(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高密度なサブリソグラフィ構造を形成する方法であって、
基板上にマスク層を堆積するステップと、
前記マスク層をパターニングし、パターニングに用いられるリソグラフィシステムの最小分解能以上である最小構造サイズを有する画像を該マスク層の上に定義するステップと、
前記基板をエッチングして前記画像を前記基板に転写し、最小構造サイズであり、完全に基板内に位置する水平な面、および該水平な面に達する垂直な側壁面をもつ構造を該基板上に定義するステップと、
スペーサ材料が前記最小構造サイズ未満の所定の厚みになるまで、前記水平な面および前記垂直な側壁面上にスペーサ材料を堆積するステップと、
前記スペーサ材料を異方性エッチングし、前記水平な面から前記スペーサ材料を選択的に除去することで、前記スペーサ材料が前記垂直な側壁面上に残り、前記水平な面上に複数のサブリソグラフィスペーサを定義することにより、前記最小構造サイズ内の構造の密度を高め、前記サブリソグラフィスペーサを前記最小構造サイズ未満の厚みにするステップと、
さらに、前記スペーサ材料を堆積するステップと前記異方性エッチングとを繰り返し、以前に定義された前記サブリソグラフィスペーサ上に、前記最小構造サイズ未満の厚みを有するサブリソグラフィスペーサをさらに定義することによって、所望の構造の密度が得られるまで前記最小構造サイズ内の前記構造の密度を高めるステップと、
前記異方性エッチングを完了した後に、前記構造と前記サブリソグラフィスペーサを完全に覆い、前記基板上の全ての凹部領域を埋める埋込み材料を堆積するステップと、
基板を平坦化して平坦な面を形成し埋込みスペーサを定義するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記サブリソグラフィスペーサは、金属、導電性金属、半導体材料、シリコンおよび誘電体材料からなるグループから選択される材料から形成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板は、金属、導電性金属、半導体材料、シリコン、誘電体材料およびガラスからなるグループから選択される材料から形成される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記平坦化することは、化学機械平坦化を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記埋込みスペーサは、金属、導電性金属、半導体材料、シリコンおよび誘電体材料からなるグループから選択される材料から形成される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記最小構造サイズ内の前記構造の密度は３．０より大きい請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記最小構造サイズの２倍の周期内の前記構造の密度は４．０より大きい請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記埋込みスペーサは前記最小構造サイズ未満の厚みを有する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
高密度なサブリソグラフィ構造を形成する方法であって、
基板の面上に構造層を堆積するステップと、
前記構造層をパターニングし、その後エッチングするステップであって、それによって複数の、基板の外側に延び水平な面を含む構造と、対向する垂直な側壁面と、前記パターニングのために用いられるリソグラフィシステムの最小分解能以上である最小構造サイズとを定義し、
スペーサ材料が前記最小構造サイズ未満の所定の厚みになるまで、前記複数の構造の前記水平な面および全ての前記垂直な側壁面上にスペーサ材料を堆積するステップと、
前記スペーサ材料を異方性エッチングし、前記水平な面から前記スペーサ材料を選択的に除去することで、前記スペーサ材料がすべての前記垂直な側壁面上に残り、前記水平な面上に複数のサブリソグラフィスペーサを定義することにより、前記最小構造サイズ内の構造の密度を高め、前記サブリソグラフィスペーサを前記最小構造サイズ未満の厚みにするステップと、
さらに、前記スペーサ材料を堆積するステップと前記異方性エッチングとを繰り返し、以前に定義された前記サブリソグラフィスペーサ上に、前記最小構造サイズ未満の厚みを有するサブリソグラフィスペーサをさらに定義することによって、所望の構造の密度が得られるまで前記最小構造サイズ内の前記構造の密度を高めるステップと、
前記異方性エッチングを完了した後に、前記構造、前記サブリソグラフィスペーサおよび前記基板上の全ての凹部領域を完全に覆う埋込み材料を堆積するステップと、
前記埋込み材料、前記構造および前記サブリソグラフィスペーサを平坦化することにより、平坦な面を形成し埋込みスペーサを定義するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記サブリソグラフィスペーサは、金属、導電性金属、半導体材料、シリコンおよび誘
