(57)【要約】  多層マスク（１５０、１５０’、２２０）をパターン化するための方法が記載されている。前記方法は、基板（１１０、１１０’、２００）上に多層マスク（１５０、１５０’、２２０）を調製することを含み、前記多層マスク（１５０、１５０’、２２０）はリソグラフィ層（２２６）及び前記リソグラフィ層（２２６）の下層の中間マスク層（２２２）を含み、前記空間マスク層（２２２）が炭素含有化合物を含む。前記方法はさらに：パターン（２３０）を前記中間マスク層（２２２）へ移すためのエッチングプロセスレシピを確立し、これは前記リソグラフィ層（２２６）に形成され、及び最初のパターン限界寸法（ＣＤ）（１５２、１５２’、２３２、２３２’）で特徴づけられ、前記中間マスク層（２２２）に形成されるべき中間パターンＣＤ（１５４、１５４’、２５２、２５２’、２６２、２６２’、２７２、２７２’）と少なくとも１つのプロセスパラメータとの間の少なくとも１つのパラメータ関連性を確立し、前記少なくとも１つのパラメータ関連性が、前記最初のパターンＣＤ（１５２、１５２’、２３２、２３２’）を前記中間パターンＣＤ（１５４、１５４’、２５２、２５２’、２６２、２６２’、２７２、２７２’）へ増加及び低減することが可能なプロセス条件を与え；前記最初のパターンＣｄ（１５２、１５２’、２３２、２３２’）と前記中間パターンＣＤ（１５４、１５４’、２５２、２５２’、２６２、２６２’、２７２、２７２’）との間のターゲットＣｄ調節を達成するための条件を選択し；及び前記パターンを、前記リソグラフィ層（２２６）から前記ターゲットプロセス条件を用いて前記中間マスク層へ移すことを含む。
2014512096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層マスクをパターン化するための方法であり、前記方法は：
基板上に多層マスクを調製し、前記多層マスクはリソグラフィ層及び前記リソグラフィ層の下の中間マスク層を含み、前記中間マスク層が炭素含有化合物を含み；
前記リソグラフィ層にパターンを形成し、前記パターンは、最初のパターン限界寸法（ＣＤ）により特徴づけられ；
前記パターンを前記中間マスク層に移すためのエッチングプロセスレシピを確立し、前記エッチングプロセスレシピが、１又は複数のプロセスパラメータで定められる１又は複数のプロセス条件を含み；
前記エッチングプロセスレシピを用いて前記中間マスク層に形成されるべき中間パターンＣＤと、少なくとも１つ前記１つ又は複数のプロセスパラメータとの間の少なくとも１つパラメータ関連性を確立することを含み、
前記少なくとも１つのパラメータ関連性が、前記最初のパターンＣＤを前記中間パターンＣＤへ増加するための第１のプロセス条件、及び前記最初のパターンＣＤを前記中間パターンＣＤへ低減するための第２のプロセス条件を与え；
前記少なくとも１つのパラメータ関連性を用いて前記１つ又は複数のプロセス条件からターゲットプロセス条件を選択して、前記最初のパターンＣＤと前記中間パターンＣＤの間のターゲットＣＤ調節を達成し；及び
前記リソグラフィ層から前記中間マスク層へ前記パターンを、前記エッチングプロセスレシピをと前記ターゲットプロセス条件を用いて移し、
前記エッチングプロセスレシピが、臭素含有ガス、酸素含有ガス及び場合により希ガスを含むプロセス組成物を用いてプラズマ形成を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法で、前記中間マスク層が、有機平坦化層（ＯＰＬ）又は有機絶縁層（ＯＤＬ）を含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であり、前記中間マスク層がアモルファスカーボンを含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であり、前記臭素含有ガスが、ＨＢｒ、Ｂｒ２、又はＣ２Ｈ４Ｂｒ２又はこれらの２以上の組み合わせを含む、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であり、前記臭素含有ガスは、ＨＢｒからなる、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であり、前記酸素含有ガスは、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ又はＮＯ２、又はこれらの２以上の組み合わせを含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であり、前記プロセス組成物が、ＨＢｒ、Ｏ２及びＣＯ２からなる群から選択される１又は複数の酸素含有ガス、及び場合により希ガスを含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であり、前記プロセス組成物が、ＨＢｒ、Ｏ２、ＣＯ２及びＨｅからなる、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であり、前記少なくとも１つパラメータ関連性が、前記中間パターンＣＤ及び、前記酸素含有ガス量と前記臭素含有ガス量の流量比との間の関連性を確立する、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であり、前記流量比は、Ｏ２の流速をＨＢｒの流速で割り算することで評価される、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であり、前記最初のパターンＣＤは、前記酸素含有ガスの流速に対して前記臭素含有ガスの流速を増加させることで、前記中間パターンＣＤへ低減される、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であり、前記最初のパターンＣＤは、前記酸素含有ガスの流速に対して前記臭素含有ガスの流速を低減させることで、前記中間パターンＣＤへ増加される、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であり、さらに：
前記中間マスク層のパターンラフネスと、少なくとも１つの前記１つ又は複数のプロセスパラメータとの間の少なくとも１つ第２パラメータ関連性を確立することを含み、前記少なくとも１つのパラメータ関連性が前記パターンラフネスを低減するためのプロセス条件を与える、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の歩法であり、前記パターンラフネスが、ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）、又はライン幅ラフネス（ＬＷＲ）、又はそれらの組み合わせを含む、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であり、前記第１及び中間パターンＣＤが、ラインＣＤ又は空間ＣＤのための尺度を与える、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であり、前記構成ＣＤが、フロント−エンド−オブ−ライン（ＦＥＯＬ）操作でゲートパターン化のためのラインＣＤを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であり、前記構成ＣＤが、バック−エンド−オブ−ライン（ＢＥＯＬ）操作で金属化パターン化のためのビア又はトレンチＣＤを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法であり、前記多層マスクがさらに、前記リソグラフィ層と前記中間マスク層の間に、反射防止（ＡＲＣ）層を含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であり、前記ＡＲＣ層が、シリコン含有ＡＲＣ層を含む、方法。
