(57)【要約】  本発明の実施形態は、共形カーボンベースの材料の堆積に関する。１つの実施形態において、方法は、基板上に所定の厚さを有する犠牲誘電体層を堆積させること、基板の上面を露出させるために犠牲誘電体層の部分を除去することによって基板上にパターン形成された特徴を生成すること、炭化水素源、プラズマ開始ガス、及び希釈ガスを処理チャンバの中へ導入することを含み、ここで、炭化水素源：プラズマ開始ガス：希釈ガスの体積流量は、１：０．５：２．０の比率であり、パターン形成された特徴及び基板の露出された上面上に共形アモルファスカーボン層を堆積させるために、摂氏約３００度から摂氏約５００度の堆積温度においてプラズマを生成すること、パターン形成された特徴の上面及び基板の上面からアモルファスカーボン層を選択的に除去すること、並びにパターン形成された特徴を除去することを含む。【選択図】図４
2016513883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ内で基板上に共形アモルファスカーボン層を生成する方法であって、
基板上に所定の厚さを有する犠牲誘電体層を堆積させること、
前記基板の上面を露出させるために、前記犠牲誘電体層の部分を除去することによって、前記基板上にパターン形成された特徴を生成すること、
炭化水素源、プラズマ開始ガス、及び希釈ガスを前記処理チャンバの中へ導入することを含み、炭化水素源：プラズマ開始ガス：希釈ガスの体積流量の比率は、１：０．５：２０であり、
前記パターン形成された特徴及び前記基板の前記露出された上面上に、共形アモルファスカーボン層を堆積させるために、前記処理チャンバ内でプラズマを生成すること、
前記共形アモルファスカーボン層から生成された側壁スペーサ内に満たされた前記パターン形成された特徴を提供するために、異方性エッチング処理を使用して、前記パターン形成された特徴の上面及び前記基板の前記上面から前記アモルファスカーボン層を選択的に除去すること、並びに
前記犠牲誘電体層から生成された前記パターン形成された特徴を除去することを含む、方法。
【請求項２】
窒素を含んだガスを前記処理チャンバの中に導入することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記窒素を含んだガスは、約１：４０から約１０：１までの範囲内に含まれる、炭化水素源に対する窒素を含んだガスの比率において導入され得る、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記炭化水素源は、一般的化学式ＣｘＨｙを有する１以上の炭化水素化合物を含み、ｘは１から２０までの範囲内に含まれ、かつｙは１から２０までの範囲内に含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記炭化水素化合物は、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、プロピン（Ｃ３Ｈ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）、ブチレン（Ｃ４Ｈ８）、ブチン（Ｃ４Ｈ６）、フェニルアセチレン（Ｃ８Ｈ６）、又はそれらの組み合わせを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記炭化水素源は、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブチン（Ｃ４Ｈ６）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）及びその異性体であるイソブタン、ペンタン（Ｃ５Ｈ１２）及びその異性体であるイソペンタン及びネオペンタン、ヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）及びその異性体である２‐メチルペンタン、３‐メチルペンタン、２，３‐ジメチルブタン、及び２，２‐ジメチルブタン、エチレン、プロピレン、ブチレン及びその異性体、ペンテン及びその異性体、ブタジエン、イソプレーン、ペンタジエン、ヘキサジエン、モノフルオロエチレン、ジフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、モノクロロエチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、プロピン（Ｃ３Ｈ４）、ブチレン（Ｃ４Ｈ８）、フェニルアセチレン（Ｃ８Ｈ６）、ビニルアセチレン、及びそれらの誘導体、ベンゼン、スチレン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、アセトフェノン、安息香酸メチル、酢酸フェニル、フェノール、クレゾール、フラン、アルファ‐テルピネン、シメン、１，１，３，３‐テトラメチルブチルベンゼン、ｔ‐ブチルエーテル、ｔ‐ブチルエチレン、メチル‐メタクリレート、及びｔ‐ブチルフルフリルエーテル、化学式Ｃ３Ｈ２及びＣ５Ｈ４を有する化合物、モノフルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、テトラフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、四塩化炭素（ＣＣｌ４）、ジヨードメタン（ＣＨ２Ｉ２）、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、臭化トリクロロメタン（ＢｒＣＣｌ３）、１，１‐ジクロロエチレン、ブロモベンゼン、並びにそれらの組み合わせ、から成るグループから選択された１以上の炭化水素化合物を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記炭化水素源は、窒素を含んだ炭化水素源である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記窒素を含んだ炭化水素源は化学式ＣｘＨｙＮｚによって表され、ｘは１から１２までの範囲内に含まれ、ｙは２から２０までの範囲内に含まれ、かつｚは１から１０までの範囲内に含まれる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記窒素を含んだ炭化水素源は、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン（ＴＭＡ）、トリエチルアミン、アニリン、キノリン、ピリジン、アクリロニトリル、ベンゾニトリル、及びそれらの組み合わせ、から成るグループから選択された１以上の窒素を含んだ炭化水素化合物を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アモルファスカーボン層は、約０．１パーセントの窒素から約１０パーセントの窒素までの範囲内に含まれる炭素：窒素の比率を有する、窒素でドープされたアモルファスカーボンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
処理チャンバ内で基板上に共形アモルファスカーボン層を生成する方法であって、
基板の上面上にパターン形成された特徴を生成すること、
前記パターン形成された特徴上及び前記基板の露出された上面上に共形犠牲誘電体層を堆積させること、
前記犠牲誘電体層から生成された第１の側壁スペーサ内に満たされた前記パターン形成された特徴を提供するために、前記パターン形成された特徴の上面及び前記基板の前記露出された上面から、前記犠牲誘電体層を選択的に除去すること、
