(57)【要約】  本明細書で説明される実施形態は、エッチング選択性ハードマスクを形成する方法を提供する。アモルファスカーボンハードマスクは、様々なドーパントが注入されて、ハードマスクの硬度及び密度を増加させる。アモルファスカーボンハードマスクのイオン注入は、ハードマスクの内部応力を維持又は低減もさせる。エッチング選択性ハードマスクは、概して、最新のＮＡＮＤ及びＤＲＡＭデバイスにおける改良されたパターニングを提供する。【選択図】図１Ｆ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファスカーボン層を形成する方法であって、
下層上にアモルファスカーボン層を堆積させること、
前記アモルファスカーボン層をパターニングすること、
前記アモルファスカーボン層の少なくとも一部分をエッチングすること、
チルト処理によって、前記アモルファスカーボン層の中へドーパントを注入すること、及び
前記下層をエッチングすることを含む、方法。
【請求項２】
前記アモルファスカーボン層の中へドーパントを注入した後で、前記アモルファスカーボン層をアニールすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アモルファスカーボン層の少なくとも一部分をエッチングすることが、前記アモルファスカーボン層の中へドーパントを注入する前に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記アモルファスカーボン層の望ましい厚さが得られるまで、繰り返し、前記アモルファスカーボン層の一部分が堆積され且つ引き続いて前記ドーパントが注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ドーパントが、ホウ素、炭素、窒素、リン、ヒ素、アルミニウム、及びタングステンから成るグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
アモルファスカーボン層を形成する方法であって、
下層上にアモルファスカーボン層を堆積させること、
前記アモルファスカーボン層をパターニングすること、
前記アモルファスカーボン層の少なくとも一部分をエッチングすること、
前記アモルファスカーボン層の中へドーパントを注入すること、並びに
前記下層が露出されるまで、前記アモルファスカーボン層の少なくとも一部分をエッチングすること及び前記アモルファスカーボン層の中へドーパントを注入することを、連続的に繰り返すことを含む、方法。
【請求項７】
前記アモルファスカーボン層の望ましい厚さが堆積された後で、前記アモルファスカーボン層をアニールすることを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記下層をエッチングすることを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ドーパントが、ホウ素、炭素、ケイ素、窒素、リン、ヒ素、アルミニウム、及びタングステンから成るグループから選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
アモルファスカーボン層を形成する方法であって、
下層上にアモルファスカーボン層の一部分を堆積させること、
前記アモルファスカーボン層の前記堆積された一部分の中へドーパントを注入すること、
前記アモルファスカーボン層の望ましい厚さが得られるまで、前記アモルファスカーボン層の一部分を堆積させること及び前記ドーパントを注入することを、連続的に繰り返すこと、
前記アモルファスカーボン層をパターニングすること、並びに
前記アモルファスカーボン層をエッチングすることを含む、方法。
【請求項１１】
前記アモルファスカーボン層をアニールすることを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記下層をエッチングすることを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ドーパントが、ホウ素、炭素、窒素、リン、ヒ素、アルミニウム、及びタングステンから成るグループから選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ドーパントがＩＩＩ族元素である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ドーパントが、ホウ素又はアルミニウムである、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明される実施形態は、広くは、半導体デバイスのためのハードマスク材料を形成する方法に関する。