の選択を制限し、それによって処理許容度を限定することがある。
【００１０】
したがって、ピッチ増大の可能性を拡張する方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、１つの半導体処理（または加工）方法が提供される。この方法は、基板の上に一時的なフィーチャを設けることを含む。一時的なフィーチャは、第１の材料を含む。第１の材料は化学種と反応して、反応の生成物を含むマスク・フィーチャを第１の材料と化学種の間に形成する。未反応の第１の材料は、その後選択的に除去される。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、１つの半導体処理方法が提供される。この方法は、一時的な材料で形成された複数の一時的なプレースホルダ（ｐｌａｃｅ  ｈｏｌｄｅｒ）を基板の上のある領域全体にわたって形成することを含む。一時的なプレースホルダは空所によって分離される。一時的な材料の一部は、別の材料に変換されて複数のスペーサを形成する。この別の材料は、複数のマスク・フィーチャを形成する。未変換の一時的な材料は選択的に除去される。基板は、複数のスペーサによって画定されたマスク・パターンを介して処理される。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、繰り返しフィーチャのアレイを集積回路内に形成する方法が提供される。この方法は、複数のレジスト・フィーチャを基板の上のレジスト層内にリソグラフィで画定してパターンを形成することを含む。レジスト・フィーチャはそれぞれ、幅がリソグラフィで画定されている。パターンは、レジスト層の下のマンドレル材料の層に転写されて、基板の上のあるレベルに複数のマンドレルが形成される。マンドレルはそれぞれ、幅がレジスト・フィーチャの幅とほぼ等しい。パターンを転写した後にマンドレルをエッチングしないで、複数のスペーサがマンドレルのレベルに形成される。スペーサの間の距離は、マンドレルの幅より小さくなる。スペーサによって画定されたパターンは基板に転写されて、繰り返しフィーチャのアレイが形成される。
【００１４】
本発明のさらに別の態様によれば、集積回路を製作する方法が提供される。この方法は、マンドレルを集積回路のある領域内に設けることを含む。ある材料の層がマンドレルの上に堆積される。この材料の層は等方的にエッチングされて、露出スペーサがマンドレルの側面に残る。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、部分的に製作された集積回路の上に重なる中間マスク・パターンが設けられる。マスク・パターンは、間隔をおいて配置された複数のマンドレルを含み、このマンドレルはそれぞれ、その上面に重なるキャップ層を有する。各キャップ層の上にプリスペーサ材料の層が重なる。部分的に製作された集積回路はさらに、それぞれのマンドレルの側面にスペーサを含む。スペーサは、プリスペーサ材料とマンドレル材料の組合せを含む。プリスペーサ材料はまた、隣接するスペーサの間に延びる。
【００１６】
本発明は、発明を実施するための最良の形態、および添付の図面を参照すれば理解がより深まるであろう。これらは本発明を例示するものであり、限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好ましい実施形態では、マスキング工程において、スペーサなどのマスク・フィーチャが、マンドレルなどの一時的なフィーチャとの反応によって形成される。好ましくは、スペーサはマンドレルの側面に形成され、マンドレルのトリム・エッチングが不要である。マンドレルは、好ましくは少なくとも他の１つの材料または化学種と反応を起こして、反応の生成物であるスペーサ材料を含むスペーサを形成する。キャップ層が、好ましくはマンドレルの上部水平面を覆って形成されて、その面での反応を抑止する。したが
って反応は、好ましくはマンドレルの側面で起こり、側壁マンドレル材料をスペーサ材料に変換する。次に、未反応マンドレル材料が好ましくは除去されて、自立スペーサのパターンが残る。好ましくはスペーサは、スペーサ・エッチングを用いないで、すなわちスペーサ材料を水平面から選択的に除去する指向性エッチングを実施しないで形成される。マンドレル材料を除去した後、自立スペーサのパターンは、下にある基板を続いて加工するためのマスク内で使用することができる。
【００１８】
マンドレル材料のスペーサ材料への変換は、たとえば酸化、窒化、シリサイド化、および重合を含む様々な処理によって実施することができる。たとえば、ある材料の層をマンドレルの側面に（たとえばマンドレルの上に共形ブランケット堆積を実施することによって）形成し、たとえばアニールを実施することによってマンドレルをその材料の層と反応させる。別の実施形態では、マンドレルを１つまたは複数のガス状反応物にさらしてスペーサ材料を作ることができ、あるいはマンドレルをエネルギー（たとえば光）または他の作用物（たとえば触媒）にさらして、さらされたマンドレル材料の側壁をたとえば重合する、または架橋することにより、さらされたマンドレル材料を別の材料に変換することができる。
【００１９】
有利なことに、マンドレルの部分をスペーサ材料に変換することによってスペーサが形成されるので、マンドレルのトリミングが不要である。各スペーサは、マンドレル中に延びて形成され、したがってスペーサがマンドレルの側壁上に形成された場合よりも相互により近接して作製することができる。スペーサ形成反応の程度は、各スペーサの厚さにも、それらの間の間隔にも影響を及ぼしうる。有利なことに、このスペーサ分離は、典型的なピッチ増倍工程でマンドレル・トリム・エッチングを実施した後に得られる分離と同様とすることができる。さらに、トリム・エッチングが不要であるので、マンドレルの材料の選択は、トリム・エッチングとの適合性がある材料に限定されない。加えて、有利なことにスペーサ・エッチングを回避することもできる。スペーサ・エッチングではスペーサの上部の縁部に丸みをつけることがあることを理解されたい。このような丸みをつけることは、それがたとえばスペーサのアスペクト比を実際上低減させ、かつ／またはスペーサの下にあるいずれかの層へのエッチング液または他の材料の塗布中に、エッチング液または他の材料の不均一な分布を助長するので、望ましくないことがある。有利なことに、好ましい実施形態により形成されたスペーサは、より一様な四角い形状を有することができる。さらに、スペーサ・エッチングはより侵攻的であり、下にある材料を、好ましい実施形態における未反応材料の除去を超える程度にまで浸食することもある。