【請求項２０】
請求項１に記載の方法であり、さらに；前記中間マスク層の前記パターンをオーバーエッチングして、さらに前記中間パターンＣＤを変更中間ＣＤへ調節することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多層マスクをパターンエッチングするための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常は、集積回路（ＩＣ）の製造の際、半導体製造装置は、（ドライ）プラズマエッチングプロセスを用いて、半導体基板上にパターン化された微細ラインに沿って、又はビア又はコンタクト内のエッチング材料を除去する。前記プラズマエッチングプロセスを成功させるには、実質的に他の材料をエッチングすることなく、１つの材料を選択的にエッチングするための好適な化学反応を含むエッチング化学を必要とする。
【０００３】
例えば、半導体基板上で、多層マスクに形成されたパターンが、プラズマエッチングプロセスを用いて選択された材料の下層へ移され得る。前記多層マスクは、リソグラフィプロセスを用いてそこに形成されたパターを持つ、フォトレジスト層などのリソグラフィ層を含み得る。前記多層マスクはさらに、反射防止コーティング（ＡＲＣ）、有機平坦化層（ＯＰＬ）、有機絶縁層（ＯＤＬ）などの追加の層を、前記リソグラフィ層の下に含み、前記リソグラフィ層に形成されたパターンが続いて、前記１又は複数の追加のマスク層へ、一連のエッチングステップを介して移され得る。
【０００４】
前記リソグラフィ層から前記１又は複数の追加のマスク層へ前記パターンを移す際に、前記パターンの限界寸法（ＣＤ）を制御し、同様にパターンインテグリティ（例えば、ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）、ライン幅ラフネス（ＬＷＲ）など）を維持及び／又は改善することが望ましい。加えて、前記基板にわたり前記ＣＤ／パターンインテグリティの均一な分布を制御可能に達成することが望ましい。さらには、ネスト化された構造（緊密間隔）及び分離された（広い間隔を持った）構造の両方で同じＣＤ／パターンインテグリティを制御可能に達成することが望ましい。エッチング化学がＣＤを削減させるために存在する一方でなお、多層マスクをパターン化する際に、ＣＤを加減の両方を可能にし得るエッチングプロセスの必要性が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は多層マスクをパターン化するための方法に関する。本発明はさらに、炭素含有層をパターンエッチングするための方法、特に、炭素含有層を含む多層マスクをパターン化する際に、限界寸法（ＣＤ）及びパターンインテグリティを制御するためにエッチングプロセスに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの実施態様によると、多層マスクをパターン化するための方法が記載される。前記方法は、基板上に多層マスクを調製することを含み、前記多層マスクは、リソグラフィ層及び前記リソグラフィ層の下に中間マスク層を含み、及び前記中間マスク層は炭素含有化合物を含む。前記方法はさらに：前記リソグラフィ層に形成され及び最初のパターン限界寸法（ＣＤ）により特徴づけられるパターンを前記中間マスク層へ移すためのエッチングプロセス手順を確立し；前記中間マスク層に形成されるべき中間パターンＣＤと、少なくとも１つのプロセスパラメータとの間の少なくとも１つのパラメータ関連性を確立し、そこで、前記少なくとも１つのパラメータ関連性が、前記最初のパターンＣＤを前記中間パターンＣＤへ増加及び減少し得るプロセス条件を与え；前記最初のＣＤ及び前記中間パターンＣＤの間のターゲットＣＤ調節を達成するためのターゲットプロセス条件を選択し；及び前記リソグラフィ層から前記中間マスク層を、前記ターゲットプロセス条件を用いて前記パターンを移すことを含む。
【０００７】
他の実施態様によると、前記エッチングプロセス手順は、臭素含有ガス、酸素含有ガス及び場合により希ガスを含むプロセス組成物を用いるプラズマ形成を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、種々の実施態様による基板上の多層マスクのための例示的使用を提供する。
【図１Ｂ】図１Ｂは、種々の実施態様による基板上の多層マスクのための例示的使用を提供する。
【図２Ａ】図２Ａは、基板上の多層マスクをパターン化するための手順を模式的に表す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、基板上の多層マスクをパターン化するための手順を模式的に表す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、基板上の多層マスクをパターン化するための手順を模式的に表す。
【図３】図３は、ひとつの実施態様による基板上に多層マスクをパターン化するための方法を説明するフローチャートを提供する。
【図４】図４は、ひとつの実施態様によるプラズマ処理の模式図である。
【図５】図５は、他の実施態様によるプラズマ処理の模式図である。
【図６】図６は、他の実施態様によるプラズマ処理の模式図である。
【図７】図７は、他の実施態様によるプラズマ処理の模式図である。
【図８】図８は、他の実施態様によるプラズマ処理の模式図である。
【図９】図９は、他の実施態様によるプラズマ処理の模式図である。
【図１０】図１０は、他の実施態様によるプラズマ処理の模式図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、種々の実施態様による基板上に多層マスクをパターン化する方法の例示的データを示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、種々の実施態様による基板上に多層マスクをパターン化する方法の例示的データを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明では、説明目的であり限定するものではなく、プロセスシステムの具体的な形状、種々の部品及び使用される工程（プロセス）などが説明される。しかし理解されるべきことは、本発明はこれらの具体的詳細から離れて他の実施態様で実施され得るものであり、ということである。
【００１０】
同様に、説明の目的で、具体的な数、材料及び構成が、本発明の完全な理解を与えるために説明される。しかし、本発明は具体的詳細がなくても実施され得る。さらに理解されるべきことは、図面に示される種々の実施態様が図示されるけれども、必ずしも寸法の通りではない。
【００１１】
以下種々の操作は、本発明を理解する上で助けとなる方法で、順に多数の別々の操作として説明される。しかしこの説明の順は、これらの操作が順序に依存する必要があることを意味するように解釈されるべきではない。特にこれらの操作は表される順に実施される必要はない。説明される操作は、説明される実施態様とは異なる順で実施され得る。種々の追加の操作が実施され及び／又は説明された操作は追加の実施態様では省略され得る。
【００１２】
ここで使用される「基板」は一般的に、本発明により処理（プロセス）される対象物を意味する。前記基板は、装置、特に半導体又は他の電子装置の任意の材料部分又は構造を含み、例えば、半導体ウェハなどのベース基板構造、又は薄膜などのベース基板上の又は上に重なる層であり得る。従って、基板は、ベース基板構造、又は薄膜などのベース基板上の又は上に重なる層、パターン化されているか又はパターン化されていないかに限定されることを意図するものではなく、むしろ、全てのかかる層又はベース構造、及び層及び／又はベース構造の全ての組み合わせを含むことを意図される。以下の説明は、基板の具体的なタイプを参照するが、これは説明を目的とするものであり、なんらを制限するものではない。