前記第１の側壁スペーサに隣接する、又は前記第１の側壁スペーサに接触する第２の側壁スペーサを生成することであって、
炭化水素源、プラズマ開始ガス、及び希釈ガスを前記処理チャンバの中に導入することを含み、炭化水素源：プラズマ開始ガス：希釈ガスの体積流量の比率は、１：０．５：２０であり、
前記パターン形成された特徴上及び前記基板の前記露出された上面上に共形アモルファスカーボン層を堆積させるために、摂氏約３００度から摂氏約５００度までの範囲内に含まれる堆積温度において、前記処理チャンバ内でプラズマを生成すること、
異方性エッチング処理を使用して、前記パターン形成された特徴の前記上面及び前記基板の前記上面から、前記アモルファスカーボン層を選択的に除去することを含む、第２の側壁スペーサを生成すること、並びに
前記第１の側壁スペーサ内に満たされた前記パターン形成された特徴を除去することを含む、方法。
【請求項１２】
前記第１の側壁スペーサに隣接する、又は前記第１の側壁スペーサに接触する第２の側壁スペーサを生成することは、
窒素を含んだガスを前記処理チャンバの中に導入することを更に含み、前記窒素を含んだガスは、約１：４０から約１０：１までの範囲内に含まれる炭化水素源に対する窒素を含んだガスの比率において導入される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記炭化水素源は、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブチン（Ｃ４Ｈ６）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）及びその異性体であるイソブタン、ペンタン（Ｃ５Ｈ１２）及びその異性体であるイソペンタン及びネオペンタン、ヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）及びその異性体である２‐メチルペンタン、３‐メチルペンタン、２，３‐ジメチルブタン、及び２，２‐ジメチルブタン、エチレン、プロピレン、ブチレン及びその異性体、ペンテン及びその異性体、ブタジエン、イソプレーン、ペンタジエン、ヘキサジエン、モノフルオロエチレン、ジフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、モノクロロエチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、プロピン（Ｃ３Ｈ４）、ブチレン（Ｃ４Ｈ８）、フェニルアセチレン（Ｃ８Ｈ６）、ビニルアセチレン、及びそれらの誘導体、ベンゼン、スチレン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、アセトフェノン、安息香酸メチル、酢酸フェニル、フェノール、クレゾール、フラン、アルファ‐テルピネン、シメン、１，１，３，３‐テトラメチルブチルベンゼン、ｔ‐ブチルエーテル、ｔ‐ブチルエチレン、メチル‐メタクリレート、及びｔ‐ブチルフルフリルエーテル、化学式Ｃ３Ｈ２及びＣ５Ｈ４を有する化合物、モノフルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、テトラフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、四塩化炭素（ＣＣｌ４）、ジヨードメタン（ＣＨ２Ｉ２）、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、臭化トリクロロメタン（ＢｒＣＣｌ３）、１，１‐ジクロロエチレン、ブロモベンゼン、並びにそれらの組み合わせ、から成るグループから選択された１以上の炭化水素化合物を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記炭化水素源は窒素を含んだ炭化水素源であり、かつ前記窒素を含んだ炭化水素源は、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン（ＴＭＡ）、トリエチルアミン、アニリン、キノリン、ピリジン、アクリロニトリル、ベンゾニトリル、及びそれらの組み合わせ、から成るグループから選択された１以上の窒素を含んだ炭化水素化合物を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記共形アモルファスカーボン層は、約０．１パーセントの窒素から約１０パーセントの窒素までの範囲内に含まれる炭素：窒素の比率を有する、窒素でドープされたアモルファスカーボンである、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して、集積回路の製造に関し、かつ特に、エッチング処理の間のハードマスクスペーサの側壁を保護するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）のサイズを低減することは、改良された性能、増加された容量、及び／又は低減された費用をもたらす。各々のサイズ低減は、ＩＣを生成するためのより洗練された技術を必要とする。一般的には、フォトリソグラフィーが、基板上でＩＣをパターン形成するために使用される。ＩＣの例示的な１つの特徴は、金属、半導体、又は絶縁体であり得る材料の線である。線幅は線の幅であり、かつその間隔は隣接する線の間の距離である。ピッチは、２つの隣接する線上の同じ点の間の距離であると定義される。ピッチは、線幅及び間隔の合計に等しい。しかしながら、光学及び光又は放射波長などの要因のために、フォトリソグラフィー技術は、それ未満において特徴を特定のフォトリソグラフィー技術が確実に生成し得ない、最小ピッチを有する。それ故、フォトリソグラフィー技術の最小ピッチは、特徴のサイズ低減を制限し得る。
【０００３】
ダブルパターニング処理が、３倍及びそれを超越した特徴のパターン形成において広く採用されている。自己整合ダブルパターニング（ＳＡＤＰ）は、フォトリソグラフィー技術の能力を最小ピッチを超えて伸ばすために使用される１つのダブルパターニング処理である。そのような方法は、図１Ａから図１Ｆにおいて示されている。図１Ａを参照すると、パターンが形成された基本的特徴１０２は、標準的なフォトリソグラフィー及びエッチング技術を使用して、基板１００上の誘電体層１１４上の犠牲構成材料から生成される。パターン形成された特徴は、しばしば、プレイスホルダー（ｐｌａｃｅｈｏｌｄｅｒｓ）又はコア（ｃｏｒｅｓ）と呼ばれ、かつ高解像度フォトマスクを使用するフォトリソグラフィーシステムの光学的解像度の近くの線幅及び／又は間隔を有する。図１Ｂにおいて示されるように、ハードマスク材料の共形層１０６は、基本的特徴１０２上に引き続いて堆積される。その後、ハードマスクスペーサ１０８は、図１Ｃにおいて示されるように、２つの側壁間の底部において堆積されたハードマスク材料を除去するのみならず、パターン形成された基本的特徴１０２の上端上に堆積されたハードマスク材料を開くために、異方性プラズマエッチングを用いて、水平表面からのハードマスク材料を好ましくはエッチングすることによって、基本的特徴１０２の側部上に生成される。その後、パターン形成された基本的特徴１０２は除去され得、後にハードマスクスペーサ１０８を残す（図１Ｄ参照）。このポイントにおいて、ハードマスクスペーサ１０８は、図１Ｅにおいて示されるように、誘電体リブ１１６を生成するために、誘電体層１１４にパターンを移送するためのエッチングマスクとして使用され得る。ハードマスクスペーサ１０８は、引き続いて除去される（図１Ｆ参照）。それ故、誘電体リブ１１６の密度は、フォトリソグラフィーでパターン形成された基本的特徴１０２のそれの２倍であり、かつ誘電体リブ１１６のピッチはパターン形成された基本的特徴１０２のピッチの半分である。
