(57)【要約】      （修正有）【課題】写真製版工程における制限のうちのあるものを緩和できる集積回路を製造するためのパターン化方法を提供すること、および、従来方法で硬質マスク層を使用することによって生じる欠点のいくつかを解決する集積回路を製造するパターン化方法を提供すること。【解決手段】基板上に材料層を形成し、次に材料層上にフォトレジスト層を形成する。フォトレジスト層は、このフォトレジスト層が写真製版工程でパターン化されるときに、制限を緩和するのに十分薄い厚みを有している。シュラウドライナーがフォトレジスト層上に形成されるが、そのシュラウド層の高さはシュラウド層の幅よりも相当大きい。従って、シュラウド層はプロセス処理され、フォトレジスト層の側壁に接触する個所が除去される。残ったシュラウドライナーをエッチングマスクとして使用することにより、エッチング操作が材料層をパターン化するように実行される。【選択図】  図１Ｃ
2004228376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を準備する工程と；
基板上に材料層を形成する工程と；
材料層上にフォトレジスト層を形成する工程と；
高さがその幅よりも大きいシュラウドライナーをフォトレジスト層上に形成する工程と；
シュラウドライナーを処理してフォトレジスト層の側壁からシュラウドライナーの一部を除去する工程と；
エッチングマスクとしてシュラウドライナーを使用して材料層をパターン化するようにエッチング操作を実行する工程と；
からなる集積回路を製造するパターン化方法。
【請求項２】
基板を準備する工程と；
基板上に材料層を形成する工程と；
材料層上にフォトレジスト層を形成する工程と；
デバイスの限界寸法より小さい寸法のフォトレジスト層を材料上に形成する工程と；
デバイスの限界寸法とほぼ一致する寸法のシュラウドライナーをフォトレジスト層上に形成する工程と；
エッチングマスクとしてシュラウドライナーを使用して材料層をパターン化するようにエッチング操作を実行する工程と；
からなる集積回路を製造するパターン化方法。
【請求項３】
フォトレジスト層がパターン化されるとき、フォトレジスト層の厚みが、写真製版工程における制限を緩和するに十分な薄さを有している請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は集積回路を製造するパターン化方法に関する。より詳しくは、本発明は写真製版工程およびエッチング工程における制限を最少にすることができるパターン化方法に関する。
【従来技術】
【０００２】
半導体デバイスの寸法が小さくなるにつれて、解像度に対する要求がこれに伴って高まっている。写真製版工程の解像度が光電露光に使用される光源の波長に依存するので、写真製版（またはエッチングと共に）工程を実行することによって得られたマスクパターンは最小距離分互いに分離することになる。さらに、マスクがエッチングマスクとして使用されれば、エッチングマスク内のギャップないし開口寸法を減少することでエッチング対象の下層にある種の悪影響を及ぼすことになる。
【０００３】
現在は、フォトレジスト層をパターン化するための写真製版工程は、フォトレジスト層内のギャップないし開口部が３：１の最小アスペクト比を有するように設定される。しかし、フォトレジスト層はエッチングに耐え得るに十分な厚みを有していることも必要である。従って、デバイスの最小化をフォトレジスト層の厚みを直接減じることで達成することは困難である。
【０００４】
フォトレジスト層の厚みを減じるために、エッチング抵抗の大きい材料を使用して製造された硬質マスク層がエッチングマスクとして用いられることが多い。換言すれば、この方法はフォトレジスト層を使用して硬質マスク層をパターン化し、次にエッチングマスクとして硬質マスク層を使用してその下層に材料層をパターン化する工程を含んでいる。硬質マスク層と下層材料層間で選択的にエッチングされるので、より厚みの薄い硬質マスク層を使用することができる。これによりフォトレジスト層の厚み条件を緩和し、さらに写真製版工程の制限をある程度緩和することになる。それでもなお、この方法には大きな欠点がある。第１に、硬質マスク層を形成する材料がパターン化されるべき材料層の材料特性に基づいて独自に選択されなければならない。従って、異なる硬質マスク層が異なる材料で作られた材料層をパターン化するのに使用されなければならず、従って、処理設計の複雑さが増加する。第２に、硬質マスク層およびフォトレジスト層が二つの異なる材料で作られるので、フォトレジスト層と硬質マスク層が少なくとも二つの別の工程で除去されなければならず、これによって製造の複雑さが増し、より高価になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の一つの目的は、写真製版工程における制限のうちのあるものを緩和できる集積回路を製造するためのパターン化方法を提供することである。
