(57)【要約】幅広い種類のデポジションプロセスにより、リソグラフィパターン基板中に、薄い、均一な、正角性を有する、有機重合性膜を適用する新規の方法を提供する。本発明の方法は、リソグラフィパターン中のギャップを等しく縮小し、それによって、より小さな寸法を作製する。パターン縮小の量は、デポジション速度を調節することで、調節することができ、所望の最終構造の寸法を与える。幅広い種類の有機膜が、これらの膜の材料として使用される。適用可能なデバイスレベルの具体例は、ゲート層の作製、アクティブデバイス層および独立した金属層のイオンインプランテーション、誘電パターニング、ダマシン、デュアルダマシンにより作製される接続プロセス、バックエンドパッケージング層、およびエレクトロデポジション、ＣＶＤまたはスパッタリングによりデポジットされる複数の層が必要なデバイスを含む。本発明の方法は、超サブミクロン形状（すなわち、０．１５μｍ以下）を有する、大表面積基板上に高度のコンフォーマルコーティングを与えるのに有用である。本発明の方法は、環境に優しく、他のオプションに比べて比較的低コストである。
2005519480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その中に形成されたトポグラフィを含んだ表面を有する基板を与える工程であって、前記トポグラフィは、ホール、トレンチ、またはホールおよびトレンチのコンビネーションを含み、前記ホールおよびトレンチは、各々サイドウォールおよびボトムウォールを有し、かつ各々初期幅を有する工程と、
前記基板の面、サイドウォールおよびボトムウォール上に、薄いコンフォーマル層を形成する工程と、
各々対応する初期幅よりも小さな第２の幅を有するホール、トレンチまたはホールおよびトレンチのコンビネーションを与えるために、少なくともいくつかの前記サイドウォール上の層を保持しつつ、前記ボトムウォールから前記層を実質的に全て除去する工程と、を含んだギャップサイズを減少させる方法。
【請求項２】
前記基板は、パターン形成されたフォトレジスト層、イオンインプラント層、誘電層、マイクロエレクトロニックウェハ、マイクロエレクトロメカニカルシステム構造、およびマイクロエレクトロメカニカルシステムの機能表面からなる群から選択されるパターン形成された基板を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記層は、前記形成する工程の後、少なくとも約４０％の正角性を有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記層は、前記形成する工程の後、約１０〜２０００Åの厚さを有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記形成する工程は、ＣＶＤプロセス、プラズマ増速ＣＶＤプロセス、ＰＶＤプロセス、原子層デポジションプロセス、電子ビーム照射、および紫外線照射プロセスからなる群から選択されるプロセスにより前記層を形成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の幅は、前記初期幅よりも少なくとも約５％小さい請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記形成する工程は、前記層を約２０〜２０００Å／分の速度でデポジットすることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記層は、ある量のモノマー類を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記モノマー類は、光減衰化合物を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記光減衰化合物は、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、脂環式基、ヘテロアリール（ｈｅｔａｒｙｌ）基、ハロゲン基、シアノ基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、アルコール基、フェノール基、ニトロ基、アミン基、アミド基およびアセトアミド基からなる群から選択される基を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記光減衰化合物は、フラン、チオフェン、ピロール、ピリジン、ピリミジン、チアジン、オキサジン、アクリジン、チアゾール、ピラゾール、オキサゾール、キナゾリン、およびキノキサリンからなる群から選択される複素環部分を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記光減衰化合物は、ケイ素、チタン、ゲルマニウム、スズ、タングステン、鉛、鉄、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、リンおよびアルミニウムからなる群から選択される原子と結合された有機発色団を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
