(57)【要約】      （修正有）【課題】上層と下層を接続するコンタクトをリソグラフィの解像限界よりも小さい中心間ピッチで形成する集積回路製造方法を提供する。【解決手段】どちらも標準的な解像度で製造されている上層１の構造物１１および下層２の構造物２５を、リソグラフィの解像限界（サブリソグラフィック）よりも短い間隔で互いに離間された隣接する２つのコンタクト３１、３２で接続する。サブリソグラフィックのコンタクト３を形成するために、第１の開口部（ホール）６１の格子型の規則正しいパターンを有する第１のマスク６をダブルパターニング技術を用いて製造する。第１のマスクに加えて、標準的な解像度を有する第２のマスク（図示していない）で第１の開口部６１のうちのいくつかを選択してコンタクト３１、３２を含むコンタクトを製造する。【選択図】図１
2009049420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の開口部を有し、ハードマスク層の形をした第１のマスク層を形成する工程と、
上記第１の開口部のうちのいずれか１つの開口部と少なくとも部分的に重なり合っている少なくとも１つの第２の開口部を有する第２のマスク層を形成する工程とを含み、
上記第２の開口部の少なくとも１つはリソグラフィによって形成されており、
隣接しあう少なくとも２つの第１の開口部は、上記第２の開口部を形成するために用いられるリソグラフィの解像限界よりも小さい中心間ピッチで互いに離間されている集積回路製造方法。
【請求項２】
複数の上記第１の開口部のうちの少なくとも一部は、アレイ状に配置されている、請求項１に記載の集積回路製造方法。
【請求項３】
複数の上記第１の開口部を、ダブルパターニングプロセスを用いて形成する、請求項１に記載の集積回路製造方法。
【請求項４】
上記ダブルパターニングプロセスは、
複数の第１の構造物を形成する工程と、
上記第１の構造物に隣接して、複数の第２の構造物を形成する工程と、
上記第２の構造物間に開口部を形成するために、上記第１の構造物を除去する工程とを含み、
上記開口部は、上記第１のマスク層の第１の開口部である開口部か、または、上記第１の開口部を形成するために用いられる開口部である、請求項３に記載の集積回路製造方法。
【請求項５】
上記ダブルパターニングプロセスは、
複数の第１の構造物を形成する工程と、
上記第１の構造物に隣接して、複数の第２の構造物を形成する工程と、
隣接しあう上記第２の構造物間に複数の第３の構造物を形成する工程と、
上記第１の構造物と上記第３の構造物との間に開口部を形成するために、上記第２の構造物を除去する工程とを含み、
上記開口部は、上記第１のマスク層の第１の開口部を構成する開口部か、または、上記第１のマスク層の第１の開口部を形成するために用いられる開口部である、請求項３に記載の集積回路製造方法。
【請求項６】
上記第１の構造物はリソグラフィによって形成され、上記第２の構造物を除去する工程によって形成される開口部は、上記第１の構造物を形成するために用いられるリソグラフィの解像限界よりも小さい中心間ピッチを有している、請求項５に記載の集積回路製造方法。
【請求項７】
上記ダブルパターニングプロセスは、
複数の第１の縦長構造物を形成する工程と、
上記第１の構造物に隣接して、複数の第２の縦長構造物を形成する工程と、
上記第２の縦長構造物間に縦長の開口部を形成するために、上記第１の縦長構造物を除去する工程と、
上記第２の縦長構造物に相対的な角度で伸びる、複数の第３の縦長構造物を形成する工程と、
上記第３の縦長構造物に隣接して、複数の第４の縦長構造物を形成する工程と、
上記第３の縦長構造物を除去することによって、開口部を形成する工程とを含み、
上記開口部は、上記第１のマスク層の第１の開口部を構成する開口部か、または、上記第１の開口部を形成するために用いられる開口部である、請求項３に記載の集積回路製造方法。
【請求項８】
上記第１の縦長構造物および上記第３の縦長構造物はリソグラフィによって形成され、上記第１の縦長構造物および上記第３の縦長構造物を除去することによって形成される開口部は、上記第１の縦長構造物および上記第３の縦長構造物を形成するために用いられるリソグラフィの解像限界よりも小さい中心間ピッチを有する、請求項７に記載の集積回路製造方法。
【請求項９】
上記ダブルパターニングプロセスは、
第１の構造物間にスペーサが形成されるように、当該第１の構造物を複数形成する工程と、
上記第１の構造物と隣接する上記第２の構造物との間に開口部が形成されるように、上記第１の構造物間のスペーサ内に複数の第２の構造物を形成する工程とを含み、
上記開口部は、上記第１のマスク層の第１の開口部を構成する開口部か、または、上記第１の開口部を形成するために用いられる開口部である、請求項３に記載の集積回路製造方法。
【請求項１０】
上記第１の構造物および上記第２の構造物はリソグラフィによって形成され、上記開口部の中心間ピッチは、上記第１の構造物および上記第２の構造物を形成するために用いられるリソグラフィの解像限界よりも小さい、請求項９に記載の集積回路製造方法。
【請求項１１】
隣接しあう第１の開口部の中心間ピッチは４０ｎｍよりも小さい、請求項１に記載の集積回路製造方法。
【請求項１２】
上記第２のマスク層を少なくとも部分的に上記第１のマスク層上に配置する、請求項１に記載の集積回路製造方法。
【請求項１３】
上記第１のマスク層を少なくとも部分的に上記第２のマスク層上に配置する、請求項１に記載の集積回路製造方法。
【請求項１４】
上記第２のマスク層は、上記第２の開口部の領域において上記第１の開口部のうちの少なくとも１つの開口部を露出させると共に、上記第１の開口部のうちの別の少なくとも１つの開口部を覆っている、請求項１に記載の集積回路製造方法。
【請求項１５】
上記第１のマスク層および上記第２のマスク層を他の層上に配置する、請求項１に記載の集積回路製造方法。
【請求項１６】
上記他の層を下層上に配置する、請求項１５に記載の集積回路製造方法。