【００２０】
ここで図を参照する。図では、同じ数字が全体を通して同じ部分を指す。図は必ずしも原寸に比例して示されていないことを理解されたい。
【００２１】
最初に、諸材料の一連の層が、基板の上でのスペーサの形成を可能にするように形成される。
【００２２】
図２は、部分的に形成された集積回路１００の断面側面図である。好ましい実施形態を用いてどんな集積回路も形成することができるが、好ましい実施形態は、特に有利には電気デバイスの繰り返しパターンすなわちアレイを有するデバイスの形成に適用され、このデバイスには、ＤＲＡＭ、相変化ＲＡＭ、プログラム可能導体（ＰＣＲＡＭ）、ＲＯＭ、またはＮＡＮＤフラッシュ・メモリを含むフラッシュ・メモリなど、揮発性および不揮発性メモリ・デバイス用のメモリ・セル・アレイが含まれ、あるいは論理アレイまたはゲート・アレイを有する集積回路が含まれる。たとえば論理アレイは、メモリ・アレイと類似のコア・アレイと、サポート論理回路を伴う周辺部とを有する利用者書込み可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）でありうる。したがって集積回路１００は、たとえばメモリ・チップまたはプロセッサとすることができ、これらは論理アレイも埋込みメモリも含むことがで
き、あるいは論理回路またはゲート・アレイを有する他の任意の集積回路を含むこともできる。
【００２３】
引き続いて図２を参照すると、様々なマスキング層１２０〜１５０が、好ましくは基板１１０の上に設けられている。基板１６０はシリコン・ウェハ、あるいはウェハの上にある材料からなる任意の構造または層でよいことを理解されたい。たとえば基板１００は、絶縁膜を含むことができる。
【００２４】
以下で論じるように、層１２０〜１５０をエッチングして、基板１１０をパターニングするためのマスクを形成する。層１２０〜１５０の材料は、好ましくは、本明細書で論じる様々なパターン形成ステップおよびパターン転写ステップに関する化学反応条件および処理条件についての考察に基づいて選択される。最上部の選択的に画定可能な層１２０と基板１１０の間の層が好ましくは、選択的に画定可能な層１２０から得られたパターンを基板１１０に転写するように機能するので、選択的に画定可能な層１２０と基板１１０の間の層１３０〜１５０は、好ましくは、以下で説明するように、それらを様々な段階で他の露出材料に対して選択的にエッチングできるように選択される。材料は、それに対するエッチング速度が周囲の材料よりも少なくとも５倍大きく、好ましくは約１０倍大きく、より好ましくは約２０倍大きく、最も好ましくは約４０倍大きい場合に、選択的、すなわち選別的に（ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ）エッチングされるとみなされることを理解されたい。基板１１０の上にある層１２０〜１５０の目的が、よりよく画定されたパターンをその基板１１０内に形成できるようにすることなので、他の適切な材料、化学反応、および／または処理条件が用いられる場合には、１つまたは複数の層１２０〜１５０を省略または置換することが可能であることを理解されたい。たとえば、層１２０と１３０の間に反射防止膜が、そのような層の分解能向上特性が望ましい一部の実施形態では形成されることがある。以下でさらに論じる別の実施形態では、付加的なマスキング層を層１５０と基板１１０の間に追加して、基板１１０と比べて改善されたエッチング選択性を有するマスクを形成することができる。任意選択で、適切なエッチング化学反応が利用可能である場合には、層１５０を省略し、スペーサ１７５（図１０）をマスクとして使用して、たとえばどんな介在材料も用いずに基板をパターニングすることができる。本明細書で論じる様々な層の例示的な材料には、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコン、アモルファス・カーボン、誘電体反射防止膜（ＤＡＲＣ、シリコンが多い窒化酸化シリコン）、および有機の底部反射防止膜（ＢＡＲＣ）が含まれ、応用例に応じて、これらの材料それぞれを他の少なくとも２つまたは３つの材料に対して選択的にエッチングすることができる。
【００２５】
様々な層について適切な材料を選択することに加えて、層１２０〜１５０の厚さは、好ましくは、本明細書で論じるエッチング化学反応および処理条件との適合性に応じて選択される。たとえば、上にある層を選択的にエッチングすることによって上の層から下の層へパターンを転写する場合、材料が両方の層からある程度除去される。上の層は、パターンを転写する間にそれが消耗しないように十分に厚いことが好ましい。
【００２６】
選択的に画定可能な層１２０は、好ましくはハード・マスク層１３０の上にあり、以下で論じるように、このハード・マスク層は、好ましくは反応性薬剤からマンドレル１４５（図５）を保護するためのキャップ層として機能することができる。層１３０はマンドレル層１４０の上にあり、層１４０は第２のハード・マスク層またはエッチ・ストップ層１５０の上にあり、層１５０は、マスクを介して処理（たとえばエッチング）されるべき基板１１０の上にある。選択的に画定可能な層１２０は、好ましくは光画定可能であり、たとえば当技術分野で周知の任意のフォトレジストを含むフォトレジストで形成される。たとえばこのフォトレジストは、１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、または３６５ｎｍの波長の装置、１９３ｎｍ波長の液浸装置、極紫外線の装置（１３．７ｎｍ波長の装置を含む）、または電子ビーム・リソグラフィ装置と適合する任意のフォトレジストでよい。
