(57)【要約】ダブルパターニング手法への改善を含む、基板をパターニングするための改善された手法を含むシステムおよび方法。直流重ね合わせプラズマプロセシングを、フォトリソグラフィパターニング手法と組み合わせる。プラズマプロセシングシステムからの電子流束または弾道電子ビームは、所定のフォトレジスト中で架橋をを誘導することができ、これは、フォトレジストを後続の光曝露および／または現像液処理に対する耐性を有するように変化させる。プラズマプロセシングシステムをまた使用して、第１のリリーフパターンの曝露された表面上で酸化物の保護層を追加することができ、それにより、フォトレジストを現像酸から保護する。最初のフォトレジストリリーフパターンを現像酸から保護することにより、第２のパターンを、第１のフォトレジストリリーフパターン上に、および／または第１のフォトレジストリリーフパターン間に塗布することができ、それにより、最初のパターンを二倍するか、そうでなければパターン密度を増加させることができる。この組み合わせられたパターンを次いで、例えば、組み合わせられたパターンを１つまたは２つ以上の下部層へ転写するなどの後続の微細加工に使用することができる。
2016541119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をダブルパターニングするための方法であって、前記方法は、以下のステップ：
基板上で放射線感受性材料の第１の層を形成するステップ；
放射線感受性材料の前記第１の層において第１の曝露パターンを現像するステップであって、前記第１の現像パターンは、フォトリソグラフィにより曝露されたものであり、ここで、前記第１の曝露パターンを現像することにより、第１のパターン化された層がもたらされるステップ；
容量的に結合されたプラズマシステムのプロセシングチャンバ中で前記基板を位置させるステップ；
前記プラズマプロセシングシステムの上部電極に、負極性直流電源を結合することにより前記第１のパターン化された層を電子の束で処理するステップであって、前記電子の束は、プラズマを通って前記基板をストライクするのに十分なエネルギーで前記上部電極から加速され、これにより、前記第１のパターン化された層の曝露された表面は、物性を変化させるステップ；
前記基板上で放射線感受性材料の第２の層を形成するステップ；および
放射線感受性材料の前記第２の層において第２の曝露パターンを現像するステップであって、前記第２の曝露パターンは、フォトリソグラフィにより曝露されたものであり、ここで、前記第２の曝露パターンを現像することにより、第２のパターン化された層がもたらされ、これにより、前記第２のパターン化された層および前記第１のパターン化された層は、組み合わせられたパターンを形成するステップ、
を含む、方法。
【請求項２】
前記上部電極がシリコンを含み；
負極性直流電源を結合することにより、前記第１のパターン化された層上へシリコンのスパッタリングを生じさせて、前記第１のパターン化された層上でシリコンのセミコンフォーマル層を創出する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
シリコンの前記セミコンフォーマル層を、酸素含有環境に曝露して、これにより、シリコンの前記セミコンフォーマル層がシリコン酸化物となることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記プラズマが、前記プロセシングチャンバ中で、前記プロセシングチャンバ中に流入するプロセスガスから創出される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記プロセスガスが、不活性ガスおよび水素または希ガスおよび窒素を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の曝露パターンを現像することが、現像化学物質を使用して溶解して、前記第１の曝露パターンを放射線感受性材料の前記第１の層から除去することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
物性の変化には、前記曝露された表面の増加された架橋が含まれ、これにより、前記第１のパターン化された層の前記曝露された表面が、現像化学物質に対する耐性を増加させる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のパターン化された層が、複数のライン構造を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のパターン化された層が、第１の間隔で創出された構造を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のパターン化された層が、ネガティブトーン現像液レジスト、ポジティブトーン現像液レジスト、およびアルコール系レジストからなる群から選択され；
前記第２のパターン化された層が、ネガティブトーン現像液レジスト、ポジティブトーン現像液レジスト、およびアルコール系レジストからなる群から選択される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のパターン化された層が、ネガティブトーン現像液レジストから選択され、前記第２のパターン化された層が、ネガティブトーン現像液レジストから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記組み合わせられたパターンが、交差するフィーチャを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記組み合わせられたパターンが、交差するトレンチを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記組み合わせられたパターンが、前記第１のパターン化された層により画定されたトレンチと交差する、前記第２のパターン化された層により画定されたトレンチを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
トレンチの交差がコンタクトホールを画定する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
画定されたコンタクトホールを１つまたは２つ以上の下部層へ転写することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
エッチング操作により前記組み合わせられたパターンを下部層へ転写することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
基板をダブルパターニングするための方法であって、前記方法は、以下のステップ：
基板上で放射線感受性材料の第１の層を形成するステップ；
放射線感受性材料の前記第１の層において第１のパターンを現像するステップであって、前記第１のパターンは、フォトリソグラフィにより曝露されたものであり、ここで、前記第１のパターンを現像することにより、第１のパターン化された層がもたらされるステップ；
プラズマプロセシングチャンバ中の上部電極に負極性直流電源を結合することにより形成された電子流束で、前記第１のパターン化された層を処理して、これにより、保護層が、前記第１のパターン化された層の曝露された表面上でセミコンフォーマルに創出されるステップであって、前記電子流束は、前記第１のパターン化された層の架橋を増加させるのに十分であるステップ；
