JP2008290230A - ポリマー層内にパターンを生成するための方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】実施するのが容易で、従来技術よりも工業化するのがより安価な方法によりポリマーを用いてパターンを生成する方法を提供する。
【解決手段】ポリマー部位が支持体（２）上に形成される。これらの部位は、誘電体材料（３）のプラズマ堆積にさらされ、このプラズマと優先的に反応して前記部位の高さにおいて開口部（６）を形成する。その結果、パターン構造が誘電体材料（３）内におよび／またはポリマー（４）内に形成される。
【選択図】図６
【解決手段】ポリマー部位が支持体（２）上に形成される。これらの部位は、誘電体材料（３）のプラズマ堆積にさらされ、このプラズマと優先的に反応して前記部位の高さにおいて開口部（６）を形成する。その結果、パターン構造が誘電体材料（３）内におよび／またはポリマー（４）内に形成される。
【選択図】図６
Description
本発明は、支持体上に堆積されるポリマーを用いてパターン構造を生成するための方法に関する。
現在のところ、樹脂の露光を用いる従来のリソグラフィ方法を使用してマイクロ／ナノメータの大きさでパターンの生成を達成することは困難である。
遠紫外線（ＤＵＶ）の使用はその限界に達したことから、この技術は極端紫外線（ＥＵＶ）によって置き換えられた。使用される放射線の波長を短くすることは、より微細なパターンが得られることを可能にしてきた。この放射線（波長１９３ｎｍ）は、分解能向上技術、例えば光近接効果補正（ＯＰＣ）または位相シフト・マスク（ＰＳＭ）と組み合わされて、波長よりも小さな寸法のパターンが生成されることを可能にする。この手法もまたその限界に達したとき、走査装置に対して改善が行われた。走査装置は、樹脂とＵＶ放射線が通るレンズとの間に液体を添加することによってそれらの屈折率が増加されることがわかった。
これらの開発は、リソグラフィ装置とマスクとの価格の急騰をもたらした。しかしながら、これらの従来のリソグラフィ方法はもはや集積回路の次世代の仕様を満たすことができない。加えて、従来のリソグラフィ装置の次世代の費用が増加することが予想されることから、新規の技術が想定される。
電子ビームは、新たな関心が現在示されている分野である。電子ビーム技術とは、従来のマスクを使用することなく、電子ビームを用いて樹脂を露光することにある。この方法は多年の間リソグラフィ・マスクを生成するために使用されてきた。しかしながら、この技術は多くの欠点を示し、この技術は、多くの生産量が達成されることを可能にすることができず、帯電の影響を受けやすい。やがて来る集積回路世代の仕様を満たすためには、改善された性能を持つ新規の樹脂が開発されるべきであろうことを指摘することもまた重要である。
ジブロック・コポリマーの使用もまた、特に２００７年３月２７日出願のフランス特許出願第０７０２２１８号で検討される１つの改善方法である。この技術の主要な欠点は、それが、その空間分布を制御することが困難な２つの非混和性のポリマーを使用することである。これらの条件下では、ジブロック・コポリマーの使用は、細孔の寸法の大きな均一性を得るためにある限界厚さのもとで作業しかつ／またはハードマスク層を使用することを強要する。
パターン構造が任意の適切な既知の技術によって一旦画定されると、樹脂は、少なくともすぐ下側の層内にマスク設計を再現するためのエッチング・マスクの役を務める。このエッチングは、プラズマを使用して従来通りに実施される。存在する層に依存して、プラズマの特性は、樹脂マスクが置かれる支持体層をエッチングするように規定される。
本発明の目的は上述の欠点を緩和することにあり、特に、実施するのが容易で、従来技術よりも工業化するのがより安価な方法によりポリマーを用いてパターンを生成することにある。この方法はさらに、好ましくは集積回路の将来世代の寸法的仕様に適合すべきである。
