(57)【要約】  ここでの技術は、エッチングのために腐食性ガスを必要としない複数のカラー材料とスタック材料とをインテグレートすることを可能にする。ここでの技術は、全ての層又はカラー又は材料をシリコン含有材料及び有機材料に制限することができる自己整合パターン縮小のためのマルチライン層を可能にする。このような技術は、自己整合ブロックに全非腐食性エッチング適合スタックを用いて５ｎｍバックエンドライントレンチパターニングのための自己整合ブロックインテグレーションを可能にする。実施形態は、同じ材料であるが異なる高さにあるラインを用いて、材料の種類及び／又は材料の高さとエッチングレートとに基づき、幾つかのラインのうちの１つにエッチング選択性を提供することを含む。
2019517154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をパターニングする方法であって、
基板のターゲット層上にマンドレルを形成することであり、前記マンドレルは第１の材料を有し、前記ターゲット層は第３の材料を有する、マンドレルを形成することと、
前記基板上にコンフォーマル膜を堆積させ、且つ前記マンドレルの頂面より下の前記コンフォーマル膜を残しながら前記マンドレルの頂面より上の前記コンフォーマル膜の部分を除去することによって、前記マンドレルの側壁上に側壁スペーサを形成することであり、前記マンドレルの縦側壁上に前記側壁スペーサが形成されるようにされ、且つ、隣接する側壁スペーサ間で前記コンフォーマル膜が前記ターゲット層を覆うようにされ、前記コンフォーマル膜は第２の材料を有する、側壁スペーサを形成することと、
前記基板上に第１のエッチングマスクを形成することであり、前記第１のエッチングマスクは、前記第１の材料及び前記第２の材料の双方の領域を露出させる開口を画成し、前記第１の材料及び前記第２の材料は異なるエッチング耐性を有する、第１のエッチングマスクを形成することと、
前記側壁スペーサが前記基板上に残ったまま、隣接する側壁スペーサ間で前記ターゲット層を覆っている前記コンフォーマル膜が除去されるまで、露出されている前記第２の材料の部分を選択的にエッチングする第１のエッチングプロセスを実行することと、
を有する方法。
【請求項２】
前記基板上に第２のエッチングマスクを形成することであり、前記第２のエッチングマスクは、前記第１の材料及び前記第２の材料の双方の領域を露出させる開口を画成する、第２のエッチングマスクを形成することと、
露出されているマンドレルが除去されるまで、露出されている前記第１の材料の部分を選択的にエッチングする第２のエッチングプロセスを実行することと、
を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記側壁スペーサを形成することは、
前記基板上に第２の充填材料を堆積させ、該第２の充填材料は、前記コンフォーマル膜によって画成されたトレンチを充填し、そして、
前記マンドレルの頂面より上のコンフォーマル膜材料及び第２の充填材料を除去する化学機械研磨工程を実行する
ことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記コンフォーマル膜によって画成された前記トレンチから前記第２の充填材料を除去すること、を更に有する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記側壁スペーサを形成することは、
前記基板上に第２の充填材料を堆積させ、該第２の充填材料は、前記コンフォーマル膜によって画成されたトレンチを充填し、
前記コンフォーマル膜の頂面を露出させるまで、前記第２の充填材料をエッチングする第３のエッチングプロセスを実行し、そして、
前記マンドレルの頂面を露出させるまで、前記コンフォーマル膜をエッチングする第４のエッチングプロセスを実行する
ことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の充填材料を前記基板から除去すること、を更に有する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のエッチングプロセスを実行した後、且つ前記第２のエッチングマスクを形成する前に、前記第１のエッチングマスクを除去することと、
前記第２のエッチングプロセスを実行した後に、前記第２のエッチングマスクを除去することであり、残存している前記マンドレル、前記側壁スペーサ及び前記コンフォーマル膜の部分が、隣接する側壁スペーサ間の前記ターゲット層を覆い、一緒になって結合レリーフパターンを形成する、前記第２のエッチングマスクを除去することと、
を更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記結合レリーフパターンをエッチングマスクとして使用して、対応するパターンを前記ターゲット層内に転写する第５エッチングプロセスを実行すること、を更に有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のエッチングマスクを形成することは、前記基板を平坦化する第１の充填材料を前記基板上に堆積させることを含み、前記第１のエッチングマスクは前記第１の充填材料上に形成され、前記第１の充填材料は第４の材料を有し、前記第１の材料、前記第２の材料、前記第３の材料、及び前記第４の材料は、互いに異なるエッチング耐性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のエッチングマスクを形成することは、前記基板を平坦化する第２の充填材料を前記基板上に堆積させることを含み、前記第２のエッチングマスクは前記第２の充填材料上に形成され、前記第２の充填材料は第４の材料を有し、前記第１の材料、前記第２の材料、前記第３の材料、及び前記第４の材料は、互いに異なるエッチング耐性を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
基板をパターニングする方法であって、
基板のターゲット層上にマンドレルを形成することであり、前記マンドレルは第１の材料を有し、前記ターゲット層は第３の材料を有し、前記マンドレル同士の間で前記第１の材料の膜が前記ターゲット層を覆い、前記マンドレルの頂面は、前記第１の材料の膜の頂面と比較して高さ的に大きい、マンドレルを形成することと、
前記マンドレルの側壁上に側壁スペーサを形成することであり、前記側壁スペーサは第２の材料を有し、前記側壁スペーサは、互いの間に、前記第１の材料の膜を覆われないままとするオープン空間を画成する、側壁スペーサを形成することと、
前記側壁スペーサ間に画成された前記オープン空間を少なくとも部分的に充填する充填材料を前記基板上に堆積させることであり、前記充填材料は第４の材料を有し、前記第１の材料、前記第３の材料、及び前記第４の材料は全て化学的に互いに異なり、前記第２の材料及び前記第４の材料は、特定のエッチングケミストリに対して同じエッチング耐性を有する、充填材料を堆積させることと、