【００１３】
材料処理方法で上で説明したように、プラズマはしばしば、前記基板から材料を除去することを容易にするか、又は前記基板上の材料を堆積させるための膜形成反応を容易にするために、基板上の表面化学を作り出し補助するために利用される。基板のエッチングの際、プラズマは、前記基板の表面上のある材料と反応させる好適な反応性化学種を作り出すために利用され得る。さらに、基板のエッチングの際、プラズマが、前記基板上の表面反応にエネルギーを伝達するために有用である荷電種を作るために利用され得る。
【００１４】
ひとつの例によると、パターンエッチングは、放射線感受性材料（例えばフォトレジスト）の薄層などのリソグラフィ層を、エッチングの際に前記基板上の下の薄膜層にこのパターンを移すためにマスクを提供するため、続いてパターン化される基板の上部表面に適用することを含む。前記放射線感受性材料のパターン化は一般的に、前記リソグラフィ層を、例えばマイクロリソグラフィシステムを用いて電磁波（ＥＭ）放射の形状パターンに暴露し、続いて現像液を用いて、前記放射線感受性材料の前記放射領域が除去されるか（ポジティブトーンフォトレジストの場合に）、又は非放射領域が除去される（ネガティブトーンフォトレジストの場合に）。
【００１５】
従来技術のリソグラフィ技術を用いて前記リソグラフィ層のより薄い構造をパターン化するために、多層マスクが実現され得る。例えば、多層マスクは、二層マスク又は三層マスクを含み得る。第２及び第３マスク層を含めて、最上部リソグラフィ層は、続くドライエッチングプロセスに耐えるように通常選択された厚さよりも薄く、従って、従来のリソグラフィ技術を用いて、より微細な構造が前記より薄いリソグラフィ層に形成され得る。その後、前記リソグラフィ層で形成されるより微細な構造は、ドライエッチングプロセスなどのドライ現像プロセスを用いる下層の第２又は第３マスク層へ移され得る。
【００１６】
しかし、前記多層マスクの下の第２及び第３マスク層へ前記パターンを移す際に、限定されるものではないがＣＤ低減、ＣＤ拡大、パターンラフネス低減などを含む前記パターンのインテグリティ及びＣＤのさらなる制御を生成するための必要性が存在する。加えて、前記基板全体にわたり、均一に又は異なるように、前記ＣＤを維持、拡大又は低減させる必要性が存在する。さらに、ネスト化（緊密な空間配置）構造及び分離（広い空間配置）構造に対してＣＤ制御を均一に又は異なるように適用する必要性が存在する。さらには、ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）及びライン幅ラフネス（ＬＷＲ）などの前記多層マスク内のパターン欠陥を修正する必要性が存在する。パターンを移す際に、従来のプロセス化学は、許容可能なＣＤ制御を生成することができない。
【００１７】
ひとつの実施態様のよると、ＣＤ制御は、フロント−エンド−オブ−ライン（ＦＥＯＬ）操作においてゲートスタックのパターン化へ適用される。そこでは望ましいことは、前記印刷された多層マスクをエッチングしてより狭いゲートを形成するために、前記多層マスクの前記ラインＣＤを低減することである。図１Ａに示されるように、基板１１０上に形成されたゲートスタック１００が示され、前記ゲートスタック１００はゲート界面層１２０、ゲート絶縁１３０、ゲート電極１４０及び多層マスク１５０を含む。少なくとも前記多層マスク１５０の一部分は、前記ゲートのための最初のパターンＣＤ１５２で印刷され得る。前記多層マスク１５０の前記暴露側壁から材料を除去することで、中間パターンＣＤ１５４が生成され、従って前記ゲートの前記ラインＣＤを低減させ得る。その後、前記中間パターンＣＤ１５４は、前記下の層（図１Ａでの点線参照）内に拡張され、低減されたライン幅を持つパターン化ゲートスタックを生成する。
【００１８】
他の実施態様によると、ＣＤ制御は、バック−エンド−オブ−ライン（ＢＥＯＬ）操作で金属化のためのトレンチ又はビアのパターン化へ適用される。そこでは望ましいことは、前記多層マスク内で、前記印刷された多層マスク上に堆積したより狭いトレンチ又はビアを形成させることで前記空間ＣＤを低減（又は前記ラインＣＤを拡大）することである。図１Ｂに示されるように、基板１１０’上に形成される相互接続スタック１００’が示され、前記相互接続スタック１００’は第１のキャップ層１２０’、相互接続絶縁１３０’、第２のキャップ層１４０’及び多層マスク１５０’を含む。少なくとも前記多層マスク１５０’の一部分が、前記トレンチ又はビアのために最初のパターンＣＤ１５２’で印刷され得る。前記多層マスク１５０’の暴露側壁へ材料を追加することで、中間パターンＣＤ１５４’が生成され、従って、前記トレンチ又はビアのための空間ＣＤが低減される。その後、前記中間パターンＣＤ１５４’は下の層（図１Ｂの点線を参照）内に拡張されて、低減された空間幅を持つパターン化相互接続を生成する。
【００１９】
従って、ひとつの実施態様によると、基板上の多層マスクをパターン化するための方法は、図２Ａから２Ｃに示され、図３のフローチャート３００で説明される。従来技術の多層マスクパターン化方法とは異なり、ここで記載される方法は、ＣＤ低減及びＣＤ拡大の両方を可能とする方法である。前記方法は３１０で、薄膜２１０上の多層マスク２２０を形成することで開始される。前記多層マスク２２０は、リソグラフィ層２２６、場合により反射防止コーティング（ＡＲＣ）層２２４及び中間マスク層２２２を含む。
【００２０】
前記基板２００は、半導体基板、シリコン−オン−インシュレータ（ＳＩＯ）基板、フラットパネルディスプレ又は液晶ディスプレイを含み得る。
【００２１】
前記薄膜２１０は、導電層、非導電層又は半導電性層を含み得る。例えば、前記薄膜２１０は、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、金属ケイ酸塩、金属リシサイド、シリコン、多結晶性シリコン（ポリシリコン）、ドープ化シリコン、二酸化ケイ素、シリコン窒化物、シリコン炭化物又はシリコン酸窒化物などを含む材料層を含み得る。加えて、例えば、前記薄膜２１０は、見かけ誘電率が約４（例えば熱二酸化ケイ素の誘電率は、３．８から３．９である）であるＳｉＯ２より低い誘電率を持つ、低誘電率（即ち、ｌｏｗ−ｋ）又は超−低誘電率（即ち、超−ｌｏｗ−ｋ）誘電層を含み得る。より具体的には、前記薄膜２１０は、誘電率が３．７未満、又は１．６から３．７の範囲の誘電率を持つ。前記薄膜２１０は多孔性又は非多孔性であり得る。
【００２２】
ひとつの実施態様によると、前記薄膜２１０はシリコン窒化物（ＳｉＮ又はより一般的にはＳｉｘＮｙ）を含む。例えば、シリコン窒化物の薄膜は、ポリシリコンのゲートパターン又は金属ゲートを調製する際にハードマスク層として使用され得る。前記パターンは、以下説明されるように、前記シリコン窒化物内に、最終的には前記下層にエッチングされる。
【００２３】
前記薄膜２１０は、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）、又はイオン化ＰＶＤ（ｉＰＶＤ）、又はスピン−オン技術などの蒸着技術を用いて形成され、これは例えば東京エレクトロン株式会社（ＴＥＬ）から入手可能なシステムで、Ｃｌｅａｎ  Ｔｒａｃｋ  ＡＣＴ８ＳＯＤ（スピン−オン−誘電体）、ＡＣＴ１２  ＳＯＤ及びＬｉｔｈｉｕｓコーティングシステムなどが利用され得る。前記Ｃｌｅａｎ  Ｔｒａｃｋ  ＡＣＴ８（２００ｍｍ）、ＡＣＴ１２（３００ｍｍ）及びＬｉｔｈｉｕｓ（３００  ｍｍ）コーティングシステムは、ＳＯＤ材料をのための、コーティング、ベーキング及びキュア（ｃｕｒｅ）器具を提供する。前記トラックシステムは、１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ及び以上の基板サイズを処理するように構成され得る。基板上に薄膜を形成するための他のシステム及び方法は、スピン−オン技術及び蒸着技術の当業者によく知られている。