図１で例示されるように、特定の実施の形態によれば、ポリマー集合体１は支持体２上に生成される。支持体２は好ましくは半導体型であり、有利にはシリコン基板である。支持体２はまた、ポリマー集合体１の堆積より前に達成される層の積み重ねを含んでもよい。ポリマー集合体１、即ち１組の分子または粒子は、例えば溶剤が蒸発させられた後のポリマー材料の一滴の堆積によって得られる。堆積されるポリマーは、例えば炭素質ベースの樹脂、またはさらに一般的には酸化プラズマまたは還元プラズマを用いて除去されることの可能な任意の樹脂である。ポリマー集合体１は、任意の既知の手段によって所定の組織を持つように堆積される。ポリマー液滴の堆積は、有利にはＡｌｔａｄｒｏｐ（登録商標）またはＸｅｎｎｉａ（登録商標）装置を用いて実施される。液滴は、例えば１０ｎｍ以上の直径を有し、有利には２５ｎｍ以上の直径を有する。さらに、ポリマー堆積は、それによって例えば非晶質炭素を堆積させる化学気相堆積法と有利にはプラズマ支援化学気相堆積法とによって達成されてもよい。
次いで、図２で例示されるように、基板２と堆積されたポリマー集合体１とはプラズマにさらされる。プラズマは酸化型または還元型であればよく、誘電体材料３の堆積を実施するために既知の方法で使用される特性を示す。プラズマの型の選択は、堆積されるべき材料および／またはあらかじめ堆積されるポリマーの性質に従って行われる。例えば、シリコン酸化物の堆積を可能とする酸化プラズマが使用されてもよい。その結果、このプラズマはシリコン前駆体と酸素、例えば酸素とテトラエチルオキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）との混合物を含んでもよい。プラズマは有利には以下の特性、即ち、５ｔｏｒｒと１５ｔｏｒｒとの間に含まれる圧力と、３００Ｗと１０００Ｗとの間の電力と、３００℃と４５０℃との間の温度と、０．５Ｓｌｍと２Ｓｌｍとの間の酸素（Ｏ２）流速と、０．５Ｓｌｍと２Ｓｌｍとの間のヘリウム（Ｈｅ）流速と、１００ｍｇ／ｍｉｎと２ｇ／ｍｉｎとの間のＴＥＯＳ流速とを示す。例えば、プラズマは以下の特性、即ち、圧力７．５ｔｏｒｒと、電力３８０Ｗと、温度４００℃と、Ｏ２流速２．１５Ｓｌｍと、Ｈｅ流速１Ｓｌｍと、ＴＥＯＳ流速２５０ｍｇ／ｍｉｎとを示してもよい。１Ｓｌｍ（１標準リットル／分）の流速は、標準の圧力と温度との条件のもとでの１分間当たり１リットルに等しい流速に対応する。これらのプラズマ特性は、ＴＥＯＳ堆積を実施するために既知の方法で使用されるプラズマ特性であり、必要に応じて変更されてもよい。還元プラズマの使用の場合には、堆積される材料は、ポリマーがエッチングされることを可能とする作用物質が水素であるような、例えばＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ型である。当業者は、エッチングと堆積との同時性を得られるように、例えば圧力と、電力と、温度と、ガス流速との点から見て、プラズマ方法の条件を適合させるであろう。プラズマ条件（例えば、無線周波数電力、ガス流速、作業圧力、温度・・・）を調節することは実際に、各型のポリマーにとって適切で、要求される応用を実施するのにより適している方法が得られるのを可能にすることができる。
プラズマ特性とポリマーの選択とは、ポリマーがプラズマとの優先的反応部位を示し、プラズマによる誘電体材料３の堆積が集合体１によって保護されない基板２の区域内でのみ生じるような方法で規定される。ポリマー集合体１に関する限り、それらの表面は一般的な態様では、優先的反応部位および／または集合体１の表面の全てまたは少なくとも一部分が反応性であると理解されてもよいような作用体積を有する部位のある密度を示す。反応は実際には集合体１の全表面上では生じないことがある。ポリマーとプラズマとの間で生じる反応はその結果どんな堆積も防止する。
したがって、ポリマー集合体１は一般に、ポリマーの優先的反応部位の高さにおいてプラズマと反応し、それによってこの高さにおける誘電体材料のどんな堆積も防止する。ポリマーの表面に存在する優先的反応部位は、例えばポリマー表面の残部とは異なる粗さを示す区域である。
ポリマーの性質と、プラズマの特性と、プラズマ適用時間とに依存して、２つの構成が生じ得る。集合体１を除去しないプラズマ適用時間および／または空隙の再充填を助成しないプラズマ条件が好ましくは選択される。
図２で例示される第１の構成では、ポリマーはプラズマによって少なくとも部分的に除去され、集合体１はその結果開口部６の底部から消失する可能性がある。しかしながら、図３でのように、開口部６は、好ましくは非共形堆積法が選択されることで、ある厚さの誘電体材料の堆積前に閉じられることはない。
