(57)【要約】  原子層堆積技術を必要としない自己整合ダブルパターニング方法を開示する。技術には、階段状エッチング技術を用いて、下の材料を収縮させることなく、一の材料を優先的に収縮させ、この後にレジストベースの化学研磨及び平坦化技術が続き、物理的に十分にサポートされる狭い突出フィーチャ(単層の厚さ)を生成し、これは一以上の下層に転送され得る。レジストコートを除去した後の結果物は、ALD技術を用いることなく倍増したパターンである。そのような技術は、自己整合ダブルパターニングについての従来技術に対して効率性が改善する。
2017506428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をパターニングする方法であって、
下層上に位置決めされたパターン層を有する基板を受ける工程であって、該パターン層は、第二コンポーネント層上に位置決めされた第一コンポーネント層を含む、組成の異なる少なくとも二つの層を含む、工程と、
前記第二コンポーネント層と比較して前記第一コンポーネント層を選択的にエッチングする化学品を用いた等方性エッチング操作を実行して、前記第一コンポ―ネント層を前記第二コンポーネント層に対して、少なくとも水平方向にスリム化する工程と、
前記基板上に平坦化膜を付着させて、該平坦化膜が前記基板の上部に第一平坦面を生成するようにする工程であって、該平坦化膜は溶解性可変材料を含む、工程と、
溶解性変更作用剤を前記平坦化膜の第一平坦面上に付着させ、該溶解性変更作用剤を活性化して、該溶解性変更作用剤が前記平坦化膜の頂部の溶解性を変更する工程であって、前記平坦化膜の該頂部は、前記平坦化膜の第一平坦面から鉛直方向に前記平坦化膜内の所定深さまで延びる厚さを有する、工程と、
前記平坦化膜の前記頂部を除去して前記第一コンポーネント層の頂面が露出することになる工程と、
前記第一コンポ―ネント層をエッチングし、エッチングマスクとして前記平坦化膜を用いて、前記第二コンポーネント層の露出部分をエッチングする、異方性エッチング操作を実行する工程と、
前記平坦化膜を除去して、前記第二コンポーネント層により規定される第二パターンが露出する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記所定深さは、実質的に、前記第一コンポーネント層の頂面のところである、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記所定深さは、前記第一コンポーネント層の頂面よりも下にある、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記第一コンポーネント層と前記第二コンポーネント層は、最初に同一平面上の側壁を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
第一コンポーネント層対前記第二コンポーネント層の高さの比率は、3対1よりも大きい、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記等方性エッチング操作を実行する工程は、完全等方性エッチング操作を実行する、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記第二コンポーネント層と比較して前記第一コンポーネント層を選択的にエッチングする工程は、前記第二コンポーネント層のエッチング速度よりもすくなくとも5倍以上大きい速度で前記第一コンポーネント層がエッチングされることを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記パターン層は、最初にレリーフパターンである、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
最初の前記レリーフパターンは一以上のトレンチを規定する、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
最初の前記レリーフパターンは一以上のホールを規定する、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
前記第二コンポーネント層により規定される第二パターン上に、原子層堆積を介して、共形層を付着させる工程と、
前記原子層堆積を介して付着させた材料から側壁スペーサを生成するスペーサエッチング処理を実行する工程と、をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
基板をパターニングする方法であって、