電体材料からなるグループから選択される材料から形成される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板は、金属、導電性金属、半導体材料、シリコン、誘電体材料およびガラスから
なるグループから選択される材料から形成される請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記構造層は、金属、導電性金属、半導体材料、シリコン、誘電体材料およびガラスからなるグループから選択される材料を有する請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記平坦化することは、化学機械平坦化を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記埋込みスペーサは、金属、導電性金属、半導体材料、シリコンおよび誘電体材料からなるグループから選択される材料からつくられる請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は広く、基板上に高密度のリソグラフィサイズよりも細かい（以降、サブリソグラフィサイズの）構造を形成する方法に関する。特に本発明は、一般的な超小型電子回路処理技術を用いて基板上に複数のサブリソグラフィサイズのスペーサを形成するための、基板上に高密度のサブリソグラフィサイズの構造を形成する方法に関する。本方法によれば、リソグラフィシステムの最小分解能の範囲内で、構造の密度を２倍以上に高めることができる。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に複数の構造をパターニングするための超小型電子回路の技術分野における標準的な方法では、既知のフォトリソグラフィプロセスが用いられる。一般的には、フォトレジストの層が基板材料上にコーティングされ、その後、マスクを通して、フォトレジストが光源で露光される。マスクは、フォトレジストに転写されることになる、線および空間のようなパターニングされた構造を含む。フォトレジストが露光された後に、フォトレジストは溶媒に浸漬され、フォトレジストに転写されたパターンが規定される。一般的にこのプロセスによって生成されるパターンは、フォトリソグラフィ用の位置合わせ手段の最小分解能λより大きな線幅に制限される。すなわち最終的には、フォトレジストを露光するために用いられる光源の光の波長によって制限される。現在、最新のフォトリソグラフィ用の位置合わせ手段により、１００ｎｍ程度の細い線幅を印刷することができる。
【０００３】
フォトレジスト内にパターニングされた構造は、たとえば反応性イオンエッチング、イオンエッチング、プラズマエッチング、あるいは化学エッチングのような周知の半導体プロセスを用いて基板材料に転写される。標準的な半導体処理方法を用いる場合、λの線幅あるいは２λの周期を有する格子（すなわち、線‐空間の配列）を形成することができる。
【０００４】
しかしながら、多くの適用例では、可能な限り細い線幅あるいは短い周期を有することが有利である。線幅を細く、あるいは周期を短くすることは、性能を高め、かつ／または回路の密度を高めることに繋がる。それゆえ、超小型電子回路の分野では、フォトリソグラフィシステムの最小分解能を低減し、それによりパターニングされる基板上の線幅を細く、あるいは周期を短くすることが常に求められている。電子工業界は、より高速で小型の電子装置に対する需要によって後押しされるので、性能および／または密度の向上は著しい経済的な利益をもたらすことができる。
【０００５】
図１（ａ）によると、最小構造サイズλよりも細い線を形成する従来の方法には、基板材料をパターニングするために用いられるエッチングプロセスを制御することを含む。基板１０１は、線１０３をパターニングするために用いられるリソグラフィシステムの最小分解能λ以上の最小構造サイズλを有する線１０３を含む。リソグラフィシステムの最小分解能λによって、線１０３は、同様にλ以上の空間１０５だけ離隔して配置されるであろう。図１（ａ）では、線１０３および空間１０５のパターンは２λの周期を有する。したがって、２λの周期内では、構造の密度は２であり、すなわち１つの線構造１０３と１つの空間構造１０５とが存在する。同様に、λの距離内では、構造の密度は１であり、すなわち距離λ内には１つの線１０３あるいは１つの空間１０５のいずれかが存在する。
【０００６】
図１（ｂ）では、線１０３はそれぞれ、エッチング（矢印ｅを参照）前の線１０３の垂直な側壁ｓが、λ未満（すなわち、＜λ）に狭められた幅（破線矢印ｒを参照）まで横方向に後退するようにプラズマエッチングを横方向に制御することにより、λ未満の幅まで狭められた幅を有する。しかしながら、上記の方法では、線１０３の密度は高められていない。実際には、横方向エッチングに起因して、線１０３がλよりも狭くなり（すなわち、＜λ）、垂直な側壁ｓの後退によって空間１０５がλよりも広くなる（すなわち、＞λ）。結果として、２λの周期内の構造（１０３、１０５）の密度は２のままであり、λの距離内の構造の密度は１のままである。
【０００７】
同様に、図２（ａ）では、基板１０７内の構造が、λ以上の構造サイズを有する線１１１および空間１１３を有する格子１０９を含む場合には、２λの周期内では、構造（１１１、１１３）の数は２であり、λの距離内の構造の密度は１である。