【００２４】
前記リソグラフィ層２２６は、フォトレジストなどの放射線感受性材料の層を含む。前記フォトレジスト層は、２４８ｎｍ（ナノメートル）レジスト、１９３ｎｍレジスト、１５７ｎｍレジスト、ＥＵＶ（極紫外）レジスト又は電子ビームレジストを含み得る。前記フォトレジスト層はトラックシステムを用いて形成され得る。例えば、前記トラックシステムは、例えば東京エレクトロン社（ＴＥＬ）から入手可能なシステムで、Ｃｌｅａｎ  Ｔｒａｃｋ  ＡＣＴ８、ＡＣＴ１２又はＬｉｔｈｉｕｓレジストコーティング及び現像システムなどが利用され得る。基板上にフォトレジスト層を形成するための他のシステム及び方法は、スピン−オン技術及び蒸着技術の当業者によく知られている。
【００２５】
前記場合によるＡＲＣ層２２４はシリコン含有ＡＲＣ層を含み得る。例えば、前記場合によるＡＲＣ層２２４は、シリコン含有ＡＲＣで、市販入手可能な例えば、信越化学株式会社のＳｅｐｒ−Ｓｈｂ  Ａ  ｓｅｒｉｅｓ  ＳｉＡＲＣが挙げられる。前記場合によるＡＲＣ層２２４は、例えば、スピンコーティング技術又は蒸着プロセスを使用して適用され得る。
【００２６】
前記中間マスク層２２２は、無機層又は有機層を含み得る。例えば、前記中間マスク層２２２は、炭素含有化合物を含み得る。加えて、例えば、前記中間マスク層２２２はアモルファスカーボンを含み得る。さらに、例えば、前記中間マスク層２２２は、有機絶縁層（ＯＤＬ）又は有機平坦化層（ＯＰＬ）を含み得る。前記ＥＤＬ又はＰＯＬは、光感受性有機ポリマー又はエッチング型有機化合物を含み得る。例えば、前記光感受性有機ポリマーは、ポリアクリレート樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂又はベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）であり得る。これらの材料は、スピン−オン技術また蒸着技術を用いて形成され得る。
【００２７】
３２０では、パターン２３０が前記リソグラフィ層２２６に形成され、前記パターン２３０は、最初のパターンＣＤ２３２、２３２’で特徴づけられる。図２Ａに示されるように、前記リソグラフィ層２２６は、イメージパターンでイメージ化される。ＥＭ放射への暴露は、ドライ又はウェットフォトリソグラフィシステムで実施される。前記イメージパターンは、任意の好適な従来技術ステッピングリソグラフィシステム又はスキャニングリソグラフィシステムを用いて形成され得る。例えば、前記フォトリソグラフィシステムは、ＡＳＭＬ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ  Ｂ．Ｖ．（Ｄｅ  Ｒｕｎ  ６５０１、５５０４  ＤＲ  Ｖｅｌｄｈｏｖｅｎ、Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）、又はＣａｎｏｎ  ＵＳＡ、Ｉｎｃ．、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ（３３００  Ｎｏｒｔｈ  Ｆｉｒｓｔ  Ｓｔｒｅｅｔ、Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡ９５１３４）から市販されている。従って、前記イメージパターンは、前記リソグラフィ層２２６で現像され、最初のパターンＣＤ２３２を持つ分離された構造２３１と、最初のパターンＣＤ２３２’を持つネスト化された構造２３１’を持つ前記パターン２３０を形成する。前記現像プロセスは、前記基板をトラックシステムなどの現像システムの現像液に暴露することを含む。例えば、前記トラックシステムは、東京エレクトロン株式会社（ＴＥＬ）の市販で利用可能な、Ｃｌｅａｎ  Ｔｒａｃｋ  ＡＣＴ８、ＡＣＴ１２、又はＬｉｔｈｉｕｓレジストコーティング及び現像システムが挙げられる。
【００２８】
前記リソグラフィ層２２６のパターン化に続いて、以下詳細に説明されるように、基板２００は移送されてプラズマプロセスシステム内に置かれる。
【００２９】
図２Ｂで示されるように、前記分離構造２３１とネスト化構造２３１’を含むパターン２３０は、前記リソグラフィ層２２６から、シリコン含有ＡＲＣ層などの前記場合によるＡＲＣ層２２４へ、ドライプラズマエッチングプロセスを用いて移される。前記エッチングプロセスは、プロセスレシピを確立し、前記プロセスレシピに従い、前記プラズマプロセスシステムに、を含むプロセス組成物を導入し、フッ化炭素化合物、フッ化炭化水素化合物及び／又はＳＦ６などのハロゲン含有化合物、及び場合による、酸素含有ガス、水素含有ガス、窒素含有ガス、炭素含有ガス及び／又は炭化水素ガスを含むプロセスガスを含むプロセス組成物を導入し、前記プロセスレシピに従い前記プラズマプロセスシステムで前記プロセス組成物からプラズマを生成し、及び前記基板２００を、前記プラズマに暴露して、前記リソグラフィ層２２６の前記パターン２３０を前記下層の場合によるＡＲＣ層２２４へ移す、ことを含む。
【００３０】
前記炭化水素ガスは、ＣｘＨｙ含有ガスであり、ここでｘ及びｙは１以上の整数である。例えば、前記炭化水素ガスは、ハロゲン不含有のＣｘＨｙ含有ガスを含む。加えて、例えば、前記炭化水素ガスは、Ｃ２Ｈ４、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ４、Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ６、Ｃ４Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０、Ｃ５Ｈ８、Ｃ５Ｈ１０、Ｃ６Ｈ６、Ｃ６Ｈ１０及びＣ６Ｈ１２を含み得る。例えば、前記プロセス組成物は、ＳＦ６及びＣ２Ｈ４を含み得る。又は、例えば、前記プロセス組成物は、ＳＦ６及びＣ２Ｈ４からなり得る。
【００３１】
前記プロセス組成物はさらに、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＨＦ３、又はＣＨ２Ｆ２、又はそれらの２以上の組み合わせを含み得る。加えて、前記プロセス組成物は、さらに、プラズマの存在下で前記基板で化学的に不活性である不活性ガスを含み得る。例えば、前記プロセスガスは希ガスを含み得る。又は前記プロセスガスはアルゴン（Ａｒ）を含み得る。
【００３２】
図２Ｂに示されるように、前記パターンを移す際に、前記リソグラフィ層２２６のパターン２３０の分離された構造２３１のための最初のパターンＣＤ２３２は、前記場合によるＡＲＣ層２２４内のＡＲＣパターンＣＤ２４２へ同じく維持、低減又は拡大される。加えて、前記パターンを移す際、前記リソグラフィ層２２６のパターン２３０のネスト化された構造２３１’のための最初のパターンＣＤ２３２’は、前記場合によるＡＲＣ層２２４内のＡＲＣパターンＣＤ２４２’へ同じく維持、低減又は拡大される。
【００３３】
図２Ｃに示されるように、前記分離された構造２３１とネスト化された構造２３１’を含むパターン２３１は、前記リソグラフィ層２２６又は前記場合によるＡＲＣ層２２４から前記中間層２２２へドライプラズマエッチングプロセスを用いて移される。そこで、前記パターンを移す際、前記リソグラフィ層２２６のパターン２３０の分離構造２３１についてのパターンＣＤ２３２は、前記中間マスク層２２２の中間パターンＣＤ２５２、２６２、２７２へ、それぞれ、そのまま維持、低減又は拡大される。加えて、前記パターンを移す際、前記リソグラフィ層２２６のパターン２３０のネスト化構造２３１’についてのパターンＣＤ２３２’は、前記中間マスク層２２２の中間パターンＣＤ２５２’、２６２’、２７２’へ、それぞれ、そのまま維持、低減又は拡大される。