下層上に位置決めされたパターン層を有する基板を受ける工程であって、該パターン層は、第二コンポーネント層上に位置決めされた第一コンポーネント層を含む、組成の異なる少なくとも二つの層を含む、工程と、
前記第二コンポーネント層と比較して前記第一コンポーネント層を選択的にエッチングする化学品を用いた等方性エッチング操作を実行して、前記第一コンポ―ネント層を前記第二コンポーネント層に対して、水平方向にスリム化する工程と、
前記基板に平坦化膜を付着させて、該平坦化膜が前記基板の上部に第一平坦面を生成するようにする工程であって、該平坦化膜は溶解性可変材料を含む、工程と、
溶解性変更作用剤を通じて所定深さまで酸を拡散する工程と、前記平坦化膜の頂部を除去して、前記第一コンポーネント層の頂面が露出することになる工程とを含む酸ベース平坦化を実行する工程と、
前記第一コンポ―ネント層をエッチングし、エッチングマスクとして前記平坦化膜を用いて、前記第二コンポーネント層をエッチングする、異方性エッチング操作を実行する工程と、
前記平坦化膜を除去して、前記第二コンポーネント層により規定される第二パターンが露出する工程と、を含む方法。
【請求項１３】
前記第二コンポーネント層により規定される第二パターンは、1:3のフィーチャ間隔比率を有する、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記第二コンポーネント層により規定される第二パターン上に、原子層堆積を介して、共形層を付着させる工程と、
前記原子層堆積を介して付着させた材料から側壁スペーサを生成するスペーサエッチング処理を実行する工程と、をさらに含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記平坦化膜は、シリコンベースの現像可能な反射防止コートである、請求項14に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、2014年1月28日に出願された”Method  for  Self-Aligned  Double  Patterning  without  Atomic  Layer  Deposition”と題する、米国仮特許出願第61/932,487号の利益を主張する。この出願の全ての内容は、ここに参照として援用される。
【０００２】
本開示は、基板処理に関する。特に、半導体ウェハのパターニングを含む基板のパターニングについての技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィー処理において、線幅を縮める方法が、より大きいNA(開口数)を有する光学、より短い露光波長又は、空気以外の界面媒体(例えば、水浸)を用いて歴史的に行われている。伝統的なリソグラフィー処理の解像度は、理論的限界に達してしまっているため、製作者達は、光学的限界を克服するダブルパターニング(DP)法に取り組み始めた。
【０００４】
材料処理手法(リソグラフィーなど)において、パターン層を生成する工程は、放射線感受性材料(フォトレジストなど)の薄い層を基板の表面に適用することを含む。この放射線感受性材料はレリーフパターン(パターンマスク)に変換される。このレリーフパターンは、基板上の下層内にパターンをエッチングする又は転写するのに用いられ得る。放射線感受性材料のパターニングは、例えば、フォトリソグラフィーシステムを用いて、一般的には、レクチル(及びそれに関連した光学)を通した放射線源による露光を放射線感受性材料に行うことを伴う。この露光の後、現像溶液を用いて、放射線感受性材料の照射領域の除去(ポジティブレジストの場合)又は非照射領域の除去(ネガティブレジストの場合)が続く。このパターンマスクは複数のサブレイヤーを含んでよい。
【発明の概要】
【０００５】
放射線又は光のパターンを基板上に露光する従来のリソグラフィー技術では、露光フィーチャサイズの制限、及び露光フィーチャ間のピッチ又は間隔の制限という種々の課題を抱えている。露光制限を緩和する一つ従来技術は、ダブルパターニングによるアプローチを用いるものがあり、従来のリソグラフィー技術で可能なものよりも小さなピッチで、より小さなフィーチャのパターニングを可能にする。フィーチャサイズを小さくする一アプローチは、従来のリソグラフィーパターンとエッチング技術を同じ基板に二回用いることである(LELE-Litho/Etch/Litho/Etchとして知られる)。それにより、密集したより多くのパターンを形成して、一回の(single)露光リソグラフィー露光により可能なものよりも小さいフィーチャサイズを達成する。LELEダブルパターニングの間、基板は第一パターンに露光され、第一パターンは、放射線感受性材料内で現像される。この第一パターンは放射線感受性材料内に形成され、エッチング処理を用いて下層へ転写される。この一連の工程が第二パターンを生成するのに反復される。