上部表面を有し、その中に形成されたトポグラフィを含んだフォトレジスト層を与える工程であって、前記トポグラフィはホール、トレンチ、またはホールおよびトレンチのコンビネーションを含み、前記ホールおよびトレンチはサイドウォールおよびボトムウォールを有し、かつ各々初期幅を有する工程と、
前記各々対応する初期幅よりも小さい第２の幅を有するホール、トレンチまたはホールおよびトレンチのコンビネーションを与えるために、前記フォトレジスト層の表面、サイドウォールおよびボトムウォール上に、薄いコンフォーマル層を形成する工程とを、含んだ、減少されたギャップサイズを有するマイクロエレクトロニックプレカーサ構造を形成する方法。
【請求項１４】
前記フォトレジストは、マイクロエレクトロニック基板上に保持される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板は、シリコン、アルミニウム、タングステン、タングステンシリサイド、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム、タンタル、窒化タンタル、金属塩混合物およびＳｉＧｅからなる群から選択される材料よりなる請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記層は、前記形成する工程の後、少なくとも約４０％の等角性を有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記層は、前記形成する工程の後、約１０〜２０００Åの厚さを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の幅は、前記初期幅よりも少なくとも約５％小さい請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記形成する工程は、前記形成する工程は、前記層を約２０〜２０００Å／分の速度でデポジットすることを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
その中に形成されたトポグラフィを含む表面を有し、前記トポグラフィは、ホール、トレンチまたはホールおよびトレンチのコンビネーションを含み、前記ホールおよびトレンチは、各々サイドウォールおよびボトムウォールを有し、かつ各々未コートの初期幅を有する基板と、
前記サイドウォール上の有機材料の薄いコーティングと、を含み、
前記ボトムウォールは、前記層が実質的に除去されており、前記ホール、トレンチまたはホールおよびトレンチのコンビネーションは、第２の幅を持ったコートされたサイドウォールを有し、前記第２の幅は前記初期幅よりも小さい、プレカーサ構造。
【請求項２１】
前記基板は、フォトレジスト層、イオンインプラント層、誘電層、マイクロエレクトロニックウェハ、マイクロエレクトロメカニカルシステム構造、およびマイクロエレクトロメカニカルシステムの機能表面からなる群から選択されるパターン形成された基板よりなる請求項２０に記載の構造。
【請求項２２】
前記サイドウォール上の前記コーティングは、約１０〜２０００Åの厚さを有する請求項２０に記載の構造。
【請求項２３】
前記第２の幅は、前記初期幅よりも少なくとも約５％小さい請求項２０に記載の構造。
【請求項２４】
前記有機材料は、ある量のモノマー類を含む請求項２０に記載の構造。
【請求項２５】
前記モノマー類は、光減衰化合物を含む請求項２４に記載の構造。
【請求項２６】
前記光減衰化合物は、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、脂環式基、ヘテロアリール（ｈｅｔａｒｙｌ）基、ハロゲン基、シアノ基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、アルコール基、フェノール基、ニトロ基、アミン基、アミド基およびアセトアミド基からなる群から選択される基を含む請求項２５に記載の構造。
【請求項２７】
前記光減衰化合物は、フラン、チオフェン、ピロール、ピリジン、ピリミジン、チアジン、オキサジン、アクリジン、チアゾール、ピラゾール、オキサゾール、キナゾリン、およびキノキサリンからなる群から選択される複素環部分を含む請求項２５に記載の構造。
【請求項２８】
前記光減衰化合物は、ケイ素、チタン、ゲルマニウム、スズ、タングステン、鉛、鉄、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、リンおよびアルミニウムからなる群から選択される原子と結合された有機発色団を含む請求項２５に記載の構造。
【請求項２９】
その中に形成された隆起形状を含んだ面を有する基板を与える工程であって、前記隆起形状は、各々上部表面およびサイドウォールを有し、前記サイドウォールは、前記基板の表面と共に、前記隆起形状の間にボトムウォールを形成し、隣接する形状の前記サイドウォール間には各々初期距離が存在する工程と、
コートされた上部表面、サイドウォールおよびボトムウォールを生じさせるために、前記上部表面、サイドウォールおよびボトムウォール上に薄いコンフォーマル層を形成する工程と、
各々対応する初期距離よりも小さい、前記コートされたサイドウォール間の第２の距離を与えるために、少なくともいくつかの前記サイドウォール上の層を保持しつつ、前記ボトムウォールから前記層を実質的に全て除去する工程と、を含んだ隆起形状間の距離を減少させる方法。
【請求項３０】
