(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にパターン化トポグラフィを形成する方法であって、
（ａ）上面に形成された複数のラインを有する基板を提供するステップと、
（ｂ）前記複数のラインに第１の平坦化層を適用するステップと、
（ｃ）前記第１の平坦化層の上に第１の反射防止層を適用するステップと、
（ｄ）前記第１の反射防止層の上に放射線感受性材料の第１の層を適用するステップと、
（ｅ）第１の放射線感受性材料パターンを形成するため、前記放射線感受性材料の第１の層をパターン化するステップと、
（ｆ）前記複数のラインを部分的に露出するため、前記第１の反射防止層及び第１の平坦化層をエッチングすることにより、前記第１の平坦化層内へ前記第１の放射線感受性材料パターンを転写するステップであって、前記複数のラインの露出した部分は、第１の露出したライン部分を形成するステップと、
（ｇ）誘導自己組織化（ＤＳＡ）のための第１のテンプレートに取り囲まれる前記第１の露出したライン部分を残しながら、前記第１の放射線感受性材料パターン及び前記第１の反射防止層のいずれの残りの部分を剥離するステップと、
（ｈ）前記第１の露出したライン部分もしくは前記第１のテンプレートの少なくとも１つの表面特性を変性するため、前記第１の露出したライン部分もしくは前記第１のテンプレート、又はその両方を任意に処理するステップと、
（ｉ）前記第１の露出したライン部分を被覆するため、第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）で前記第１のテンプレートを充填するステップと、
（ｊ）前記第１の露出したライン部分に整合した自己組織化を駆動するため、前記第１のテンプレート内で前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）をアニールするステップと、
（ｋ）前記第１の露出したライン部分のすぐ上に重なる第１の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを露出するため、前記アニールした第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）を現像するステップと、
（ｌ）前記第１の露出したライン部分におけるラインカットの第１のセットを形成するため、マスクとして前記第１の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを使用して前記第１の露出したライン部分をエッチングするステップと、
（ｍ）前記基板から前記第１の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを剥離するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１のテンプレートは、前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の少数相による湿潤に有利であって、前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）は六方最密充填（ＨＣＰ）モルホロジーを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１のテンプレートの幅は、第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の特徴的寸法Ｌｏの１．５〜２．０倍プラス前記第１のテンプレートの側壁上の前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の前記少数相により形成された湿潤層の２つの厚さである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のテンプレートは、前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の多数相による湿潤に有利であって、前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）は六方最密充填（ＨＣＰ）モルホロジーを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のテンプレートの幅は、前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の特徴的寸法Ｌｏの０．７〜１．０倍である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
その内部に形成されるラインカットの前記第１のセットを有する前記複数のラインに第２の平坦化層を適用するステップと、
前記第２の平坦化層の上に第２の反射防止層を適用するステップと、
前記第２の反射防止層の上に放射線感受性材料の第２の層を適用するステップと、
第２の放射線感受性材料パターンを形成するため、前記放射線感受性材料の第２の層をパターン化するステップと、
前記複数のラインを部分的に露出するため、前記第２の反射防止層及び第２の平坦化層をエッチングすることにより、前記第２の平坦化層内へ前記第２の放射線感受性材料パターンを転写するステップであって、前記複数のラインの露出した部分は、第２の露出したライン部分を形成するステップと、
誘導自己組織化（ＤＳＡ）のための第２のテンプレートに取り囲まれる前記第２の露出したライン部分を残しながら、前記第２の放射線感受性材料パターン及び前記第２の反射防止層のいずれの残りの部分を剥離するステップと、
前記第２の露出したライン部分もしくは前記第２のテンプレートの少なくとも１つの表面特性を変性するため、前記第２の露出したライン部分もしくは前記第２のテンプレート、又はその両方を任意に処理するステップと、
前記第２の露出したライン部分を被覆するため、第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）で前記第２のテンプレートを充填するステップと、
前記第２の露出したライン部分に整合した自己組織化を駆動するため、前記第２のテンプレート内で前記第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）をアニールするステップと、
前記第２の露出したライン部分のすぐ上に重なる第２の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを露出するため、前記アニールした第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）を現像するステップと、
前記第２の露出したライン部分におけるラインカットの第２のセットを形成するため、マスクとして前記第２の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを使用して前記第２の露出したライン部分をエッチングするステップと、
前記基板から前記第２の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを剥離するステップと、
をさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のテンプレートは、前記第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の少数相による湿潤に有利であって、前記第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）は六方最密充填（ＨＣＰ）モルホロジーを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のテンプレートの幅は、第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の特徴的寸法Ｌｏの１．５〜２．０倍プラス前記第２のテンプレートの側壁上の前記第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の前記少数相により形成された湿潤層の２つの厚さである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２のテンプレートは、前記第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の多数相による湿潤に有利であって、前記第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）は六方最密充填（ＨＣＰ）モルホロジーを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のテンプレートの幅は、前記第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の特徴的寸法Ｌｏの０．７〜１．０倍である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のテンプレートは、前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の少数相による湿潤に有利であって、前記第２のテンプレートは、前記第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の少数相による湿潤に有利であって、前記第１及び第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）は六方最密充填（ＨＣＰ）モルホロジーを有し、