【０００４】
現在、ハードマスクスペーサ１０８は、酸化ケイ素などのエッチング可能な材料を使用して、原子層堆積（ＡＬＤ）によって生成される。これらの酸化物は、典型的には、非常に低い温度（例えば、摂氏２００度未満）で堆積される。結果として、これらのハードマスクスペーサは、高温の用途には適さない。加えて、堆積された材料の質は低く、次のエッチング化学に対して低い密度及び低い機械的強度並びに低減された耐化学性を提供する。更に、酸化物のスペーサ材料は、エッチングの後の除去に対して湿ったクリーンな処理を必要とする。湿ったクリーンは、典型的に、ＣＤ損失及びアンダーカット問題（ｕｎｄｅｒ‐ｃｕｔ  ｉｓｓｕｅ）をもたらす、等方性処理である。それ故、乾燥した剥離性のスペーサ材料が、非常に望ましい。
【０００５】
アモルファスカーボンは、従来の乾式アッシング処理を使用するその容易な剥離性のために、エッチングハードマスク材料に対する適切な代替物であった。これは、ＳｉＯ２、ＳｉＮなどの他の周囲の材料に影響を与えることなく、炭素フィルムの選択的な除去を可能にする。アモルファスカーボン堆積における主要な難題の１つは、最小パターンローディング効果、間隙充填、並びに高アスペクト比の構造上での充填及び平坦化能力を有する、共形性を獲得することである。
【０００６】
それ故、密度、硬度、弾性率などの機械的特性を保持する一方で、最小又はパターン形成されないマイクロローディングを有する、高度な共形アモルファスカーボンフィルムを堆積させる、改良された方法が必要となる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施形態は、極端な共形性を有するカーボンベースの材料に関する。１つの実施形態において、方法は、基板上で所定の厚さを有する犠牲誘電体層を堆積させること、基板の上面を露出させるために犠牲誘電体層の部分を除去することによって基板上にパターン形成された特徴を生成すること、炭化水素源、プラズマ開始ガス、及び希釈ガスを処理チャンバの中へ導入することを含み、ここで、炭化水素源：プラズマ開始ガス：希釈ガスの体積流量は、１：０．５：２０の比率にあり、パターン形成された特徴及び基板の露出された上面上に共形アモルファスカーボン層を堆積させるために、摂氏約３００度から摂氏約５００度までの堆積温度において処理チャンバ内にプラズマを生成すること、共形アモルファスカーボン層から生成された側壁のスペーサ内に満たされたパターン形成された特徴を提供するために、異方性エッチング処理を使用して、パターン形成された特徴の上面及び基板の上面からアモルファスカーボン層を選択的に除去すること、並びに犠牲誘電体層から生成されたパターン形成された特徴を除去することを含む。
【０００８】
別の実施形態において、処理チャンバ内で基板上に共形アモルファスカーボン層を生成する方法が提供される。方法は、基板の上面上にパターン形成された特徴を生成すること、パターン形成された特徴及び基板の露出された上面上に共形犠牲誘電体層を堆積させること、犠牲誘電体層から生成された第１の側壁のスペーサ内に満たされたパターン形成された特徴を提供するために、パターン形成された特徴の上面及び基板の露出された上面から犠牲誘電体層を選択的に除去すること、第１の側壁スペーサと隣接する、又は第１の側壁スペーサと接触する第２の側壁スペーサを生成すること、炭化水素源、プラズマ開始ガス、及び希釈ガスを処理チャンバの中へ導入することを含み、ここで、炭化水素源：プラズマ開始ガス：希釈ガスの体積流量は、１：０．５：２０の比率にあり、パターン形成された特徴及び基板の露出された上面上に共形アモルファスカーボン層を堆積させるために、摂氏約３００度から摂氏約５００度までの堆積温度において処理チャンバ内にプラズマを生成すること、異方性エッチング処理を使用して、パターン形成された特徴の上面及び基板の上面からアモルファスカーボン層を選択的に除去すること、並びに第１の側壁スペーサ内に満たされたパターン形成された特徴を除去することを含む。
【０００９】
本発明の上述の特徴が詳細に理解され得るやり方において、上で短く要約された本発明のより具体的な説明が、実施形態に言及することによって認識され、それらのうちのいくつかは、添付の図面の中において示される。これらの実施形態のいくつかを、添付の図面に示す。しかし、本発明は他の等しく有効な実施形態も許容し得るため、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、したがって本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】
【００１０】
【図１Ａ】従来のダブルパターニング処理を表す断面図である。
【図１Ｂ】従来のダブルパターニング処理を表す断面図である。
【図１Ｃ】従来のダブルパターニング処理を表す断面図である。
【図１Ｄ】従来のダブルパターニング処理を表す断面図である。
【図１Ｅ】従来のダブルパターニング処理を表す断面図である。
【図１Ｆ】従来のダブルパターニング処理を表す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による、例示的な一パターニング処理に関連するステップを描いている流れ図である。
【図３Ａ】図２において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図３Ｂ】図２において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図３Ｃ】図２において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図３Ｄ】図２において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図３Ｅ】図２において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態による、例示的な一パターニング処理に関連するステップを描いている流れ図である。
【図５Ａ】図４において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図５Ｂ】図４において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図５Ｃ】図４において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図５Ｄ】図４において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図５Ｅ】図４において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図５Ｆ】図４において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図５Ｇ】図４において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【図５Ｈ】図４において説明される流れ図によって生成された構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態は、極端な共形性を有するカーボンベースの材料に関する。様々な実施形態において、アモルファスカーボンなどの極端な共形性を有するカーボンベースの材料が、高解像度のフォトマスクを使用してパターン形成された犠牲構造材料の特徴の上に堆積される。一実施例において、極端な共形性を有するカーボンベースの材料は、灰化処理又はエッチング処理の間に保護層として働き、カーボンベースのスペーサによって露出される上面、及びカーボンベースのスペーサによって保護される側壁を有する犠牲構造材料を残す。犠牲構造材料の除去に際して、残っているカーボンベースのスペーサは、下層又は構造体をエッチングするためのハードマスクとして機能し得る。本明細書において説明される処理が、主として、カーボンベースの材料を使用するスペーサ用途に関する一方で、本発明の改良された処理は、また、間隙充填、高温イオン注入のためのハードマスク、半導体装置のために収縮する特徴孔、若しくは半導体デバイスのための保護、又はデバイスノードのためのラインエッジラフネス（ｌｉｎｅ  ｅｄｇｅ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）の回復などの、共形アモルファスカーボンフィルムを必要とし得る他の用途に適用可能である。