前記基板は、フォトレジスト層、イオンインプラント層、誘電層、マイクロエレクトロニックウェハ、マイクロエレクトロメカニカルシステム構造、およびマイクロエレクトロメカニカルシステムの機能表面からなる群から選択される請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記層は、前記形成する工程の後、少なくとも約４０％の等角性を有する請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記層は、前記形成する工程の後、約１０〜２０００Åの厚さを有する請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記形成する工程は、ＣＶＤプロセス、プラズマ増速ＣＶＤプロセス、ＰＶＤプロセス、原子層デポジションプロセス、電子ビーム照射、および紫外線照射プロセスからなる群から選択されるプロセスによって前記層を形成することを含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記第２の距離は、前記初期距離よりも少なくとも約５％小さい請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記形成する工程は、前記層を約２０〜２０００Å／分の速度でデポジットすることを含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記層は、ある量のモノマー類を含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
前記モノマー類は、光減衰化合物を含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
前記光減衰化合物は、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、脂環式基、ヘテロアリール（ｈｅｔａｒｙｌ）基、ハロゲン基、シアノ基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、アルコール基、フェノール基、ニトロ基、アミン基、アミド基およびアセトアミド基からなる群から選択される基を含む請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記光減衰化合物は、フラン、チオフェン、ピロール、ピリジン、ピリミジン、チアジン、オキサジン、アクリジン、チアゾール、ピラゾール、オキサゾール、キナゾリン、およびキノキサリンからなる群から選択される複素環部分を含む請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記光減衰化合物は、ケイ素、チタン、ゲルマニウム、スズ、タングステン、鉛、鉄、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、リンおよびアルミニウムからなる群から選択される原子と結合された有機発色団を含む請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
表面およびその上に形成された隆起形状を有するフォトレジスト層を与える工程であって、前記隆起形状は、各々上部表面およびサイドウォールを有し、前記サイドウォールは、前記基板の表面と共に、前記隆起形状の間にボトムウォールを形成し、隣接する形状の前記サイドウォール間には各々初期距離が存在する工程と、
前記上部表面、サイドウォールおよびボトムウォール上に薄いコンフォーマル層を形成する工程と、を含む隆起形状間の距離を減少させる方法。
【請求項４２】
前記フォトレジストは、マイクロエレクトロニック基板上に保持されている請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記基板は、シリコン、アルミニウム、タングステン、タングステンシリサイド、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム、タンタル、窒化タンタル、金属塩混合物およびＳｉＧｅからなる群から選択される材料よりなる請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記層は、前記形成する工程の後、少なくとも約４０％の等角性を有する請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
前記層は、前記形成する工程の後、約１０〜２０００Åの厚さを有する請求項４１に記載の方法。
【請求項４６】
前記第２の距離は、前記初期距離よりも少なくとも約５％小さい請求項４１に記載の方法。
【請求項４７】
前記形成する工程は、前記層を約２０〜２０００Å／分の速度でデポジットすることを含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４８】
その上に形成された隆起形状を含んだ表面を有する基板であって、前記隆起形状は、各々上部表面およびサイドウォールを有し、前記サイドウォールは、前記基板の表面と共に、前記隆起形状の間にボトムウォールを形成し、隣接する形状の前記サイドウォール間には各々初期距離が存在する基板と、
前記サイドウォール上の有機材料の薄いコーティングと、を含み、