堆積される誘電体材料３の厚さとプラズマ条件とに依存して、ポリマー集合体１は部分的にまたは全体的に消耗される。ポリマーが完全には消耗されなかった場合には、それは、堆積される誘電体材料に対する選択除去による既知の方法で続いて除去されてもよい。第２の構成では、もし、図３で例示されるように、堆積が十分に厚いと、ポリマー集合体１によって規定されるパターンは、開口部６の上部を再充填する余分な厚さによって隠される。余分な厚さの乾式エッチングまたは湿式エッチングは、開口部が必要に応じて見えるようになることを可能とすることができる。
これはその結果、誘電体材料層３内にエッチング・マスクの形成をもたらす。
有利には、図１から３で例示される実施の形態では、細孔、即ち開口部は、ポリマー集合体の事前の局在化を用いて精密に局在化される。この場合には、ポリマーの露出した表面の全体がプラズマと反応する。
もう１つの実施の形態によると、図４で例示されるように、ポリマー層４は基板２上の全面に堆積される。この層４は好ましくは薄く、典型的には１０から５００ｎｍまでの範囲の厚さを持ち、有利には２５と７５ｎｍとの間であり、例えば工業的応用に適合する処理時間を得るために５０ｎｍである。このポリマー層４は、任意の既知の方法、例えばプラズマ支援化学気相堆積法によって堆積される例えば非晶質炭素で作られる。
図５と６とで例示されるように、ポリマー層４は次いでプラズマにさらされる。プラズマは、例えばＴＥＯＳ堆積（例えば、７．５ｔｏｒｒ、３８０Ｗ、４００℃、Ｏ２ ２．１５Ｓｌｍ、Ｈｅ １Ｓｌｍ、ＴＥＯＳ ２５０ｍｇ／ｍｉｎ）を実施する酸化プラズマである。層４の性質と、その堆積条件と、プラズマ条件とは、ポリマーがその表面上にプラズマに対する優先的反応部位と、優先的反応部位と比較してプラズマに対する反応性がゼロまたは無視できる部位とを含むように規定される。優先的反応部位の密度は、ポリマーの性質と、その堆積方法と、プラズマの特性とに依存する。
プラズマ条件に依存して、プラズマは、図５と６とで例示されるように、優先的反応部位上での誘電体材料３の堆積を防止するように反応する。これは、プラズマ堆積中に、優先的反応部位を含まない区域内のポリマー上にのみ堆積をもたらす。前述のように、堆積がないことを特徴とする区域に対応する開口部６は、それ故に誘電体材料３内にパターン構造を形成する。優先的反応部位上での堆積の欠如は、優先的反応部位内の層４のポリマーの消耗（図７）と両立できる。この場合、パターン構造は、誘電体材料層３内とポリマー層４内との両方に形成される。プラズマ条件と堆積されるポリマーの性質とに依存して、ポリマー層内の優先的反応部位は、例えば粗さの変化または材料の性質の変化、即ちその化学量論の局所的変化と理解されてもよい。
上述し図８で例示するように、堆積される誘電体材料の厚さは、開口部６をそれの上端部において閉じるのに十分であってもよい（ポリマーが完全に消耗されるまたはされないにかかわらず）。パターン構造は次いで、例えば化学機械研磨を実施することによって、または堆積される誘電体材料層３の上部分の物理的または湿式エッチングによって、再度覆いのないようにすることができる。
ある条件のもとでは、ポリマー層４が完全に除去されて、その結果薄い誘電体材料の堆積が間隙の底部に現れるかもしれない。層４が一旦除去されると、その結果間隙内に誘電体が堆積することが実際には可能である。したがって、この材料がいわゆる「非共形」であり、即ちそれが誘電体層３内に存在するマスク機能を持続するように、誘電体堆積条件に特別な注意が払われるべきである。したがって、空隙が誘電体層３内に形成され、その間隙は誘電体のみによって境界を設けられることができる。
上述の場合には、誘電体層３はマスクとして使用され、即ち誘電体層３はパターン・マスク機能の本質的な部分を含む。
図９によって例示されるもう１つの実施の形態によると、ポリマー構成層４と、層４上の層３の性質および堆積条件と、プラズマ条件とは、プラズマがこれらの部位と反応してポリマーを除去するように、ポリマーがその表面においてプラズマに対する優先的反応部位を含むように規定される。有利には、ポリマー材料層４は、他の実施の形態におけるよりも大きい厚さを持つように選択される。これはその結果、プラズマによる堆積中に、ポリマー層４が優先的反応部位内で除去されることをもたらす。このようにして、本実施形態では、パターン構造はその結果、本質的にまたはまさにもっぱらポリマー層４内に形成される。層４内に形成される開口部７は次いで、層４の残部と同様に、誘電体材料３によって覆われる。先述の場合には、誘電体層３は本質的に、プラズマとポリマー４との間の反応に関連するマスク機能を含むが、この場合には、マスク機能は本質的にポリマー層４内にある。