【００１２】
本発明の実施形態は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバなどの任意の適切な処理チャンバを使用して実行され得る。処理チャンバは、基板処理システムの中へ組み込まれ得る。本発明を実施するために使用され得る例示的な基板処理システムは、本明細書において参照されることによって組み込まれる、２００２年の４月２日に発行されたＳａｌｖａｄｏｒらの同一出願人による米国特許番号６，３６４，９５４において説明されている。適切なシステムの実施例は、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社から購入することが可能な、ＤｘＺＴＭ処理チャンバを使用し得るＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）システム、ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ５０００（登録商標）システム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ  ＴＭシステム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ  ＧＴＴＭ、及びＰＲＯＤＵＣＥＲ  ＳＥＴＭ処理チャンバを含む。他の製造業者から購入可能なものを含んで、他の堆積処理システムが、本明細書において説明される実施形態を実施するために適合され得ることは、熟慮されている。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態による、例示的な自己整合ダブルパターニング（ＳＡＤＰ）処理に関連するステップを描いている流れ図である。図３Ａから図３Ｅは、図２において説明されるステップによって生成された構造体の断面図である。自己整合ダブルパターニング処理が、例示的な目的のために選ばれることは、熟慮されている。本発明の概念は、自己整合トリプルパターニング（ＳＡＴＰ）処理、自己整合四重パターニング（ＳＡＱＰ）処理、ビア／ホール（ａ  ｖｉａ／ｈｏｌｅ）収縮処理、バックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）などの、他の堆積処理又はパターニングスキームに等しく適用可能であり、それらは、ＮＡＮＤフラッシュアプリケーション、ＤＲＡＭアプリケーション、又はＣＭＯＳアプリケーションなどの様々な半導体処理において必要とされるように、保護スペーサ又は保護犠牲層の使用を必要とし得る。
【００１４】
処理２００は、基板３００上に犠牲構造層３２０を生成することによって、ボックス２０２において開始する。犠牲構造層３２０は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、又は多結晶シリコンなどの、シリコンベースの材料であり得る。犠牲構造層３２０のために使用される材料の選択は、その上に生成される共形保護層に関するエッチング／灰化速度に応じて変化し得ることが、熟慮されている。
【００１５】
図示されていない一方で、１以上の反射防止膜層が、リソグラフィーパターニング処理の間に光の反射を制御するために、犠牲構造層３２０上に堆積され得る。適切な反射防止膜層は、二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、又はそれらの組み合わせを含み得る。例示的な反射防止膜層の１つは、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社から購入可能なＤＡＲＣＴＭ材料であり得る。
【００１６】
基板３００は、示されているように実質的に平坦な表面３２３を有し得る。代替的に、基板３００は、パターン形成された構造体を有し得、表面はトレンチ、孔、又はそれらの中に生成されたビアを有する。基板３００が単体として示されている一方で、基板３００は、金属コンタクト、トレンチ分離、ゲート、ビット線、又は任意の他の配線の特徴などの、半導体デバイスを生成することにおいて使用される１以上の材料を含み得る。一実施形態において、基板３００は、半導体デバイスを製造するために利用される、１以上の金属層、１以上の誘電体材料、半導体材料、及びそれらの組み合わせを含み得る。例えば、基板３００は、用途に応じて、酸化物材料、窒化物材料、多結晶シリコン材料、又は同様なものを含み得る。メモリ応用が望ましい場合において、基板３００は、間にサンドウィッチされる多結晶シリコンを有するか又は有しないかに関わらず、シリコン基板材料、酸化物材料、及び窒化物材料を含み得る。
【００１７】
幾つかの実施形態において、基板３００は、（図示せぬ）基板の表面上に堆積された、複数の交互的な酸化物及び窒化物材料（すなわち、酸化物‐窒化物‐酸化物（ＯＮＯ））、１以上の酸化物若しくは窒化物材料、多結晶シリコン若しくはアモルファスシリコン材料、アモルファスシリコンと交互的な酸化物、多結晶シリコンと交互的な酸化物、ドープされたシリコンと交互的なドープされていないシリコン、ドープされた多結晶シリコンと交互的なドープされていない多結晶シリコン、又はドープされたアモルファスシリコンと交互的なドープされていないアモルファスシリコンを含み得る。基板３００は、以下のもののうちの１以上を含む材料又は層のスタックであり得る。すなわち、結晶性シリコン、シリコン酸化物、シリコン酸素窒化物、シリコン窒化物、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、タングステン、チタニウム窒化物、ドープされた若しくはドープされていない多結晶シリコン、ドープされた若しくはドープされていないシリコンウエハ、及びパターン形成された若しくはパターン形成されていないウエハ、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされたシリコン酸化物、シリコン窒化物、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイア、低誘電率誘電体、及びそれらの組み合わせである。
【００１８】
ボックス２０４において、フォトレジスト材料などのレジスト層３３０が、犠牲構造層３２０上に堆積され、かつ図３Ａにおいて示されるように、望ましいピッチでパターン形成される。
【００１９】