前記ボトムウォールは、実質的に前記層が除去されており、各々隣接する形状の前記コートされたサイドウォール間には第２の距離が存在し、前記第２の距離は、それに対応する前記初期距離よりも小さい、プレカーサ構造。
【請求項４９】
前記基板は、フォトレジスト層、イオンインプラント層、誘電層、マイクロエレクトロニックウェハ、マイクロエレクトロメカニカルシステム構造、およびマイクロエレクトロメカニカルシステムの機能表面からなる群から選択される請求項４８に記載の構造。
【請求項５０】
前記サイドウォール上の前記コーティングは、約１０〜２０００Åの厚さを有する請求項４８に記載の構造。
【請求項５１】
前記第２の距離は、前記初期距離よりも少なくとも約５％小さい請求項４８に記載の構造。
【請求項５２】
前記有機材料は、ある量のモノマー類を含む請求項４８に記載の構造。
【請求項５３】
前記モノマー類は、光減衰化合物を含む請求項５２に記載の構造。
【請求項５４】
前記光減衰化合物は、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、脂環式基、ヘテロアリール（ｈｅｔａｒｙｌ）基、ハロゲン基、シアノ基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、アルコール基、フェノール基、ニトロ基、アミン基、アミド基およびアセトアミド基からなる群から選択される基を含む請求項５３に記載の構造。
【請求項５５】
前記光減衰化合物は、フラン、チオフェン、ピロール、ピリジン、ピリミジン、チアジン、オキサジン、アクリジン、チアゾール、ピラゾール、オキサゾール、キナゾリン、およびキノキサリンからなる群から選択される複素環部分を含む請求項５３に記載の構造。
【請求項５６】
前記光減衰化合物は、ケイ素、チタン、ゲルマニウム、スズ、タングステン、鉛、鉄、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、リンおよびアルミニウムからなる群から選択される原子と結合された有機発色団を含む請求項５３に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
関連出願
本願は、２００２年３月５日に出願された、“リソグラフィパターン縮小方法および部材”と題された仮出願第６０／３６２，２３３号の優先権の利益を主張する。また、この出願は、引用することで本明細書の一部をなす。
【０００２】
発明の分野
本発明は、リソグラフィパターン基板上に薄い均一な膜を形成する方法、該リソグラフィパターン中の全てのギャップを縮小化する方法、およびより小さな寸法を等しく作成する方法に関する。具体的には、本発明は、ＣＶＤおよびプラズマ増速ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）による、有機重合性膜の選択的なデポジションに関する。
【０００３】
従来技術の説明
超大スケールの統合された半導体配線に関連する高密度および高性能への増大する要求は、接続技術において、これに対応した変化を要求している。そのような増大する要求は、低ＲＣ（抵抗キャパシタンス）接続パターン、特に微細化によって課される高アスペクト比を有するサブミクロンバイアコンタクトおよびトレンチ、を提供することに関して満足することが困難になっている。より小さなパターン印刷を与え、それにより半導体のデバイス密度の増加を可能にするために、累進的により短波長の照射装置が使用されるようになってきている。しかし、これにより、長期の調査への多大な投資が必要となり、大きなコストとなっている。フォトリソグラフィにおけるより短波長への進歩により、新たな照射装置、レンズ材料、およびレジスト材料が必要となる。新たに誕生した短波長機器の導入されると、それに続いて、これまでのフォトリソグラフィ世代の装置、材料および方法に技術的な進歩が際だって求められる。結果的に、既にインストールされた不要なウィンドーである、より古い世代のフォトリソグラフィ機器は、大幅に削減され、事実、これら技術の進歩により、このような機器は廃れたものとなっているかもしれない。
【０００４】
リソグラフィギャップを縮小するための改善された、簡単でかつ低コストの方法に対する需要が存在する。また、経済的な方法で、高度なコンフォーマル膜を適用することにより、リソグラフィギャップを正確に減少することに対する需要が存在する。
【０００５】
発明の要約
本発明は、概して、使用するリソグラフィ装置の世代、または適用される他のいかなるフォトリソグラフィエンハンスメント手法とは無関係に、フォトリソグラフィの有効解像度の範囲を拡張する方法に関する。
【０００６】
より詳細には、本発明は、サブミクロン形状を有する基板内のギャップサイズを縮小する方法を提供する。パターン形成された基板（すなわち、その中に形成されたバイアホール、コンタクトホールおよび／またはトレンチ）において、ギャップサイズは、ホールまたはトレンチの幅に当たる。その上に形成された隆起形状を有する基板では、ギャップサイズは隆起形状間の距離に当たる。
【０００７】
