(57)【要約】いくつかの実施形態は開口のパターンを形成する方法を含む。方法は、互いから間隔を置いた構成要素を基板上に形成することを含み得る。構成要素は頂面と、頂面から下方にのびる側面を持ち得る。第一の材料が構成要素の頂面と側面に沿って形成され得る。第一の材料は第一の材料の等角な層を、構成要素に渡って回転形成することにより、または基板の構成要素に沿った選択的な堆積により、形成され得る。第一の材料が形成された後で、第一の材料の領域を露出させた状態で残しつつ、充填材料が構成要素の間に提供され得る。第一の材料の露出された領域は、開口のパターンを作り出すために、充填材料および構成要素の両方からその後選択的に除去され得る。
2012519959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂面および前記頂面から下方にのびる側面を有し互いから間隔を置いた構成要素を、前記互いから間隔を置いた構成要素の間の隙間内で露出する基板上に、形成すること、
前記構成要素の前記頂面および前記側面に渡って第一の材料を形成すること、
前記第一の材料を形成した後に、前記露出した第一の材料の領域を残しつつ、前記構成要素の間に充填材料を提供すること、および、
前記第一の材料の前記露出した領域を除去して開口のパターンを前記基板上に作り出すこと、
を含む、開口のパターンを基板上に形成する方法。
【請求項２】
前記構成要素の前記頂面および前記側面に沿って前記第一の材料を形成するために、前記第一の材料は、前記基板に関連する構成要素に沿って選択的に堆積される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記選択的な堆積は原子層堆積を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第一の材料の前記露出した領域の前記除去は、前記充填材料および前記構成要素との関係において前記第一の材料の前記露出した領域を選択的に除去することを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第一の材料は金属を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記構成要素はフォトレジストを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記開口は断面に沿った幅を有し、また、該開口を形成した後に前記充填材料の一部を除去することにより該幅を拡大させることを更に含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記充填材料は有機ポリマーを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記充填材料はフォトレジストを含み、かつ、前記充填材料の該一部の前記除去はフォトリソグラフィー法によるパターン化を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記充填材料は有機ポリマーを含み、かつ、前記充填材料の該一部の前記除去は酸素プラズマ化学（Ｏ２−ｂａｓｅｄ  ｐｌａｓｍａ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）または湿式化学を用いた前記充填材料の横方向のトリミングを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記構成要素を横方向のトリミングに対して不活性にするために、前記充填材料の前記提供に先立って前記構成要素を処理することを更に含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
互いから間隔を置いた構成要素を基板上に形成すること、
前記構成要素上に先端部を有しかつ前記構成要素の間の空間内に溝を有する起伏のある表面形状を持つ金属含有層を、前記構成要素に渡ってかつ前記構成要素の間の空間に渡って、形成すること、
前記金属含有層の先端部を露出した状態で残しつつ、前記溝を充填するために前記充填材料を提供すること、および、
前記金属含有層の露出した領域を前記充填材料および前記構成要素から選択的に除去し、開口のパターンを前記基板上に作り出すこと、
を含む、開口のパターンを基板上に形成する方法。
【請求項１３】
前記金属含有層の前記形成は回転成型を含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属含有層の前記形成は、プロピレングリコールおよび／または一つ以上のプロピレングリコール誘導体を含む溶液内で分散された有機金属組成物を含有する混合物の回転成型を含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属含有層はチタンを含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記チタンを酸化チタンに混合するために前記金属含有層を加熱することを更に含み、かつ、該加熱は、前記充填材料の前記提供の前に行われる、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記充填材料の前記提供は、
前記溝を充填し前記先端部を覆うために前記充填材料を堆積させること、および
前記充填材料を前記先端部上から除去すること、を含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記先端部上からの前記充填材料の前記除去は平坦化を含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記構成要素はフォトレジストを含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記互いから間隔を置いた構成要素の前記形成は、
フォトレジストの層を前記基板上に形成すること、および、
前記フォトレジストをフォトリソグラフィー法によりパターン化すること、を含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記互いから間隔を置いた構成要素の前記形成は、
有機ポリマーの層を前記基板上に形成すること、および
前記有機ポリマーをパターン化すること、を含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