【０００６】
本発明の第２の目的は、従来方法で硬質マスク層を使用することによって生じる欠点のいくつかを解決する集積回路を製造するパターン化方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
これらのおよび他の利点を達成するために、また本発明の目的に基づいて、ここに実施し概略的に説明するように、本発明は集積回路を製造するためのパターン化方法を提供する。第１に材料層が基板上に形成され、次にフォトレジスト層が材料層上に形成される。フォトレジスト層が写真製版工程でパターン化されるときに、このフォトレジスト層の厚さは制限を緩和するのに十分薄い。パターン化フォトレジストの寸法は限界寸法である。次に、シュラウドライナーがフォトレジスト層上に形成されるが、このシュラウドライナーの高さはその幅よりも大きい。換言すれば、フォトレジスト層の最上面上のシュラウドライナーの厚みは、パターン化フォトレジスト層の側壁上のシュラウドライナーの厚みを上回る。本発明において、シュラウド層は、例えば、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって形成されたポリマー化合物から作られる。その後、フォトレジスト層の側壁上のシュラウドライナーの一部が除去される。残りのシュラウド層をエッチングマスクとして使用することにより、エッチング操作が材料層をパターン化するように実行される。最終的に、シュラウドライナーおよびフォトレジスト層が一緒に除去される。
【０００８】
本発明は集積回路を製造するための別のパターン化方法を提供する。第１に、材料層が基板上に形成され、次にフォトレジスト層が材料層上に形成される。フォトレジスト層は写真製版の制限を緩和するのに十分な厚さを有している。さらに、フォトレジスト層の寸法は目標とする限界寸法よりも小さい。従って、シュラウドライナーはフォトレジスト層上に形成されるが、フォトレジスト層上のシュラウドライナーの寸法は目標の限界寸法と一致する。本発明において、シュラウドライナーはポリマー化合物であり、また例えばプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって形成される。その後、フォトレジスト層の側壁上のシュラウドライナーが除去される。エッチングマスクとして残っているシュラウドライナーを使用することにより、エッチング操作が実行され材料層がパターン化される。最終的に、シュラウドライナーおよびフォトレジスト層が一緒に除去される。
【０００９】
本発明において、より薄いフォトレジスト層が製造され、これによってデバイスの小型化のために写真製版における制限が緩和される。フォトレジスト層がエッチングに耐え得るには薄過ぎるが、フォトレジスト層よりもシュラウドライナーがエッチングマスクとして実際に作用する。従って、この方法は写真製版工程における制限を緩和し、これと同時にデバイスを小型化する。
【００１０】
さらに、フォトレジスト層の表面上のシュラウドライナーはフォトレジスト層のために使用される有機ポリマー材料と同様のポリマー化合物から作られる。従って、硬質マスク層が選ばれれた材料層のために独自に選択されなければならない従来方法とは異なり、シュラウドライナーが多数の材料層のためのエッチングマスクとして広範囲に使用することができる。
【００１１】
さらに、シュラウドライナーとフォトレジスト層は有機ポリマー化合物の類似のタイプから作られる。フォトレジスト層とハードマスク層が別の工程で除去されなければならない従来の方法とは異なり、フォトレジスト層とシュラウドライナーは、材料層がパターン化された後で一緒に除去することができる。
【００１２】
上述した一般説明および次の詳細な説明は例示的なものであり、本発明のさらなる説明は請求の範囲で開示するものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
ここで本発明の好ましい実施例について説明し、その例は添付図面に表す。可能な場合はいつも、同じ参照番号を図面と説明中で使用し、同じかまたは同様の部品を参照する説明である。
【００１４】
図１Ａから１Ｄは本発明の一つの好ましい実施例に基づく集積回路のパターンを実行する一連の工程を示す概略断面図である。図１Ａに示したように、材料層１０２は基板１００上に形成される。材料層１０２は誘電体層（例えば、酸化シリコン層、窒化シリコン層または酸化窒化珪素層）または導電体層（例えば、金属層またはポリシリコン層）である。パターン化フォトレジスト層１０４が材料層１０２上に形成される。フォトレジスト層１０４厚さは、このフォトレジスト層がパターン化されるときに、写真製版工程で解像度を高めるのに十分薄い。
【００１５】