【０００６】
フィーチャサイズを小さくする他のアプローチ法は、同じ基板に二回、従来のリソグラフィーパターンを用いて、後にエッチング技術が続くもの(LLE(Litho/Litho/Etch)として知られている)がある。それにより、密集したより多くのパターンを形成して、一回の露光で得られることになっているものよりも小さいフィーチャサイズを達成する。LLEダブルパターニングの間、基板は、第一パターンに露光され、その後に、第二パターンに露光される。第一パターン及び第二パターンは、放射線感受性材料内で現像して得られる。結果として生じる、放射線感受性材料内に形成される第一パターン及び第二パターンは、その後に、エッチング処理(プラズマベースのドライエッチング/反応性イオンエッチング)を用いて、下層に転送される。
【０００７】
LLEダブルパターニングの他のアプローチ法には、Litho/Freeze/Litho/Etch(LFLE)技術がある。この技術は、第一パターン層にフリーズ材料(freeze  material)を適用して、そこにクロスリンキングを生じさせる。それにより、第一パターン層が第二パターンで第二層をパターニングする次の処理に耐えることを可能にする。フリーズ材料の適用に代えて、第二のLFLEフリーズ技術は、第一層(露光前)にクロスリンカ―付加材料を含ませることを伴う。このクロスリンカーは、その後に、熱により活性化して、溶液に対する耐性が上がる。上で述べたように、この「フリーズ」とは、パターン層の材料特性を変更して、それが他の溶液又は、トップに被覆されるレジストに耐えられるようにすることを示す。しかし、従来のLFLE技術は、スループットの低下と、とりわけ許容不可能な欠陥に悩まされている。
【０００８】
最後に、ダブルパターニングについての他の技術としては、側壁イメージ転写として知られているものがある。側壁イメージ転写を用いて、所与の基板は、突出ライン又はフィーチャのパターンで開始する。これらのフィーチャは、その後に、原子層堆積(ALD)を用いて共形する薄い膜で被覆される。原子層堆積の後、エッチング処理を用いて、突出フィーチャの頂部及び突出フィーチャの間からALD膜を除去し得る。薄い膜がフィーチャの側壁(マンドレルの側壁)に残る。突出フィーチャを除去すると、(元は側壁膜だった)ALD膜を実質的に倍増したパターンを有する新たなフィーチャ又はマンドレルとすることができる。
【０００９】
ダブルパターニングのために原子層堆積を用いた側壁イメージ転写は効果的であり得るが、原子層堆積を用いるという欠点もある。一つの欠点としては、効率性の低下がある。例えば、原子層堆積は、複数の異なる半導体製造ツールを用いることを伴い得る。一つのツールが、フォトリソグラフィーのコーティング/現像用に、別のツールは原子層堆積を介した薄膜の適用に、さらに別のツールはエッチング処理用に用いられ得るのである。複数の半導体ツールの間で前後に基板を動かすと処理時間が長くなり、効率性が低下する。
【００１０】
しかし、本明細書において開示する技術は、原子層堆積を頼りにする必要がない自己整合ダブルパターニングの方法を提供するものである。したがって、本明細書における技術は、従来の自己整合ダブルパターニングの技術に対して効率性が改善し得る。本明細書において開示される技術は、階段状エッチング技術を用いることを含む。この階段状エッチング技術の後に、レジストベースの化学研磨及び平坦化技術が続き、相対的に強い物理的サポートを有する、狭い突出フィーチャ(単層の厚さ)を生成することができ、このフィーチャを一以上の下層に効率的に転写し得る。レジストコートを除去した後の結果物は、ALD技術を用いていない倍増パターンである。
【００１１】
一実施形態は、基板をパターニングする方法を含む。この方法は、下層上に位置決めされたパターンを有する基板を受ける工程を含む。パターン層は、第二コンポーネント層上に位置決めされた第一コンポーネント層を含む、組成の異なる少なくとも二つの層を含む。実質的等方性エッチング操作を、第二コンポーネント層と比較して第一コンポ―ネント層を選択的にエッチングする化学品を用いて行う。結果として、第一コンポーネント層を、第二コンポーネント層に対して少なくとも水平方向にスリム化することになる。基板上に平坦化膜を付着させて、平坦化膜が基板の上部に第一平坦面を生成する。平坦化膜は溶解性可変材料を含む。溶解性変更作用剤を平坦化膜第一平坦面上に付着させる。溶解性変更作用剤を活性化して、溶解性変更作用剤が平坦化膜の頂部の溶解性を変更する。平坦化膜の頂部は、平坦化膜の第一平坦面から鉛直方向に平坦膜内の所定深さまで延びる厚さを有する。平坦化膜の頂部を除去して、第一コンポーネント層の頂部が露出することになる。異方性エッチング操作を実行して、第一コンポーネント層をエッチングし、エッチングマスクとして前後平坦化膜を用いて、第二コンポーネント層の露出部分をエッチングする。残った平坦化膜を除去して、第二コンポーネント層により規定される第二パターンが露出する。