【０００８】
図２（ｂ）では、横方向に制御されたプラズマエッチングの後に、垂直な側壁ｓがその端部で後退しており、結果として、空間１１３がλより広くなり（すなわち、＞λ）、線１１１がλより細くなる（すなわち、＜λ）。上記のように、２λの周期内の構造（１１１、１１３）の密度は２のままであり、λの距離内の構造の密度は１のままである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、本発明の目的は、リソグラフィシステムの最小分解能より狭い幅を有するサブリソグラフィサイズ構造を形成する方法を提供することである。本発明の別の目的は、リソグラフィシステムの最小分解能の範囲内で構造の密度を高める、サブリソグラフィサイズ構造を形成する方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の高密度のサブリソグラフィサイズの構造を形成する方法は、サブリソグラフィサイズのスペーサ形成およびダマシーンプロセスを含む、一般的な超小型電子回路プロセスを用いて基板上に複数のサブリソグラフィサイズのスペーサを形成することにより、上記の問題を解決する。サブリソグラフィスペーサは、リソグラフィシステムの最小分解能未満の周期を有する。スペーサは、超小型電子回路処理の用語では、基板上の構造の垂直な側壁を覆う薄膜である。ダマシーン処理は、第２の材料内に規定つまり定義される凹部内に第１の材料を堆積し、その後、平坦化プロセスによって第１の材料の一部を除去することにより、第２の材料のマトリクス内に第１の材料の埋込みパターンを形成するための技術のことである。たとえば、化学機械平坦化（ＣＭＰ）のような平坦化プロセスを用いて、第１の材料を除去し、平坦化することができる。
【００１１】
本発明の方法によって、リソグラフィシステムの最小分解能の範囲内で、サブリソグラフィスペーサを含む構造の密度が高められる。さらに、さらに材料を堆積し、その後、異方性エッチングによって堆積された材料の水平な面を選択的に除去することにより、リソグラフィシステムの最小分解能の範囲内で構造の密度をさらに高めることができる。その材料の堆積にはコンフォーマルな堆積を用いることができ、堆積された材料の水平方向の厚みおよび垂直方向の厚みは互いに概ね等しくなる。
【００１２】
本発明の他の態様および利点は、一例として本発明の原理を示す、添付の図面とともに取り上げられる、以下に記載される詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に記載される詳細な説明およびいくつかの図面において、類似の素子は類似の参照番号で特定される。
【００１４】
例示のための図面に示されるように、本発明は、高密度のサブリソグラフィサイズの構造を形成する方法において具現化される。その方法は、基板上にマスク層を堆積することと、マスク層をパターニングして、マスク層をパターニングするために用いられるリソグラフィシステムの最小分解能以上の最小構造サイズを有する画像を定義することとを含む。その後、マスク層はエッチングされ、その画像が基板に転写され、それにより基板上にある構造が規定される。その構造はその最小構造サイズを有し、水平な面と垂直な側壁面とを含む。
【００１５】
スペーサ材料は、水平な面と垂直な側壁面とを覆うように構造上に堆積される。その堆積は、スペーサ材料が最小構造サイズより薄い所定の厚みをもつまで続けられる。
【００１６】
スペーサ材料を異方性エッチングし、水平な面からスペーサ材料を選択的に除去することにより、最小構造サイズ内で構造の密度が高められる。結果として、スペーサ材料は垂直な側壁面上に残され、垂直な側壁面と接触し、垂直な側壁面から横方向外側に延在する複数のサブリソグラフィスペーサが規定される。サブリソグラフィスペーサは、最小構造サイズ未満の厚みを有する。結果として、最小構造サイズ内の構造の密度は２．０より大きくなる。その密度は、構造およびサブリソグラフィスペーサを含む。
【００１７】
選択的に、最小構造サイズ内の構造の密度は、上記の堆積ステップと異方性エッチングステップとを繰り返し、先に定義されたサブリソグラフィスペーサ上にさらに別のサブリソグラフィスペーサを定義することにより、さらに高めることができる。さらに別のサブリソグラフィスペーサも、最小構造サイズ未満の厚みをもつ。
【００１８】
図３（ａ）では、基板１１の面１２上にマスク層１７が堆積される。マスク層１７には、たとえばフォトレジスト材料の層を用いることができる。マスク層１７はパターニングされ、マスク層１７内に、最小構造サイズλを有する画像が規定される。最小構造サイズλは、マスク層１７をパターニングするために用いられるリソグラフィシステムの最小分解能以上である。たとえば、リソグラフィシステムには従来のフォトリソグラフィシステムを用いることができ、最小分解能は、フォトリソグラフィシステムによって支持され、マスク層１７上に画像を投影するために用いられる光源の波長によって決定することができる。
【００１９】
再び図３（ａ）を参照すると、マスク２１は、同様に、リソグラフィシステムの最小分解能以上である最小構造サイズλを有する構造（２３、２５）を支持する。マスク２１は光源（図示せず）によって照明され、その光の一部４３は不透明な構造２３によって遮断され、その光の別の部分４１は透明な構造２５を通過して、マスク層１７を露光する。