図１Ｂに示したように、シュラウドライナー１０６がフォトレジスト層１０４の表面上に形成される。シュラウドライナー１０６は、その幅「ｂ」よりも大きい高さ「ａ」を有している。換言すれば、フォトレジスト層１０４の表面上のシュラウドライナー１０６の厚みは、フォトレジスト層１０４の側壁上のシュラウドライナー１０６の厚みよりも相当大きい。
【００１６】
本実施例において、シュラウドライナー１０６は、例えば、ポリマー材料から作られる。シュラウドライナー１０６は、例えばプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を実行することによって形成される。ＰＥＣＶＤにおいて、化学式ＣｘＦｙおよびＣＨｍＦｎ（ここにｘ、ｙ、ｍ、ｎは整数）を有する反応ガスが使用される。特に、ＰＥＣＶＤは例えばジフルオロ−メタン（ＣＨ２Ｆ２）またはジフルオロ−メタン（ＣＨ２Ｆ２）とオクト−フルオロブタン（Ｃ４Ｆ８）との混合物あるいはジフルオロ−メタン（ＣＨ２Ｆ２）とトリフルオロ−メタンとの混合物を含む反応ガスを使用して実行される。ＰＥＣＶＤは５００〜２０００Ｗ間の電力定格セットで１〜１００ｍトルの圧力で実行され、また０〜−４００Ｖのバイアス電圧が蒸着工程中に印加されることが多い。蒸着の率は例えば６００〜６００／分である。また、ある一定のアルゴン（Ａｒ）、一酸化炭素（ＣＯ）、酸素（Ｏ２）および窒素（Ｎ２）を、ＰＥＣＶＤ中に反応ガスに付加してもよい。
【００１７】
図１Ｃに示すように、シュラウドライナー１０６はフォトレジスト層１０４の側壁からシュラウドライナー１０６が除去されるように処理される。シュラウドライナー１０６のプロセス処理には、プラズマを印加してシュラウドライナー１０６から材料の層をエッチングすることが含まれる。プラズマ処理前のシュラウドライナー１０６の元の外形を破線外形線１０８によって示す。プラズマ処理において、フォトレジスト層１０４の頂部上のシュラウドライナー材料の限定層も、フォトレジスト層１０４の側壁からトリムされたシュラウドライナー材料から除去される。シュラウドライナー１０６の高さ「ａ」がその幅「ｂ」よりも相当大きいので、プラズマ処理後のフォトレジスト層１０４上方の残留するシュラウドライナー１０６はなおもエッチングに耐え得る充分な厚みである。
【００１８】
その後、トリムされたシュラウドライナー１０６をエッチングマスクとして使用して、エッチング操作を実行して材料層１０２ａをパターン化する。最後に、シュラウドライナー１０６とフォトレジスト層１０４が図１Ｄに示す構造になるよう除去される。シュラウドライナー１０６とフォトレジスト層１０４は同様の有機ポリマー材料から作られるので、シュラウドライナー１０６とフォトレジスト層１０４は単一工程で除去することができる。
【００１９】
本実施例において、フォトレジスト層１０４は厚いフォトレジスト層１０４のパターン化から得られる写真製版処理における制限を緩和する目的で薄く作られる。フォトレジスト層１０４は続くエッチングには薄過ぎるが、実際にはフォトレジスト層１０４ではなくシュラウドライナー１０６が、材料層１０２をパターン化するためのエッチングマスクとして使用される。従って、本発明は写真製版処理とエッチング処理における制限をある程度緩和するとともに、これに伴うデバイス寸法を削減する。
【００２０】
図２Ａから２Ｃは本発明の別の好ましい実施例に基づく集積回路のパターン化を実行する一連の工程を示す概略断面図である。図２Ａに示したように、材料層２０２が基板２００上に形成される。材料層２０２は誘電体層（例えば、酸化シリコン層、窒化シリコン層または酸化窒化珪素層）または導電体層（例えば、金属層またはポリシリコン層）である。パターン化フォトレジスト層２０４が材料層２０２上に形成される。フォトレジスト層２０４の厚さは、このフォトレジスト層がパターン化されるときに、写真製版工程で解像度を高めるのに十分薄い。さらに、フォトレジスト層２０４の幅はデバイスの限界寸法「ｃ」よりも小さい。
【００２１】
図２Ｂに示したように、シュラウドライナー２０６がフォトレジスト層２０４の表面上に形成される。シュラウドライナー２０６は、デバイスの限界寸法「ｃ」にほぼ一致した幅に製造される。換言すれば、シュラウドライナー２０６の幅は、デバイスの限界寸法「ｃ」と一致しているのが好ましい。
【００２２】
本実施例において、シュラウドライナー２０６は、例えば、ポリマー材料である。シュラウドライナー２０６は、例えばプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって形成される。ＰＥＣＶＤにおいて、化学式ＣｘＦｙおよびＣＨｍＦｎ（ここにｘ、ｙ、ｍ、ｎは整数）を有する反応ガスが使用される。第１実施例で使用してシュラウドライナーを形成するのにＰＥＣＶＤを使用する工程が使用されるので、詳細な説明はここでは反復しない。
【００２３】