【請求項１７】
上記第１のマスク層および上記第２のマスク層を用いてエッチングステップを行って上記他の層内に開口部を形成し、上記第２の開口部の領域において上記下層を露出させる工程をさらに含む、請求項１６に記載の集積回路製造方法。
【請求項１８】
上記第１のマスク層および上記第２のマスク層を除去する工程と、
上記他の層内の開口部を材料で充填して接続構造物を形成する工程とをさらに含む、請求項１７に記載の集積回路製造方法。
【請求項１９】
上記材料は導電性材料を含む、請求項１８に記載の集積回路製造方法。
【請求項２０】
上記下層および上記他の層を１つのステップにおいてエッチングして、上記下層内に１つの開口部を形成し、当該開口部は、上記他の層内の開口部と位置合わせされている、請求項１７に記載の集積回路製造方法。
【請求項２１】
上記下層は複数の下部縦長構造物を含む、請求項２０に記載の集積回路製造方法。
【請求項２２】
上記下層においてエッチングされた凹部は、上記下部縦長構造物のうちの１つを遮断する、請求項２１に記載の集積回路製造方法。
【請求項２３】
上記第１の開口部のうちの少なくとも１つは、上記下部縦長構造物のうちの１つと重なり合っている、請求項２２に記載の集積回路製造方法。
【請求項２４】
上記他の層の上方に、上層を配置する工程をさらに含み、当該上層は、複数の上部縦長構造物を備える、請求項１８に記載の集積回路製造方法。
【請求項２５】
上記上部縦長構造物のうちの少なくとも１つは、接続構造物によって上記下部縦長構造物のうちの１つに接続されている、請求項２４に記載の集積回路製造方法。
【請求項２６】
上記下部縦長構造物および／または上記上部縦長構造物が、上記第２のマスク層内に上記第２の開口部を形成するリソグラフィステップによって実現可能な最小構造寸法よりも小さい中心間ピッチを有するように、上記下部縦長構造物および／または上記上部縦長構造物をダブルパターニングステップを用いて形成する、請求項２５に記載の集積回路製造方法。
【請求項２７】
上記第１のマスク層の第１の開口部のうちの少なくとも一部を、縦型凹部として形成する、請求項１に記載の集積回路製造方法。
【請求項２８】
上記第１のマスク層は、下層上に形成される他の層上に配置され、当該下層は複数の下部縦長構造物を含み、
上記第１のマスク層の縦型凹部は上記下部縦長構造物に相対的な角度で伸びることにより、複数の重複領域が形成されており、当該領域では、上記縦型凹部が上記下部縦長構造物と重なり合っており、
上記第２のマスク層の第２の開口部が複数の重複領域のうちの１つを露出させて、上記他の層が、上記重複領域において露出しており、
上記第１のマスク層および上記第２のマスク層を用いてエッチングステップを行って、上記他の層内に開口部を形成し、上記下層を上記重複領域において露出させる、請求項２７に記載の集積回路製造方法。
【請求項２９】
上記エッチングステップの後に上記第２のマスク層を除去する工程と、
接続構造物を形成するために、上記他の層内の開口部を材料で充填する工程と、
複数の上部縦長構造物を形成するために、上記第１のマスク層の縦型凹部を材料で充填する工程とをさらに含み、
複数の上記上部縦長構造物のうちの１つは、上記接続構造物を介して上記下部縦長構造物のうちの１つに接続されている、請求項２８に記載の集積回路製造方法。
【請求項３０】
複数の下部縦長構造物を含む下層を形成する工程と、
上記下層上に他の層を形成する工程と、
上記他の層上に第１のマスク層を形成する工程と、
第２のマスク層を形成する工程と、
エッチングステップを行う工程とを含み、
上記他の層は、縦型凹部の形をした複数の第１の開口部を含み、上記第１のマスク層の上記縦型凹部は、上記下部縦長構造物に相対的な角度で伸びていることにより、複数の重複領域が形成され、上記縦型凹部は、上記下部縦長構造物と重なり合っており、
上記第２のマスク層は、上記重複領域のうちの１つを露出させる少なくとも１つの第２の開口部を含み、上記他の層は上記重複領域において露出しており、
上記エッチングステップは、上記第１のマスク層および上記第２のマスク層を用いており、上記他の層内に開口部を形成することにより、上記下層は上記重複領域において露出している、集積回路製造方法。
【請求項３１】
上記第２の開口部をリソグラフィステップによって形成し、上記第１のマスク層の隣接しあう縦型凹部の最大間隔は、上記リソグラフィステップによって実現可能な最小構造寸法よりも小さい、請求項３０に記載の集積回路製造方法。
【請求項３２】
上記第１のマスク層の縦型凹部をダブルパターニング法によって形成する、請求項３１に記載の集積回路製造方法。
【請求項３３】
上記集積回路はメモリデバイスである、請求項１に記載の集積回路製造方法。
【請求項３４】
複数の第１の開口部を含むハードマスク層の形をした第１のマスク層と、
少なくとも１つの第２の開口部を有する第２のマスク層とを含み、
上記第２の開口部は、少なくとも部分的に上記第１の開口部のうちの１つに重なりあっていると共に、リソグラフィによって形成され、
隣接しあう少なくとも２つの第１の開口部は、上記第２の開口部を形成するために用いられたリソグラフィの解像限界よりも小さい中心間ピッチで、互いに離間されている、集積回路を製造する構成。
【請求項３５】
請求項１に記載の集積回路製造方法によって製造される集積回路。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔図面の簡単な説明〕
添付の図面を説明する。
【０００２】
図１は、本発明の第１の実施形態に関する図である。
【０００３】
図２Ａ〜図２Ｆは、上記第１の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【０００４】
図３Ａ〜図３Ｄは、上記第１の実施形態の第２の変形例を示す図である。
【０００５】
図４Ａ〜図４Ｄは、上記第１の実施形態の第３の変形例を示す図である。
【０００６】
図５は、本発明の第２の実施形態に関する図である。