【００２０】
図３（ｂ）では、マスク層１７がエッチングされた後に、マスク層１７のうちの光４１に露光された部分が残り、光に露光されなかった部分は、マスク層１７がエッチングされた後に除去される。エッチング後に、画像（１８、１９）がマスク層１７内に規定される。画像（１８、１９）も同じく最小構造サイズλを有する。たとえば、画像（１８、１９）は、光４１に露光されなかったマスク層１７の部分を溶解する溶媒内にマスク層１７を浸漬することにより規定されることができる。結果として、溶解された部分が画像１８を形成し、溶解されない部分が画像１９を形成する。
【００２１】
図３（ｃ）では、画像１９が基板１１の面１２のある部分を覆うのに対して、画像１８は面１２に一致する。その後、基板をエッチングし、構造（１０、２０）を定義することにより、画像（１８、１９）が基板１１に転写される。その構造（１０、２０）は最小構造サイズλを有する。構造２０は、垂直な側壁面１６と水平な面１４とを有するトレンチである。それに対して、構造１０は、同じく垂直な側壁面１６と水平な面１２とを有する線である。構造（１０、２０）は最小構造サイズλを有するので、その構造の繰返しの最小周期は２λである。
【００２２】
したがって、図３（ｄ）において、λの距離内では、構造の密度は１（すなわち１．０）に等しく、すなわち１つの構造１０あるいは１つの構造２０が存在する。一方、２λの周期内では、構造の密度は２（すなわち２．０）に等しく、すなわち１つの構造１０および１つの構造２０が存在する。
【００２３】
図４では、水平な面（１２、１４）および垂直な側壁面１６上にスペーサ材料３１が堆積される。スペーサ材料３１の堆積は、スペーサ材料３１が最小構造サイズλ未満のある所定の厚み（ｔＨ、ｔＶ）を有するまで続けられる。すなわち、水平な面（１２、１４）上のスペーサ材料３１の厚みｔＨはλ未満（ｔＨ＜λ）であり、垂直な側壁面１６上のスペーサ材料３１の厚みｔＶはλ未満（ｔＶ＜λ）である。たとえば、最小構造サイズλを有するフォトリソグラフィプロセスでは、水平な厚みおよび垂直な側壁の厚み（ｔＨ、ｔＶ）は典型的には、約０．１λ〜約０．５λの範囲内にある。その厚み（ｔＨ、ｔＶ）は互いに等しくなる必要はない（すなわち、ｔＨ≠ｔＶ）。
【００２４】
本明細書に記載される全ての実施形態の場合に、以下に記載されることになるようなスペーサ材料（スペーサ材料３１を含む）および埋込みスペーサは、水平な厚みおよび垂直な側壁の厚み（ｔＨ、ｔＶ）が互いに概ね等しいように（図４〜図７および図１３〜図１５を参照）コンフォーマルに堆積されることができる。すなわち、ｔＨ＝ｔＶである。さらに、最小構造サイズλ内の構造の密度を高めるための後続の堆積にもコンフォーマルな堆積を用いることができる。さらに、スペーサ材料の堆積には、ｔＨ、≠ｔＶであるコンフォーマルでない堆積と、ｔＨ＝ｔＶであるコンフォーマルな堆積との組み合わせを用いることができる。
【００２５】
スペーサ材料３１を堆積するための技術は、限定はしないが、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、めっき、および原子層堆積（ＡＬＤ）を含む。
【００２６】
図５では、スペーサ材料３１が異方性エッチングされ、水平な面（１２、１４）からスペーサ材料３１が選択的に除去されるが、垂直な側壁面１６上にはスペーサ材料３１が残され、垂直な側壁面１６と接触し、そこから外側に存在する複数のサブリソグラフィスペーサ３３が規定される。それにより、最小構造サイズλ内の構造の密度が高められる。その厚みｔＶが最小構造サイズλ未満（すなわち、ｔＶ＜λ）であるので、サブリソグラフィスペーサ３３はサブリソグラフィサイズである。
【００２７】
異方性エッチング後に、最小構造サイズλ内の構造の密度３であり、すなわち、２つのサブリソグラフィスペーサ３３と、１つの構造２４とが存在する（すなわち、構造２４はスペーサ３３間の空間である。図５の参照番号Ｓを参照）。したがって、最小構造サイズλ内の構造の密度は２．０より大きい。同様に、２λの周期内の構造の密度は４であり、すなわち２つのサブリソグラフィスペーサ３３と、１つの構造２４と、１つの構造１０とが存在する（図５の参照番号Ｄを参照）。結果として、２λの周期内の構造の密度は３．０より大きい。
【００２８】
サブリソグラフィスペーサ３３は垂直な側壁面２２を有する。構造２４内の垂直な側壁面２２間の距離λＳは、最小構造サイズλ未満である（λＳ＜λ）。さらに、構造２４内の垂直な側壁面２２間の距離λＰは、最小構造サイズλ未満である（λＰ＜λ）。結果として、選択的に、以下に記されるように、距離λＳを埋込みスペーサで埋めることができ、その埋込みスペーサも同じく最小構造サイズλ未満のサブリソグラフィサイズを有することができる。
【００２９】
図６では選択的に、上記のような堆積および異方性エッチングステップを繰り返すことにより、最小構造サイズλ内の構造の密度をさらに高めることが望ましい場合がある。スペーサ材料５１が、水平な面（１２、１４）および以前に形成されたサブリソグラフィスペーサ３３の垂直な側壁面２２上に堆積され、構造２４を完全に埋める。その堆積は、スペーサ材料５１が最小構造サイズλ未満のある所定の厚み（ｔＨ、ｔＶ）を有するまで続けられる。