本発明の方法では、基板表面に有機材料の薄いコンフォーマル層を適用し、トレンチまたはホールのサイドウォールおよびボトムウォール、ならびに基板表面をむらなくコートする。基板が隆起形状を含む場合、有機材料の薄いコンフォーマル層は、隆起形状のサイドウォールおよび上部表面、ならびに隆起形状間のボトムウォールに適用される。ボトムウォール（および随意に上部の基板表面または上部の形状表面）は、その後、該有機材料を除去するために、除去プロセス（例えば、エッチバック）にかけられる。除去プロセスは、少なくとも約１秒間、好ましく約１秒間〜１分間、より好ましくは約４〜１０秒間実施される。除去ステップの後に残るギャップは、初期のギャップよりもより小さく、またはより狭くなる、構造はその後さらなるプロセス（例えば、パターン転写ステップ、金属デポジション等）にかけることができる。
【０００８】
本発明の方法は、パターンサイズを減少するために、リソグラフィで使用されるいかなるパターニング手法にも適用可能である。適用可能なデバイスレベルの具体例は、イオンインプラント層、ゲート層、ダマシンおよびデュアルダマシンにより作成される接続プロセス、独立した金属層、および誘電パターンニングを含む。また、本発明の方法は、バックエンドパッケージング層や、デポジットされた膜の複数の層が必要なデバイスにも適用可能である。本発明の方法は、超サブミクロン（０．１５μｍ以下）形状を有する大面積の基板上に、高度のコンフォーマルコーティングを与えるのにも有用である。本発明は、より高い性能標準およびより優れた環境安全性を持った、より簡単な方法を与える。最後に、本発明の方法は、高い生産収率が得られ、比較的低コストで、比較的少ない製造およびプロセス時間を必要とする。これにより、従来技術に比べて有意な利点を与える。
【０００９】
好適実施形態の詳細な説明
材料
特定の一群の有機重合材料、および有機金属材料は、デポジション速度および膜均一性を改善し、かつ特定の誘電特性を生じるように設計することができ、場合によっては選択的に合成することができる。好ましいモノマー類は、異なる官能基と結合した光減衰部分を含む。好ましい光減衰部分は、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン等のような、環式構造を含む。好ましい光減衰部分は、フラン、チオフェン、ピロール、ピリジン、ピラジン、チアジン、オキサジン、アクリジン、チアゾール、ピラゾール、オキサゾール、キナゾリン、およびキノキサリンのような複素環式構造を含む。好ましい光減衰有機金属部分は、ケイ素、チタン、ゲルマニウム、スズ、タングステン、鉛、鉄、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、リン、およびアルミニウムに結合した有機発色団を含む。好ましい官能基は、アルキル、アリール、アルコキシ、脂環式、ヘテロアリール（ｈｅｔａｒｙｌ）基、ハロゲン、シアノ、エステル、エーテル、アルデヒド、ケトン、アルコール、フェノール、ニトロ、アミン、アミド、アセトアミドおよび不飽和（二重結合および三重結合）の官能基を含む。また、好ましいモノマー類は、炭素鎖、好ましくはＣ1〜Ｃ20の炭素鎖を含む。モノマー類は、好ましくは約４５０℃未満、より好ましくは約２００℃未満、より好ましくは約１５０℃未満、さらにより好ましくは約１０〜１００℃の融点または沸点を有する。最も好ましいモノマー類は、２−フルオロトルエンおよびパリレンＤを含むデポジション用のモノマー類である。
【００１０】
方法
より詳細には、本発明のＰＥＣＶＤプロセスは、好ましくは、真空下でモノマーにパワーを適用することにより、ある量のモノマー類（固体、液体または気体状態であってよい）をプラズマ状態に転換することを含む。これは、好ましくは、系の圧力を約５〜１０００ｍＴｏｒｒ、より好ましくは約２５〜１５０ｍＴｏｒｒ、最も好ましくは約２５〜１００ｍＴｏｒｒに減圧することで達成される。ＲＦプラズマパワーは、１〜３００ワット程度、より好ましくは約５５〜１５０ワット、最も好ましくは約６０〜８０ワットに設定すべきであり、モードは、約３０％のデューティーサイクルでパルスさせてもよく（すなわち、オン／オフモード、継続的ではない）、またはパルスさせなくてもよい。ガス流量は、通常は０〜５０ｓｃｃｍ程度、より好ましくは２０〜４０ｓｃｃｍ、最も好ましくは約３０ｓｃｃｍに保たれる。
【００１１】
以下の実施例において、モノマー類は、石英チャンバ内でプラズマ状態に気化され、その後、ＰＥＣＶＤプロセスにより、デポジションチャンバ内で、０．２５μｍサイズのバイアホールおよび７０００Å（１：１）のトポグラフィウェハがレジストパターンされた密集（１：１）、半密集（１：２）および孤立した（１：４）ブランク上にデポジットされ、重合させされる。均一なコートを保証するため、基板は約０〜１０ｒｐｍ、より好ましくは約４〜８ｒｐｍ、最も好ましくは約６ｒｐｍで回転させられる。
【００１２】
本発明の方法のＣＶＤプロセスは、モノマー類を昇華させて気体にするのに、充分な温度および圧力を加えることを含む。これは、好ましくは、約５〜１０００ｍＴｏｒｒ、より好ましくは約２５〜１５０ｍＴｏｒｒ、最も好ましくは約２５〜７５ｍＴｏｒｒのベース圧力で、モノマー類を約０〜４５０℃、より好ましくは約６０〜１５０℃、最も好ましくは約１００〜１２５℃の温度に加熱することで達成される。得られた気体は、その後、それにより、気相中のプレカーサを劈開するプロセスにかけられる。この劈開は、通常は熱分解チャンバ内で約４５０〜１０００℃、より好ましくは５００〜８００℃、最も好ましくは６００〜６５０℃に加熱することで実施される。