ボックス２０６において、犠牲構造層３２０から生成されたパターン形成された特徴３２１は、図３Ｂにおいて示されるように、標準的なフォトリソグラフィー及びエッチング技術によって、レジスト層３３０をマスクとして使用して、基板３００上に生成される。パターン形成された特徴は、時々、プレイスホルダー、マンドレル、又はコアと呼ばれ、かつ使用されるフォトレジスト材料に基づいて、特定の線幅及び／又は間隔を有する。パターン形成された特徴３２１の幅は、レジスト層３３０をトリミング処理に委ねることによって調整され得る。パターン形成が犠牲構造層３２０の中へ移送された後に、任意の残留フォトレジスト及びハードマスク材料（もし使用されるなら）は、適切なフォトレジスト除去処理を使用して除去される。
【００２０】
ボックス２０８において、カーボンベースの保護層３４０が、図３Ｃにおいて示されるように、パターン形成された特徴３２１、及び基板３００の露出されている表面上に共形的に、又は実質的に共形的に堆積される。カーボンベースの保護層３４０は、以下において議論される新規な処理条件を使用して堆積される場合に、少なくとも約８０パーセント以上、例えば約１００パーセント以上、１２０パーセントなどのステップカバレッジを獲得する。カーボンベースの保護層３４０の厚さは、約５オングストローム及び約２００オングストロームの間であり得る。一実施形態において、カーボンベースの保護層は、アモルファスカーボン（ａ‐Ｃ）層である。アモルファスカーボンは、窒素でドープされていないか、又は窒素でドープされている。一実施例において、カーボンベースの保護層３４０は、窒素でドープされたアモルファスカーボン層である。窒素でドープされたアモルファスカーボン層は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）処理などの任意の適切な堆積技術によって堆積され得る。一実施形態において、窒素でドープされたアモルファスカーボン層は、とりわけ、炭化水素源、Ｎ２若しくはＮＨ３などの窒素を含んだガス、プラズマ開始ガス、及び希釈ガスをＰＥＣＶＤチャンバの中へ流すことによって堆積され得る。別の実施形態において、窒素でドープされたアモルファスカーボン層は、とりわけ、炭化水素源、窒素を含んだ炭化水素源、プラズマ開始ガス、及び希釈ガスをＰＥＣＶＤチャンバの中へ流すことによって堆積され得る。更に別の実施形態において、窒素を含んだ炭化水素源、プラズマ開始ガス、及び希釈ガスは、ＰＥＣＶＤチャンバの中へ流されて、パターン形成された特徴３２１、及び基板３００の露出されている表面上に、窒素でドープされたアモルファスカーボン保護層を生成する。
【００２１】
炭化水素源は、１以上の炭化水素化合物の混合物であり得る。炭化水素源は、以下において更に議論されるように、気相の炭化水素化合物、及び／又は液相の炭化水素化合物及びキャリアガスの蒸気を含んだ混合ガスを含み得る。プラズマ開始ガスは、容易にイオン化されるためにヘリウムであり得るが、アルゴンなどの他のガスがまた使用され得る。希釈ガスは、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの、容易にイオン化される、比較的重く、かつ不活性のガスであり得る。後に議論されるように、幾つかの場合において、付加的な水素希釈が、フィルム密度を更に増加させるために導入され得る。
【００２２】
炭化水素化合物は、フッ素‐、酸素‐、ヒドロキシル基‐、及びボロンを含んだ炭化水素化合物の誘導体を含む、部分的に又は完全にドープされた炭化水素化合物の誘導体であり得る。炭化水素化合物は、窒素を含み得、又はアンモニアなどの窒素を含んだガスを伴って堆積され得、又は炭化水素化合物は、フッ素及び酸素などの置換基を有し得る。概して、炭化水素源に含まれ得る炭化水素化合物若しくはそれらの誘導体は、化学式ＣｘＨｙによって表され得、ここで、ｘは１及び２０の間の範囲を有し、かつｙは１及び２０の間の範囲を有する。別の実施形態において、炭化水素源に含まれ得る炭化水素化合物又はそれらの誘導体は、化学式ＣｘＨｙＦｚによって表され得、ここで、ｘは１及び２４の間の範囲を有し、ｙは０及び５０の間の範囲を有し、かつｚは０及び５０の間の範囲を有し、かつｙ＋ｚに対するｘの比率は、１：２以上である。更に別の実施形態において、炭化水素源は、酸素及び／又は窒素に置換された化合物に対して、化学式ＣａＨｂＯｃＦｄＮｅによって表され得、ここで、ａは１及び２４の間の範囲を有し、ｂは０及び５０の間の範囲を有し、ｃは０及び１０の間の範囲を有し、ｄは０及び５０の間の範囲を有しｅは０及び１０の間の範囲を有し、かつｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅに対するａの比率は、１：２以上である。
【００２３】
適切な炭化水素化合物は、以下の化合物の１以上を含む。例えば、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）及びその異性体であるイソブタン、ペンタン（Ｃ５Ｈ１２）及びその異性体であるイソペンタン及びネオペンタン、ヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）及びその異性体である２‐メチルペンタン、３‐メチルペンタン、２，３‐ジメチルブタン、並びに２，２‐ジメチルブタンなどのアルカンである。付加的な適切な炭化水素は、エチレン、プロピレン、ブチレン及びその異性体、ペンテン及びその異性体などのアルケン、ブタジエン、イソプレーン、ペンタジエン、ヘキサジエンなどのジエン、並びにモノフルオロエチレン、ジフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、モノクロロエチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレンなどを含むハロゲン化アルケンを含み得る。また、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、プロピン（Ｃ３Ｈ４）、ブチン（Ｃ４Ｈ６）、ビニルアセチレン、及びそれらの誘導体などのアルキンが、炭素前駆体として使用され得る。付加的に、ベンゼン、スチレン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、アセトフェノン、安息香酸メチル、酢酸フェニル、フェニルアセチレン（Ｃ８Ｈ６）、フェノール、クレゾール、フラン、アルファ‐テルピネン、シメン、１，１，３，３‐テトラメチルブチルベンゼン、ｔ‐ブチルエーテル、ｔ‐ブチルエチレン、メチル‐メタクリレート、及びｔ‐ブチルフルフリルエーテルなどの環状炭化水素、化学式Ｃ３Ｈ２及びＣ５Ｈ４を有する化合物、モノフルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、テトラフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼンを含むハロゲン化芳香族化合物、並びに同様なものが、使用され得る。四塩化炭素（ＣＣｌ４）、ジヨードメタン（ＣＨ２Ｉ２）、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、臭化トリクロロメタン（ＢｒＣＣｌ３）、１，１‐ジクロロエチレン、ブロモベンゼン、又はそれらの誘導体などのハロゲン化炭化水素が、また、使用され得る。
【００２４】