前記基板上で放射線感受性材料の第２の層を形成するステップ；および
放射線感受性材料の前記第２の層において第２のパターンを現像するステップであって、前記第２のパターンは、フォトリソグラフィにより曝露されたものであり、ここで、前記第２のパターンを現像することにより、前記第１のパターン化された層の構造間で創出される構造を有する第２のパターン化された層がもたらされるステップ、
を含む、方法。
【請求項１９】
基板をダブルパターニングする方法であって、前記方法は、以下のステップ：
基板上で放射線感受性材料の第１の層を形成するステップ；
放射線感受性材料の前記第１の層において第１の曝露パターンを現像するステップであって、前記第１の曝露パターンは、フォトリソグラフィにより曝露されたものであり、ここで、前記第１の曝露パターンを現像することにより、第１のパターン化された層がもたらされるステップ；
容量的に結合されたプラズマシステムのプロセシングチャンバ中に前記基板を位置させて、前記プロセシングチャンバ中へプロセスガスを流通させるステップ；
前記基板の上で、前記プロセシングチャンバ中でプラズマを創出して前記プラズマプロセシングシステムの上部電極に負極性直流電源を印加し、これにより、弾道電子のビームが前記基板をストライクするステップであって、前記弾道電子は、前記上部電極に起因するものであるステップ；
前記基板を前記プロセシングチャンバから取り外し、前記基板を酸素含有雰囲気に曝露して、これにより、シリコン酸化物のセミコンフォーマル層が前記第１のパターン化された層上で形成するステップであって、シリコン酸化物の前記セミコンフォーマル層は、前記第１のパターン化された層が後続の現像化学物質から保護されるのに十分な厚さであるステップ；
前記基板上で放射線感受性材料の第２の層を形成するステップ；および
放射線感受性材料の前記第２の層において第２の曝露パターンを現像するステップであって、前記第２の曝露パターンは、フォトリソグラフィにより曝露されたものであり、ここで、前記第２の曝露パターンを現像することにより、第２のパターン化された層および前記第１のパターン化された層が、組み合わせられたパターンを形成するように前記第２のパターン化された層がもたらされるステップ、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記第１のパターン化された層が、ネガティブトーン現像液レジスト、ポジティブトーン現像液レジスト、およびアルコール系レジストからなる群から選択され；
前記第２のパターン化された層が、ネガティブトーン現像液レジスト、ポジティブトーン現像液レジスト、およびアルコール系レジストからなる群から選択される、
請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「直流重ね合わせフリーズ（Direct  Current  Superposition  Freeze）」と称される、２０１３年１２月５日出願の米国特許仮出願第６１／９１２，０１５号の利益を主張し、その全体は参照により本願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景技術
この発明は、基板上の薄膜及び種々の層のパターニングに関する。かかるパターニングは、フォトリソグラフパターニングスキーム内で半導体デバイスを作製するためのパターニングを含む。
【０００３】
材料プロセシング方法（例えば、フォトリソグラフィなど）において、パターン化された層を創出することは、例えば、フォトレジストなどの放射線感受性材料の薄層を基板の上面に塗布することを含む。この放射線感受性材料は、基板上の下部層へパターンをエッチングするか、あるいは、転写するのに使用され得る、パターン化されたマスクへと変形される。一般的に、放射線感受性材料のパターニングは、例えば、スキャナ又はステッパーツールなどの、例えば、フォトリソグラフィシステムなどを用いて、レチクル（及び関連した光学素子（optics））を通して放射線感受性材料上への放射線源による曝露を伴う。この曝露の後、次いで、現像溶媒を用いた、（ポジ型フォトレジストの場合）放射線感受性材料の照射領域又は（ネガ型レジストの場合）非照射領域の除去がなされ得る。このマスク層は、複数のサブ層を含むことができる。
【０００４】
要約
放射線または光のパターンを基板上で曝露するための従来のリソグラフィ手法は、曝露されるフィーチャのサイズを制限する、または曝露されたフィーチャ間のピッチまたは間隔を制限するという種々の課題を有する。曝露制限を緩和する１つの従来の手法は、ダブルパターニングアプローチを使用して、従来のリソグラフィ解像度により現在可能なものより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ことである。フィーチャサイズを低減するための１つのアプローチは、１つのパターンを別のものとオフセットして、同一の基板上で２回、従来のリソグラフィパターンおよびエッチング手法を使用すること（ＬＥＬＥ、すなわち、Ｌｉｔｈｏ／Ｅｔｃｈ／Ｌｉｔｈｏ／Ｅｔｃｈとして知られている）であり、それにより、接近した間隔で一緒に置かれて（spaced  closely  together）より多くのフィーチャを形成して、単一曝露リソグラフィステップにより可能であろうものよりも小さな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、基板を、第１のパターンに曝露し、第１のパターンを、放射線感受性材料中で現像する。この第１のパターンを、放射線感受性材料中で形成して、エッチングプロセスを使用して下部層へ転写する。この一連のステップを繰り返して、通常第１のパターンとオフセットされた第２のパターンを創出する。
【０００５】
フィーチャサイズを低減するための別のアプローチは、同一の基板上で従来のリソグラフィパターンを２回、その後、エッチング手法を使用して（ＬＬＥ、すなわち、Ｌｉｔｈｏ／Ｌｉｔｈｏ／Ｅｔｃｈとして知られている）、それにより、接近した間隔で一緒に置かれた比較的より大きなスケールのパターンを使用して、単一曝露により可能であろうものよりも小さな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１の光パターンに曝露され、次いで、基板は、第２の光パターンに曝露される。第１の潜在的パターンおよび第２の潜在的パターンは、放射線感受性材料中で現像される。放射線感受性材料中で形成された、得られるトポグラフまたはリリーフパターンは、次いで、例えば、プラズマ系ドライエッチングプロセスなどのエッチングプロセスを使用して下部層へ転写され得る。
【０００６】
ＬＬＥダブルパターニングへの別のアプローチには、第１のパターン化された層上でフリーズ材料を塗布してそこで架橋を生じさせることを使用するＬｉｔｈｏ／Ｆｒｅｅｚｅ／Ｌｉｔｈｏ／Ｅｔｃｈ（ＬＦＬＥ）手法が含まれ、これにより、第１のパターン化された層が、第２のパターンを有する第２の層をパターニングする後続のプロセシングに耐えることが可能となる。第２のＬＦＬＥフリーズ手法は、現像後にフリーズ材料を堆積する代わりに、（曝露の前に）第１の層内で架橋添加剤材料を含むことを伴う。この架橋剤を、次いで熱的に活性化して溶媒に対する抵抗性を増加させる。よって、この「フリーズ」は、パターン化された層の材料特性を変化させて、最上部にコーティングされたレジストまたは他の溶媒に耐えることができることを指す。しかしながら、従来のＬＦＬＥ手法は、乏しいスループット、とりわけ許容できない欠陥に見舞われている。
【発明の概要】
