(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体素子の微細パターン形成方法を提供する。【解決手段】半導体素子の微細パターン形成方法はパターン対象層上に多数の第１感光膜パターンを形成しＳ１００、パターン対象層および多数の第１感光膜パターン上に境界膜を形成しＳ１１０、境界膜上に平坦化膜を形成しＳ１２０、平坦化膜上に多数の第２感光膜パターンを形成しＳ１３０、多数の第２感光膜パターンを利用して多数の平坦化膜パターンを形成しＳ１４０、多数の平坦化膜パターンおよび多数の第１感光膜パターンを利用して多数のパターン対象層パターンを形成するＳ１５０ことを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン対象層上に多数の第１感光膜パターンを形成する第１感光膜パターン形成工程と、
前記パターン対象層および多数の前記第１感光膜パターン上に境界膜を形成する境界膜形成工程と、
前記境界膜上に平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と
前記平坦化膜上に多数の第２感光膜パターンを形成する第２感光膜パターン形成工程と、
多数の前記第２感光膜パターンを利用して多数の平坦化膜パターンを形成する平坦化膜パターン形成工程と、
多数の前記平坦化膜パターンおよび多数の前記第１感光膜パターンを利用して多数のパターン対象層パターンを形成するパターン対象層パターン形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項２】
前記境界膜は、前記パターン対象層および多数の前記第１感光膜パターン上にコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項３】
前記境界膜形成工程は、原子層堆積（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程または低温酸化（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ）蒸着工程を利用して前記境界膜を形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項４】
前記境界膜の厚さは５Åから５０Åまでであることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項５】
前記平坦化膜は、有機物からなる平坦化膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項６】
前記有機物は、ＳＯＨ、ＳＯまたはＮＦＣのうち少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項５に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項７】
前記パターン対象層の上面から前記平坦化膜の上面までの高さが前記パターン対象層の上面から前記第１感光膜パターン上に形成された前記境界膜の上面までの高さより高いように前記平坦化膜を前記境界膜上に形成することを含む請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項８】
隣り合う前記第１感光膜パターン間の間隔と隣り合う前記第２感光膜パターン間との間隔は互いに同一である請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項９】
下部物質の露出面と隣り合う２つの偶数列のエッチングマスクの向かい合う２つの側壁からキャビティを形成するキャビティ形成工程と、
前記キャビティ内部および前記偶数列のエッチングマスク表面に反応防止膜を形成する反応防止膜形成工程と、
前記キャビティ内部に前記反応防止膜が形成された前記キャビティを奇数列のエッチングマスク層で満たすエッチングマスク層形成工程と、
前記奇数列のエッチングマスク層上に補助マスクを形成する補助マスク形成工程と、
前記補助マスクをエッチングマスクとして前記奇数列のエッチングマスク層をエッチングして奇数列のエッチングマスクを形成するエッチングマスク形成工程と、
前記偶数列のエッチングマスクおよび前記奇数列のエッチングマスクをエッチングマスクとして前記下部物質をエッチングするエッチング工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項１０】
パターン対象層上に多数の第１感光膜パターンを形成する第１感光膜パターン形成工程と、
原子層堆積工程または低温酸化蒸着工程を利用して前記パターン対象層および多数の前記第１感光膜パターン上にコンフォーマルに５Åから５０Åまでの厚さの境界膜を形成する境界膜形成工程と、
前記境界膜上にＳＯＨ、ＳＯまたはＮＦＣのうち少なくとも何れか一つを含む有機物平坦化膜を形成する有機物平坦化膜形成工程と、
前記有機物平坦化膜上に多数の第２感光膜パターンを形成する第２感光膜パターン形成工程と、
多数の前記第２感光膜パターンをマスクとして前記有機物平坦化膜をエッチングして多数の平坦化膜パターンを形成する平坦化膜パターン形成工程と、
多数の前記平坦化膜パターンおよび多数の前記第１感光膜パターンをマスクとして前記パターン対象層をエッチングして多数のパターン対象層パターンを形成するパターン対象層パターン形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の微細パターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の微細パターン形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子のサイズが小さくなるにつれ、微細パターンを有する半導体素子に対する要求が増えつつある。しかし、主にフォトリソグラフィー工程によって形成される半導体素子のパターニング工程を考慮するとき、露光装置の分解能などの問題によって微細パターンの具現は容易ではないのが実情である。例えば、特許文献１には、化学増幅型フォトレジストパターンによって半導体素子上に微細パターンを形成する微細パターン形成方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０７２１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は信頼性のある半導体素子の微細パターン形成方法を提供するものである。