特に、本明細書で説明される実施形態は、アモルファスカーボンフィルムの中へのイオン注入による高エッチング選択性ハードマスク材料の開発に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードマスクは、ＮＡＮＤ及びダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）デバイスを製造するために使用される。ハードマスクは、一般に、リソグラフィックパターニングにおいて犠牲層として使用され、エッチングプロセスを介して、半導体デバイスの層への特徴のパターニングを可能にする。例えば、パターニングされた特徴は、ＮＡＮＤ及びＤＲＡＭデバイスが作動することを可能にする、トランジスタ及び配線を形成することができる。
【０００３】
ハードマスク材料の重要な特性は、エッチング抵抗性、圧縮応力、機械的特性、及び除去可能性である。理想的なハードマスクは、エッチングされるべき層（以後、「下層」）と比較して高いエッチング抵抗性を有し、それによって、下層がエッチングプロセスにおいてエッチングされる一方で、ハードマスクはそうならない。高エッチング抵抗性は、ハードマスクのパターンが下層へ効率的に転写されることを可能にする。エッチング抵抗性は、概して、ハードマスク密度との正相関を示す。理想的なハードマスクは、低い圧縮応力も有する。より低い圧縮応力は、更なるデバイス製造の困難さをもたらし得る、ハードマスク堆積後の望ましくないウエハの反りを取り除く。更に、理想的なハードマスクは、強い機械的特性を有する。例えば、高弾性率（ヤング率）又は硬度は、マスクのオープンステップ後の高アスペクト比の構造の線曲げ（ｌｉｎｅ  ｂｅｎｄｉｎｇ）を低減させ得る。最後に、理想的なハードマスクは、容易に除去されて製造プロセスを単純化する。
【０００４】
現在のハードマスクは、次世代のＮＡＮＤ及びＤＲＡＭデバイスを開発するのに不十分である。ＮＡＮＤ及びＤＲＡＭデバイス上の特徴のサイズが減少したので、ハードマスク材料は、増加されたエッチング選択性及び低減された圧縮応力特性を示すことが必要である。しかしながら、エッチング選択性を増加させることにおける現在の試みは、圧縮応力における増加をもたらし、圧縮応力を低減させることにおける試みは、エッチング選択性における低減をもたらした。
【０００５】
したがって、当該技術分野で必要とされるのは、ハードマスク材料の圧縮応力を維持または低減させる一方で、増加されたエッチング選択性を示すハードマスク材料を形成する方法である。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書で説明される実施形態は、エッチング選択性ハードマスクを形成する方法を提供する。アモルファスカーボンハードマスクは、様々なドーパントが注入されて、ハードマスクの硬度及び密度を増加させる。アモルファスカーボンハードマスクのイオン注入は、ハードマスクの内部応力を維持又は低減もさせる。エッチング選択性ハードマスクは、概して、最新のＮＡＮＤ及びＤＲＡＭデバイスにおける改良されたパターニングを提供する。
【０００７】
一実施形態では、アモルファスカーボンフィルムを形成する方法が提供される。該方法は、下層上にアモルファスカーボン層を堆積させること、及びアモルファスカーボン層をパターニングすることを含む。アモルファスカーボン層の少なくとも一部分がエッチングされ、チルト処理（ｔｉｌｔ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）によって、ドーパントがアモルファスカーボン層の中へ注入される。最後に、下層がエッチングされる。
【０００８】
別の一実施形態では、アモルファスカーボン層を形成する方法が提供される。該方法は、下層上にアモルファスカーボン層を堆積させること、及びアモルファスカーボン層をパターニングすることを含む。アモルファスカーボン層の少なくとも一部分がエッチングされ、ドーパントがアモルファスカーボン層の中へ注入される。アモルファスカーボン層の少なくとも一部分をエッチングすること、及びアモルファスカーボン層の中へドーバントを注入することが、下層が露出されるまで連続的に繰り返される。
【０００９】