露出されている前記充填材料の部分をエッチングするとともに、露出されている前記マンドレルの頂部層の部分をエッチングする第１のエッチングプロセスを実行することと、
を有する方法。
【請求項１２】
基板をパターニングする方法であって、
ターゲット層上に３層スタックを形成することであり、前記３層スタックは、各層が水平で均一な層として堆積される底部層、中間層、及び上部層を含み、前記上部層は第１の材料を有し、前記中間層は第５の材料と有し、前記底部層は第６の材料を有し、前記ターゲット層は第３の材料を有する、３層スタックを形成することと、
第１のエッチングマスクを用いて、前記中間層を露出させるまで前記上部層内にマンドレルパターンをエッチングする第１のエッチングプロセスを実行することによって、第１の材料を有するマンドレルを形成することであり、前記中間層は、前記第１のエッチングプロセスのためのエッチング停止層を前記中間層が提供するように、前記上部層と比較して異なるエッチング耐性を有する、マンドレルを形成することと、
前記マンドレルの側壁上に側壁スペーサを形成することであり、前記側壁スペーサは第２の材料を有し、前記側壁スペーサは、互いの間に、前記底部層を覆われないままとするオープン空間を画成する、側壁スペーサを形成することと、
前記基板上に第２のエッチングマスクを形成することであり、前記第２のエッチングマスクは、前記第１の材料及び前記第２の材料の双方の領域を露出させる開口を画成し、前記第１の材料及び前記第２の材料は異なるエッチング耐性を有する、第２のエッチングマスクを形成することと、
前記側壁スペーサが前記基板上に残ったまま、隣接する側壁スペーサ間で前記ターゲット層を覆っている前記底部層が除去されるまで、露出されている前記第６の材料の部分を選択的にエッチングする第２のエッチングプロセスを実行することと、
を有する方法。
【請求項１３】
前記基板上に第３のエッチングマスクを形成することであり、前記第３のエッチングマスクは、前記第１の材料及び前記第２の材料の双方の領域を露出させる開口を画成し、前記第１の材料及び前記第２の材料は異なるエッチング耐性を有する、第３のエッチングマスクを形成することと、
前記中間層を露出させるまで、露出されている前記マンドレルの部分を選択的にエッチングし、次いで、前記ターゲット層を露出させるまで、露出されている前記底部層の部分をエッチングする第３のエッチングプロセスを実行することと、
を更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の材料及び前記第６の材料は、同じエッチング耐性を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第５の材料及び前記第２の材料は、同じエッチング耐性を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記エッチング停止層及び前記側壁スペーサは、同じ材料を有する、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、“Method  for  Patterning  a  Substrate  Using  a  Layer  with  Multiple  Materials”と題された、２０１６年５月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／３４０，２７９号の利益を主張するものであり、その全体をここに援用する。
【０００２】
この開示は、基板処理に関し、より具体的には、半導体ウエハをパターニングすることを含め、基板をパターニングするための技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィプロセスにおいてライン幅を縮小する方法は、歴史的に、より大きいＮＡ（開口数）の光学系、より短い露光波長、又は空気以外の界面媒体（例えば、水浸）を使用することを必要としてきた。従来リソグラフィプロセスの解像度が理論限界に近づいてきているので、製造者は、光学的限界を克服するために、ダブルパターニング（double-patterning；ＤＰ）法に転じ始めている。
【０００４】
材料処理技法（例えばフォトリソグラフィなど）において、パターニングされた層を作製することは、基板の上面への、例えばフォトレジストなどの感放射線材料の薄い層の塗布を含む。この感放射線材料がレリーフパターンへと変換され、それをエッチングマスクとして用いて、基板上の下に位置する層にパターンを転写することができる。感放射線材料のパターニングは、一般に、感放射線材料上に、例えばフォトリソグラフィシステムを使用して、レチクル（及び付随する光学系）を通して化学線を照射することを伴う。そして、この露光に続いて、現像用の溶媒を用いて、（ポジフォトレジストの場合のように）照射領域又は（ネガレジストの場合のように）非照射領域の感放射線材料を除去することができる。このマスク層は、複数のサブレイヤを有することができる。
【０００５】
放射線又は光のパターンを基板上に照射するための従来リソグラフィ技術は、露光されるフィーチャ（造形部）のサイズを制限するとともに露光されるフィーチャ間のピッチ又は間隔を制限する様々な課題を有する。露光限界を緩和する１つの従来技術は、従来からのリソグラフィ技術で現在可能であるものよりも小さいピッチでいっそう小さいフィーチャのパターニングを可能にするダブルパターニングアプローチを使用するものである。
【発明の概要】
【０００６】
半導体技術は、１４ナノメートル、７ｎｍ、５ｎｍ、及びそれよりも小さいフィーチャサイズを含め、より小さいフィーチャサイズへと継続的に進歩している。様々な要素がそれから製造されるフィーチャのサイズにおけるこの継続的な縮小は、フィーチャを形成するために使用される技術に、ますます高まる要求を突き付ける。これらのフィーチャの大きさを記述するために、“ピッチ”の概念を使用することができる。ピッチは、２つの隣接する繰り返しフィーチャにおける２つの同じ点の間の距離である。そして、ハーフピッチは、アレイの同じフィーチャ間の距離の半分である。
【０００７】
ピッチ短縮技術は、しばしば、幾分誤ってはいるが日常的に、“ピッチ二倍化”などによって代表されるように“ピッチ増倍化”と呼ばれており、フォトリソグラフィの能力を、フィーチャサイズ限界（光学解像度限界）を超えて拡張させることができる。すなわち、特定の倍数による従来のピッチ増倍化（より正確には、ピッチ短縮、又はピッチ密度の増倍化）は、指定された倍数だけ目標ピッチを短縮することを含む。１９３ｎｍ液浸リソグラフィとともに使用されるダブルパターニング技術は、従来から、２２ｎｍノード及びより小さいノードをパターニングするための最も有望な技術の１つとして考えられている。注目すべきは、自己整合（セルフアライン）スペーサダブルパターニング（self-aligned  spacer  double  patterning；ＳＡＤＰ）が、ピッチ密度二倍化プロセスとして既に確立されており、ＮＡＮＤフラッシュメモリデバイスの大量生産に適応されていることである。さらに、ピッチ四倍化としてＳＡＤＰステップを二回繰り返して、超微細な解像度を得ることができる。