ラインカットの前記第１のセットとラインカットの前記第２のセットとの間隔は、前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）もしくは前記第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の特徴的寸法Ｌｏの１〜１．５倍である、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
ラインカットの前記第１のセットとラインカットの前記第２のセットとの間隔は、前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）もしくは前記第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の特徴的寸法Ｌｏの１．２〜１．３倍である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のテンプレートは、前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の多数相による湿潤に有利であって、前記第２のテンプレートは、前記第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の多数相による湿潤に有利であって、前記第１及び第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）は六方最密充填（ＨＣＰ）モルホロジーを有し、
ラインカットの前記第１のセットとラインカットの前記第２のセットとの間隔は、前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）もしくは第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の特徴的寸法Ｌｏの０．７〜１．３倍である、請求項６に記載の方法。
【請求項１４】
ラインカットの前記第１のセットとラインカットの前記第２のセットとの間隔は、前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）もしくは第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の特徴的寸法Ｌｏの０．８〜１倍である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
基板上にパターン化トポグラフィを形成する方法であって、当該方法は、
（ａ）上面に形成された露出した複数のラインを有する基板を提供するステップと、
(ｂ)前記複数のラインに第１の平坦化層を適用するステップと、
(ｃ)前記第１の平坦化層の上に第１の反射防止層を適用するステップと、
(ｄ)前記第１の反射防止層の上に放射線感受性材料の第１の層を適用するステップと、
(ｅ)第１の放射線感受性材料パターンを形成するため、前記放射線感受性材料の第１の層をパターン化するステップと、
(ｆ)前記複数のラインを部分的に露出するため、前記第１の反射防止層及び第１の平坦化層をエッチングすることにより、前記第１の平坦化層内へ前記第１の放射線感受性材料パターンを転写するステップであって、前記複数のラインの露出した部分は、第１の露出したライン部分を形成するステップと、
(ｇ)誘導自己組織化（ＤＳＡ）のための第１のテンプレートに取り囲まれる前記第１の露出したライン部分を残しながら、前記第１の放射線感受性材料パターン及び前記第１の反射防止層のいずれの残りの部分を剥離するステップと、
(ｈ)前記第１の露出したライン部分もしくは前記第１のテンプレートの少なくとも１つの表面特性を変性するため、前記第１の露出したライン部分もしくは前記第１のテンプレート、又はその両方を任意に処理するステップと、
(ｉ)前記第１の露出したライン部分を被覆するため、第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）で前記第１のテンプレートを充填するステップと、
(ｊ)前記第１の露出したライン部分に整合した自己組織化を駆動するため、前記第１のテンプレート内で前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）をアニールするステップと、
(ｋ)前記第１の露出したライン部分のすぐ上に重なる第１の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを露出するため、前記アニールした第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）を現像するステップと、
(ｌ)前記第１の露出したライン部分におけるラインカットの第１のセットを形成するため、マスクとして前記第１の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを使用して前記第１の露出したライン部分をエッチングするステップと、
(ｍ)前記基板から前記第１の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを剥離するステップと、
前記複数のラインのすぐ上に重なる第１の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを整列させ、作成するステップと、
前記複数のラインにおいてカットの第１のセットを形成するため、前記第１の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを転写するステップと、
その内部に形成されるカットの前記第１のセットを有する前記複数のラインのすぐ上に重なる第２の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを整列させ、作成するステップと、
前記複数のラインにおいてカットの第２のセットを形成するため、前記第２の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを転写するステップと、
を含み、
前記第１及び第２の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンはそれぞれ、六方最密充填（ＨＣＰ）モルホロジーと、前記複数のラインの個々のライン間の間隔の０．９〜１．１倍である特徴的寸法Ｌｏと、を有するブロックコポリマーを含む、方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンはそれぞれ、前記複数のラインの個々のライン間の間隔とほぼ等しい特徴的寸法Ｌｏを有するブロックコポリマーを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
カットの前記第１のセットとカットの前記第２のセットとの間隔は、前記複数のラインの個々のライン間の間隔よりも小さい、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
カットの前記第１のセットとカットの前記第２のセットとの間隔は、前記複数のラインの個々のライン間の間隔の０．７〜１．３倍である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
カットの前記第１のセットとカットの前記第２のセットとの間隔は、前記複数のラインの個々のライン間の間隔の０．８〜０．９倍である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
基板上にパターン化トポグラフィを形成する方法であって、当該方法は、
（ａ）上面に形成された複数のラインを有する基板を提供するステップと、
（ｂ）前記複数のラインに平坦化層を適用するステップと、
（ｃ）前記平坦化層の上に反射防止層を適用するステップと、
（ｄ）前記反射防止層の上に放射線感受性材料の層を適用するステップと、
（ｅ）放射線感受性材料パターンを形成するため、前記放射線感受性材料の層をパターン化するステップと、
