JP2008193076A - リソグラフィ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１９３ナノメートルより短い波長を使わずとも解像度を上げたパターンを達成することのできる方法を提供する。
【解決手段】基板２にパターンを設ける方法であって、フォトレジスト６の層を基板上に設け、トップコーティングの層をフォトレジスト層上に設け、フォトレジスト層をリソグラフィで露光し、フォトレジストを現像して、構造を形成し、構造をコーティング層で覆い、フォトレジストとコーティング層の間に、トップコーティングでは生じない化学反応を誘発し、それによって変性コーティング層１８の領域を形成し、変性コーティング層を除去し、それによって変性コーティング層の領域から形成されたパターニングされた構造を残すことを含む。
【選択図】図２（ｆ）−（ｋ）

Description

本発明はリソグラフィ装置に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射感応性材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つまたは幾つかのダイの一部を備える）に結像することができる。一般的に、１枚の基板は、順次露光される互いに近接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。既知のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。

より細かい解像度のパターンを生成できることが、常に望まれている。概して、より細かい解像度パターンを達成するために、より短い波長の放射を使用することができる。しかし、（現在、多くのリソグラフィ装置で使用されている）１９３ナノメートルより短い波長は、例えば光学コンポーネントによって容易に吸収されてしまうので、使用するのに問題がある。

解像度を上げたパターンを達成するために、代替技術を使用することが望ましい。

本発明の態様によれば、基板にパターンを提供する方法であって、フォトレジストの層を基板上に設け、フォトレジストの層上にトップコーティングの層を設け、フォトレジスト層を露光し、フォトレジストを現像して構造を形成し、構造をコーティング層で覆い、フォトレジストとコーティング層の間に、トップコーティングでは生じない化学反応を誘発し、それによって変性コーティング層の領域を形成し、変性コーティング層を除去し、それによって変性コーティング層の領域から形成されたパターニングされた構造を残すことを含む方法が提供される。

本発明のさらなる態様によれば、ポリシリコンの層を基板上に設け、窒化シリコンの層をポリシリコン層上に設け、露光によって窒化シリコンおよびポリシリコンにパターンを与え、次に現像して構造を形成し、側壁処理を使用して変性ポリシリコンの領域を形成し、窒化シリコンおよび未変性ポリシリコンを除去して、変性ポリシリコンから形成したパターニングされた構造を残すことを含む方法が提供される。

次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。

本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明する方法には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどである。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」または「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。

本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。

本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。放射ビームに与えられるパターンは、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過性または反射性とすることができる。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(Alternating)位相シフトマスク、減衰型(Attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。この方法で、反射する放射ビームにパターンを与える。

支持構造は、パターニングデバイスを保持している。該支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持体は、機械的クランプ、真空、または真空状態での静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式とすることができる。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。

本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、または液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システムおよび反射屈折光学システムを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。

照明システムは、放射のビームの誘導、成形、または制御を行うための、屈折、反射および反射屈折光学コンポーネントを含む種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよく、このようなコンポーネントを、以下ではまとめて、または単独で「レンズ」と呼ぶ。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つ以上の支持構造）を有するタイプとすることができる。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルで予備工程を実行することができる。

リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するように、基板を水などの比較的高い屈折率を有する液体に液浸するタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの第一要素の間など、リソグラフィ装置の他の空間に使用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。

図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
− 放射ビームＰＢ（例えばＵＶ放射）を調節する照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、アイテムＰＬに対してパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第一位置決めデバイスＰＭに接続された支持構造（例えば支持構造）ＭＴと、
− 基板（例えばフォトレジストコートウェーハ）Ｗを保持し、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に結像するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＬとを含む。

ここに示しているように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する）。

イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々のコンポーネントであってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、ビームの角度強度分布を調節する調節手段ＡＭを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータは、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とを有する調整済みの放射ビームＰＢを提供する。

放射ビームＰＢは、支持構造ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射する。ビームＰＢはパターニングデバイスＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束するレンズＰＬを通過する。第二位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えばビームＰＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、またはスキャン中に、ビームＰＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴおよびＷＴの移動は、位置決めデバイスＰＭおよびＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。しかし、ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。

図示のリソグラフィ装置は以下の好ましいモードにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、ビームＰＢに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
２．スキャンモードにおいては、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、ビームＰＢに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）および像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
３．別のモードでは、支持構造ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動またはスキャンさせながら、ビームＰＢに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、またはスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。