【０００７】
図６Ａ〜図６Ｈは、上記第２の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【０００８】
図７は、本発明の第３の実施形態に関する図である。
【０００９】
図８は、本発明の第４の実施形態に関する図である。
【００１０】
図９は、上記第４の実施形態の第１の変形例に関する図である。
【００１１】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、上記第４の実施形態の第１の変形例をさらに示す図である。
【００１２】
図１１Ａ〜図１１Ｃは、上記第４の実施形態の第２の変形例に関する図である。
【００１３】
図１２Ａ〜図１２Ｃは、ダブルパターニングによって構造物を形成する第１の実施例を示す図である。
【００１４】
図１３は、ダブルパターニングによって構造物を形成する第２の実施例に関する図である。
【００１５】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、ダブルパターニングによって構造物を形成する第３の実施例に関する図である。
【００１６】
図１５Ａ〜図１５Ｃは、ダブルパターニングによって構造物を形成する第４の実施例を示す図である。
【００１７】
図１６Ａ〜図１６Ｄは、ダブルパターニングによって構造物を形成する第５の実施例を示す図である。
【００１８】
〔図示する実施形態の詳細な説明〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る集積回路製造方法に関するものである。集積回路は、構造物１１を含むパターン化された上層１と、構造物２５を含む下層２とを備えている。下層２と上層１との間には、コンタクト３の形をした複数の接続構造物が配置されており、該接続構造物は、下層２の構造物２５を、上層１の構造物１１に電気的に接続させている。しかしながらこの接続構造物は、上記下層と上記上層との間に電気的接続を提供すること以外の機能を有してもよい。従って、他の実施例では、上記接続構造物は、不導性材料から形成されている。さらに、上記接続構造物は、他の層（図示していない）に接続するために、下層および上層を超えて伸びていてもよい。
【００１９】
上層１および下層２は、標準的なリソグラフィ工程を用いて製造されており、上層１の構造物１１および下層２の構造物２５はどちらも、標準的な解像度で製造されている。しかしながら、複数のコンタクト３のうちの隣接する少なくとも２つのコンタクト３１、３２は、リソグラフィの解像限界（サブリソグラフィック）よりも短い間隔で互いに離間された状態で存在している。サブリソグラフィックのコンタクト３を形成するために、第１の開口部（ホール）６１の格子型の規則正しいパターンを有する第１のマスク６が、ダブルパターニング技術を用いて製造されている。第１のマスクに加えて、標準的な解像度を有する第２のマスク（図示していない）が用いられている。ここでは、上記第２のマスクは、第１の開口部６１のうちのいくつかを覆って、開口部６１のうちのいくつか（図１の実施例では４つの開口部６１１）を選択するために用いられている。この選択された開口部６１１の領域には、コンタクト３が製造される。
【００２０】
第１の開口部は円形の穴で示されているが、本発明では、第１の開口部や第２のマスク層の開口部は、特定の形状に限定されるものではない。例えば、非円形の穴または縦長の開口部を設けても良い。
【００２１】
サブリソグラフィックの第１の開口部のパターンを有する第１のマスクと、第１の開口部の一部を選択するための標準的な解像度を有する（標準的なリソグラフィによって形成された）選択マスクとの組み合わせを用いることによって、サブ解像度の特徴を備える任意のレイアウトを製造することが可能になる。上記第１の実施形態の第１の変形例を、図２Ａ〜図２Ｆを参照しながらさらに詳細に説明する。
【００２２】
下層２は、基本的に、任意の種類の層であってもよいことに留意されたい。例えば、これは、メタライゼーション平面（例えば複数のトランジスタのゲートへの接続を提供する）、または、集積回路の能動領域を含む（例えば半導体基板の）領域である。上層１は、例えば、ドープされた領域、金属、ポリシリコン、または、窒化チタン（ＴｉＮ）を含む、コンタクト平面（メタライゼーション平面）または他の任意の種類の層であってよい。さらに、第１の開口部６１は、必ずしも格子状に配置されている必要はない。これら開口部は、所望のアプリケーションに応じた任意の種類の（サブリソグラフィの）パターンに配置されていてよい。他の実施例では、上記第１の開口部は、複数の小さなアレイに配置されており、該小さなアレイは、必ずしも互いに配向されている必要はない。
【００２３】
図２Ａ〜図２Ｆを参照すると、第１のマスク層６は、他の層５上に形成されている。層５は、例えばハードマスク層として形成されたものであり、ハードマスク層は例えば酸化シリコンまたはハードマスク層に好適な他の任意の材料を含む。他の層５も、下部配線層２の形をした下層上に配置されている。
【００２４】
第１のマスク層６は、ダブルパターニングプロセスによって形成されたサブリソグラフィ構造物７１を備えるマスクを用いてパターン化される。つまり、構造物７１のピッチは、標準的な（単一の）リソグラフィステップによって実現され得るピッチよりも短い。ダブルパターニング技術には、多数の変形例が存在する。例えば、二重露光、スペーサマスク技術（例えば、ピッチの細分化）、異種マスク技術、および、中間パターン蓄積である。しかしながら、これらの技術は従来から公知であり、従ってさらに詳細には説明しない。ダブルパターニング法の実施例を、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３、図１４Ａ〜図１４Ｂ、図１５Ａ〜図１５Ｃ、及び、図１６Ａ〜図１６Ｄに示す。一実施例では、上記構造物のピッチは、波長約１９３ｎｍのリソグラフィの解像限界よりも小さく、例えば約４０ｎｍよりも小さい。