【００３０】
図７では、スペーサ材料５１が異方性エッチングされ、水平な面（１２、１４）からスペーサ材料５１が選択的に除去されるが、垂直な側壁面２２上のスペーサ材料５１は残され、垂直な側壁面２２に接触し、そこから外側に延在する複数のサブリソグラフィスペーサ５３が規定される。それにより、最小構造サイズλ内の構造の密度がさらに高められる。サブリソグラフィスペーサ５３は、その厚みｔＶが最小構造サイズλ未満（ｔＶ＜λ）であるのでサブリソグラフィサイズである。
【００３１】
異方性エッチングの後、最小構造サイズλ内の構造の密度は５であり、すなわち４つのサブリソグラフィスペーサ（３３、３５）と１つの構造２６とが存在する（図７の参照符号Ｓを参照されたい）。それゆえ、最小構造サイズλ内の構造の密度は４．０より大きい。同様に、２λの周期内の構造の密度は６であり、すなわち４つのサブリソグラフィスペーサ（３３、３５）と、１つの構造２６と、１つの構造１０とが存在する（図７の参照符号Ｄを参照されたい）。結果として、２λの周期内の構造の密度は５．０より大きい。
【００３２】
サブリソグラフィスペーサ５３は垂直な側壁面４４を有する。構造２６内の垂直な側壁面４４間の距離λＳは最小構造サイズλ未満である（λＳ＜λ）。さらに、構造２６内の垂直な側壁面４４間の距離λＰは最小構造サイズλ未満である（λＰ＜λ）。結果として、選択的に、以下に記載されるように、距離λＳを埋込みスペーサでさらに埋めることができ、その埋込みスペーサも最小構造サイズλ未満のサブリソグラフィサイズを有するであろう。
【００３３】
異方性エッチングステップの後、基板１１は平面（図４および図６の破線ｐを参照されたい）に沿って平坦化され、概ね平坦な面を形成することができる。たとえば、化学機械平坦化（ＣＭＰ）のようなプロセスを用いて、基板１１を平坦化することができる。
【００３４】
図８および図１０では、異方性エッチングステップの完了後に、基板１１上に埋込み材料（３７、６７）を堆積することができる。埋込み材料（３７、６７）は水平な面（１２、１４）、構造（１０、２０）を完全に覆い、垂直な側壁面（２２、２４）とサブリソグラフィスペーサ（３３、５３）との間の空間によって規定される領域のように、基板内に凹部領域があればそこも完全に満たす。
【００３５】
図９および図１１では、基板１１が平坦化され（破線ｐを参照されたい）、概ね平坦な面が形成され、埋込みスペーサ（３９、６９）が規定される。たとえば、ＣＭＰのようなプロセスを用いて、基板１１を平坦化することができる。
【００３６】
さらに図９および図１１では、サブリソグラフィスペーサ（３３、５３）の垂直な側壁面（２２、４４）間に埋込みスペーサ（３９、６９）が形成される。それらの垂直な側壁面（２２、４４）間の距離λＳは最小構造サイズλ未満である。したがって、埋込みスペーサ（３９、６９）も同様に最小構造サイズλ未満の距離λＳに等しい厚みを有するので、同じくサブリソグラフィサイズである。
【００３７】
図９では、最小構造サイズλ内の構造の密度は２．０より大きく、２つのサブリソグラフィスペーサ３３と、埋込みスペーサ３９とが存在する。
【００３８】
図１１では、最小構造サイズλ内の構造の密度は４．０より大きく、２つのサブリソグラフィスペーサ３３と、２つのサブリソグラフィスペーサ５３と、埋込みスペーサ６９とが存在する。
【００３９】
図９では、周期２λ内の構造の密度は３．０より大きく、２つのサブリソグラフィスペーサ３３と、埋込みスペーサ３９と、構造１０とが存在する。
【００４０】
図１１では、周期２λ内の構造の密度は５．０より大きく、２つのサブリソグラフィスペーサ３３と、２つのサブリソグラフィスペーサ５３と、埋込みスペーサ６９と、構造１０とが存在する。
【００４１】
図１２（ａ）に示されるように、本発明の別の実施形態では、基板７１の面８２上に構造層８０が堆積される。上記のようにフォトレジストおよびフォトリソグラフィプロセスを用いて、フォトレジストの層が構造層８０上に堆積され、ある画像で露光され、その画像がエッチングによって溶解されて、構造層８０上にパターン９１を形成することができる。
【００４２】
図１２（ｂ）では、構造層８０がエッチングされて、水平な面（８２、８４）と、垂直な側壁面８６とを含む構造（８１、８５）が規定される。その構造（８１、８５）は、構造層８０をパターニングするために用いられるリソグラフィシステムの最小分解能以上の最小構造サイズλを有する。
【００４３】
図１３では、スペーサ材料８７が、水平な面（８２、８４）、構造（８１、８５）の垂直な側壁面８６上に堆積される。その堆積は、スペーサ材料８７が最小構造サイズλ未満のある所定の厚み（ｔＨ、ｔＶ）を有するまで続けられる。
【００４４】
図１４では、スペーサ材料８７が異方性エッチングされ、水平な面（８２、８４）からスペーサ材料８７が選択的に除去されるが、垂直な側壁面８６上にはスペーサ材料８７が残され、垂直な側壁面８６と接触する複数のサブリソグラフィスペーサ８３が規定される。それにより、最小構造サイズλ内の構造の密度が高められる。その厚みｔＶが最小構造サイズλ未満（すなわち、ｔＶ＜λ）であるので、サブリソグラフィスペーサ８３はサブリソグラフィサイズである。