【００１２】
当然のことながら、本明細書で記載するように、別々の工程についての説明を明確性の目的のためにある順序で提示する。一般的に、これらの工程は任意の適切な順序で実行され得る。また、本明細書において、別々の特徴、技術、構成等のそれぞれを、本開示の別々の箇所で説明するが、各概念は、互いに独立して実行しても、又は互いに組み合わせて実行してもよいものとする。したがって、本発明は多くの異なるやり方で具現化、及び評価し得る。
【００１３】
この発明の概要では、全ての実施形態及び/又は本開示若しくは特許請求の範囲に記載された発明の付加的な新規な観点を特定しない。代わりに、この発明の概要は、別々の実施形態の予備的な検討及びこれに対応する従来技術に対する新規な点のみを提供する。本発明及び実施形態の追加の詳細及び/又は可能性としてあり得る観点については、以下にさらに説明するように、本開示の詳細な説明及びこれに対応する図面を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の種々の実施形態と、それらに伴う多くの効果についてのより完全な理解は、添付の図面とともに考慮される以下の詳細な説明を参照することにより、容易に得られる。図面は縮尺通りである必要はなく、代わりに、特徴、原理及び概念を図示することに強調が置かれている。
【００１５】
【図１】図1は、本明細書で開示する実施形態による処理フローを示す基板断片例の概略断面図である。
【００１６】
【図２】図2は、本明細書で開示する実施形態による処理フローを示す基板断片例の概略断面図である。
【００１７】
【図３】図3は、本明細書で開示する実施形態による処理フローを示す基板断片例の概略断面図である。
【００１８】
【図４】図4は、本明細書で開示する実施形態による処理フローを示す基板断片例の概略断面図である。
【００１９】
【図５】図5は、本明細書で開示する実施形態による処理フローを示す基板断片例の概略断面図である。
【００２０】
【図６】図6は、本明細書で開示する実施形態による処理フローを示す基板断片例の概略断面図である。
【００２１】
【図７】図7は、本明細書で開示する実施形態による処理フローを示す基板断片例の概略断面図である。
【００２２】
【図８】図8は、本明細書で開示する実施形態による処理フローを示す基板断片例の概略断面図である。
【００２３】
【図９】図9は、本明細書で開示する実施形態による処理フローを示す基板断片例の概略断面図である。
【００２４】
【図１０】図10は、本明細書で開示する実施形態による処理フローを示す基板断片例の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本明細書において開示する技術は、階段状エッチング技術を用いることを含む。この階段状エッチング技術の後にレジストベースの化学研磨及び平坦化技術が続く。これにより、単層の厚さであり、側壁スペーサ及び他のダブルパターニング技術と比較して良好にサポートされ得る、狭い突出フィーチャを生成する。本明細書で生成するフィーチャは、一以上の下層に転写される、及び/又は再度倍増(doubled)される。レジストコートを除去した後の結果物は、原子層堆積(ALD)を用いることなく倍増したパターンである。本明細書においる方法は、コーティング/現像技術及びエッチング技術の組み合わせを用いる。本明細書における技術的効果は、相対的に小さいフィーチャを作ることを含む。これらのフィーチャは、それらの相対的に小さいフィーチャの間に相対的大きい間隔を有する。これは、1:3の比率を有するパターンを作り出すことを含み得る(つまり、フィーチャの大きさと、そのフィーチャに隣接する間隔とが比較される)。従来は、1:3の比率パターンを得ることは望ましいとされていたものの、困難であった。しかし、本明細書における方法によれば、パターニング処理の任意の地点においてサポートおらず、単一高さしかない1:3の比率のパターンに想到し得る
【００２６】
図1から図10は、本明細書で記載する処理フロー例を図示する。効果的なエッチング選択性がある限りは、複数の異なる材料が膜積層体の種々の層に用いることができる。ゆえに、第一、第二及び第三材料(これらは、変更される可能性がある）が、特定の種類の材料が参照される実施形態の処理フロー例を記載するにあたり、便宜上用いられ得る。なお、そのような材料の名前付けは、例示のみを目的とする点に留意する。