【０００８】
パターン密度又はピッチ密度を高めるための幾つかのパターニング技術が存在しているが、従来のパターニング技術は、エッチングされたフィーチャの粗い表面又は乏しい解像度に苦しめられている。故に、従来の技術は、非常に小さい寸法（２０ｎｍ以下）に対して望まれるレベルの均一性及び忠実性を提供することができない。信頼できるリソグラフィ技術は、約８０ｎｍのピッチを持つフィーチャを作り出すことができる。しかしながら、従来及び新興の設計仕様は、約２０ｎｍ未満又は１０ｎｍ未満のクリティカルディメンジョンを持つフィーチャを製造することを望んでいる。さらに、ピッチ密度二倍化及び四倍化技術では、サブ解像度ラインを作製することはできるが、それらのライン間の切断（カット）又は接続を行うことが難題である。何故なら特に、そのようなカットに必要なピッチ及び寸法は、従来フォトリソグラフィシステムの能力を遥かに下回るからである。
【０００９】
ピッチスケーリングを維持するために、ノード７及びそれ以降のバックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）トレンチパターニングは、サブ３６ｎｍピッチを要求する。この小さなピッチをパターニングすることは難題であり得るが、ＥＵＶ１３．５ｎｍリソグラフィ自己整合ダブルパターニング（ＳＡＤＰ）、１９３ｎｍ自己整合クオドパターニング（self-aligned  quadruple  patterning；ＳＡＱＰ）、又はビア誘導自己組織化（directed  self-assembly；ＤＳＡ）を含む様々な方法によって達成されることができる。トレンチパターニングプロセスにおける重要なステップは、最終的な所望トレンチレイアウトを形成するように無限ラインがチェーン又はライン端カットへと切断されるエリア選択的なブロッキングプロセスである。ピッチが小さくなるにつれて、このブロックパターンの重ね合わせ要件がリソグラフィツールの能力を超え、それが、ＢＥＯＬにおける継続的なピッチスケーリングを妨げてしまい得る。
【００１０】
ここに開示される技術は、高解像度フィーチャを作成するため及びまたサブ解像度フィーチャのピッチ上でカットを行うためのピッチ短縮（ピッチ／フィーチャ密度増加）に関する方法を提供する。ここでの技術は、エッチングのために腐食性ガスを必要としない異なる“カラー”材料とスタック材料とをインテグレートすることを可能にする。実施形態は、全ての層又はカラー又は材料（異なるエッチング耐性）をシリコン含有材料及び有機材料に制限することができることを含み得る。このような技術は、自己整合ブロックに全非腐食性エッチング適合スタックを用いて５ｎｍバックエンドライントレンチパターニングのための自己整合ブロックインテグレーションを可能にする。自己整合ブロッキングは、直接リソグラフィ／ブロックパターンの管理し難い重ね合わせ要件を除去し、リソグラフィの課題をエッチング選択性の課題に置き換える。異なるカラー（異なるエッチング耐性を持つ材料）のラインを有するマルチライン層を用いて、リソグラフィパターン内の開口部が更に狭くされ又は縮小される。異なるカラーのラインは、ここでは、異なる高さの同一材料のラインを用いて達成されることができる。
【００１１】
当然ながら、ここに記載される様々なステップの説明の順序は、明瞭さのために提示されたものである。概して、これらのステップは、任意の好適順序で実行され得る。また、ここでの様々な特徴、技術、構成などの各々が、本開示の異なる箇所で論じられることがあるが、意図されることには、それらの概念の各々は、互いに独立して、又は互いに組み合わせて実行されることができる。したがって、本発明は、数多くの異なるやり方で具現化及び考察されることができる。
【００１２】
なお、この概要のセクションは、本開示又は特許請求発明の全ての実施形態及び／又は付加的新規態様を規定するものではない。その代わりに、この概要は、単に、従来技術に対する新規性についての異なる実施形態及び対応する点の予備的な説明を提供するものである。本発明及び実施形態の更なる詳細及び／又は可能な視点について、読者は、以下にて更に説明される本開示の詳細な説明のセクション及び対応する図へと導かれる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の様々な実施形態及びそれらに付随する利益の多くのいっそう完全なる理解は、添付の図面とともに検討される以下の詳細な説明を参照することで直ちに明らかになるであろう。図面は、必ずしも縮尺が揃っておらず、その代わりに、特徴、原理及び概念を例示することに強調が置かれている。
【図１Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図２Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図２Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図３Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図３Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図４Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図４Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図５Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図５Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図６Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図６Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図７Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図７Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図８Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図８Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図９Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図９Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図１０Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図１０Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図１１Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図１１Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図１２Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図１２Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図１３Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図１３Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図１４Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図１４Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図１５Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図１５Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図１６Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図１６Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図１７Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図１７Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図１８Ａ】図１Ａ−１８Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図１８Ｂ】図１Ｂ−１８Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１Ａ−１８Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図１９Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図２０Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図２０Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図２１Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図２１Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図２２Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図２２Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図２３Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図２３Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図２４Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図２４Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図２５Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図２５Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図２６Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図２６Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図２７Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図２７Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図２８Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図２８Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図２９Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図２９Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図３０Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図３０Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図３１Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図３１Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図３２Ａ】図１９Ａ−３２Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図３２Ｂ】図１９Ｂ−３２Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図１９Ａ−３２Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図３３Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図３３Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図３４Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図３４Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図３５Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図３５Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図３６Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図３６Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図３７Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図３７Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図３８Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図３８Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図３９Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図３９Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図４０Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図４０Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図４１Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図４１Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図４２Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図４２Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図４３Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図４３Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図４４Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図４４Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図４５Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図４５Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【図４６Ａ】図３３Ａ−４６Ａは、ここに開示される実施形態に従ったプロセスフローを示す基板セグメントの一例の側断面図である。
【図４６Ｂ】図３３Ｂ−４６Ｂは、ここに開示される実施形態に従った、図３３Ａ−４６Ａからの基板セグメントの対応する例の上面図であり、対応する側断面図の断面を鎖線が指し示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここに開示される技術は、高解像度フィーチャを作成するため及びまたサブ解像度フィーチャのピッチ上でカットを行うためのピッチ短縮（ピッチ／フィーチャ密度増加）に関する方法を提供する。ここでの技術は、エッチングのために腐食性ガスを必要としない複数のカラー材料とスタック材料とをインテグレートすることを可能にする。実施形態は、全ての層又はカラー又は材料（異なるエッチング耐性の材料）をシリコン含有材料及び有機材料に制限することができることを含み得る。このような技術は、自己整合ブロックに全非腐食性エッチング適合スタックを用いて５ｎｍバックエンドライントレンチパターニングのための自己整合ブロックインテグレーションを可能にする。一部の製造プロセスでは、腐食性エッチングは欠陥を生じさせ得るため、腐食性エッチングを制限することが望まれる。エッチングのための非腐食性ケミストリの例は、塩素、臭素、又はヨウ素を含有しない元素又は化合物を含む。自己整合ブロックとは、これまた本発明者によって発明された、異なる材料の複数のラインを用いてサブ解像度パターニングを実現する技術を指す。このようなマルチライン層の上又は下に解像度の大きさの（又はそれよりも大きい）開口を有するエッチングマスクが形成され、そして、特定の材料のラインのうちの１つ以上が選択エッチングされることで、エッチングマスクによって画成されたものが更に狭くされ又は縮小される。
【００１５】
一実施形態は、基板をパターニングする方法を含む。図１Ａ−１８Ａ及び図１Ｂ−１８Ｂは、フローの一例を示している。ここで図１Ａ及び１Ｂを参照するに、ターゲット層１０７上にマンドレル層１１５が配置された基板１０５が用意される。なお、マンドレル層１１５とターゲット層１０７との間に１つ以上の膜が配置されてもよい。マンドレル層１１５（そこからマンドレルが形成されることになる層）上に、フォトレジストマンドレルマスク又はエッチングマスク１０３が形成される。なお、フォトレジストマンドレルマスクは、例えば平坦化層、反射防止コーティング層などの追加の中間層を含むことができ、それ故に、エッチングマスク１０３それ自体がマンドレル層１１５と直接的に接触しないことがある。これら及び後続の図において、図番に“Ａ”を有する図は、処理されている基板セグメントの一例の側断面図を示し、図番に“Ｂ”を有する図は、同じ基板セグメントの上面図を示している。図中の「Ｂ」を付した図は、対応する側断面図が何処でとられたかを示す鎖線の切断線を有した、同じ基板セグメントの上面図を示している。なお、上面図は、断面図を描くのではなく、代わりに上面図を示すものではあるが、材料を識別することにおける便宜のために、これらの上面図は、断面図においてと同様のハッチングを用いている。
【００１６】
エッチングマスク１０３を用いて、例えば方向性を持つエッチング又は異方性エッチングなどで、基板のターゲット層上にマンドレル１１０が形成される。マンドレル１１０は第１の材料を有し、ターゲット層は第３の材料を有する。図２Ａ及び２Ｂは、結果の一例を示している。
【００１７】
次に、マンドレル１１０上に側壁スペーサ１２１が形成される。側壁スペーサは、基板１０５上にコンフォーマルな膜１２０を堆積させることによって形成されることができる。図３Ａ及び３Ｂは、そのようなコンフォーマル堆積の結果の一例を示している。なお、このような膜は、水平面及び鉛直面の双方上に概して均一な厚さを持って堆積される。マンドレル１１０の頂面より下のコンフォーマル膜を残しながら、マンドレル１１０の頂面より上のコンフォーマル膜の部分が除去されて、マンドレル１１０の縦（バーティカル）側壁上に側壁スペーサ１２１が形成されるとともに、隣接する側壁スペーサ間でコンフォーマル膜がターゲット層１０７を覆うようにされる。このコンフォーマル膜は第２の材料を有する。