【００４５】
異方性エッチング後に、最小構造サイズλ内の構造の密度は３であり、すなわち、２つのサブリソグラフィスペーサ８３と、１つの構造８５とが存在する。したがって、最小構造サイズλ内の構造の密度は２．０より大きい。同様に、２λの周期内の構造の密度は４であり、すなわち２つのサブリソグラフィスペーサ８３と、１つの構造８５と、１つの構造８１とが存在する。結果として、２λの周期内の構造の密度は３．０より大きい。
【００４６】
サブリソグラフィスペーサ８３は垂直な側壁面９４を有する。構造８５内の垂直な側壁面９４間の距離λＳは、最小構造サイズλ未満である（λＳ＜λ）。さらに、構造８５内の垂直な側壁面９４間の距離λＰは、最小構造サイズλ未満である（λＰ＜λ）。結果として、先に記載されたように、選択的に、距離λＳを埋込みスペーサ（図示せず）でさらに埋めることができ、その埋込みスペーサも同じく最小構造サイズλ未満のサブリソグラフィサイズを有するであろう。
【００４７】
図６および図７を参照して先に記載されたように、選択的に、堆積および異方性エッチングステップを繰り返すことにより、最小構造サイズλ内の構造の密度をさらに高めることができる。たとえば、スペーサ材料の別の層（図示せず）が、水平な面（８２、８４）と、以前に形成されたサブリソグラフィスペーサ８３の垂直な側壁面９４上とに堆積される。その堆積は、スペーサ材料が最小構造サイズλ未満のある所定の厚み（ｔＨ、ｔＶ）を有するまで続けられる。
【００４８】
図１５では、異方性エッチングステップ後に、以前に形成されたサブリソグラフィスペーサ８３の垂直な側壁面９４上に、複数のサブリソグラフィスペーサ９３が規定される。サブリソグラフィスペーサ９３は、その厚みｔＶが最小構造サイズλ未満（ｔＶ＜λ）であるのでサブリソグラフィサイズである。
【００４９】
さらに、最小構造サイズλ内の構造の密度は５であり、すなわち４つのサブリソグラフィスペーサ（８３、９３）と、１つの構造９２とが存在する（９２がスペーサ９３間の空間である図１５を参照されたい）。それゆえ、最小構造サイズλ内の構造の密度は４．０より大きい。同様に、２λの周期内の構造の密度は６であり、すなわち４つのサブリソグラフィスペーサ（８３、９３）と、１つの構造９２と、１つの構造８１とが存在する。結果として、２λの周期内の構造の密度は５．０より大きい。
【００５０】
上記のように、埋込み材料（図示せず）が堆積および平坦化され、構造９２を満たす埋込みスペーサ（図示せず）が形成される場合がある。埋込みスペーサは、上記のように、最小構造サイズλ内、および２λの周期内の構造の密度を高める。
【００５１】
埋込みスペーサ（３９、６９）およびサブリソグラフィスペーサ（３３、５３、８３、９３）のための材料は、限定はしないが、金属、導電性金属、半導体材料、シリコン（Ｓｉ）、誘電体材料および光学材料を含む。そのシリコンにはポリシリコン（α‐Ｓｉ）を用いることができる。その金属には、限定はしないが、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）および銅（Ｃｕ）を含む材料を用いることができる。
【００５２】
基板（１１、７１）および構造層８０のための材料は、限定はしないが、金属、導電性金属、半導体材料、シリコン（Ｓｉ）、誘電体材料、ガラスおよび光学材料を含む。そのシリコンには単結晶シリコン（Ｓｉ）あるいはポリシリコン（α‐Ｓｉ）を用いることができる。その金属には、限定はしないが、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）および銅（Ｃｕ）を含む材料を用いることができる。
【００５３】
本発明の高密度のサブリソグラフィによる構造のための１つの用途は、ナノインプリントスタンプを含み、その用途では、サブリソグラフィスペーサを含む、構造のうちの１つあるいは複数の構造が選択的にエッチングされ、その水平な面に沿って材料が除去され、構造およびサブリソグラフィスペーサの中で高さに変動が生じるようになる。それらの高さの変動は、ナノインプリントスタンプをインプリント層に押圧することにより、インプリント層を支持する基板に転写されることができる。
【００５４】
本発明の高密度のサブリソグラフィによる構造のための別の用途は光学部品である。たとえば、その光学部品には回折格子、偏光フィルタあるいはＮＤ（ｎｅｕｔｒａｌ  ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを含むことができる。基板（１１、７１）、スペーサ、埋込みスペーサおよび構造層８０には、十分に高いバンドギャップを有し、透明な光学材料を用いることができる。
【００５５】
たとえば、基板は、限定はしないが、光学的に透明なガラスを含む材料から形成されることができ、スペーサあるいは埋込みスペーサは、限定はしないが、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、タンタル酸化物（Ｔａ２Ｏ５）、カルシウムフッ化物（ＣａＦ２）およびマグネシウムフッ化物（ＭｇＦ２）を含む材料から形成することができる。
【００５６】