（ｆ）前記複数のラインを部分的に露出するため、前記反射防止層及び平坦化層をエッチングすることにより、前記平坦化層内へ前記放射線感受性材料パターンを転写するステップであって、前記複数のラインの露出した部分は、露出したライン部分を形成するステップと、
（ｇ）誘導自己組織化（ＤＳＡ）のためのテンプレートに取り囲まれる前記露出したライン部分を残しながら、前記放射線感受性材料パターン及び前記反射防止層のいずれの残りの部分を剥離するステップと、
（ｈ）前記テンプレートを表面処理するステップと、
（ｉ）前記露出したライン部分を被覆するため、ブロックコポリマー（ＢＣＰ）で、前記処理されたテンプレートを充填するステップであって、前記ブロックコポリマー（ＢＣＰ）は、六方最密充填（ＨＣＰ）モルホロジーと、前記複数のラインの個々のライン間の間隔の０．９〜１．１倍である特徴的寸法Ｌｏと、を有する、ステップと、
（ｊ）前記露出したライン部分に整合した自己組織化を駆動するため、前記テンプレート内で前記ブロックコポリマー（ＢＣＰ）をアニールするステップと、
（ｋ）前記露出したライン部分のすぐ上に重なる誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを露出するため、前記アニールしたブロックコポリマー（ＢＣＰ）を現像するステップと、
（ｌ）前記露出したライン部分におけるラインカットの第１のセットを形成するため、マスクとして前記誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを使用して前記露出したライン部分をエッチングするステップと、
（ｍ）前記基板から前記誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを剥離するステップと、
（ｎ）ステップ（ｂ）〜（ｍ）の第１の実行により形成されたラインカットの前記第１のセットからラインカットの第２のセットを形成するため、ステップ（ｂ）〜（ｍ）を２度目に繰り返すステップと、
を含み、
ラインカットの前記第１のセットとラインカットの前記第２のセットとの間隔は、前記複数のラインの個々のライン間の間隔の０．７〜１．３倍であり、
前記テンプレートの前記表面処理は、その側壁表面を、前記ブロックコポリマー（ＢＣＰ）の少数相もしくは多数相の一方による湿潤に有利なものにする、
方法。
【請求項２１】
前記表面処理は、前記側壁表面を、前記ブロックコポリマー（ＢＣＰ）の前記少数相による湿潤に有利なものにし、
前記テンプレートの幅は、前記ブロックコポリマー（ＢＣＰ）の特徴的寸法Ｌｏの１．５〜２．０倍プラス前記テンプレートの側壁上の前記ブロックコポリマー（ＢＣＰ）の前記少数相により形成された湿潤層の２つの厚さである、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
表面処理は、側壁表面を、ブロックコポリマー（ＢＣＰ）の多数相による湿潤に有利なものにし、
テンプレートの幅は、ブロックコポリマー（ＢＣＰ）の特徴的寸法Ｌｏの０．７〜１．０倍である、
請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、同時係属中の米国仮特許出願番号６１／８９３，２７７及び６１／８９３，２７５（それぞれ２０１３年１０月２０日出願）の利益及び優先権を主張する。これらの開示は、その全体が本書中に参照されることにより本書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、ブロックコポリマー（ＢＣＰ）の誘導自己組織化（Directed  Self-Assembly,  ＤＳＡ）ブロックコポリマーの（ＤＳＡ）に関する。ライン構造におけるカットパターンのアレイを作るため、それらを使用する。
【背景技術】
【０００３】
集積回路（ＩＣ）パターンの密度スケーリングの制限の１つは、２つのライン端部の間の距離である。基本的にこの構造は、臨界(critical)回路パターンにおける他のフィーチャ(features)と同じ光学スケーリングに従っていない（例えば、ラインの臨界寸法）。そのため、業界では、ライン末端を互いに接近させるためのより良い方法を常に探している。４５ｎｍノードの頃から、多くのＩＣメーカーは、ラインが第１のリソグラフィパターンを使用して作成されたダブルパターニングスキームを開始し、その後、第２のリソグラフィーステップの間に作成されたトレンチもしくはホール(holes)に似た構造で切断した。
【０００４】
リソグラフィにおいて、規則的な構造の作成は、種々の応用形態(applications)を有する。コストの観点からは、所定の領域に構造が緻密に充填されているほど、デバイスをより安く製造する。パターン化された材料の高密度アレイ(dense  array)を作成するための重要なステップの一つは、高密度に充填されたラインのアレイをカットすることである。
【０００５】
ＦＩＧ．１Ａは、基板１８上の既存のトポグラフィ２０を構成する高密度に充填されたラインのアレイを示す。次にＦＩＧ．１Ｂは、ライン１０をカットするための標準的な手段を示し、すなわち、トレンチ１２は、トポグラフィ２０の上に塗布されたフォトレジスト１４においてパターン化される。ＦＩＧ．１Ｃは、カットされたライン(cut  lines)１０’の得られるアレイ６０を示す。しかしながら、我々はスケーリングのパス(path)を継続すると、トレンチパタンの印刷のリソグラフィは、光学的に実現できるものの限界に達しつつある。これは、当接ラインのエンドツーエンドの間隔のための限界、及びこれらのラインを含む回路の充填密度(packing  density)の全体的な減少をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、そこに小さなカットスペースが作成されることを可能にする手段に対するニーズがある。理想的には、切断を行うための手段はより安価でなければならず、且つクリティカルでないリソグラフィを必要とすべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
基板上にパターン化トポグラフィを形成する方法が提供される。基板は、上面に形成された(formed  atop)複数のラインを最初に備える。当該方法の一実施形態は、
前記複数のラインに第１の平坦化層を適用するステップと、
前記第１の平坦化層の上に第１の反射防止層を適用するステップと、
前記第１の反射防止層の上に放射線感受性材料の第１の層を適用するステップと、
第１の放射線感受性材料パターンを形成するため、前記放射線感受性材料の第１の層をパターン化するステップと、
を含む。そのパターンはその後、前記複数のラインを部分的に露出するため、前記第１の反射防止層及び第１の平坦化層をエッチングすることにより、前記第１の平坦化層内へ転写される。前記ラインの露出した部分は、第１の露出したライン部分を形成する。誘導自己組織化（ＤＳＡ）のための第１のテンプレートに取り囲まれる前記第１の露出したライン部分を残すため、前記第１の放射線感受性材料パターン及び第１の反射防止層のいずれの残りの部分を剥離する。任意には、前記第１の露出したライン部分もしくは第１のテンプレートの少なくとも１つの表面特性を変性するため(alter)、前記第１の露出したライン部分もしくは第１のテンプレート、又はその両方を処理する。前記第１の露出したライン部分を被覆するため、その後、第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）で前記第１のテンプレートを充填する。前記第１の露出したライン部分に整合した(in  alignment  with)自己組織化を駆動するため、前記第１のテンプレート内で前記第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）をアニールする。当該方法の実施形態は、
前記第１の露出したライン部分のすぐ上に重なる(immediately  overlying)第１の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを露出するため、アニールした第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）を現像するステップと、
前記第１の露出したライン部分におけるラインカットの第１のセットを形成するため、マスクとして前記第１の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを使用して前記第１の露出したライン部分をエッチングするステップと、
前記基板から前記第１の誘導自己組織化（ＤＳＡ）パターンを剥離するステップと、
をさらに含む。
【０００８】