【００３４】
３３０で、エッチングプロセスレシピが、前記パターン２３０を前記中間マスク層２２２へ移すために確立され、そこで、前記エッチングプロセスレシピは、１又は複数のプロセスパラメータで定められる１又は複数のプロセス条件を含む。前記エッチングプロセスレシピは、臭素含有ガス、酸素含有ガス、及び場合により希ガスを含むプロセス組成物を用いるプラズマ形成を含む。
【００３５】
前記臭素含有ガスは、ＨＢｒ、Ｂｒ２、又はＣ２Ｈ４Ｂｒ２、又はこれらの２以上の組み合わせを含み得る。例えば、臭素含有ガスはＨＢｒを含み得る。加えて、例えば、臭素含有ガスはＨＢｒからなる。酸素含有ガスは、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、又はＮＯ２又はこれらの２以上に組み合わせを含み得る。例えば、前記酸素含有ガスはＯ２を含み得る。加えて、例えば、前記酸素含有ガスは、Ｏ２及びＣＯ２を含み得る。ひとつの実施態様では、前記プロセス組成物は、ＨＢｒ、Ｏ２及びＣＯ２からなる群から選択される１又は複数の酸素含有ガス及び場合により希ガスからなる。他の実施態様では、前記プロセス組成物は、ＨＢｒ、Ｏ２、ＣＯ２及びＨｅからなる。
【００３６】
前記１又は複数のプロセス条件は、以下の１又は複数のプロセスパラメータを設定することで確立され得る：
臭素含有ガスの流速設定；
酸素含有ガスの流速設定；
酸素含有ガス量及び臭素含有含有量の流量比設定；
酸素含有ガス流速及び臭素含有ガス流速の流速比設定；
プラズマプロセスシステムの圧力設定；
基板保持のための基板ホルダ内の底部電極へ適用する第１の高周波数（ＲＦ）のためのパワーレベル設定；
基板の上の前記底部電極と対向する上部電極へ適用する第１の高周波数（ＲＦ）のためのパワーレベル設定；
プラズマプロセスシステムの温度条件設定；
基板又は基板ホルダの温度条件設定；及び／又は
オーバーエッチング時間設定。
【００３７】
３４０で、前記エッチングプロセスレシピを用いて前記中間マスク層２２２に形成されるべき前記中間パターンＣＤ２５２、２６２、２７２、２５２’、２６２’、２７２’と、前記１又は複数のプロセスパラメータの少なくとも１つとの間の、少なくとも１つのパラメータ関連性を確立し、前記少なくとも１つのパラメータ関連性は、前記最初のパターンＣＤ２３２、２３２’を前記中間パターンＣＤ２７２、２７２’へ増加させるための第１のプロセス条件、及び前記最初のパターンＣＤ２３２、２３２’を前記中間パターンＣＤ２６２、２６２’へ低減させるための第２のプロセス条件を与える。
【００３８】
前記少なくとも１つのパラメータ関連性は、上で説明したプロセスパラメータの任意の１つ又は複数の使用を含む。例えば、前記少なくとも１つのパラメータ関連性は、前記中間パターンＣＤ２５２、２６２、２７２、２５２’、２６２’、２７２’と、前記酸素含有ガスと前記臭素含有ガスの流量比との間の関係を確立し得る。前記流量比は、Ｏ２の流速をＨＢｒの流速で割り算して評価され得る。図１１Ａでより詳細に説明されるように、前記最初のパターンＣＤ２３２、２３２’は、前記酸素含有ガスの流速に対して前記臭素含有ガスの流速を下げることで、即ちエッチング条件とすることで、前記中間パターン２６２、２６２’に低減され得る。又は、前記最初のパターンＣＤ２３２、２３２’は、前記酸素含有ガスの流速に対して前記臭素含有ガスの流速を増加することで、即ち堆積条件とすることで、前記中間パターン２６２、２６２’に増加され得る。本発明者は、エッチング条件の際には、ＣＯ２やＨ２Ｏなどの揮発性副生成物の生成が優勢となり、一方で堆積条件に際には、ＳｉＢｒｘＯｙなどの不揮発性副生成物の生成が有意となる、と推定している。
【００３９】
加えて、例えば、前記少なくとも１つのパラメータ関連性は、前記中間パターンＣＤ２５２、２６２、２７２、２５２’、２６２’、２７２’と、オーバーエッチング時間との間の関連性を確立し得る。図１１Ｂで詳細に説明されるように、前記最初のパターンＣＤ２３２、２３２’は、前記オーバーエッチング時間を増加させることで、前記中間パターンＣＤ２６２、２６２’へ低減されるか、又はさらに、前記中間パターンＣＤ２６２、２６２’から第３のＣＤへ低減され得る。前記オーバーエッチング時間は、前記エッチング時間のある割合である。
【００４０】
３５０で、前記少なくとも１つのパラメータ関連性を用いて前記１又は複数のプロセス条件からターゲットプロセス条件が選択されて、前記最初のパターンＣＤ２３２、２３２’と、前記中間パターンＣＤ２５２、２５２’、２６２、２６２’、２７２、２７２’との間のターゲットＣＤ調節を達成する。
【００４１】
３６０では、前記リソグラフィ層２２６からの前記パターン２３０は、前記エッチングレシピを用いて前記ターゲットプロセス条件を用いて前記中間マスク層２２２へ移される。
【００４２】
前記方法はさらに、前記中間マスク層２２２の前記パターン２３０についてパターンラフネスと、前記１又は複数のプロセスパラメータの少なくとも１つとの間の少なくとも１つの第２のパラメータ関連性を確立することを含み、前記少なくとも１つのパラメータ関連性は、前記パターンラフネスを低減するためのプロセス条件を与える。前記パターンラフネスは、ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）又はライン幅ラフネス（ＬＷＲ）又はこれらの組み合わせを含む。
【００４３】
ひとつの実施態様によると、前記同定されたプロセス条件を実施するように構成されるプラズプロセスシステム１ａが図４に示され、これは、プラズマプロセスチャンバ１０上に処理される基板２５が固定される基板ホルダ２０、及び真空ポンプシステム５０を含む。基板２５は、半導体基板、ウェハ、フラットパネルディスプレイ又は液晶ディスプレイであり得る。プラズマプロセスチャンバ１０は、基板２５の表面の近傍のプロセス領域４５でプラズマを発生させるように構成され得る。イオン化ガス又はプロセスガス混合物が、ガス分配システム４０を通じて導入される。所与のプロセスガス流について、前記プロセス圧力が、真空ポンプシステム５０を用いて調節される。プラズマは、既定の材料プロセスに特定の材料を形成するため、及び／又は基板２５の暴露表面から材料を除去することを助けるために利用され得る。前記プラズマプロセスシステム１ａは、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板又はそれ以上の基板の任意の望ましいサイズの基板を処理するように構成され得る。
【００４４】
基板２５は、機械的クランプシステム又は電気的クランプシステム（例えば静電クランプシステム）などのクランプシステム２８により、基板ホルダ２０に固定され得る。さらに、基板ホルダ２０は、加熱システム（図示されていない）又は冷却システム（図示されていない）を含み、これは基板ホルダ２０及び基板２５の温度を調節及び／又は制御するように構成される。前記加熱システム又は冷却システムは、熱伝達流体の循環流を含むことができ、これは基板ホルダ２０から熱を受取り、冷却の際は熱を熱交換システム（図示されていない）に伝達し、又は加熱の場合には熱交換システムから熱を基板ホルダ２０へ伝達する。他の実施態様では、抵抗加熱要素又は熱電加熱装置／冷却装置などの加熱／冷却要素が前記基板ホルダ２０内に含まれてもよく、同様に前記プラズマプロセスチャンバ１０のチャンバ壁及び前記プラズマプロセスシステム１ａ内の任意の他の部品内に含まれてもよい。