前記有機ポリマーはポリスチレンおよびポリメチル・メタクリレートの一方または両方を含む、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記互いから間隔を置いた構成要素の前記形成は、
フォトレジストの層を前記基板上に形成することと、
フォトリソグラフィー法により前記フォトレジストをパターン化すること、および、
フォトリソグラフィー法によってパターン化された前記フォトレジストをトリミングすること、を含む
請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
前記充填材料はフォトレジストを含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項２５】
前記互いから間隔を置いた構成要素はフォトレジストを含み、
前記充填材料はフォトレジストを含み、
前記構成要素は、後に行われる前記充填材料の横方向のトリミングの間に利用される条件に対して不活性となるように、前記金属含有層の形成に先立っておよび／または形成の間に、処理され、かつ、
前記充填材料は、前記金属含有層の前記露出した領域が除去された後に、横方向にトリミングされる、
請求項１２に記載の方法。
【請求項２６】
隙間によって互いから間隔を置いた複数のフォトレジストの構成要素（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  ｆｅａｔｕｒｅ）をフォトリソグラフィー法により基板上に形成すること、
前記フォトレジストの構成要素を横方向にトリミングすること、
前記トリミングされたフォトレジストの構成要素を、後に行われる層の回転形成の間に、不溶性にするために処理すること、
前記構成要素上の先端部と前記構成要素の間の前記隙間内の溝を持つ起伏のある表面形状を有する層を、前記構成要素に渡って、かつ前記隙間内で、回転形成すること、
前記回転形成された層の先端部を露出させたまま残しつつ、前記溝内でフォトレジストフィル（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  ｆｉｌｌ）を形成し、
前記回転形成された層の露出した領域を、前記フォトレジストフィルおよび前記構成要素から選択的に除去して前記基板上の開口の前記パターンを作り出すことおよび、
前記フォトレジストフィルをパターン化し、前記フォトレジストフィルの前記パターン化の後に露出した前記回転形成された層の部分を除去することによって該パターンの前記開口を拡張すること、を含む、
開口のパターンを基板上に形成する方法。
【請求項２７】
前記フォトレジストフィルを形成することは、
前記溝内に、および前記回転形成された層の前記先端部上に、前記フォトレジストフィルを形成すること、および
前記溝内の前記フォトレジストフィルを残しつつ前記回転形成された層の前記先端部上から前記フォトレジストフィルを除去するために前記フォトレジストフィルを平坦化すること、を含む、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記回転形成された層は有機金属材料を含む、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記回転形成された層は、プロピレングリコールおよび／または一つ以上のプロピレングリコール誘導体を含む溶液内で分散された、チタン含有の有機金属を含む、
請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記溶液は、プロピレン・グリコール・モノメチル・エーテルアセテートを含有する、
請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記チタン含有の有機金属の少なくとも一部を酸化チタンに転化するために、前記フォトレジストフィルの形成に先立って、前記回転形成された層を過熱することを更に含む、
請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術分野は、例えば、マスキングパターンを半導体基板上に形成する方法といった、パターンを形成する方法である。
【背景技術】
【０００２】
非常に短いピッチを有する繰返しのパターンを形成することが望ましい数多くの用途が存在する。例えば、集積回路の製造は、メモリ記憶部（例えばＮＡＮＤユニットセル、ダイナミックランダムアクセス（ＤＲＡＭ）ユニットセル、クロスポイントメモリユニットセル、その他）の繰返しのパターンの形成を含み得る。
【０００３】
集積回路の製造は、パターン化されたマスクを半導体基板上に形成することを含み得、その後にエッチングを１度かそれ以上行い、パターンがマスクから基板に転写される。基板に移されたパターンは集積回路の個々の構成部品を形成するために利用され得る。
【０００４】
パターン化されるマスクはフォトリソグラフィーによってパターン化されたフォトレジストを含み得る。望まれるマスキングパターンをフォトリソグラフィーによってフォトレジストに作り出すために、複数の別個のフォトマスク（レティクル）が利用され得る。起り得る問題は、各フォトマスキング工程がマスクのずれの可能性を招くことである。別の問題は、製造過程において各フォトマスキング工程は別々の工程であり、これにより、より少ない工程を有する製造過程と比べて、コストが上昇し生産高が低減することがある。
【０００５】
集積回路製造の永続的な目的は集積回路の密度を上昇させることであり、したがって、個々の集積回路の構成部品のサイズを縮小させることである。したがって、個々の構成要素（ｆｅａｔｕｒｅｓ）の密度が上昇してゆくパターン化されたマスクを形成するという永続的な目的がある。パターン化されたマスクが構成要素の繰り返しのパターンを有する場合は、より高い密度に、言い換えれば縮小したピッチに、繰返しのパターンを形成するという永続的な目的がある。繰返しのパターンが高い密度で形成されることを可能にする、パターンを形成する新しい方法を開発することが望ましいであろう。
【０００６】
コストを低減し、かつ生産高を向上させるという永続的な目的もある。したがって、比較的少ないフォトマスキング工程で繰返しのパターンが形成されることを可能とする、パターンを形成する方法を開発することが望ましい。
【発明の概要】
【０００７】
