JP2016143890A - 自己配列されたパターニング集積化スキームにおけるパターン密度を増加させるための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の分野
本発明は、基板上で一連の半導体パターニング操作を行う方法に、具体的には、いくつかの下部層を必要とせずにパターン密度を増加させることに関する。
半導体製造において、基板上でのフィルムのパターニングを、ムーアの法則に従う時間で進化してきたいくつかの方法により達成することができる。最初の方法は、高性能ノード(advanced nodes)限界寸法(CD)を達成するために、もはや単独では使用され得ない従来のリソグラフィーである。
集積化スキームを使用して、基板上で構造のパターン密度を増加させるための方法が提供され、前記方法は:集積化ターゲットに合わせるように構成された集積化スキームを含む方法であって、前記方法は:パターン化された層を有する基板を提供し、前記パターン化された層は第1のマンドレルおよび下部層を含むこと;第1のコンフォーマルスペーサー堆積を行い、前記堆積により、前記パターン化された層の上で第1のコンフォーマル層が創出されること;前記第1のコンフォーマル層上で第1のスペーサー反応性イオンエッチング(RIE)プロセスを行い、前記RIEプロセスにより、第1のスペーサーパターンが創出されること;第1のマンドレルプル(pull)プロセスを行い、前記第1のマンドレルプルプロセスにより、前記第1のマンドレルが除去されること;第2のコンフォーマルスペーサー堆積を行い、前記堆積により、第2のコンフォーマル層が創出されること;前記第2のコンフォーマル層上で第2のRIEプロセスを行い、前記RIEプロセスにより、第2のスペーサーパターンが創出され、前記第1のスペーサーパターンは、第2のマンドレルとして作用すること;第2のマンドレルプルプロセスを行い、前記第2のマンドレルプルプロセスにより、前記第1のスペーサーパターンが除去されること;および前記第2のスペーサーパターンを前記下部層に転写すること、を含み;ここで、前記集積化ターゲットには、パターニング均一性、構造のプルダウン(pulldown)、構造のスリミング、および前記下部層のガウジング(gouging)が含まれる。
以下の説明において、限定ではなく説明の目的のために、本願において使用される、例えば、プロセシングシステムの特定の形状、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が記載される。しかしながら、本発明は、これらの具体的な詳細から離れた他の態様においても実施され得るであることが理解されなければならない。
同様に、説明の目的のために、具体的な数、材料および構成が、本願の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、本発明は、具体的な詳細がなくても実施され得る。さらに、図面に示された種々の態様は例示的表現であり、必ずしもスケール通りに描かれていないことが理解される。
本発明を理解するのに最も有用なやりかたで、順に、複数の別々の操作として種々の操作を記載する。しかしながら、説明の順序は、これらの操作が必ずしも順序に依存するものであることを示唆するものと解釈されてはならない。特に、これらの操作は、提示された順番で行われる必要はない。記載された操作は、記載された態様以外の異なる順番で行われてもよい。追加の態様において、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省略してもよい。
Claims (20)
- 集積化スキームを使用して、基板上で構造のパターン密度を増加させるための方法であって、前記集積化スキームは、集積化ターゲットに合わせるように構成され、前記方法は、以下のステップ:
パターン化された層を有する基板を提供し、前記パターン化された層は第1のマンドレルおよび下部層を含むステップ;
第1のコンフォーマルスペーサー堆積を行い、前記堆積により、前記パターン化された層の上で第1のコンフォーマル層が創出されるステップ;
前記第1のコンフォーマル層上で第1のスペーサー反応性イオンエッチング(RIE)プロセスを行い、前記RIEプロセスにより、第1のスペーサーパターンが創出されるステップ;
第1のマンドレルプルプロセスを行い、前記第1のマンドレルプルプロセスにより、前記第1のマンドレルが除去されるステップ;
第2のコンフォーマルスペーサー堆積を行い、前記堆積により、第2のコンフォーマル層が創出されるステップ;
前記第2のコンフォーマル層上で第2のRIEプロセスを行い、前記RIEプロセスにより、第2のスペーサーパターンが創出され、前記第1のスペーサーパターンは、第2のマンドレルとして使用されるステップ;
第2のマンドレルプルプロセスを行い、前記第2のマンドレルプルプロセスにより、前記第1のスペーサーパターンが除去されるステップ;および
前記第2のスペーサーパターンを前記下部層に転写するステップ、
を含み、
ここで、前記集積化ターゲットには、パターニング均一性(均一性)、構造のプルダウン(プルダウン)、構造のスリミング(スリミング)、および前記下部層のガウジング(ガウジング)が含まれる、
方法。 - 以下のステップ:
前記集積化スキームの堆積プロセス、RIEプロセス、プルプロセス、およびパターン転写プロセスを伴う、2つまたは3つ以上のステップにおける、選択された2つまたは3つ以上の集積化操作変数を制御するステップ、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1のマンドレルが、シリコンを含み、前記下部層が、TiO2またはAl2O3、または薄い酸化物原子層堆積材料を含み、前記第1のコンフォーマルスペーサーが、窒化シリコンを含み、前記第2のコンフォーマルスペーサーが、酸化アルミニウムを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記第1のスペーサーRIEプロセスを、10nm未満の第1のスペーサープルダウンおよび第2のスペーサープルダウンにより行う、請求項3に記載の方法。
