(57)【要約】      （修正有）【課題】自己整合型の複数のパターニングプロセスのための対称的なスペーサを形成する方法および装置を提供する【解決手段】方法には、コア材３１４およびターゲット層３０５を含むパターニングされた基板の上に原子層堆積によってギャップ充填材３３８を堆積させることと、基板を平坦化することと、コア材をエッチングして対称的なスペーサを形成することとが含まれる。ギャップ充填材は、フィーチャがアンダーフィルされるように、フィーチャを完全に充填するには不十分な期間において堆積されてよい。【選択図】図３Ｌ
2018085504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法であって、
ギャップを形成するようにパターニングされたコア材と、ターゲット層とを有する前記基板を提供することと、
ギャップ充填材が前記基板上の前記ギャップに堆積するように、ギャップ充填材を前記コア材の上に共形に堆積させることと、
前記基板を平坦化して、前記ギャップ充填材および前記コア材を含む平面を形成することと、
前記コア材を選択的にエッチングして、前記ターゲット層をエッチングするためのマスクとして用いられる対称形状のスペーサを形成することと
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記ギャップ充填材は、原子層堆積によって堆積される、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記ギャップ充填材は、前記ギャップを完全に充填するには不十分な期間において原子層堆積によって堆積される、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記ギャップ充填材は、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、および、酸化チタンからなる群より選択される、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記ギャップは、約ｘ［ｎｍ］未満の開口を有し、前記ギャップ充填材は、前記ギャップ充填材を約０．４×ｘ［ｎｍ］から約０．５×ｘ［ｎｍ］の間の厚さに堆積させるのに十分な期間において堆積する、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
ｘは５０である、方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法であって、
ｘは５０未満である、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記対称形状のスペーサは、前記ギャップ充填材を含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記コア材は炭素を含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記コア材は、スピンオン炭素、ダイヤモンド状炭素、および、ギャップ充填アッシング可能ハードマスクからなる群より選択される、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
前記ギャップ充填材を堆積させることは、前記基板をシリコン含有前駆体および酸化プラズマの交互パルスに曝露することを含む、方法。
【請求項１２】
方法であって、
マスクを形成するスペーサを含む基板を提供することであって、各スペーサは、前記スペーサの上面に垂直な側壁を備え、前記スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成されることと、
前記ギャップ充填材および前記コア材を平坦化して平面を形成することと、
前記コア材を選択的に除去することと、
前記スペーサを前記マスクとして用いてターゲット層をエッチングすることと
を含む、方法。
【請求項１３】
方法であって、
マスクを形成するスペーサを含む基板を提供することであって、各スペーサは、９０°±５°の角度で前記スペーサの上面に交わる側壁を備え、前記スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成されることと、
前記ギャップ充填材および前記コア材を平坦化して平面を形成することと、
前記コア材を選択的に除去することと、
前記スペーサを前記マスクとして用いてターゲット層をエッチングすることと
を含む、方法。
【請求項１４】
方法であって、
ギャップを形成するようにパターニングされたコア材と、ターゲット層とを有する基板を提供することと、
ギャップ充填材が前記基板上の前記ギャップに堆積するように、ギャップ充填材を前記コア材の上に共形に堆積させることと、
前記基板を平坦化して、前記ギャップ充填材および前記コア材を含む平面を形成することと、
前記コア材を選択的にエッチングして、対称形状のスペーサを形成することと、
前記対称形状のスペーサをマスクとして用いて前記ターゲット層をエッチングすることとを含み、
前記対称形状のスペーサは、平坦な上部形状を有し、前記対称形状のスペーサの垂直面が前記対称形状のスペーサの上部水平面から９０°または約９０°に配向されている、方法。
【請求項１５】
方法であって、
ギャップを形成するようにパターニングされたコア材と、ターゲット層とを有する基板を提供することと、
ギャップ充填材が前記基板上の前記ギャップに堆積するように、ギャップ充填材を前記コア材の上に共形に堆積させることと、
前記基板を平坦化して、水平な平坦上部形状を有する前記ギャップ充填材と、前記コア材とを含む平面を形成することと、
前記コア材を選択的にエッチングして、前記ターゲット層をエッチングするためのマスクとして用いられる対称形状のスペーサを形成することと
を含む、方法。
【請求項１６】
方法であって、
ギャップを形成するようにパターニングされたコア材と、ターゲット層とを有する基板を提供することと、
ギャップ充填材が前記基板上の前記ギャップに堆積するように、ギャップ充填材を前記コア材の上に共形に堆積させることと、
前記基板を平坦化して、前記ギャップ充填材および前記コア材を含む平面を形成することと、
前記コア材を選択的にエッチングして、前記ターゲット層をエッチングするためのマスクとして用いられる対称形状のスペーサを形成することとを含み、
前記対称形状のスペーサは、前記対称形状のスペーサの上面に実質的に垂直な側壁を有する、方法。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法であって、
前記マスクの対称形状のスペーサ間の臨界寸法は、約５０ｎｍ未満である、方法。
【請求項１８】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法であって、
前記対称形状のスペーサは、複数のパターニング技術に用いられる、方法。
【請求項１９】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法であって、さらに、
前記ギャップ充填材を堆積させる前に、前記基板の上に別の共形膜を堆積させ前記共形膜を異方性エッチングして、前記コア材の前記側壁上に側壁スペーサを形成することを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記基板を選択的にエッチングして前記対称形状のスペーサを形成することは、前記側壁スペーサに対して選択的に前記コア材および前記ギャップ充填材を除去することを含む、方法。
【請求項２１】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法であって、
前記基板を選択的にエッチングして前記対称形状のスペーサを形成することは、前記ギャップ充填材に対して選択的に前記コア材を除去することを含む、方法。
【請求項２２】
基板をパターニングする装置であって、
１つ以上のプロセスチャンバと、
前記１つ以上のプロセスチャンバおよび関連する流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス流入口と、
低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）発生器と、
高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）発生器と、
少なくとも１つのプロセッサおよびメモリを有するコントローラと、を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサおよび前記メモリは、互いに通信可能に接続され、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記流量制御ハードウェア、前記ＬＦＲＦ発生器、および、前記ＨＦＲＦ発生器と少なくとも動作可能に接続され、
前記メモリは、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦＲＦ発生器、および、前記ＬＦＲＦ発生器を少なくとも制御するように前記少なくとも１つのプロセッサを制御するためのコンピュータ実行可能な命令を記憶して、
ギャップ充填材前駆体の導入を行わせて、ターゲット層を含む基板のコア材の上にギャップ充填材を共形に堆積させ、前記コア材はギャップを形成するようにパターニングされており、前記堆積は前記ギャップ充填材が前記基板上の前記ギャップに堆積するように行われ、
前記基板の平坦化を行わせて、前記ギャップ充填材および前記コア材を含む平面を形成し、
前記コア材の選択的なエッチングを行わせて、前記ターゲット層をエッチングするためのマスクとして用いられる対称形状のスペーサを形成する、装置。
【請求項２３】
基板をパターニングする装置であって、
１つ以上のプロセスチャンバと、
前記１つ以上のプロセスチャンバおよび関連する流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス流入口と、
低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）発生器と、
高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）発生器と、
少なくとも１つのプロセッサおよびメモリを有するコントローラと、を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサおよび前記メモリは、互いに通信可能に接続され、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記流量制御ハードウェア、前記ＬＦＲＦ発生器、および、前記ＨＦＲＦ発生器と少なくとも動作可能に接続され、
前記メモリは、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦＲＦ発生器、および、前記ＬＦＲＦ発生器を少なくとも制御するように前記少なくとも１つのプロセッサを制御するためのコンピュータ実行可能な命令を記憶して、
前記１つ以上のプロセスチャンバへの基板の搬送を行わせ、前記基板は、マスクを形成するスペーサを含み、各スペーサは、前記スペーサの上面に垂直な側壁を備え、前記スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成され、
前記ギャップ充填材および前記コア材の平坦化を行わせて平面を形成し、
前記コア材の選択的な除去を行わせ、
前記スペーサを前記マスクとして用いてターゲット層のエッチングを行わせる、装置。
【請求項２４】
基板をパターニングする装置であって、
１つ以上のプロセスチャンバと、
前記１つ以上のプロセスチャンバおよび関連する流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス流入口と、
低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）発生器と、
高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）発生器と、
少なくとも１つのプロセッサおよびメモリを有するコントローラと、を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサおよび前記メモリは、互いに通信可能に接続され、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦＲＦ発生器、および、前記ＬＦＲＦ発生器と少なくとも動作可能に接続され、
前記メモリは、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦＲＦ発生器、および、前記ＬＦＲＦ発生器を少なくとも制御するように前記少なくとも１つのプロセッサを制御するためのコンピュータ実行可能な命令を記憶して、
前記１つ以上のプロセスチャンバへの基板の搬送を行わせ、前記基板は、マスクを形成するスペーサを含み、各スペーサは、９０°±５°の角度で前記スペーサの上面に交わる側壁を備え、前記スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成され、
前記ギャップ充填材および前記コア材の平坦化を行わせて平面を形成し、
前記コア材の選択的な除去を行わせ、
前記スペーサを前記マスクとして用いてターゲット層のエッチングを行わせる、装置。
【請求項２５】
請求項２２から２４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記コントローラは、さらに、前記ギャップ充填材を堆積させる前に前記基板の上に別の共形膜の堆積を行わせるための命令と、前記共形膜の異方性エッチングを行わせて前記コア材の前記側壁上に側壁スペーサを形成するための命令とを含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
高度集積回路の製作には、半導体の大量生産において小さなフィーチャのパターニングが含まれることが多い。マルチパターニング技術は、１９３ｎｍ液浸リソグラフィなどのリソグラフィ技術に基づいてフィーチャサイズのスケーリングが可能であってよい。自己整合型ダブルパターニングは、マルチパターニング技術の一例である。
【発明の概要】
【０００２】
本明細書では、半導体基板などの基板を処理する方法が提供される。一態様は基板を処理する方法を含み、その方法は、ギャップ形成するようにパターニングされたコア材と、ターゲット層とを有する基板を提供することと、ギャップ充填材が基板上のギャップに堆積するように、ギャップ充填材をコア材の上に共形に堆積させることと、基板を平坦化してギャップ充填材およびコア材を含む平面を形成することと、コア材を選択的にエッチングしてターゲット層をエッチングするためのマスクとして用いられる対称形状のスペーサを形成することとを含む。
【０００３】
様々な実施形態では、ギャップ充填材は、原子層堆積によって堆積される。いくつかの実施形態では、ギャップ充填材は、ギャップを完全に充填するには不十分な期間において原子層堆積によって堆積される。
【０００４】
いくつかの実施形態では、ギャップは約ｘ［ｎｍ］未満の開口を有し、ギャップ充填材は、ギャップ充填材を約０．４×ｘ［ｎｍ］から約０．５×ｘ［ｎｍ］の間の厚さに堆積させるのに十分な期間において堆積する。いくつかの実施形態では、ｘは５０であり、いくつかの実施形態では、ｘは５０未満である。