【００２７】
一実施形態は、基板をパターニングする方法を含む。図1を参照し、基板105の断片例を示す。  下層120上に位置決めされたパターン層125を有する基板105を受ける。パターン層125は、第二コンポーネント層115上に位置決めされた第一コンポーネント層110を含む、組成の異なる少なくとも二つの層を含む。言い換えると、基板105は最初にレリーフパターンを有する、狭いトレンチ構造のプレパターン積層体を含み得る。第一コンポーネント層110は、酸化物層であり、第二コンポーネント層115は、窒化物層であり得る。酸化物層と窒化物層がまとまって、例えば、トレンチ又はホールを規定する。第一コンポーネント層と第二コンポーネント層は、最初に同一平面上にある側壁を規定する。下層120は、例えば、非晶質炭素若しくはシリコン又は、本明細書におけるALDがないダブルパターンイングシーケンスを実行した後に、異なるエッチング選択性を提供し得る、若しくは可能にする他の材料が選択され得る。典型的には、第一コンポーネント層110が第二コンポーネント層115に対してエッチング選択性があるように選択される、又はその逆の場合がある。これら二つの材料間で良好なエッチング選択性があると、後の階段状エッチング工程に有益である。
【００２８】
パターン層125は、その前に行われた任意の数のパターニング操作の結果であり得る。例えば、パターン層125は、パターン生成及び/又はパターン転写のためのマスク層としてのフォトレジストのリソグラフパターニングの結果であり得る。又は、パターン層125は、その前に行われたピッチ倍増操作の結果であり得る。用いられる材料の種類又は、最初の基板パターンニング方法によらず、基板積層体は、フィーチャを規定する二重層パターンを有する。このフィーチャでは、二重層の一方の層が他の層に対して選択的にエッチングされ得る。また、図1においては、窒化物層よりも大きい高さの酸化物層を有することが有益となり得る。この高さの比に限定されるものではないが、後の処理には有効となり得る。酸化物層は後の工程でマスクとして用いられるので、可能な限り薄い窒化物層を有することが有益である。酸化物層(第一コンポーネント層110)に相対的に大きい高さがあると、後の共形収縮で有益となり得る。いくつかの実施形態においては、酸化物層の高さは、窒化物層の高さの二倍、窒化物層の高さの十倍等となり得る。酸化物層の高さは、上下方向の酸拡散平坦化工程(下記に記載)に十分に適合するように選択され得る。
【００２９】
上記のように、パターンを有する基板を提供した/受けた後に、スリム化エッチング操作(階段状エッチングとして知られている)を実行する。これは、二重膜の上層内のフィーチャを水平方向にスリム化する。ゆえに、第二コンポーネント層と比較して(実質的に第二のコンポ―ネント層をエッチングしないで)、第一コンポーネント層を選択的にエッチングする化学品を用いた等方性エッチング操作(実質、部分又は完全)を実行する。これにより、第一コンポ―ネント層を、第二コンポーネント層に対して、少なくとも水平方向にスリム化する。同様に、鉛直方向のスリム化があってもよいことに留意する。このエッチング工程は、例えば、酸化物層に選択的な完全又は部分等方性エッチングを用いて実行され得る。ここでは、酸化物層がエッチングされる一方で、用いられているエッチング化学品は窒化物層をエッチングしない、又は窒化物層を実質的にエッチングしない。本明細書における技術は、窒化物のエッチングの二倍から三倍の速度で酸化物をエッチングする機能を有し得るが、他の材料に対する一の材料のエッチング速度の比率は、五倍若しくは十倍又はそれ以上であることが好ましい。多くの操作において、部分異方性エッチングを用いることで窒化物表面に丸みを帯びたインタフェース(丸みを帯びた足場)を形成するのを防ぐことが有益であり得る。この工程は、意図した結果がトポグラフィーステップ又は直角のフィーチャを提供することから、階段状エッチング又はステップエッチングとして記載され得る。
【００３０】
その後に、平坦化膜130を基板105に付着させて、平坦化膜130が基板の上部に第一平坦面131を生成する。平坦化膜130は、溶解性可変材料を含む。溶解性可変材料は、フォトレジスト又はこれに類似する材料を含み得る。ゆえに、酸化物スリム化工程の後、つまり、階段状エッチング工程の後に、レジスト保護膜(over  coat)を基板105に適用し得る。レジスト保護膜は、酸化物及び窒化物のフィーチャの両方を完全に覆うのに十分な厚さ又は高さがあり得る。任意の種々な種類のレジストを用い得る。結果例を図3に示す。
【００３１】