【００２５】
マスクを用いて、第１のマスク層６内に第１の開口部６１を形成する。ここでは、隣接する少なくとも２つの開口部６１は、標準的なリソグラフィ解像度（図２Ｂ）よりも短い間隔で互いに離間されている。第１の開口部６１は、接続構造物の可能な位置を決定する。
【００２６】
パターン化されたマスク層６上には、少なくとも１つの第２の開口部８１を有する第２のマスク層（選択マスク）８を形成する（図２Ｃ）。第２の開口部８１は、第１の開口部６１のいずれか１つの開口部（開口部６１１）を露出させ、別の第１の開口部６１２を部分８２で覆っている。このように、第２のマスク層８は、接続構造物（例えばコンタクト）を形成するために用いられる１つまたは複数の第１の開口部６１を選択するために用いられる。もちろん、上記第２のマスクは、２つ以上の第１の開口部を選択するために、２つ以上の第２の開口部を有していてもよい。
【００２７】
第２の開口部８１を、標準的な（単一露光）リソグラフィを用いて、つまり標準的な解像度に形成する。一実施例では、層８はレジストから成り、リソグラフィステップによって直接パターン化されている。他の実施例では、層８は、レジストを用いてパターン化されたハードマスクである。該レジストの上面もやはり標準的なリソグラフィによってパターン化されている。従って、第１の開口部６１のうちのいくつかを選択するために標準的なマスク（上記第２のマスク）を用いる。ここでは、隣接する少なくとも２つの第１の開口部は、少なくとも１つの第２の開口部または複数の第２の開口部を製造するために用いられるリソグラフィステップのリソグラフィの限界よりも短い間隔で互いに離間されている。
【００２８】
図２Ｄでは、第１のマスク層６および第２のマスク層８を用いて（つまり選択された第１の開口部６１１および第２の開口部８１）他の層５をエッチングし、サブリソグラフィ開口部６１の横寸法を構成する他の層５内に、開口部５１を形成する。他の層５内の開口部５１は、第２の開口部および選択された第１の開口部６１１の領域における下層２を露出させている。開口部５１を形成した後、第２の層８および第１の層６を除去する（図２Ｅ）。
【００２９】
図２Ｆに示すように、さらなるステップでは、他の層５内の開口部５１を、例えば金属のような導電性材料、または、ポリシリコンのようなドープされた材料のような材料で充填し、コンタクト３の形をした接続構造物を形成する。さらに、上部配線層２１の形をした上層を形成する。ここでは、上部配線層２１は、開口部５１内に形成されたコンタクト３を介して下部配線層２に接続されている。
【００３０】
図３Ａ〜図３Ｄを参照する。これらの図は、上記第１の実施形態のさらなる変形例に関するものであり、ここでは、他の層５上に、炭素層１０の形をしたさらなる１つのハードマスク層を形成する。さらなる炭素層１０上に第１のマスク層６を形成すると共にパターン化して、図２Ａ〜図２Ｆに関連して説明したように、サブリソグラフィ開口部６１を形成する。
【００３１】
第１の開口部６１のいずれか１つの開口部（開口部６１１）を選択するために、第２の開口部８１を含む第２のマスク層８を形成する（図３Ｃ）。その後、この選択された開口部６１１を用いてエッチングステップを行い、炭素層１０内に開口部１０１０を形成して（図３Ｄ）、開口部１０１０と位置合わせされた開口部５１を他の層５内に形成する。下層２は、選択された第１の開口部６１１の領域における開口部１０１０および開口部５１によって露出され、例えば導電性材料のような材料で開口部１０１０および開口部５１を充填することによって、下層２への接続構造物を形成することが可能である。一実施例では、開口部１０１０および開口部５１を充填する工程を、上層（図示していない）を形成する工程と共に１つのステップにおいて実行する。その後、該上層を、少なくとも１つの接続構造物を介して下層２に接続する。他の実施例では、開口部５１を充填する前に、炭素層１０および第１のマスク層６を除去する。
【００３２】
図４Ａ〜図４Ｄは、上記第１の実施形態のさらなる変形例に関するものである。上述の変形例と同様に、下層２および他の層５を形成する。しかしながら、上述の変形例とは対照的に、他の層５の上に直接第２のマスク層８を形成する。この第２のマスク層は、単一露光リソグラフィを用いてパターン化される。このため、第２のマスク層８上にレジストマスク８０を堆積させてパターン化し、開口部８０１を（例えばドライエッチングまたはウェットエッチングによって）形成する。開口部８０１は、実質的に第２のマスク層８の中に転写されて形成される。第２の開口部８１を形成した後、レジスト層８０を除去する（図４Ｂ）。
【００３３】
図４Ｃでは、第２のマスク層８上に、（ダブルパターニングによって形成された）サブリソグラフィ解像度を有する複数の開口部６１を含む第１のマスク層６を形成して、１つの開口部６１（開口部６１１）が第２のマスク層８の第２の開口部８１に重なるようにする。図２Ａ〜図２Ｆの変形例と図４Ａ〜４Ｄの変形例とを比較すると明らかなように、上記第１のマスク層および上記第２のマスク層を配置する順番は、変更可能である。つまり、上記第１のマスク層上に上記第２のマスク層を配置してもよく、または、その逆もまた可能である。
【００３４】
図４Ｄでは、第２の開口部８１に位置合わせされた第１の開口部６１を再び用いて、下層にある他の層５をエッチングして層５内に開口部５１を形成する。開口部５１は、選択された第１の開口部６１１の領域における下層２を露出させている。
【００３５】
図５は、本発明の第２の実施形態に関するものである。集積回路は、上層１および下層２を備え、ここでは下層２と上層１とは、複数のコンタクト３の形をした接続構造物によって接続されている。この点において、図５の集積回路は、図１の集積回路と共通点を有している。しかしながら、図１とは対照的に、下層２は、サブリソグラフィの縦長構造物２１を含んでいる。サブリソグラフィ構造物２１は、例えばダブルパターニングプロセスによって形成されている。しかしながら、上層１は、標準的なリソグラフィを用いて形成される、標準的な解像度を有する構造物１１を備えている。