【００４５】
加えて、熱伝達ガスが、前記基板裏側に、裏側ガス供給システム２６により輸送されてよく、これは基板２５と基板ホルダ２０の間のガス−ギャップ熱伝導性を改善するためである。かかるシステムは、前記基板の温度制御が、温度上昇又は温度減少が必要とされる場合に利用され得る。例えば、裏側ガス供給システムは、２領域ガス分配システムを含み、前記ヘリウムガス−ギャップ圧力を独立して、前記基板２５の中心部と端部の間で変更することが可能となる。
【００４６】
図４に示される実施態様では、基板ホルダ２０は、それを通してＲＦパワーが、プロセス領域４５で前記プロセスプラズマと結合される電極２２を含むことができる。例えば、基板ホルダ２０は、基板ホルダ２０へ場合によるインピーダンスマッチングネットワーク機器３２を通じて、ＲＦ発生装置３０からＲＦパワーの伝達を通じてＲＦ電圧で電気的にバイアスされ得る。前記ＲＦバイアスは、電子を加熱してプラズマを形成し維持するように作用する。この構成で、前記システムは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）反応装置として操作され得るものであり、前記チャンバ及び上部ガス注入電極は設置表面として作用する。前記ＲＦバイアスの通常周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚ変化し得る。プラズマプロセスのためのＲＦシステムは、当業者によく知られている。
【００４７】
又は、ＲＦパワーは、多重周波数で前記基板ホルダ電極に適用される。さらに、インピーダンスマッチングネットワーク３２は、プラズマプロセスチャンバ１０内のプラズマへのＲＦパワー伝達を、前記反射パワー低減により改善することを可能にする。マッチングネットワーク形状（例えばＬ−タイプ、π−タイプ、Ｔ−タイプなど）及び自動制御方法は当業者によく知られている。
【００４８】
ガス分配システム４０は、プロセスガスの混合物を導入するように設計されるシャワーヘッドを含み得る。又は、ガス分配システム４０は、プロセスガスの混合物を導入し、基板２５上のプロセスガス混合物の分配を調節するための多重領域シャワーヘッド設計を含み得る。例えば、前記多重領域シャワーヘッド設計は、基板２５上の実質的に中心領域へプロセスガス流又は組成物の量に対して、基板２５上の実質的に周辺領域へ前記プロセスガス流又は組成物を調節するように構成され得る。
【００４９】
真空ポンプシステム５０は、１秒あたり約５０００リットルまでポンプ可能なターボ分子真空ポンプ（ＴＭＰ）及び前記チャンバ圧力を絞るためのゲートバルブを含み得る。ドライプラズマエッチングのために使用される従来のプラズマプロセス装置では、１秒あたり１０００から３０００リットルのＴＭＰが適用され得る。ＴＭＰは、通常は約５０ｍＴｏｒｒ（ミリトール）未満の低圧プロセスに有用である。高圧プロセスのためには（即ち約１００ｍＴｏｒｒを超える）、メカニカルブースターポンプ及びドライ粗挽きポンプが使用され得る。
さらには、チャンバ圧力をモニターする装置（図示されていない）が前記プラズマプロセスチャンバ１０へ接続されてよい。
【００５０】
制御装置５５は、マイクロプロセッサ、メモリ及び、プラズマプロセスシステム１ａと交信し入力を起動させ、同様にプラズマプロセスシステム１ａからの出力をモニタできる十分な制御電圧を生成し得るデジタルＩ／Ｏポートを含む。さらに、前記制御装置５５は、ＲＦ発生装置３０、インピーダンスマッチングネットワーク３２、ガス分配システム４０、真空ポンプシステム５０に、基板加熱／冷却システム（図示されていない）、裏側ガス供給システム２６及び／又は静電クランプシステム２８同様、接続され及び情報交換を可能にする。例えば、前記メモリに記憶されたプログラムは、基板２５にプラズマ補助プロセスを実施するためのプロセスレシピに従い、プラズマプロセスシステム１ａの前記部品への入力を開始させるために利用され得る。
【００５１】
制御装置５５は、プラズマプロセスシステム１ａに対して局所的に設けられるか、又はプラズマプロセスシステム１ａに対して遠隔的に設けられ得る。例えば、制御装置５５は、プラズマプロセスシステム１ａと、直接接続、イントラネット及び／又はインターネットを用いて情報交換し得る。戦記は、例えば顧客サイト（即ち半導体装置メーカー）のイントラネットへ接続され、又は例えば販売者サイト（即ち装置製造者）のイントラネットへ接続される。これに代えて、又は加えて、制御装置５５は前記インターネットへ接続され得る。さらに、他のコンピュータ（即ち、制御装置、サーバーなど）が制御装置５５にアクセスして、直接接続、イントラネット及び／又はインターネットを介してデータ交換することができる。
【００５２】
図５に示される実施態様では、プラズマプロセスシステム１ａは図４の実施態様に類似してよく、さらに静的、又は機械的や電気的回転磁場システム６０を含み、これにより、図４を参照して説明された部品と共に、プラズマ密度の大きな増加及び／又はプラズマプロセス均一性を改善することを可能にする。さらに、制御装置５５は、磁場システム６０と接続されてよく、これにより回転速度及び磁場強度を制御することが可能となる。回転磁場の設計及び実施は当業者によく知られている。
【００５３】
図６に示される実施態様では、プラズマプロセスシステム１ｃは図４又は図５の実施態様に類似してよく、さらに、場合によるインピーダンスマッチングネットワーク７４を通じてＲＦ発生装置７２からＲＦパワーが接続され得る上部電極７０を含み得る。前記上部電極へのＲＦパワーの適用のための周波数は、約０．１ＭＨｚから約２００ＭＨｚの範囲で変わり得る。加えて、前記下部電極へのパワーの提供のための周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲で変わり得る。さらに、制御装置５５はＲＦ発生装置７２とインピーダンスマッチングネットワーク７４へ接続され、それにより、上部電極７０へのＲＦパワー適用を制御することを可能にする。上部電極の設計及び実施は当業者によく知られている。上部電極７０及びガス分配システム４０は、示されるように同じチャンバアセンブリ内に設計され得る。図７で示される実施態様では、プラズマプロセスシステム１ｃ’は、図６の実施態様と類似してよく、さらに、基板２５に対向する前記上部電極０へ接続される直流（ＤＣ）パワー供給９０を含み得る。前記上部電極７０は、電極プレートを含み得る。前記電極プレートはシリコン含有電極プレートであり得る。さらに、前記電極プレートは、ドープされたシリコン電極プレートであり得る。前記ＤＣパワー供給９０は、可変ＤＣパワー供給を含み得る。加えて、前記ＤＣパワー供給は、バイポーラＤＣパワー供給を含み得る。前記ＤＣパワー供給９０はさらに、前記ＤＣパワー供給９０をモニタし、調節し、又は極性、電流、電圧を調節し、又はオン／オフ状態の少なくとも１つを実施するように構成される。プラズマが生成されると、ＤＣパワー供給９０は、弾道電子ビーム形成を容易にする。電気フィルタ（図示されていない）が、ＲＦパワーをＤＣパワー供給９０から脱接続するために利用され得る。
【００５４】
例えば、ＤＣパワー供給９０により上部電極７０へ適用されるＤＣ電圧は、約−２０００ボルト（Ｖ）から約１０００Ｖの範囲であり得る。望ましくは、前記ＤＣ電圧の絶対値は、約１００Ｖ以上の値を持ち、より好ましくはＤＣ電圧の絶対値は約５００Ｖ以上に値を持つ。加えて、望ましくは、前記ＤＣ電圧が負極性を持つ。さらに、望ましくは、前記ＤＣ電圧は、前記上部電極７０の表面に生成される自己電圧以上の絶対値を持つ負電圧である。前記基板ホルダ２０に面する上部電極７０の表面は、シリコン含有材料からなり得る。
【００５５】