【０００５】
本発明の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないまた他の技術的課題は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記技術的課題を達成するための本発明の半導体素子の微細パターン形成方法は、パターン対象層上に多数の第１感光膜パターンを形成し、パターン対象層および多数の第１感光膜パターン上に境界膜を形成し、境界膜上に平坦化膜を形成し、平坦化膜上に多数の第２感光膜パターンを形成し、多数の第２感光膜パターンを利用して多数の平坦化膜パターンを形成し、多数の平坦化膜パターンおよび多数の第１感光膜パターンを利用して多数のパターン対象層パターンを形成することを含む。
【０００７】
前記技術的課題を達成するための本発明の半導体素子の微細パターン形成方法は、下部物質からなる下部と偶数列のエッチングマスクからなる両側壁とを含むキャビティを形成し、キャビティの内部および偶数列のエッチングマスク表面に反応防止膜を形成し、内部に反応防止膜が形成されたキャビティを奇数列のエッチングマスク層で満たし、奇数列のエッチングマスク層上に補助マスクを形成し、補助マスクをエッチングマスクで奇数列のエッチングマスク層をエッチングし、奇数列のエッチングマスクを形成し、偶数列および奇数列のエッチングマスクをエッチングマスクで下部物質をエッチングすることを含む。
【０００８】
前記技術的課題を達成するための本発明の半導体素子の微細パターン形成方法は、パターン対象層上に多数の第１感光膜パターンを形成し、原子層堆積（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程または低温酸化（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ）蒸着工程を利用してパターン対象層および多数の第１感光膜パターン上にコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）に５Åから５０Åまでの厚さの境界膜を形成し、境界膜上にＳＯＨ、ＳＯまたはＮＦＣのうち少なくとも何れか一つを含む有機物平坦化膜を形成し、有機物平坦化膜上に多数の第２感光膜パターンを形成し、多数の第２感光膜パターンをマスクで平坦化膜をエッチングして多数の平坦化膜パターンを形成し、多数の平坦化膜パターンおよび多数の第１感光膜パターンをマスクでパターン対象層をエッチングして多数のパターン対象層パターンを形成することを含む。
その他実施形態の具体的な内容は詳細な説明および図面に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法を説明するための順序図である。
【図２】本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターンの形成方法を説明するための中間段階図である。
【図３】本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターンの形成方法を説明するための中間段階図である。
【図４】本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターンの形成方法を説明するための中間段階図である。
【図５】本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターンの形成方法を説明するための中間段階図である。
【図６】本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターンの形成方法を説明するための中間段階図である。
【図７】本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターンの形成方法を説明するための中間段階図である。
【図８】本発明の技術的思想に係る第２実施形態による半導体素子の微細パターンの形成方法を説明するための中間段階図である。
【図９】本発明の技術的思想に係る第２実施形態による半導体素子の微細パターンの形成方法を説明するための中間段階図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の利点、特徴、およびそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すれば明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現されることが可能である。本実施形態は、単に本発明の開示が完全になるように、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に対して発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によってのみ定義される。図面に表示された構成要素のサイズおよび相対的なサイズは説明の明瞭性のために誇張されてもよい。
【００１１】
なお、明細書全体にかけて、同一の参照符号は同一の構成要素を指し、「および／または」は言及されたアイテムのそれぞれおよび一つ以上のすべての組合せを含む。
【００１２】
本明細書で使用された用語は、実施形態を説明するためであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において単数形は、文言で特別に言及しない限り、複数形をも含む。明細書で使用される「含む」および／または「からなる」は、言及した構成要素、段階、動作、および／または素子は、一つ以上の他の構成要素、段階、動作、および／または素子の存在または追加を排除しない。