【００１３】
このプロセスは、不活性ガス（例えば、アルゴン）有り、またはなしで実施することができる。ガス流量は、好ましくは、約１０〜５０ｓｃｃｍ、より好ましくは約２０〜４０ｓｃｃｍ、最も好ましくは約３０ｓｃｃｍに保持される。最後に、劈開された化合物は、デポジションチャンバ内で、ＣＶＤプロセスにより、０．２５μｍサイズのバイアホールおよび７０００Å（１：１）のトポグラフィウェハがレジストパターンされた密集（１：１）、半密集（１：２）、および孤立した（１：４）ブランク上に重合させられる。均一なコートを保証するため、基板は、好ましくは約０〜１０ｒｐｍ、より好ましくは約４〜８ｒｐｍ、最も好ましくは約６ｒｐｍで回転させられる。
【００１４】
図１は、本発明のギャップ縮小方法の１実施形態を図示している。基板スタック１０が与えられる。スタック１０は、基板１２、随意の下にある膜（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ  ｆｉｌｍ）１２、およびフォトレジスト層１６を含む。基板１２は、シリコン、アルミニウム、タングステン、ケイ化物、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム、タンタル、窒化タンタル、金属塩混合物、およびＳｉＧｅからなる群から選択される。
【００１５】
図示するように、フォトレジスト層１６は、バイアまたはトレンチ１８、および上部表面１９を含むようにパターン形成されている。バイアまたはトレンチ１８は、各々サイドウォール２０およびボトムウォール２２を有する。各バイアまたはトレンチは、初期幅“Ｗ1”を有する。次のステップでは、上部表面１９、サイドウォール２０およびボトムウォール２２に有機材料の薄いコンフォーマル層（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ  ｌａｙｅｒ）２４が適用される（例えば、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、原子層デポジション）、電子ビーム照射、紫外線照射プロセスにより）。層２４の厚さは、約１０〜２０００Å、より好ましくは約１００〜５００Åである。厚さは、好ましくは約２０〜２０００Å／ｍｉｎ、より好ましくは約５０〜１０００Å／ｍｉｎ、さらにより好ましくは約１００〜３００Å／ｍｉｎのデポジション速度で調節されることが好ましい。
【００１６】
本発明によりデポジットさせた層２４は、トポグラフィック表面（本明細書において、約２０００Å以上の隆起形状を有する、および／またはホールの深さが約１００００Å以上のコンタクトまたは、バイアホールもしくはトレンチが形成された表面を指す）上でさえ、高度の正角性を有する。そのようにして、デポジットされた層２４は、少なくとも約４０％、好ましくは少なくとも約６０％、より好ましくは約８５〜１００％のパーセント正角性を有する。ここで、パーセント正角性は、下記式で定義される。
１００×（位置Ａでの膜厚−位置Ｂでの膜厚）／位置Ａでの膜厚
式中、“Ａ”はターゲット形状が隆起形状である場合は、上部表面の中心点であり、ターゲット形状がコンタクトまたはバイアホールである場合は、底部表面の中心点である。“Ｂ”は、ターゲット形状のエッジと、該ターゲット形状に最も近い形状のエッジとの間の中間点である。パーセント正角性の定義として用いる場合、“形状”および“ターゲット形状”は、隆起形状、およびコンタクトまたはバイアホールのことを言う。また、この定義として用いる場合、ターゲット形状の“エッジ”は、ターゲット形状が隆起形状である場合は、ターゲット形状を形成するサイドウォールの底部を意味し、ターゲット形状が凹形状である場合、コンタクトまたはバイアホールの上部エッジを意味する。
【００１７】
再度図１を参照すると、本発明の方法の第３のステップでは、コンフォーマル層２４は、好ましくは、サイドウォール２０上の該層２４の部分を除いて、ボトムウォール２２である該層２４の部分を実質的に全て（すなわち、少なくとも約９８％、好ましくは約１００％）除去するために、方向性エッチバックプロセス（例えば、プラズマエッチ）にかけられる。この結果、各バイアまたはトレンチは、Ｗ1よりも小さい第２の幅“Ｗ2”を有する。好ましくは、Ｗ2はＷ1よりも少なくとも約５％、より好ましくは約５０〜９９％、さらにより好ましくは約３０〜５０％小さい。図１に関する、上述の議論では、本発明により、バイアまたはトレンチの幅が減少される状況について焦点が当てられているが、本発明の方法は、形状間の距離またはギャップを減少させることが必要な隆起形状を有する基板にも好ましく適用することができる。これらの例において、形状間の距離は、バイアまたはトレンチの幅の減少と同じ量で減少させることができる。最後に、図１では、本発明の方法により、パターン形成されたレジスト中のギャップを減少する状況が示されているが、本発明の方法は、多数の他のタイプの層および材料について、ギャップサイズを減少させるために使用することができる。これらのいくつかは、イオンインプラント層、マイクロエレクトロニックウェハ、およびマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）構造、ならびにＭＥＭＳまたは他のマイクロデバイスの機能表面を含む。
【００１８】