図８に示される実施態様では、プラズマプロセスシステム１ｄは図４及び５の実施態様と類似してよく、さらに、場合によりインピーダンスマッチングネットワーク機器８４を通じてＲＦ発生装置８２を通じて、ＲＦパワーが接続される誘導コイル８０を含み得る。ＲＦパワーは、誘電窓（図示されていない）を通じてプラズマプロセス領域４５へ、誘導コイル８０から誘導的に接続される。前記誘導コイル８０へＲＦパワーの適用のための周波数は、約１０ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲であり得る。同様に、前記チャック電極へパワー供給のための周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲である得る。加えて、スロットファラデーシールド（図示されていない）が適用されて、前記プロセス領域４５で前記誘導コイル８０及びプラズマの間の容量結合を低減するように適用され得る。さらには、制御装置５５は、ＲＦ発生装置８２及びインピーダンスマッチングネットワーク８４と結合されてよく、それにより誘導コイル８０へパワーの供給を制御することが可能になる。
【００５６】
他の実施態様では、図９に示されるように、プラズマプロセスシステム１ｅは図８の実施態様と類似してよく、さらに、「スパイラル」コイル又は「パンケーキ」コイルである誘導コイル８０’を含み、これは、変圧器結合プラズマ（ＴＣＰ）反応装置と同様に上からプラズマプロセス領域４５と交信する。誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源、又は変圧器結合プラズマ（ＴＣＰ）源の設計及び実施は当業者によく知られている。
【００５７】
又は、プラズマは、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を用いて形成され得る。なお他の実施態様では、プラズマは、ヘリコン波放出から形成され得る。なお他の実施態様では、プラズマは、伝播表面波から形成される。前記記載のそれぞれのプラズマは当業者によく知られている。
【００５８】
図１０に示されている実施態様では、プラズマプロセスシステム１ｆは、図４の実施態様に類似してよく、さらに、表面プラズマ（ＳＷＰ）源８０’’を含み得る。前記ＳＷＰ源８０’’は、マイクロ波発生装置８２’を通じて場合によるインピーダンスマッチングネットワーク８４’を通じてマイクロ波パワーが結合されるラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）などのスロットアンテナを含む。
【００５９】
ひとつの実施態様では、多層マスクでの中間マスク層をパターンエッチングするプロセスレシピは、次のプロセス条件の少なくとも１つを含む：約１０００ｍＴｏｒｒ（ミリトール）までの範囲のチャンバ圧力（例えば、約１００ｍＴｏｒｒ、又は約５から３０ｍＴｏｒｒ又は約１０ｍＴｏｒｒ）、約２０００ｓｃｃｍ（標準立法センチメートル／分）までの範囲の臭素含有ガスプロセスガス流速（例えば、約１０００ｓｃｃｍまで、又は約１ｓｓｍから約１００ｓｃｃｍまで）、約２０００ｓｃｃｍ（標準立法センチメートル／分）までの範囲の酸素含有ガスプロセスガス流速（例えば、約１０００ｓｃｃｍまで、又は約１ｓｃｃｍから約１００ｓｃｃｍまで）、約２０００ｓｃｃｍまでの場合による希ガスプロセスガス流速（例えば約１０００ｓｃｃｍまで、上部電極（例えば図６の要素７０）のＲＦバイアスは約２０００Ｗ（ワット）まで（例えば約１０００Ｗまで、又は約７００Ｗまで）、及び下部電極（例えば図６の要素２２）のＲＦバイアスが約１０００Ｗまで（例えば約６００Ｗまで、又は約３００Ｗまで））。また、上部電極バイアス周波数は、約０．１ＭＨｚから約２００ＭＨｚの範囲、例えば約６０ＭＨｚであり得る。加えて、前記下部電極バイアス周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲、例えば約２ＭＨｚであり得る。
【００６０】
ひとつの実施態様では図１１Ａで示されるように、ＯＰＬは、ＨＢｒ／Ｏ２／ＣＯ２／Ｈｅを含むプロセス組成物を用いてパターン化される。パラメータ関連性が、ＣＯ２／Ｈｅの流速を一定値に維持しつつ、前記中間パターンＣＤ（ｎｍ、ナノメートル）と、Ｏ２及びＨＢｒの流量比の間で確立される。前記最初のパターンＣＤ及び前記中間パターンＣＤは空間ＣＤに対応する。前記パラメータ関連性は一群のデータ曲線を含み、それぞれのデータ曲線は異なる最初のパターンＣＤについて調製され、即ち４４ｎｍ（実線）、４０ｎｍ（長鎖線）、３７ｎｍ（二点鎖線）及び３２ｎｍ（−点破線）である。前記パラメータ関連性は、少なくとも１つのプロセス条件１１０１を含み、前記最初のパターンＣＤは前記中間パターンＣＤへ低減され、及び少なく１つの他のプロセス条件１１０２を含み、前記最初のパターンＣＤは前記中間パターンＣＤへ拡大される。さらに、前記パラメータ関連性は、少なくとも他のプロセス条件１１０３を含み、前記最初のパターンＣＤが実質的に前記中間パターンＣＤと同じに維持される。臭素含有ガスの量に比べて酸素含有ガスの量が増加すると、前記プロセス条件は前記空間ＣＤのＣＤ低減からＣＤ拡大まで変化する。
【００６１】
他の例では、図１１Ｂに示されるように、ＯＰＬは、ＨＢｒ／Ｏ２／ＣＯ２／Ｈｅを含むプロセス組成物を用いてパターン化される。パラメータ関連性は、前記Ｏ２／ＣＯ２／Ｈｅを一定に維持して、前記空間パターンＣＤ（ｎｍ）とオーバーエッチング時間（エッチング時間のパーセントとして表される）との間で確立される。前記最初のパターンＣＤ及び中間パターンＣＤはラインＣＤに対応する。前記パラメータ関連性は、４０ｎｍの最初のパターンＣＤについて調製された一群のデータ曲線（ラインＣＤ）を含み、それぞれのデータ曲線はＨＢｒの異なる流速について調製される、即ち＞１１０ｓｃｃｍ（実線）、１１０ｓｃｃｍ（長鎖線）、７０ｓｃｃｍ（二点鎖線）、及び３０ｓｃｃｍ（一点鎖線）である。前記パラメータ関連性は、少なくとも１つのプロセス条件１１１１を含み、前記最初のＣＤは前記中間パターンＣＤへ低減され、及び少なくとも１つの他のプロセス条件１１１２を含み、前記最初のＣＤは前記中間パターンＣＤへ拡大される。さらに、パラメータ関連性は、少なくとも他のプロセス条件１１１３を含み、前記最初のパターンＣＤが、前記中間パターンＣｄと実質的に同じに維持される。
オーバーエッチング量を増加させて、前記プロセス条件は前記ラインＣＤのＣＤ拡大からＣＤ低減へ変更される。
【００６２】
他の実施態様では、ＲＦパワーは、前記上部電極へ供給され、下部電極へは供給されない。他の実施態様では、ＲＦパワーは、下部電極へ供給され、上部電極へは供給されない。他の実施態様では、ＲＦパワー及び／又はＤＣパワーは、図４から図１０の記載される方法のいずれかの方法で接続され得る。
【００６３】
特定のエッチングプロセスを実施するために継続時間は、実験計画（ＤＯＥ）技術を用いて、又は事前実験を用いて決定され得る；しかしまた終点検出を用いて決定される。終点検出のひとつの可能な方法は、前記プラズマ領域から発光される光スペクトルの一部分をモニタすることであり、これはプラズマ化学の変化が生じる時を示すものであり、前記変化は、前記基板及び下層の薄膜との接触からの特定の材料層の除去が変化すること又は実質的に完了近くになることによるものである。前記モニタされる波長に対応する発光レベルが特定の閾値を超えた後（例えば実質的にゼロに低下する、特定のレベルを下回る、又は特定のレベルを超えて増加する）、終点が到達したとされる。種々の波長、使用されるエッチング化学及びエッチングされる材料層が使用され得る。さらに、前記エッチング時間は、オーバーエッチングの期間を含むように拡大されてよく、前記オーバーエッチング時間は、前記エッチングプロセスの開始及び終点検出に関連する時間との間の時間の部分を構成する（即ち１から１００％）。