（本文中に発明の概要に該当する記載なし。）
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図２】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図３】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図４】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図５】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図６】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図７】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図８】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図９】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【０００９】
【図１０】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。図１０のプロセス段階は図２のプロセス段階の後のプロセス段階であって、図３のプロセス段階の代替のプロセス段階である。
【図１１】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図１２】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【００１０】
【図１３】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。図１３のプロセス段階は図２のプロセス段階の後のプロセス段階である。
【図１４】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図１５】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図１６】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図１７】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【図１８】実施形態の、種々のプロセス段階における半導体ウェハの部分の断面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
いくつかの実施形態は、開口のパターンを半導体基板上に形成する方法を含む。開口は半導体基板の一つ以上の材料をパターン化するために後に利用され得る。例えば、開口は、ＤＲＡＭ構成部品、ＮＡＮＤ構成部品、ＳＲＡＭ構成部品、その他、をパターン化するために利用され得る。
【００１２】
実施形態は、フォトリソグラフィー法を用いてパターン化された構成要素を基板上へ形成すること、および犠牲スペーサー材料を整列させるための構成要素をその後に利用することを含み得る。犠牲スペーサー材料の一部はその後、開口のパターンを基板上に残すために除去され得る。いくつかの実施形態では犠牲スペーサー材料は金属を含み得る。例えば、犠牲スペーサー材料は有機金属組成物を含み得る。いくつかの実施形態では、スペーサー材料は構成要素に渡って回転形成（ｓｐｉｎ−ｃａｓｔ）される。そのような実施形態において、スペーサー材料はスペーサー材料が構成要素に渡って均一かつ等角的に（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｌｙ）提供され得るように、適切な粘度を有する溶液内で分散され得る。例えば、有機金属組成物は、当該有機金属組成物の等角的な堆積（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）にとって適切な粘度を生み出す程度に十分な量のプロピレングリコールおよび／または一つ以上のプロピレングリコール誘導体を有する流動体内で分散され得る。
【００１３】
例示的実施形態が図１から図１８を参照しながら記載される。
【００１４】
図１は半導体構造体１０の一部を示す。半導体構造体は、互いから間隔を置いた複数の構成要素１４、１６および１８をその上に持つ半導体基板１２を含む。
【００１５】
半導体基板１２は、例えばバックグランドｐ型ドーパントを低濃度ドープされた単結晶シリコンを含み得、これらから実質的に成り得、あるいは、これらから（のみ）成り得る（ｍａｙ  ｃｏｍｐｒｉｓｅ，  ｃｏｎｓｉｓｔ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ，  ｏｒ  ｃｏｎｓｉｓｔ  ｏｆ）。「半導体構造体」（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）、「半導体基板」（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、またはｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）という語は、半導体ウェハ（単体であるか、他の材料を上に載せることで組み合わせの状態になっているかを問わない）といったバルク半導体材料、および半導体材料層（単体であるか、他の材料を含む組み合わせの状態になっているかを問わない）を非限定的に含む半導体材料を含む任意の構造体を意味する。「基板」という語は、上記された半導体基板を非限定的に含む任意の支持材料を指す。いくつかの実施形態では、基板はレティクル基板で有り得、特に、レティクルまたはフォトマスクに組み込まれることになる基板であり得る。
【００１６】
半導体基板は同種のものからなり得、あるいは、集積回路（ＩＣ）および／または微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）製造に関係する任意の数の層および材料を含み得る。例えば、半導体基板は、ＤＲＡＭ製造、ＮＡＮＤ製造、および／または、ＳＲＡＭ製造に関連する複数の層および材料を含み得る。
【００１７】