【００１８】
コンフォーマル膜の頂面を除去することには様々な技術が存在する。１つの代替例では、基板上に充填材料１３０が堆積される。充填材料は、コンフォーマル膜によって画成されたトレンチを充填し、典型的に過剰量の材料を有する。図４Ａ及び４Ｂは、結果の一例を示している。次いで、マンドレル１１０の頂面より上のコンフォーマル膜材料及び充填材料１３０を除去する化学機械研磨（ＣＭＰ）工程が実行され得る。図５Ａ及び５Ｂは、結果の一例を示している。なお、マンドレル１１０の頂面まで基板が平坦化され、側壁スペーサ１２１によって画成されたトレンチ内に充填材料１３０のプラグが残される。
【００１９】
コンフォーマル膜の頂面を除去するための一代替技術は、エッチングベースである。コンフォーマル膜１２０の頂面を覆わなくなるように、充填材料１３０の部分的なエッチングが実行され得る。結果の一例が図６Ａ及び６Ｂに示されている。例えば、プラズマベースのドライエッチングが、時間又は終点検出に基づいて実行され得る。別の一選択肢は、充填材料１３０が溶解度シフト可能（現像可能）である場合の、充填材料１３０の頂部の拡散限界溶解度シフトを用いたウェットエッチングである。コンフォーマル膜１２０の頂面を覆わないようにした後に、マンドレル１１０の頂面を覆わないようになるまでコンフォーマル膜を部分的にエッチングするよう、スペーサオープン（開放）エッチングが実行され得る。これは、側壁スペーサ１２１をマンドレル１１０上に残す。コンフォーマル膜はなおも、側壁スペーサ１２１間でターゲット層１０７を覆っている。何故なら、充填材料１３０のプラグが、この床部分がエッチングされることを防いだからである。結果の一例が図７Ａ及び７Ｂに示されている。このスペーサオープンエッチングを完了した後、図８Ａ及び８Ｂに示すように、残存している充填材料１３０が除去され得る。すると、マルチライン層が作成されているが、ターゲット層１０７がオープンになっている又は異なる材料で覆われている代わりに、スペーサ材料の一部がターゲット層１０７を覆っている。
【００２０】
次に、図９Ａ及び９Ｂを参照するに、基板上に第１のエッチングマスク１４１が形成される。このエッチングマスクを形成するのに先立ち、平坦化層として充填材料１３１が基板上に堆積され得る。第１のエッチングマスク１４１は、第１の材料（マンドレル１１０）及び第２の材料（側壁スペーサ１２１）の双方の領域を覆わない開口を画成する。第１の材料及び第２の材料は、互いに対して異なるエッチング耐性を有する。これが意味することは、１つ以上の特定のエッチングケミストリについて、これらの材料のうちの一方を選択的にエッチングすることができ、他方の材料はエッチングされないということであり、他方の材料はエッチングされないというのは、エッチングが起こらないこと、又は、例えば１／４以下の遅さであるエッチングレートを有することによってなど、一方の材料が、他方の材料と比較して、僅かな量だけエッチングされること、のいずれかを意味する。上面図からはエッチングマスクを通して２種類の材料のみが見えるが、側壁スペーサの高さと側壁スペーサ間のコンフォーマル膜の高さとが異なっているため、この高さの相違が実効的に３本ラインの材料を提供し、それ故に、エッチング位置選択のための交互の３本ラインの材料によってエッチングマスク１４１を更に狭くすることができるが、エッチングケミストリに基づく２種類の材料のみが必要とされる。これら２つの材料はどちらも、非腐食性エッチングケミストリを用いてエッチング可能であるように選択されることができる。
【００２１】
基板上の適所にエッチングマスク１４１を用いて、例えば方向性を持つエッチングなどによって、充填材料１３１の覆われていない部分が除去され得る。充填材料１３１のこの部分を除去することは、マンドレル１１０及び側壁スペーサ１２１を露出させる。図１０Ａ及び１０Ｂは、この工程後の基板を示している。
【００２２】
側壁スペーサ１２１を基板上に残しながら、隣接する側壁スペーサ１２１間でターゲット層１０７を覆っているコンフォーマル膜が除去されるまで、第２の材料の覆われていない部分を選択的にエッチングする第１のエッチングプロセスが実行される。結果の一例が図１１Ａ及び１１Ｂに示されている。なお、この段階で、上からターゲット層１０７の一部が見えており、これは、この段階でそれらの部分が覆われていないことを意味する。また、この第１のエッチングプロセスが側壁スペーサ１２１の高さを短くすることにも留意されたい。次いで、図１２Ａ及び１２Ｂに示すように、充填材料１３１及びエッチングマスク１４１が除去され得る。
【００２３】
次に、図１３Ａ及び１３Ｂを参照するに、基板上に第２のエッチングマスク１４２が形成される。このエッチングマスクを形成するのに先立ち、充填材料１３２が基板上に堆積され得る。第２のエッチングマスク１４２は、第１の材料（マンドレル１１０）及び第２の材料（側壁スペーサ１２１）の双方の領域を覆わない開口を画成する。第１の材料及び第２の材料は、互いに対して異なるエッチング耐性を有する。
【００２４】
基板上の適所にエッチングマスク１４２を用いて、例えば方向性を持つエッチングなどによって、充填材料１３２の覆われていない部分が除去され得る。充填材料１３２のこの部分を除去することは、マンドレル１１０及び側壁スペーサ１２１を露出させる。図１４Ａ及び１４Ｂは、この工程後の基板を示している。
【００２５】
覆われていないマンドレル１１０が除去されるまで、第１の材料の覆われていない部分を選択的にエッチングする第２のエッチングプロセスが実行される。結果の一例が図１５Ａ及び１５Ｂに示されている。なお、この段階で、上からターゲット層１０７の一部が見えており、これは、この段階でそれらの部分が覆われていないことを意味する。次いで、図１６Ａ及び１６Ｂに示すように、充填材料１３２及びエッチングマスク１４２が除去され得る。
【００２６】
残存しているマンドレル、側壁スペーサ、及びコンフォーマル膜の部分が、隣接する側壁スペーサ間のターゲット層を覆って、一緒になって結合レリーフパターンを形成しており、これをエッチングマスクとして用いて、ターゲット層１０７又はその他のメモライゼーション層への転写を行うことができる。図１７Ａ及び１７Ｂは、ターゲット層１０７の覆われていない部分をエッチングした結果を例示している。そして、図１８Ａ及び１８Ｂは、パターン転写を完了した後の、パターニングされたターゲット層１０７を示している。従って、サブ解像度であるフィーチャを作り出すことができるとともに、それらを腐食性のエッチングなしで形成することができる。
【００２７】
図１９Ａ−３２Ａ及び図１９Ｂ−３２Ｂは、別の一実施形態例を示している。ここで図１９Ａ及び１９Ｂを参照するに、ターゲット層１０７上にマンドレル層１１５が配置された基板１０５が用意される。なお、マンドレル層１１５とターゲット層１０７との間に１つ以上の膜が配置されてもよい。マンドレル層上に、フォトレジストマンドレルマスク又はエッチングマスク１０３が形成される。