【０００５】
いくつかの実施形態では、ギャップ充填材は、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、および、酸化チタンのいずれか１つである。
【０００６】
いくつかの実施形態では、マスクにおける対称形状のスペーサ間の臨界寸法は、約５０ｎｍ未満である。対称形状のスペーサは、複数のパターニング技術に用いられてよい。いくつかの実施形態では、ギャップ充填材を堆積することと基板を平坦化することは、ピッチウォーキングを低減させる。様々な実施形態では、対称形状のスペーサは、ギャップ充填材を含む。
【０００７】
この方法は、また、ギャップ充填材を堆積させる前に基板の上に別の共形膜を堆積し、別の共形膜を異方的にエッチングしてコア材の側壁上に側壁スペーサを形成することを含んでもよい。様々な実施形態では、基板を選択的にエッチングして対称形状のスペーサを形成することは、側壁スペーサに対して選択的にコア材およびギャップ充填材を除去することを含む。基板を選択的にエッチングして対称形状のスペーサを形成することは、ギャップ充填材に対して選択的にコア材を除去することを含んでよい。
【０００８】
様々な実施形態では、コア材は、スピンオン炭素、ダイヤモンド状炭素、および／または、ギャップ充填アッシング可能ハードマスクのいずれかであってよい。
【０００９】
様々な実施形態では、ギャップ充填材を堆積させることは、基板をシリコン含有前駆体および酸化プラズマの交互パルスに曝露することを含む。
【００１０】
別の態様が含む方法は、マスクを形成するスペーサを含む基板を提供することであって、各スペーサは、スペーサの上面に垂直な側壁を備え、スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成されることと、ギャップ充填材およびコア材を平坦化して平面を形成することと、コア材を選択的に除去することと、スペーサをマスクとして用いてターゲット層をエッチングすることとを含む。様々な実施形態では、マスクは約５０ｎｍ未満のピッチを有する。
【００１１】
様々な実施形態では、ギャップ充填材は、原子層堆積によって堆積される。いくつかの実施形態では、ギャップ充填材は、ギャップを完全に充填するには不十分は期間において原子層堆積によって堆積される。
【００１２】
いくつかの実施形態では、ギャップ充填材は、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、および、酸化チタンからなる群より選択される。
【００１３】
対称形状のスペーサは、複数のパターニング技術に用いられてよい。いくつかの実施形態では、ギャップ充填材を堆積させることと基板を平坦化することとは、ピッチウォーキングを低減させる。様々な実施形態では、対称形状のスペーサは、ギャップ充填材を含む。
【００１４】
様々な実施形態では、コア材は炭素を含む。コア材は、スピンオン炭素、ダイヤモンド状炭素、および／または、ギャップ充填アッシング可能ハードマスクのいずれかであってよい。
【００１５】
様々な実施形態では、ギャップ充填材を堆積させることは、基板をシリコン含有前駆体および酸化プラズマの交互パルスに曝露することを含む。
【００１６】
別の態様が含む方法は、マスクを形成するスペーサを含む基板を提供することであって、各スペーサは、９０°±５°の角度でスペーサの上面に交わる側壁を備え、スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成されることと、ギャップ充填材およびコア材を平坦化して平面を形成することと、コア材を選択的に除去することと、スペーサをマスクとして用いてターゲット層をエッチングすることとを含む。
【００１７】
様々な実施形態では、ギャップ充填材は、原子層堆積によって堆積される。いくつかの実施形態では、ギャップ充填材は、ギャップを完全に充填するには不十分な期間において原子層堆積によって堆積される。
【００１８】
いくつかの実施形態では、ギャップ充填材は、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、および、酸化チタンのいずれかである。
【００１９】
対称形状のスペーサは、複数のパターニング技術に用いられてよい。いくつかの実施形態では、ギャップ充填材を堆積させることと基板を平坦化することとは、ピッチウォーキングを低減させる。様々な実施形態では、対称形状のスペーサは、ギャップ充填材を含む。
【００２０】
様々な実施形態では、コア材は炭素を含む。コア材は、スピンオン炭素、ダイヤモンド状炭素、および／または、ギャップ充填アッシング可能ハードマスクのいずれかであってよい。
【００２１】
様々な実施形態では、ギャップ充填材を堆積させることは、基板をシリコン含有前駆体および酸化プラズマの交互パルスに曝露することを含む。
【００２２】
別の態様は、基板をパターニングする装置を含み、この装置は、１つ以上のプロセスチャンバと、１つ以上のプロセスチャンバおよび関連する流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス流入口と、低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）発生器と、高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）発生器と、少なくとも１つのプロセッサおよびメモリを有するコントローラとを備え、少なくとも１つのプロセッサおよびメモリは、互いに通信可能に接続され、少なくとも１つのプロセッサは、流量制御ハードウェア、ＬＦＲＦ発生器、および、ＨＦＲＦ発生器と少なくとも動作可能に接続され、メモリは、流量制御ハードウェア、ＨＦＲＦ発生器、および、ＬＦＲＦ発生器を少なくとも制御するように少なくとも１つのプロセッサを制御するためのコンピュータ実行可能な命令を記憶して：ギャップ充填材前駆体を導入してターゲット層を含む基板のコア材の上にギャップ充填材を共形に堆積させ、コア材はギャップを形成するためにパターニングされ、堆積はギャップ充填材が基板上のギャップに堆積するように行われ、基板を平坦化してギャップ充填材およびコア材を含む平面を形成し、コア材を選択的にエッチングしてターゲット層をエッチングするためのマスクとして用いられる対称形状のスペーサを形成する。
【００２３】
別の態様は、基板をパターニングする装置を含み、この装置は、１つ以上のプロセスチャンバと、１つ以上のプロセスチャンバおよび関連する流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス流入口と、低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）発生器と、高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）発生器と、少なくとも１つのプロセッサおよびメモリを有するコントローラとを備え、少なくとも１つのプロセッサおよびメモリは、互いに通信可能に接続され、少なくとも１つのプロセッサは、流量制御ハードウェア、ＬＦＲＦ発生器、および、ＨＦＲＦ発生器と少なくとも動作可能に接続され、メモリは、流量制御ハードウェア、ＨＦＲＦ発生器、および、ＬＦＲＦ発生器を少なくとも制御するように少なくとも１つのプロセッサを制御するためのコンピュータ実行可能な命令を記憶して：マスクを形成するスペーサを含む基板を１つ以上のプロセスチャンバに搬送し、各スペーサは、スペーサの上面に垂直な側壁を備え、スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成され、充填材およびコア材を平坦化して平面を形成し、コア材を選択的に除去し、スペーサをマスクとして用いてターゲット層をエッチングする。様々な実施形態では、マスクは約５０ｎｍ未満のピッチを有する。
【００２４】
別の態様は、基板をパターニングする装置を含み、この装置は、１つ以上のプロセスチャンバと、１つ以上のプロセスチャンバおよび関連する流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス流入口と、低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）発生器と、高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）発生器と、少なくとも１つのプロセッサおよびメモリを有するコントローラとを備え、少なくとも１つのプロセッサおよびメモリは、互いに通信可能に接続され、少なくとも１つのプロセッサは、流量制御ハードウェア、ＬＦＲＦ発生器、および、ＨＦＲＦ発生器と少なくとも動作可能に接続され、メモリは、流量制御ハードウェア、ＨＦＲＦ発生器、および、ＬＦＲＦ発生器を少なくとも制御するように少なくとも１つのプロセッサを制御するためのコンピュータ実行可能な命令を記憶して：マスクを形成するスペーサを含む基板を１つ以上のプロセスチャンバに搬送し、各スペーサは、９０°±５°の角度でスペーサの上面に交わる側壁を備え、スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成され、充填材およびコア材を平坦化して平面を形成し、コア材を選択的に除去し、スペーサをマスクとして用いてターゲット層をエッチングする。
【００２５】
これらの態様および他の態様は、図面を参照して以下にさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】クアッドパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図１Ｂ】クアッドパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図１Ｃ】クアッドパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図１Ｄ】クアッドパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図１Ｅ】クアッドパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図１Ｆ】クアッドパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図１Ｇ】クアッドパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図１Ｈ】クアッドパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図１Ｉ】クアッドパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図１Ｊ】クアッドパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【００２７】
【図２】特定の開示の実施形態に従って実施された方法の動作を表すプロセスフロー図。
【００２８】
【図３Ａ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図３Ｂ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図３Ｃ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図３Ｄ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図３Ｅ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図３Ｆ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図３Ｇ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【００２９】
【図３Ｈ】特定の開示の実施形態に従ってフィーチャをアンダーフィルするための例示的なスキームにおける基板の概略図。
【図３Ｉ】特定の開示の実施形態に従ってフィーチャをアンダーフィルするための例示的なスキームにおける基板の概略図。
【００３０】
【図３Ｊ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図３Ｋ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図３Ｌ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図３Ｍ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図３Ｎ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【図３Ｏ】特定の開示の実施形態に従って実施されたパターニングスキームの一例における基板の概略図。
【００３１】
【図３Ｐ】特定の開示の実施形態に従ってフィーチャをアンダーフィルするための例示的なスキームにおける基板の概略図。
【図３Ｑ】特定の開示の実施形態に従ってフィーチャをアンダーフィルするための例示的なスキームにおける基板の概略図。
【図３Ｒ】特定の開示の実施形態に従ってフィーチャをアンダーフィルするための例示的なスキームにおける基板の概略図。
【００３２】
【図４】特定の開示の実施形態を実施するための例示的なプロセスチャンバの概略図。
【図５】特定の開示の実施形態を実施するための例示的なプロセスツールの概略図。
【００３３】
【図６】特定の開示の実施形態を実施するための例示的なプロセスチャンバの概略図。
【図７】特定の開示の実施形態を実施するための例示的なプロセスツールの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下の説明では、本実施形態の十分な理解を提供するために多くの特定の詳細が記載される。開示の実施形態は、これらの特定の詳細の一部または全てなしで実行されてよい。他の例では、周知のプロセス動作は、開示の実施形態を不必要に曖昧にしないように詳細には説明されていない。開示の実施形態は特定の実施形態と併せて説明されるが、開示の実施形態を限定する意図はないことが理解されるだろう。
【００３５】
多くの半導体製造プロセスでは、パターニング方法が用いられる。特に、マルチパターニングは、その光学的限界を超えてリソグラフィ技術を拡充するのに用いられてきた。ダブルパターニングおよびクアッドパターニングは、その光学的限界を超えてリソグラフィ技術を拡充するのに用いられる例示的な技術であり、ダブルパターニングは、今や業界内で約８０ｎｍ未満のピッチに広く用いられている。現在のダブルパターニング技術は、トレンチをパターニングするために２つのマスキングステップを伴う側壁スペーサを用いることが多い。ポジ型およびネガ型両方のダブルパターニングプロセスにおけるダブルパターニング（特に、ラインパターニング）の方法は、スペーサおよびマスクの使用を含んでいる。スペーサは、パターニングされたコア上にプラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）によって堆積され、より小さいピッチのパターンを形成するのに用いられてよい。装置が小型化し、ピッチが縮小するにつれて、スペーサの傾き、ラインの曲がり、および、パターニングされたスペーサの潰れなどの問題が起こり、その結果、装置の故障を引き起こす可能性がある。特に、コア層が焼成されて除去されるときに、スペーサの傾きによるピッチウォーキングが見られる。