構成要素１４、１６および１８は材料２０を含む。材料２０は任意の適切な組成物または任意の適切な組成物の組み合わせであり得、ある実施形態では有機ポリマーを含み得、これらから実質的に成り得、あるいは、これらから（のみ）成り得る（例えば、材料２０はフォトレジスト、ポリスチレン、およびポリメチルメタクリレートのうちの一つ以上を含み得、これらから実質的に成り得、あるいは、これらから（のみ）成り得る）。材料２０がフォトレジストから成る場合、構成要素１４、１６、および１８は基板１２の表面上にフォトレジストの層を最初に形成し、その後にフォトマスクを使用してフォトレジストをフォトリソグラフィー法によってパターン化し、それによって構成要素を作り出すことによって形成され得る。材料２０がフォトレジスト以外の組成物を含む場合、構成要素１４、１６、および１８は、基板１２の表面上に材料２０の層を最初に形成し、層の上にフォトリソグラフィー法によってパターン化されたフォトレジストマスクを形成し、その後にマスクから層にパターンを転写して構成要素を作り出すことによって形成され得る。構成要素１４、１６および２０は同種のものからなるものとして示されているが、他の実施形態ではこれら構成要素は２つ以上の異なる材料を含み得る。
【００１８】
構成要素１４、１６および１８は隙間２２、２４、２６、および２８によって互いから間隔が置かれている。このような隙間は基板１２の上面までのびている。
【００１９】
個々の構成要素は頂面１５と、その頂面から半導体基板１２の上面までのびる側面１７を有する。
【００２０】
次に図２を参照する。構成要素１４、１６および１８は、図示されている断面に沿ったこのような構成要素の横方向の寸法を縮減するために横方向にトリミングされる。言い換えれば、構成要素１４、１６、および１８は、図１のプロセス段階での第一の横幅を持ち、その後、その横幅を図２に示される第二の横幅まで縮減するために、プロセスされる。横方向のトリミングは図示される断面に沿った隙間２２、２４、２６および２８の幅を拡大させる。
【００２１】
構成要素１４、１６および１８の横方向のトリミングは、任意の適切なプロセスを利用することで成され得る。例えば、構成要素１４、１６および１８がフォトレジスト（あるいは他の有機ポリマー）から成る場合、横方向のトリミングは酸素プラズマ（Ｏ２−ｂａｓｅｄ  ｐｌａｓｍａ）を利用することによって成され得る。いくつかの実施形態では、横方向のトリミングでは、酸素プラズマが（例えばＣＨ２Ｆ２といった）一つ以上の安定化添加剤との組み合わせで利用され得る。他の実施形態では、横方向のトリミングは、材料２０の最も外側の部分を除去する湿式化学法を利用し得る。横方向のトリミングに使用され得る湿式化学の例は、材料２０の最も外側の部分に初期の酸処理を施し、その後に酸処理された領域を、塩基水溶液（例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム）で可熔化することを含み得る。
【００２２】
図２の横方向にトリミングされた構成要素は長方形のブロックとして示されているが、いくつかの実施形態では、横方向のトリミングは、他の幾何学的な形状を作り出し得る。例えば、横方向のトリミングは、図１の構成要素１４、１６、および１８をドーム型の構成要素に変形させ得る。
【００２３】
図２の横方向にトリミングされた構成要素１４、１６、および１８は頂面１５および側面１７を残しているが、そのような面のうちの少なくともいくつかの面の位置は、横方向のトリミング以前の当該面の位置と比べると、横方向のトリミングを受けた構成要素内で、ずれている。
【００２４】
構成要素１４、１６、および１８の横方向のトリミングは、いくつかの実施形態では省略され得、従って、図２のプロセス段階はいくつかの実施形態では省略され得る。
【００２５】
構成要素１４、１６、および１８が（フォトレジストで有り得、またはフォトレジストでない場合が有り得、またいくつかの実施形態ではポリスチレンおよびポリメチルメタクリレートのうちの一方または両方を含み得、これから実質的に成り得、あるいは、これから（のみ）成り得る）有機ポリマーである場合、これらの構成要素は、それら構成要素がキャスト溶液の溶剤で可溶であれば材料３０（図３０を参照して下記に記される）のその後の回転形成の間にこれらの物質を不溶性にするために処理され得る。
【００２６】
構成要素１４、１６、および１８が（フォトレジストで有り得、またはフォトレジストでない場合が有り得、またいくつかの実施形態ではフォトレジストを含み得、これから実質的に成り得、あるいは、これから（のみ）成り得る）有機ポリマーである場合、そのような構成要素は、追加の有機ポリマーのその後の横方向のトリミング（その後のそのような横方向のトリミングは、例えば、図７を参照して下記されるプロセス段階で発生し得る）の間に利用される科学反応に対してこれらの物質を不活性にするために処理され得る。この処理は、例えば、構成要素１４、１６、および１８の露出した面に沿った保護材料（図示せず）の薄膜の形成；構成要素１４、１６、および１８を通した（架橋結合といった）化学変化の誘発；および／または、これら構成要素の露出した外側の面に沿った（プラズマにおけるハロゲンへの露出を通してといった）科学的変化の誘発、を含み得る。いくつかの実施形態では、構成要素の処理の内のすくなくともいくつかは（図３を参照して下記される）材料３０の形成および／または処理の間に起こり得る。たとえば、構成要素の処理が架橋結合を含む場合、それら架橋結合のうちの少なくとも一部は、材料３０を金属酸化物（下記する）に転化するために利用される材料３０の熱処理（例えばベーキング）の間に誘発され得る。
【００２７】
図３を参照する。材料３０が構成要素１４、１６、および１８上および、構成要素の間にある隙間２２、２４、２６および２８内に形成されている。材料３０は構成要素に対して等角的であり、従って、構成要素上に先端部（ｐｅａｋ）３２および、構成要素の間にある隙間内に溝３４を含む起伏のある表面形状を呈する。
【００２８】