基板105上に平坦化膜130がある状態で、溶解性変更作用剤134を平坦化膜130の第一平坦面131上に付着させる。溶解性変更作用剤134は活性化して、その溶解性変更作用剤134が平坦化膜130の頂部136の溶解性を変更する。平坦化膜130の頂部136は、平坦化膜130の第一平坦面131から鉛直方向に平坦化膜130内の所定深さまで延びる厚さを有する。図4及び図5は、レジスト保護膜についてのこの化学的平坦化処理を図示する。溶解性変更作用剤134を活性化することにより、この作用剤がレジスト保護膜内へ鉛直方向に拡散する。
【００３２】
溶解性変更作用剤の活性化は、種々の技術(熱の付加(基板ベーキング)、UVフラッド露光等)を介して達成し得る。ベーキングにより、例えば、溶解性変更作用剤134(酸又は光酸発生器)が下層に向かって鉛直下方向に拡散するようにし得る。拡散距離は、種々のパラメータ(レジストの種類、用いられる拡散性変更作用剤の種類、活性化温度、ベーキング時間等)を用いて正確に制御し得る。溶解性変更作用剤がレジスト保護膜に所定の鉛直方向の距離で拡散した状態で、その拡散長(頂部136)でのレジスト溶解性が変更される、又は光を当てることにより、後に変更され得る。図5は、少なくとも酸化物層の上面の高さ又は酸化物層の上面の僅かに下のところの距離までレジスト保護膜内に拡散した溶解性変更作用剤134を示す。溶解性変更作用剤134が少なくとも第一コンポーネント層を露出する(uncovering)だけの距離まで拡散することで、後の第一コンポーネント層のエッチングが可能となる。他の実施形態においては、溶解性変更作用剤が第一コンポーネント層の上面より下にまで実質的に拡散することが有益となり得る。
【００３３】
平坦化膜130の頂部が溶解可能となった状態で、その後に、この頂部を現像(除去)すると、第一コンポーネント層の上面132を露出することになる。これにより、第一コンポーネント層に由来するフィーチャが、図6に示すように平坦化されたレジスト保護膜を通して実質的に突出する状態にし得る。第一コンポーネント層が平坦化膜の上方に突出する高さは、製造又はパターニング目的に基づいて選択(二倍、三倍、それ以上等)され得る。ただし、そのようなパターニング技術であれば、酸化物層のフィーチャが、平坦化膜の上端よりも少しだけ上に部分が突出して(又は平坦化膜の上端と同じ高さ)、レジスト層に構造的には支持されるという効果がある点に留意する。機械的な種類の平坦化技術では、そのような結果物を提供することができる、酸化物層内における高さを失なってしまうことになる。
【００３４】
酸化物層が露出した状態で、掘り起し(exhume)エッチング操作を実行し得る。実施形態では、第一コンポーネント層をエッチングし、そして、エッチングマスクとして平坦化膜130を用いて、第二コンポーネント層の露出部分をエッチングする、異方性エッチング操作を実行することが含まれる。一実施形態においては、別々の化学品を第二コンポーネント層と比較して第一コンポーネント層をエッチングするのに用い得る。他の実施形態においては、特定の化学品が選択されて、酸化物層と窒化物層の両方を同時にエッチングしてもよい。図7は、第一コンポーネント層をエッチング操作又は別の方法で除去した結果を示す。第一コンポーネント層が除去された状態となると、第二コンポーネント層の一部は露出し(uncovered)、第二コンポーネント層の残りの部分は被覆された状態になることに留意する。第一コンポーネント層は、材料間の十分なエッチング選択性を有する等方性又は異方性エッチングを介して除去され得る。第二コンポーネント層115(窒化物層)エッチングは、平坦化膜がエッチングマスクとして機能するように、典型的には異方性エッチングを用いることによって益を得る。図8は、第二コンポーネント層115のエッチング(掘り起しエッチチング)後の結果例を示す。
【００３５】
酸化物層及び窒化物層の両方が下方に向かって非晶質炭素層までエッチングされた後、平坦化膜の残った部分は除去され、第二コンポーネント層により規定される第二パターンが露出し得るようにする。平坦化膜の除去は、ウェット若しくはドライエッチング操作又はアッシング操作により達成しうる。図9は、原子層堆積又は側壁イメージ転写を用いることなく、最初のパターンが二重化される、又は最初のパターンのピッチを二倍にする方法の結果例を示す。図10は、そのような技術を1:3のパターニング比率を生成するのに用い得ることも示す。この比率は、後のALD工程及び/又は他のパターニング技術に有益となり得る。
【００３６】
結果として生じたパターンは、後の任意の数の処理及びパターニング技術で用い得る。例えば、1:3の比率を有するパターンを形成した基板を生成した後に、一回ALD工程を実行して、パターンを倍増し得る。これは、ALD工程を追加することにより、最初のパターンが四倍になり得ることを意味する。
【００３７】