【００３６】
図１Ａ〜図１Ｊは、ピッチウォーキングをもたらすクアッドパターニングスキームにおける基板の例示的な概略図である。図１Ａは、第２のコア１０３、ターゲット層１０５、および、下層１０７の上に、リソグラフィによって画定されたまたはパターニングされた第１のコア１０１を有する基板を示す。当業者は、本明細書で説明される半導体処理に適した多層スタックには、エッチング停止層、キャップ層、および、他の下層などの他の層も含まれてよいことを理解するだろう。
【００３７】
パターニングされた第１のコア１０１は、フォトレジストであってよい、または、非晶質炭素材もしくは非晶質シリコン材を含んでよい。パターニングされた第１のコア１０１は、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）などの任意の適した堆積技術によって第２のコア１０３の上に堆積されてよく、堆積技術には、堆積チャンバ内で炭化水素前駆体を含む堆積ガスからプラズマを生成することが含まれてよい。炭化水素前駆体は、化学式ＣxＨy（ｘは２から１０の間の整数、ｙは２から２４の間の整数）によって定義されてよい。例には、メタン（ＣＨ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、プロピレン（Ｃ3Ｈ6）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）、シクロヘキサン（Ｃ6Ｈ12）、ベンゼン（Ｃ6Ｈ6）、および、トルエン（Ｃ7Ｈ8）が含まれる。高周波（ＨＦ）電力および低周波（ＬＦ）電力を含む二重無線周波数（ＲＦ）プラズマ源が用いられてよい。
【００３８】
第２のコア１０３の下にはターゲット層１０５がある。ターゲット層１０５は、最終的にパターニングされる層であってよい。ターゲット層１０５は、半導体、誘電体、または、他の層であってよく、例えば、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、または、窒化チタン（ＴｉＮ）からなってよい。ターゲット層１０５は、原子層堆積（ＡＬＤ）、ＰＥＡＬＤ、化学気相堆積（ＣＶＤ）、または、他の適した堆積技術によって堆積されてよい。
【００３９】
図１Ｂでは、第１の共形膜１０９がパターニングされた第１のコア１０１の上に堆積されている。第１の共形膜１０９は、いくつかの実施形態では、ＡＬＤまたはＰＥＡＬＤによって堆積されてよい。第１の共形膜１０９は異方的にエッチングされて、図１Ｃに示されるような第１のスペーサ１１９が形成される。第１のスペーサ１１９は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）もしくは酸化チタン（ＴｉＯ2）などの酸化物、または、窒化シリコン（ＳｉＮ）などの窒化物であってよい。第１のスペーサ１１９のパターンは、次の層をパターニングするのに用いられる。本明細書で用いられる「スペーサ」との単語は、コア材に隣接するマスク材を意味することが理解されるだろう。
【００４０】
図１Ｄでは、パターニングされた第１のコア１０１が選択的にエッチングされて、基板上に自立する第１のスペーサ１１９が残される。本明細書で用いられる選択的除去または選択的エッチングは、ある材料の別の材料に対する選択的なエッチングとして定義される。例えば、図１Ｄでは、パターニングされた第１のコアは、第１のスペーサ１１９に対して選択的にエッチングされる。いくつかの実施形態では、第１の材料が第２の材料に選択的にエッチングされる場合、一定期間に第１の材料が第２の材料より多くエッチングされるように、第１の材料のエッチング速度は第２の材料のエッチング速度より速いことが理解されるだろう。
【００４１】
第１のスペーサ１１９のパターンは、約５０ｎｍのピッチを有してよい。臨界寸法がかなり大きいため、これより大きい臨界寸法ではピッチウォーキングのリスクはほとんどない。
【００４２】
図１Ｅでは、第２のコア層１０３がパターニングされたスペーサ１１９をマスクとして用いてエッチングされることで、パターンが第２のコア層１０３に転写されて、パターニングされた第２のコア１１３が形成される。パターニングされた第２のコア１１３は、第２のコア層１０３をエッチングするのに適しているがパターニングされたスペーサ１１９をエッチングするのには適さない化学物質を用いてエッチングされてよい。パターニングされた第２のコア１１３は、非晶質炭素層、非晶質シリコン層、または、ポリメタクリル酸メチル、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）、もしくは、フェノールホルムアルデヒド樹脂などのフォトレジストであってよい。
【００４３】
図１Ｆでは、第１のスペーサ１１９が選択的に除去されて、パターニングされた第２のコア１１３が残される。一例では、スペーサは、ＣＨＦ3および／またはＣＦ4を流入させることによって除去されてよい。
【００４４】
図１Ｇでは、第２の共形膜１２０が、パターニングされた第２のコア１１３の上に堆積される。第２の共形膜１２０は、ＡＬＤまたはＰＥＡＬＤによって堆積された誘電材料であってよい。例えば、いくつかの実施形態では、第２の共形膜１２０は酸化シリコンであってよい。いくつかの実施形態では、第２の共形膜１２０は、第１の共形膜１０９と同様または類似の組成物を有してよい。
【００４５】
図１Ｈでは、第２の共形膜１２０が異方的にエッチングされて、パターニングされた第２のコア１１３の側面に位置する第２のスペーサ１２１が形成される。図１Ｉでは、パターニングされた第２のコア１１３が選択的に除去されて、自立する第２のスペーサ１２５が残される。ここで、パターニングされた第２のコア１１３は、図１Ｄにおいてパターニングされた第１のコア１０１のエッチングと同様または類似の化学物質を用いてエッチングされてよい。
【００４６】
図１Ｊでは、第２のスペーサ１２５のパターンがターゲット層１０５に転写されるときは、パターニングされたターゲット層１１５は、全て異なる値であってよい様々な臨界寸法α、β、および、γを有する。スペーサ１２５の非対称性は、ターゲット層を形成するための不均一なエッチングを招き、それによってピッチウォーキングが起こる。非対称なスペーサ１２５を用いるターゲット層１０５のエッチングによって、ターゲット層の斜めエッチングを引き起こすエッチング種のイオン角度分布が起こる。パターニングされたコア材の除去中のドライエッチング条件がシャドーイング効果をもたらすため、このプロセスは部分的にピッチウォーキングを引き起こす。
【００４７】
現在のパターニングスキームおよび技術は、ピッチウォーキングなしでターゲット層をエッチングするのに用いられうるスペーサを形成するには不十分である。本明細書で提供されるのは、原子層堆積ギャップ充填技術を用いて対称的なスペーサを形成するための方法および装置である。対称的なスペーサは、ターゲット層をエッチングするためのスペーサのマスクとしての使用がピッチウォーキングをもたらさないように、および／または、ピッチウォーキングを低減させるように、改善された上部形状を提供する。対称的なスペーサは、約９０°±５°の点で交わる鋭利な角部を含む。開示の実施形態は、スペーサの上面に垂直な、または、実質的に垂直な側壁を有するスペーサを形成する。実質的に垂直とは、本明細書では、９０°±５°の角度を有するとして定義される。方法は、ＡＬＤを用いてパターニングされた基板の上のフィーチャを充填、または、部分的に充填して基板上に被りを形成することと、基板を平坦化することと、ギャップ充填材およびコア材を除去して対称的なスペーサを形成することとを含む。対称的とは、本明細書では、コア材が除去されて自立するスペーサが残った後に、スペーサの両側に実質的に同じ形状を有することとして定義される。例えば、対称的なスペーサは、スペーサの上部水平面から９０°または約９０°に配向されたスペーサの垂直面を備える平坦な上部形状を有してよい。
【００４８】
図２は、特定の開示の実施形態に従って実施される方法の動作を表すプロセスフロー図である。図２の１つ以上の動作は、様々な実施形態で実施されてよい。いくつかの実施形態では、図２で説明される動作の１つのみが実施される。例えば、いくつかの実施形態では、マスクとして形成された対称的なスペーサを備える基板が提供され、マスクを用いてターゲット層をエッチングするために動作２１５のみが実施される。別の例では、基板が提供され、コア材を除去して対称的なスペーサをマスクとして形成するために動作２１１のみが用いられる。これらの実施形態および他の実施形態は、図２に関連して説明されたいずれか１つ以上の動作を用いて実施されてよいことが理解されるだろう。
【００４９】
動作２０１では、パターニングされたコア材およびターゲット層を有する基板が提供される。パターニングされたコア材は、フォトレジストであってよい、または、非晶質炭素材もしくは非晶質シリコン材からなってよい。いくつかの実施形態では、コア材は透明であってよい。コア材は、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）などの堆積技術によって堆積され、その堆積技術には、基板を収容する堆積チャンバ内で炭化水素前駆体を含む堆積ガスからプラズマを生成することが含まれてよい。炭化水素前駆体は、化学式ＣaＨb（ａは２から１０の間の整数、ｂは２から２４の間の整数）によって定義されてよい。例には、メタン（ＣＨ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、プロピレン（Ｃ3Ｈ6）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）、シクロヘキサン（Ｃ6Ｈ12）、ベンゼン（Ｃ6Ｈ6）、および、トルエン（Ｃ7Ｈ8）が含まれる。高周波（ＨＦ）電力および低周波（ＬＦ）電力を含む二重周波数（ＲＦ）プラズマ源が用いられてよい。コア材は、パターニングされる前にターゲット層の上に堆積される。ターゲット層は、最終的にパターニングされる層であってよい。ターゲット層は、半導体、誘電体、または、他の層であってよく、例えば、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、または、窒化チタン（ＴｉＮ）からなってよい。ターゲット層は、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、または、別の適した堆積技術によって堆積されてよい。
【００５０】
動作２０３では、スペーサ材を含む共形膜がパターニングされたコア材の上に堆積され、共形膜が異方的にエッチングされてパターニングされたコア材の側壁に水平なスペーサが形成される。図３Ａは、下層３０７、ターゲット層３０５、パターニングされたコア材３１３、および、スペーサ３２１を含む例示的な基板の概略図を提供する。これは、図２の動作２０３実施後の基板上のパターンの例である。動作２０３は、図３Ｊ〜図３Ｏに関連して以下に説明されるように、いくつかの実施形態では任意であってよい。
【００５１】
図２に戻ると、動作２０６では、ギャップ充填材がＡＬＤによって基板の上に堆積される。ギャップ充填材は、シリコン含有材であってよい、または、いくつかの実施形態では、チタン含有材であってよい。例には、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、および、酸化チタンが含まれる。ギャップ充填材は、約５０℃から約４００℃の間、または、約１００℃未満（例えば、約５０℃）などの任意の適した温度で堆積されてよい。ギャップ充填材は、ビス（ジエチルアミノ）シラン、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）シラン、および、ジイソプロピルアミノシランなどの任意の適した前駆体を用いて堆積されてよい。
【００５２】
ギャップ充填材は、ＡＬＤを用いて共形に堆積される。ＡＬＤは、一連の自己制限反応を用いて材料の薄膜を堆積させる技術である。ＡＬＤプロセスは、表面媒介堆積反応を用いて膜を周期的に一層ベースで堆積させる。例として、ＡＬＤサイクルは次の動作を含んでよい：（ｉ）前駆体の供給／吸着、（ｉｉ）チャンバからの前駆体のパージ、（ｉｉｉ）第２の反応剤の供給および任意でのプラズマ点火、および（ｉｖ）チャンバからの副生成物のパージ。基板の表面に膜を形成するための第２の反応剤と吸着した前駆体との間の反応は、膜の組成物および性質（不均一性、圧力、ウェットエッチング速度、ドライエッチング速度、電気特性（例えば、耐圧および漏洩電流）など）に影響を与える。
【００５３】
ＡＬＤプロセスの一例では、表面活性部位群を含む基板表面は、基板を収容するチャンバに供給された量でシリコン含有前駆体などの第１の前駆体の気相分布に曝露される。この第１の前駆体の化学吸着種、および／または、物理吸着分子を含む第１の前駆体の分子は、基板表面上に吸着する。本明細書に説明されるように化合物が基板表面に吸着するときは、吸着層は、化合物だけでなく化合物の派生物も含んでよいことを理解されたい。例えば、シリコン含有前駆体の吸着層は、シリコン含有前駆体だけでなくシリコン含有前駆体の派生物も含んでよい。第１の前駆体の投与後、チャンバは次に、主に吸着種または吸着種のみが残るように、気相に残る第１の前駆体のほとんどまたは全てを除去するように排気される。いくつかの実施形態では、チャンバは完全に排気されなくてもよい。例えば、リアクタは、気相中の第１の前駆体の分圧が反応を緩和するのに十分なほど低くなるように排気されてよい。酸素含有ガスなどの第２の反応剤は、これらの分子のいくつかが表面に吸着した第１の前駆体と反応するようにチャンバに導入される。いくつかのプロセスでは、第２の反応剤は、吸着した第１の前駆体と直ちに反応する。他の実施形態では、第２の反応剤は、プラズマなどの活性源が時間的に印加された後にのみ反応する。チャンバは次に、第２の反応剤の未結合分子を除去するために再び排気されてよい。上述のように、いくつかの実施形態では、チャンバは完全には排気されなくてもよい。膜厚を増やすために追加のＡＬＤサイクルが用いられてよい。
【００５４】
いくつかの実施形態では、ＡＬＤ法はプラズマ活性化を含む。本明細書で説明されるように、本明細書で説明されるＡＬＤ法および装置は、共形膜堆積（ＣＦＤ）であってよく、２０１１年４月１１日出願の「ＰＬＡＳＭＡ  ＡＣＴＩＶＡＴＥＤ  ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ  ＦＩＬＭ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ」と題した米国特許出願第１３／０８４，３９９号（現在は米国特許第８，７２８，９５６号）、および、２０１１年４月１１日出願の「ＳＩＬＩＣＯＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＦＩＬＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」と題した米国特許出願第１３／０８４，３０５号に一般に記載されており、それらの全てが参照により本明細書に援用される。
【００５５】