【０００７】
本願において開示されるシステムおよび方法には、Ｌｉｔｈｏ／Ｆｒｅｅｚｅ／Ｌｉｔｈｏ／Ｅｔｃｈ（ＬＦＬＥ）パターニング手法への改善を含む、改善されたパターニングプロセスが含まれる。１つの従来のＬＦＬＥプロセスにおいて、「フリーズ」プロセスステップを、基板またはウエハ上にスピンされた液体化学物質を使用して実行する。この化学物質フリーズ層は、曝露された表面と反応して、保護層を形成する。かかる手法は機能的であり得るが、化学物質フリーズ層を除去することには、現像溶液を使用し、その後の湿式クリーニングを伴ない得る。別の従来のＬＦＬＥプロセス、熱的フリーズアプローチにおいて、フィルムの最初の塗布の間架橋剤をレジストに添加する。熱的にこのフィルムを処理することにより、架橋剤はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）に対する溶解度を変化させ、これは、第２のパターンが第１のパターンを洗い流すことを防止する。しかしながら、かかる熱的フリーズは欠点を有する。例えば、架橋剤はフォトレジスト中で他の要素（element）を置き換え、これは、第１の層上で乏しいライン幅粗さ（line  width  roughness）（ＬＷＲ）をもたらす。また、いくらかの表面領域は完全に架橋されず、よって、なお可溶性のままであり、これにより、なおより乏しいライン端部粗さ（line  edge  roughness）（ＬＥＲ）がもたらされる。よって、化学的フリーズアプローチおよび熱的フリーズアプローチの両方は、不利点を有する。
【０００８】
本願における手法は、これらの追加の現像およびクリーニングステップを排除することができる。本願における手法には、第１のパターン化されたレジスト層（リリーフパターン）を「フリーズ」させるためのエッチングツールまたはシステムを使用して、対応する材料の特性を変化させることが含まれ、これにより、後続のリソグラフィ曝露および現像により、第１のパターン化された層は除去されない（subsequent  lithographic  exposure  and  developing  does  not  removed  the  first  patterned  layer）。エッチングツールは、プラズマを使用して、多くの異なる手法によりウエハの表面を変化させることができる。エッチングツールをまた使用して、ウエハの最上部にわたってフィルムを均一にまたは不均一に堆積することができる。エッチングツールはまた、ウエハの最上部の全ての有機材料を燃焼させるか、またはウエハの最上部から全ての無機材料を除去することができる。直流重ね合わせ（ＤＣＳ）機能を有するエッチングツールを使用して、高いアスペクト比トレンチ内のイオンシャドウイング（shadowing）に対処することができる。ＤＣＳ機能をまた使用して、ウエハ上のフィーチャの側部を縮小させて、粗い端部をスムースにすることができる。ＤＣＳは、プラズマチャンバ内で上部電極に負の直流電圧を印加するか、またはスーパーインポーズすること（superimposing）を伴い、これにより、プラズマ粒子は上部電極または上部チャンバ表面に衝撃を与える。この衝撃により電子が放出され、これは、スーパーインポーズされた直流により、プラズマを通って基板に向かって加速される。よって、電子流束または弾道電子ビームが上部電極に起因して発生し、プラズマを通り抜けて、上部電極の反対側の基板を、およそ上部電極および／またはプラズマと同じくらいの大きさの電子のビームでストライク（strike）する。よって、ウエハ表面全体を、ｅ−ビーム技術の比較的狭い曝露と比較して、電子の流れで処理することができる。
【０００９】
本願における手法は、直流重ね合わせエッチングプロセスをフォトリソグラフィパターニング手法と組み合わせる。本願の電子流束または弾道電子ビームは、所定のフォトレジスト中で架橋を誘導することができ、これは、後続の光曝露および現像液曝露に対して耐性を有するようにフォトレジストを変化させる。ＤＣＳエッチングシステムをまた使用して、全てのフィーチャの外側上に酸化物の保護層を追加し、それにより、フォトレジストを現像酸からさらに保護することができる。レジストを現像酸から保護することにより、本願のＤＣＳフリーズ（ＤＣＳＦ）は、改善されたＬＦＬＥプロセスを可能にする。ＬＦＬＥは、一般的にはＬＥＬＥに対して好ましい既製のプロセスである（LFLE  is  already  a  process  generally  preferred  over  LELE）ので、これは有益である。ＤＣＳからの他の利益に加え、ＤＣＳは、ＬＦＬＥプロセスのためのフリーズである。本願における手法は、化学的および熱的フリーズ手法と比較して、ライン端部粗さ（ＬＥＲ）を改善する。さらに、熱的および化学的フリーズは、ネガティブトーン現像プロセシングに耐えることができない。しかしながら、本願における手法でプロセスされるフォトレジストのレジストは（photoresist  resists  processed  with  techniques  herein）、ネガティブトーン現像液プロセシングに耐えることができる。
【００１０】
一例の態様には、基板をダブルパターニングするための方法が含まれる。放射線感受性材料の第１の層を、基板上で形成する。放射線感受性材料の第１の層における第１の曝露パターンを現像する。第１の曝露パターンは、フォトリソグラフィにより曝露される。第１の曝露パターンを現像することにより、第１のパターン化された層がもたらされる。基板を、容量的に結合されたプラズマシステムのプロセシングチャンバ中に位置させる。第１のパターン化された層を、プラズマプロセシングシステムの上部電極に負極性直流電源（negative  polarity  direct  current）を結合することにより、電子の束で処理する。電子の束は、プラズマを通って基板をストライクするのに十分なエネルギーで上部電極から加速され、これにより、第１のパターン化された層の曝露された表面は、物性を変化させる。放射線感受性材料の第２の層を、基板上に形成する。第２の曝露パターンを、放射線感受性材料の第２の層において現像する。第２の曝露パターンを、フォトリソグラフィにより曝露する。第２の曝露パターンを現像することにより、第２のパターン化された層がもたらされ、これにより、第２のパターン化された層および第１のパターン化された層は、組み合わせられたパターンを形成する。組み合わせられたパターンを、次いで、例えば、組み合わせられたパターンを１つまたは２つ以上の下部層に転写するなどの後続のプロセシングのために使用することができる。
【００１１】
当然のことながら、本願において記載される異なるステップの検討の順序は、明確性の目的のために提示されている。一般に、これらのステップを、あらゆる好適な順序で行うことができる。さらに、本願における異なるフィーチャ、手法、配置などのそれぞれは、この開示の異なる場所で検討され得るが、概念のそれぞれは、互いに独立して、または互いに組み合わせて実行され得ることが意図される。したがって、本発明を、多くの異なる意味で具現化し、考察することができる。
【００１２】
この要約のセクションは、本開示または特許請求の範囲に記載された発明の各態様および／または付加的な（incrementally）新規な側面を特定するものではないことに留意すべきである。その代わり、この要約により、従来の手法に対する、新規性の対応点および異なる態様の予備的な検討が提供されるのみである。本発明および態様の追加の詳細および／または可能な視点については、以下でさらに検討されるとおり、読み手の注意は、本開示の詳細な説明のセクションおよび対応する図面に向けられる。