従って、エッチングマスクとしてトリムされたシュラウドライナー２０６を使用することにより、エッチングが実行され材料層２０２が材料層２０２ａにパターン化される。最終的に、シュラウドライナー２０６とフォトレジスト層２０４が除去されて図２Ｃに示すような構造が形成される。シュラウドライナー２０６とフォトレジスト層２０４が同様の誘起ポリマー材料から作られるので、シュラウドライナー２０６とフォトレジスト層２０４は単一工程で一緒に除去することができる。
【００２４】
前述の第２実施例において、フォトレジスト層２０４は、厚いフォトレジスト層２０４のパターン化に起因する写真製版工程における制限を緩和する目的で薄く作られる。フォトレジスト層２０４が続くエッチング工程に耐えるには薄過ぎるが、実際にはフォトレジスト層２０４ではなくシュラウドライナー２０６が、材料層２０２をパターン化するためのエッチングマスクとして使用される。従って、本発明は写真製版処理とエッチング処理における制限をある程度緩和するとともに、これに伴うデバイス寸法を削減する。さらに、シュラウドライナー２０６の幅もデバイスの限界寸法「ｃ」に一致するように作られる。半導体デバイスの限界寸法が半導体の製造において非常に重要であるので、限界寸法を制御する多数の方法が開発されている。本発明において、デバイスの限界寸法はシュラウドライナー２０６の成長によって制御される。この方法は限界寸法を制御するだけでなく、実行も容易である。
【００２５】
【発明の効果】
要約すると、本発明の主要な利点は：
１．フォトレジスト薄層はデバイスの縮小化に伴う写真製版工程中の制限を緩和するのに使用される。フォトレジスト層の厚みは、ここでは続くエッチング工程に耐え得るには不十分であるが、シュラウドライナーが材料層のパターン化工程におけるエッチング抵抗を持つ。従って、本発明は写真製版工程とエッチング工程の制限をある程度緩和することができ、またデバイス寸法を削減することを可能にする。
２．フォトレジスト層の面上のシュラウド層は、フォトレジスト層のために使用される有機ポリマー材料に類似するポリマー化合物から作られる。従って、硬質マスク層が材料層と一致するように慎重に選択する必要がある従来の方法とは異なり、シュラウドライナーがより多くの材料層のためにエッチングマスクとして使用することができる。
３．シュラウドライナーおよびフォトレジスト層が有機ポリマー化合物の同様のタイプで作られる。フォトレジスト層および硬質マスク層を別の工程で除去しなければならない従来の方法とは異なり、フォトレジスト層およびシュラウドライナーが、材料層がパターン化された後で、一緒に除去することができる。
【００２６】
種々の修正および変形が本発明の範囲ないし概念から逸脱することなく本発明の構造を作成可能なことは当該技術熟練者にとって容易に理解できるであろう。これまでに示したように、本発明は次の請求項およびその同等なものの範囲に入る本発明の修正例および変形例も含むことを意図している。
添付の図面は本発明のさらなる理解を提供し、本明細書の一部に関連するとともにこれを構成するために含まれている。図面は本発明実施例を示し、さらに説明と一緒に本発明の原理を説明するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明の一つの好ましい実施例に基づく集積回路のパターンを実行する工程を示す概略断面図。
【図１Ｂ】本発明の一つの好ましい実施例に基づく集積回路のパターンを実行する工程を示す概略断面図。
【図１Ｃ】本発明の一つの好ましい実施例に基づく集積回路のパターンを実行する工程を示す概略断面図。
【図１Ｄ】本発明の一つの好ましい実施例に基づく集積回路のパターンを実行する工程を示す概略断面図。
【図２Ａ】本発明の別の好ましい実施例に基づく集積回路のパターン化を実行する工程を示す概略断面図。
【図２Ｂ】本発明の別の好ましい実施例に基づく集積回路のパターン化を実行する工程を示す概略断面図。
【図２Ｃ】本発明の別の好ましい実施例に基づく集積回路のパターン化を実行する工程を示す概略断面図。
【符号の説明】
１００        基板
１０２        材料層
１０２ａ    材料層
１０４        パターン化フォトレジスト層
１０６        シュラウドライナー
１０８        破線外形線
２００        基板
２０２        材料層
２０２ａ    材料層
２０４        パターン化フォトレジスト層
２０６        シュラウドライナー
【図１Ａ】
2004228376.tif 000003
【図１Ｂ】
2004228376.tif 000004
【図１Ｃ】
2004228376.tif 000005
【図１Ｄ】
2004228376.tif 000006
【図２Ａ】
2004228376.tif 000007
【図２Ｂ】
2004228376.tif 000008
【図２Ｃ】
2004228376.tif 000009