加えて、マスクレス・リソグラフィ、またはマスクレス・フォトリソグラフィを使用して、選択的に画定可能な層１２０を画定することもできる。好ましいフォトレジスト材料の例には、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）感受性フォトレジスト、すなわちＡｒＦ光源とともに使用するのに適したフォトレジストと、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）感受性フォトレジスト、すなわちＫｒＦ光源とともに使用するのに適したフォトレジストとが含まれる。ＡｒＦフォトレジストは、好ましくは比較的短波長の、たとえば１９３ｎｍの光を利用するフォトリソグラフィ装置とともに使用される。ＫｒＦフォトレジストは、好ましくは２４８ｎｍの装置など、より長い波長のフォトリソグラフィ装置とともに使用される。別の実施形態では、層１２０およびそれに続くどのレジスト層も、ナノインプリント・リソグラフィによってパターニングできるレジスト、たとえばレジストをパターニングする型または機械的力を用いることによってパターニングできるレジストで形成することができる。
【００２７】
ハード・マスク層１３０の材料は、好ましくは無機材料を含む。例示的な材料には、それだけには限らないが、酸化シリコンおよび窒化シリコンが含まれる。図示の実施形態では、ハード・マスク層１３０は窒化シリコンを含む。マンドレル層１４０は、好ましくは、スペーサ材料に変換できる材料で形成され、このスペーサ材料はまた、未反応マンドレル材料、ハード・マスク層１３０、およびスペーサ材料の下にある材料と比べて、良好なエッチング選択性も示す。図示の実施形態では、マンドレル材料はシリコンである。
【００２８】
第２のハード・マスク層１５０の材料は、好ましくはスペーサ１７５（図１１）、および下にある基板１１０に使用される材料に基づいて選択される。層１５０が、基板１１０をエッチングするためのマスクとして使用される場合には、層１５０は、好ましくは、マスクを介して実施されるべき基板１１０の所望の処理（たとえばエッチング、ドーピング、酸化など）に対して耐性があり、スペーサ１７５（図１１）に対して選択的にエッチングできる材料で形成される。たとえば、第２のハード・マスク層１５０は窒化物、たとえば窒化シリコンとし、あるいは酸化物、たとえば酸化シリコンとすることができる。図示の実施形態では、第２のハード・マスク層１５０は酸化シリコンを含む。
【００２９】
本明細書で論じる様々な層は、当技術分野で周知の様々な方法によって形成することができる。たとえば、スピン・オン・コーティング処理を用いて光画定可能層、ＢＡＲＣ、およびスピン・オン誘電体酸化物層を形成することができる。スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）、および／または原子層成長（ＡＬＤ）などの様々な気相成長法を用いて、様々なハード・マスク層、キャップ層、およびマンドレル層を形成することができる。加えて、一部の層、たとえば層１４０に反応を起こさせて別の層を形成することもできる。たとえば、シリコン前駆体と窒素前駆体を使用して窒化シリコン層を堆積させるのではなく、窒素前駆体を使用してシリコン層１４０の上部表面を窒化し、窒化シリコン層を形成することができ、この窒化シリコン層は、（以下の議論を考慮すればよりよく理解されるように）ハード・マスク層、または続いて製作されるマンドレルのキャップ層として機能することができる。
【００３０】
所望の層のスタックを形成したので、次にスペーサのパターンを形成する。
【００３１】
図３を参照すると、空所すなわちトレンチ１２２を含むパターンが光画定可能層１２０内に形成されており、トレンチ１２２は、光画定可能材料で形成されたフィーチャ１２４によって区切られている。トレンチ１２２は、たとえば、層１２０がレチクルを介して放射にさらされ現像される、２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの光を用いたフォトリソグラフィによって形成することができる。残りの光画定された材料は、現像された後に、図示の線１２４（断面のみを示す）などのマスク・フィーチャを形成する。有利には、線１２４は、約１２０ｎｍ以下または約８０ｎｍ以下の幅で形成されて、ピッチが約１００ｎｍ以下のスペーサを形成することができる。
【００３２】
図４を参照すると、フォトレジスト・フィーチャ１２４およびトレンチ１２２のパターンが、ハード・マスク層１３０に転写されている。この転写は、好ましくはＣＦ４、ＣＦ４／Ｈ２、ＣＦ４／Ｏ２、ＳＦ６またはＮＦ３を含むプラズマを使用するエッチングなど、異方性エッチングを用いて実施されるが、ハード・マスク層１３０が十分に薄くて、転写パターン内の空所の望ましくない拡大なしに貫通してエッチングされる場合には、湿式（等方性）エッチングもまた適していることがある。
【００３３】
図５を参照すると、光画定可能層１２０内およびハード・マスク層１３０内のパターンがマンドレル層１４０に転写されて、マンドレル１４５、すなわち一時的なプレースホルダを形成している。この転写は、好ましくは、たとえばＨＢｒ／ＨＣｌまたはＣＨＣｌ３／Ｃｌ２を含むプラズマを使用する異方性エッチングを用いて実施される。マンドレル１４５の幅は、好ましくは線１２４の幅とほぼ同等である。たとえばマンドレル１４５は、好ましくは幅が約１２０ｎｍ以下、または約８０ｎｍ以下である。
【００３４】
図６を参照すると、プリスペーサ材料、すなわち反応を起こしてスペーサを形成する材料が、マンドレル１４５の側壁上に堆積されている。好ましくはプリスペーサ材料は、層１７０としてマンドレル１４５上にブランケット堆積させる。図示の実施形態では、層１７０を形成するプリスペーサ材料はチタンである。この堆積は、当技術分野で周知の様々な方法、たとえばＣＶＤおよびＡＬＤによって実施することができる。層１７０の厚さは、以下で論じるように、好ましくはマンドレル１４５とのプリスペーサ材料１７０の反応の後に、所望の幅のスペーサ１７５（図７）を形成するのに十分な材料を供給するように選択される。
【００３５】