更に別の一実施形態では、アモルファスカーボン層を形成する方法が提供される。該方法は、下層上にアモルファスカーボンの一部分を堆積させること、及びアモルファスカーボン層の堆積された部分の中へドーパントを注入することを含む。アモルファスカーボン層の一部分を堆積させること、及びドーパントを注入することが、アモルファスカーボン層の望ましい厚さが得られるまで連続的に繰り返される。アモルファスカーボン層は、その後、パターニングされ、エッチングされる。
【００１０】
本発明の上述の特徴を詳細に理解し得るように、上記で簡潔に要約されている本発明のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、実施形態の一部は付随する図面に示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、本発明は他の等しく有効な実施形態も許容し得るため、発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図１Ｂ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図１Ｃ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図１Ｄ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図１Ｅ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図１Ｆ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図１Ｇ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図１Ｈ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図２Ａ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図２Ｂ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図２Ｃ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図２Ｄ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図２Ｅ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図２Ｆ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図２Ｇ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【図２Ｈ】本開示の一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示す基板の概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
理解を容易にするため、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが企図されている。
【００１３】
理想的なハードマスク材料は、誘電体スタックなどの下層材料のエッチングと比較したときに、非常に高いエッチング抵抗性を示すべきである。更に、ハードマスク材料は、低い応力及び強い機械的特性も示すべきである。より低い応力は、概して、ハードマスク堆積後の望ましくないウエハの反りを低減させ又は取り除き、一方で、増加した硬度は、概して、ハードマスクがオープンされた後の高アスペクト比の構造の望ましくない線曲げを低減させる。
【００１４】
本明細書で説明される実施形態は、エッチング選択性ハードマスクを形成する方法を提供する。アモルファスカーボンハードマスクは、様々なドーパントが注入されて、ハードマスクの硬度及び密度を増加させる。アモルファスカーボンハードマスクのイオン注入は、ハードマスクの内部応力を維持又は低減もさせる。エッチング選択性ハードマスクは、概して、最新のＮＡＮＤ及びＤＲＡＭデバイスにおける改良されたパターニングを提供する。
【００１５】
図１Ａ〜図１Ｈは、一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示すスタック１００の概略的な断面図である。本明細書で利用されるように、スタックは、基板１０２及びその上に配置された１以上の層を含む。スタック１００は、基板１０２及び下層１０４を含む。本明細書で利用されるように、下層１０４は、アモルファスカーボンハードマスク１０６の下に配置された任意の層を含む。例えば、ハードマスク１０６は、下層１０４の上に直接的に配置され、それによって、ハードマスク１０６及び下層１０４が互いに物理的に接触し得る。