上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも利用できる。

図２は本発明の第一の実施形態を概略的に示したものである。図２ａは、基板２の一部を断面図で示し、これは例えばシリコン基板とすることができる。基板にはハードマスク層４、フォトレジスト層６、およびトップコーティング層８を設ける。ハードマスク層４は、例えばＴｉＮ、ＳｉＯ₂、ＳｉＯＮまたは非晶質炭素（ａ−Ｃ）から形成することができる。フォトレジスト６は、例えばポジ型フォトレジストとすることができる。フォトレジストは、例えば１９３ｎｍまたは２４８ｎｍの放射に対して感応性であるように選択することができる。トップコーティングは、例えば従来通りの現像可能なTop Anti-Reflection Coating（ＴＡＲＣ）とすることができる。トップコーティングには、他の適切な材料を使用してもよい。トップコーティング材料の要件は、フォトレジストとその後に適用されるコーティング層（図２ｂに関して以下で説明）との間の化学的バリアとして作用することができ、露光領域を選択的に除去できるようにすること（図２ｂに関して以下で説明）である。

リソグラフィ装置は、例えば図１に概略的に示したタイプでよく、フォトレジスト６のパターンを露光するために使用される。次に、未露光のフォトレジストのみが残るように、露光したフォトレジストを除去する。露光したレジストは、ＯＨを含む苛性アルカリ溶液などの現像液を使用して除去される。露光したレジストを除去した後、脱イオン水を使用して基板を洗浄する。未露光フォトレジストの特性を変性させる化学処理を実行してもよい。例えば、コーティング層と接触すると、レジストが化学反応するように、化学成分を添加することができる（図２ｃに関して以下で説明）。

図２ｂに示すその結果の構造は、図の面に対して直角に延びる２本のライン１０を備える。２本のライン１０間のスペース１２は、ラインの３倍の幅である。これは、他の方法で可能な幅よりライン１０を細くすることができるので有利である。概して、リソグラフィでは、フィーチャ間のスペースが大きいほど、細いフィーチャを印刷することが可能である。例えば、リソグラフィ装置がその解像度の限界で動作する場合は、ライン１０に広い間隔１２を提供するパターンを露光することが可能であるが、ライン１０に、その間のスペース１２に配置されたさらなるラインを提供することはできない。結像できないラインの例が、点線１０ａで図示されている。

典型的な寸法の例を挙げると、１９３ナノメートルのフッ化アルゴンエキシマレーザを使用するリソグラフィ装置では、ライン１０は５０ナノメートルの太さとすることができ、ライン間のスペース１２は１５０ナノメートルとすることができる。従来の技術を使用すると、５０ナノメートルの間隔で太さ５０ナノメートルのライン５０を形成することは不可能である。

基板２上にはライン１０が２本しか図示されていないが、図２は、基板の一部のみを図示したものであり、基板上にはさらに多くのラインを設けられることが認識される。

コーティング層１４は、図２ｃに示すように基板２上に広がっている。コーティング層１４は、例えばＲＥＬＡＣＳポリマ層とすることができる。次に基板を加熱し、フォトレジスト６とコーティング層１４の間で化学反応を生じさせる。これは矢印１６で概略的に示されている。生じる化学反応は、例えばフォトレジスト６中に存在する酸がコーティング層１４と反応し、コーティング層中に架橋結合を生じさせる。このような反応の例は、いわゆるResolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink（ＲＥＬＡＣＳ）プロセス、およびいわゆる"Shrink Assist Film for Enhancement Resolution（ＳＡＦＩＥＲ）プロセスから知られている。これらのプロセスは文献でよく知られており、例えばSi-Hyun Kim et al., "Realization of sub-80nm Small Space Patterning in ArF Photolithography", Advances in Resist Technology and Processing XXI, Proceedings of SPIE, Vol.5376, pp.1082-1090 (2004)に記載され、比較されている。

図２ｄを参照すると、フォトレジスト６とコーティング層１４の間の化学反応が横方向に広がり、所定の距離だけコーティング層１４に入るように、所定の期間だけ熱を加える。その結果、変性コーティング層１０８の領域が、ライン１０のいずれかの側に沿って延びる。トップコーティング８は、フォトレジスト６より上で化学反応が生じるのを防止する。

図２ｅを参照すると、フォトレジスト６と反応しなかったコーティング層１８の部分が除去されている。これは、例えば未変性コーティング層１８を溶解させることによって実行することができる。これは、例えばKim et alの論文で言及されているように、脱イオン水を使用してすすぐことによって達成することができる。