酸化シリコンギャップ充填材の堆積のために、基板は以下のようにサイクルに曝露されてよい。シリコン含有前駆体は、シリコン含有前駆体を基板表面に吸着させるために導入される。開示の実施形態に従う使用に適したシリコン含有前駆体は、ポリシラン誘導体（Ｈ3Ｓｉ−（ＳｉＨ2）n−ＳｉＨ3）（ｎ≧０）を含む。シラン誘導体の例は、シラン（ＳｉＨ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、ならびに、メチルシラン、エチルシラン、イソプロピルシラン、ｔ−ブチルシラン、ジメチルシラン、ジエチルシラン、ジ−ｔ−ブチルシラン、アリルシラン、ｓｅｃ‐ブチルシラン、テキシルシラン、イソアミルシラン、ｔ−ブチルジシラン、ジ−ｔ−ブチルジシランなどのオルガノシランである。
【００５６】
ハロシランは、少なくとも１つのハロゲン基を含み、水素および／または炭素基を含んでも含まなくてもよい。ハロシランの例は、ヨードシラン、ブロモシラン、クロロシラン、および、フルオロシランである。プラズマが生成されるときに、ハロシラン、特にフルオロシランは、シリコン材をエッチングできる反応性ハロゲン化合物種を形成してよいが、いくつかの実施形態では、プラズマが生成されるときにハロシランはチャンバに導入されなくてもよいため、ハロシランからの反応性ハロゲン化合物種の形成は低減されてよい。特定のクロロシランは、テトラクロロシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン、モノクロロシラン、クロロアリルシラン、クロロメチルシラン、ジクロロメチルシラン、クロロジメチルシラン、エチルクロロシラン、ｔ−ブチルクロロシラン、ジ−ｔ−ブチルクロロシラン、クロロイソプロピルシラン、クロロ−ｓｅｃ−ブチルシラン、ｔ−ブチルジメチルクロロシラン、テキシルジメチルクロロシランなどである。
【００５７】
アミノシランは、ケイ素原子に結合した少なくとも１つの窒素原子を含むが、水素、酸素、ハロゲン、および、炭素を含んでもよい。アミノシランの例には、モノ−、ジ−、トリ−、および、テトラ−アミノシラン（それぞれ、Ｈ3Ｓｉ（ＮＨ2）、Ｈ2Ｓｉ（ＮＨ2）2、ＨＳｉ（ＮＨ2）3、Ｓｉ（ＮＨ2）4）だけでなく、置換モノ、置換ジ−、置換トリ−、および、置換テトラ−アミノシラン（例えば、ｔ−ブチルアミノシラン、メチルアミノシラン、ｔｅｒｔ−ブチルシランアミン、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ2（ＮＨＣ（ＣＨ3）3）2（ＢＴＢＡＳ）、ｔｅｒｔ−ブチルシリルカルバメート、ＳｉＨ（ＣＨ3）−（Ｎ（ＣＨ3）2）2、ＳｉＨＣｌ−（Ｎ（ＣＨ3）2）2、（Ｓｉ（ＣＨ3）2ＮＨ）3など）が含まれる。アミノシランのさらなる例は、トリシリルアミン（Ｎ（ＳｉＨ3））である。
【００５８】
処理されている基板を収容するチャンバは、基板表面に吸着されない前駆体を除去するためにパージされてよい。チャンバのパージは、他の動作で用いられるキャリアガスもしくは異なるガスであるパージガスまたはスイープガスを流入させることを含んでよい。例示的なパージガスには、アルゴン、窒素、水素、および、ヘリウムが含まれる。様々な実施形態では、パージガスは不活性ガスである。例示的な不活性ガスには、アルゴン、窒素、および、ヘリウムが含まれる。いくつかの実施形態では、パージはチャンバの排気を含む。いくつかの実施形態では、パージは、プロセスチャンバを排気するための１つ以上の排気サブフェーズを含んでよい。その代わりに、いくつかの実施形態では、パージが省略されてよいことが理解されるだろう。
【００５９】
シリコン含有前駆体の吸着層を備える基板は酸化体に曝露され、酸化プラズマを用いて吸着前駆体を酸化シリコンに変換する条件下でプラズマが点火される。例示的な酸化体には、酸素ガス、水、二酸化炭素、亜酸化窒素、および、それらの組み合わせが含まれる。様々な実施形態では、基板は、プラズマの点火中に、同時に酸化体および不活性ガスに曝露される。例えば、一実施形態では、酸素およびアルゴンの混合物は、プラズマの点火中に基板に導入される。次に、酸化シリコンを形成するための反応から発生する未反応の酸化体および／または副生成物を除去するために、チャンバは再びパージされてよい。これらの投与、パージ、変換、パージの動作は複数サイクル繰り返されて、基板の上に共形に一層ずつギャップ充填材を堆積させてよい。
【００６０】
図３Ｂは、基板の上に共形に堆積されているギャップ充填材３９５の例示的な概略図を示す。より多くのサイクルが実施されるにつれて、スペーサ３２１の間のフィーチャは充填され、図３Ｃに示されるように側壁に堆積した材料が交わる継ぎ目３６０が形成されてよい。図３Ｃは、パターニングされたコア材３１３の上面の上の被りを有するように堆積されたギャップ充填材３９６を含む。いくつかの実施形態では、図２の動作２０５におけるギャップ充填材は、フィーチャをアンダーフィルするように、または、ギャップを完全に充填するには不十分な期間において堆積するように、多数のサイクルで実施されてよい。アンダーフィルについては、図３Ｈおよび図３Ｉに関連して以下にさらに説明される。いくつかの実施形態では、完全充填およびアンダーフィル両方の実施形態を示す図３Ｊ〜図３Ｏに関連して以下に説明されるように、動作２０５で堆積されたギャップ充填材は、対称的なスペーサを形成するための材料として用いられる。
【００６１】
図２に戻ると、動作２０７では、ギャップ充填材は、平坦面を形成するためにエッチバックされる。エッチバックまたは平坦化は、ウェットエッチングプロセス、ドライエッチングプロセス、または、化学機械平坦化（ＣＭＰ）を用いて実施されてよい。様々な実施形態では、動作２０７は、ギャップ充填材、スペーサ材、および、パターニングされたコアにわたって平坦面を形成するように平坦化することをさらに含む。図３Ｄには、エッチングされたギャップ充填材３９９、スペーサ材３２５、および、コア材３１３が平坦化されている例が提供されている。エッチングされたギャップ充填材３９９に残った小さい継ぎ目３６０があってよいことに注意されたい。
【００６２】
別の実施形態では、基板上のフィーチャがアンダーフィルされるようにギャップ充填材を堆積させるために、図２の動作２０５が実施される。例えば、ＡＬＤの堆積サイクルは、側壁に堆積した膜の間の空間距離が約５ｎｍから約５０ｎｍの間になるように、多数のサイクルで繰り返されてよい。アンダーフィルの実施形態を示す図３Ｂに続いてよい例が図３Ｈに示されている。微小ギャップ３８０がフィーチャの中央に残る図３Ｈに示されるように基板がアンダーフィルされるまで、ギャップ充填材は、図３ＢではＡＬＤによって基板の上に共形に堆積される。堆積されるギャップ充填材の量は、側壁に十分な厚さを少なくとも提供するように堆積された量に依存する。いくつかの実施形態では、フィーチャは、約ｘ［ｎｍ］未満のフィーチャ開口部を有し、ギャップ充填材は、ギャップ充填材が約０．４×ｘ［ｎｍ］から約０．５×ｘ［ｎｍ］の間の厚さに堆積するのに十分な期間において堆積される。いくつかの実施形態では、フィーチャは、約５ｎｍ未満のフィーチャ開口部を有し、ギャップ充填材は、ギャップ充填材が約２ｎｍから約２．５ｎｍの間の厚さに堆積するのに十分な期間において堆積される。例えば、ギャップ充填材は、約５０ｎｍのフィーチャ開口部を有するフィーチャに対して約２０ｎｍから約３０ｎｍの間の厚さに堆積されてよい。フィーチャを完全に充填して図３Ｂに示されるような継ぎ目を形成する代わりに、基板は動作２０７でエッチバックされて、それでもなお微小ギャップ３６０を有するエッチングされたギャップ充填材３９８を形成してよい。しかし、ギャップ充填材は、対称的なスペーサ３２５を形成するために用いられる犠牲層であるため、いくつかの実施形態では、ギャップ充填材は、動作２０５において完全に充填されるのではなくアンダーフィルされてよい。
【００６３】
図２に戻ると、動作２０９では、ギャップ充填材は選択的に除去されて、基板上にパターニングされたコア材およびスペーサ材が残される。図３Ｅに例が提供されている。図のように、ギャップ充填材は除去されて、ターゲット層３０５の上にコア材３１３および側壁スペーサ３２５が生成される。ギャップ充填材が対称的なスペーサを形成するのに用いられる実施形態では、この動作は実施されないことに注意されたい。
【００６４】
図２に戻ると、動作２１１では、コア材が選択的にエッチングされて、対称的なスペーサがマスクとして形成される。図３Ｆに例が提供されている。図のように、スペーサ３２５は、図１Ｉに示されるスペーサ１２５と比べて対称的であり傾いていない。
【００６５】
図２に戻ると、動作２１５では、対称的なスペーサをマスクとして用いてターゲット層がエッチングされる。図３Ｇに例が提供されており、エッチングされたターゲット層３１５は、図１Ｊで生じた様々な臨界寸法と比べて一貫した臨界寸法αを有する。
【００６６】
図３Ｊ〜図３Ｒは、特定の開示の実施形態を実施するための別の実施形態を提供する。例えば、図３Ｊ〜図３Ｏは、図２の動作２０３が実施されないように基板の上にギャップ充填材を直接堆積させることによって、ギャップ充填材を用いて自立する対称的なスペーサを形成することを含む。図３Ｐ〜図３Ｒは、アンダーフィルを含む別の実施形態の例を示し、そこでは、図２の動作２０３が実施されず、ターゲット層をパターニングするためにアンダーフィルされたギャップ充填材がスペーサとして用いられる。これらの実施形態は、以下にさらに詳細に説明される。
【００６７】
図３Ｊでは、下層３０７、ターゲット層３０５、および、パターニングされたコア３１４を含む基板が提供される。図３Ｋでは、ギャップ充填材３３７が原子層堆積を用いて基板の上に共形に堆積される。例示的な用いられてよいギャップ充填材および用いられてよい堆積技術は、図２の動作２０５に関連して上述されている。図３Ｌでは、パターニングされたコア３１４の間のフィーチャまたはギャップが完全に充填されることによって、側壁の堆積材が交わる継ぎ目３６１の形成をもたらすまで、ギャップ充填材３３８が堆積されている。いくつかの実施形態では、図３Ｐ〜図３Ｒに関連して以下に説明されるように、フィーチャの中間に微小ギャップを残すようにアンダーフィルが実施されてよい。
【００６８】
図３Ｍでは、基板が平坦化されて、たった今平坦化されたコア３１７およびギャップ充填材３３９を含む平坦面が生成される。ギャップ充填材３３９には継ぎ目３６１がまだ存在してよいことに注意されたい。図２に関連して上述されたように、平坦化は動作２０７に従って実施されてよい。図３Ｎでは、平坦化されたコア材３１７が選択的にエッチングされて、各々がいまだ継ぎ目３６１を有してよい自立する対称的なスペーサ３３９が残される。コア材は、図２の動作２１１に関連して上述したように除去されてよい。図３Ｏでは、対称的なスペーサがマスクとして用いられてターゲット層３０５をエッチングし、次にマスクが除去されて、パターニングされたターゲット層３３５が生成される。ターゲット層をエッチングするのに用いられたエッチング種のイオン角度分布は、ターゲット層を効果的にエッチングして一貫した臨界寸法βを有するパターンを生成できることに注意されたい。
【００６９】
図３Ｐ〜図３Ｒは、ギャップ充填材を対称的なスペーサマスクとして用いながらフィーチャをアンダーフィルするための別の実施形態を提供する。例えば、図３Ｋの基板は複数サイクルの原子層堆積が施されてフィーチャを部分的に充填することによって、フィーチャ内にギャップ３６５が残されてよい。基板は図２の動作２０７によって平坦化されて、ギャップ充填材３７８のフィールド領域がコア材３１３のフィールド領域と面一になる平坦面を有する図３Ｐに示される基板が生成されてよい。図３Ｑでは、コア材は図２の動作２１１によって選択的に除去されて、各々がフィーチャのアンダーフィルでいまだギャップ３６５を備えてよい自立する対称的なスペーサ３７８が生成される。スペーサ３７８は、ターゲット層３０５をパターニングするのに用いられてよく、スペーサ３７８が対称的であるため、ターゲット層３０５をエッチングするのに用いられるエッチング種のイオン角度分布は角度エッチングを引き起こさず、そのため一貫した臨界寸法βを有するパターニングされたターゲット層３４５が形成される。
【００７０】
特定の開示の実施形態は、ギャップ充填材が約２ｎｍから約２００ｎｍの間の臨界寸法を有する既存のフィーチャに堆積する用途に適している。開示の実施形態は、２０ｎｍ未満のノードでの用途に適している。開示の実施形態は、ギャップ充填材が約２０：１を超えるアスペクト比を有する既存のフィーチャに堆積するパターニングされた基板を形成するのにも適している。
【００７１】
装置：
図４は、プロセスチャンバ４０２を有する原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスステーション４００の実施形態の概略図を表す。プロセスチャンバ４０２は、低圧環境を維持するために用いられてよい。複数のＡＬＤプロセスステーションが、共通の低圧プロセスツール環境に含まれてよい。例えば、図５は、マルチステーション処理ツール５００の実施形態を表している。いくつかの実施形態では、以下に詳細に述べられるものを含むＡＬＤプロセスステーション４００の１つ以上のハードウェアパラメータが、１つ以上のコンピュータ制御装置４５０によってプログラムで調整されてよい。
【００７２】
ＡＬＤプロセスステーション４００は、プロセスガスを分配シャワーヘッド４０６に供給するための反応剤供給システム４０１ａと流体連通する。反応剤供給システム４０１ａは、シャワーヘッド４０６に供給するためのシリコン含有ガスまたは酸素含有ガスなどのプロセスガスを混合する、および／または、調整するための混合容器４０４を備える。１つ以上の混合容器吸入弁４２０は、混合容器４０４へのプロセスガスの導入を制御してよい。
【００７３】
例として、図４の実施形態は、混合容器４０４に供給される液体反応剤を蒸発させるための蒸発点４０３を含む。いくつかの実施形態では、蒸発点４０３は、加熱した蒸発器であってよい。かかる蒸発器から生成された飽和反応剤蒸気は、下流の供給配管に凝縮してよい。凝縮した反応剤への不和合ガスの曝露は、小粒子を生成する可能性がある。これらの小粒子は、配管を詰まらせ、弁動作を妨げ、基板を汚染するなどの可能性がある。これらの問題に対処するいくつかのアプローチには、残留反応剤を除去するための供給配管のパージおよび／または排気が含まれる。しかし、供給配管のパージは、プロセスステーションのサイクルタイムを増加させ、プロセスステーションのスループットを低下させる可能性がある。そのため、いくつかの実施形態では、蒸発点４０３の下流の供給配管がヒートトレースされてよい。いくつかの例では、混合容器４０４もヒートトレースされてよい。非限定的な一例では、蒸発点４０３の下流の配管は、混合容器４０４において約１００℃から約１５０℃におよぶ昇温プロファイルを有する。
【００７４】
いくつかの実施形態では、液体前駆体または液体反応剤が液体注入器（図示せず）で蒸発されてよい。例えば、液体注入器は、液体反応剤のパルスを混合容器４０４の上流のキャリアガス流に注入してよい。一実施形態では、液体注入器は、液体をより高圧からより低圧に流すことによって反応剤を蒸発させてよい。別の例では、液体注入器は、加熱した供給配管で次に蒸発される分散微小液滴に液体を霧化してよい。小液滴は、大液滴より速く蒸発して、液体注入と完全蒸発との間の遅延を低減してよい。より急速な蒸発によって蒸発点４０３から下流の配管の長さが短縮されてよい。一つのシナリオでは、液体注入器は、混合容器４０４に直接取り付けられてよい。別のシナリオでは、液体注入器は、シャワーヘッド４０６に直接取り付けられてよい。
【００７５】