図７を参照すると、次にチタン・プリスペーサ層１７０とマンドレル１４５が互いに反応して、図示の実施形態ではチタン・シリサイドからなるスペーサ１７５を形成する。マンドレル１４５が好ましくはキャップ層を備えて、マンドレル１４５の側壁に反応が集中することを理解されたい。図示の実施形態では、ハード・マスク層１３０が好ましくはキャップ層として機能して、チタン・プリスペーサ層１７０とマンドレル１４５の上部表面との接触を防止することによって、マンドレル１４５の上部が反応を起こさないようにする。別の実施形態では、キャップ層は、ハード・マスク層１３０が存在しようとしまいと、たとえばマンドレル１４５の上部での堆積または反応によって別個に形成することができる。
【００３６】
好ましくは、層１７０およびマンドレル１４５は高温にさらし、たとえばアニールにかけて自己整合シリサイド化反応を起こさせる。たとえば、部分的に製作された集積回路１００を約５５０〜８００℃、より好ましくは約６５０〜６８０℃の温度で、約５〜９０秒間、より好ましくは約２０〜６０秒間、急速熱処理（ＲＴＰ）にかけることができる。
【００３７】
マンドレル１４５のシリコンと反応する層１７０の中の反応の程度、およびチタンの量は、温度およびアニール継続時間と関係することを理解されたい。したがって、有利なことに、温度およびアニール継続時間などの反応条件は、スペーサ１７５の幅、および／または所望の分離距離に応じて選択することができる。たとえば、マンドレル１４５と層１７０は、離隔距離が約８０ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下になるまで反応させることができる。
【００３８】
別の実施形態では、チタン層１７０の、マンドレル１４５の側壁のところの部分は、好ましくは完全に反応させる。層１７０の厚さが、反応によって形成されるスペーサ１７５の最大幅の限界を与えるので、有利なことにこれらの部分を完全に反応させると、アニールのためのより大きな処理窓と、スペーサ１７５の幅の良好な制御とが可能になる。たと
えば、層１７０を所与の幅まで堆積させることによって、アニールの継続時間および／または温度が、その幅のスペーサ１７５を形成するのに必要な継続時間および／または温度を超えることを可能にできる。というのは、層１７０の材料の量（たとえば幅）は一般に、スペーサ１７５の成長を、特に層１７０の方向に制限するからである。
【００３９】
図８を参照すると、層１７０内の未反応チタンが選択的に除去されて、マンドレル１４５の側面にスペーサ１７５が残っている。この除去は、湿式または乾式エッチングによって実施することができる。湿式エッチングには、コストが低く、スペーサ１７５の構造の損傷が少ないという利点がありうる。適切なエッチングの一例は、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２およびＮＨ４ＯＨを含む湿式エッチングである。好ましくは、スペーサ１７５はサブリソグラフィであり、すなわちある限界寸法たとえば限界幅を有し、この寸法は、スペーサ・パターンを形成するために用いられるフォトリソグラフィ技術の分解能限界未満であり、この場合は、層１２０をパターニングするために用いられるフォトリソグラフィ技術の分解能限界未満である。
【００４０】
図９を参照すると、窒化シリコン・キャップ層１３０が、スペーサ１７５に対して選択的に除去されている。この除去は、乾式エッチング、または、たとえば熱リン酸を使用する湿式エッチングを用いて実施することができる。
【００４１】
次に、図１０に示されるように、未反応マンドレル材料を選択的に除去して、自立スペーサ１７５のパターンを形成する。この除去には乾式または湿式エッチングを用いることができる。例示的な湿式エッチングはＨＦ、ＨＮＯ３、およびＨ２Ｏを含む。ハード・マスク層１５０をスペーサ１７５の下に設けて基板１１０を保護し、基板１１０内の材料を意図せずに除去することなく未反応マンドレル材料を除去できるようにする。したがって、有利なことに、フォトリソグラフィによって最初に形成されたフォトレジスト線１２４および空所１２２（図３）のほぼ半分のピッチで、スペーサ１７５を形成することができる。フォトレジスト線１２４のピッチが約２００ｎｍであった場合には、ピッチが約１００ｎｍ以下のスペーサ１７５を形成することができる。
【００４２】
スペーサ１７５がマンドレル１４５の側壁に形成されるので、スペーサ１７５は、一般にマンドレル１４５の輪郭に追従し、したがって通常では閉ループを形成することを理解されたい。ピッチ増倍パターンを使用して導電線などのフィーチャを形成した場合に、追加の処理ステップを用いて切り離し、または別な方法でこれらのループの端部でのパターンの転写を防止することができ、その結果各ループは、個別の２本の非接続線を形成するようになることを理解されたい。これはたとえば、ループの上に保護材料の層を堆積させ、その保護層をパターニングして、保持されるべき線の部分の周囲に保護マスクを形成し、次にループの非保護部分、たとえば端部をエッチング除去することによって実施することができる。ループの端部を切り離す適切な方法が、２００４年８月３１日出願のＴｒａｎらの米国特許出願第１０／９３１７７１号に開示されている。同文献の開示全体を参照により本明細書に組み込む。
【００４３】
図１１を参照すると、スペーサ除去中に基板１１０を保護することに加えて、ハード・マスク層１５０は、好ましくは、スペーサ１７５のパターンが基板１１０に転写されるべき場合に、基板１１０に対する改善されたエッチング選択性を可能にする。上記で論じたように、図示の実施形態では、ハード・マスク層１５０は酸化シリコンで形成される。スペーサ１７５のパターンは、好ましくは異方性エッチング、たとえばＣＨＦ３、ＣＦ４、またはＣ２Ｆ６プラズマを含むエッチングを用いて層１５０に転写される。ハード・マスク層１５０が十分に薄い場合には、湿式エッチングを用いてもパターン転写を最小のアンダーカッティングで実施できることを理解されたい。
【００４４】
次に、ハード・マスク層１５０を用いて、下にある基板１１０をパターニングすることができる。
【００４５】