さらなる一実施形態において、その中に(therein)形成されたラインカットの第１のセットを有する前記複数のラインに対して(on)、前記ステップ(steps)を繰り返することによって、ラインカットの第２のセットを形成してよい。さらに別の一実施形態において、第１の及び／もしくは第２のテンプレートの処理は、それらめいめいの側壁表面を、それぞれ第１のブロックコポリマー（ＢＣＰ）もしくは第２のブロックコポリマー（ＢＣＰ）の少数(minority)相もしくは多数(majority)相の一方による湿潤に有利なものにする。前記処理が、ＢＣＰの少数相による湿潤に有利なものにする場合、テンプレートの幅は、ＢＣＰの特徴的寸法(characteristic  dimension)Ｌｏの１．５〜２．０倍、プラス(plus)前記テンプレートの側壁上のＢＣＰの少数相により形成された湿潤層の２つの厚さである。前記処理が、ＢＣＰの多数相による湿潤に有利なものにする場合、テンプレートの幅は、ＢＣＰの特徴的寸法Ｌｏの０．７〜１．０倍である。
【０００９】
当該方法の別の一実施形態は、
複数のラインのすぐ上に重なる第１のＤＳＡパターンを整列させ(aligning)、作成するステップと、
前記複数のラインにおいてカットの第１のセットを形成するため、前記第１のＤＳＡパターンを転写するステップと、
その内部に形成されるカットの第１のセットを有する前記複数のラインのすぐ上に重なる第２のＤＳＡパターンを整列させ、作成するステップと、
前記複数のラインにおいてカットの第２のセットを形成するため、前記第２のＤＳＡパターンを転写するステップと、
を含む。前記第１及び第２のＤＳＡパターンはそれぞれ、
六方最密充填（ＨＣＰ）モルホロジー(morphology)と、
前記複数のラインの個々のライン間の間隔の０．９〜１．１倍である特徴的寸法Ｌｏと、
を有するブロックコポリマーを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、上記の本発明の一般的な説明及び下記の実施形態の詳細な説明と一緒になって、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図１Ａ】ＦＩＧ．１Ａは、従来技術によるラインのアレイの概略図である。
【図１Ｂ】ＦＩＧ．１Ｂは、従来技術によるラインをカットするためのパターン化レジストの概略図である。
【図１Ｃ】ＦＩＧ．１Ｃは、従来技術によるカットしたラインの得られるアレイの概略図である。
【図２】ＦＩＧ．２Ａ〜２Ｇは、単一のハードマスクを使用して、カッティングのためのラインへのアクセスを可能にするため、ホール(holes)を形成する、グラホエピタキシ方法(approach)を概略的に表す断面図である。
【図３】ＦＩＧ．３Ａ〜Ｆは、２つのハードマスクを使用して、カッティングのためのラインへのアクセスを可能にするため、ホールを形成する、代替のグラホエピタキシ方法を概略的に表す断面図である。
【図４】ＦＩＧ．４は、上面概略図でグラホエピタキシャルテンプレートの終了を表す上面概略図である。
【図５】ＦＩＧ．５Ａ〜Ｌは、本発明による誘導自己組織化を使用して、ラインをパターン化するための方法の一実施形態を表す概略的な断面図である。
【図６】ＦＩＧ．６は、ＢＣＰの六方最密充填モルホロジーの概略図である。
【図７】ＦＩＧ．７は、ＢＣＰの少数相による、優先湿潤(preferential  wetting)の場合における、ＦＩＧ．６のモルホロジーのための寸法の考察を概略的に表す。
【図８】ＦＩＧ．８は、ＢＣＰの多数相による、優先湿潤の場合における、ＦＩＧ．６のモルホロジーのための寸法の考察を概略的に表す。
【図９】ＦＩＧ．９は、多数層が湿潤した場合、ＢＣＰのＬｏがラインのピッチに一致するパターンのレイアウトを概略的に表す。
【図１０】ＦＩＧ．１０は、第１のＤＳＡパス(pass)の後、ＦＩＧ．９のレイアウトにおいてどのようにホールが形成されるかを概略的に表す。
【図１１】ＦＩＧ．１１は、前記第１のＤＳＡパスにより作成されたホール間に完璧に配置されたトレンチを有する第２のトレンチリソグラフィを概略的に表す。
【図１２】ＦＩＧ．１２は、第２のＤＳＡパスの結果を概略的に表す。
【図１３】ＦＩＧ．１３は、少数相が湿潤した場合ための、２つの(a  two)ＤＳＡパスプロセスの結果を概略的に表す。
【図１４】ＦＩＧ．１４Ａ〜ＦＩＧ．１４Ｍは、本発明による誘導自己組織化を使用して、ラインをパターン化するための方法の一実施形態を表す概略的な断面図である。
【図１５】ＦＩＧ．１５Ａ〜ＦＩＧ．１５Ｆは、ラインフィーチャの設計を作成するためのリソグラフィ／エッチング／ＤＳＡ／リソグラフィ／エッチング／ＤＳＡフローを表す上面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ラインフィーチャをパターン化するためのブロックコポリマーの組織化(assembly)を駆動する(drive)ため、グラホエピタキシ及び任意には化学エピタキシを設計及び使用する方法は、様々な実施形態に開示されている。しかしながら、関連技術の当業者であれば、前記様々な実施形態は、１以上の特定の詳細なしで、又は他の置換及び／又は追加の方法、材料、もしくは構成要素を用いて実施され得ることを認識するであろう。その他の場合において、本発明の様々な実施形態の態様を不明瞭にすることを避けるため、周知の構造、材料、又は動作は詳細に図示又は説明されない。
【００１２】
同様に、説明の目的で、特定の数、材料、及び構成は、完全な理解を提供するために記載される。それにもかかわらず、本発明の実施形態は、具体的な詳細なしに実施されてもよい。更に、例示的な表現は、必ずしも縮尺どおりに描かれていないことが理解される。
【００１３】
「一実施形態(one  embodimentもしくはan  embodiment)又はそのバリエーションは、その実施形態に関連して記載される特定の特徴(feature)、構造、材料、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するが、但しそれらは全ての実施形態に存在することを意味するのではない。従って、本明細書を通して様々な箇所で「一実施形態において」のような語句の出現は、必ずしも本発明の同一の実施形態を指すものではない。さらに、特定の特徴(features)、構造、材料、又は特性は、１つ又は複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。様々な追加の層及び／又は構造が含まれていてもよい。及び／又は記載される特徴は、他の実施形態では省略されてもよい。
【００１４】
加えて、「ａ」又は「ａｎ」は特に明記しない限り、「１つ以上」を意味してもよいことを理解すべきである。
【００１５】
様々な操作(operations)は、本発明の理解に最も有用であるように、順番に複数の別個の操作として説明される。しかし、説明の順序は、これらの操作が必ずしも順序に依存していることを意味すると解釈されるべきではない。特に、これらの操作は、提示の順序で実行する必要はない。説明された操作は、上記実施形態とは異なる順序で実行されてもよい。
【００１６】
様々な追加の操作が実行されてもよい。及び／又は記載された操作は、さらなる実施形態では省略されてもよい。
【００１７】
本発明は、ラインのカット(cuts)を実行するため、ブロックコポリマー（ＢＣＰ）の使用を対象とし、そして所与の(given)ＢＣＰのためのフィーチャの最もタイトな(tightest)充填(packing)をどのように体系的に作成するかを詳しく説明する。ＢＣＰは、このような応用形態において使用することができる。なぜなら、これらのＢＣＰは(they)、基本的に非常に微細な寸法の熱力学的な微細構造を達成する必要があるためである。全体として、本発明は、より少ない費用で、より小さなカットスペースを作成することを可能にする。なぜなら、あまりクリティカルでない(less  critical)リソグラフィが必要とされるためである。
【００１８】
より具体的には、本発明は、誘導自己組織化（ＤＳＡ）のグラホエピタキシャル及び任意には化学エピタキシャル応用形態(application)を使用して、ラインをカットすることに向けられている。ＢＣＰの基本は、必要なジオメトリを規定する(dictate)ので、２つの(a  two)印刷、２つのエッチング(two  etch)、２つのＤＳＡプロセス集積(integration)を使用して達成することができる最もタイトな充填を決定する。このシステムは、タイトな充填密度を達成するために適用される場合、ＢＣＰの特徴的な長さ（Ｌ０）に依存するピッチ（ｘとｙ）において島状構造体のアレイをもたらす。緩いピッチ構造はまた、トレンチの間隔の適切な選択によって達成することができる。さらに、スキームは、ＢＣＰにより形成されたシリンダを整列させ、固定するため、最終的にカットされるトポグラフィを使用することにより、その他のアプローチにおけるオーバーレイの問題を迂回する。最後に、本発明は、特定の場所に開口部を配置するため、ＢＣＰの原理(fundamentals)とシステムにおけるトポグラフィとを利用する(leverages)。それにより、所望のようにラインがカットされてよい。