いくつかの実施形態では、蒸発およびプロセスチャンバ４０２への供給のための液体の質量流量を制御するために、蒸発点４０３の上流に液体流量コントローラ（ＬＦＣ）が設けられてよい。例えば、ＬＦＣは、ＬＦＣの下流に位置する熱式質量流量計（ＭＦＭ）を備えてよい。ＬＦＣのプランジャ弁は、次に、ＭＦＭと電気通信する比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラによって提供される帰還制御信号に応答して調整されてよい。しかし、帰還制御を用いて液体流を安定させるのに１秒以上かかる可能性がある。これにより、液体反応剤を投与する時間が拡大する可能性がある。そのため、いくつかの実施形態では、ＬＦＣは、帰還制御モードと直接制御モードとの間で動的に切り替えられてよい。いくつかの実施形態では、これはＬＦＣの認識チューブおよびＰＩＤコントローラを停止させることによって実施されてよい。
【００７６】
シャワーヘッド４０６は、プロセスガスを基板４１２に向かって分配する。図４に示される実施形態では、基板４１２は、シャワーヘッド４０６の下に位置し、台座４０８の上に載っていることが示されている。シャワーヘッド４０６は、任意の適した形状であってよく、プロセスガスを基板４１２に分配するための任意の適した数および配置の給排気口を有してよい。
【００７７】
いくつかの実施形態では、台座４０８は上昇または下降されて、基板４１２を基板４１２とシャワーヘッド４０６との間の容積に曝露してよい。いくつかの実施形態では、台座４０８は、ヒータ４１０によって温度制御されてよい。台座４０８は、様々な開示の実施形態を実施するための動作中は、約２５℃から約６５０℃の間などの任意の適した温度に設定されてよい。いくつかの実施形態では、台座の高さは、適したコンピュータ制御装置４５０によってプログラム調整されてよいことが理解されるだろう。
【００７８】
別のシナリオでは、台座４０８の高さの調整によって、特定の開示の実施形態で実施されるプラズマ活性化サイクルの際にプラズマ密度が変化してよい。プロセスフェーズの最後に、台座４０８は別の基板搬送フェーズ中に下降されて、基板４１２が台座４０８から除去されてよい。
【００７９】
いくつかの実施形態では、シャワーヘッド４０６の位置は、基板４１２とシャワーヘッド４０６との間の容積が変化するように台座４０８に対して調整されてよい。さらに、台座４０８および／またはシャワーヘッド４０６の垂直位置は、本開示の範囲内における任意の適した機構によって変更されてよいことが理解されるだろう。いくつかの実施形態では、台座４０８は、基板４１２の向きを回転させるための回転軸を備えてよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のこれらの例示的な調整は、１つ以上の適したコンピュータ制御装置４５０によってプログラムで実施されてよい。コンピュータ制御装置４５０は、図５のコントローラ５５０に関連して以下に説明されるあらゆる特徴を含んでよい。
【００８０】
プラズマが上述のように用いられてよいいくつかの実施形態では、シャワーヘッド４０６および台座４０８は、プラズマを出力するための無線周波数（ＲＦ）電源４１４および整合ネットワーク４１６と電気的に連通する。いくつかの実施形態では、プラズマエネルギは、プロセスステーション圧力、ガス濃度、ＲＦ源電力、ＲＦ源周波数、および、プラズマ電力パルスタイミングのうちの１つ以上を制御することによって制御されてよい。例えば、ＲＦ電源４１４および整合ネットワーク４１６は任意の適した電力で操作されて、所望の組成のラジカル種を有するプラズマが形成されてよい。同様に、ＲＦ電源４１４は、任意の適した周波数のＲＦ電力を提供してよい。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源４１４は、互いに独立する高周波ＲＦ電源および低周波ＲＦ電源を制御するように構成されてよい。例示的な低周波ＲＦ周波数は、０ｋＨｚから５００ｋＨｚの間の周波数を含んでよいが、それに限定されない。例示的な高周波ＲＦ周波数は、１．８ＭＨｚから２．４５ＧＨｚの間、または約１３．５６ＭＨｚを超える、または２７ＭＨｚを超える、または４０ＭＨｚを超える、または６０ＭＨｚを超える周波数を含んでよいが、それに限定されない。表面反応のためのプラズマエネルギを提供するために、任意の適したパラメータが別々にまたは連続して調整されてよいことが理解されるだろう。
【００８１】
いくつかの実施形態では、プラズマは、１つ以上のプラズマモニタによってｉｎ−ｓｉｔｕで監視されてよい。１つのシナリオでは、プラズマ電力は、１つ以上の電圧・電流センサ（例えば、ＶＩプローブ）によって監視されてよい。別のシナリオでは、プラズマ密度および／またはプロセスガス濃度は、１つ以上の発光分光分析センサ（ＯＥＳ）によって測定されてよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のプラズマパラメータは、かかるｉｎ−ｓｉｔｕのプラズマモニタからの測定値に基づいてプログラム調整されてよい。例えば、ＯＥＳセンサは、プラズマ電力のプログラム制御を提供するためのフィードバックループで用いられてよい。いくつかの実施形態では、プラズマおよび他のプロセス特性を監視するのに他のモニタが用いられてよいことが理解されるだろう。かかるモニタは、赤外線（ＩＲ）モニタ、音響モニタ、および、圧力変換器を含んでよいが、それらに限定されない。
【００８２】
いくつかの実施形態では、コントローラ４５０のための命令は、入出力制御（ＩＯＣ）シークエンシング命令によって提供されてよい。一例では、プロセスフェーズの条件を設定するための命令は、プロセスレシピの対応するレシピフェーズに含まれてよい。いくつかの場合では、プロセスフェーズのための全ての命令がそのプロセスフェーズと同時に実行されるように、プロセスレシピフェーズは順次配置されてよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のリアクタパラメータを設定するための命令は、レシピフェーズに含まれてよい。例えば、第１のレシピフェーズは、不活性ガスおよび／または反応ガス（例えば、シリコン含有前駆体などの第１の前駆体）の流量を設定するための命令と、キャリアガス（アルゴンなど）の流量を設定するための命令と、第１のレシピフェーズのための時間遅延命令とを含んでよい。続く第２のレシピフェーズは、不活性ガスおよび／または反応ガスの流量を調節または停止するための命令と、キャリアガスまたはパージガスの流量を調節するための命令と、第２のレシピフェーズのための時間遅延命令とを含んでよい。第３のレシピフェーズは、酸素などの第２の反応ガスの流量を調節するための命令と、キャリアガスまたはパージガスの流量を調節するための命令と、高プラズマエネルギを有するプラズマを点火するための命令と、第３のレシピフェーズのための時間遅延命令とを含んでよい。続く第４のレシピフェーズは、不活性ガスおよび／または反応ガスの流量を調節または停止するための命令と、キャリアガスまたはパージガスの流量を調節するための命令と、第３のレシピフェーズのための時間遅延命令とを含んでよい。かかるレシピは、対称的なスペーサを順次形成するためにパターニングされた基板の上にギャップ充填材を堆積させるのに用いられてよい。いくつかのレシピは、パターニングされた基板をギャップ充填材と共にアンダーフィルするのに用いられてよい。これらのレシピフェーズは、本開示の範囲における任意の適した方法で、さらに細分化および／または反復されてよいことが理解されるだろう。
【００８３】
また、いくつかの実施形態では、プロセスステーション４００の圧力制御がバタフライ弁４１８によって提供されてよい。図４の実施形態に示されるように、バタフライ弁４１８は、下流の真空ポンプ（図示せず）によって提供される真空を抑える。しかし、いくつかの実施形態では、プロセスステーション４００の圧力制御は、プロセスステーション４００に導入された１つ以上のガスの流量を変更することによって調整されてもよい。
【００８４】
上述のように、１つ以上のプロセスステーションがマルチステーション処理ツールに含まれてよい。図５は、搬入ロードロック５０２および搬出ロードロック５０４を備えるマルチステーション処理ツール５００の実施形態の概略図を示し、搬入ロードロック５０２および搬出ロードロック５０４のいずれかまたは両方は、遠隔プラズマ源（図示せず）を備えてよい。ロボット５０６は、大気圧で、容器５０８を通って搬入されたカセットから大気口５１０を通ってウエハを搬入ロードロック５０２に移動するように構成される。ウエハ（図示せず）は搬入ロードロック５０２の台座５１２の上にロボット５０６によって設置され、大気口５１０が閉じられ、搬入ロードロック５０２がポンプダウンされる。搬入ロードロック５０２が遠隔プラズマ源を備える場合、ウエハは、処理チャンバ５１４に導入される前に、搬入ロードロック５０２で遠隔プラズマ処理に曝されてよい。また、ウエハは、例えば、水分および吸着したガスを除去するために、搬入ロードロック５０２で加熱されてもよい。次に、処理チャンバ５１４へのチャンバ搬送口５１６が開かれ、別のロボット（図示せず）が処理用のリアクタ内に示される第１のステーションの台座上のリアクタ内にウエハを設置する。図５に表された実施形態はロードロックを含むが、いくつかの実施形態では、ウエハがプロセスステーションに直接搬入されてよいことが理解されるだろう。
【００８５】
図の処理チャンバ５１４は、図５に示された実施形態では１から４まで番号が振られた４つのプロセスステーションを備える。各ステーションは、加熱された台座（ステーション１の５１８）およびガスライン吸入口を有する。いくつかの実施形態では、各プロセスステーションが異なるまたは複数の目的を有してよいことが理解されるだろう。例えば、いくつかの実施形態では、プロセスステーションは、ＡＬＤプロセスモードとプラズマ強化ＡＬＤプロセスモードとの間で切り替え可能であってよい。いくつかの実施形態では、堆積前駆体への曝露、ならびに、第２の反応剤およびプラズマへの曝露は、同じステーションで実施される。さらにまたはあるいは、いくつかの実施形態では、処理チャンバ５１４は、１つ以上の左右一対のＡＬＤおよびプラズマ強化ＡＬＤプロセスステーションを備えてよい。図の処理チャンバ５１４は４つのステーションを備えるが、本開示による処理チャンバは、任意の適した数のステーションを有してよいことが理解されるだろう。例えば、いくつかの実施形態では、処理チャンバは５つ以上のステーションを備えてよく、他の実施形態では、処理チャンバは３つ以下のステーションを有してよい。
【００８６】
図５は、処理チャンバ５１４内でウエハを搬送するためのウエハハンドリングシステム５９０の実施形態を表している。いくつかの実施形態では、ウエハハンドリングシステム５９０は、様々なプロセスステーションの間、および／または、プロセスステーションとロードロックとの間でウエハを搬送してよい。任意の適したウエハハンドリングシステムが採用されてよいことが理解されるだろう。非限定的な例には、ウエハ回転コンベアおよびウエハハンドリングロボットが含まれる。図５は、プロセスツール５００のプロセス条件およびハードウェア状態を制御するために採用されたシステムコントローラ５５０の実施形態も表している。システムコントローラ５５０は、１つ以上のメモリ装置５５６、１つ以上の大容量記憶装置５５４、および、１つ以上のプロセッサ５５２を備えてよい。プロセッサ５５２は、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタルの入出力接続部、ステッパモータコントローラ基板などを備えてよい。
【００８７】
いくつかの実施形態では、システムコントローラ５５０は、プロセスツール５００の全ての動作を制御する。システムコントローラ５５０は、大容量記憶装置５５４に記憶され、記憶装置５５６に読み込まれ、プロセッサ５５２で実行されるシステム制御ソフトウェア５５８を実行する。あるいは、制御ロジックがコントローラ５５０でハードコード化されてよい。特定用途向け集積回路、プログラマブルロジックデバイス（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ、すなわちＦＰＧＡ）などがこれらの目的で用いられてよい。以下の説明では、「ソフトウェア」または「コード」が用いられるところはどこでも、その位置には機能的に同等のハードコード化されたロジックが用いられてよい。システム制御ソフトウェア５５８は、タイミング、ガスの混合、ガス流量、チャンバ圧および／またはステーション圧、チャンバ温度および／またはステーション温度、ウエハ温度、ターゲット電力レベル、ＲＦ電力レベル、基板台座、チャック位置および／またはサセプタ位置、ならびに、プロセスツール５００によって実施される特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令を含んでよい。システム制御ソフトウェア５５８は、任意の適した方法で構成されてよい。例えば、様々なプロセスツール部品のサブルーチンまたは制御対象は、様々なプロセスツールのプロセスを実行するのに用いられるプロセスツール部品の動作を制御するように書き込まれてよい。システム制御ソフトウェア５５８は、任意の適したコンピュータ可読プログラミング言語でコード化されてよい。
【００８８】
いくつかの実施形態では、システム制御ソフトウェア５５８は、上述の様々なパラメータを制御するための入出力制御（ＩＯＣ）シークエンシング命令を含んでよい。いくつかの実施形態では、システムコントローラ５５０と関連付けられた大容量記憶装置５５４および／または記憶装置５５６に記憶された他のコンピュータソフトウェアおよび／またはプログラムが採用されてよい。この目的のためのプログラムまたはプログラムの区分の例は、基板位置決めプログラム、プロセスガス制御プログラム、圧力制御プログラム、ヒータ制御プログラム、および、プラズマ制御プログラムを含む。
【００８９】
基板位置決めプログラムは、基板を台座５１８の上に搬入するのに用いられ、基板とプロセスツール５００の他の部品との間の間隔を制御するのに用いられるプロセスツール部品のためのプログラムコードを含んでよい。
【００９０】
プロセスガス制御プログラムは、ガス組成（例えば、本明細書に記載されるシリコン含有ガス、酸素含有ガス、および、パージガス）および流量を制御するためのコード、ならびに、プロセスステーション内の圧力を安定させるために必要に応じて堆積前にガスを１つ以上のプロセスステーションに流入させるためのコードを含んでよい。圧力制御プログラムは、例えば、プロセスステーションの排気システム内の絞り弁、プロセスステーションへのガス流入などを調整することによって、プロセスステーション内の圧力を制御するためのコードを含んでよい。
【００９１】
ヒータ制御プログラムは、基板を加熱するのに用いられる加熱装置への電流を制御するためのコードを含んでよい。あるいは、ヒータ制御プログラムは、基板への伝熱ガス（ヘリウムなど）の供給を制御してよい。
【００９２】
プラズマ制御プログラムは、本明細書の実施形態に従って１つ以上のプロセスステーションの加工電極に印加されるＲＦ電力レベルを設定するためのコードを含んでよい。
【００９３】
圧力制御プログラムは、本明細書の実施形態に従って反応チャンバ内の圧力を維持するためのコードを含んでよい。
【００９４】
いくつかの実施形態では、システムコントローラ５５０と関連付けられたユーザインターフェースがあってよい。ユーザインターフェースは、表示画面、装置および／またはプロセス条件の画像用ソフト表示装置、ならびに、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクなどのユーザ入力装置を含んでよい。
【００９５】