他の実施形態は、基板をパターニングする方法を含む。この方法は、下層上に位置決めされたパターン層を有する基板の受けることを含む。パターン層は、第二コンポーネント層上に位置決めされた第一コンポーネント層を含む、組成の異なる少なくとも二つの層を含む。第二コンポーネントと比較して第一コンポーネント層を選択的にエッチングする化学品を用いた等方性エッチング操作を実行して、第一コンポ―ネント層が第二コンポーネント層に対して、水平方向にスリム化する。平坦化膜を基板に付着させて、平坦化膜が基板の上部に第一平坦面を生成するようにする。平坦化膜は溶解性可変材料を含む。酸ベースの平坦化を実行する。この平坦化は、溶解性変更作用剤を通して所定の距離まで酸を拡散すること、及び平坦化膜の頂部を除去して、第一コンポーネント層の上面を露出させる結果となることを含む。第一コンポ―ネント層をエッチングし、そして、エッチングマスクとして平坦化膜130を用いて、第二コンポーネント層をエッチングする、異方性エッチング操作を実行する。その後に、平坦化膜を除去して、第二コンポーネント層により規定される第二パターン層を露出させる。
【００３８】
上記の化学的平坦化工程に関して、この技術には、現像可能な平坦化材料を用いること、この平坦化材料の高さを目標値までスリム化することが含まれ得る。例えば、現像剤可溶底部反射防止コート(DBARC)はフォトレジストと同時に現像されるBARCである。シリコン(Si)DBARC、その他のデベロッパフィル材料を用いて、基板上に構造化されたフィーチャは化学的機械研磨(CMP)を用いることなく平坦化し得る。一特定例においては、基板全体を相対的に多量のSi-DBARC(シリコンベース現像可能反射防止コート)で被覆し、非平坦構造上に平坦化膜を提供する。その後に、Si-DBARCを酸で被覆し、鉛直方向下方に向かって設定停止位置まで、ある量のSi-DBARCを除去する。基板を平坦化した後、半導体製造処理は継続し、CMP工程を省き、時間と費用を節約する。本明細書において開示するこの技術は、化学的研磨平坦化(CPP)処理と称することができる。このCPP処理により、コータ/デベロッパツールに基板を残した状態で、多数の層(多層)上に一度に構造物を形成することを可能にする。これは、プラズマエッチング工程を省き(二つのトランスポート工程を取り除く)、基板を保護し、レジストの選択幅をより柔軟に提供する。
【００３９】
より詳細には、現像可能な平坦化材料用いて、平坦化材料の高さを目標値までスリム化する。基板(シリコンウェハ等)がトポグラフィー(topography)フィーチャ(線分、台地、トレンチ、他の構造)を有するときは、化学的研磨平坦化(CPP)処理を用い得る。現像可能な平坦化材料(Si-DBARC等)の薄膜は、スピンコーティング、スプレーコーティング又は浸漬コーティング技術により、基板に適用されて、その膜が全ての構造を完全に被覆する。次に、溶解性変更作用剤(温度性酸発生剤(TAG)又は他の適合性のある酸)の薄いコートが、スピンコーティング、スプレーコーティング、蒸発暴露又は浸漬コーティング技術を介して、適用される。その後に、溶解性変更作用剤は、平坦化膜全体を溶解させることなく、平坦化膜(Si-DBARC)の上層を溶解させる(又は、その上層の溶解度をシフトする)。この上層は、例えば、平坦化膜の上面(top  surface)から基板上の最も高い構造の上面にまで延びる厚さ、又は平坦化膜の上面からそのもっとも高い構造よりも上方の地点にまで延びる厚さを有し得る。TAGを用いる場合、解放する酸の量をベーキングの温度及び継続時間によって精密に制御し得る。TAGをベーキングすると、特定の量の酸が解放されて、特定又は目標の深さに達する。その後に、この上層は溶解して、洗い流し得る。後に、より高い温度でSi-DBARCすると、Si-DBARCを硬くして、現像不可能にすることになる。これにより、基板の上面が滑らかで、より一層平坦(even  plane)になる。ゆえに、CMP工程を現像剤ベースの平坦化に完全に置き換え得る。また、現像剤ベースの平坦化は、リソグラフィーを介して構造を追加すること、及び基板上で複数高さのエッチングをすることを可能にする。現状高さが異なるにもかかわらず、すでにある任意の構造の上面に一度の工程で新たな構造を生成し得る。これにより、マイクロチップ処理を完了するために必要なパス数を減らす。
【００４０】