次に、例えば化学機械的研磨を使用してトップコーティング８を除去し、それによって図２ｆに示した構成でフォトレジスト６および変性コーティング層１８を残す。

図２ｇを参照すると、フォトレジスト６が除去され、変性コーティング層１８が残されている。これが可能になるのは、フォトレジスト６と変性コーティング層１８の化学特性が異なり、それによってフォトレジストを選択的に除去できるからである。図２ｇから、変性コーティング層１８のラインを備える残りの構造が、４本の等間隔のラインを備えることが分かる。これらのラインは、図２ｂに示したライン１０と同じ幅を有するが、間隔は半分である。つまり、図２ｂから失われたライン１０ａを含む構造が生成されている（しかし、図２ｂと比較すると、構造が横に変位している）。図２ｈに示すように、例えばイオンエッチングを使用して、ハードマスク４がエッチングされている。これは、変性コーティング層１８に覆われていない位置に露光シリコンを残す。ハードマスク４をエッチングすると、変性コーティング層１８の少なくとも一部も除去される。残っている残留変性コーティング層１８がある場合は、化学処理（例えば水性酸）で全てを除去し、図２ｉに示すようなハードマスクパターン２０を残す。

図２ｊに示すように、さらなるエッチング（例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ））を使用して、パターンを基板２にエッチングする。これが実行されたら、例えばエッチングを使用して、残っているハードマスク４を除去する。ハードマスク４が非晶質炭素である場合は、酸化プロセスを使用して、非晶質炭素をＣＯ₂に変化させることができ、次にこれをポンプで除去することができる。これで、図２ｋに示す構造が後に残る。

図２ｋに示す構造は、従来のリソグラフィおよび処理を使用して達成されるより小さい幅および間隔を有する一連のライン２２を備える。ライン２２は、図２ｂに示したライン１０と同じ幅を有するが、間隔は半分である。つまり、シリコン中に、図２ｂから失われたライン１０ａを含む構造が生成されている（しかし、図２ｂと比較すると、構造が横に変位している）。１９３ナノメートルの放射を使用するリソグラフィ装置の例では、構造は、例えば幅が５０ナノメートルで間隔が５０ナノメートルの一連のラインを備えることができる。

知られている他の方法と比較すると、トップコーティング８を使用することは、形成されたフィーチャの忠実度を改善するという利点を有する。このフィーチャは、他の場合より平坦な頂部を有する。この方法でフィーチャの丸まり（または減少）を回避することによって、形成されるフィーチャのクリティカルディメンションの制御が改善される。

本発明の代替実施形態が図３に図示されている。図３ａは、基板５０の一部を断面で示している。基板５０は、図３ａに図示されているようにハードマスク層５２、ポリシリコン層５４および窒化シリコン層５６で覆われている。ハードマスク層５２は、例えばＴｉＮ、ＳｉＯＮまたは非晶質炭素（ａ−Ｃ）とすることができる。ハードマスク層は、以下で説明する理由から耐酸化性とすることができる。窒化シリコン層５６は、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）を使用して形成することができ、例えば１０〜２００ｎｍの厚さを有することができる。

例えば図１に概略的に図示されてタイプのリソグラフィ装置を使用して、ポリシリコン層５４に一連のトレンチを形成する。これは、窒化シリコンおよびポリシリコンの層にリソグラフィでパターンを与えることによって実行され、パターニングはレジストを適用して、露光し、レジストを現像して、層材料を除去するためにエッチングし、それによって図３ｂに示す構造を形成することを含む。

ポリシリコン５４に形成されたトレンチ５８が、図３ｂに図示されている。トレンチ５８は、このトレンチ５８と隣接するトレンチ５８ａ（本図では一部しか図示せず）との間の距離６０より狭い。この距離６０は、トレンチ５８の幅の３倍に対応する。リソグラフィ装置が解像度の限界で、またはその付近で作動している場合、リソグラフィ装置を使用して達成可能な最も狭いトレンチの幅は、隣接するトレンチの間隔が増加すると減少する。したがって、この実施形態では、トレンチ５８の幅は、隣接するトレンチの間の間隔６０がトレンチの幅と等しい場合に達成可能であるような幅より狭い。例えば、１９３ナノメートルのフッ化アルゴンエキシマレーザを使用するリソグラフィ装置では、トレンチ５８、５８ａは、５０ナノメートルの太さでよく、トレンチ間の間隔６０は１５０ナノメートルとすることができる。そのリソグラフィ装置を従来通りの方法で使用し、間隔が５０ナノメートルで太さが５０ナノメートルのトレンチ５０を形成することは可能でない。