【００１６】
図１Ａで示されるように、スタックは、基板１０２、及び基板１０２上に配置された下層１０４を含む。下層１０４は、例えば、二酸化ケイ素若しくは窒化ケイ素などの誘電体層、又はケイ素若しくはゲルマニウムなどの半導体材料であり得る。下層１０４は、誘電体スタックなどの複数層のスタック、又は単一の酸化物若しくは窒化物の層などの単一層であり得る。
【００１７】
図１Ｂでは、アモルファスカーボンハードマスク１０６が、下層１０４上に形成される。ハードマスク１０６は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズから購入可能な、ＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）ＵＬＴＩＭＡ  ＨＤＰ‐ＣＶＤ（登録商標）システム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＡＰＦ（米国登録商標）ＰＥＣＶＤシステム、又はＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＴＥＯＳ  ＦＳＧ  ＰＥＣＶＤシステムなどの、様々なプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバ若しくはシステムによって堆積され得る。上述されたシステムに加えて、他の製造業者からのシステムが利用されてハードマスク１０６を堆積させることも考慮される。
【００１８】
ハードマスク１０６は、ブランケット堆積プロセスによって、下層１０４上に堆積される。ハードマスク１０６は、引き続き行われる下層１０４のエッチングの要件に対応する厚さまで堆積され得る。一実施例では、ハードマスク１０６が、約０．５μｍから約１．５μｍまで、例えば、約１．０μｍなどの厚さを有する。
【００１９】
図１Ｃで示されているように、パターニングされたフォトレジスト層１０８が、ハードマスク１０６上に形成される。光エネルギーなどのエネルギー源を利用して、フォトマスクから、特徴又はパターンがフォトレジスト１０８に転写され得る。一実施形態では、フォトレジストがポリマー材料であり、パターニングプロセスが、１９３ｎｍ液浸フォトリソグラフィプロセス、又は他の同様なフォトリソグラフィプロセスによって実行される。同様に、レーザが、パターニングプロセスを実行するためにも利用され得る。
【００２０】
図１Ｄで示されるように、ハードマスクは、例えば、プラズマエッチングプロセスによってオープンされる。エッチングプロセスは、図１Ｂに関して説明されたチャンバと同様なチャンバ内で実行され得る。図１Ｅでは、フォトレジスト１０８が除去される。フォトレジスト１０８は、様々な好都合なフォトレジスト除去プロセスによって除去され得る。
【００２１】
図１Ｆで示されるように、イオン注入プロセスが、ハードマスク１０６をドープする。概略的な図解では、注入されたイオン１１０が、ハードマスク１０６に衝突し、概して、ハードマスク１０６に浸透する。注入されたイオン１１０は、イオンのタイプ及びサイズ並びにイオン１１０に電圧を加えるために利用される電力及びバイアスに応じて、様々な深さまでハードマスク１０６に浸透する。注入されるイオン１１０の例は、原子状態のホウ素、炭素、ケイ素、窒素、リン（ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ）、ヒ素、アルミニウム、及びタングステンを含む。注入されるイオン１１０の種は、下層１０４の増加されたエッチング選択性を提供するように調整され得る。そのようにして、注入される種は、ハードマスク１０６のエッチング選択性を高めるように適合された任意のモノマー又は分子イオンであり得る。
【００２２】
イオン注入プロセスは、ビームライン（ｂｅａｍｌｉｎｅ）又はプラズマ注入ツールによって実行され得る。注入プロセスを実行するために利用される例示的なシステムは、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から購入可能な、ＶＡＲＩＡＮ  ＶＩＩＳＴＡ  ＴＲＩＤＥＮＴシステム、ＶＩＩＳＴＡ３０００ＸＰシステム、ＶＩＩＳＴＡ９００ＸＰシステム、ＶＩＩＳＴＡ  ＨＣＰシステム、及びＶＩＩＳＴＡ  ＰＬＡＤシステムを含む。上述されたシステムに関して説明されたが、他の製造業者からのシステムが利用されてイオン注入プロセスを実行することも考慮される。
【００２３】