【００１３】
「第１」、「第２」等が、多様な素子、構成要素を説明するために使用される。しかしながら、これらの構成要素はこれらの用語によって制限されないことはもちろんである。これらの用語は単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用されるものである。したがって、以下で言及される第１構成要素は、本発明の技術的思想内で第２構成要素であり得ることはもちろんである。
【００１４】
本明細書で記述する実施形態は、本発明の理想的な概略的である平面図および断面図を参考にして説明する。したがって、製造技術または許容誤差などによって、例示図の形態は変形されてもよい。したがって、本発明の実施形態は、図示された特定形態に制限されるものではなく、製造工程によって生成される形態の変化も含むものである。したがって、図面に例示された領域は概略的な属性を有し、図面に例示された領域の形態は素子の領域の特定形態を例示するためのものであり、発明の範疇を制限するためのものではない。
【００１５】
他に定義されなければ、本明細書で使用されるすべての用語（技術および科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通に理解され得る意味において使用されるものである。また、一般的に使用される辞典に定義されている用語は、明確に特別に定義されていない限り理想的にまたは過度に解釈されない。
【００１６】
（第１実施形態）
以下、図１から図７を参照して本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法を説明するための順序図である。図２から図７は、本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法を説明するための中間段階図である。
【００１８】
先ず図１を参照すると、パターン対象層１００上に多数の第１感光膜パターン１１０を形成する（Ｓ１００）。具体的には図２を参照すると、パターン対象層１００上に図示しない第１感光膜を塗布してパターニング工程を行い多数の第１感光膜パターン１１０を形成することができる。
【００１９】
より具体的にはパターン対象層１００上に例えばコーティング方式で図示しない第１感光膜を塗布してプリベイク（ｐｒｅ  ｂａｋｅ）工程を行うことができる。その後、図示しない第１感光膜に順次的な露光工程および現象工程を含むパターニング工程を行い多数の第１感光膜パターン１１０を形成することができる。ここでパターン対象層１００は微細パターンが形成される下部物質であってもよく、第１感光膜パターン１１０は下部物質の微細パターンのうち偶数列（例えば２ｎ）パターンを形成することに使用される偶数列のエッチングマスクであってもよい。
【００２０】
次に、図１を参照すると、パターン対象層１００および多数の第１感光膜パターン１１０上に境界膜を形成する（Ｓ１１０）。具体的には図３を参照すると、パターン対象層１００および多数の第１感光膜パターン１１０上にコンフォーマルに境界膜１２０を形成することができる。
【００２１】
より具体的には、パターン対象層１００および多数の第１感光膜パターン１１０上に原子層堆積工程または低温酸化蒸着工程を利用してシリコン膜、酸化膜、窒化膜、金属膜またはこれら膜の混合膜のうち少なくとも何れか一つを含む境界膜１２０をコンフォーマルに形成することができる。ここで境界膜１２０はこのあと平坦化膜パターン１３５（図６参照）を形成するとき、第１感光膜パターン１１０が共にエッチングされないように機能する膜であってもよい。すなわち、境界膜１２０は反応防止膜であってもよい。
【００２２】
一方、このような境界膜１２０の厚さは５Åから５０Åまでであってもよい。仮に、境界膜１２０の厚さが５Å以下であれば、先立って説明した反応防止膜の機能を充分に行うことができない場合もある。また、境界膜１２０の厚さが５０Å以上であれば、このあとパターン対象層１００に微細パターンを形成するとき、境界膜１２０が旨くエッチングされない場合もある。
【００２３】
次に、図１を参照すると、境界膜１２０上に平坦化膜１３０を形成する（Ｓ１２０）。具体的には図４を参照すると、境界膜１２０上に有機物で構成された平坦化膜１３０を形成してもよい。ここで本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法に使用される平坦化膜１３０はＳＯＨ、ＳＯまたはＮＦＣのうち少なくとも何れか一つを含む有機物平坦化膜１３０であってもよい。
【００２４】
平坦化膜１３０は、図４に示すようにパターン対象層１００の上面から平坦化膜１３０の上面までの高さがパターン対象層１００の上面から第１感光膜パターン１１０上に形成された境界膜１２０の上面までの高さより大きいように形成されてもよい。また、このような平坦化膜１３０はそれ自体がエッチングされ、このあと奇数列（例えば２ｎ＋１）のエッチングマスク（図６の平坦化膜パターン１３５参照）で利用されるため、平坦化膜１３０は奇数列のエッチングマスク層であってもよい。
【００２５】
次に、図１を参照すると、平坦化膜１３０上に多数の第２感光膜パターンを形成する（Ｓ１３０）。具体的には図５を参照すると、平坦化膜１３０上に図示しない第２感光膜を塗布してパターニング工程を行い多数の第２感光膜パターン１４０を形成してもよい。
【００２６】
より具体的には、平坦化膜１３０上に例えばコーティング方式で第２感光膜を塗布してプリベイク（ｐｒｅ  ｂａｋｅ）工程を行うことができる。その後、第２感光膜に順次的な露光工程および現象工程を含むパターニング工程を行い多数の第２感光膜パターン１４０を形成してもよい。ここで第２感光膜パターン１４０は奇数列のエッチングマスク（図６の平坦化膜パターン１３５参照）をパターニングすることに使用される補助マスクであってもよい。
【００２７】