炭化水素化合物の適切な誘導体の例は、フッ素化アルカン、ハロゲン化アルカン、及びハロゲン化芳香族化合物を含み得るが、それらに限定されるものではない。フッ素化アルカンは、モノフルオロメタン、ジフルオロメタン、トリフルオロメタン、テトラフルオロメタン、モノフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、ヘキサフルオロエタン、モノフルオロプロパン、トリフルオロプロパン、ペンタフルオロプロパン、ペルフルオロプロパン、モノフルオロブタン、トリフルオロブタン、テトラフルオロブタン、オクタフルオロブタン、ジフルオロブタン、モノフルオロペンタン、ペンタフルオロペンタン、テトラフルオロヘキサン、テトラフルオロヘプタン、ヘキサフルオロヘプタン、ジフルオロオクタン、ペンタフルオロオクタン、ジフルオロテトラフルオロオクタン、モノフルオロノナン、ヘキサフルオロノナン、ジフルオロデカン、ペンタフルオロデカン、及び同様なものを含み得るが、それらに限定されるものではない。ハロゲン化アルカンは、モノフルオロエチレン、ジフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、モノクロロエチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、及び同様なものを含み得るが、それらに限定されるものではない。ハロゲン化芳香族化合物は、モノフルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、テトラフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、及び同様なものを含み得るが、それらに限定されるものではない。
【００２５】
窒素を含む炭化水素源に含まれ得る窒素を含む炭化水素化合物又はそれらの誘導体は、化学式ＣｘＨｙＮｚによって表され得、ここで、ｘは１及び１２の間の範囲を有し、ｙは２及び２０の間の範囲を有し、かつｚは１及び１０の間の範囲を有する。適切な窒素を含む炭化水素化合物は、以下の化合物の１以上を含み得る。すなわち、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン（ＴＭＡ）、トリエチルアミン、キノリン、イミダゾール、ビニルイミダゾール、アセトニトリル、アクリロニトリル、アニリン、ピロール、ピリジン、ピペリジン、及びベンゾニトリルである。
【００２６】
特定の実施形態において、ベンズアルデヒド、アセトフェノン、アニソール、ジエチルエーテル、アセトン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エタノールアミン、クレゾール、モルホリン、又はジビニルエーテルなどの酸素を含んだ炭化水素化合物が、また、アモルファスカーボンフィルムの堆積において使用され得る。
【００２７】
プラズマ開始ガスは、炭化水素化合物及びプラズマが堆積を始めるように開始される前、及び／又はそれと同時に、ＰＥＣＶＤチャンバの中へ導入され得る。プラズマ開始ガスは、ヘリウムガス、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、及びそれらの組み合わせを含む高イオン化ポテンシャルガス（ａ  ｈｉｇｈ  ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｇａｓ）であり得るが、それらに限定されるものではない。プラズマ開始ガスは、また、ヘリウムガス、窒素ガス、又はアルゴンガスなどの不活性ガスであり得る。ガスに対する適切なイオン化ポテンシャルは、約５ｅＶ（エレクトロンボルト）から２５ｅＶまでの間である。プラズマ開始ガスは、窒素を含んだ炭化水素源及び／又は炭化水素源に先立ってＰＥＣＶＤチャンバの中へ導入され得、それは、安定したプラズマが生成されることを可能にし、かつアーク放電の機会を低減する。
【００２８】
不活性ガスは、典型的には、炭化水素源、プラズマ開始ガス、窒素を含んだ炭化水素源、又はそれらの組み合わせと共に流れる希釈ガス又はキャリアガスとして使用される。適切な希釈ガスは、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、クリプトン、キセノンなどの希ガス、又は任意のそれらの組み合わせを含み得る。一実施例において、アルゴンは、経済的な理由で希釈ガスとして使用される。Ａｒ、Ｈｅ、及びＮ２は、アモルファスカーボン層の密度及び堆積速度を制御するために使用され得る。幾つかの場合において、Ｈ２及び／又はＮＨ３の付加が、アモルファスカーボン層の水素率を制御するために使用され得る。アセチレン（Ｃ２Ｈ２）などのアルキン又はプロピレンなどのアルケンが炭化水素源として使用される場合において、キャリアガスは堆積の間に使用されないかもしれない。
【００２９】
アモルファスカーボンの共形性は、前駆体及び堆積条件の選択によって最適化され得る。概して、より低いＨ：Ｃの比率（＜１：１の比率）を有する前駆体は、より高い共形性を生み出す。共形アモルファスカーボンフィルムの堆積のための例示的な処理条件が、以下に説明される。
【００３０】
炭化水素源、窒素を含んでいるガス、及び希釈ガスが、窒素でドープされたアモルファスカーボンを堆積させるために、ＰＥＣＶＤチャンバの中へ導入され得る。炭化水素源は、上述されたように、任意の適切な炭化水素化合物であり得る。液体の炭化水素源が使用される場合に、前駆体の流れは、約５０ｍｇ／分から約１０００ｍｇ／分の間であり得る。気体の炭化水素源が使用される場合に、前駆体の流れは、約１００ｓｃｃｍから約５０００ｓｃｃｍの間であり得、例えば、約２００ｓｃｃｍから約６００ｓｃｃｍまでである。キャリアガスが使用される場合に、キャリアガスの流れは、約５００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍの間であり得る。プラズマ開始ガスは、上述されたように、任意の適切なプラズマ開始ガスであり得、かつ約０ｓｃｃｍから約５０，０００ｓｃｃｍまでの流量、例えば、約４００ｓｃｃｍから約８，０００ｓｃｃｍまでの流量で流され得る。希釈ガスは、上述されたように、任意の希釈ガスであり得、かつ約０ｓｃｃｍから約５，０００ｓｃｃｍまでの流量、例えば、約５００ｓｃｃｍから約１，０００ｓｃｃｍまでの流量で供給され得る。
【００３１】
様々な実施形態において、窒素を含んだガスは、約１：１００から約２０：１、例えば、約１：４０から約１０：１までの炭化水素源に対する窒素を含んだガスの比率において導入され得る。希釈ガスは、約２：１から約４０：１、例えば、約２０：１から約３０：１までの炭化水素源に対する希釈ガスの比率において導入され得る。一実施形態において、炭化水素源：窒素を含んだガス：プラズマ開始ガス：希釈ガスの体積流量の比率は、例えば、約１：１：０．５：２０、例えば、約１：０．５：０．５：２０、例えば、約１：０．２：０．５：２０、例えば、約１：０．２：０．５：３０、例えば、約１：０．２：０．５：４０の比率である。
【００３２】
窒素を含んだ炭化水素源（上述のように）が使用される場合に、窒素を含んだ炭化水素ガスは、約１０ｓｃｃｍから約２，０００ｓｃｃｍ、例えば、約５００ｓｃｃｍから約１，５００ｓｃｃｍまでの流量において流され得る。窒素を含んだ炭化水素源が液体の前駆体である場合に、窒素を含んだ炭化水素源の流量は、１５ｍｇ／分から２，０００ｍｇ／分、例えば、１００ｍｇ／分から１，０００ｍｇ／分の間であり得る。一実施形態において、窒素を含んだ炭化水素源：プラズマ開始ガス：希釈ガスの体積流量の比率は、例えば、約１：０．５：２０、例えば、約１：０．２：２０、例えば、約１：０．８：２０、例えば、約１：１：２０、例えば、約１：０．５：３０、例えば、約１：０．５：４０の比率である。
【００３３】