一実施形態では、イオン注入プロセスがドーパントをハードマスク１０６の中へ注入し、ドーパントは、ホウ素、炭素、窒素、リン、ヒ素、アルミニウム、及びタングステンから成るグループから選択され得る。ドーパントに電圧を加えるために利用される注入エネルギーは、利用されるドーパントのタイプ、ハードマスク１０６として利用される材料のタイプ、及び望ましい注入の深さに応じて、約０．５ｋｅＶから約６０ｋｅＶまでの範囲内にある。イオンドーズ量（イオン／ｃｍ２）は、約５×１０１６から約１×１０１７までの範囲内にある。例えば、イオン注入プロセスが、ハードマスク１０６がオープンされ、下層１０４が露出された後で実行されるときに、イオンは、約０．５ｋｅＶから約４０ｋｅＶまでの範囲内などにある低い又は中位のエネルギー、及び例えば約１×１０１７より大きい高い投与量で注入される。イオンがハードマスク１０６に向けられる入射角は、ハードマスク１０６内で形成される特徴のアスペクト比によって決定される。例えば、望ましい角度においてイオンを注入するためのチルト処理は、下層１０４の注入を避けるように構成される。
【００２４】
概して、ハードマスク１０６の増加された硬度は、ハードマスク１０６がオープンされた後に、下層１０４内の高いアスペクト比の構造の低減された線曲げを提供する。注入されたイオン１１０は、アモルファスカーボンハードマスク１０６のダングリング（ｄａｎｇｌｉｎｇ）炭素水素結合から、余剰な水素原子を取り出して、ハードマスク１０６内に炭化構造物を形成するということが信じられている。炭化構造物は、ドープされていないハードマスクと比較して増加された硬度を示す。更に、注入されたイオン１１０は、アモルファスカーボンハードマスク１０６内に存在する格子間ボイドを占め、それが、ハードマスク１０６の増加された密度をもたらすと信じられている。増加された密度は、ハードマスク１０６の機械的統合性を更に増加させる。
【００２５】
注入されたイオン１１０が、ホウ素又はアルミニウムなどのヘテロ原子であるならば、ハードマスク１０６の内部応力が維持又は低減されると信じられている。一実施形態では、１以上のＩＩＩ族元素が、注入されるイオン１１０として利用される。従来のインシトゥ（ｉｎ‐ｓｉｔｕ）のドーピングは、概して、ブランケットフィルムとして堆積されたときに、望ましくない基板１０２の反りをもたらし得る、フィルムの内部応力を増加させる。フィルムの低減された内部応力は、概して、エッチング選択性における低減に関連付けられるが、ハードマスク１０６の増加された硬度及び密度は、ヘテロ原子が高い応力のフィルムの望ましくない効果を低減又は除去する一方で、エッチング選択性を改良するように機能する。組み合わせにおいて、増加された硬度及び密度は、改良されたエッチング選択性を示す機械的にロバストなハードマスク１０６を提供し、一方で、ハードマスク１０６の内部応力が不変を維持し又は特定の実施形態では低減され、それは、望ましくない基板１０２の変形を取り除く。
【００２６】
一実施形態では、イオン注入プロセスが、ハードマスク１０６をドープするために一度だけ実行される。別の一実施形態では、図１Ｄにおいて説明されたハードマスク１０６のエッチング、及び図１Ｆにおいて説明されたイオン注入プロセスが、連続的なやり方で繰り返される。例えば、ハードマスク１０６の全体の厚さ未満の一部分が、エッチングされ、引き続いてイオン１１０に衝突される。このプロセスは、下層１０４が露出されるまで、必要な回数だけ繰り返され得る。このプロセスでは、ハードマスク１０６が、ハードマスク１０６の全体の厚さを通して、注入されたイオン１１０でドープされる。ハードマスク１０６の厚さを通して実質的に均一なドーピングプロファイルは、ハードマスク１０６のエッチング選択性を更に増加させ得ると信じられている。
【００２７】
エッチング及びイオン注入が繰り返される実施形態では、約０．５ｋｅＶから約２０ｋｅＶまでの範囲内などにある低いエネルギー、及び約１×１０１７などの中位の投与量が利用されて、ハードマスク１０６をドープする。
【００２８】
オプションとして、説明された繰り返されるエッチング及びイオン注入プロセスが、様々な他の材料について採用され得る。他の材料は、パターニングのためのハードマスクを含み、又は半導体デバイス、光電子デバイス、発光ダイオードデバイス、太陽光デバイス、及び医療機器を形成することにおいて有利に利用される任意の材料であり得る。例えば、繰り返されるエッチング及びイオン注入の態様が採用され、材料全体を通して望ましい不純物プロファイルを組み込んだ材料を形成する。一実施例では、ポリシリコン又は他の同様な材料などの材料が、多数のエッチング及びイオン注入プロセスに晒され、例えば、ＰＩＮ接合を形成することにおいて使用される望ましいフィルムを形成する。