図１０で例示される第４の実施の形態は、付加ステップがポリマー層４の堆積とプラズマによる堆積との間に追加される、図９の実施の形態の変形を表す。この付加ステップでは、付加層５が堆積され、所定のパターンにエッチングされ、ポリマー層４のプラズマとの反応が求められない区域を隠す。したがって、パターン構造は、付加層５によって覆われない層４の区域内のみに形成されることができる。この付加ステップはまた、図１から８の実施の形態に導入されてもよい。
少なくとも誘電体材料層３内に達成されるパターン構造は、支持体２または誘電体材料層３の下側に置かれる任意の層内に新規のパターン構造を規定するためにエッチング・マスクとして使用されることができる。誘電体材料を介したパターン構造の転写は、湿式エッチングによってまたはプラズマエッチングを用いて既知の方法で実施されてもよい。同様に、ハードマスクとして機能する付加層が、エッチング・ステップを容易にするために使用されてもよい。
この生成方法は、例えば空隙を持つ相互接続構造を生成するために、またはバイオテクノロジのための多孔質膜を生成するために使用されてもよい。開口部６、７は例えば、ポリマー滴１が整列されるとき（図１から３）、または優先的反応部位を含む区域が対応する形状を有するとき、チャネルを構成することができる。
図４から６で例示される実施の形態によれば、多孔質膜を形成することは特に有利である。もっぱら優先的部位が実際には露出され、細孔の均一な配置が有利に得られ、直径が５０ｎｍより小さい細孔については特にそうである。
Claims (10)
- 支持体（２）上に堆積されるポリマー（１、４）を用いてパターン構造を生成する方法であって、
所定のプラズマと優先的に反応するポリマー部位の前記支持体（２）上への形成と、
前記ポリマー部位の高さにおいて開口部（６、７）を形成するための前記プラズマによる誘電体材料（３）の堆積と、
を連続して備えることを特徴とする方法。 - 前記ポリマー部位の形成は、前記ポリマーのウエハ全面への堆積によって達成され、前記ポリマーは、優先的反応部位と前記プラズマに対して反応的ではない区域とを示すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記ポリマー部位は前記支持体（２）上へのポリマー集合体（１）の堆積によって形成され、前記集合体の配置が、要求されるパターン構造に対応することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記開口部（６）が前記ポリマー部位に対向する前記誘電体材料内に形成されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記開口部（６）が前記ポリマー内に形成されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プラズマは酸化型または還元型であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリマーが非晶質炭素であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリマー部位が、前記ポリマーの表面の残部と異なる粗さの区域および／または平均の全域的組成に対して異なる化学量論の区域によって形成されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プラズマは酸化型であり、堆積される前記誘電体材料がシリコン酸化物であることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プラズマは還元型であり、堆積される前記誘電体材料がＳｉＣＮまたはＳｉＣまたはＳｉＮであることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
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