いくつかの実施形態では、材料３０は回転形成層に対応し得る。当該層は、図示される等角的な層を形成するために適切な粘度を有する混合物を回転形成することによって形成される。粘度は、プロピレングリコールおよび／または一つ以上のプロピレングリコール誘導体を回転形成に利用される混合物内に含ませることによって調整され得る。プロピレングリコール誘導体の一例は、プロピレン・グリコール・モノメチル・エーテルアセテートである。いくつかの実施形態では、回転形成される混合物は、プロピレングリコールおよび／または一つ以上のプロピレングリコール誘導体を含む溶液内で分散された有機金属を含み得る。例えば、溶液は、プロピレン・グリコール・モノメチル・エーテルアセテートを約１重量パーセントから約５重量パーセントまでの濃度で含む溶液内で分散されたチタン含有の有機金属を含み得る。回転形成される材料が、チタン含有の有機金属を含む場合、そのような有機金属はその後に、そのチタンの内の少なくとも一部を酸化チタンに転化する条件の下で処理され得、またいくつかの実施形態ではそのような有機金属は材料３０の全体を酸化チタンに変化させる条件の下で処理され得る。そのような条件は、例えば約８０°Ｃから約１４０°Ｃまでの温度での処理といった、熱処理を含み得る。そのような加熱はソル−ゲル反応を通して酸化チタンを形成し得る。
【００２９】
材料３０は、任意の適切な厚さに形成され得、また、いくつかの実施形態では約５０ナノメートル以下、約４０ナノメートル以下、約３０ナノメートル以下、あるいは約２０ナノメートル以下の厚さにまでさえ形成され得る。
【００３０】
基板１２までのびる開口を形成するために材料３０の一部が後に除去（そのような除去は図６を参照して下記される）されるという意味で、材料３０は犠牲材料として言及され得る。
【００３１】
図４を参照する。充填材料３６が材料３０上に形成される。この充填材料は、材料３０の起伏のある表面形状の溝３４を充填し、図示される実施形態では、そのような起伏のある表面形状の先端部３２を覆いもする。充填材料３６は任意の適切な材料を含み得、またいくつかの実施形態では、有機ポリマーを含み得、これらから実質的に成り得、あるいは、これらから（のみ）成り得る。いくつかの実施形態では、材料３６はフォトレジスト、ポリスチレン、およびポリメチルメタクリレートのうちの１つ以上を含み得、これらから実質的に成り得、あるいは、これらから（のみ）成り得る。
【００３２】
図５を参照する。構造体１０は、材料３０の起伏のある表面形状の先端部３２上の材料３６を除去し、そのような起伏のある表面形状の溝３４内の材料３６は残すプロセスを受ける。プロセスは、エッチングを含み得、および／または平坦化を含み得る。図示された実施形態では、材料３６の除去によって材料３６の上面が材料３０の上面と対比してくぼみになっている。他の実施形態（図示せず）では、材料３６の上面は、材料３６の一部を除去した後でも材料３０の上面と対比してくぼみにならないことが有り得、その代わりに材料３０の上面と同じ高さになり得、あるいは材料３０の上面より高い位置になり得る。図５のプロセス段階で残留している材料３６は材料３０の起伏のある表面形状の溝３４を充填し、そのような起伏のある表面形状の先端部３２は露出させたまま残す。
【００３３】
図６を参照する。基板１２の上面までのびる開口４０、４２、４４、４６、４８および５０を作り出すために、材料３０の露出している部分が、基板１２の表面および材料２０および３６から選択的に除去される。材料３０の除去は異方性エッチングを含み得る。材料３０が酸化物である実施形態では、基板１２の表面はシリコンから成り、材料２０および３６はフォトレジストであり、材料３０の選択的な除去はフッ素をベースとした化学（ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｂａｓｅｄ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）を利用し得る。
【００３４】
開口４０、４２、４４、４６、４８および５０を形成することによって、もともとあった構成要素１４、１６、および１８と交互に並ぶ、複数の付加的構成要素５２、５４、５６および５８が作り出される。
【００３５】
開口４０、４２、４４、４６、４８および５０は基板１２に渡って形成される開口のパターンに対応する。後に続くプロセスにおいて、そのような開口のパターンは一つ以上のＩＣ構成部品を半導体基板１２内に製造する間に利用され得る。例えば、望ましいドーパントパターンを基板１２内に形成するために開口を通してドーパントが移り得、および／または望ましいパターンを半導体基板１２に転写するためにエッチングが開口を通じて行われ得る。その代わりに、開口のパターンを変えるために材料３６および３０に対して追加のプロセスが行われ得る。例えば、図７は、図示された断面に沿った充填材料の横幅を縮小する条件に充填材料２６が曝された後の構造体１０を示す。
【００３６】
充填材料３６がフォトレジストである場合、充填材料の横幅を縮小するために利用される条件はフォトリソグラフィー法を使った充填材料のパターン化に対応し得、および／または充填材料の酸素プラズマ化学（Ｏ２−ｂａｓｅｄ  ｐｌａｓｍａ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）または湿式化学を用いた横方向のトリミングに対応し得る。材料２０がフォトレジストである実施形態では、図２を参照して上述された、横方向のトリミングの間に材料２０を不活性にするための材料２０の処理のために、構成要素１４、１６、および１８が充填材料３６の横方向のトリミングの間に実質的に変化せずにいることが可能であり得る。
【００３７】
充填材料３６の横幅の縮小によって、付加的構成要素５２、５４、５６および５８内の材料３０の部分が露出する。図８は、そのような部分の除去（これは付加的構成要素５２、５４、５６および５８内の材料３０の領域の横方向のトリミングに事実上対応する）の後の構造体１０を示す。材料３０および３６の横方向のトリミングは付加的構成要素５２、５４、５６および５８の横方向のトリミングと、開口４０、４２、４４、４６、４８および５０の図示された断面に沿った横方向の拡張につながる。付加的構成要素５２、５４、５６および５８は構成要素１４、１６、および１８の間の概ね中心に図示されているが、他の実施形態では、付加的構成要素は構成要素１４、１６、および１８の間の隙間内でずれて置かれ得る。また、付加的構成要素５２、５４、５６および５８は、構成要素１４、１６、および１８と概ね同一の幅を有するものとして図示されているが、他の実施形態では付加的構成要素は最初の構成要素１４、１６、および１８とは異なる幅を有し得る。加えて、図示の実施形態は（ピッチを二倍にするために）もともとあった構成要素１４、１６、および１８のそれぞれの間に一つだけ付加的構成要素を形成しているが、他の実施形態では、元のピッチが三倍、四倍、あるいはその他になり得るように、元の構成要素の間に複数の付加的構成要素が形成され得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、図３から図８のプロセスによって、構成要素１４、１６および１８を最初に形成するのに使用される工程とは別の付加的なフォトマスキング工程（すなわち図１を参照して記載されたフォトマスキング）を利用することなく、付加的構成要素５２、５４、５６および５８はもともとあった構成要素１４、１６および１８と整列する。これは、付加的なフォトマスクを利用するプロセスと比べて、マスクのずれのリスクを低減し得、また付加的なフォトマスクを利用するプロセスと比べて生産高を向上させ得る。