いくつかの実施形態では、システムコントローラ５５０によって調整されたパラメータは、プロセス条件に関連してよい。非限定的な例には、プロセスガスの組成および流量、温度、圧力、プラズマ条件（例えば、ＲＦバイアス電力レベル）などが含まれる。これらのパラメータは、ユーザインターフェースを用いて入力されるレシピの形式でユーザに提供されてよい。
【００９６】
プロセスを監視するための信号は、様々なプロセスツールセンサからシステムコントローラ５５０のアナログおよび／またはデジタルの入力接続部によって提供されてよい。プロセスを制御するための信号は、プロセスツール５００のアナログおよびデジタル出力接続部に出力されてよい。監視されてよいプロセスツールセンサの非限定的な例には、マスフローコントローラ、圧力センサ（例えば、圧力計）、熱電対などが含まれる。適切にプログラミングされたフィードバック制御アルゴリズムは、プロセス条件を維持するためにこれらのセンサからのデータと共に用いられてよい。
【００９７】
システムコントローラ５５０は、上述の堆積プロセスを実施するためのプログラム命令を提供してよい。プログラム命令は、ＤＣ電力レベル、ＲＦバイアス電力レベル、圧力、温度などの様々なプロセスパラメータを制御してよい。命令は、本明細書で説明される様々な実施形態に従って積層膜のｉｎ−ｓｉｔｕ堆積を動作するようにパラメータを制御してよい。
【００９８】
システムコントローラ５５０は、通常、装置が開示の実施形態に従って方法を実施するように命令を実行するよう構成された１つ以上の記憶装置、および、１つ以上のプロセッサを備えるだろう。開示の実施形態に従ってプロセス動作を制御するための命令を含む機械可読媒体は、システムコントローラ５５０に結合されてよい。
【００９９】
いくつかの実施形態では、システムコントローラ５５０は、上述の例の一部であってよいシステムの一部である。かかるシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用プラットフォーム、および／または、特定の処理部品（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理装置を備えうる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後にそれらの動作を制御するための電子機器と統合されてよい。電子機器は、システムの様々な部品または副部品を制御する「コントローラ」と称されてよい。システムコントローラ５５０は、処理条件および／またはシステムの種類に応じて、本明細書に開示されるあらゆるプロセス（処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置動作設定、ツールおよび他の搬送ツールならびに／または特定のシステムと接続もしくはインタフェースするロードロックに対するウエハの搬出入）を制御するようにプログラムされてよい。
【０１００】
概して、システムコントローラ５５０は、命令を受け取り、命令を発行し、動作を制御し、クリーニング動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、ロジック、記憶、および／または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェア形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、１つ以上のマイクロプロセッサ、もしくは、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、様々な個別設定（またはプログラムファイル）の形式でシステムコントローラ５５０に伝達される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上でもしくは半導体ウエハ用に、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してよい。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、プロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であって、１つ以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ウエハダイの製作中における１つ以上の処理工程を実現してよい。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、システムコントローラ５５０は、システムと統合または結合された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、もしくはこれらが組み合わされたコンピュータの一部であってよく、またはそのコンピュータに結合されてよい。例えば、システムコントローラ５５０は、「クラウド」内にある、または、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にする全てもしくは一部のファブホストコンピュータシステムであってよい。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製作動作の進捗状況を監視し、過去の製作動作の経歴を調査し、複数の製作動作から傾向または実施の基準を調査し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理工程を設定し、または、新しいプロセスを開始してよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでよいネットワークを通じて、プロセスレシピをシステムに提供できる。リモートコンピュータは、次にリモートコンピュータからシステムに連通されるパラメータおよび／もしくは設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでよい。いくつかの例では、システムコントローラ５５０は、１つ以上の動作中に実施される各処理工程のためのパラメータを特定するデータ形式の命令を受け取る。パラメータは、実施されるプロセスの種類、および、システムコントローラ５５０がインタフェースまたは制御するように構成されているツールの種類に特有であってよいことを理解されたい。そのため、上述のように、システムコントローラ５５０は、例えば、互いにネットワーク接続されている１つ以上の離散コントローラを含み、本明細書で説明されるプロセスや制御など共通の目的に向かって取り組むことにより配置されてよい。かかる目的で配置されたコントローラの例は、遠隔に（例えば、プラットフォームレベルで、または、遠隔コンピュータの一部として）位置し、組み合わせてチャンバ上のプロセスを制御する１つ以上の集積回路と連通しているチャンバ上の１つ以上の集積回路であろう。
【０１０２】
制限するのではなく、例示のシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、クリーンチャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、ＡＬＤチャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体ウエハの製作および／もしくは製造において関連してよいもしくは用いられてよいその他の半導体処理システムを含んでよい。
【０１０３】
上述のように、ツールによって実施される処理工程に応じて、システムコントローラ５５０は、１つ以上の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール部品、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場においてウエハ容器をツール位置および／もしくはロードポートに搬入出する材料搬送で用いられるツールと連通してよい。
【０１０４】
本明細書に開示された方法を実施するための適切な装置は、各々その全てが本明細書に援用される、２０１１年４月１１日出願の「ＰＬＡＳＭＡ  ＡＣＴＩＶＡＴＥＤ  ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ  ＦＩＬＭ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ」と題した米国特許出願第１３／０８４，３９９号（現在は米国特許第８，７２８，９５６号）、および、２０１１年４月１１日出願の「ＳＩＬＩＣＯＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＦＩＬＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」と題した米国特許出願第１３／０８４，３０５号にさらに記載および説明されている。
【０１０５】
本明細書に説明される装置／プロセスは、例えば、半導体デバイス、ディスプレイ、ＬＥＤ、太陽光発電パネルなどの製作もしくは製造のためのリソグラフィパターニングのツールまたはプロセスと併せて用いられてよい。必ずしも一般的ではないが、かかるツール／プロセスは、共通の製作設備で用いられる、または、併用されるだろう。膜のリソグラフィパターニングは、通常、（１）スピンオンツールまたはスプレーオンツールを用いてワークピース（すなわち、基板）にフォトレジストを塗布する工程、（２）ホットプレート、加熱炉、または、紫外線硬化ツールを用いてフォトレジストを硬化する工程、（３）ウエハステッパなどのツールを用いてフォトレジストを可視光、紫外線、または、Ｘ線に曝露する工程、（４）選択的にレジストを除去することでウェットベンチなどのツールを用いてパターニングできるようにレジストを現像する工程、（５）ドライエッチングツールまたはプラズマ支援エッチングツールを用いることによってレジストパターンを下地膜またはワークピースに転写する工程、（６）ＲＦまたは電磁波プラズマレジスト剥離剤などのツールを用いてレジストを除去する工程、のいくつかまたは全ての動作を含み、各動作は、多数の可能なツールによって可能になる。
【０１０６】
スペーサ材に選択的なコア材のエッチングなどの本明細書で説明されたエッチング動作は、任意の適したプロセスチャンバで実施されてよい。いくつかの実施形態では、基板は、図６に関連して以下に説明される誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタでエッチングされてよい。
【０１０７】
ここでは、特定の実施形態においてエッチング動作に適してよい誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタについて説明される。かかるＩＣＰリアクタは、全ての目的のためにその全てが参照によって本明細書に援用される、２０１３年１２月１０出願の「ＩＭＡＧＥ  ＲＥＶＥＲＳＡＬ  ＷＩＴＨ  ＡＨＭ  ＧＡＰ  ＦＩＬＬ  ＦＯＲ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＰＡＴＴＥＲＮＩＮＧ」と題した米国特許出願公開第２０１４／０１７０８５３にも記載されている。本明細書ではＩＣＰリアクタが説明されるが、いくつかの実施形態では、容量結合プラズマリアクタが用いられてもよいことを理解されたい。
【０１０８】
図６は、本明細書の特定の実施形態を実施するのに適した誘導結合プラズマ統合エッチング堆積装置６００の断面図を概略的に示している。この装置の例は、カリフォルニア州フレモントのラムリサーチ株式会社によって製作されたＫｉｙｏ（商標登録）リアクタである。誘導結合プラズマ装置６００は、チャンバ壁６０１および窓６１１によって構造的に規定された全体プロセスチャンバを備える。チャンバ壁６０１は、ステンレス鋼またはアルミニウムから製作されてよい。窓６１１は、石英または他の誘電物質から製作されてよい。任意の内部プラズマ格子６５０は、全体処理チャンバを上部サブチャンバ６０２および下部サブチャンバ６０３に分割する。ほとんどの実施形態では、サブチャンバ６０２および６０３で構成されたチャンバ空間を利用できるように、プラズマ格子６５０は取り外されてよい。チャック６１７は、底部内面付近の下部サブチャンバ６０３の中に位置する。チャック６１７は、エッチングおよび堆積プロセスが実施される半導体ウエハ６１９を受け入れて保持するように構成される。チャック６１７は、ウエハ６１９が存在するときは、それを支持するための静電チャックでありうる。いくつかの実施形態では、エッジリング（図示せず）は、チャック６１７を囲み、ウエハ６１９がチャック６１７の上に存在するときにウエハ６１９の表面とほぼ同一平面になる上面を有する。チャック６１７は、ウエハをチャックおよびデチャックするための静電電極を備えてもよい。フィルタおよびＤＣクランプ電源（図示せず）がこの目的のために提供されてよい。ウエハ６１９をチャック６１７から持ち上げるための他の制御システムも提供されうる。チャック６１７は、ＲＦ電源６２３を用いて電気的に充填されうる。ＲＦ電源６２３は、接続部６２７を通じて整合回路６２１に接続される。整合回路６２１は、接続部６２５を通じてチャック６１７に接続される。このようにして、ＲＦ電源６２３はチャック６１７に接続される。
【０１０９】
プラズマ生成のための要素は、窓６１１の上方に位置するコイル６３３を含む。いくつかの実施形態では、コイルは開示の実施形態では用いられない。コイル６３３は、導電性材料から製作され、少なくとも１回のターンを含む。図６に示されたコイル６３３の例は、３ターンを含む。コイル６３３の断面は記号で示されており、「Ｘ」を付したコイルは回転して紙面に延び、「●」を付したコイルは回転して紙面から出るように延びる。プラズマ生成のための要素には、ＲＦ電力をコイル６３３に供給するように構成されたＲＦ電源６４１も含まれる。一般に、ＲＦ電源６４１は、接続部６４５を通じて整合回路６３９に接続される。整合回路６３９は、接続部６４３を通じてコイル６３３に接続される。このようにして、ＲＦ電源６４１はコイル６３３に接続される。任意のファラデーシールド６４９が、コイル６３３と窓６１１との間に設置される。ファラデーシールド６４９は、コイル６３３に対して離間した関係に維持される。ファラデーシールド６４９は、窓６１１のすぐ上方に配置される。コイル６３３、ファラデーシールド６４９、および、窓６１１は、互いに実質的に平行になるように各々構成される。ファラデーシールドは、金属または他の種がプラズマチャンバの誘電体窓に堆積するのを防いでよい。
【０１１０】
プロセスガスは、上部チャンバに位置する１つ以上のメインガス流入口６６０を通じて、および／または、１つ以上のサイドガス流入口６７０を通じて、処理チャンバ内に流入されてよい。同様に、明確には示されていないが、プロセスガスを容量結合プラズマ処理チャンバに供給するのに類似のガス流導入口が用いられてよい。真空ポンプ（例えば、１段階もしくは２段階の機械式ドライポンプ、および／または、ターボ分子ポンプ６４０）は、プロセスガスをプロセスチャンバ６２４から引き出してプロセスチャンバ６００内の圧力を維持するのに用いられうる。例えば、ポンプは、チャンバ６０１を排気するのに用いられてよい。真空ポンプによって提供された真空環境の適用を選択的に制御するために、弁制御された導管が真空ポンプを処理チャンバに流体接続するのに用いられてよい。これは、プラズマ処理動作中に、絞り弁（図示せず）または振り子弁（図示せず）などの閉ループ制御された流量制御装置を採用することで実行されてよい。同様に、真空ポンプ、および、容量結合プラズマ処理チャンバへの弁制御された流体接続部も採用されてよい。