【００１９】
ＦＩＧ．２Ａ〜ＦＩＧ．２Ｇに記載のように、カットのスケーリングは、ＢＣＰのＤＳＡを用いて構成することができる。単純なアプローチは、その後、カッティングのためのラインへのアクセスを可能にするホール形成するため、グラホエピタキシ構造を使用することである。
【００２０】
ＦＩＧ．２Ａにおいて、前から存在する(pre-existing)トポグラフィ２０は、基板１８上に高密度に充填されたライン１０のアレイとして示される。ＦＩＧ．２Ｂ〜ＦＩＧ．２Ｃにおいて、トポグラフィ２０は、その後、ＦＩＧ．２Ｂにおける平坦化層２２（例えば、スピンオンカーボン（ＳＯＣ）層）と、ＦＩＧ．２Ｃにおける反射防止コーティング（ＡＲＣ）(例えば、シリコンＡＲＣ)とを含む、二重層ＢＡＲＣ（底部反射防止コーティング）２６で被覆される。別の一実施形態において、ＣＶＤ（化学蒸着）スタックが、二重層ＢＡＲＣ２６の代わりに使用され、例えば、ＳＯＣ及びＳｉＡＲＣコーティングの代わりにα炭素コーティング及びＳｉＯＮコーティングなどが使用される。その後、放射線感受性材料の層（例えば、フォトレジスト層２８）が、ＢＡＲＣ２６の上に適用され、その後、ＦＩＧ．２Ｄに図示するように、グラホエピタキシテンプレート３０として機能するトレンチを開くため(open  up)パターン化される。その後、テンプレートを（部分的にもしくは完全に）充填するため、ＢＣＰ５０をパターン化フォトレジスト層２８に適用し、その後アニールする。アニールの際、グラホエピタキシテンプレート３０は、ＦＩＧ．２Ｅに図示するように、円筒形モルホロジーの形成をガイドする。より具体的には、アニールは、ＢＣＰの第２のブロック５４のマトリックス内でライン１０の上に整列した複数のシリンダ３２を形成するため、ＢＣＰの第１のブロック５２を生じさせる。円筒状モルホロジーを除去するためのＢＣＰ５０の後続の現像は、トポグラフィ２０の上に重なる(overlying)テンプレート３０内にコンタクトホール５６を形成する。ＦＩＧ．２Ｆに図示するように、下にある(underlying)トポグラフィ２０のライン１０を露出するため、ＢＡＲＣ２７を貫通して下方にエッチングする(detching  down)ことにより、これらのコンタクトホール５６は転写される。その後、ＦＩＧ．２Ｇに図示するように、露出したトポグラフィ２０は、カットされたライン１０’のアレイ６０を形成するのに使用される。
【００２１】
ラインをカットするための別のアプローチは、ＦＩＧ．３Ａ〜ＦＩＧ．３Ｆに図示される。ＦＩＧ．３Ａ〜ＦＩＧ．３Ｆにおいて、フォトレジスト層２８は、テンプレートとして機能し得る別の材料をパターン化するのに使用される。例えば、フォトレジスト層２８は、ハードマスクにパターンを転写するために使用することができ、次いで、ハードマスクテンプレートは、ＤＳＡホールを作成するために使用することができる。ＦＩＧ．３Ａに図示するように、スタックは、
ライン１０のアレイの上の第１の平坦化層２２ａ（例えば、ＳＯＣコーティング）と、
第１の平坦化層２２ａの上の第１のＡＲＣ層２４ａ（例えば、ＳｉＡＲＣコーティング）と、
第１のＡＲＣ層２４ａの上の第２の平坦化層２２ｂ（例えば、ＳＯＣコーティング）と、
第２の平坦化層２２ｂの上の第２のＡＲＣ層２４ｂ（例えば、ＳｉＡＲＣコーティング）と、
を含み、第２のＡＲＣ層２４ｂの上に、フォトレジスト層２８が適用される。従って、２つのハードマスク層２６ａ、２６ｂがある。ＦＩＧ．３Ｂは、トレンチを開くため(open  up)、フォトレジスト層２８をパターン化するステップを示す。トレンチ(which)は、その後、第２のＡＲＣ層２４ｂを貫通して、第２の平坦化層２２ｂに転写される(transferred)。ＦＩＧ．３Ｃは、第２の平坦化層２２ｂにおけるＤＳＡテンプレート３０を示す。ＢＣＰ５０は、その後テンプレート３０を（部分的に又は完全に）充填するため、パターン化された第２の平坦化層２２ｂに適用され、その後アニールされる。アニールの際、ＦＩＧ．３Ｄに図示すように、グラホエピタキシテンプレート３０は、円筒状モルホロジーの形成をガイドする。ＤＳＡパターンは、このようにＦＩＧ．３Ｅに図示するように、ライン１０へのアクセスを可能にするため、２つの(both)ハードマスク２６ａ、２６ｂを貫通して転写されなければならない。それにより、ＦＩＧ．３Ｆに図示するように、カットされたライン１０’のアレイ６０を形成することができる。
【００２２】
２つの(both  of)これらプロセスフロー（ＦＩＧ．２Ａ〜２Ｇ及び３Ａ〜３Ｆ）は、これらのプロセスフローが、ＤＳＡをエッチ転写及びラインのカッティングから分離することにおいて類似する。このアプローチのための主要な理由の一つは、自己組織化プロセスをトポグラフィ自体の最上部(top)に発生させることの複雑さを回避することである。しかしながら、基本的に、この種のアプローチからの大幅な複雑化が存在する。ＢＣＰは、トポグラフィから分離されているので、ＢＣＰを、カットされることになる下にあるトポグラフィまで整列させるための唯一の手段は、テンプレートを貫通すること(through)である。本発明は、直接その上にＢＣＰを整列させるため、トポグラフィを使用することに向けられている。
【００２３】
ＦＩＧ．４の記載は、ｇｒａｐｈｏエピタキシャルトレンチテンプレートの終了を示す。トレンチテンプレート３０とその下にあるトポグラフィ２０との間のオーバーレイは、ｘとして描かれる。このオーバーレイは、トレンチテンプレート３０の端部がどこに配置されるかを決定する(dictates)。この配置は、順番に、第1のホール（ラベル１）の配置を決定する。理想的には、前記第１のホール１が完璧に最初のライン１０の最上部上に配置されるように、トレンチのテンプレート３０の端部が配置される。後続のホール２、３、４、等の配置は、ＢＣＰの特徴的な長さ、ＬＯによって決定されるであろう。ＢＣＰのＬＯがライン１０のピッチに完璧に一致する場合において、図示されるように、後続のホールは、ラインの最上部上に完璧に配置される。しかしながら、ピッチが、１つのＢＣＰとラインのピッチとの間で完璧に一致していても、ＢＣＰのＬＯにおける固有のバッチ間(batch  to  batch)変動は、ホールの配置において致命的なエラーをもたらす。所望のピッチが３２．００ｎｍであり、問題のＢＣＰのバッチＡは３２．００ｎｍのＬＯを有すると仮定する。この場合において、システムは、ラインの上にホールの完璧な配置をもたらす。その後、ＢＣＰのバッチＢがインストールされ、それは３２．０１ｎｍのＬＯを有する。１００個のホールが配置された後、１００番目のホールは、１ｎｍの配置誤差を有することになる。オーバーレイのための仕様は、ピッチの５％（即ち、１．６ｎｍ）であれば、ホール１６０個の配置後、当該配置は仕様から外れることになる。ホール１６００個の後では、誤差は１６ｎｍになり、ホールは完璧にずれている(misaligned)。数千本のラインを有し得るアレイにおいてラインがカットされ得るメモリ応用形態において、自己組織化が、下にあるパターンに非依存(agnostic  to)であれば、ＢＣＰのＬＯのバッチ間の変動は、間違いなく失敗につながる。
【００２４】
この効果を緩和するため、本発明は、ホールの配置を固定するトポグラフィを使用する。一般的にＢＣＰは、それらの周辺を収容する(accommodate)ため、少しストレッチする能力を有する。このストレッチはあまりにも劇的ではない限り、ＢＣＰは、ＢＣＰのＬＯとわずかに釣り合わない(incommensurate  with)形状(configuration)を容易に採用することができる。従って、自分自身をトポグラフィに添付させることを望むようなやり方で、トポグラフィは構成される方法が開示される。
【００２５】
ＦＩＧ．５Ａ〜ＦＩＧ．５Ｌにおいて模式的断面図に描かれるように、ＦＩＧ．５Ａに図示するように、出発トポグラフィ２０を提供するため、フィーチャ、特にライン１０のアレイは、基板１８(例えば半導体ウエハ)上にパターン化された。所望は、特定の場所においてこれらのライン１０をカットすることである。そのために、ＦＩＧ．５Ｂにおいて、トポグラフィ２０を平坦化するため、平坦化層２２が適用される。平坦化層２２は、例えば、スピンオンカーボン層であってもよい。平坦化層２２は、最終的には、本発明のグラホエピタキシ態様のためのテンプレートを形成することになる。次に、ＦＩＧ．５Ｃに図示するように、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層２４（例えばケイ素ＡＲＣ）は、平坦化層２２の最上部にコートされる。ＡＲＣ層２４は、それ自体で、反射防止コーティングとして機能するのではなく、むしろ、より一般的には、二重層底部ＡＲＣ（ＢＡＲＣ）２６を提供するため、平坦化層と組み合わせて作用する第２の層であることが理解され得る。それにもかかわらず、第２の層（層２４）は、ＡＲＣ層と呼ぶことができる。なぜならば、第１の層（平坦化層２２）と組み合わせたときに、第２の層（層２４）(it)は、反射防止特性を提供するためである。二重層ＢＡＲＣ２６を形成するこれらの層の厚さ及び光学特性は、基板反射率が最小となるように、調整される。