【００３６】
さらに、縦長構造物２１は、遮断部２２を備えている。コンタクト３および遮断部２２は両方とも、サブリソグラフィマスク６を用いて製造される。サブリソグラフィマスク６は、選択マスク（図示していない）と組み合わされて複数の格子状に配置された開口部６１を有している。
【００３７】
図６Ａ〜図６Ｈは、第２の実施形態の第１の変形例に関するものである。他の層５は、上述の変形例と同じように、下層２上に形成されている。また、上述の（第１の実施形態の）変形例と同様に、複数の第１のサブリソグラフィ開口部６１が、第１のマスク層６内に形成されている（図６Ｂ）。開口部６１を形成した後、選択マスク８の形をした第２のマスク層を形成する。この第２のマスク層８は、第２の開口部を有しており、この第２の開口部は、開口部６１のうちのいずれか１つの開口部（開口部６１１）を露出させると共に、第１の開口部６１の別の１つの開口部（開口部６１２）を覆っている（図６Ｃ）。露出された開口部６１１を介して、他の層５および下層２をエッチングし（図６Ｄ）、他の層５内の開口部５１と、下部配線層２内の遮断部２２とを形成する。ここでは、遮断部２２は、選択された第１の開口部６１１に位置合わせされている。
【００３８】
図６Ｅに示すように、第２のマスク層８を除去した後、開口部６１１、５１と層２の遮断部２２とを、不導性材料（例えば酸化シリコン）のような材料５０００で充填する。
【００３９】
続いて、第１のマスク層６上に、新たなマスク層２０を配置する。この新たなマスク層２０は、開口部２０１を有しており、該開口部２０１は第２のマスク層８によって覆われていた開口部６１２を露出させる（図６Ｆ）。換言すると、新たなマスク層２０は、（第１の）選択マスク８によって選択されなかった１つ以上の第１の開口部を選択するさらなる選択マスクである。第１の選択マスク８（上記第２のマスク層）と同様に、新たなマスク層２０内の開口部は、標準的なリソグラフィを用いて形成される。
【００４０】
マスク２０を用いてエッチングステップを行い、充填物材料５０００を開口部６１から除去し、開口部６１２に位置合わせされた層５内に、開口部５１ｂを形成する（図６Ｇ）。
【００４１】
図６Ｈでは、開口部５１ｂを導電性材料３０００で充填し、開口部５１ｂ内にコンタクト３を形成する。他の層５の上部に、導電層１の形をした上層を堆積させる。ここでは、導電層１は、コンタクト３を介して下部配線層２に接続されている。一実施例では、導電層１の形成工程を、開口部５１ｂを充填する工程と共に１つのステップで行い、コンタクト３と導電層１とが、同一の導電性材料を有するようにする。
【００４２】
図７を参照する。これは本発明の第３の実施形態を示す図である。図５のデバイスに類似した集積回路は、複数の平行な縦長構造物１１１を有する上層１を含む。隣接する少なくとも２つの構造物１１１間の間隔がリソグラフィ限界よりも短くなるように、ダブルパターニング技術を用いて構造物１１１を製造する。
【００４３】
下層２は、標準的なリソグラフィによって形成される（つまり標準的な解像度を有する）構造物２５を含む。第２の実施形態（図５）のように、下層２は、複数のコンタクト３を介して上層１に接続されている。隣接する少なくとも２つのコンタクト３は、標準的なリソグラフィ解像度よりも短い間隔を有しており、上記コンタクトもまた、ダブルパターニングプロセスによって形成されている。このために、格子状の開口部６１を有する第１のマスク６が、選択マスク（図示していない）と共に用いられる。
【００４４】
上層１の縦長構造物１１１は、遮断部１１１１を有していてもよい。遮断部１１１１は、例えばマスク６のような、格子状の開口部を有するマスクを用いたダブルパターニング法によって形成される。
【００４５】
図８は、本発明の第４の実施形態を示すものである。結果として形成される構造物は、図５および図７に示した構造物を組み合わせたものに類似している。上層１は平行な複数の縦長構造物１１１を備え、下層２は平行な複数の縦長構造物２１を備える。下層２および上層１は、層１、２が標準的な解像度よりも低い解像度でパターン化されるように、ダブルパターニングプロセスを用いてパターン化されている。
【００４６】
図５および図７のように、上層１と下層２との間には、複数のコンタクト３が、サブリソグラフィ解像度で形成されている。このために、再び、複数の開口部６１を含む第１のマスク６が、選択マスク（図示していない）と共に用いられる。
【００４７】
図９を参照する。この図は、上記第４の実施形態の一変形例を示すものである。集積回路は下層２を含み、下層２は、平行な導電線２１の形をした複数の第１の縦長構造物を有している。さらに、導電線２１に垂直に、上層１の第２のコンタクト線１１１の形をした複数の第２の縦長構造物が配置されている。本実施例では、下層２の導電線２１および上層１の導電線１１１はどちらも、ダブルパターニングプロセスを用いて、つまりサブリソグラフィ解像度で製造されている。しかしながら、本発明の実施形態の変形例では、下方の縦長構造物および上方の縦長構造物のいずれか一方だけをサブリソグラフィ解像度で形成してもよい。他の実施例では、下方の縦長構造物および上方の縦長構造物のどちらも、標準的な解像度で形成する。
【００４８】
下方の導電線２１と上方の導電線１１１とが重なり合っている箇所には、重複領域９０が存在している。重複領域９０のいくつかの領域には、上方の導電線１１１と下方の導電線２１とを接続させるコンタクト３が形成されている。コンタクト３は、格子状のサブリソグラフィマスクと開口部８１を有する選択マスクとを用いて製造されたものである。ここでは、該選択マスクは、標準的な解像度で形成されている。
【００４９】