【００１３】
図面の簡単な説明
本発明の種々の態様のより完全な理解およびその付随する多くの利点は、添付の図面に関連して検討される以下の詳細な説明を参照して容易に明らかとなるであろう。図面は、必ずしもスケール通りではなく、その代わりに、フィーチャ、原理および概念を例示する際に強調がなされている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的断面図である。
【図２】図２は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的断面図である。
【図３】図３は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的断面図である。
【図４】図４は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的断面図である。
【図５】図５は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的断面図である。
【図６】図６は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的断面図である。
【図７】図７は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的断面図である。
【図８】図８は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的断面図である。
【図９】図９は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的断面図である。
【図１０】図１０は、プラズマ活性をまた例示するプラズマプロセシングシステムの概略的断面図である。
【図１１】図１１は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的上面図である。
【図１２】図１２は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的上面図である。
【図１３】図１３は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的上面図である。
【図１４】図１４は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的上面図である。
【図１５】図１５は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的上面図である。
【図１６】図１６は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的上面図である。
【図１７】図１７は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的上面図である。
【図１８】図１８は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的上面図である。
【図１９】図１９は、基板をパターニングするためのプロセスシーケンスを示す基板セグメントの概略的上面図である。
【００１５】
詳細な説明
本願において開示されるシステムおよび方法には、ダブルパターニング手法への改善を含む、基板をパターニングするための改善された手法が含まれる。本願における手法は、直流重ね合わせプラズマプロセシングをフォトリソグラフィパターニング手法と組み合わせる。プラズマプロセシングからの本願の電子流束または弾道電子ビームは、所定のフォトレジスト中で架橋を誘導することができ、これは、後続の光曝露および／または現像液処理に対して耐性を有するようにフォトレジストを変化させる。プラズマプロセシングをまた使用して、第１のリリーフパターンの曝露された表面上で酸化物の保護層を追加することができこれにより、現像酸からフォトレジストをさらに保護することができる。現像酸から最初のフォトレジストリリーフパターンを保護することにより、第２のパターンを、第１のフォトレジストリリーフパターン上に、および／または第１のフォトレジストリリーフパターンの間に塗布することができ、これにより、最初のパターンを２倍にし、またはそうでなければパターン密度を増加させることができる。この組み合わせられたパターンを、次いで、例えば、組み合わせられたパターンを１つまたは２つ以上の下部層に転写するなどの後続のプロセシングのために使用することができる。
【００１６】
本願の態様は、電子ビーム処理およびスパッタ堆積を使用して、後続のプロセシングのための最初のリリーフパターンを保護することができる。本願のこの直流重ね合わせフリーズ（ＤＣＳＦ）により、改善されたＬＦＬＥ（Ｌｉｔｈｏ／Ｆｒｅｅｚｅ／Ｌｉｔｈｏ／Ｅｔｃｈ）プロセスが可能となる。ＬＦＬＥは、一般的にはＬＥＬＥ（Ｌｉｔｈｏ／Ｅｔｃｈ／Ｌｉｔｈｏ／Ｅｔｃｈ）に対して好ましい既製のプロセスである（LFLE  is  already  a  process  generally  preferred  over  LELE）ので、この改善は部分的に利益である。ＤＣＳからの他の利益に加え、ＤＣＳを、ＬＦＬＥプロセスのためのフリーズとして本願において使用することができる。本願における手法は、化学的および熱的フリーズ手法と比較して、ライン端部粗さ（ＬＥＲ）を改善する。さらに、熱的および化学的フリーズは、ネガティブトーン現像プロセシングに耐えることができない。しかしながら、本願における手法でプロセスされるフォトレジストのレジストは（photoresist  resists  processed  with  techniques  herein）、ネガティブトーン現像液プロセシングに耐えることができる。
【００１７】
半導体産業における従来のパターニングプロセスにおいて、２つのセットのパターンを、ＬＦＬＥプロセスによりウエハの１つの層上に追加する。本質的には、２つの異なるパターンを、１つずつ第１のパターンに対してシフトされた第２のパターンにより（one  at  a  time  with  the  second  pattern  shifted  relative  to  a  first  pattern）ウエハ上に位置させる。ＬＦＬＥには、ハードマスクまたは他の下部層へのエッチング前に、第１のパターンを熱によりまたは化学的堆積により「フリーズすること」が含まれる。このフリーズ、または材料特性変性手法により、第２の堆積されたレジストが、既にパターン化されて現像された第１のパターン化されたレジストを除去することを防止することが意図される。化学的スピンオンフリーズ材料を使用することとは対照的に、本願における手法は、例えば、特定のプラズマプロセシングシステムの上部電極へ負の直流を印加することなどにより、第１のパターン化されたレジストを弾道電子の付随する束を有するプラズマに曝露する。この基板処理により、ＬＦＬＥパターニングプロセスにおける第２のフォトレジスト層を塗布して曝露する前に、第１のパターン化されたレジスト層が物質的に変性されるか、またはフリーズされる。
【００１８】
ＤＣＳフリーズにより、弾道電子からの架橋を介してフォトレジストを硬化させることができる。本願のＤＣＳフリーズはまた、フォトレジストの外側（曝露された表面）の周りのＳｉＯ２フィルムの層を創出することができる。コンフォーマルまたはセミコンフォーマルフィルムである、このＳｉＯ２スキンは、増加された架橋と同様に、フォトレジストの第２の層および第２の現像液が、パターン化されたフォトレジストの第１の層を除去することを防止する。