【００２８】
次いで、基板のターゲット層１０７上にマンドレル１１０が形成される。マンドレルは第１の材料を有し、ターゲット層は第３の材料を有する。第１の材料の膜１１６が、当該第１の材料の膜の頂面と比較してマンドレル１１０の頂面が高さ的に大きいように、マンドレル同士の間のターゲット層を覆う。この高さの差は、第１の材料の膜１１６厚さの少なくとも２倍である。これは、図２０Ａ及び２０Ｂに例示されている。このようなマンドレルは、第１の材料の層を完全に貫いてエッチングすることなく、第１の材料の層を部分的にエッチングすることによって形成され得る。この部分エッチングは基本的に、マンドレル１１０を形成するプロセスの一部として、ターゲット層の上に比較的小さい厚さの第１の材料を残す。
【００２９】
次いで、図２１Ａ及び２１Ｂに示すように、基板上にコンフォーマル膜１２０が堆積され得る。図２２Ａ及び２２Ｂに示すように、側壁スペーサ１２１を形成すべくスペーサオープンエッチングが実行され得る。側壁スペーサ１２１は第２の材料を有する。側壁スペーサ１２１は、互いの間に、第１の材料の膜１１６を覆われないままとするオープン空間を画成する。
【００３０】
基板は、図２３Ａ及び図２３Ｂにおいてのように、充填材料１３１で平坦化されることができ、次いで、その上に第１のエッチングマスク１４１を形成され得る。図２４Ａ及び２４Ｂに示すように、覆われていない充填材料１３１をエッチングして、マルチライン層を露出させることができる。次に、オプションで、ターゲット層１０７が覆われていないものとなるまで、覆われていない第１の材料の膜１１６がエッチングされ得る。なお、覆われていないマンドレルも、第１の材料の膜と同じ量／レートでエッチングされることになり、故に、これら覆われていないマンドレルは、高さ的に小さくなるが、依然として基材を覆うのに十分な高さを有する。図２５Ａ及び図２５Ｂは、結果の一例を示している。図２６Ａ及び２６Ｂに示すように、残存している充填材料１３２及びエッチングマスク材料が除去され得る。
【００３１】
図２７Ａ及び２７Ｂに示すように、基板は、充填材料１３２で平坦化されることができ、次いで、その上に第２のエッチングマスク１４２を形成され得る。図２８Ａ及び２８Ｂに示すように、覆われていない充填材料１３２をエッチングして、マルチライン層を露出させることができる。次に、オプションで、覆われていないマンドレル１１０が、ターゲット層１０７が露出されるまでエッチングされ得る。図２９Ａ及び２９Ｂは、結果の一例を示している。図３０Ａ及び３０Ｂに示すように、残存している充填材料１３２及びエッチングマスク材料が除去され得る。
【００３２】
残存しているマンドレル、側壁スペーサ、及び第１の材料の膜の部分が、一緒になって結合レリーフパターンを形成しており、これをエッチングマスクとして用いて、ターゲット層１０７又はその他のメモライゼーション層への転写を行うことができる。図３１Ａ及び３１Ｂは、ターゲット層１０７の覆われていない部分をエッチングした結果を例示している。そして、図３２Ａ及び３２Ｂは、パターン転写を完了した後の、パターニングされたターゲット層１０７を示している。
【００３３】
図３３Ａ−４６Ａ及び図３３Ｂ−４６Ｂは、別の一実施形態例を示している。ここで図３３Ａ及び３３Ｂを参照するに、ターゲット層１０７上にマンドレル層１１５が配置された基板１０５が用意される。マンドレル層上に、フォトレジストマンドレルマスク又はエッチングマスク１０３が形成される。マンドレル層１５は、ターゲット層１０７上に３層スタックとして形成されることができる。この３層スタックは、底部層１１１、中間層１１２、及び上部層１１３を含み、各層が、水平で均質な層として堆積される。上部層１１３は第１の材料を有し、中間層１１２は第５の材料を有し、底部層１１１は第６の材料を有し、そして、ターゲット層１０７は第３の材料を有する。
【００３４】
次いで、エッチングマスク１０３を用いて、中間層１１２を露出させるまで上部層１１３内にマンドレルパターンをエッチングする第１のエッチングプロセスを実行することによって、第１の材料を有するマンドレル１１０が基板のターゲット層１０７上に形成される。中間層は、マンドレルを形成するエッチングプロセスのためのエッチング停止層を当該中間層が提供するように、上部層と比較して異なるエッチング耐性を有する。図３４Ａ及び３４Ｂは、結果の一例を示している。
【００３５】
次いで、図３５Ａ及び３５Ｂに示すように、基板上にコンフォーマル膜１２０が堆積され得る。図３６Ａ及び３６Ｂに示すように、側壁スペーサ１２１を形成すべくスペーサオープンエッチングが実行され得る。側壁スペーサ１２１は第２の材料を有する。側壁スペーサは、互いの間に、底部層１１１を覆われないままとするオープン空間を画成する。なお、コンフォーマル膜１２０及び中間層１１２をエッチングするために、異なるエッチングケミストリが使用され得る。それに代えて、コンフォーマル膜１２０及び中間層１１２は、同じエッチングケミストリで双方の材料をエッチングすることができるように、同じ材料を有することができ、又は同じエッチング耐性を有することができる。
【００３６】
基板は、図３７Ａ及び図３７Ｂにおいてのように、充填材料１３１で平坦化されることができ、次いで、その上に第１のエッチングマスク１４１を形成され得る。図３８Ａ及び３８Ｂに示すように、覆われていない充填材料１３１をエッチングして、マルチライン層を露出させることができる。次に、オプションで、側壁スペーサが基板上に残ったまま、隣接する側壁スペーサ間でターゲット層１０７を覆っている底部層１１１が除去されるまで、覆われていない底部層１１１の部分がエッチングされ得る。結果が図３９Ａ及び３９Ｂに例示されている。なお、マンドレル及び底部層が同じエッチング耐性を有する場合、覆われていないマンドレルも、底部層と同じ量だけエッチングされることができる。図４０Ａ及び４０Ｂに示すように、残存している充填材料１３２及びエッチングマスク材料が除去され得る。
【００３７】
図４１Ａ及び４１Ｂに示すように、基板は、充填材料１３２で平坦化されることができ、次いで、その上に第２のエッチングマスク１４２を形成され得る。図４２Ａ及び４２Ｂに示すように、覆われていない充填材料１３２をエッチングして、マルチライン層を露出させることができる。次に、オプションで、覆われていないマンドレル１１０が、中間層１１２が露出されるまでエッチングされ、次いで、中間層の覆われていない部分がエッチングされ、次いで、底部層１１１の覆われていない部分が、ターゲット層１０７が露出されるまでエッチングされ得る。図４３Ａ及び４３Ｂは、結果の一例を示している。図４４Ａ及び４４Ｂに示すように、残存している充填材料１３２及びエッチングマスク材料が除去され得る。
【００３８】