図１０Ａおよび図１０Ｂを参照する。これらは、図９の変形例をさらに詳細に説明する図である。図１０Ａは導電線２１に対して垂直な断面図であり、図１０Ｂは導電線２１に対して平行な断面図である。下層２は、導電線２１の形をした複数の縦長構造物を含む。導電線２１は、（例えば窒化シリコンのような不導性材料を含む）複数のスペーサ構造物２６によって分離されている。下層２の上方には、（例えば酸化シリコンのような不導性材料を含む）他の層５が配置されており、スペーサ２６は層５の中に突出している。しかしながら、スペーサ２６は必ずしも突出している必要はなく、スペーサ２６の高さが層２の高さと等しくてもよい。
【００５０】
他の層５の上部には、選択マスク８の形をした第２のマスク層が配置されている。該第２のマスク層は、少なくとも１つの第２の開口部８１を含んでいる。図１０Ｂに示すように、他の層５上には、縦型開口部６１の形をした複数の第１の開口部を含む第１のマスク層６を形成する。ここでは開口部６１は、複数の上部構造物６５によって輪郭が規定されると共に、下方の導電線２１に対して垂直に伸びている。従って、縦型開口部６１は下方の導電線２１と重なり合い、重複領域９０を形成している（図９参照）。図１０Ｂもまた、第２のマスク層８の第２の開口部８１が、縦型開口部６１のいずれか１つの開口部の一部を露出させ（選択し）、第２の開口部８１の外側にある第１のマスク層６を覆っていることを示している。
【００５１】
第２のマスク層８を用いてエッチングステップを行い、他の層５内に１つの開口部を形成して、下層２を重複領域９０の領域において露出させる。
【００５２】
上記エッチングステップの後、下層２への接続構造物を形成するために、上記他の層内の開口部を（例えば導電性の）材料で充填する。同様に、第２のマスク層８を除去した後、縦型の第１の開口部６１を、上記接続構造物の材料、または、他のいくつかの種類の材料で充填して、スペーサ構造物６５によって互いに離間された上方の導電線１１１を形成する。このように、上記他の層内に形成されたコンタクトによって、上方の導電線１１１のいずれか１つの導電線が下方の導電線２１のいずれか１つの導電線に電気的に接続される。
【００５３】
図１１Ａ〜図１１Ｃを参照する。これらは、上記第４の実施形態の他の変形例を示すものである。図１１Ａに示すように、平行な複数の下部縦長構造物２１の形をした構造物を含む下層２を形成する。ここでは、構造物２１の幅をＦとすると、隣接する２つの構造物間の間隔は、Ｆ（Ｆは最小加工寸法）である。すなわち、当該間隔は、標準的なリソグラフィの解像限界である。
【００５４】
縦長構造物２１へ接続させる複数の構造物３を形成するために、格子状（つまりロウとカラムとのパターン）に配置された複数の四角形の開口部を含む第１のマスク層６を設ける（図１１Ｂ）。
【００５５】
第１の開口部６１の全ての位置に接続構造物を形成する必要はないので、複数の第２の開口部８１を含む選択マスク８（第２のマスク層）が製造される（図１１Ｃ）。この第２の開口部８１は、標準的な解像度の寸法、つまり、幅および互いの間隔は少なくとも２Ｆである。選択マスク８を用いて、所望の接続構造物の位置を決定する多数の第１の開口部６１１を露出させる。図１１Ｂでは、選択された第１の開口部６１１は実線で示されている。
【００５６】
図１２Ａ〜図１２Ｃ、および、図１３は、異なる２つのダブルパターニング法に関するものである。図１２Ａに示すように、縦長キャリア構造物６６の形をした複数の第１の構造物を形成し、キャリア構造物６６に隣接して、スペーサ構造物６５の形をした複数の第２の構造物を形成する（図１２Ｂ）。続いて、スペーサ構造物６５だけが残るように、キャリア構造物６６を例えば選択エッチングによって除去し、スペーサ構造物６５間に、上記第１の開口部を形成する（図２１Ｃ）。残留したスペーサ構造物６５の隣接する２つの構造物は、元のキャリア構造物６６の隣接する２つの構造物間の間隔よりも短い間隔を有している。この間隔は、リソグラフィの解像度よりももっと低いことが可能である。
【００５７】
他の実施例では、残留した構造物６５に類似した他の縦長構造物（図示していない）を、ダブルパターニングによって形成する。この他の縦長構造物は、構造物６５に相対的な角度（例えば構造物６５に垂直な角度）で伸びており、構造物６５と上記他の縦長構造物との間に、空洞に似た開口部が形成される。
【００５８】
図１３にサブリソグラフィ構造物を形成する他の実施例が示されている。点状の複数の第１の構造物６７を、第１の間隔で格子状に配置する。別のステップでは、第１の構造物６７に、同じく第１の間隔（または別の間隔）で格子状に配置された複数の第２の点状構造物６８を加えて、第１の構造物６７間のスペースに第２の構造物６８を形成する。これによって点状のパターンが生じ、第１の構造物６７のいずれか１つと隣接する第２の構造物６８との間の間隔は、元の格子間の間隔よりも短く、リソグラフィの解像度よりも小さくすることができる。
【００５９】
図１４Ａ〜図１４Ｂ、図１５Ａ〜図１５Ｃ、および、図１６Ａ〜図１６Ｄは、異なるスペーサ技術によるダブルパターニング法のさらなる実施例を示すものである。
【００６０】
図１４Ａは、半導体デバイスの基板１０００上の一般構造物５００を示す断面図である。この構造物５００は、ピッチ細分化技術の典型的な一実施形態、つまり、スペーサ技術によるライン（または、より複雑な構造物を用いるならばスペーサ技術によるパターン）を明示するために用いるものである。
【００６１】
図１４Ａに示す一般構造物５００は、いくつかある可能性の中でも特に、メモリチップまたはマイクロプロセッサ内の導電線を示すものであってもよい。上記構造物は、光電子工学デバイスまたは微小電気機械デバイス（ＭＥＭＳ）内のラインであってもよい。当業者には、ここに記載するピッチ細分化技術が、直線に限定されるものでなく、より複雑なパターンを製造するために用いることができることは明らかであろう。
【００６２】
図１４Ａに係るピッチ細分化工程の一実施形態では、第１の初期構造物１０１を、初期構造物１０１に隣接する側壁構造物１０２の形をした第２の構造物と共に並べる。初期構造物１０１に覆われる基板１０００の区域は１００で示されており、側壁構造物１０２に覆われる区域は２００で示されている。