スペーサおよび埋込みスペーサのための材料の堆積は、限定はしないが、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ助長の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、めっきおよび原子層堆積（ＡＬＤ）を含むプロセスを用いて達成することができる。
【００５７】
異方性エッチングステップは、限定はしないが、反応性イオンエッチング、イオンエッチング、化学エッチングおよびプラズマエッチングを含む手法を用いて達成することができる。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態を開示および例示してきたが、本発明は、説明および例示した特定の形態あるいは部品の構成に限定されない。本発明は特許請求の範囲によってのみ限定される。この発明は例として、次の実施形態を含む。
【００５９】
（１）高密度なサブリソグラフィ構造をつくる方法であって、
基板（１１）上にマスク層（１７）を堆積することと、
前記マスク層（１７）をパターニングし、パターニングに用いられるリソグラフィシステムの最小分解能以上である最小構造サイズ（λ）を有する画像（１８、１９）を該マスク層の上に定義することと、
前記基板（１１）をエッチングして前記画像（１８、１９）を前記基板（１１）に転写し、最小構造サイズ（λ）であり、水平な面（１４）および垂直な側壁面（１６）をもつ構造を（１０、２０）該基板上に定義することと、
前記水平な面および前記垂直な側壁面（１４、１６）上にスペーサ材料（３１）を堆積し、前記スペーサ材料（３１）が前記最小の構造サイズ（λ）未満の所定の厚み（ｔＨ、ｔＶ）になるまで堆積を行なうことと、
前記スペーサ材料（３１）を異方性エッチングし、前記水平な面（１４）から前記スペーサ材料（３１）を選択的に除去することで、前記スペーサ材料（３１）が前記垂直な側壁面（１６）上に残り、前記水平な面（１４）上に複数のサブリソグラフィスペーサ（３３）を定義することにより、前記最小の構造サイズ（λ）内の構造の密度を高め、前記サブリソグラフィスペーサ（３３）を前記最小の構造サイズ（λ）未満の厚み（ｔＶ）にすることと、
選択的に、前記堆積することと前記異方性エッチングすることとを繰り返し、以前に定義された前記サブリソグラフィスペーサ（３３）上に、前記最小の構造サイズ（λ）未満の厚み（ｔＨ、ｔＶ）を有するサブリソグラフィスペーサ（５３）をさらに定義することによって、前記最小の構造サイズ（λ）内の前記構造の密度をさらに高めることとを含む方法。
【００６０】
（２）前記サブリソグラフィスペーサ（３３、５３）は、金属、導電性金属、半導体材料、シリコンおよび誘電体材料からなるグループから選択される材料から形成される（１）に記載の方法。
【００６１】
（３）前記基板（１１）は、金属、導電性金属、半導体材料、シリコン、誘電体材料およびガラスからなるグループから選択される材料から形成される（１）に記載の方法。
【００６２】
（４）前記最小の構造サイズ（λ）内の前記構造の密度は２．０より大きい（１）に記載の方法。
【００６３】
（５）前記最小の構造サイズ（λ）の２倍の周期内の前記構造の密度は３．０より大きい（１）に記載の方法。
【００６４】
（６）前記異方性エッチングステップを完了した後に、前記構造（１２、１４）、前記サブリソグラフィスペーサ（３３、５３）を完全に覆い、前記基板（１１）上の全ての凹部領域を埋める埋込み材料（３７、６７）を堆積することと、前記基板（１１）を平坦化することであって、それによって、概ね平坦な面（ｐ）を形成し、かつ埋込みスペーサ（３９、６９）を定義する、平坦化することとをさらに含む（１）に記載の方法。
【００６５】
（７）前記平坦化ステップは、化学機械平坦化を含む（６）に記載の方法。
【００６６】
（８）前記埋込みスペーサ（３９、６９）は、金属、導電性金属、半導体材料、シリコンおよび誘電体材料からなるグループから選択される材料から形成される（６）に記載の方法。
【００６７】
（９）前記最小構造サイズ（λ）内の前記構造の密度は３．０より大きい（６）に記載の方法。
【００６８】
（１０）前記最小構造サイズ（λ）の２倍の周期内の前記構造の密度は４．０より大きい（６）に記載の方法。
【００６９】
（１１）前記埋込みスペーサ（３９、６９）は前記最小構造サイズ（λ）未満の厚み（λＳ）を有する（６）に記載の方法。
【００７０】
（１２）高密度なサブリソグラフィ構造を形成する方法であって、
基板（７１）の面（８２）上に構造層（８０）を堆積することと、
前記構造層（８０）をパターニングし、その後エッチングすることであって、それによって、水平な面（８２、８４）と、垂直な側壁面（８６）と、前記パターニングのために用いられるリソグラフィシステムの最小分解能以上である最小構造サイズ（λ）とを含む構造（８１、８３）を定義し、
前記水平な面（８２、８４）および前記垂直な側壁面（８６）上にスペーサ材料（８７）を堆積し、前記スペーサ材料（８７）が前記最小構造サイズ（λ）未満の所定の厚み（ｔＨ、ｔＶ）になるまで堆積し続けることと、
前記スペーサ材料（８７）を異方性エッチングし、前記水平な面（８２、８４）から前記スペーサ材料（８７）を選択的に除去することで、前記スペーサ材料（８７）が前記垂直な側壁面（８６）上に残り、前記水平な面（８２、８４）上に複数のサブリソグラフィスペーサ（８３）を定義することにより、前記最小構造サイズ（λ）内の構造の密度を高め、前記サブリソグラフィスペーサ（８３）を前記最小構造サイズ（λ）未満の厚み（ｔＶ）にすることと、