【００１９】
かかるＤＣＳフリーズは、全てのタイプのレジスト材料選択を可能にするので、従来のフリーズ手法に対して有益である。例えば、本願の手法をポジティブトーン現像液（ＰＴＤ）適合性組成物から選択される、従来のフォトレジスト第１の層および従来のフォトレジスト第２の層の両方と使用することができる。本願における手法をまた、第１の層および第２の層に使用される、ネガティブトーン現像液（ＮＴＤ）適合性組成物と使用することができる。一例のスキームにおいて、従来のレジスト第１の層および従来のレジスト第２の層は、一方の組成物は、ネガティブトーン現像液適合性であり、他方は、ポジティブトーン現像液適合性であり、本願の手法によりまた可能である。本願における手法により、従来のレジスト（ポジティブまたはネガティブトーン現像液適合性のもの）と組み合わせた第１の層および／または第２の層として、例えば、アルコール系レジストなどの非従来のレジストの使用が可能となる。本願において開示されるプロセスの利点は、フォトレジスト層の両方がネガティブトーン現像液適合性である、ＬＦＬＥプロセスを実行する能力である。従来のものは、プロセスの両方またはレジストの層／パターニング用途の両方のために、ネガティブトーン現像液適合性レジストを使用することができない（conventionally  is  not  possible  to  use  negative  tone  developer  compatible  resists  for  both  processes  or  both  layer／patterning  applications  of  resist）ので、この利点は有意である。さらに、本願において開示されるＤＣＳフリーズを使用して、例えば、ピッチ分割のためのラインパターンにおけるライン、またはコンタクトホールを画定するための十字形パターニングなどのあらゆる種類のフィーチャを創出することができる。
【００２０】
ここで図１〜９を参照すると、ＬＦＬＥ（ｌｉｔｈｏ／ｆｒｅｅｚｅ／ｌｉｔｈｏ／ｅｔｃｈ）用途のための例示のＤＣＳフリーズプロセスを含む、例示のパターニングプロセスが記載される。一態様において、図１に示されるとおり、基板１００は、ベース層１０５の上に位置された（ターゲット層としてみなされ得る）下部層１１０を含む。ベース層１０５および下部層１１０は、両方とも複数の層を含み得るが、便宜上、単一材料を有するものとして例示されている。シリコン含有材料、有機材料、または例えば、集積回路の作製に広く使用されるものなどの他の材料を含むこれらの層のために、種々の材料を選択することができる。放射線感受性材料１１５の第１の層は、基板１００上で形成され、下部層１１０上に位置される。この層は、例えば、トラックツールなどのコーター／ディベロッパーツールを使用する、スピンコーティングを介して形成され得る。必要に応じて追加の中間層またはフィルムを使用して、フォトリソグラフィプロセシングを可能にすることができることに留意すべきである。例えば、反射防止材料の層を、放射線感受性材料１１５の第１の層および下部層１１０の間に位置させることができる。放射線感受性材料１１５の第１の層を次いで光のパターンに曝露して、放射線感受性材料１１５の第１の層において第１の曝露パターンを創出する。この第１の曝露パターンは、本質的には、フォトリソグラフィにより曝露された潜在的パターンである。例えば、放射線感受性材料１１５の第１の層を、パターン化されたマスク１２０を通して１つまたは２つ以上の光の波長の放射線１２１に曝露する、フォトリソグラフィ曝露プロセスを実行することができ、これにより、放射線感受性材料１１５の第１の層の一部の溶解性が変化する。変化は、光に曝露された材料が溶解性を有するようにするか、または光に曝露された材料が特定のタイプの現像溶媒に不溶性となるようにするかのいずれかであり得る。
【００２１】
放射線感受性材料１１５の第１の層において創出された第１の曝露パターンを、次いで現像する。第１の曝露パターンを現像することにより、図２に示されるとおり、第１のパターン化された層１３１がもたらされる。第１の曝露パターンを現像することには、現像化学物質を使用して溶解して、第１の曝露パターンを放射線感受性材料１１５の第１の層から除去することが含まれ得る。第１のパターン化された層には、あらゆる形状のライン、トレンチ、ホール、または構造が含まれ得る。創出された構造には、第１の間隔で創出された構造が含まれ得る。この第１の間隔を、以下で説明するように、第２のパターニング層を収容するように設計することができる。第１のパターン化された層１３１（および放射線感受性材料１１５の第１の層）の組成を、あらゆるネガティブフォトレジスト、ネガティブトーン現像液適合性フォトレジスト、ポジティブトーンフォトレジスト、ポジティブトーン現像液適合性フォトレジスト、およびアルコール系フォトレジストから選択することができる。
【００２２】
第１のパターン化された層１３１の創出後、基板１００をプラズマプロセシングステップにより処理する。基板１００を、容量的に結合されたプラズマシステムのプロセシングチャンバ中に位置させる。プラズマプロセシングシステムは、一般には、当業者に知られている。かかるシステムには、典型的には、真空チャンバ、チャンバへソースガスを供給するためのガス管、およびチャンバ内でプラズマに点火して維持するように構成された１つまたは２つ以上の電源が含まれる。容量的に結合された電極において、典型的には、互いに向かい合う１対の電極が存在し、電極の一方に取り付け可能な基板を有し、プラズマを創出して維持するための２つの電極間の間隔を有する。
【００２３】
プラズマプロセシングチャンバにおいて、第１のパターン化された層１３１を、プラズマプロセシングシステムの上部電極１６３に負極性直流電源を結合することにより、図３に示されるとおり、電子１６１の束で処理する。電子１６１の束は、プラズマ１６５を通って基板１００をストライクするのに十分なエネルギーで上部電極１６３から加速され、これにより、第１のパターン化された層１３１の曝露された表面は、物性を変化させる。プラズマ１６５は、プロセシングチャンバ中に流入するプロセスガスからプロセシングチャンバ中で創出されることができる。プロセスガスには、不活性ガスおよび水素、希ガスおよび窒素、および他のガスの組み合わせが含まれ得る。使用されるプロセスガス（単数）またはガス（複数）は、好ましくは、基板中の材料と化学的に反応して基板材料の実質的な部分を除去する生成物を創出し得るエッチャントガスとしては選択されない。
【００２４】
物性の変化には、曝露された表面１３７の増加された架橋が含まれ得、これにより、第１のパターン化された層１３１の曝露された表面１３７は、特定の現像化学物質への耐性を増加させる。例えば、かかる架橋により、第１のパターン化された層１３１が、所定の化学溶媒に不溶性となり得る。
【００２５】