【００２６】
ＦＩＧ．５Ｄに図示するように、放射線感受性材料の層（例えば、フォトレジスト２８）の層が、コーティングされ、
ＦＩＧ．５Ｅに図示するように、この二重層ＢＡＲＣ２９の最上部にパターン化され、
ＦＩＧ．５Ｆに図示するように、その後、従来の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理により、フォトレジスト画像は、平坦化層２２に転写され（フォトレジスト２８及びＡＲＣ層２４はまた除去される）、それにより平坦化層２２においてテンプレート３０を形成する。平坦化層２２内へのエッチングの深さは、下にある基板１８の上側表面を露出するように、完全であっても、又はテンプレート３０の底部において、平坦化層２２の一部を残すように、部分的であってもよい。いずれの場合においても、ライン１０の表面部分３６は、テンプレート３０に取り囲まれた露出したトポグラフィ２０をあらわにするように、曝露される。
【００２７】
ＦＩＧ．５Ｇに図示される次のステップは、ＢＣＰの自己組織化に影響を与える、平坦化層２２に転写されたパターンの任意の表面処理３４である。以下により詳細に記載されるように、この処理は、いくつかの場合には必要とされ、その他の場合には必要とされない。さらに、当該表面処理は、特定の表面の表面特性の変化をもたらすことができる一方で、他の表面を不変のまま残す。例えば、ＦＩＧ．５Ｇに図示するように、表面処理３４は、ライン１０の露出された表面部分３６を変性し得る一方で、テンプレート３０の側壁４０及び底面４２を不変のまま残す。
【００２８】
この任意の表面処理後、テンプレート３０を（部分的にもしくは完全に）充填するため、ＦＩＧ．５Ｈに図示するように、ＢＣＰ５０を、パターンに適用する。その後、アニールして、ＦＩＧ．５Ｉに図示するように、ＢＣＰに円筒形モルホロジーを形成させる。より具体的には、アニールは、ＢＣＰの第２のブロック５４のマトリックス内で、ライン１０の上に整列した複数のシリンダ３２を形成するため、ＢＣＰの第１のブロック５２を生じる。ＦＩＧ．５Ｊに図示するように、円筒形モルホロジー(即ちＢＣＰ５０の第１のブロック５２)を除去するための、ＢＣＰ５０の後続の現像は、トポグラフィ２０のすぐ上に重なるＤＳＡパターンを露出することにより、トポグラフィ２０へのアクセスを提供する。その場合(then)、ＦＩＧ．５Ｋに図示するように、ライン１０の下にあるアレイの適当なカットを作るためアクセスがある。そのようにエッチングが行われることができ、パターン化トポグラフィを形成するため、回路設計が要求するように、選択されたライン１０はカットされる。ＦＩＧ．５Ｌに図示するように、基板１８は、パターン化トポグラフィ(即ち、カットされたライン１０’のアレイ６０)をあらわにするため、その後剥離される。
【００２９】
ここで作成されるＤＳＡテンプレートは、トポグラフィへのアクセスを可能にするので、配置誤差なく、自己組織化ホールをトポグラフィにグラフト化可能にする。その全体が本書中に参照されることにより本書に組み込まれる同時係属出願１３／ＸＸＸ，ＸＸＸ（ＣＴ−１１７ＵＳ１）（発明の名称「グラホエピタキシャル用途におけるブロックコポリマーの組織化を誘導するトポグラフィの使用」）において、この概念がさらに詳細に説明されている。このグラホエピタキシャル及び任意には化学エピタキシャルガイドされたホールアプローチによって可能な、最もタイトな密度を作成するための方法を説明するため、ホールアプローチ本発明は、その概念に基づいて構築される。
【００３０】
トレンチ内にガイドされたコンタクトホールを作成する方法が、上に記載された。この技術の複数のパス(passes)が、可能な最も高密度のカットを作成するため、今度は組み合わされる。最終的に、ラインカットの充填は、ＢＣＰによって定義される。そして、これらの基本的なポリマーの物理学と、上に考察したトポグラフィ固定(anchoring)概念とを組み合わせることにより、我々は、これらの構造を作成するための新規な集積(integration)を発見する。
【００３１】
開始するため、我々は先ず、垂直シリンダを形成するＢＣＰの基礎の一部を紹介する。シリンダを形成するＢＣＰは、中立面の最上部で組織化される(assembled)ならば、ＦＩＧ．６に図示されるように、六方最密充填（ＨＣＰ）構造、すなわちモルホロジーが形成される。ドット７０は、マトリックス内に形成されるシリンダ３２ａ、３２ｂ（３２ａ，ｂ）の中心を表す。全てのＨＣＰ構造と同様に、表示することができる２種類の六角形(hexagonal)ユニットセルがある。シリンダ３２ａ，ｂのそれぞれの周囲に六角形７２を構築することができる。その後、これらのシリンダ３２ａ，ｂは、２次元(２−Ｄ)アレイに完璧にフィットする。取り囲むシリンダ３２ｂの中心７０を接続することにより、中央シリンダ３２ａの周囲に作成することができる第２の大きな六角形７４がある。この第２の六角形構造７４は、ＢＣＰを説明する際に特に重要である。なぜなら、これらのシステムの特徴的な長さＬＯは、この中心から中心までの距離により定義されるためである。従ってＬＯは、大きな六角形７４の辺(edge)の長さでもあり、また、中心シリンダから外部頂点のいずれかまでの距離でもある。説明目的のため、第２のより小さいユニットセル（六角形７２）の辺の長さは、ａと定義される。寸法ａ及びＬＯは、３０−６０−９０三角形の性質によって関連している。ここでは直接に導かれないが、２つのユニットセルの長さは、以下の等式：
ＬＯ  ＝  ａ√３
によって与えられるように、幾何学的に関連している。
【００３２】
当該幾何学的形状は、ＢＣＰが、その自然の状態で呈していたい状態を決定する(dictate)。これは、ポリマーの最低自由エネルギー構成に相当する。それにより、ＢＣＰの(its)組織化がガイドされるにつれて、ＢＣＰは、この構成を維持することが可能であり、可能な限り低いパターン欠陥が達成される。リソグラフ処理及び本発明のために定義されるＬＯは、結晶学のために定義されたＬＯとは異なることに留意する必要がある。例えば、結晶学において、ＬＯは、Ｘ線の散乱を引き起こすシリンダの平面間の距離として定義される（即ち、ＦＩＧ．７において１．５×ａ）。リソグラフィにおいて、ＢＣＰの特徴的な寸法ＬＯは、ホール間において中心から中心までの距離として定義される。従って、異なる定義は、
ＬＯ（リソグラフィ）＝２／√３×ＬＯ（結晶学）
＝１．１５４７×ＬＯ（結晶学）
として、関連している。
【００３３】
構造の組織化をガイドするため、トレンチテンプレートを使用する状況において、２つの場合が考えられる。それぞれの場合において、共通の(common)ＢＣＰ、即ちポリ(スチレン)−ｂ−ポリ(メチルメタクリレート)（ＰＳ／ＰＭＭＡ）が、一例として使用される。ＢＣＰ中、ＰＭＭＡは、少数(minority)円筒形−形成層である。第１の場合において、テンプレートの壁は、ＢＣＰシリンダを形成する少数相にとって優先的であり(preferential  to)、即ちＰＭＭＡ相に対して優先的に濡れる。第２の場合において、テンプレートの壁は、マトリックスを形成する多数相にとって優先的であり(preferential  to)、即ちＰＳ相に対して優先的に濡れる。ＦＩＧ．７は、第１の場合のための寸法の考察を提供し、ＦＩＧ．８は、第２の場合のための寸法の考察を提供する。
【００３４】
トレンチテンプレートの臨界寸法（critical  dimension,  ＣＤ）は、ビア(via)アレイがどのようにタイトに充填されるかを決定する。第１の場合において、ＨＣＰ構造を模倣するトレンチを有するための理想的な方法は、ＨＣＰアレイにおける隣接するホールの中心に対応するように配置されるＰＭＭＡ湿潤壁のためのものである。この場合におけるトレンチＣＤは、
３ａ＋２つのＰＭＭＡ湿潤層の距離
である。ＬＯに換算してこの寸法を変換すると、トレンチのＣＤは、
√３×ＬＯ＋２つのＰＭＭＡ湿潤層の距離
に等しい。
【００３５】
第２の場合において、ＨＣＰ構造を模倣するトレンチを有するための理想的な方法は、ジグザグ状のトレンチである。このような構造の作成は非常にあり得ないので、最も単純な近似は、ジグザグ状のトレンチと同じ平均幅を有する均一な幅のトレンチを描画することである。再度、ジオメトリにより、このトレンチは、aの３／２、又はＬＯの２倍で割った３の平方根である。多数層はトレンチの壁を濡らしているので、湿潤層により必要とされる追加の空間はないことにも注意されたい。この実装により必要とされるトレンチは、第１の場合におけるトレンチよりも大幅に狭い。
【００３６】