【００６４】
前記の１又は複数のエッチングプロセスは、図６で説明されたプラズマプロセスシステムを用いて実施され得る。しかし、前記説明された方法はこの例示によっては限定されるものではない。
【００６５】
これまでこの発明のある実施態様のみ詳細に説明されたが、当業者であれば、本発明の新たな教示及び利点から実質的に離れることなく実施態様において多くの変更が可能であることが容易に理解される。例えば、１つの例示的プロセスフローが金属ゲート構造を形成するために与えられたが、他のプロセスフローもまた含まれる。従って、すべてのかかる変更は本発明の範囲に含まれることが意図される。
【図１Ａ】
2014512096.tif 000003
【図１Ｂ】
2014512096.tif 000004
【図２Ａ】
2014512096.tif 000005
【図２Ｂ】
2014512096.tif 000006
【図２Ｃ】
2014512096.tif 000007
【図３】
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【図４】
2014512096.tif 000009
【図５】
2014512096.tif 000010
【図６】
2014512096.tif 000011
【図７】
2014512096.tif 000012
【図８】
2014512096.tif 000013
【図９】
2014512096.tif 000014
【図１０】
2014512096.tif 000015
【図１１Ａ】
2014512096.tif 000016
【図１１Ｂ】
2014512096.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月1日(2013.10.1)
【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】
多層マスクをパターン化するための方法であり、前記方法は：
基板上に多層マスクを調製し、前記多層マスクはリソグラフィ層及び前記リソグラフィ層の下の中間マスク層を含み、前記中間マスク層が炭素含有化合物を含み；
前記リソグラフィ層にパターンを形成し、前記パターンは、最初のパターン限界寸法（ＣＤ）により特徴付けられ；
前記パターンを前記中間マスク層に移すためのエッチングプロセスレシピを確立し、前記エッチングプロセスレシピが、１又は複数のプロセスパラメータで定められる１又は複数のプロセス条件を含み；
前記エッチングプロセスレシピを用いて前記中間マスク層に形成されるべき中間パターンＣＤと、少なくとも１つの前記１つ又は複数のプロセスパラメータとの間の少なくとも１つパラメータ関連性を確立することを含み、
前記少なくとも１つのパラメータ関連性が、前記最初のパターンＣＤを前記中間パターンＣＤへ増加するための第１のプロセス条件、及び前記最初のパターンＣＤを前記中間パターンＣＤへ低減するための第２のプロセス条件を与え；
前記少なくとも１つのパラメータ関連性を用いて前記１つ又は複数のプロセス条件からターゲットプロセス条件を選択して、前記最初のパターンＣＤと前記中間パターンＣＤの間のターゲットＣＤ調節を達成し；及び
前記リソグラフィ層から前記中間マスク層へ前記パターンを、前記エッチングプロセスレシピと前記ターゲットプロセス条件を用いて移し、
前記エッチングプロセスレシピが、臭素含有ガス、酸素含有ガス及び場合により希ガスを含むプロセス組成物を用いてプラズマ形成を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法で、前記中間マスク層が、有機平坦化層（ＯＰＬ）又は有機絶縁層（ＯＤＬ）を含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であり、前記中間マスク層がアモルファスカーボンを含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であり、前記臭素含有ガスが、ＨＢｒ、Ｂｒ２、又はＣ２Ｈ４Ｂｒ２又はこれらの２以上の組み合わせを含み、及び前記酸素含有ガスは、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ又はＮＯ２、又はこれらの２以上の組み合わせを含む、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であり、前記プロセス組成物が、ＨＢｒ、Ｏ２及びＣＯ２からなる群から選択される１又は複数の酸素含有ガス、及び場合により希ガスを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であり、前記プロセス組成物が、ＨＢｒ、Ｏ２、ＣＯ２及びＨｅからなる、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であり、前記少なくとも１つパラメータ関連性が、前記中間パターンＣＤ及び、前記酸素含有ガス量と前記臭素含有ガス量の流量比との間の関連性を確立する、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であり、前記流量比は、Ｏ２の流速をＨＢｒの流速で割り算することで評価される、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であり、前記最初のパターンＣＤは、前記酸素含有ガスの流速に対して前記臭素含有ガスの流速を増加させることで、前記中間パターンＣＤへ低減される、又は前記最初のパターンＣＤは、前記酸素含有ガスの流速に対して前記臭素含有ガスの流速を低減させることで、前記中間パターンＣＤへ増加される、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であり、さらに：
前記中間マスク層のパターンラフネスと、少なくとも１つの前記１つ又は複数のプロセスパラメータとの間の少なくとも１つの第２パラメータ関連性を確立することを含み、前記少なくとも１つの第２のパラメータ関連性が前記パターンラフネスを低減するためのプロセス条件を与える、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の歩法であり、前記パターンラフネスが、ラインエッジラフネス（ＬＥＲ）、又はライン幅ラフネス（ＬＷＲ）、又はそれらの組み合わせを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であり、前記最初のパターン及び中間パターンＣＤが、ラインＣＤ又は空間ＣＤのための尺度を与える、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であり、前記最初のＣＤが、フロント−エンド−オブ−ライン（ＦＥＯＬ）操作でゲートパターン化のためのラインＣＤを含む、又は前記最初のＣＤが、バック−エンド−オブ−ライン（ＢＥＯＬ）操作でゲートパターン化のためのラインＣＤを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であり、前記多層マスクがさらに、前記リソグラフィ層と前記中間マスク層の間に、シリコン含有反射防止（ＡＲＣ）層を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であり、さらに；前記中間マスク層の前記パターンをオーバーエッチングして、さらに前記中間パターンＣＤを変更中間ＣＤへ調節することを含む、方法。
【国際調査報告】
2014512096.tif 000018
2014512096.tif 000019
2014512096.tif 000020