【００３９】
開口４０、４２、４４、４６、４８および５０は、基板１２に渡って伸びる開口のパターンである。そのような開口のパターンは、下にある基板１２内に望まれるパターンを作り出すために利用され得る。例えば、図９は、開口４０、４２、４４、４６、４８および５０を基板１２内までのばすためにエッチングが利用された後の構造体１０を示す。基板１２内のパターンの形成は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、および／またはＮＡＮＤと関連する様々な構成部品のパターン化に対応し得る。例えば、パターン化は基板１２内にＮＡＮＤゲートを作り出すために利用され得る。
【００４０】
図９は基板１２内へのエッチングの間に開口４０、４２、４４、４６、４８および５０が使用された後の構造体１０を示すが、他の実施形態では、エッチングに代わる、またはエッチングに付け加える、他のプロセスのために開口が使用され得る。例えば、開口４０、４２、４４、４６、４８および５０は、基板１２内にドーパントの堆積のための位置を画定するために利用され得る。
【００４１】
開口４０、４２、４４、４６、４８および５０の最初のサイズ（すなわち、図６のプロセス段階における開口のサイズ）は開口の形成の間に利用される等角の犠牲層（例えば、図３から図６の実施形態で利用される材料３０）の厚さによって決定され得る。図１０から図１２は、図３から図６の本発明の実施形態と同様の実施形態を示すが、異なる厚さの等角の材料が開口を作り出すために利用されている。
【００４２】
図１０を参照する。図２のプロセス段階の後のプロセス段階であり、図３のプロセス段階に代わるプロセス段階における構造体１０が示されている。具体的には、図１０は、等角の材料６０の比較的薄い膜が構成要素１４、１６、および１８をまたぎかつ構成要素の間の隙間２２、２４、２６、および２８をまたぎ形成されるプロセス段階における構造体１０を示す。材料６０は任意の適切な組成物を含み得、また、材料３０に関して上記された組成物のうちの任意の組成物を、例えば、含み得る。等角の材料６０は材料３０の回転形成に関して上記された方法に類似する方法で回転形成によって形成され得る。
【００４３】
図１１を参照する。充填材料３６が隙間２２、２４、２６、および２８内に形成され、構成要素１４、１６、および１８上の材料６０が露出するプロセス段階での構造体１０が示される。そのようなプロセス段階は図５を参照して上記されたプロセス段階と類似し得え、また、図４および図５を参照して上記されたプロセスに類似するプロセスを用いて形成され得る。
【００４４】
図１２を参照する。材料６０の露出された領域は、開口４０、４２、４４、４６、４８および５０を形成するために、また、材料６０および３６を有する構成要素５２、５４、５６、および５８を形成するために、除去される。図１２のプロセス段階における開口４０、４２、４４、４６、４８および５０は材料３０より薄い材料６０のために、図６のプロセス段階における類似する開口よりも狭い。図３から図６および図９から図１１のプロセスは、開口を作り出す間に利用される等角の材料の厚みを適合させることによって、開口４０、４２、４４、４６、４８および５０の横幅は適合され得ることを示す。
【００４５】
図１から１２のプロセスは、構成要素（１４、１６および１８）をまたぎかつ構成要素の間の隙間（隙間２２、２４、２６および２８）をまたぎ形成された等角の材料（３０および６０）を利用する。その後のプロセスが構成要素１４、１６、および１８に沿って形成された開口をのばすために利用された場合、（例えば、図７および図８を参照して上記された、開口４０、４２、４４、４６、４８および５０をのばすためのプロセス）、そのようなプロセスでは、充填材料（３６）と充填材料の下にある等角の材料（例えば、図７および図８の等角の材料３０）の両方を横方向にエッチングする。いくつかの実施形態では、後続のプロセスでそのような等角の材料の横方向のエッチングが避け得るように構成要素１４、１６および１８の間の隙間に渡って等角の材料を形成することを避けることが有利であり得る。図１３から図１８は、基板１２の露出した表面にわたる形成と比べて、構成要素１４、１６、および１８に沿って等角の材料が選択的に形成される例示的実施形態を示す。
【００４６】
図１３を参照する。図２のプロセス段階に類似するプロセス段階における構造体１０が示される。この構造体は、隙間２２、２４、２６および２８によって互いから間隔を置いた構成要素１４、１６、および１８を含む。構成要素は、後のプロセス段階で、当該構成要素を認識する上で助けとなるための陰影が付けられた形で示されている。陰影は構成要素の構成を示すために使用されているわけではなく、具体的には、陰影は、図１３の構成要素１４、１６、および１８が図２の構成要素１４、１６、および１８と異なるということを示すために使用されているわけではない。
【００４７】
図１４を参照する。等角の材料７０が、基板１２の露出した表面と比較して、構成要素１４、１６、および１８の頂面１５および側面１７に沿って選択的に形成される。従って、等角の材料は構成要素１４、１６、および１８の表面に沿ってのびるが、これらは、隙間２２、２４、２６および２８内の基板１２の表面の大半の部分に渡ってはのびない。しかし、構成要素１４、１６、および１８の側面１７から横方向外側に向かって材料７０がのびるために、そのような隙間内の基板１２に沿って材料７０がいくらかの量は存在する。
【００４８】