実施例
以下の実施例は、本発明による好ましい方法を示す。但し、これらの実施例は、説明のために与えられており、何ら本発明の包括的な範囲を制限するものではないと理解される。
【００１９】
実施例１
ＰＥＣＶＤによる、バイアウェハ上への２−フルオロトルエンのデポジション
０．２５μｍのサイズのバイアホールがレジストパターンされた、密集（１：１）、半密集（１：２）および孤立した（１：４）ブランク上に、プラズマ増速ＣＶＤによって、０．２ｇの２−フルオロトルエン（構造Ａ、シグマ−アルドリッチカンパニー）を重合させて、有機重合性の薄膜を作製した。デポジション時、圧力は３０〜３５ｍＴｏｒｒ程度に保持し、温度は室温（約２３℃）であった。ＲＦプラズマパワーは３３ワットに設定し、１００／５０（オン／オフ）ｍｓｅｃでパルスさせた。ガス流量は、アルゴンガスを用いて、３０ｓｃｃｍに保持した。均一なコートを保証するため、基板は６ｒｐｍで回転させた。２−フルオロトルエンは、１４０Å／ｍｉｎの速度でデポジットさせた。これらのサンプルを図２（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００２０】
実施例２
ＰＥＣＶＤによる、トポグラフィウェハ上への２−フルオロトルエンのデポジション
７０００Å（１：１）トポグラフィウェハ上に、プラズマ増速ＣＶＤによって、０．２ｇの２−フルオロトルエンを重合させて、有機重合性の薄膜を作製した。デポジション時、圧力は２５ｍＴｏｒｒ程度に保持し、温度は室温（約２３℃）であった。ＲＦプラズマパワーは６０ワットに設定し、１００／５０（オン／オフ）ｍｓｅｃでパルスさせた。ガス流量は、アルゴンガスを用いて、３０ｓｃｃｍに保持した。均一なコートを保証するため、基板は６ｒｐｍで回転させた。２−フルオロトルエンは、１５０Å／ｍｉｎの速度でデポジットさせた。これらのサンプルを図３（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００２１】
実施例３
ＣＶＤによるバイアウェハ上へのパリレンのデポジション
０．２５μｍサイズのバイアホールがレジストパターンされた密集（１：１）、半密集（１：２）および孤立した（１：４）ブランク上に、ＣＶＤプロセスによって、０．２ｇのパリレンＤ（構造Ｂ、スペシャリティコーティングカンパニー）を重合させて、有機重合性の薄膜を作製した。デポジション時、圧力は５０ｍＴｏｒｒ程度に保持し、昇華温度は１２５℃に保持し、熱分解温度は５５０℃に保持した。均一なコートを保証するため、基板は６ｒｐｍで回転させた。パリレンＤは、５０Å／ｍｉｎの速度でデポジットさせた。
【００２２】
実施例４
ＣＶＤによる、トポグラフィウェハ上へのパリレンＤのデポジション
７０００Å（１：１）トポグラフィウェハ上に、ＣＶＤにプロセスにより、０．２ｇのパリレンＤを重合させて、有機重合性の薄膜を作製した。デポジション時、圧力は５０ｍＴｏｒｒ程度に保持し、昇華温度は１２５℃に保持し、熱分解温度は５５０℃に保持した。均一なコートを保証するため、基板は６ｒｐｍで回転させた。パリレンＤは、５０Å／ｍｉｎの速度でデポジットさせた。
【００２３】
実施例５
エッチバックプロセス
ＣＶＤ／ＰＥＣＶＤデポジションプロセスの後、元のレジストパターン構造の表面および基底部からデポジットされた膜を除去するために、高度に方向性を有するドライプラズマエッチバックプロセスを実施することができる。これにより、パターンのサイドウォール上にデポジットされた膜のみ残される。パターンから基板への標準的なパターン転写は、下にある表面をエッチングすることによって得ることができる。レジスト材料および残りのＣＶＤ／ＰＥＣＶＤ膜は、その後、所望のデバイス層を残して、基板から除去される。
【００２４】
図４（ａ）〜（ｃ）は、図２（ｂ）について記載したような、ＰＥＣＶＤプロセスによって、２−フルオロトルエンでコーティングした後、２秒、４秒、および１０秒等方性エッチングをした半密集（１：２）のバイアを示した写真である。寸法は、ＮＩＨ画像ソフトウェアを用いて測定した。エッチングは、２秒、４秒、５秒および１０秒のインターバルで実施した。詳細なドライエッチングの結果を表１に示した。表１は、デポジションプロセスにより形状サイズが２９４ｎｍから２７３ｎｍに減少したことを示している。
【表１】
2005519480.tif 000003
【００２５】
また、図３（ｂ）から明らかなように、デポジットした膜は、フォトレジスト構造の上部でより厚く（３９Å）、一方、形状の底部では２０Åのみであった。この差が、図４（ｂ）に示すように、レジスト構造を拡大するために、構造の上部にデポジットされた層を残しつつ、構造底部の材料の蓄積をエッチングにより除去することを可能にする。また、本発明のコーティング方法は、バイア内部の不均一な表面を減少させて、より滑らかで、より有益な状態にすることにも注目に値する。
【００２６】
実施例６
デポジション時間の影響
ベルギーのインターユニバーシティマイクロ−エレクトロニックセンター（ＩＭＥＣ）からトポグラフィウェハ（７０００Å，１：１）を入手した。図５（ａ）〜（ｅ）は、ＰＥＣＶＤプロセスにより、７０００Å（１：１）トポグラフィウェハ上に、２−フルオロトルエンを、３分、６分、９分、１２分および１５分デポジションした後の形状サイズの累進的な減少を示した走査型電子顕微鏡写真である。表２は、２つのカラム間でのデポジション時間および形状サイズを示している。また、表２は、４９９ｎｍ（ブランク７０００Åトポグラフィウェハ）から１５分間のデポジション後の３９０ｎｍへの形状サイズの減少を示している。これらの結果が示すように、デポジション時間が増加すると、トレンチのカラム間で、形状サイズの減少が生じる。