【０１１１】
装置の動作中に、１つ以上のプロセスガスがメインガス流入口６６０および／または６７０を通じて供給されてよい。特定の実施形態では、プロセスガスは、メインガス流入口６６０のみを通じて、または、サイドガス流入口６７０のみを通じて供給されてよい。場合によっては、図に示されるガス流入口は、より複雑なガス流入口（例えば、１つ以上のシャワーヘッド）に置き換えられてよい。ファラデーシールド６４９および／または任意の格子６５０は、チャンバへのプロセスガス供給を可能にする内部流路および孔を備えてよい。ファラデーシールド６４９および任意の格子６５０のいずれかまたは両方は、プロセスガス供給用のシャワーヘッドとして機能してよい。いくつかの実施形態では、液体反応剤が蒸発すると蒸発した反応物がガス流入口６６０および／または６７０を通ってチャンバ内に導入されるように、液体蒸発供給システムは、チャンバ６０１の上流に設置されてよい。
【０１１２】
無線周波数電力はＲＦ電源６４１からコイル６３３に供給されて、ＲＦ電流がコイル６３３を通じて流される。コイル６３３を通じて流れるＲＦ電流は、コイル６３３の周りに電磁場を生成する。電磁場は、上部サブチャンバ６０２の中で誘導電流を生成する。様々な発生イオンおよびラジカルとウエハ６１９との物理的および化学的相互作用によって、ウエハのフィーチャが選択的にエッチングされるとともに、ウエハ上に層が堆積される。
【０１１３】
上部サブチャンバ６０２および下部サブチャンバ６０３の両方が存在するようにプラズマ格子が用いられる場合、誘導電流は上部サブチャンバ６０２に存在するガスに作用して、上部サブチャンバ６０２で電子・イオンプラズマが生成される。任意の内部プラズマ格子６５０は、下部サブチャンバ６０３のホットエレクトロンの量を制限する。いくつかの実施形態では、この装置は、下部サブチャンバ６０３に存在するプラズマがイオン・イオンプラズマになるように設計されて操作される。
【０１１４】
上部の電子・イオンプラズマおよび下部のイオン・イオンプラズマの両方は、陽イオンおよび陰イオンを含んでよい。イオン・イオンプラズマは、より大きな陽イオン対陰イオンの比率を有するだろう。揮発性のエッチングおよび／または堆積副生成物は、ポート６２２を通じて下部サブチャンバ６０３から除去されてよい。本明細書に開示されたチャック６１７は、約１０℃から約８５０℃の範囲の高温で動作してよい。温度は、プロセス動作および特定のレシピに依存するだろう。
【０１１５】
チャンバ６０１は、クリーンルームまたは製造施設に設置されるときに、設備（図示せず）に結合されてよい。設備には、処理ガス、真空、温度制御、および、環境微粒子制御を提供する配管が含まれる。これらの設備は、目的の製造施設に設置されるときにチャンバ６０１に結合される。また、チャンバ６０１は、ロボットが一般的なオートメーションを用いて半導体ウエハをチャンバ６０１に搬入出できるようにする搬送チャンバに結合されてよい。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、システムコントローラ６３０（１つ以上の物理的または論理的コントローラを含んでよい）は、処理チャンバの一部または全ての動作を制御する。システムコントローラ６３０は、システムコントローラ５５０に関連して上述された任意の１つ以上の特徴を備えてよい。
【０１１７】
図７は、真空搬送モジュール７３８（ＶＴＭ）とインタフェースする様々なモジュールを備える半導体プロセスクラスタアーキテクチャを表している。ウエハを複数の保管設備および処理モジュールの間で「搬送」するための搬送モジュールの配置は、「クラスタツールアーキテクチャ」システムと呼ばれてもよい。ロードロックまたは搬送モジュールとしても知られるエアロック７３０は、個々に最適化されて様々な製造プロセスを実施してよい４つの処理モジュール７２０ａ〜７２０ｄを備えるＶＴＭ７３８に示されている。例として、処理モジュール７２０ａ〜７２０ｄは、基板のエッチング、堆積、イオン注入、ウエハ洗浄、スパッタリング、および／または、他の半導体プロセスを実施するために実装されてよい。いくつかの実施形態では、ＡＬＤおよび選択的エッチングは、同じモジュールで実施される。いくつかの実施形態では、ＡＬＤおよび選択的エッチングは、同じツールの異なるモジュールで実施される。１つ以上の基板エッチング処理モジュール（７２０ａ〜７２０ｄのいずれか）は、本明細書に開示されるように、すなわち、共形膜の堆積、ＡＬＤによる選択的な成膜、パターンエッチング、および、開示の実施形態に従う他の適した機能のために実装されてよい。エアロック７３０およびプロセスモジュール７２０は、「ステーション」と呼ばれてよい。各ステーションは、ステーションをＶＴＭ７３８に接続する端面７３６を有する。各端面の内側では、ウエハ７２６がそれぞれのステーションの間を移動するときにその通過を検出するためにセンサ１〜１８が用いられる。
【０１１８】
ロボット７２２は、ウエハ７２６をステーション間で搬送する。一実施形態では、ロボット７２２は１つのアームを有し、別の実施形態では、ロボット７２２は２つのアームを有する。各アームは、ウエハ７２６などのウエハを搬送のために取り上げるエンドエフェクタ７２４を有する。大気搬送モジュール（ＡＴＭ）７４０におけるフロントエンドロボット７３２は、カセットまたはロードポートモジュール（ＬＰＭ）７４２の前面開閉搬送容器（ＦＯＵＰ）７３４からエアロック７３０にウエハ７２６を搬送するのに用いられる。プロセスモジュール７２０の内部のモジュール中心部７２８は、ウエハ７２６を設置するための一位置である。ＡＴＭ７４０内のアライナ７４４は、ウエハを位置合わせするのに用いられる。
【０１１９】
例示的な処理方法では、ウエハは、ＬＰＭ７４２内のＦＯＵＰ７３４の１つに設置される。フロントエンドロボット７３２は、ウエハをＦＯＵＰ７３４からアライナ７４４に搬送し、これによりウエハ７２６がエッチングまたは処理される前に適切に中心に置かれることが可能になる。位置合わせ後に、ウエハ７２６は、フロントエンドロボット７３２によってエアロック７３０に移動される。エアロックモジュールがＡＴＭとＶＴＭとの間の環境を整合させる能力を有するため、ウエハ７２６は、損傷することなく２つの圧力環境間を移動することができる。ウエハ７２６は、ロボット７２２によってエアロックモジュール７３０からＶＴＭ７３８を通ってプロセスモジュール７２０ａ〜７２０ｄの１つに移動される。このウエハの動きを達成するために、ロボット７２２は、その各々のアームのエンドエフェクタ７２４を用いる。ウエハ７２６は、処理されると、ロボット７２２によってプロセスモジュール７２０ａ〜７２０ｄからエアロックモジュール７３０に移動される。ウエハ７２６は、ここからフロントエンドロボット７３２によってＦＯＵＰ７３４の１つ、または、アライナ７４４に移動されてよい。
【０１２０】
ウエハの動きを制御するコンピュータは、クラスタアーキテクチャにローカルでありうる、または、製造現場でクラスタアーキテクチャの外部もしくは遠隔地に位置して、ネットワークを介してクラスタアーキテクチャに接続しうる。図５に関連して上述されたコントローラは、図７のツールと共に実装されてよい。
【０１２１】
実験：
実験は、基板上のパターニングされたコア材の上にアスペクト比４：１および３０ｎｍ以上の開口を有するギャップにギャップ充填酸化シリコン材を堆積させるために行われた。３つの基板各々には、次の動作：シリコン含有前駆体の投与、パージ、プラズマを伴う酸素／アルゴン、パージ、のうちの複数の堆積サイクルが実施された。第１の基板は５０℃で堆積され、第２の基板は２００℃で堆積され、第３の基板は４００℃で堆積された。全ての３つの基板は、対応する温度で優れた充填能力を示した。これは、ギャップ充填材使用の汎用性が広いことを示唆している。膜密度は、異なる温度で変化し、より高い堆積温度ではより高い膜密度を有する。
【０１２２】
結論：
前述の実施形態は、明確な理解を目的としてある程度詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲において一定の変更および修正が行われてよいことは明らかだろう。本実施形態のプロセス、システム、および、装置を実装する多くの別の方法があることに注意されたい。従って、本実施形態は、限定的ではなく例示と見なされるべきであり、本明細書に記載された詳細に限定されるものではない。
【図１Ａ】
2018085504.tif 000003
【図１Ｂ】
2018085504.tif 000004
【図１Ｃ】
2018085504.tif 000005
【図１Ｄ】
2018085504.tif 000006
【図１Ｅ】
2018085504.tif 000007
【図１Ｆ】
2018085504.tif 000008
【図１Ｇ】
2018085504.tif 000009
【図１Ｈ】
2018085504.tif 000010
【図１Ｉ】
2018085504.tif 000011
【図１Ｊ】
2018085504.tif 000012
【図２】
2018085504.tif 000013
【図３Ａ】
2018085504.tif 000014
【図３Ｂ】
2018085504.tif 000015
【図３Ｃ】
2018085504.tif 000016
【図３Ｄ】
2018085504.tif 000017
【図３Ｅ】
2018085504.tif 000018
【図３Ｆ】
2018085504.tif 000019
【図３Ｇ】
2018085504.tif 000020
【図３Ｈ】
2018085504.tif 000021
【図３Ｉ】
2018085504.tif 000022
【図３Ｊ】
2018085504.tif 000023
【図３Ｋ】
2018085504.tif 000024
【図３Ｌ】
2018085504.tif 000025
【図３Ｍ】
2018085504.tif 000026
【図３Ｎ】
2018085504.tif 000027
【図３Ｏ】
2018085504.tif 000028
【図３Ｐ】
2018085504.tif 000029
【図３Ｑ】
2018085504.tif 000030
【図３Ｒ】
2018085504.tif 000031
【図４】
2018085504.tif 000032
【図５】
2018085504.tif 000033
【図６】
2018085504.tif 000034
【図７】
2018085504.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月13日(2018.3.13)
【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】
基板を処理する方法であって、
ギャップを形成するようにパターニングされたコア材と、ターゲット層とを有する前記基板を提供することと、
ギャップ充填材が前記基板上の前記ギャップに堆積するように、ギャップ充填材を前記コア材の上に共形に堆積させることと、
前記基板を平坦化して、前記ギャップ充填材および前記コア材を含む平面を形成することと、
前記コア材を選択的にエッチングして、前記ターゲット層をエッチングするためのマスクとして用いられる対称形状のスペーサを形成することと
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記ギャップ充填材は、原子層堆積によって堆積される、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記ギャップ充填材は、前記ギャップを完全に充填するには不十分な期間において原子層堆積によって堆積される、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記ギャップ充填材は、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、および、酸化チタンからなる群より選択される、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記ギャップは、約ｘ［ｎｍ］未満の開口を有し、前記ギャップ充填材は、前記ギャップ充填材を約０．４×ｘ［ｎｍ］から約０．５×ｘ［ｎｍ］の間の厚さに堆積させるのに十分な期間において堆積する、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
ｘは５０である、方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法であって、
ｘは５０未満である、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記対称形状のスペーサは、前記ギャップ充填材を含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記コア材は炭素を含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記コア材は、スピンオン炭素、ダイヤモンド状炭素、および、ギャップ充填アッシング可能ハードマスクからなる群より選択される、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
前記ギャップ充填材を堆積させることは、前記基板をシリコン含有前駆体および酸化プラズマの交互パルスに曝露することを含む、方法。
【請求項１２】
基板を処理する方法であって、
マスクを形成するスペーサを含む基板を提供することであって、各スペーサは、前記スペーサの上面に垂直な側壁を備え、前記スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成されることと、
前記ギャップ充填材および前記コア材を平坦化して平面を形成することと、
前記コア材を選択的に除去して、対称形状のスペーサを形成することと、
前記スペーサを前記マスクとして用いてターゲット層をエッチングすることと
を含む、方法。
【請求項１３】
方法であって、
マスクを形成するスペーサを含む基板を提供することであって、各スペーサは、９０°±５°の角度で前記スペーサの上面に交わる側壁を備え、前記スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成されることと、
前記ギャップ充填材および前記コア材を平坦化して平面を形成することと、
前記コア材を選択的に除去して、対称形状のスペーサを形成することと、
前記スペーサを前記マスクとして用いてターゲット層をエッチングすることと
を含む、方法。
【請求項１４】
方法であって、
ギャップを形成するようにパターニングされたコア材と、ターゲット層とを有する基板を提供することと、
ギャップ充填材が前記基板上の前記ギャップに堆積するように、ギャップ充填材を前記コア材の上に共形に堆積させることと、
前記基板を平坦化して、前記ギャップ充填材および前記コア材を含む平面を形成することと、
前記コア材を選択的にエッチングして、対称形状のスペーサを形成することと、
前記対称形状のスペーサをマスクとして用いて前記ターゲット層をエッチングすることとを含み、
前記対称形状のスペーサは、平坦な上部形状を有し、前記対称形状のスペーサの垂直面が前記対称形状のスペーサの上部水平面から９０°または約９０°に配向されている、方法。
【請求項１５】
方法であって、
ギャップを形成するようにパターニングされたコア材と、ターゲット層とを有する基板を提供することと、