【００２９】
一実施形態では、イオン注入プロセスの後に、スタック１００が熱処理される。適切なイオン注入後の熱処理技術は、紫外線処理、熱アニーリング、及びレーザーアニーリングを含む。ドープされたハードマスク１０６の熱処理は、注入されたイオン１１０をハードマスク１０６の構成の中へ更に組み込む。例えば、注入されたイオン１１０は、より均一なドーピングプロファイルを形成するためにハードマスク１０６内で再分配され得る。熱処理は、ハードマスク１０６のアモルファスカーボンと注入されたイオン１１０との間の相互作用及び結合を増加させる。注入されたイオン１１０の再分配及び結合は、ハードマスク１０６の硬度、密度、及びエッチング選択性を更に増加させるように機能し得る。
【００３０】
図１Ｇで示されるように、下層１０４がエッチングされる。下層１０４のエッチングは、図１Ｂに関して説明されたチャンバ及びシステムなどの、プラズマ処理チャンバ内で実行され得る。フッ化炭素などのエッチャント（ｅｔｃｈａｎｔ）は、下層の露出された部分を除去する。エッチャントの活性種は、材料、すなわち、ハードマスク１０６の注入されたイオン１１０と実質的に未反応である。したがって、エッチャントは、下層１０４の材料に対して選択性がある。エッチャントの適切な例は、とりわけ、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＨＢｒ、ＢＣＩ３、及びＣｌ２を含む。エッチャントは、不活性キャリアガスを伴って提供され得る。
【００３１】
図１Ｈで示されるように、ハードマスク１０６が除去される。ハードマスク１０６は、有利なハードマスク除去プロセスによって除去され得る。一実施例では、酸素プラズマが利用され、ハードマスク１０６を除去する。結果としてのスタック１００は、そこに形成された高アスペクト比の特徴などの特徴を有する下層１０４を含む。スタック１００は、その後、更なる処理に晒され、機能的な半導体デバイスを形成し得る。
【００３２】
図２Ａ〜図２Ｈは、一実施形態による、ハードマスク形成シーケンスを示すスタック２００の概略的な断面図である。図２Ａ〜図２Ｂは、図１Ａ〜図１Ｂに類似し、簡潔さのために説明されない。そのようにして、スタック２００は、基板２０２、及び基板２０２上に配置された下層２０４を含む。図２Ｃは、イオン注入プロセスを示し、それによって、ハードマスク２０６が注入されたイオン２０８でドープされる。イオン注入プロセスは、図１Ｆに関してより詳細に説明された。
【００３３】
一実施形態では、全体のハードマスク２０６が、下層２０４上に堆積され、引き続いて注入されたイオン２０８でドープされる。様々な処理パラメータに応じて、ハードマスク２０６の堆積後に単一のイオン注入プロセスを利用して、実質的に均一なドーピングプロファイルを得ることが可能であり得る。別の一実施形態では、ハードマスク２０６の全体の厚さ未満の一部分が、下層上に堆積され、ハードマスク２０６のその部分が、イオン注入プロセスに晒される。ハードマスク２０６の堆積及びイオン注入プロセスは、ハードマスク２０６の望ましい厚さが得られるまで、連続的なやり方で繰り返される。堆積されたハードマスク２０６の最終的な厚さは、約０．５μｍから約１．５μｍまでの範囲内、例えば、約１．０μｍなどであり得る。ハードマスク２０６の厚さを通して実質的に均一なドーピングプロファイルは、ハードマスク２０６のエッチング選択性を増加させると信じられている。
【００３４】
ハードマスク２０６がブランケット堆積され、単一回だけドープされる実施形態では、注入エネルギーが高く、例えば、約４０ｋｅＶから約６０ｋｅＶまでの範囲内などであり、投与量も多く、例えば、約１×１０１７より多い。この実施形態では、イオンが、ハードマスク２０６に対して実質的に垂直な入射を有する。ハードマスク２０６の堆積及びイオン注入が繰り返される実施形態では、約０．５ｋｅＶから約２０ｋｅＶまでの範囲内などにある低いエネルギー、及び約１×１０１７などの中位の投与量が利用されて、ハードマスク２０６をドープする。ハードマスク２０６のブランケット堆積及び単一のイオン注入の実施形態と同様に、繰り返される堆積及びイオン注入の実施形態では、イオンが、ハードマスク２０６に対して実質的に垂直な入射で提供される。
【００３５】