上部電極１６３の負極性直流電源の印加により、スパッタリングを生じさせることができる。いくつかの態様において、上部電極１６３は、シリコンを含み、またはプラズマ１６５に対向するシリコン含有表面を有する。次いで、第１のパターン化された層上でセミコンフォーマル層を創出する第１のパターン化された層上に堆積されるようになる場合には、ＤＣ重ね合わせにより、上部電極１６３からシリコンのスパッタリングを生じさせることができる。第１のパターン化された層１３１のある表面は、他の表面と比較してより大きな収集角を有し得るので、スパッタリングは、セミコンフォーマルであるとみなされ得る。上部電極１６３からのシリコンのスパッタリングおよび後続のパス（path）は（The  sputtering  and  subsequent  path  of  silicon  from  the  upper  electrode  163）、広く等方的な流れであるが、例えば、収集角および質量移動などのファクターにより、完全にコンフォーマルではないシリコンの堆積がもたらされ得る。
【００２６】
図１０は、上部電極１６３へのスーパーインポーズ負極性電源の結果の簡単な概略のダイアグラムである。図１０には、例示のプラズマプロセシングシステムの概略の断面図が含まれる。従来使用されていた、いくつかの異なるタイプのプラズマプロセシングシステムが存在し、当業者は一般的操作に精通しており、よって、この開示は従来のプラズマプロセシングシステムの操作の詳細を記載しない。基板１００は、下部電極１６４上に位置される。ソースラジオ周波数電源１７１を、上部電極１６３または下部電極１６４のいずれかに印加することができる。所望により、バイアスラジオ周波数電源１７３を下部電極に印加して、異方性エッチングを可能にすることができる。ＤＣ電源１７５は、上部電極１６３に負の直流電源を印加するように構成される。
【００２７】
ＤＣＳ処理ステップを、容量的に結合されたプラズマ（ＣＣＰ）プロセシングシステム内で実行することができ、これは、典型的には、２つの対向する平行プレート（上部電極および下部電極）間でプラズマを形成する。典型的には、基板は下部電極上に置かれるか、または基板ホルダは下部電極の真上に位置される。上部電極へ負のＤＣを印加することにより、次いで、正に帯電したイオン１７６（正に帯電した種）を上部電極１６３へ向かって引き寄せる。この上部電極１６３は、所望の導電性材料でできているか、または所望の導電性材料でコーティングされている。典型的には、この導電性材料はシリコンであるが、特定の用途には（例えば、ゲルマニウムなどの）他の材料を使用することができる。
【００２８】
直流重ね合わせには、容量的に結合されたプラズマ（ＣＣＰ）プロセシングチャンバ中の上部電極への負のＤＣ電圧の印加が含まれる。上部電極（最上部電極）とは、基板が位置されたところの反対側の電極を指す。２つの共通する電気的構成のＣＣＰプロセシングチャンバが存在する。各構成において、プロセスガスからプラズマを創出して維持するソースラジオ周波数（ＲＦ）電源１７１があり、またプロセスされる基板１００に向かってプラズマ種を異方的に引き寄せるように任意に印加され得るバイアスＲＦ電源１７３がある。共通のソースＲＦ電源を、６０ＭＨｚまたはそれより高いもので印加することができる一方で、共通のバイアス周波数は、１３ＭＨｚまたは２Ｍｈｚであるが、他の周波数を特定の用途に使用することができる。１つの構成において、ソースＲＦ電源が上部電極に印加される一方で、バイアス電源が下部電極（基板を含む電極）に印加されて、ソース電源およびバイアス電源が分離される（a  source  power  and  bias  power  are  decoupled  in  that  source  RF  power  is  applied  to  an  upper  electrode，while  bias  power  is  applied  to  a  lower  electrode（substrate  containing  electrode））。別の構成において、両方のソース（高周波）およびバイアス（低周波）電源は、下部電極に印加される。いずれかの構成において、負の直流電圧を上部電極に印加することができ、ＣＣＰシステムは既にソース電源およびおそらくバイアス電源を有していると、ＣＣＰシステムへのスーパーインポーズされたＤＣ電圧であるとみなされ得る（can  be  considered  as  superimposed  DC  voltage  to  a  CCP  system  in  that  the  CCP  system  already  has  a  source  power  and  possibly  a  bias  power）。よって、この手法を、直流重ね合わせ（ＤＣＳ）とラベルすることができる。
【００２９】
１つの例示的態様において、印加されるＤＣ電圧は、１平方センチメートル当たりおよそ２．５ミリアンペアで、およそ１キロボルト（ｋＶ）であり得る。負のＤＣ電圧が上部電極に印加される場合には、上部電極は、平行なプレート電極間に存在するプラズマ１６５内で正のイオン１７６を引き付ける。上部電極１６３に向かって加速された正のイオン１７６は、いくつかのシリコン原子１７８をスパッタリングするのと同様に、正のイオン１７８は上部電極をストライクする際に二次電子１７７を生成するのに十分なエネルギーを有する。生成された二次電子は、次いで、負のＤＣ電圧により加速され（上部電極１６３から離れるように加速され）、完全にプラズマ１６５を通過して下の基板をストライクするのに十分なエネルギーを有する。およそ１ｋｅＶのエネルギー（またはそれより大きいもの）を有するこれらの電子により、これらの電子は、プラズマおよびウエハシース（sheath）を容易に通過することができる。これらの電子は、弾道電子と称され得る。これらの電子は、十分なエネルギーで基板をストライクして、数百ナノメートルの厚さである基板層を通過することができる。
【００３０】
上部電極１６３からスパッタリングされたシリコン原子１７８を、下の基板１００上で堆積することができる。上部電極を導電性材料から選択して、弾道電子のビームを創出することを可能にしなければならない。あらゆる数のプロセスガスを、基板のこのＤＣＳ処理のためのプラズマを創出するために使用することができる。例えば、窒素およびアルゴンイオンは、シリコン電極を容易にスパッタリングするのに十分なエネルギーを有する。多くの用途において、希ガスを単独で使用するか、または他のガスと組み合わせて使用することができる。例えば、アルゴンおよび水素または窒素の混合物を使用することができる。硬化用途のためには、アルゴンおよび窒素の混合物により、有益な結果が作り出され得る。
【００３１】
この手法は、上部電極を消費するので、上部電極は、特定の量の使用または枯渇の程度の後、取り替える必要があることに留意すべきである。他の導電性材料（典型的には、金属）を上部電極として使用することができるが、選択される導電性材料のいずれからの原子もスパッタリングして、下の基板上で堆積されるであろう。半導体産業において、ウエハ上に堆積される多くの金属は、デバイス作製に対する負の影響を有し得るか、または腐食されるが、シリコン堆積は、一般に従来のプロセスにおいては非有害材料である。ゲルマニウムおよび他の材料をまた使用することができる。
【００３２】