スペーサ１７５は、基板１１０をエッチングする前後に除去できることを理解されたい。好ましくは、ハード・マスク層１５０の材料が基板１１０の材料に対して良好なエッチング選択性を示す場合、たとえばスペーサ１７５がハード・マスク層１５０を補助する必要がない場合には、パターンが基板１１０に転写される前にスペーサ１７５を除去することができる。このスペーサ除去は、たとえば希釈したＨＦ湿式エッチング液を用いて実施することができる。有利なことに、スペーサ除去により、処理がそれを通して行われる空所、たとえばエッチング液が基板１１０に到達するためにそこを通って移動しなければならない空所のアスペクト比が低減するとともに、特にスペーサ１７５が非常に高く、かつ／または細い場合に、スペーサ１７５の崩壊または変形によってパターンの変化が生じる可能性が最小限になる。すなわち、図１１に示されたように、スペーサ１７５を除去して基板のエッチングを容易にすることができる。
【００４６】
図１３を参照すると、たとえば基板１１０の材料に対して選択的なエッチング液、または複数のエッチング液の組合せを使用して、ハード・マスク層１５０内のパターンを基板１１０に転写することができる。マスクを介して基板をエッチングすることに加えて、別の実施形態では、層１５０内のマスクを介した他の種類の処理もまた可能である。他の処理の非限定的な例には、注入、拡散ドーピング、リフトオフ・パターン化堆積、酸化、窒化などが含まれる。
【００４７】
別の実施形態の図１４を参照すると、特に基板１１０が、エッチングするのが困難である場合、またはマスクを介した長期の処理が望ましい場合には、マスキング材料からなる１つまたは複数の追加介在層をスペーサ１７５と基板１１０の間に形成することができる。たとえば、同時係属の２００５年３月１５日出願のＴｒａｎらの「フォトリソグラフィ・フィーチャに比べてピッチ縮小されたパターン」という名称の米国仮特許出願第６０／６６２３２３号、弁理士整理番号ＭＩＣＲＯＮ．３１６ＰＲ（Ｍｉｃｒｏｎ参照番号２００４−１１３０．００／ＵＳ）で論じられているように、追加層１６０を設けることができる。同文献の開示全体を参照により本明細書に組み込む。
【００４８】
図１４を続けて参照すると、層１５０は、好ましくはスペーサ１７５、層１６０、およびマンドレル１４５（図９）に対して良好なエッチング選択性を有する材料を含む。層１６０は、好ましくはアモルファス・カーボンで形成され、これは有利なことに、基板１１０中のシリコン材料を除去するための多くのエッチング化学反応に対して耐性がある。
【００４９】
図１５を参照すると、スペーサ１７５によって画定されたパターンを層１６０に転写することができ、この層１６０は次に、基板１１０をパターニングするための１次マスク１６０として機能する。有利なことに、別の実施形態では、アモルファス・カーボンをエッチングする場合の極度の選択性の可用度により、スペーサ１７５の除去の後に、パターニングされたハード・マスク層１５０を用いてパターンを層１５０から層１６０に転写することができ、その結果、パターンを１次マスキング層１６０に転写するために使用されるマスクが、より小さくより均一なアスペクト比のフィーチャを有するようになる。別の実施形態では、他の適切な材料とともに、ハード・マスク層１５０はそれ自体、アモルファス・カーボンで形成することができる。
【００５０】
さらに別の実施形態では、基板１１０とスペーサ１７５の間に介在層、たとえばハード・マスク層１５０がないことがある。このような場合、特に基板に対して良好なエッチング選択性をスペーサ材料が有する場合には、どんな介在ハード・マスク層もなしで、スペーサ１７５のパターンによって基板１１０を処理することができる。
【００５１】
好ましい実施形態によるスペーサの形成には多数の利点があることを理解されたい。たとえば、マンドレル・トリム・エッチングが不要であり、そのようなトリム・エッチングによって生じる可能性のあるスペーサの不均一性をなくすことができる。その代わりに、プリスペーサ層１７０の堆積、およびスペーサ形成反応、たとえばアニールの程度が、スペーサ幅もスペーサ間隔も決定する。さらに、トリム・エッチングが実施されないので、トリム・エッチングとの適合性に関する要件が取り除かれるに伴い、マンドレルを形成するのに使用できる材料の範囲が拡大されることもある。したがって、処理の融通性を向上させることができる。加えて、指向性スペーサ・エッチングが不要であり、それによって効果が、対称形の肩を有するスペーサ１７５を形成し、下にある層の損傷を最少にすることに関してもたらされる。
【００５２】
好ましい実施形態では、有利なことにスペーサ・エッチングが不要であるが、いくつかの構成では、スペーサ・エッチングをプリスペーサ材料の層１７０に実施して、プリスペーサ材料で形成されるスペーサ・フィーチャを、プリスペーサ材料とマンドレル材料を反応させる前にマンドレルの側面に形成することができる。これらのスペーサ・フィーチャは、次にマンドレル材料と反応させて、マンドレル材料、および下にある材料に対して選択的にエッチング可能なスペーサ１７５を形成することができる。
【００５３】
図示の実施形態における特定の処理ステップおよび材料に関して論じたが、様々な改変形態が可能であることもまた理解されたい。たとえば、チタン・シリサイドに加え様々なシリサイドを使用してスペーサを形成することができる。金属シリサイドを作る他の金属の例には、タンタル、ハフニウム、およびニッケルが含まれる。上記の例では、これらの金属をマンドレルの上に堆積させ、アニールして金属シリサイドを作る。他の構成では、材料の組合せを逆にすることができる。たとえば、マンドレル１４５を金属とすることができ、このマンドレルの上にシリコン層を堆積させて金属シリサイドを作る。加えて、マンドレル１４５はアモルファス・カーボンを含むことができ、層１７０は、アモルファス・カーボンと反応しやすい他の様々な材料を含むことができる。たとえば層１７０は、シリコンを含んで炭化ケイ素のスペーサ１７５を形成することができ、あるいは金属を含んで炭化金属を作ることもできる。
【００５４】