残存しているマンドレル、側壁スペーサ、及び第１の材料の膜の部分が、一緒になって結合レリーフパターンを形成しており、これをエッチングマスクとして用いて、ターゲット層１０７又はその他のメモライゼーション層への転写を行うことができる。図４５Ａ及び４５Ｂは、ターゲット層１０７の覆われていない部分をエッチングした結果を例示している。そして、図４６Ａ及び４６Ｂは、パターン転写を完了した後の、パターニングされたターゲット層１０７を示している。
【００３９】
以上の説明では、例えば、処理システムの特定の幾何学構成、並びにそこで使用される様々なコンポーネント及びプロセスの説明など、具体的な詳細が記載されている。しかしながら、理解されるべきことには、ここでの技術は、これらの具体的詳細からは逸脱する他の実施形態で実施されてもよく、このような詳細は、限定ではなく説明の目的でのものである。ここに開示された実施形態は、添付の図面を参照して説明されている。同様に、説明の目的で、完全なる理解を提供するために、具体的な数、材料、及び構成が説明されている。とはいえ、このような具体的詳細を用いずに実施形態が実施され得る。実質的に同じ機能的構成を有するコンポーネントは、似通った参照符号によって表記されており、故に、冗長な説明は省略されていることがある。
【００４０】
様々な実施形態を理解する助けとなるよう、様々な技術を、複数の別個の処理として説明してきた。説明の順序は、これらの処理が必ず順序依存であることを意味するように解釈されるべきではない。実際に、これらの処理は、提示順に実行される必要はない。説明された処理は、説明された実施形態とは異なる順序で実行されてもよい。様々な追加の処理が実行されてもよく、且つ／或いは、説明された処理が更なる実施形態では省略され得る。
【００４１】
ここで使用される“基板”又は“ターゲット基板”は、概して、本発明に従って処理される対象を指す。基板は、特には半導体デバイス又はその他の電子デバイスであるデバイスの任意の材料部分又は構造を含むことができ、例えば、半導体ウエハなどのベース基板構造、レチクル、又は薄膜などのベース基板構造上又はその上にある層とし得る。故に、基板は、何らかの特定のベース構造や、下に位置する層若しくは上に位置する層や、パターニングされている若しくはパターニングされていないことに限定されず、むしろ、任意のそのような層若しくはベース構造、並びに、層及び／又はベース構造の任意の組み合わせを含むことが企図される。この説明は特定のタイプの基板を参照しているかもしれないが、それは単に例示目的でのものである。
【００４２】
これまた当業者が理解することには、発明の同じ目的をなおも達成しながら、以上にて説明された技術の処理に対して為される数多くの変形が存在し得る。そのような変形は、この開示の範囲によって及ばれることが意図される。従って、本発明の実施形態の以上の説明は、限定することを意図するものではない。むしろ、本発明の実施形態に対する限定は、以下の請求項にて提示される。
【図１Ａ】
2019517154.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2019517154.tif 000009
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2019517154.tif 000011
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2019517154.tif 000015
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２２Ａ】
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【図２３Ａ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２６Ａ】
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【図２７Ａ】
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【図２８Ａ】
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【図２９Ａ】
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【図３０Ａ】
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【図３５Ａ】
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【図３６Ａ】
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【図３７Ａ】
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【図３８Ａ】
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【図３９Ａ】
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【図３９Ｂ】
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【図４０Ａ】
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【図４１Ａ】
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【図４２Ａ】
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【図４３Ａ】
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【図４３Ｂ】
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【図４４Ａ】
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【図４４Ｂ】
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【図４５Ａ】
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【図４５Ｂ】
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【図４６Ａ】
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【図４６Ｂ】
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【国際調査報告】
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