電子流束（弾道電子またはｅ−ビーム）は、レジストの架橋を可能にすることができ、それによりレジストの物性を変化させることができる、種々のレジスト化学基のダングリングボンド（dangling  bond）を生成することができる。電子流束は、第１のパターン化された層１３１において架橋を増加させるのに十分であり得る。例えば、酸化物層などのセミコンフォーマル層１３８は、図４において示されるとおり、ＤＣＳ処理から形成され得る。最初に、純シリコンの層が、シリコンのスパッタリングにより基板上で発生するが、基板がエッチングプロセスチャンバを離れて（真空チャンバの外の）酸素雰囲気中へ入るとすぐに、純シリコン層は、直ちにまたはすぐに酸化して、シリコン酸化物層を形成する。態様には、シリコンのセミコンフォーマル層を、酸素含有環境に曝露して、これにより、シリコンのセミコンフォーマル層１３８がシリコン酸化物となることが含まれ得る。シリコン酸化物層は、次いで保護層として作用し得る。この負極性ＤＣ結合により、上部電極のスパッタリングがもたらされる。しかしながら、スパッタリングの量は制御されて、例えば、下部のレジスト層を保護するのに十分な厚さなどの、基板上に堆積されるシリコンの特定の厚さ（１２ｎｍ、６ｎｍ、２ｎｍなど）をもたらし得る。いくつかの態様において、スパッタリングの量を制御して、十分な厚さのシリコン酸化物のセミコンフォーマル層を創出し、これにより、第１のパターン化された層が、後続の現像化学物質から保護される。
【００３３】
よって、パターン化されたフォトレジストの周りの（例えば、二酸化シリコンなどの）保護フィルムを創出するのと同様に、ＤＣＳフリーズの結果は、フォトレジスト材料のフォトレジスト端部の架橋を増加させることである。結果は、第１のパターン化された層１３１が、レジストを溶解して除去するのに使用される現像化学物質からおよびまた化学線から保護されることである。
【００３４】
ここで図５を参照して、放射線感受性材料１４０の第２の層を、基板１００上で形成する。放射線感受性材料の第２の層は、例えば、ネガティブトーンフォトレジスト、ポジティブトーンフォトレジスト、ネガティブトーン現像液適合性フォトレジスト、ポジティブトーン現像液適合性フォトレジスト、アルコール系フォトレジストなどの種々のレジスト組成物のいずれかから選択することができる。例えば、第１のパターン化された層１３１を、第２のフォトレジスト層でコーティングする。上記のとおり保護された第１のパターン化された層１３１により、放射線感受性材料の第２の層を、放射線感受性材料の第１の層と同一の材料として選択することができることに留意すべきである。１つの例示的態様において、第１および第２のフォトレジスト材料の両方は、ポジティブトーン現像液（ＰＴＤ）レジストであり得る。この手法により、ＬＷＲ（ライン幅解像度）の有意な改善が提供され得ることに留意すべきである。所定の最終限界寸法（ＣＤ）を、ＤＣＳフリーズプロセスの間にトリムアップまたはダウン（trimmed  up  or  down）することができる。かかる微細チューニングは、分離されたコンタクトパターンを作製し、ＣＤをチューニングするために、ダブルパターニングのためにより多くの間隔が所望されるか、またはネガティブトーン現像液（ＮＴＤ）適合性レジストでのラインオンライン（line−one−line）のためにより小さい間隔が所望されるスキームまたは設計に有益である。
【００３５】
図６を参照せずに、放射線感受性材料１４０の第２の層を、次いで、例えば、フォトリソグラフィ曝露ツールを使用するなどして光のパターンに曝露することができる。例えば、放射線感受性材料１４０の第２の層を、１種または２種以上の光の波長の放射線１２２に、パターン化されたマスク１２４を通して曝露するフォトリソグラフィ曝露プロセスを実行することができ、これにより、放射線感受性材料１４０の第２の層の一部の溶解度を変化させる。これにより、放射線感受性材料１４０の第２の層において第２の曝露パターンが創出される。第２の曝露パターンを現像して、図７に示されるとおり、第２のパターン化された層１４２がもたらされる。この第２のパターン化された層１４２を、次いで第１のパターン化された層１３１と組み合わせ、これは、ラインまたは他のフィーチャの密度を二倍にすることができる。第１のパターン化された層１３１と組み合わせられた第２のパターン化された層１４２は、組み合わせられたパターン１５３を形成する。組み合わせられたパターン１５３には、例えば、トレンチなどの交差するフィーチャが含まれ得る。組み合わせられたパターン１５３には、第１のパターン化された層１３１により画定されたトレンチと交差する、第２のパターン化された層１４２により画定されたトレンチが含まれ得る。いくつかの態様において、トレンチの交差は、コンタクトホールを画定し得る。
【００３６】
組み合わせられたパターン１５３を、次いで下部層１１０にエッチングすることができ、次いで、（プラズマエッチングの間に除去されていない場合には）あらゆる残留するフォトレジストまたはパターニング材料を除去することができる。このステップの結果を、ラインインライン（line−in−line）パターンが例示された図８に示す。組み合わせられたパターン１５３を、次いで除去して、パターン化された下部層１１０がもたらされ、これは、機能的構造、ハードマスクなどであり得る。本願において開示されるとおりのＤＣＳフリーズ手法を使用して利用可能な、いくつかの異なるレジストまたはパターニングスキームが存在する。スキームでは、ポジティブトーン現像液（ＰＴＤ）が使用される。ＰＴＤによるラインの第１のセットを創出することができ、ＤＣＳ処理ステップに曝露する。次いで、ラインの第２のセットを第１のセットの最上部に（内に）位置させる。別のスキームにおいて、ネガティブトーン現像液（ＮＴＤ）適合性レジストは、ラインの第１のセットのためであり、また、ＮＴＤはラインの第２のセットのためであり、ラインの第１のセットのＤＣＳフリーズは、それらをの位置を固定する（fix  those  in  place）。
【００３７】
上記の説明は、ラインインラインスキームにおけるパターニングのためにＤＣＳフリーズを使用することに主に焦点を当てたものであることに留意すべきである。本願の手法は、ラインインラインパターニングに限定されない。ＤＣＳフリーズ手法を、他のパターニングスキームにおいて適用することができる。例えば、ＤＣＳフリーズにより、クロスポイントコンタクトスキーム（cross  point  contact  schemes）内で極めて有益な結果を提供することができる。
【００３８】
クロスポイントコンタクトスキームにおいて、例えば、２つまたは３つ以上の２Ｄ（二次元）フォトレジストパターンを互いにオーバーレイして（overlaid）、これにより、トレンチが交差する（trenches  intersection）。トレンチが交差する位置により、下部層にコンタクトパターンをエッチングするのに使用することができるポイントまたは所定の形状が創出される。本願の手法のクロスポイントパターニング手法において、パターニングする基板、層（単数および複数の層）またはハードマスクが、例えば、シリコンウエハなどの基板上に提供される。
【００３９】
図１１〜１６は、本願の手法によりプロセスされる所定の基板セグメントの概略的上面図である。図１１において、下部層１１０が見え、これはパターニングされるターゲット層またはハードマスクなどであり得る。放射線感受性材料１１５の第１の層が基板上で塗布され、結果が図１２に示される。次に、基板をフォトリソグラフィマスクまたはレチクルを通して放射線に曝露する。曝露により、放射線感受性材料の第１の層において第１の曝露パターンが創出される。現像化学物質を使用して第１の曝露パターンを現像した後、第１のパターン化された層１３１が図１３に示されるとおり創出される。ここで、下部層１１０は、第１のパターン化された層１３１により画定されたトレンチにより見えることに留意すべきである。
【００４０】