ここで本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法による場合、隣り合う第１感光膜パターン１１０間の間隔Ｗ１と隣り合う第２感光膜パターン１４０間の間隔Ｗ２は互いに同一であってもよい。また、第２感光膜パターン１４０は図５に示すように第１感光膜パターン１１０とオーバーラップしないように隣り合う第１感光膜パターン１１０の間に形成されてもよい。
【００２８】
次に、図１を参照すると、多数の第２感光膜パターン１４０を利用して多数の平坦化膜パターン１３５を形成する（Ｓ１４０）。具体的に図５および図６を参照すると、多数の第２感光膜パターン１４０をエッチングマスクとして平坦化膜１３０をエッチングして多数の平坦化膜パターン１３５を形成してもよい。
【００２９】
ここで平坦化膜パターン１３５は、パターン対象層１００（下部物質）の微細パターンのうち奇数列（例えば２ｎ＋１）パターンを形成することに使われる奇数列のエッチングマスクであってもよい。
【００３０】
一方、図６を参照すると、本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法による場合、隣り合う平坦化膜パターン１３５と第１感光膜パターン１１０との間隔Ｗ３は第１感光膜パターン１１０間の間隔Ｗ１または第２感光膜パターン１４０間の間隔Ｗ２より小さくてもよい。
【００３１】
次に、図１を参照すると、多数の平坦化膜パターン１３５および多数の第１感光膜パターン１１０を利用して多数のパターン対象層パターン１０５を形成する（Ｓ１５０）。具体的には図６および図７を参照すると、多数の平坦化膜パターン１３５および多数の第１感光膜パターン１１０をエッチングマスクとしてパターン対象層１００をエッチングしてパターン対象層パターン１０５を形成してもよい。
【００３２】
このとき、隣り合うパターン対象層パターン１０５間の間隔Ｗ４は平坦化膜パターン１３５と第１感光膜パターン１１０の間隔Ｗ３と同一であってもよい。すなわち、本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法による場合、第１感光膜パターン１１０および第２感光膜パターン１４０を独立的に形成してパターニングを行うことにより、小さくて信頼性のある微細パターンを形成することできる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、図８および図９を参照して本発明の技術的思想に係る第２実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法について説明する。
【００３４】
図８および図９は、本発明の技術的思想に係る第２実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法を説明するための中間段階図である。
【００３５】
以下では本発明の技術的思想に係る他の実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法を説明するが、先立って説明した本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法と重複する事項に対してはその説明を省略する。
【００３６】
先ず、図８を参照すると、キャビティ１２５は、パターン対象層１００の露出面と隣り合う２つの第１感光膜パターン１１０の向かい合う２つの側壁から形成される。そして、パターン対象層１００および第１感光膜パターン１１０の表面に境界膜１２０を形成する。ここで、先立って説明したようにパターン対象層１００は下部物質であってもよく、第１感光膜パターン１１０は偶数列（例えば、２ｎ）エッチングマスクであってもよい。また境界膜１２０は反応防止膜であってもよい。
【００３７】
次に、図９を参照すると、内部に境界膜１２０が形成されたキャビティ１２５を平坦化膜１３０で満たす。このとき、本発明の技術的思想に係る第２実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法においては、パターン対象層１００の上面から平坦化膜１３０の上面までの高さＨ２がパターン対象層１００の上面から第１感光膜パターン１１０上に形成された境界膜１２０の上面までの高さＨ１と互いに同一であってもよい。また前述したように、平坦化膜１３０は奇数列（例えば、２ｎ＋１）エッチングマスク層であってもよく、このあと形成される平坦化膜パターン１３５は奇数列（例えば、２ｎ＋１）エッチングマスクであってもよい。
【００３８】
その他、他の事項については前述した本発明の技術的思想に係る第１実施形態による半導体素子の微細パターン形成方法と同一であるため、重複する詳しい説明は省略する。
【００３９】
以上、添付された図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で製造され得、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明の技術的思想や必須の特徴を変更しない範囲で他の具体的な形態で実施され得ることを理解することができる。したがって、上記実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的でないものと理解しなければならない。
【符号の説明】
【００４０】
１００                ・・・パターン対象層、
１０５                ・・・パターン対象層パターン、
１１０                ・・・第１感光膜パターン、
１２０                ・・・境界膜、
１２５                ・・・キャビティ、
１３０                ・・・平坦化膜、
１３５                ・・・平坦化膜パターン、
１４０                ・・・第２感光膜パターン、
Ｓ１００〜Ｓ１５０    ・・・半導体素子の微細パターン形成方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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