【００６３】
区域３００は初期構造物１０１には覆われておらず、側壁構造物１０２の表面は材料を有していない状態で残る。
【００６４】
例えば図１４Ａに示したスペーサ技術によるラインでは、初期構造物１０１に覆われた区域１００と区域３００とが、基板１０００内に転写される。従って、初期構造物１０１を、例えば側壁構造物１０２に対して選択的なエッチングプロセスによって除去する必要がある。
【００６５】
図１４Ｂは、側壁構造物１０２だけがスペーサ構造物として残っていることを示している。なぜならスペーサ構造物１０２は、他と比べて幅が短いからである。各初期構造物１０１が２つの側壁１０２を有しているため、サブリソグラフィピッチ（つまり特定の照射源の性能よりも小さいピッチの寸法）を実現することが可能であり、これによって構造物の密度を倍増させることが出来る。
【００６６】
図１５Ａは、図１４Ａの実施形態の一変形例を示す図である。ここでは、区域３００を基板１０００内に転写させるために充填技術を用いる。本実施形態では、隣接する構造物１０１間（つまり隣接する初期構造物１０１の向かい合っているスペーサ１０２間）の区域３００を、何らかの材料（つまり複数の第３の構造物）で充填する。初期構造物１０１と、側壁構造物１０２（つまり上記スペーサ）と、区域３００とを覆う層１００１を堆積させる。
【００６７】
その後、この堆積物を、エッチング法またはＣＭＰ法によって、例えば図１５Ｂに示したように窪ませる。続いて、例えばスペーサ１０２を初期構造物１０１と区域３００内の層とに対して選択的にエッチングすることによって、スペーサ構造物１０２を除去する。ここで、スペーサ構造物１０２によって形成されたライン（またはパターン）は、基板１０００内に転写してもよい。
【００６８】
これは図１５Ｃに示されている。エッチングプロセスによってスペーサ１０２を除去して開口部１０３を形成する。層１００１および初期構造物１０１の残留物が、第１のマスク層を形成する。ここでは、開口部１０３が第１の開口部となる。他の実施例では、開口部１０３は、第１のマスク層として後に用いられる別の層をパターン化するために用いられる。
【００６９】
別の充填技術は、下地膜充填によるライン（または下地膜充填によるパターン）である。図１６Ａでは、第１の初期構造物１０１と、第１の構造物１０１間の区域とは、第１の層１００１によって覆われている。第１の層１００１は、いくつかの区域の中でも特に、初期構造物１０１の側壁において輪郭を形成する。従って、複数の区域１００１を覆う側壁構造物（第２の構造物）は、スペーサよりもむしろ下地膜材料から構成されている。本実施形態では、スペーサエッチングを行う必要はない。
【００７０】
続いて、図１６Ａに示した堆積物を、第２の下地膜１００２で覆う。図１６Ｂに示すように、第２の下地膜１００２は、隣接する２つの第１の構造物１０１間の区域を追加的に充填する。
【００７１】
続いて、図１６Ｃに示すように、第２の層１００２を窪ませるか、または、平坦化させる。その後、図１６Ｄに示すように、例えば異方性エッチングによって、第１の層１００１から下地膜材料（第１の構造物）が除去される。異方性エッチングは、初期構造物の材料、および、第２の下地膜の材料に対して選択的である。その結果、開口部が形成される。この開口部は、第１のマスク層の第１の開口部（ここでは、層１００１、１００２のいずれか一方、または、１００１、１００２の積層が第１のマスク層を構成している）であってもよく、または、該第１の開口部を形成するために用いることが可能な開口部であってもよい。
【００７２】
基板１０００は、単一の材料である必要はないが、パターン化された層を含んでよいことは、当業者には明らかであろう。さらに、図１４Ａおよび図１４Ｂに示した方法は結果として縦型開口部を生じさせるが、この原理を用いて、空洞状の開口部（例えばコンタクトホール）を形成することも可能である。この場合は、上記（縦型）開口部を形成した後（つまり図１４Ｂ、図１５Ｃ、および、図１６Ｄに示したそれぞれの構造物を基に）、本方法を繰り返し行い、（第１の構造物１０１に相当する）第３の構造物を、第３の構造物が上記開口部を横切ることが出来るように（つまり図１４Ｂの第２の構造物１０２の方に曲がって、および、図１５Ｃおよび図１６Ｄの第１の構造物１０１の方に曲がって横切るように）形成する。さらに、該第３の構造物に隣接して、第４の構造物（第２の構造物１０２に相当する）を形成する。
【００７３】
高次のピッチ細分化を生じさせる区域において、上記ピッチ細分化技術を１回以上用いることが可能であること、つまりより小さい構造物を製造することが可能であることは、当業者には明らかであろう。さらに、材料間の異なる選択度を利用して、基板Ｓ内に転写するパターンの輪郭を規定する領域またはサブ領域の組み合わせを決定することが可能である。
【００７４】
さらに上記ピッチ細分化技術の複数の実施形態は、多くの方法に変更させることが可能であり、異なる組み合わせで用いることが可能であり、あらゆる種類の材料に用いることが可能であることは、当業者には明らかであろう。ここに示した実施例は、上記ピッチ細分化の原理を完全に網羅するものではない。さらに、上述のように、他にも多くのダブルパターニング法が、当業者には公知である。
【００７５】
本発明は、当然ながら、特定の材料に限定されるものでないことにさらに留意されたい。下層および上層は配線層であってよい。つまりこれら層は導電性構造物を含んでよい。上記導電性構造物もまた、導電性材料または半導性材料を用いて形成されているが、導電性構造物の代わりに、下層および上層は、絶縁構造物のような非導電性構造物から構成されていてもよい（例えば、非導電性構造物だけで構成されていてもよく、または、導電性構造物と組み合わせて構成されていてもよい）。
【００７６】