図１６を参照すると、堆積金属層がマンドレルと反応する固体反応としてのスペーサ１７５の形成が示されているが、スペーサ１７５は、固体反応物の間の反応以外に様々な過程で形成できることを理解されたい。いくつかの実施形態では、マンドレル１４５をガス状反応物と反応させて、シリサイドではないスペーサを含め、スペーサを形成することができる。たとえば、シリコン・マンドレル１４５のシリサイド化は、マンドレル１４５をガス状金属反応物（たとえばＴｉＣｌ４、ＷＦ６など）にさらすことによって実施することができ、あるいは金属マンドレル１４５の気相シリサイド化は、マンドレル１４５をガス状シリコン反応物（たとえばＳｉＨ４）にさらすことによって実施することができる。加えて、シリコン・マンドレルを酸化剤にさらすことによって酸化シリコン・スペーサを形成することができ、あるいは、キャップ層が窒化シリコン以外の適切な材料である場合には、反応しやすい窒素種にシリコン・マンドレルをさらすことによって窒化シリコンを作ることができる。別の実施形態では、マンドレル１４５は、アモルファス・カーボン、レジスト、または炭素をドープした材料などの炭素種とすることができ（たとえば米国特許第６５１５３５５号に開示されているもの。同文献の開示全体を参照により本明細書に組み込む）、この炭素種はポリマーに変換され、または架橋されてスペーサ１７５を形成する。この変換は、エネルギー（たとえば光）または他の作用物（たとえば触媒）にさらすことによって引き起こすことができる。スペーサ１７５が形成された後、図９〜１５に関して以上で論じたように、部分的に製作された集積回路１００を処理することができる。
【００５５】
加えて、図および説明を簡単にするために以上では２つの材料を論じたが、２つよりも多い材料を反応させて所望のスペーサ材料、たとえば気相反応物との反応によって作られるＳｉＯｘＮｙを作ることができる。これらの追加材料は、たとえば、プリスペーサ材料の複数の堆積層を互いの上に形成し、次にアニールを実施することによって反応させることができ、かつ／またはプリスペーサ材料の単一の層を堆積させ、アニールを実施してその層をマンドレル材料と反応させ、次にプリスペーサ材料の１つまたは複数の追加層を堆積させ、次にアニールを実施することによって反応させることができる。別の実施形態では、追加材料は、プリスペーサ材料の堆積層の代替物として、またはそれに追加してガス状反応物として導入することができる。
【００５６】
さらに、マンドレルの形成においてはトリム・エッチングを実施しないことが好ましいが、必要に応じてトリム・エッチングを実施することも可能である。たとえば、現像された後でフォトレジスト層をトリム・エッチングにかけることができ、かつ／またはマンドレルをトリム・エッチングにかけることもできる。このようなトリム・エッチングは、互いに非常に近接したスペーサを形成するのに有用なことがある。
【００５７】
加えて、マンドレルを形成した後にキャップ層を形成することができる。たとえば、マンドレルの上部は、たとえばイオン注入と類似の処理で方向性をもって加えられた反応物と反応して、キャップ層を形成することができる。
【００５８】
さらに、スペーサはマンドレルのキャップ層なしでも形成される。たとえば、金属層をマンドレルの上に共形に堆積させて、マンドレルの上部も側面も反応させることができる。次に、たとえば方向性乾式エッチングによって、あるいはマンドレル間の何も入っていない空所を充填材で充填し、化学的機械的研磨を実施して上部を除去し、次に充填材を除去することによって、反応を起こした上部を除去することができる。
【００５９】
スペーサと同様に、本明細書で論じた他の様々な層および部分にも他の材料を使用できることもまた理解されたい。好ましくは、使用されてよい他のどんな材料も、以上で論じたように、選択的エッチング・ステップ中にさらされる材料に対して適切なエッチング選択性を示す。さらに基板１１０は、異なる材料、たとえば異なる材料の層を含み、あるいは基板の横方向の異なる領域内に異なる材料を含むことができる。スペーサによって画定されたパターンをそのような基板に転写するために、単一の化学反応では異なる材料すべてをエッチングするのに不十分な場合には一連の異なる化学反応を用いて、好ましくは乾式エッチング化学反応を用いて、これらの異なる材料を貫通して連続的にエッチングすることができる。
【００６０】
用いられる１つまたは複数の化学反応にもよるが、上にあるスペーサおよびハード・マスク層をエッチングできることもまた理解されたい。場合によっては、優れたエッチング選択性を得るために追加マスキング層１６０（図１４）を使用することが好ましい。１次マスク層１６０にアモルファス・カーボンを使用すると、有利なことに従来のエッチング化学反応に対して、特にシリコン含有材料をエッチングするために用いられるものに対して優れた耐性を示す。したがって１次マスク層１６０は、複数の基板層を貫通してエッチングするためのマスク、あるいは高アスペクト比のトレンチを形成するためのマスクとして効果的に使用することができる。
【００６１】
また、本明細書で論じたマスクを使用して、それだけには限らないが、高密度の繰り返しパターンが望ましい、特にメモリ・アレイおよび論理アレイ用の導電相互接続線、ランディング・パッド、およびキャパシタやトランジスタなどの様々な電気デバイスの部品を含む様々な集積回路フィーチャ、あるいはフラット・パネル・ディスプレイを形成するこ
とができる。そのようなものとして、図を簡単にするために規則的な間隔および規則的な幅がある線として示されているが、マスクは間隔が可変のフィーチャを有することもできる。また、単一のレベルに形成されたスペーサが図示されているが、別の実施形態では、スペーサを上下の複数のレベルに形成してから単一のレベルに統合して、マスク・パターンを形成することができる。
【００６２】
加えて、フォトレジスト層１２０内に形成されたパターンのピッチを、倍増を超えるものにもできる。たとえば、追加スペーサをスペーサ１７５の周りに形成し、次にスペーサ１７５を除去し、次いで前にはスペーサ１７５の周りにあったスペーサの周りにスペーサを形成するなど、スペーサ１７５を従来のピッチ増大法のマンドレルとして使用することによって、パターンをさらにピッチ増大することができる。
【００６３】
好ましい実施形態をまた、集積回路製作工程の全体を通して複数回使用して、上下の複数のレベルにフィーチャを形成することもでき、これらのフィーチャは上下に隣接することもあり、隣接しないで上下に分離されることもある。このような場合には、パターニングされるべき個々のレベルそれぞれが基板１１０を構成する。加えて、好ましい実施形態のいくつかは、別の好ましい実施形態と組み合わせて、または当技術分野で周知の他のマスキング法と組み合わせて、同じ基板１１０の異なる領域上に、または上下異なるレベルにフィーチャを形成することができる。