- 前記第1のスペーサーおよび前記第2のスペーサーの角部でのイオン衝撃により、前記スペーサーRIEプロセスが、低プラズマ電位による高密度プラズマを使用してプルダウンを制限する、請求項4に記載の方法。
- 前記スペーサーRIEプロセスが、パルス能を有する容量結合プラズマ(IPC)または誘導結合プラズマ(IPC)源を使用する、請求項5に記載の方法。
- 3nm以下への前記第1のスペーサーの最小限界寸法(CD)スリミングを得るように構成された、および0.05nm〜5.00nmの範囲に前記下部層のガウジングを制御するように構成された、高密度プラズマ源により、前記第1のマンドレルプルプロセスを行う、請求項6に記載の方法。
- 前記第1のマンドレルプルプロセスが、臭化水素および酸素または塩素および水素の混合物を利用し、前記第2のマンドレルプルプロセスが、CH3F/O2/Ar、CH3/H2/ArまたはCH3/H2/Heを利用する、請求項7に記載の方法。
- 前記均一性が、前記構造の平均限界寸法の−5%〜+5%の範囲にあり、前記プルダウンが、0.5〜15.0nmの範囲にあり、スリミングが、0.5〜3.0nmの範囲にあり、ガウジングが、0.05〜5.00nmの範囲にある、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のマンドレルが、窒化シリコンを含み、前記第1のコンフォーマルスペーサーが、シリコン化合物を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2のコンフォーマルスペーサーが、窒化シリコンを含み、前記第1のスペーサープルプロセスが、臭化水素および酸素の混合物または塩素およびヘリウムの混合物を利用する、請求項9に記載の方法。
- 前記第1のマンドレルが、アモルファスカーボン層を含み、前記下部層が、TiO2またはTiNまたはAl2O3、または薄い酸化物原子層堆積材料を含み、前記第1のスペーサープルプロセスが、CH3F/O2/Ar、CH3/H2/ArまたはCH3/H2/Heガス混合物を利用する、請求項1に記載の方法。
- 集積化スキームを使用して、基板上で構造のパターン密度を増加させるための方法であって、前記集積化スキームは、集積化ターゲットに合わせるように構成され、前記方法は、以下のステップ:
プロセシングチャンバ中に基板を提供し、前記基板はパターン化された層を有し、前記パターン化された層は、第1のマンドレルおよび下部層を含むステップ;
窒化シリコンを使用して、第1のコンフォーマルスペーサー堆積を行い、前記堆積により、前記パターン化された層の上で第1のコンフォーマル層が創出されるステップ;
前記第1のコンフォーマル層上で第1のスペーサー反応性イオンエッチング(RIE)プロセスを行い、前記RIEプロセスにより、第1のスペーサーパターンが創出されるステップ;
第1のマンドレルプルプロセスを行い、前記第1のマンドレルプルプロセスにより、前記第1のマンドレルが除去されるステップ;
第2のコンフォーマルスペーサー堆積を行い、前記堆積により、第2のコンフォーマル層が創出されるステップ;
前記第2のコンフォーマル層上で第2のRIEプロセスを行い、前記RIEプロセスにより、第2のスペーサーパターンが創出され、前記第1のスペーサーパターンは、第2のマンドレルとして使用されるステップ;
第2のマンドレルプルプロセスを行い、前記第2のマンドレルプルプロセスにより、前記第1のスペーサーパターンが除去されるステップ;および
2つのマスクを使用して、前記第1のスペーサーパターンを前記下部層に転写し、前記2つのマスクは前記マンドレルおよび前記第2のスペーサーパターンを含むステップ、
を含み、
ここで、前記集積化ターゲットには、パターニング均一性(均一性)、構造のプルダウン(プルダウン)、構造のスリミング(スリミング)、および前記下部層のガウジング(ガウジング)が含まれる、
方法。 - 以下のステップ:
前記集積化スキームの堆積プロセス、RIEプロセス、プルプロセス、およびパターン転写プロセスを伴う、2つまたは3つ以上のステップにおける、選択された2つまたは3つ以上の集積化操作変数を制御するステップ、
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記第1のマンドレルが、シリコンを含み、前記下部層が、薄い酸化物の第1の層および窒化チタンの第2の層を含み、前記第1のコンフォーマル堆積物が、窒化シリコンを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記第2のコンフォーマル堆積物が、Al2O3を含み、前記第1のRIEガスが、CH3F/O2/Ar、CH3/H2/ArまたはCH3/H2/Heを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記均一性が、前記構造の平均限界寸法の−5%〜+5%であり、構造の前記プルダウンが、0.5〜15.0nmの範囲にある、請求項13に記載の方法。
- スリミングが、0.5〜3.0nmの範囲にあり、ガウジングが、0.05〜5.00nmの範囲にある、請求項13に記載の方法。
- 前記第1のマンドレルが、シリコンを含み、前記第1のコンフォーマル堆積物が、Al2O3であり、前記第2のコンフォーマル堆積物が、TiOであり、前記第1のRIEガスが、BCl3、CF4、Arを含み、前記第2のRIEガスが、ArまたはHeであるキャリアガスを伴うC4F8/O2またはArまたはHeであるキャリアガスを伴うC4F6/O2を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記集積化スキームの全ての製造プロセスを、前記プロセシングチャンバを使用して行う、請求項13に記載の方法。
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