堆積の間に、基板温度は、結果としてのフィルムの吸収係数を最小化するために、摂氏約７５度から摂氏約６５０度までの間、例えば、摂氏約２００度から摂氏約５５０度までの間、例えば、摂氏３００度から摂氏４８０度までの間に維持され得る。処理チャンバは、約１００ｍＴｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒ、例えば、約２Ｔｏｒｒから約１５Ｔｏｒｒ、例えば、約８Ｔｏｒｒ以上、例えば、約２０Ｔｏｒｒのチャンバ圧力において維持され得る。プラズマは、約０．００１Ｗ／ｃｍ２から約５Ｗ／ｃｍ２、例えば、約０．０１Ｗ／ｃｍ２から約１Ｗ／ｃｍ２、例えば、約０．０４Ｗ／ｃｍ２から約０．０７Ｗ／ｃｍ２の基板表面領域に対する電力密度において、ＲＦ電力を適用することによって生成され得る。電力適用は、３００ｍｍの基板に対して、約１Ｗから約２，０００Ｗ、例えば、約１０Ｗから約１００Ｗであり得る。ＲＦ電力は、単一周波数か又は二重周波数のいずれかであり得る。二重周波数ＲＦ電力の適用は、フィルム表面に当たるイオンのエネルギーがフィルム密度に影響を与えるので、流束及びイオンエネルギーの独立した制御を提供すると考えられている。適用されたＲＦ電力、及び１以上の周波数の使用は、基板のサイズ及び使用される装備に基づいて変更され得る。単一周波数の電力が使用される場合に、周波数の電力は、約１００ＫＨｚから約３０ＭＨｚまでの間、例えば、約１３．５６ＭＨｚ以上、例えば、２７ＭＨｚ又は６０ＭＨｚであり得る。二重周波数のＲＦ電力がプラズマを生成するために使用される場合に、混合されたＲＦ電力が使用され得る。混合されたＲＦ電力は、約１０ＭＨｚから約６０ＭＨｚまでの範囲における、例えば、約１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、又は６０ＭＨｚの高周波数の電力を提供し得、同様に、約１０ＫＨｚから約１ＭＨｚまでの範囲における、例えば、約３５０ＫＨｚの低周波数の電力を提供し得る。電極の間隔、すなわち、基板とシャワーヘッドとの間の距離は、約２００ｍｉｌｓから約１０００ｍｉｌｓまで、例えば、約２８０ｍｉｌｓから約３００ｍｉｌｓまでであり得る。
【００３４】
本明細書において議論されるように処理範囲は、窒素でドープされたアモルファスカーボン層に対して、約１０オングストローム／分から約３０，０００オングストローム／分の範囲における、堆積速度を提供する。当業者は、本明細書における開示を読むことによって、種々の堆積速度の、窒素でドープされたアモルファスカーボンフィルムを生み出すために、適切な処理パラメータを計算することができる。堆積された、窒素でドープされたアモルファスカーボン層は、約０．１パーセントの窒素から約１０パーセントの窒素まで、例えば、約２パーセントから約６パーセントまでの範囲の調整可能な炭素：窒素の比率を有する。本明細書において説明される処理によって堆積された、窒素でドープされたアモルファスカーボン材料の実施例が、以下に提供される。
【００３５】
図２に戻って参照すると、ボックス２１０において、ボックス２０８において議論された新規な処理を使用して、カーボンベースの保護層３４０が、パターン形成された特徴３２１上に共形的に堆積された後に、カーボンベースの保護層３４０は、異方的にエッチングされて（垂直なエッチング）、領域３１１において基板３００を露出し、かつパターン形成された特徴３２１の上面を露出し、図３Ｄにおいて示されるように、（カーボンベースの保護層３４０から生成された）カーボンベースの側壁スペーサ３４１によって保護されるパターン形成された特徴３２１をもたらす。
【００３６】
ボックス２１２において、パターン形成された特徴３２１は、従来のプラズマエッチング処理又は他の適切な湿式除去プロセスを使用して除去され、図３Ｅにおいて示されるように、非犠牲カーボンベースの側壁スペーサ３４１を残す。プラズマエッチング処理は、パターン形成された特徴３２１を除去するために、基板３００をフッ素ベースのエッチング化学から生成されたプラズマに接触させることによって実行され得る。改良された材料の質及び範囲のために、カーボンベースの側壁スペーサ３４１は、それらがフッ素ベースの反応性エッチング化学薬品又は湿式除去ベースの化学薬品に対して非常に優れた選択性を有するので損傷を受けない。パターン形成された特徴３２１の除去に際して、残っているカーボンベースの側壁スペーサ３４１は、下層、層のスタック、又は構造体をエッチングするためのハードマスクとして使用され得る。プロセス２００は、約２．４７ナノメートルの間隙空間及び約２．９３ナノメートルのコア空間を有する、非犠牲カーボンベースの側壁スペーサ３４１を生成できることが証明されてきた。
【００３７】
プロセスの他の変形例が熟慮される。例えば、プロセス２００において上述されたように、ただ１つのスペーサ材料を使用する代わりに、２つの異なる種類のスペーサ材料が使用され得る。そのような場合に、２つのスペーサ材料は、一方が他方のスペーサ材料に影響を与えることなしに除去され得るように、互いに対して選択的であることを必要とする。上述された発明の処理にしたがって堆積された共形アモルファスカーボンは、アモルファスカーボンフィルムが、乾燥及び湿気の両方のストリップスタンドポイント（ｓｔｒｉｐ  ｓｔａｎｄ  ｐｏｉｎｔｓ）から、従来のシリコンベースの材料に対する高い選択性を提供するので、自己整合トリプルパターニング（ＳＡＴＰ）処理などの、２つのスペーサ材料を使用する様々なパターニング処理のためのスペーサ材料に対する理想的な候補であり得る。ＳＡＴＰのための幾つかの可能なフローは、以下の通りである。すなわち、（１）第１の酸化物スペーサの堆積をカーボンコアパターニングし、第１の酸化物スペーサをエッチングして、共形カーボンスペーサを堆積させ、共形カーボンスペーサをエッチングして、第１の酸化物スペーサを除去し、又は（２）共形カーボンを酸化物コアパターニングし、第１のスペーサを堆積させ、共形カーボンの第１のスペーサをエッチングして酸化物のスペーサを堆積させ、酸化物のスペーサをエッチングして、第１のカーボンスペーサを除去する。処理（１）の詳細は処理４００、及び関連する図５Ａから図５Ｈにおいて以下に議論される。
【００３８】
図４は、本発明の別の実施形態による、２つの異なるスペーサ材料を使用する、例示的な一パターニング処理に関連するステップを描いている流れ図である。図５Ａから図５Ｈは、図４において説明されるステップによって生成された構造体の断面図を示している。同様に、本実施形態の概念は、自己整合ダブルパターニング（ＳＡＤＰ）処理、自己整合トリプルパターニング（ＳＡＴＰ）処理、自己整合四重パターニング（ＳＡＱＰ）処理、ビア／ホール（ａ  ｖｉａ／ｈｏｌｅ）収縮処理、バックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）などの、他のパターニング処理に等しく適用可能であり、それらは、ＮＡＮＤフラッシュアプリケーション、ＤＲＡＭアプリケーション、又はＣＭＯＳアプリケーションなどの様々な半導体処理において必要とされるように、保護スペーサ又は保護犠牲層の使用を必要とし得る。
【００３９】
処理４００は、ＰＥＣＶＤチャンバなどの処理チャンバの中に基板５００を提供することによって、ボックス４０２において開始する。基板５００は、図３Ａにおいて示される基板３００に関して上述されたように、シリコン材料、酸化物材料、多結晶シリコン材料、又は同様なものを含む、半導体装置を生成することにおいて使用される１以上の材料であり得る。
【００４０】
ボックス４０４において、非犠牲構造層５２０が、図５Ｂにおいて示されるように基板５００上に堆積される。非犠牲構造層５２０は、アモルファスカーボンなどのカーボンベースの材料であり得る。１つの実施例において、カーボンベースの材料は、アモルファス水素化カーボンである。犠牲構造層５２０として使用され得る１つの例示的なカーボンベースの材料は、アドバンスドパターニングフィルムＴＭ（ＡＰＦ）材料であり、それは、カル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することができる。