【００６４】
したがって、このような、また他の様々な省略、追加、および改変を本発明の範囲から逸脱することなく上述の方法および構成に加えられてよいことが、当業者には理解されよう。このようなすべての改変および変更は、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲内に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１Ａ】従来技術のピッチ倍増法による、導電線を形成するための一連のマスキング・パターンの概略断面側面図である。
【図１Ｂ】従来技術のピッチ倍増法による、導電線を形成するための一連のマスキング・パターンの概略断面側面図である。
【図１Ｃ】従来技術のピッチ倍増法による、導電線を形成するための一連のマスキング・パターンの概略断面側面図である。
【図１Ｄ】従来技術のピッチ倍増法による、導電線を形成するための一連のマスキング・パターンの概略断面側面図である。
【図１Ｅ】従来技術のピッチ倍増法による、導電線を形成するための一連のマスキング・パターンの概略断面側面図である。
【図１Ｆ】従来技術のピッチ倍増法による、導電線を形成するための一連のマスキング・パターンの概略断面側面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による、部分的に形成された集積回路の概略断面側面図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による、図２の部分的に形成された集積回路の、フォトレジスト層内にフィーチャを形成した後の概略断面側面図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態による、図３の部分的に形成された集積回路の、ハード・マスク層を貫通してエッチングした後の概略断面側面図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態による、図４の部分的に形成された集積回路の、ハード・マスク層からマンドレル材料の層にパターンを転写してマンドレルのパターンを一時的な層内に形成した後の概略断面側面図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態による、図５の部分的に形成された集積回路の、プリスペーサ材料の層を堆積させた後の概略断面側面図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態による、図６の部分的に形成された集積回路の、プリスペーサの層に反応を起こさせてスペーサをマンドレル側壁上に形成した後の概略断面側面図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態による、図７の部分的に形成された集積回路の、未反応プリスペーサ材料を選択的に除去した後の概略断面側面図である。
【図９】本発明の好ましい実施形態による、図８の部分的に形成された集積回路の、ハード・マスク層を除去した後の概略断面側面図である。
【図１０】本発明の好ましい実施形態による、図９の部分的に形成された集積回路の、未反応マンドレル材料を選択的に除去した後の概略断面側面図である。
【図１１】本発明の好ましい実施形態による、図１０の部分的に形成された集積回路の、スペーサによって形成されたパターンをスペーサの下にあるハード・マスク層に転写した後の概略断面側面図である。
【図１２】本発明の好ましい実施形態による、図１１の部分的に形成された集積回路の、スペーサを除去した後の概略断面側面図である。
【図１３】本発明の好ましい実施形態による、図１２の部分的に形成された集積回路の、マスキング層内のパターンを下にある基板に転写した後の概略断面側面図である。
【図１４】本発明の好ましい実施形態による、スペーサと基板の間に配置されたハード・マスク層および追加のマスキング層を有する、部分的に形成された集積回路の概略断面側面図である。
【図１５】本発明の好ましい実施形態による、図１４の部分的に形成された集積回路の、スペーサ・パターンを追加のマスキング層中および下にある基板中に転写した後の概略断面側面図である。
【図１６】本発明の好ましい実施形態による、図５の部分的に形成された集積回路の、気相反応によってスペーサをマンドレルの側面に形成した後の概略断面側面図である。
【図１Ａ】
2009507375.tif 000003
【図１Ｂ】
2009507375.tif 000004
【図１Ｃ】
2009507375.tif 000005
【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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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】
2009507375.tif 000017
【図１１】
2009507375.tif 000018
【図１２】
2009507375.tif 000019
【図１３】
2009507375.tif 000020
【図１４】
2009507375.tif 000021
【図１５】
2009507375.tif 000022
【図１６】
2009507375.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月28日(2008.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上のある領域にわたって一時的な材料で形成され、空所によって分離された複数の一時的なプレースホルダを形成するステップと、
一時的なプレースホルダの各々の上表面の上にあるキャップ層を形成するステップと、
前記一時的な材料の一部を、複数のマスク・フィーチャを形成する別の材料に変換して、複数のスペーサを形成し、前記キャップ層は前記上表面における反応を禁止するステップと、
未変換の一時的な材料を選択的に除去するステップと、