ホールの高密度充填(及び従って、カットの最高密度）を取得するため、集積は、リソグラフィ／エッチング／ＤＳＡ／リソグラフィ／エッチング／ＤＳＡのフロー従って完成される。ＦＩＧ．９に概略的に示すように、ＢＣＰのＬＯは、カットされるべきライン１０のピッチと一致している必要がある。このファクタは、ｙ方向において達成することができる最もタイトなピッチを定義する。トレンチのＣＤは、ポリマーＬＯの３倍の平方根の２分の１、即ち０．８６６ＬＯである。処理フローは、２つのパスを含むので、第２のパスのために十分な空間が残されなければならず（第２のパス(which)はまた、０．８６６ＬＯに等しい寸法のトレンチを必要とする）、従ってこのタイトな充填は、トレンチ間にそのような多くの空間を必要とする。
【００３７】
ＦＩＧ．１０は、どのようにホールが形成されるかを示す。限定ではなく、例示目的のため、ホールのＣＤは、ＬＯ／２であることが示される。これは、必ずしも、ＣＤが少数相であるＢＣＰの分数(fraction)に依存するような場合ではない。ＢＣＰが円筒形構成を採用する体積分率(volume  fraction)が存在する。但し少数相の３０％であるＢＣＰの場合、これは一般的に実験的に保持することが見出される。カットされるべきラインがライン空間に等しいならば、ホールは、ラインと同じ寸法を有することになる。このような場合、ラインカットのために十分な大きさにするため、ＤＳＡホール寸法を吹き飛ばす(blow  out)こと(例えば、エッチング処理により)が必要とされるかもしれない。
【００３８】
このステップに続いて、ＦＩＧ．１１に図示するように、第２のトレンチのリソグラフィで始まる、プロセスの第２のパスが必要とされ得る。トレンチは、第１のパスにおいて作成されたホール間に完璧に配置される。前記ホールは、フォトレジストにより保護される。第２のＤＳＡステップは、その後ＦＩＧ．１２に図示するように、配置されたホールをもたらす。
【００３９】
この手順によってもたらされるグリッド (grid)は、ＬＯ×０．８６６であり、且つカットの非常に密な充填である。ＬＯ×ＬＯのアレイは、１．１３４×ＬＯであるべきパス１におけるトレンチ間の空間を増大させることにより、容易に作成されることにさらに留意し得る。このように、第１のパスにおけるホールの中心から中心までの間隔は、２ＬＯとなる。前記２ＬＯは(which)、第２のパスの後、ＬＯのピッチにおけるホールをもたらし得る。
【００４０】
先に誘導されたように、多数相湿潤トレンチではなく、少数相湿潤トレンチを使用する場合において、最適な組織化を駆動するために必要とされるトレンチのＣＤは、３の平方根掛けるＬＯ  ＋  少数相湿潤層２つの幅、である。代表的な寸法については、これは、ガイドトレンチのＣＤの場合２ＬＯの近似値をもたらす。上で完了した分析と同様の分析を完了すると、この場合において作成することができる最もタイトなグリッドは、大凡１．２５ＬＯ×ＬＯであることがわかる。このことは、ＦＩＧ．１３に示される。第２のパスからのトレンチは、２ＬＯであることが必要とされ、当該トレンチ(it)は、第１のパスにおいて作成されたホールのいずれも曝露(uncover)してはならず、及びそれにより、第１のパターンのホール間の間隔を規定する。ホールが、再び寸法においてＬＯ／２であるならば（実際に、当該ホール(they)は、多数湿潤の場合においては小さい。なぜならば、少数相の部分体積は、トレンチの壁を濡らすためである。但し、ＬＯ／２経験則(rule  of  thumb)が依然として使用される。）、第１のホール間のピッチは、２．５ＬＯであり、２つのパスピッチを１．２５ＬＯにする。
【００４１】
上記のレイアウト図をウエハ上の実際の構造にするため、ＦＩＧ．１４Ａ〜ＦＩＧ．１４Ｍのプロセスフローが続いてよい。ＦＩＧ．１４Ａにおいて、トポグラフィ２０のラインアレイは、ライン１０間のピッチＬＯで形成される。ＦＩＧ．１４Ｂにおいて、第１の平坦化層２２ａと第１のＡＲＣ層２４ａとを含む、第１の二重層ＢＡＲＣ２６ａが形成される。そして、第１の放射線感受性材料層２８ａ、例えばフォトレジストがその上に適用され、且つライン１０に直交する複数の第１のトレンチテンプレート３０ａでパターン化される。各テンプレートＣＤは、√３／２＊ＬＯ（＝０．８６６ＬＯ）であり、テンプレート間の空間もまた√３／２＊ＬＯ（＝０．８６６ＬＯ）である。ＦＩＧ．１４Ｃに図示するように、パターンはその後、第１の平坦化層２２ａに転写される。
【００４２】
ＦＩＧ．１４Ｄに図示するように、その後、第１のＤＳＡパスが行われる。この第１のＤＳＡパス(this)は、
トレンチテンプレート３０ａをＢＣＰ５０で充填するステップと、
その後、ＢＣＰの多数相のマトリック内でライン１０の上で整列した複数の第１のシリンダ３２ａを形成するため、ＢＣＰの少数相を引き起こすため、アニールするステップと、
を含む。シリンダ３２ａは、ＬＯ／２のＣＤを有する。任意には、トレンチテンプレート３０ａの側壁は、側壁を多数層にとって惹きつけられる（attractive  to）ものにするため、ＢＣＰの多数層で（例えばＰＳ−ＯＨポリマーで）ブラシコートされてよい。但し、ブラシコーティングは、最初のトレンチテンプレートパターンの寸法に対してわずかな調整を必要とするかもしれない。あるいは、テンプレート３０ａは、その表面特性を変性するため（例えば、側壁を、ＢＣＰの少数相にとって惹きつけられない(less  attractive  to)ものにするため、及び／又はトポグラフィを少数相にとってより惹きつけられるものにするため）、その他の化学処理が施されてよい。
【００４３】
ＦＩＧ．１４Ｅに図示するように、その後、ＢＣＰ５０は、円筒状モルホロジーを除去するため、現像される。それにより、トポグラフィ２０のすぐ上に重なる第１のＤＳＡパターンを露出する。任意には、ＦＩＧ．１４Ｆに図示するように、ＬＯ／２より大まで、ライン１０のＣＤ、又はそれ以上まで、ＤＳＡパターンのホールのＣＤを増大させるため、エッチングステップを行ってよい。その後、第１のＤＳＡパターンは、ライン１０をカットするため、トポグラフィ２０に転写される。残りのＢＣＰ５０と第１の平坦化層２２ａとは、ライン１０がカットされた後に除去され、ＦＩＧ．１４Ｇに図示するように、カットされたライン１０’のアレイ６０としてトポグラフィ２０を残す。
【００４４】
その後、第２のＤＳＡパターンのために、ステップが繰り返される。ＦＩＧ．１４Ｈにおいて、第２の平坦化層２２ｂと第２のＡＲＣ層２４ｂとを含む、第２の二重層ＢＡＲＣ２６ｂが形成される。そして、第２の放射線感受性材料層２８ｂ、例えばフォトレジストがその上に適用され、且つライン１０’に直交する複数の第２のトレンチテンプレート３０ｂでパターン化される。各テンプレートＣＤは、√３／２＊ＬＯ（＝０．８６６ＬＯ）であり、テンプレート間の空間もまた√３／２＊ＬＯ（＝０．８６６ＬＯ）である。トレンチテンプレート３０ｂは、トレンチテンプレート３０aが位置決めされた場所からのオフセット(offset)０．８６６ＬＯである。それにより、トレンチテンプレート３０ｂは、ライン１０’におけるカット間に位置決めされる。ＦＩＧ．１４Ｉに図示するように、パターンはその後、第２の平坦化層２２ｂに転写される。
【００４５】
ＦＩＧ．１４Ｊに図示するように、その後、第２のＤＳＡパスが行われる。この第２のＤＳＡパス(this)は、
トレンチテンプレート３０ｂをＢＣＰ５０で充填するステップと、
その後、ＢＣＰの多数相のマトリック内でライン１０’の上で整列した複数の第２のシリンダ３２ｂを形成するため、ＢＣＰの少数相を引き起こすため、アニールするステップと、
を含む。シリンダ３２ｂは、ＬＯ／２のＣＤを有する。任意には、トレンチテンプレート３０の側壁は、側壁を多数層にとって惹きつけられる（attractive  to）ものにするため、ＢＣＰの多数層で（例えばＰＳ−ＯＨポリマーで）ブラシコートされてよい。但し、ブラシコーティングは、最初のトレンチテンプレートパターンの寸法に対してわずかな調整を必要とするかもしれない。あるいは、テンプレート３０ｂは、その表面特性を変性するため（例えば、側壁を、ＢＣＰの少数相にとって惹きつけられない(less  attractive  to)ものにするため、及び／又はトポグラフィを少数相にとってより惹きつけられるものにするため）、その他の化学処理が施されてよい。
【００４６】
ＦＩＧ．１４Ｋに図示するように、その後、ＢＣＰ５０は、円筒状モルホロジーを除去するため、現像される。それにより、トポグラフィ２０のすぐ上に重なる第２のＤＳＡパターンを露出する。任意には、ＦＩＧ．１４Ｌに図示するように、ＬＯ／２より大まで、ライン１０’のＣＤ、又はそれ以上まで、ＤＳＡパターンのホールのＣＤを増大させるため、エッチングステップを行ってよい。その後、第２のＤＳＡパターンは、ライン１０’を２度目に(a  second  time)カットするため、トポグラフィ２０に転写される。残りのＢＣＰ５０と第２の平坦化層２２ｂとは、ライン１０’がカットされた後に除去され、ＦＩＧ．１４Ｍに図示するように、カットされたライン１０’’のアレイ６０’としてトポグラフィ２０を残す。