選択的に、前記堆積することと前記異方性エッチングすることとを繰り返し、以前に定義された前記サブリソグラフィスペーサ（８３）上に、前記最小構造サイズ（λ）未満の厚み（ｔＨ、ｔＶ）を有するサブリソグラフィスペーサ（９３）をさらに定義することによって、前記最小構造サイズ（λ）内の前記構造の密度をさらに高めることと、を含む方法。
【００７１】
（１３）前記サブリソグラフィスペーサ（８３、９３）は、金属、導電性金属、半導体材料、シリコンおよび誘電体材料からなるグループから選択される材料から形成される（１２）に記載の方法。
【００７２】
（１４）前記基板（７１）は、金属、導電性金属、半導体材料、シリコン、誘電体材料およびガラスからなるグループから選択される材料から形成される（１２）に記載の方法。
【００７３】
（１５）前記最小構造サイズ（λ）内の前記構造の密度は２．０より大きい（１２）に記載の方法。
【００７４】
（１６）前記最小構造サイズ（λ）の２倍の周期内の前記構造の密度は３．０より大きい（１２）に記載の方法。
【００７５】
（１７）前記構造層（８０）は、金属、導電性金属、半導体材料、シリコン、誘電体材料およびガラスからなるグループから選択される材料を有する（１２）に記載の方法。
【００７６】
（１８）前記異方性エッチングステップを完了した後に、前記構造（９２）、前記サブリソグラフィスペーサ（８３、９３）および前記基板（７１）上の全ての凹部領域を完全に覆う埋込み材料（３７、６７）を堆積することと、
前記埋込み材料（３７、６７）、前記構造（９２）および前記サブリソグラフィスペーサ（８３、９３）を平坦化することにより、実質的に平坦な面（ｐ）を形成し埋込みスペーサ（３９、６９）を定義することと、をさらに含む（１２）に記載の方法。
【００７７】
（１９）前記平坦化することは、化学機械平坦化を含む（１８）に記載の方法。
【００７８】
（２０）前記埋込みスペーサ（３９、６９）は、金属、導電性金属、半導体材料、シリコンおよび誘電体材料からなるグループから選択される材料からつくられる（１８）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａおよびｂよりなり、ａはリソグラフィシステムの最小分解能の２倍の周期で、その上に線構造を有する従来の基板の断面図であり、ｂは従来の横方向に制御されたエッチングプロセスを用いて線幅を細くした後のａの断面図。
【図２】ａおよびｂよりなり、ａはリソグラフィシステムの最小分解能の２倍の周期の構造を含む格子をその上に有する従来の基板の断面図であり、ｂは従来の横方向に制御されたエッチングプロセスを用いて構造幅を細くした後のａの断面図。
【図３】ａないしｄよりなり、ａは本発明によるマスク層のフォトリソグラフィパターニングの断面図であり、ｂは本発明によるエッチングプロセス後のａのマスク層の断面図であり、ｃおよびｄはそれぞれ、本発明によるエッチングプロセス後にある最小構造サイズを有する構造を含む基板の断面図。
【図４】本発明による、堆積されたスペーサ材料の断面図。
【図５】本発明による、異方性エッチングプロセスによって形成されるサブリソグラフィスペーサの断面図。
【図６】本発明による、図５のサブリソグラフィスペーサ上に堆積された別のスペーサ材料の断面図。
【図７】本発明による、異方性エッチングプロセスによって形成されるさらに別のサブリソグラフィスペーサの断面図。
【図８】本発明による堆積プロセス後の埋込み材料の断面図。
【図９】本発明による平坦化プロセスによって形成される埋込みスペーサの断面図。
【図１０】本発明による堆積プロセス後の埋込み材料の断面図。
【図１１】本発明による平坦化プロセスによって形成される埋込みスペーサの断面図。
【図１２】ａおよびｂよりなり、それぞれ本発明による基板によって支持される構造の形成を示す断面図。
【図１３】本発明による堆積されたスペーサ材料の断面図。
【図１４】本発明による異方性エッチングプロセスによって形成されるサブリソグラフィスペーサの断面図。
【図１５】本発明による異方性エッチングプロセスによって形成されるさらに別のサブリソグラフィスペーサの断面図。
【符号の説明】
１１    基板
１７    マスク層
３１    スペーサ材料
３３，５３    サブリソグラフィスペーサ
【図１】
0004368605.tif 000002
【図２】
0004368605.tif 000003
【図３】
0004368605.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004368605.tif 000008
【図８】
0004368605.tif 000009
【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】
0004368605.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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