前記複数のスペーサによって画定されたマスク・パターンを介して前記基板を処理するステップとを含む、半導体処理方法。
【請求項２】
前記一時的な材料の一部を変換するステップが、前記複数の一時的なプレースホルダの側壁を化学種と選択的に反応させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の一時的なプレースホルダの側壁を選択的に反応させるステップが、アニールを実施するステップを含み、反応条件を選択するステップが、前記アニールの温度および継続時間を前記マスク・フィーチャの所望の限界寸法に基づいて選択するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の一時的なプレースホルダの側壁を選択的に反応させるステップが、前記一時的なプレースホルダ上に固相反応物からなる層をブランケット堆積することによって、前記側壁を前記固相反応物と反応するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記一時的な材料の一部を変換するステップが、前記固相反応物を含む層の一部分を前
記一時的な材料と反応させ、さらに前記層の反応しない残存物を選択的に除去するステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記固相反応物が金属を含み、前記別の材料が金属シリサイドを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記金属が、チタン、タンタル、ハフニウム、およびニッケルからなる群から選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記マンドレルの側壁を選択的に反応させるステップが、前記側壁を気相反応物にさらすステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の一時的なプレースホルダを形成するステップが、
基板の上の選択的に画定可能な層内にパターンを画定するステップと、
前記パターンを前記選択的に画定可能な層から、前記一時的な材料で形成された下にある層に転写するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記パターンを画定するステップが、フォトリソグラフィを実施するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
未変換の一時的な材料を選択的に除去するステップが、湿式エッチングを実施するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記一時的材料がシリコンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記別の材料がポリマーを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
集積回路のある領域内にマンドレルを設けるステップと、
前記マンドレルの上に材料の層を堆積させるステップと、
前記材料の層を等方的にエッチングして、前記マンドレルの側面に露出スペーサを残すステップと、
前記スペーサによって形成されたスペーサパターンを下にあるハードマスク層に転写するステップと、
前記スペーサパターンを前記ハードマスク層から基板に転写するステップと、を含む、集積回路を製作する方法。
【請求項１５】
前記材料の層はプリスペーサ材料からなり、
等方的にエッチングする前に前記プリスペーサ材料を前記マンドレルと反応させるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法であって、前記プリスペーサ材料を前記マンドレルと反応させることにより、等方的にエッチングするために用いられるエッチングに耐性があるスペーサ材料を作る、方法。
【請求項１６】
前記プリスペーサ材料がチタンであり、前記スペーサ材料がチタン・シリサイドである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記マンドレルを前記スペーサに対して選択的に除去するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記スペーサがサブリソグラフィ・フィーチャである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記スペーサの側面に追加スペーサ材料の層を堆積させるステップと、
前記追加スペーサ材料の層を異方的にエッチングして、前記スペーサの側壁上に追加スペーサを形成するステップと、
前記追加スペーサの間の前記スペーサを選択的に除去して、自立追加スペーサのパターンを残すステップとをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
部分的に製作された集積回路の上にある中間マスク・パターンであって、
マンドレル材料で形成され、間隔をおいて配置された複数のマンドレルと、
前記複数のマンドレルそれぞれの上部表面に重なるキャップ層と、
各キャップ層の上にあるプリスペーサ材料の層と、
前記複数のマンドレルそれぞれの側面上のスペーサとを含み、前記スペーサが前記プリスペーサ材料と前記マンドレル材料の組合せを含み、前記プリスペーサ材料が、隣接するスペーサの間に延びる、中間マスク・パターン。
【請求項２１】
前記キャップ層が酸化シリコンまたは窒化シリコンを含む、請求項２０に記載の中間マスク・パターン。
【請求項２２】
前記マンドレルがシリコンを含む、請求項２０に記載の中間マスク・パターン。
【請求項２３】
前記スペーサが金属シリサイドを含む、請求項２０に記載の中間マスク・パターン。
【請求項２４】
前記スペーサがサブリソグラフィ・フィーチャである、請求項２０に記載の中間マスク・パターン。
【請求項２５】
前記上部表面の幅が約８０ｎｍ未満である、請求項２０に記載の中間マスク・パターン。
【請求項２６】
前記スペーサが約５０ｎｍ未満で分離される、請求項２５に記載の中間マスク・パターン。
【国際調査報告】
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