３つのトレンチ５８、５８ａしか図示されていないが、図２は、基板の一部のみを図示したものであり、基板上にはさらに多くのラインを設けられることが認識される。

図３ｃを参照すると、ポリシリコン５４を変性するために側壁処理が使用されている。側壁処理は、例えば酸化プロセスまたは内部拡散プロセスとすることができる。側壁処理は、矢印６２で概略的に示されている。変性は、例えばポリシリコン材料のシリコンを酸化して、酸化シリコンを形成することができる。選択的なポリ酸化またはＳＥＬＯＸプロセスを使用して、ポリシリコンを酸化することができる。

窒化シリコン層５６は耐酸化性であり、酸化が構造の上面を通して浸透するのを防止する。これは、酸化が構造の側壁を通って浸透するだけであり、ポリシリコンの中心領域は変化しないままであることを保証する。

窒化シリコンを使用することは必須ではない。概して、耐酸化性である任意の適切な材料を使用することができる。例えば、酸化アルミを使用することができ、あるいは金属質材料を使用することができる。窒化シリコン自体は従来通りのＳｉ_３Ｎ_４、または例えば（ｘ／ｙ）＞（３／４）のいわゆる濃厚な窒化シリコンＳｉ_XＮ_Yとすることができる。

酸化について説明してきたが、他のタイプの側壁処理を使用してもよい。例えば、変性は珪化作用などの内部拡散プロセスとすることができる。珪化作用では、図３ｃに示した構造上に金属層を設ける。次に、基板を熱処理し、金属とポリシリコン５４の間に化学反応を起こさせる。これで、化学反応が起きた区域に珪化物が形成される。

図３ｄを参照すると、側壁処理をしたポリシリコンの領域６４が、明るい方の灰色の色調で図示されている。領域６４はポリシリコン５４内へと所定の距離だけ延在し、例えば酸化シリコンまたは珪化物を備えることができる。酸化シリコンが浸透する距離は、適切な期間だけ側壁処理を適用することによって選択される。特性決定実験を使用して、酸化シリコンが浸透する速度を求めることができる。

図３ｅを参照すると、選択的エッチングを使用して、窒化シリコン５６が除去されている。これは例えば１５０〜１７０℃の高温Ｈ_３ＰＯ_４中で窒化シリコンを剥ぎ取るなどのウェットエッチングとすることができる。あるいは、反応性イオンエッチングとすることもでき、または除去することもできる。あるいは、窒化シリコンは、化学機械的研磨を使用して除去することができる。

窒化シリコン５６を除去すると、ポリシリコン５４のラインのいずれかの側に延びる酸化シリコン６４のラインが後に残る。

ポリシリコン５４のラインは、選択的エッチング、例えば反応性イオンエッチングを使用して除去される。あるいは、ウェットエッチングを使用してもよい。このエッチングは、酸化シリコンに形成されたいわゆるポリプラグのエッチングから知られている。ポリシリコンおよび窒化シリコンのエッチングは、１回のエッチング、例えば反応性イオンエッチングを使用して実行することができる。

ポリシリコン５４のラインが除去されると、図３ｆに示すように、酸化シリコン６４のラインが後に残る。図３ｆに示す構造は、従来のリソグラフィおよび処理を使用して達成されるより小さい幅および間隔を有する一連のライン６４を備える。ライン６４は、図３ｂに示したライン５８、５８ａと同じ幅を有するが、間隔は半分である。つまり、従来のリソグラフィ技術を使用しては達成できない構造が生成されている。

酸化シリコン６４のラインによって設けられたパターンが、反応性イオンエッチングを使用してハードマスク５２にエッチングされる。ハードマークのエッチングは、酸化シリコンの一部も消費することがある。その結果の構造が図３ｇに図示されている。

図３ｈを参照すると、残っている残留酸化シリコン６４がある場合は、例えばウェットエッチングを使用して全て除去されている。その後、図３ｉに示すようにパターンが基板５０にエッチングされる。これは、例えば標準的な反応性イオンエッチングを使用して実行することができる。