ギャップ充填材が前記基板上の前記ギャップに堆積するように、ギャップ充填材を前記コア材の上に共形に堆積させることと、
前記基板を平坦化して、水平な平坦上部形状を有する前記ギャップ充填材と、前記コア材とを含む平面を形成することと、
前記コア材を選択的にエッチングして、前記ターゲット層をエッチングするためのマスクとして用いられる対称形状のスペーサを形成することと
を含む、方法。
【請求項１６】
方法であって、
ギャップを形成するようにパターニングされたコア材と、ターゲット層とを有する基板を提供することと、
ギャップ充填材が前記基板上の前記ギャップに堆積するように、ギャップ充填材を前記コア材の上に共形に堆積させることと、
前記基板を平坦化して、前記ギャップ充填材および前記コア材を含む平面を形成することと、
前記コア材を選択的にエッチングして、前記ターゲット層をエッチングするためのマスクとして用いられる対称形状のスペーサを形成することとを含み、
前記対称形状のスペーサは、前記対称形状のスペーサの上面に実質的に垂直な側壁を有する、方法。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法であって、
前記マスクの対称形状のスペーサ間の臨界寸法は、約５０ｎｍ未満である、方法。
【請求項１８】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法であって、
前記対称形状のスペーサは、複数のパターニング技術に用いられる、方法。
【請求項１９】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法であって、さらに、
前記ギャップ充填材を堆積させる前に、前記基板の上に別の共形膜を堆積させ前記共形膜を異方性エッチングして、前記コア材の前記側壁上に側壁スペーサを形成することを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記基板を選択的にエッチングして前記対称形状のスペーサを形成することは、前記側壁スペーサに対して選択的に前記コア材および前記ギャップ充填材を除去することを含む、方法。
【請求項２１】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法であって、
前記基板を選択的にエッチングして前記対称形状のスペーサを形成することは、前記ギャップ充填材に対して選択的に前記コア材を除去することを含む、方法。
【請求項２２】
基板をパターニングする装置であって、
１つ以上のプロセスチャンバと、
前記１つ以上のプロセスチャンバおよび関連する流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス流入口と、
低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）発生器と、
高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）発生器と、
少なくとも１つのプロセッサおよびメモリを有するコントローラと、を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサおよび前記メモリは、互いに通信可能に接続され、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記流量制御ハードウェア、前記ＬＦＲＦ発生器、および、前記ＨＦＲＦ発生器と少なくとも動作可能に接続され、
前記メモリは、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦＲＦ発生器、および、前記ＬＦＲＦ発生器を少なくとも制御するように前記少なくとも１つのプロセッサを制御するためのコンピュータ実行可能な命令を記憶して、
ギャップ充填材前駆体の導入を行わせて、ターゲット層を含む基板のコア材の上にギャップ充填材を共形に堆積させ、前記コア材はギャップを形成するようにパターニングされており、前記堆積は前記ギャップ充填材が前記基板上の前記ギャップに堆積するように行われ、
前記基板の平坦化を行わせて、前記ギャップ充填材および前記コア材を含む平面を形成し、
前記コア材の選択的なエッチングを行わせて、前記ターゲット層をエッチングするためのマスクとして用いられる対称形状のスペーサを形成する、装置。
【請求項２３】
基板をパターニングする装置であって、
１つ以上のプロセスチャンバと、
前記１つ以上のプロセスチャンバおよび関連する流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス流入口と、
低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）発生器と、
高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）発生器と、
少なくとも１つのプロセッサおよびメモリを有するコントローラと、を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサおよび前記メモリは、互いに通信可能に接続され、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記流量制御ハードウェア、前記ＬＦＲＦ発生器、および、前記ＨＦＲＦ発生器と少なくとも動作可能に接続され、
前記メモリは、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦＲＦ発生器、および、前記ＬＦＲＦ発生器を少なくとも制御するように前記少なくとも１つのプロセッサを制御するためのコンピュータ実行可能な命令を記憶して、
前記１つ以上のプロセスチャンバへの基板の搬送を行わせ、前記基板は、マスクを形成するスペーサを含み、各スペーサは、前記スペーサの上面に垂直な側壁を備え、前記スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成され、
前記ギャップ充填材および前記コア材の平坦化を行わせて平面を形成し、
前記コア材の選択的な除去を行わせ、
前記スペーサを前記マスクとして用いてターゲット層のエッチングを行わせる、装置。
【請求項２４】
基板をパターニングする装置であって、
１つ以上のプロセスチャンバと、
前記１つ以上のプロセスチャンバおよび関連する流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス流入口と、
低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）発生器と、
高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）発生器と、
少なくとも１つのプロセッサおよびメモリを有するコントローラと、を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサおよび前記メモリは、互いに通信可能に接続され、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦＲＦ発生器、および、前記ＬＦＲＦ発生器と少なくとも動作可能に接続され、
前記メモリは、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦＲＦ発生器、および、前記ＬＦＲＦ発生器を少なくとも制御するように前記少なくとも１つのプロセッサを制御するためのコンピュータ実行可能な命令を記憶して、
前記１つ以上のプロセスチャンバへの基板の搬送を行わせ、前記基板は、マスクを形成するスペーサを含み、各スペーサは、９０°±５°の角度で前記スペーサの上面に交わる側壁を備え、前記スペーサは、ギャップ充填材をコア材のギャップに共形に堆積させることによって形成され、
前記ギャップ充填材および前記コア材の平坦化を行わせて平面を形成し、
前記コア材の選択的な除去を行わせ、
前記スペーサを前記マスクとして用いてターゲット層のエッチングを行わせる、装置。
【請求項２５】
請求項２２から２４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記コントローラは、さらに、前記ギャップ充填材を堆積させる前に前記基板の上に別の共形膜の堆積を行わせるための命令と、前記共形膜の異方性エッチングを行わせて前記コア材の前記側壁上に側壁スペーサを形成するための命令とを含む、装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図１Ｈでは、第２の共形膜１２０が異方的にエッチングされて、パターニングされた第２のコア１１３の側面に位置する第２のスペーサ１２１が形成される。図１Ｉでは、パターニングされた第２のコア１１３が選択的に除去されて、自立する第２のスペーサ１２１が残される。ここで、パターニングされた第２のコア１１３は、図１Ｄにおいてパターニングされた第１のコア１０１のエッチングと同様または類似の化学物質を用いてエッチングされてよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
図１Ｊでは、第２のスペーサ１２１のパターンがターゲット層１０５に転写されるときは、パターニングされたターゲット層１１５は、全て異なる値であってよい様々な臨界寸法α、β、および、γを有する。スペーサ１２１の非対称性は、ターゲット層を形成するための不均一なエッチングを招き、それによってピッチウォーキングが起こる。非対称なスペーサ１２１を用いるターゲット層１０５のエッチングによって、ターゲット層の斜めエッチングを引き起こすエッチング種のイオン角度分布が起こる。パターニングされたコア材の除去中のドライエッチング条件がシャドーイング効果をもたらすため、このプロセスは部分的にピッチウォーキングを引き起こす。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
図３Ｂは、基板の上に共形に堆積されているギャップ充填材３９５の例示的な概略図を示す。より多くのサイクルが実施されるにつれて、スペーサ３２１の間のフィーチャは充填され、図３Ｃに示されるように側壁に堆積した材料が交わる継ぎ目３６０が形成されてよい。図３Ｃは、パターニングされたコア材３１３の上面の上の被りを有するように堆積されたギャップ充填材３９６を含む。いくつかの実施形態では、図２の動作２０５におけるギャップ充填材の堆積は、フィーチャをアンダーフィルするように、または、ギャップを完全に充填するには不十分な期間において堆積するように、多数のサイクルで実施されてよい。アンダーフィルについては、図３Ｈおよび図３Ｉに関連して以下にさらに説明される。いくつかの実施形態では、完全充填およびアンダーフィル両方の実施形態を示す図３Ｊ〜図３Ｏに関連して以下に説明されるように、動作２０５で堆積されたギャップ充填材は、対称的なスペーサを形成するための材料として用いられる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
図３Ｐ〜図３Ｒは、ギャップ充填材を対称的なスペーサマスクとして用いながらフィーチャをアンダーフィルするための別の実施形態を提供する。例えば、図３Ｐの基板は複数サイクルの原子層堆積が施されてフィーチャを部分的に充填することによって、フィーチャ内にギャップ３６５が残されてよい。基板は図２の動作２０７によって平坦化されて、ギャップ充填材３７８のフィールド領域がコア材３１３のフィールド領域と面一になる平坦面を有する図３Ｐに示される基板が生成されてよい。図３Ｑでは、コア材は図２の動作２１１によって選択的に除去されて、各々がフィーチャのアンダーフィルでいまだギャップ３６５を備えてよい自立する対称的なスペーサ３７８が生成される。スペーサ３７８は、ターゲット層３０５をパターニングするのに用いられてよく、スペーサ３７８が対称的であるため、ターゲット層３０５をエッチングするのに用いられるエッチング種のイオン角度分布は角度エッチングを引き起こさず、そのため一貫した臨界寸法βを有するパターニングされたターゲット層３４５が形成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
いくつかの実施形態では、コントローラ４５０のための命令は、入出力制御（ＩＯＣ）シークエンシング命令によって提供されてよい。一例では、プロセスフェーズの条件を設定するための命令は、プロセスレシピの対応するレシピフェーズに含まれてよい。いくつかの場合では、プロセスフェーズのための全ての命令がそのプロセスフェーズと同時に実行されるように、プロセスレシピフェーズは順次配置されてよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のリアクタパラメータを設定するための命令は、レシピフェーズに含まれてよい。例えば、第１のレシピフェーズは、不活性ガスおよび／または反応ガス（例えば、シリコン含有前駆体などの第１の前駆体）の流量を設定するための命令と、キャリアガス（アルゴンなど）の流量を設定するための命令と、第１のレシピフェーズのための時間遅延命令とを含んでよい。続く第２のレシピフェーズは、不活性ガスおよび／または反応ガスの流量を調節または停止するための命令と、キャリアガスまたはパージガスの流量を調節するための命令と、第２のレシピフェーズのための時間遅延命令とを含んでよい。第３のレシピフェーズは、酸素などの第２の反応ガスの流量を調節するための命令と、キャリアガスまたはパージガスの流量を調節するための命令と、高プラズマエネルギを有するプラズマを点火するための命令と、第３のレシピフェーズのための時間遅延命令とを含んでよい。続く第４のレシピフェーズは、不活性ガスおよび／または反応ガスの流量を調節または停止するための命令と、キャリアガスまたはパージガスの流量を調節するための命令と、第４のレシピフェーズのための時間遅延命令とを含んでよい。かかるレシピは、対称的なスペーサを順次形成するためにパターニングされた基板の上にギャップ充填材を堆積させるのに用いられてよい。いくつかのレシピは、パターニングされた基板をギャップ充填材と共にアンダーフィルするのに用いられてよい。これらのレシピフェーズは、本開示の範囲における任意の適した方法で、さらに細分化および／または反復されてよいことが理解されるだろう。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
プロセスガスは、上部チャンバに位置する１つ以上のメインガス流入口６６０を通じて、および／または、１つ以上のサイドガス流入口６７０を通じて、処理チャンバ内に流入されてよい。同様に、明確には示されていないが、プロセスガスを容量結合プラズマ処理チャンバに供給するのに類似のガス流導入口が用いられてよい。真空ポンプ（例えば、１段階もしくは２段階の機械式ドライポンプ、および／または、ターボ分子ポンプ６４０）は、プロセスガスをプロセスチャンバ６０１から引き出してプロセスチャンバ６０１内の圧力を維持するのに用いられうる。例えば、ポンプは、チャンバ６０１を排気するのに用いられてよい。真空ポンプによって提供された真空環境の適用を選択的に制御するために、弁制御された導管が真空ポンプを処理チャンバに流体接続するのに用いられてよい。これは、プラズマ処理動作中に、絞り弁（図示せず）または振り子弁（図示せず）などの閉ループ制御された流量制御装置を採用することで実行されてよい。同様に、真空ポンプ、および、容量結合プラズマ処理チャンバへの弁制御された流体接続部も採用されてよい。
【外国語明細書】
2018085504000001.pdf