材料７０は、任意の適切な方法によって形成され得、またいくつかの実施形態では選択的原子層堆積（ＡＬＤ）、  選択的蒸着  その他によって形成され得る。小さい構成要素の寸法を正確に制御するために、材料７０は、例えばＡＬＤあるいは同様の技術といった、自己制限堆積技術（Ｓｅｌｆ−ｌｉｍｉｔｉｎｇ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を用いて堆積（ｄｅｐｏｓｉｔ）されることが望ましくあり得る。そのような技術によって可能とされ得る厚さと等角性の正確な制御によって、材料７０は高い精度で堆積されることが可能となり、これによって、パターン形成に利用される限界寸法の適切な制御が可能となり得る。
【００４９】
材料２０、基板１２の上面および材料７０の組成物は、基板１２の上面と比べて材料７０が材料２０の表面に選択的に堆積されることが可能となるように選択され得る。いくつかの実施形態では、構成要素１４、１６、および１８の材料２０はフォトレジストを含み得、基板１２の上面はシリコンを含み得、材料７０は（Ｓｈｉｒａｉ等によって、「Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第８巻１４１ページから１４４ページ（１９９５）に記載された方法と類似の方法を利用して）ポリシロキサンを含み得る。いくつかの例示的実施形態では、構成要素１４、１６、および１８の材料２０は窒化チタンを含み得、基板１２の上面はほうりんけい酸ガラスを含み得、および材料７０は（Ｐａｒｋ等によってＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｋｏｒｅａｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、第３９巻１０７６ページから１０８０ページ（２００１）に記載された方法に類似する方法を利用して）銅を含み得る。いくつかの例示的実施形態では、材料７０は、（Ｓａｎｋｉｒ等によってＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第１９６巻１５５ページから１５９ページ（２００８）に記載された方法に類似する方法を利用して、）選択的に堆積された金属を含み得る。いくつかの例示的実施形態では、材料７０は（Ｌｅｅ等によってＳｅｍｉｃｏｎｄ．Ｓｃｉ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．第１８巻、ページＬ４５からページＬ４８（ｐｐ  Ｌ４５−４８）（２００３）に記載された方法に類似する方法を利用して）選択的に堆積された二酸化ケイ素を含み得る。いくつかの例示的実施形態では、材料７０は（Ｃｈｅｎ等によって、Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．第９１７巻１６１ページから１６６ページ（２００６）に記載される技術に類似する方法を利用して）選択的に堆積されたＨＦＯを含み得る。いくつか例示的の実施形態では、材料７０は、（米国特許Ｎｏ．５，８６９，１３５に記載された方法に類似する方法を利用して）選択的に堆積されるポリマーを含み得る。
【００５０】
図１５を参照する。充填材料３６は、材料７０上であって、構成要素１４、１６、および１８の間の隙間２２、２４、２６および２８内に形成される。
【００５１】
図１６を参照する。材料３６の一部は、構成要素１４、１６、および１８上の材料７０を露出させるために除去される。そのような除去は、図４、および図５を参照して上記されたプロセスに類似するプロセスを利用して、成され得る。
【００５２】
図１７を参照する。基板１２までのびる開口４０、４２、４４、４６、４８および５０を形成するために材料７０が除去される。材料７０の除去は、図示される実施形態における基板１２の上面に沿った材料との関係におけるのと同様に、材料２０および３０との関係において選択的である。そのような選択的な除去は任意の適切なプロセスによって成され得る。開口４０、４２、４４、４６、４８および５０の形成によって、これらの構成要素が、充填材料３６を含んだ状態で残される。
【００５３】
図１８を参照する。図示される断面に沿った構成要素５２、５４、５６および５８の横幅は縮小され、結果として、開口４０、４２、４４、４６、４８および５０が横方向に拡張される。材料３６がフォトレジストを含む場合、構成要素５２、５４、５６および５８の横幅の縮小は、フォトリソグラフィーによるプロセスおよび／または図２を参照して上記された横方向のトリミングの方法によって行われ得る。
【００５４】
図１７および図１８のプロセスと図６から図８のプロセスの相違点は、図６から図８のプロセスで材料３６および３０が除去されるのとは異なり図１７および図１８のプロセスでは材料３６のみが除去されるという点である。そのようなことによって、いくつかの実施形態では図１３から図１８のプロセスの利用が、図６から図８のプロセスの利用と比べて、少なくとも一つのプロセス段階を省くという点で、有利になる。
【００５５】
開口４０、４２、４４、４６、４８および５０は、基板１２のその後のプロセスであって、図９を参照して上記したプロセスに類似するプロセスのために利用され得る。
【図１】
2012519959.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年10月31日(2011.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂面および前記頂面から下方にのびる側面を有し互いから間隔を置いた構成要素を、前記互いから間隔を置いた構成要素の間の隙間内で露出する基板上に、形成すること、
前記構成要素の前記頂面および前記側面に渡って第一の材料を形成すること、
前記第一の材料を形成した後に、前記露出した第一の材料の領域を残しつつ、前記構成要素の間に充填材料を提供すること、および
前記第一の材料の前記露出した領域を除去して開口のパターンを前記基板上に作り出すこと、を含み、
前記第一の材料は金属を含む、
開口のパターンを基板上に形成する方法。
【請求項２】
前記開口は断面に沿った幅を有し、また、該開口を形成した後に前記充填材料の一部を除去することにより該幅を拡大させることを更に含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記充填材料はフォトレジストを含み、かつ、前記充填材料の該一部の前記除去はフォトリソグラフィー法によるパターン化を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記充填材料は有機ポリマーを含み、かつ、前記充填材料の該一部の前記除去は酸素プラズマ化学（Ｏ２−ｂａｓｅｄ  ｐｌａｓｍａ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）または湿式化学を用いた前記充填材料の横方向のトリミングを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記構成要素を横方向のトリミングに対して不活性にするために、前記充填材料の前記提供に先立って前記構成要素を処理することを更に含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