【００４１】
ボックス４０６において、底部反射防止膜（ＢＡＲＣ）層５４０が、非犠牲構造層５２０上に堆積される。ＢＡＲＣ層５４０は、ポリアミド及びポリスルホンなどの有機材料であり得る。ＢＡＲＣ層５４０は、次のレジスト層のパターニングの間に光の反射を低減すると考えられており、かつまた、ＢＡＲＣ層５４０は、下層又は構造体のエッチングの間に改良されたエッチング耐性のために多重層のマスクの全体の厚さを増加させるので、より薄いレジスト層に対して役立つ。幾つかの実施形態において、光吸収層５３０は、フォトリソグラフィー性能を改良するために、図５Ｃにおいて示されるように、ＢＡＲＣ層５４０と非犠牲構造層５２０との間に、随意に、堆積され得る。光吸収層５３０は、窒化物などの金属層であり得る。一実施例において、光吸収層５３０は窒化チタンである。
【００４２】
ボックス４０８において、フォトレジスト材料などのレジスト層が、ＢＡＲＣ層５４０上に堆積される。その後、レジスト層は、図５Ｄにおいて示されるように、望ましいエッチングパターン５５１を有するパターン形成されたレジスト層５５０を生成するために、リソグラフィー処理によってパターン形成される。エッチングパターン５５１は、用途に応じて異なるパターン幅を有し得る。
【００４３】
ボックス４１０において、ＢＡＲＣ層５４０、光吸収層５３０、及び非犠牲構造層５２０は、望ましいエッチングパターン５５１を非犠牲構造層５２０の中へ移送するために、従来のフォトリソグラフィー及びエッチング処理を使用して、連続してパターン形成され、図５Ｅにおいて示されるように、パターン形成された非犠牲特徴５２１を残す。
【００４４】
ボックス４１２において、第１の共形層が、パターン形成された非犠牲特徴５２１（非犠牲構造層５２０から生成される）、及び基板５００の露出されている表面上に、共形的に又は実質的に共形的に堆積される。第１の共形層は、パターン形成された犠牲特徴５２１とは異なるエッチング速度を有する剥離性の材料を含み得る。例えば、第１の共形層のための適切な材料は、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素などの酸化物、又は窒化ケイ素などの窒化物を含み得る。その後、第１の共形層は、領域５１１において基板５００を露出し、かつパターン形成された非犠牲特徴５２１の上面を露出させるために異方的にエッチングされ、図５Ｆにおいて示されるように、第１の共形層から生成された剥離性の側壁によって保護されるパターン形成された非犠牲特徴５２１をもたらす。
【００４５】
ボックス４１４において、非犠牲カーボンベースの側壁スペーサ５７１は、パターン形成された非犠牲特徴５２１に隣接するように、又はパターン形成された非犠牲特徴５２１に接触するように生成される。非犠牲カーボンベースの側壁スペーサ５７１は、ドープされていてもドープされていなくても、基板上にアモルファスカーボンなどのカーボンベースの材料の共形層を堆積させることによって形成され得、パターン形成された非犠牲特徴５２１、剥離性の側壁スペーサ５６１、及び基板の露出された表面を覆う。共形アモルファスカーボンは、これが次のスペーサエッチバック処理（ｓｐａｃｅｒ  ｅｔｃｈ‐ｂａｃｋ  ｐｒｏｃｅｓｓ）の間に保護層として働くように、少なくとも剥離性の側壁スペーサ５６１の上端上に堆積される。共形アモルファスカーボンの厚さは、集積化要求に基づいて選ばれ得、典型的には、１０オングストロームから２００オングストロームまでの間である。優れた共形性（＞９５パーセント）を有することは、剥離性の側壁スペーサ５６１の側壁が、カーボンフィルムの非常に薄い層（すなわち＜５０オングストローム）によって適切に覆われることを保証するために重要である。
【００４６】
一実施例において、アモルファスカーボンの共形層は、炭化水素化合物、並びにボックス２０８及び２１０に関して上述された処理を使用して、窒素によってドープされる。アモルファスカーボン層は、上述されたように（ボックス２０８）、新規な処理条件を使用して堆積される場合に、少なくとも約８０パーセント以上、例えば約１００パーセント以上、１２０パーセントなどのステップカバレッジを獲得する。
【００４７】
その後、アモルファスカーボンの堆積された共形層は、領域５１１において基板５００の表面を露出し、かつパターン形成された非犠牲特徴５２１及び剥離性の側壁スペーサ５６１の上面を露出させるために、異方的にエッチングされ、図５Ｇにおいて示されるように、第１の共形層から生成された剥離性の側壁スペーサ５６１、及び剥離性の側壁スペーサ５６１と隣接する、又は剥離性の側壁スペーサ５６１と接触する非犠牲カーボンベースの側壁スペーサ５７１によって保護される、パターン形成された非犠牲特徴５２１をもたらす。
【００４８】
ボックス４１６において、剥離性の側壁スペーサ５６１は、パターン形成された非犠牲特徴５２１と非犠牲カーボンベースの側壁スペーサ５７１の間に配置され、従来の湿式除去処理又は他の適切なエッチング処理を使用して除去され、図５Ｈにおいて示されるように、パターン形成された非犠牲特徴５２１及び非犠牲カーボンベースの側壁スペーサ５７１を残す。その後、残っているパターン形成された非犠牲特徴５２１及び非犠牲カーボンベースの側壁スペーサ５７１は、下層、層のスタック、又は構造体をエッチングするためのハードマスクとして使用され得る。特に、このパターニング処理による、結果としてのハードマスク（すなわち、パターン形成された非犠牲特徴５２１及び非犠牲カーボンベースの側壁スペーサ５７１）の密度は、パターン形成された非犠牲特徴５２１の密度の三倍であり、かつ結果としてのハードマスク（すなわち、パターン形成された非犠牲特徴５２１及び非犠牲カーボンベースの側壁スペーサ５７１）のピッチは、パターン形成された非犠牲特徴５２１のピッチの半分である。
【００４９】
本発明にしたがって堆積されたカーボンベースの保護層又はカーボンベースの側壁スペーサは、酸化ケイ素材料を使用する従来のＡＬＤ成長したスペーサと比較して、表１において以下に示されるように、改良されたフィルム特性を有する９５パーセントより上の優れた共形性を提供することができると観察されてきた。ハードマスクスペーサの側壁は、灰化又は異方性プラズマエッチング処理の間に損傷を受けないので、ラインエッジラフネスは非常に低減される。それ故、結果としてのハードマスクスペーサは、微小負荷をほとんど伴わないか又は微小負荷が全くない優れたエッチングプロファイル及びエッチング選択性を提供することができる。以下の表１は、ボックス２０８に関して上述された処理条件を使用して堆積されたアモルファスカーボンフィルムのフィルム特性を示している。
2016513883.tif 000003
【００５０】
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、本発明の他のさらなる実施形態を考案することもでき、かつ本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２】
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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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【国際調査報告】
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