【表２】
2005519480.tif 000004
【００２７】
ＣＶＤプロセスにより、レジストパターンされたブランクバイアウェハ上に重合性の薄膜（パリレンＤを含む）がデポジットされた。デポジション速度を調節することにより、パターンの縮小量が調節され、所望の最終的な構造寸法が得られた。図６は、本発明のＣＶＤプロセスにより、レジストパターンされた密集バイア（１：１）上にパリレンＤをデポジションした後の、形状サイズの減少を示したＳＥＭ写真である。
【００２８】
図７は、本発明のＣＶＤプロセスにより、７０００Å（１：１）トポグラフィウェハ上にパリレンＤをデポジションした後の形状サイズの減少を示したＳＥＭ写真である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の方法により、リソグラフィパターン内のギャップを縮小するプロセスを示したフロー図である。
【図２】図２（ａ）は、０．２５μｍ形状サイズの密集（１：１）ブランクバイアを示した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図２（ｂ）は、０．２５μｍ形状サイズの半密集（１：２）のブランクバイアを示したＳＥＭ写真である。図２（ｃ）は、０．２５μｍ形状サイズの孤立した（１：４）ブランクバイアを示したＳＥＭ写真である。
【図３】図３（ａ）は、本発明のＰＥＣＶＤプロセスにより２−フルオロトルエンを用いてコートされた密集（１：１）バイアを示したＳＥＭ写真である。図３（ｂ）は、ＰＥＣＶＤプロセスにより２−フルオロトルエンを用いてコートされた半密集（１：２）バイアを示したＳＥＭ写真である。図３（ｃ）は、ＰＥＣＶＤプロセスにより２−フルオロトルエンを用いてコートされた孤立した（１：４）バイアを示したＳＥＭ写真である。
【図４】図４（ａ）は、本発明のＰＥＣＶＤプロセスにより２−フルオロトルエンを用いてコートし、２秒間のエッチングを実施した後の、エッチングされた半密集（１：２）バイアを示したＳＥＭ写真である。図４（ｂ）は、本発明のＰＥＣＶＤプロセスにより２−フルオロトルエンを用いてコートし、４秒間のエッチングを実施した後の、エッチングされた半密集（１：２）バイアを示したＳＥＭ写真である。図４（ｃ）は、本発明のＰＥＣＶＤプロセスにより２−フルオロトルエンを用いてコートし、１０秒間のエッチングを実施した後の、エッチングされた半密集（１：２）バイアを示したＳＥＭ写真である。
【図５】図５（ａ）は、本発明のＰＥＣＶＤプロセスにより７０００Å（１：１）トポグラフィウェハ上に２−フルオロトルエンを３分間デポジションし後の形状サイズの減少を示したＳＥＭ写真である。図５（ｂ）は、本発明のＰＥＣＶＤプロセスにより７０００Å（１：１）トポグラフィウェハ上に２−フルオロトルエンを６分間デポジションした後の形状サイズの減少を示したＳＥＭ写真である。図５（ｃ）は、本発明のＰＥＣＶＤプロセスにより７０００Å（１：１）トポグラフィウェハ上に２−フルオロトルエンを９分間デポジションした後の形状サイズの減少を示したＳＥＭ写真である。図５（ｄ）は、本発明のＰＥＣＶＤプロセスにより７０００Å（１：１）トポグラフィウェハ上に２−フルオロトルエンを１２分間デポジションした後の形状サイズの減少を示したＳＥＭ写真である。図５（ｅ）は、本発明のＰＥＣＶＤプロセスにより７０００Å（１：１）トポグラフィウェハ上に２−フルオロトルエンを１５分間デポジションさせた後の形状サイズの減少を示したＳＥＭ写真である。
【図６】図６は、本発明のＣＶＤプロセスにより、密集バイア上にパリレンＤをデポジションした後の形状サイズの減少を示したＳＥＭ写真である。
【図７】図７は、本発明のＣＶＤプロセスにより７０００Å（１：１）トポグラフィ上にパリレンＤをデポジションした後の形状サイズの減少を示したＳＥＭ写真である。
【図１】
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【図２（ａ）】
2005519480.tif 000006
【図２（ｂ）】
2005519480.tif 000007
【図２（ｃ）】
2005519480.tif 000008
【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
2005519480.tif 000010
【図３（ｃ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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【図５（ｄ）】
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【図５（ｅ）】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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