互いから間隔を置いた構成要素を基板上に形成すること、
前記構成要素上に先端部を有しかつ前記構成要素の間の空間内に溝を有する起伏のある表面形状を持つ金属含有層を、前記構成要素に渡ってかつ前記構成要素の間の空間に渡って、形成すること、
前記金属含有層の先端部を露出した状態で残しつつ、前記溝を充填するために前記充填材料を提供すること、および、
前記金属含有層の露出した領域を前記充填材料および前記構成要素から選択的に除去し、開口のパターンを前記基板上に作り出すこと、を含み、
前記金属含有層の形成は回転形成を含む、
開口のパターンを基板上に形成する方法。
【請求項７】
前記回転形成は、プロピレングリコールおよび／または一つ以上のプロピレングリコール誘導体を含む溶液内で分散された有機金属組成物を含有する混合物の回転成型を含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
互いから間隔を置いた構成要素を基板上に形成すること、
前記構成要素上に先端部を有しかつ前記構成要素の間の空間内に溝を有する起伏のある表面形状を持ちチタンを含む金属含有層を、前記構成要素に渡ってかつ前記構成要素の間の空間に渡って、形成すること、
前記金属含有層の先端部を露出した状態で残しつつ、前記溝を充填するために前記充填材料を提供すること、
前記金属含有層の露出した領域を前記充填材料および前記構成要素から選択的に除去し、開口のパターンを前記基板上に作り出すこと、および、
前記チタンを酸化チタンに混合するために、前記充填材料の前記提供の前に、前記金属含有層を加熱すること、
を含む、開口のパターンを基板上に形成する方法。
【請求項９】
前記互いから間隔を置いた構成要素の前記形成は、
フォトレジストの層を前記基板上に形成すること、および、
前記フォトレジストをフォトリソグラフィー法によりパターン化すること、を含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記互いから間隔を置いた構成要素の前記形成は、
有機ポリマーの層を前記基板上に形成すること、および
前記有機ポリマーをパターン化すること、を含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記有機ポリマーはポリスチレンおよびポリメチル・メタクリレートの一方または両方を含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記互いから間隔を置いた構成要素はフォトレジストを含み、
前記充填材料はフォトレジストを含み、
前記構成要素は、後に行われる前記充填材料の横方向のトリミングの間に利用される条件に対して不活性となるように、前記金属含有層の形成に先立っておよび／または形成の間に、処理され、かつ、
前記充填材料は、前記金属含有層の前記露出した領域が除去された後に、横方向にトリミングされる、
請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
隙間によって互いから間隔を置いた複数のフォトレジストの構成要素（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  ｆｅａｔｕｒｅ）をフォトリソグラフィー法により基板上に形成すること、
前記フォトレジストの構成要素を横方向にトリミングすること、
前記トリミングされたフォトレジストの構成要素を、後に行われる層の回転形成の間に、不溶性にするために処理すること、
前記構成要素上の先端部と前記構成要素の間の前記隙間内の溝を持つ起伏のある表面形状を有する層を、前記構成要素に渡って、かつ前記隙間内で、回転形成すること、
前記回転形成された層の先端部を露出させたまま残しつつ、前記溝内でフォトレジストフィル（Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  ｆｉｌｌ）を形成し、
前記回転形成された層の露出した領域を、前記フォトレジストフィルおよび前記構成要素から選択的に除去して前記基板上の開口の前記パターンを作り出すことおよび、
前記フォトレジストフィルをパターン化し、前記フォトレジストフィルの前記パターン化の後に露出した前記回転形成された層の部分を除去することによって該パターンの前記開口を拡張すること、を含む、
開口のパターンを基板上に形成する方法。
【請求項１４】
前記フォトレジストフィルを形成することは、
前記溝内に、および前記回転形成された層の前記先端部上に、前記フォトレジストフィルを形成すること、および
前記溝内の前記フォトレジストフィルを残しつつ前記回転形成された層の前記先端部上から前記フォトレジストフィルを除去するために前記フォトレジストフィルを平坦化すること、を含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記回転形成された層は有機金属材料を含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記回転形成された層は、プロピレングリコールおよび／または一つ以上のプロピレングリコール誘導体を含む溶液内で分散された、チタン含有の有機金属を含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記溶液は、プロピレン・グリコール・モノメチル・エーテルアセテートを含有する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記チタン含有の有機金属の少なくとも一部を酸化チタンに転化するために、前記フォトレジストフィルの形成に先立って、前記回転形成された層を過熱することを更に含む、
請求項１６に記載の方法。
【国際調査報告】
2012519959.tif 000021
2012519959.tif 000022