本明細書における技術には、ウェットスリム化(wet  slimming)平坦化技術が含まれる。これは、拡散制限現像剤工程を用いて、実装し得る。後にCMPが続くスピンオンガラスを用いる代わりに、本明細書における技術は、現像可能なフィルコート(fill-coat)材料を用いる。現像可能な材料とは、光酸、酸及びベースと相互作用し、自らの溶解性を変更するものである。過去において、現像可能な材料は付着させると一般的には、共形膜(つまり、トポグラフィー構造を想定した膜)を形成していた。最近では、期せずして非共形となる材料(平坦層を生成し得る膜)が開発可能となっている。そのような現像可能な材料を生成することによって、結果として生じる膜は現像溶液と相互作用し、及び/又は特異的な溶解性(differential  solubility)を有し得る(溶解性を変更させる能力)。溶解性変更作用剤(酸、光酸等)は、正確な制御で現像可能な材料に拡散し得る。これは、例えば、特定の数のナノメータ等、拡散する。本明細書における光酸は露光を必要としないことに留意する。例えば、光酸はすでに露光されて、合成され得るので、露光を必要としない。その代わりに、溶解性変更作用剤の処理は、温度ベース及び/又は時間ベースの処理であり得る。したがって、本明細書における技術は、走査処理の代わりに温度による酸発生剤処理を用い得る。光酸は、現像可能な平坦層への材料として導入され得る。この光酸材料を、その上面から下方に向かって既知の拡散長まで(例えば、現像可能な平坦化膜によって覆われた最も高い構造の上面等)べーキングする。光酸は下方に向かって既知の長さまでベーキングされて、順々に停止する(stop  on  queue)。用いられる酸の量、べーキング時間及びべーキング温度は、平坦化膜の種類及び目標とする拡散深さに依存する。横方向の重要な次元についてのウェットスリム化についての従来データを、十分なべーキングの温度、べーキングの時間及び溶解性変更作用剤を特定するのに変換及び補外し得る。
【００４１】
前述の記載においては、処理システムの特定の構造、そこで用いられる様々なコンポーネント及び処理の記載等の特定の詳細が説明している。しかし、本明細書における技術は、それら特定の詳細とは異なる（depart  from）他の実施形態で実施してもよく、そして、そのような特定の詳細は、説明することを目的としているのであって、限定することを目的とはしていないと理解するべきである。本明細書において開示した実施形態は、添付の図面を参照して記載している。同様に、説明することを目的として、特定の番号、材料及び構成が完全な理解を提供するべく説明している。そうであっても、実施形態は、そのような特定の詳細がなくても実施される可能性がある。実質的に同じ機能的構成を有するコンポーネントは、類似する参照文字で示したため、冗長な委細は省略されている可能性がある。
【００４２】
様々な技術を、複数の個別の動作として記載していることにより、種々の実施形態を理解するのに役立っている。記載の順序は、それらの動作が必ず順序依存していることを示唆するものとして解釈するべきではない。全くもって、これらの動作は、提示した順序で実行する必要はない。記載した動作は、記載した実施形態とは異なる順序で実行してもよい。追加の実施形態においては、様々な追加の動作を実行してもよく、及び/又は記載の動作を省略してもよい。
【００４３】
本明細書において用いた「基板(substrate」又は「目標基板」は、概して、本発明に従って処理する対象物(object)を示す。基板は、装置、特には、半導体又は他の電子装置の任意の重要な部分又は構造を含んでよい。また、基板は、例えば、半導体ウェハ、レチクル等のベース基板構造又は、薄膜フィルム等のベース基板構造上又は覆う(overlying)層でもよい。つまり、基板は特定のベース構造、下層又は上層、パターン処理済又はパターン未処理のものには限定されず、むしろ、そのような層又はベース構造並びにそのような層及び/又はベース構造の任意の組み合わせを含むことが検討される。本明細書は、特定の種類の基板を参照している可能性があるが、説明することのみを目的としている。
【００４４】
本技術分野の当業者は、本発明と同じ目的を達成しつつ、上記に説明した技術の動作に対してなされる多くのバリエーションがあり得ることも理解するだろう。そのようなバリエーションは、本開示の範囲内であることが意図される。そのため、本発明の実施形態の上述の記載は、限定することを意図していない。むしろ、本発明の実施形態についての任意の限定事項は、次の特許請求の範囲で提示される。
【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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【図１０】
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【国際調査報告】
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