次にハードマスク５２を除去する。図３ｊに示す残りの構造は、従来のリソグラフィおよび処理を使用して達成されるより小さい幅および間隔を有する一連のライン６６を備える。ライン６６は、図３ｂに示したライン５８、５８ａと同じ幅を有するが、間隔は半分である。１９３ナノメートルの放射を使用するリソグラフィ装置の例では、構造は、例えば幅が５０ナノメートルで間隔が５０ナノメートルの一連のラインを備えることができる。

場合によっては、ポリシリコン層５４と窒化シリコン層５６の間に生じるような応力の影響を軽減するために、これらの層の間にバッファ層（図３ａには図示せず）を設けることができる。バッファ層は、例えば窒化ウォルフラム（ＷＮ）層、窒化タングステン層、または熱成長した酸化シリコンの層とすることができる。

図２および図３に関して上述した例で使用した材料は、例としてのみ与えられている。場合によっては、ハードマスク層４、５２を設ける必要がないことがある。

説明した実施形態は、トレンチとラインに言及しているが、本発明は他の構造の形成に使用することもできる。

以上では本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明は説明以外の方法で実践できることが認識される。説明は本発明を制限するものではない。

本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示した図である。 本発明を実現するリソグラフィ方法を概略的に示した図である。 本発明を実現するリソグラフィ方法を概略的に示した図である。 本発明を実現する代替リソグラフィ方法を概略的に示した図である。 本発明を実現する代替リソグラフィ方法を概略的に示した図である。

Claims (19)

1. 基板にパターンを与える方法であって、
   フォトレジストの層を基板上に設け、
   トップコーティングの層を前記フォトレジスト層上に設け、
   前記フォトレジスト層をリソグラフィ露光し、前記フォトレジストを現像して、構造を形成し、
   前記構造をコーティング層で覆い、
   前記フォトレジストと前記コーティング層の間に、前記トップコーティングでは生じない化学反応を誘発し、それによって変性コーティング層の領域を形成し、
   変性コーティング層を除去し、それによって前記変性コーティング層の領域から形成されたパターニングされた構造を残すことを含む、方法。
2. 前記フォトレジストと前記コーティング層との前記化学反応が、前記基板の加熱によって誘発される、請求項１に記載の方法。
3. 前記化学反応が、前記フォトレジスト内に存在する酸が前記コーティング層と反応し、前記コーティング層内に架橋結合を生じさせることを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記方法がさらに、前記パターニングされた構造をテンプレートとして使用し、前記基板にパターンをエッチングすることを含む、請求項１から３いずれかに記載の方法。
5. 前記基板と前記フォトレジストの間にハードマスク層を設ける、請求項１から４いずれかに記載の方法。
6. 前記パターニングされた構造が一連のラインを含む、請求項１から５いずれかに記載の方法。
7. 前記フォトレジストがポジ型フォトレジストである、請求項１から６いずれかに記載の方法。
8. 前記トップコーティングが現像可能なＴＡＲＣである、請求項１から７いずれかに記載の方法。
9. 前記コーティング層がＲＥＬＡＣＳポリマである、請求項１に記載の方法。
10. 基板にパターンを設ける方法であって、
    ポリシリコンの層を基板上に設け、
    窒化シリコンの層を前記ポリシリコン層上に設け、
    前記窒化シリコンおよびポリシリコンにリソグラフィでパターンを与え、
    側壁処理を使用して、変性ポリシリコンの領域を形成し、
    前記窒化シリコンおよび未変性ポリシリコンを除去して、前記変性ポリシリコンから形成されたパターニングされた構造を後に残すことを含む、方法。
11. 前記側壁処理が酸化プロセスを備える、請求項１０に記載の方法。
12. 前記酸化プロセスが選択的ポリ酸化プロセスである、請求項１１に記載の方法。
13. 前記側壁処理が内部拡散処理を備える、請求項１０に記載の方法。
14. 前記方法がさらに、前記パターニングされた構造をテンプレートとして使用し、前記基板にパターンをエッチングすることを含む、請求項１０から１３いずれかに記載の方法。
15. 前記基板と前記ポリシリコンの間にハードマスク層を設ける、請求項１０から１４いずれかに記載の方法。
16. 前記パターニングされた構造が一連のラインを含む、請求項１０から１５いずれかに記載の方法。
17. 前記窒化シリコンが濃厚な窒化シリコンである、請求項１０から１６いずれかに記載の方法。
18. 前記変性ポリシリコンが珪化物である、請求項１０から１２いずれかに記載の方法。
19. 前記ポリシリコン層と前記窒化シリコン層の間にバッファ層を設ける、請求項１０から１８いずれかに記載の方法。