トレンチ、ライン、または他の形状を画定するこの第１のパターン化された層１３１を、次いで、プラズマプロセシングシステム中でＤＣＳ処理により処理する。これには、弾道電子のビームへの曝露、およびシリコンのコンフォーマルまたはセミコンフォーマル堆積が含まれ得、これにより、第１のパターン化された層１３１の曝露された表面または外側の表面が、溶解度ポテンシャルについて変性されるか、またはそうでなければ保護される。シリコン酸化物の薄層を、第１のパターン化された層１３１上に形成することができる。シリコン堆積はスパッタリング堆積であり、よって、コンフォーマルであり得るが、典型的には、垂直表面と比較して水平表面上により多くの堆積物を有するセミコンフォーマル堆積をもたらす。この第１のパターン化された層１３１は、ここで、現像溶媒に対してフリーズされる。
【００４１】
第１のパターン化された層１３１を覆う保護層（およびあらゆる架橋）により、第２の放射線感受性組成物が基板上でスピンされる。この第２の放射線感受性材料が塗布され、これにより、第２の放射線感受性材料でトレンチが充填され、第１のパターン化された層１３１が覆われる。例示的結果を、図１４に示す。
【００４２】
基板を次いで、第２のまたはシフトされたマスクまたはレチクルを通してフォトリソグラフィ放射線に曝露して、それにより、放射線感受性材料の第２の層において第２の曝露パターンを創出する。この第２の曝露パターンを、次いで現像して、第２のパターン化された層１４２がもたらされる。図１５において、第２のパターン化された層１４２は、３つのトレンチを画定する。創出された場合には、第１のパターン化された層１３１の最上部表面が見えることに留意すべきである。また、第２のパターン化された層１４２からのトレンチが、第１のパターン化された層１３１からのトレンチと交差する場合には、ポイントまたはホールが創出されることに留意すべきである。言い換えると、第１および第２のトレンチがクロスする（交差する）ところで、ポイントが画定される。この組み合わせられたパターンを、次いで使用して、例えば、異方性エッチングプロセスなどにより、下部層１１０へ画定されたホールを転写する。図１６は、例示的結果を示す。
【００４３】
ラインパターンを小高くして（elevationally）クロスさせる他のスキームにより、「ドッグボーン（dog  bone）」タイプの形状がもたらされ得る。かかる形状により、転写されるパターンは、内側に反った（bowed）側面を有する長方形であり得る。転写された実際の形状が実質的にオーバルであり得るので、この特定の形状は、エッチングプロセスの間、ラウンド効果（rounding  effects）を緩和する点で有益であり得る。小高くしてクロスされたラインパターンまたはパターン内のパターンを、複数の異なる作製スキームに、およびロジックおよびメモリ構造を含む種々の用途のために使用することができる。例えば、図１７〜１９は、メモリコンタクトのアレイを創出するための省略されたプロセスフローを示す。レジストの（リソグラフィで曝露されて現像された）第１のパターン化された層上の比較的大きな四角い開口部１８６のアレイは、本願のＤＣＳを使用してフリーズされ、次いで第２のレジストで覆われる。第２のレジストはまた、比較的大きな四角い開口部のアレイであり得るが、第１のレジスト層の曝露とはオフセットされて曝露され、これにより、長方形１８７の角部は、長方形１８６の角部とオーバーラップする。次いで第２のレジスト層を曝露して現像して、これはオーバーラップの位置で下部層を露わにする。オーバーラップしている部分は、長方形１８６および１８７の面積の大体十分の一の面積を有する開口部を画定し得る。図１９は、組み合わせられたパターンニングを、例えば、異方性エッチングなどにより下部層に転写した後で得られるパターン化された下部層を示す。
【００４４】
本願のプロセスは、従来のパターニング手法に対して有意な利点を有する。化学的および熱的フリーズ手法と比較して、本願のＤＣＳフリーズ手法のみが、ネガティブトーン現像液適合性レジストを使用してかかるダブルパターニングを可能にし、これは、熱的および化学的溶解度変化手法によっては可能ではない。さらに、本願において開示された手法により、基板上で所望される場所のどこにおいても、ロジックコンタクトを位置させることが可能である。以前は、かかるコンタクト位置決めは、フォトリソグラフィマスクを使用してのみ可能であった。ＤＣＳフリーズは、マスクベースコンタクトホール位置決めに対してもなお利点を提供し得る。例えば、フォトリソグラフィマスクは、約５６ｎｍ（ナノメートル）の限界寸法サイズまでパターンダウンすることができる。しかしながら、ＤＣＳフリーズにより、ホールを、約３６ｎｍまでパターンダウンすることができ、（半導体デバイス産業における）その改善は、マスキング手法単独または単一レチクル画定コンタクトホール位置決めより、１桁良好なものに等しい。
【００４５】
本願の手法は、ＬＦＬＥプロセスに限定されないが、他のパターニングプロセス、マスキングプロセス、およびフィーチャ作製プロセスに使用することができることに留意すべきである。
【００４６】
上記の説明において、例えば、プロセシングシステムの特定の幾何学形状およびそれらにおいて使用される種々の構成要素およびプロセスの説明などの具体的な詳細を記載してきた。しかしながら、本願の手法を、これらの具体的な詳細から離れた他の態様において実施し得ること、およびかかる詳細は、説明の目的のためであり、限定するためのものではないことが理解されなければならない。本願において開示される態様を、添付の図面を参照して説明してきた。同様に、説明の目的として、完全な理解を提供するために、特定の番号、材料、および配置を記載してきた。そうではあるが、態様は、かかる具体的な詳細なしで実施され得る。実質的に同一の機能的構成を有する構成要素は同様の参照符号により示され、よって、あらゆる余分な説明が省略されてもよい。
【００４７】
種々の手法が、種々の態様の理解を補助するための複数の別々の操作として記載されてきた。説明の順序は、これらの操作が必ずしも順序に依存することが意図されるものと解釈されてはならない。事実、これらの操作は、提示された順序で行われる必要はない。記載された操作を、記載された態様とは異なる順序で行ってもよい。種々の追加の操作を行ってもよく、および／または記載された操作を、追加の態様において省略してもよい。
【００４８】
本願において使用される「基板」または「ターゲット基板」は、総称として本発明に従ってプロセスされる対象物を指す。基板には、デバイス、特に半導体または他のエレクトロニクスデバイスのあらゆる材料部分または構造が含まれてもよく、例えば、半導体ウエハ、レチクル、または例えば、薄膜などのベース基板構造上の層またはベース基板構造の上の層などのベース基板構造などであってもよい。よって、基板は、いかなる特定のベース構造、下部層または上部層、パターン化されたまたは未パターン化されたものには限定されないが、むしろ、あらゆるかかる層またはベース構造、および層および／またはベース構造のあらゆる組合せを含むことが想定される。説明は、特定のタイプの基板を参照してもよいが、これは例示的目的のためのみである。
【００４９】
当業者はまた、上記で説明された手法の操作になされる多くの変形が存在し得る一方で、本発明の同一の目的をなお達成できることを理解するであろう。かかる変形は、この開示の範囲によりカバーされることが意図される。よって、本発明の態様の上記の説明は、限定することを意図するものではない。むしろ、本発明の態様へのあらゆる限定は、添付の特許請求の範囲に提示される。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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