さらに、上述の２つのプロセスステップの間に、１つ以上の追加的なサブステップを実施してもよいことに留意されたい。同様に、一実施形態のプロセスステップを他の１つ以上の実施形態と共に用いることが可能である。例えば、第１の実施形態に関連して説明したように、第２のマスク層上に第１のマスク層を形成する工程は、他の実施形態と共に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に関する図である。
【図２Ａ】上記第１の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図２Ｂ】上記第１の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図２Ｃ】上記第１の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図２Ｄ】上記第１の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図２Ｅ】上記第１の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図２Ｆ】上記第１の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図３Ａ】上記第１の実施形態の第２の変形例を示す図である。
【図３Ｂ】上記第１の実施形態の第２の変形例を示す図である。
【図３Ｃ】上記第１の実施形態の第２の変形例を示す図である。
【図３Ｄ】上記第１の実施形態の第２の変形例を示す図である。
【図４Ａ】上記第１の実施形態の第３の変形例を示す図である
【図４Ｂ】上記第１の実施形態の第３の変形例を示す図である
【図４Ｃ】上記第１の実施形態の第３の変形例を示す図である
【図４Ｄ】上記第１の実施形態の第３の変形例を示す図である
【図５】本発明の第２の実施形態に関する図である。
【図６Ａ】上記第２の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図６Ｂ】上記第２の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図６Ｃ】上記第２の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図６Ｄ】上記第２の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図６Ｅ】上記第２の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図６Ｆ】上記第２の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図６Ｇ】上記第２の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図６Ｈ】上記第２の実施形態の第１の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に関する図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に関する図である。
【図９】上記第４の実施形態の第１の変形例に関する図である。
【図１０Ａ】は、上記第４の実施形態の第１の変形例をさらに示す図である。
【図１０Ｂ】は、上記第４の実施形態の第１の変形例をさらに示す図である。
【図１１Ａ】上記第４の実施形態の第２の変形例に関する図である。
【図１１Ｂ】上記第４の実施形態の第２の変形例に関する図である。
【図１１Ｃ】上記第４の実施形態の第２の変形例に関する図である。
【図１２Ａ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第１の実施例を示す図である。
【図１２Ｂ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第１の実施例を示す図である。
【図１２Ｃ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第１の実施例を示す図である。
【図１３】ダブルパターニングによって構造物を形成する第２の実施例に関する図である。
【図１４Ａ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第３の実施例に関する図である。
【図１４Ｂ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第３の実施例に関する図である。
【図１５Ａ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第４の実施例を示す図である。
【図１５Ｂ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第４の実施例を示す図である。
【図１５Ｃ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第４の実施例を示す図である。
【図１６Ａ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第５の実施例を示す図である。
【図１６Ｂ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第５の実施例を示す図である。
【図１６Ｃ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第５の実施例を示す図である。
【図１６Ｄ】ダブルパターニングによって構造物を形成する第５の実施例を示す図である。
【図１】
2009049420.tif 000003
【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３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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