オプションとして、説明された繰り返される堆積及びイオン注入プロセスが、様々な他の材料について採用され得る。他の材料は、パターニングのためのハードマスクを含み、又は半導体デバイス、光電子デバイス、発光ダイオードデバイス、太陽光デバイス、及び医療機器を形成することにおいて有利に利用される任意の材料であり得る。例えば、繰り返される堆積及びイオン注入の態様が採用され、材料全体を通して望ましい不純物プロファイルを組み込んだ材料を形成する。一実施例では、ポリシリコン又は他の同様な材料などの材料が、多数の堆積及びイオン注入プロセスに晒され、例えば、ＰＩＮ接合を形成することにおいて使用される望ましいフィルムを形成する。
【００３６】
図２Ｄ〜図２Ｆは、図１Ｃ〜図１Ｅと類似する。図２Ｄで示されるように、パターニングされたフォトレジスト２１０が、ハードマスク２０６上に形成され、光エネルギーが利用されて、パターンをハードマスク２０６に転写し得る。図２Ｅでは、ハードマスク２０６がエッチングされて、下層２０４を露出させる。図２Ｆでは、フォトレジスト２１０が除去される。
【００３７】
一実施形態では、イオン注入プロセスの後に、スタック２００が熱処理される。スタック２００は、図２Ｃ〜図２Ｆで示されたプロセスのいずれかの後に、アニールされ得る。適切なイオン注入後の熱処理技術は、紫外線処理、熱アニーリング、及びレーザーアニーリングを含む。ドープされたハードマスク２０６の熱処理は、注入されたイオン２０８をハードマスク２０６の構成の中へ更に組み込む。例えば、注入されたイオン２０８は、より均一なドーピングプロファイルを形成するためにハードマスク２０６内で再分配される。熱処理は、ハードマスク２０６のアモルファスカーボンと注入されたイオン２０８との間の相互作用及び結合を増加させると信じられている。注入されたイオン２０８の再分配及び結合は、ハードマスク２０６の硬度、密度、及びエッチング選択性を更に増加させるように機能し得る。
【００３８】
図２Ｇ〜図２Ｈは、図１Ｇ〜図１Ｈと類似する。図２Ｇで示されるように、下層２０４がエッチングされて、高アスペクト比の特徴などの特徴を形成する。図２Ｈでは、ハードマスク２０６が除去され、それは、基板２０２上に配置された下層２０４内に形成された１以上の特徴を有する、スタック２００をもたらす。
【００３９】
下層上にアモルファスカーボンハードマスクを形成する様々な方法が、提供される。ハードマスクは、フォトレジストでパターニングされ、ハードマスクは、フォトレジストのパターンを転写するようにエッチングされる。イオンがハードマスクの中へ注入され、ハードマスクをドープする。理論に拘束されることを意図するものではないが、注入されたイオンは、ハードマスクの内部応力を維持又は低減させる一方で、ハードマスクの機械的統合性及び密度を増加させるように機能すると信じられている。ハードマスクの増加された機械的統合性及び密度は、ハードマスクがエッチングされた後の線曲げを低減させ、ハードマスクの維持又は低減された応力は、基板の望ましくない反り又は変形を低減させ又は除去する。組み合わせにおいて、ハードマスクのエッチング選択性が増加される。
【００４０】
イオン注入プロセスは、ハードマスク形成シーケンス内で、様々な時において実行され得る。一実施形態では、イオン注入が、ハードマスクがオープンされた直後に実行される。この実施形態では、イオン注入プロセスが、単一回だけ実行され、又はハードマスクのエッチングプロセスを伴って、連続的な順序で繰り返され得る。別の一実施形態では、イオン注入が、ハードマスクが堆積された直後に実行される。この実施形態では、イオン注入プロセスが、単一回だけ実行され、又はハードマスクの堆積プロセスを伴って、連続的な順序で繰り返され得る。特定の実施形態では、下層をエッチングする前に、ハードマスクが熱処理される。
【００４１】
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の更なる実施形態を考案することもでき、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１Ａ】
2017507477.tif 000003
【図１Ｂ】
2017507477.tif 000004
【図１Ｃ】
2017507477.tif 000005
【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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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２Ｈ】
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【国際調査報告】
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