【００４７】
さらにＦＩＧ．１４Ｆ及びＦＩＧ．１４Ｌの任意のステップに関して、エッチングは、ホールを、それ自体がＤＳＡであるものよりも、わずかに大きくするため、設計される。それにより、ホール(they)のサイズは、ラインよりも大きくなる（ラインはピッチの半分であると仮定する）。ラインが確かにピッチの半分未満であるならば、これらのステップは、必要ないかもしれない。少数相について高い体積分率を有するＢＣＰが使用されるならば（但し、状態図(phase  diagram)のシリンダ形成部分に依然としてとどまる）、ホールが大きくてもよく、またこれらのステップを必要としなくてもよい。
【００４８】
カットの超高密度を達成するために、多数相は、トレンチテンプレートの壁を湿らすべきである。ＰＳ−ＰＭＭＡ  ＢＣＰにおいて、ＰＳ−湿潤テンプレート側壁を達成するための一実施形態は、トレンチをＰＳ−ＯＨブラシ材料で被覆することである。この材料は、パターン化されたトレンチのＣＤをわずかに変化させ、及び従ってトレンチは、余分な質量を収容するため、最初にわずかに大きくされる必要がある（√３／２＊ＬＯよりもわずかに大きく）。処理後に得られるトレンチは、その後、臨界トレンチＣＤにおいてあり得る。
【００４９】
本発明は、トレンチテンプレートを形成する様々な方法の使用を意図しており、
従来のリソグラフィ、
側壁スペーサ処理、又は
従来のリソグラフィと、小さいトレンチを作成するためのシュリンク技術（例えば、ＡＬＤカラー(collars)もしくは材料（例えばフォトレジストにおけるシュリンクトレンチに対して知られるＲＥＬＡＣＳ即ちＳＡＦＩＥＲ（登録商標））を成長させること）との組み合わせ、
を含む。収縮した(shrunken)トレンチは、その後、下にある平坦化層（ＳＯＣ層）に転写され得、グラホエピタキシャルテンプレートとして役立つことになる。最初のトレンチは、トレンチＣＤを減らすことが知られるエッチング技術の使用により、収縮されてもよい。
【００５０】
最後に、ラインカットのこのようなタイトに充填されたアレイの作成は、種々の異なる用途に有用であり得る、パターン化された島の非常に高密度なアレイの作成を可能にする。
【００５１】
具体的な値が、本明細書に提供されたが、本発明はそれに限定されないことを理解することができる。例えば、トレンチテンプレートは、ＢＣＰの少数相による湿潤に有利であり、且つＢＣＰは、六方最密充填（ＨＣＰ）モルホロジーを有している場合、テンプレートの幅は、ＢＣＰの特徴的寸法Ｌｏの１．５〜２．０倍プラステンプレートの側壁上のＢＣＰの少数相により形成された湿潤層の２つの厚さであり得る。さらなる例として、テンプレートの幅は、ＢＣＰの特徴的寸法Ｌｏの１．７３倍プラス湿潤層の２つの厚さであってもよい。ラインカットの第１のセットとラインカットの第２のセットとの間の間隔は、ＢＣＰの特徴的寸法Ｌｏの１〜１．５倍、例えばＬｏの１．２〜１．３倍、更なる例によると、Ｌｏの１．２５倍であり得る。
【００５２】
あるいは、トレンチテンプレートは、ＢＣＰの多数相による湿潤に有利であり、且つＢＣＰは、六方最密充填（ＨＣＰ）モルホロジーを有している場合、テンプレートの幅は、ＢＣＰの特徴的寸法Ｌｏの０．７〜１．０倍であり得る。さらなる例として、テンプレートの幅は、ＢＣＰの特徴的寸法Ｌｏの０．８６６倍であってもよい。ラインカットの第１のセットとラインカットの第２のセットの間の間隔は、ＢＣＰの特徴的寸法Ｌｏの０．７〜１．３倍、例えばＬｏの０．８〜１倍、更なる例によると、Ｌｏの０．８６６倍であり得る。
【００５３】
加えて、本発明のために、
六方最密充填（ＨＣＰ）と、
複数のラインの個々のライン間の間隔の０．９〜１．１倍である、特徴的寸法Ｌｏと、
最も有利には、複数のラインの個々のライン間の所望の間隔と等しい特徴的寸法Ｌｏと、
を有するＢＣＰを選択することができる。
【００５４】
上で強調表示された技術は、ロジック、メモリ、又は他のライン設計と互換性を持たせるために多くの方法で修正することができる。例えば、ＦＩＧ．１５Ｆのパターンを構成するため、ＦＩＧ．１５Ａ〜ＦＩＧ．１５Ｅに図示するように、リソグラフィ／エッチング／ＤＳＡ／リソグラフィ／エッチング／ＤＳＡのフローが、ライン１００をカットするために使用することができる。ＦＩＧ．１５Ａにおいて、テンプレート１１０の第１のセットが形成され、続いて、テンプレート１１０におけるシリンダ１２０を形成するため、ＦＩＧ．１５Ｂにおける第１のＤＳＡが形成される。第１のＤＳＡパターンは、もっぱらラインのいくつかをカットするのに使用されるため、トレンチ長さは短くてもよい。その後、第１のＤＳＡパターンは、現像され、ＦＩＧ．１５Ｃに図示するように、ラインカットの一部を作るため、ライン１００に転写される。ＦＩＧ．１５Ｄにおいて、テンプレート１３０の第２のセットが形成され、続いて、テンプレート１３０におけるシリンダ１４０を形成するため、ＦＩＧ．１５Ｅにおける第２のＤＳＡが形成される。その後、第２のＤＳＡパターンは、現像され、ＦＩＧ．１５Ｆに図示するように、ラインカットの残りの部分を作るため、ライン１００に転写される。
【００５５】
島の最も高密度の可能なアレイを作成するため、プロセスが設計されたＦＩＧ．１４Ａ〜ＦＩＧ．１４Ｍの実施形態において、ほぼ無数の(infinite)トレンチが、最初距離（√３*ＬＯ）で分離された２つの集団として、パターン化された。スキームは、より簡略化した方法で表示することができる：
（１）トレンチの集団Ａをパターン化し、
（２）集団Ａを転写し、
（３）所望の量だけパターンをオフセットし、トレンチの集団Ｂをパターン化し、
（４）集団Ｂを転写する。
【００５６】
ＦＩＧ．１５Ａ〜ＦＩＧ．１５Ｆのラインパターンアプローチにおいて、集団Ａ及びＶにおいてもっぱらほぼ無数のトレンチを有する代わりに、当該無限のトレンチは、より短いトレンチ（もしくはホール）へと分解され、その無数のトレンチが占めていた同一のトラックに配置される。短いトレンチの１つの利点は、表面相互作用に関する。シミュレーションにおいて、側壁とトポグラフィとの相互作用は、底部基板よりもはるかに強い影響を与えることが分かった。従って、これらの短いトレンチ構造のため、パターン解像度問題に起因して生じる足場(footing)は、フォトレジストでトポグラフィ相互作用を正しく調整することによって緩和することができる。それにより、ＢＣＰは、この足場に非依存(agnostic  to)である。同様に、紐付け(tethering)トポグラフィが、正しく作成されるならば、グラフィカルパターンにおけるずれ(misalignment)もまた、補正することができる。
【００５７】
本発明は、その１つ又は複数の実施形態の説明によって例示され、これらの実施形態はかなり詳細に説明してきたが、それらは制限すること、又は何らかの方法でそのような詳細まで、添付の特許請求の範囲を限定することを意図していない。さらなる代替、利点及び／又は修正は、当業者にとって容易に明らかである。例えば、シリンダが、ラインの最上部ではなく、ライン間に着地するように、テンプレートトポグラフィ及び表面を制御することも可能である。従って、そのより広い態様において、本発明は、特定の詳細、代表的な装置及び方法、ならびに図示及び説明された例示的な実施例に限定されるものではない。従って、一般的な発明概念の範囲から逸脱することなく、そのような詳細から逸脱(departures)がなされてよい。
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図５Ｊ】
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【図５Ｋ】
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【図５Ｌ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１４Ｇ】
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【図１４Ｈ】
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【図１４Ｉ】
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【図１４Ｊ】
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【図１４Ｋ】
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【図１４Ｌ】
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【図１４Ｍ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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