JP2017513233A - 基板の複数の接触開口をパターニングする方法 - Google Patents
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Abstract
本願の技術は、複数の接触開口をパターニングする方法等の、基板をパターニングする方法を含む。本願の技術を使用すると、概ね1〜30ナノメーター又はより小さな寸法の範囲内にある選択可能な幅を有するスロット状の接触開口及び他の開口を生成することができる。方法は、ダブルパターニングスキームの一部として光酸の拡散長によって定義された幅を有する複数のトレンチを生成するステップを含む。これらのトレンチは、その後、埋められ、別個のマスクが、トレンチの複数のセグメントを絶縁するのに使用される。セグメントが押し出し成形された結果、のちに金属化される複数のスロット状の接触開口が形成される。これらの複数のスロット状の接触は、リソグラフィー露光技術によって定義された長さと光酸の拡散長によって定義された幅を有する。
Description
本願は、2014年4月10日に出願された米国仮出願61／977,864号「基板の複数の接触開口をパターニングする方法」の利益を主張するものであり、米国仮出願61／977,864号の内容は、本願の参照として取り入れられる。
本願は、半導体基板のパターンニングに関連するプロセスのみならず、集積回路の微細加工等の微細加工に関する。
（フォトリソグラフィー等の）材料処理プロセス技法において、複数のパターニングされた層の生成は、通常、フォトレジスト等の放射線感受性材料の薄い層の、基板の上側表面への塗布を伴う。このような放射線感受性材料は、パターンニングされたマスクに変換され、そのパターンニングされたマスクは、エッチング、すなわち、あるパターンを基板上の下地層（下に存在する層）に転写するのに使用される。放射線感受性材料のパターニングは、例えば、フォトリソグラフィーシステムを使用して、放射源によるレクチル（及び関連する光学要素）を介しての放射線感受性材料への暴露を伴う。このような暴露は、放射線感受性材料内にその後に現像される潜在パターンを生成する。現像プロセスは、放射線感受性材料の一部を溶解及び除去することにより、トポグラフィック又は物理的なパターンを生成するプロセスを意味する。例えば、現像プロセスは、現像用の溶媒を使用しての、（ポジティブ型フォトレジストの場合の）放射線感受性材料の放射線を照射した領域及び（ネガティブ型レジストの場合の）放射線を放射されていない領域の除去を含んでもよい。
パターニングに使用されるさまざまな薄膜の準備と現像は、熱処理又は焼成を含んでもよい。例えば、新たに塗布された薄膜は、溶媒を蒸発させ、及び／又は構造上の硬さ又はエッチング耐性を増加させる塗布後のベーク（PAB）を必要とする。また、露光後ベーク（PEB）は、さらなる溶解を防止するために所与のパターンを設置するために実行されてもよい。基板をコーティング及び現像するための加工ツールは、通常、1つ又は複数のベーキングモジュールを含む。リソグラフィープロセスのいくつかは、レジストでコーティングする工程に続いて、裏面反射防止コーティング（BARC）による薄膜でウェハをコーティングする工程と、その後、マイクロチップを生成するための工程として光のパターンでウェハを露光する工程を含むものも存在する。BARCと記載する場合には、薄膜を意味し、その薄膜は、通常、露光の間に残りの光線を吸収するために、基板とレジスト層との間に配置される。残りの光線を吸収するのは、露光の間に反射された光線により生成される粗いエッジを防止するためである。また、BARCは、前に生成された層を再度の露光から保護するために、複数の層暴露の間で使用される。
放射線又は光のパターンを基板上に露光するための従来のリソグラフィー技術は、露光される造作のサイズを制限し、そして露光される造作の間のピッチ又は間隔を制限するさまざまな課題を抱えている。フォトリソグラフィー露光を使用して実行可能な制限的な分解のために、さまざまなアプローチが、露光ツールが確実に提供できる分解を超えて薄膜をパターニングするために導入されている。これらの技術は、ダブルパターニング、ピッチ多重化（正確には、ピッチ密度多重化）、又はサブ分解パターニングとして知られる。これらのアプローチは、従来のリソグラフィー技術を使用して現在可能であるピッチよりもより小さなピッチでより小さな造作のパターニングを可能とする。さまざまなダブルパターニングアプローチ、例えば、Litho/Etch/Litho/Etch(LELE)、Litho/Litho/Etch(LLE)、Litho/Freeze//Litho/Etch(LFLE)が使用されている。上記のパターニングアプローチは、造作のサイズを減少させるが、依然として多くの課題を抱えている。
より小さな造作のサイズの加工に伴う1つの課題は、後に続く金属化のために、スロット形状の又は細長い開口を含むきわめて小さな接触開口をパターンニングすることである。例えば、現在の設計上の努力は、約10〜30ナノメーターよりも小さな幅のスロット接触を実現することを要求する。しかしながら、従来の露光技術単独では、幅が約50〜60ナノメーターに至るまでの開口を確実にパターンニングすることができるにすぎない。これに対して、本明細書において開示されるさまざまな技術は、約1ナノメーターより小さな幅の造作及び接触開口のパターニングを可能とする。もちろん、これらの様々な技術は、１〜50ナノメーターの範囲内にある幅を実現することも可能である。本明細書において開示されるさまざまな技術は、ダブルパターニングプロセスを含む。一般的に、上記のパターニングプロセスは、２つのフォトレジスト層を使用して、撮像された線をより細い線にダブルパターニングする工程を含む。スロット状の接触開口を生成するために、第３のフォトレジスト層が、加えられ、再び撮像され、そして、エッチングされる。本明細書において開示されるさまざまな技術の利点は、レジストのタイプ及び露光後ベーク（PEB）処理により接触開口の与えられるサイズを制御することができる点である。
例示的な実施形態は、基板をパターニングする方法を含む。そのようなパターニング方法は、複数のステップを含む。目標層を有する基板が受け取られ又は提供され、パターン転写層がその目標層の上に配置され、第1のフォトレジスト層がそのパターン転写層の上に配置される。前記第1のフォトレジスト層は、トポグラフィック（物理的な）パターンを定義する第1のパターニングされた層である。第1のフォトレジスト層は、溶解度変化剤を含んでいる。第2のフォトレジスト層は、トポグラフィックパターンを埋める第1のパターニングされた層の上に配置される。第1のパターニングされた層で生成された光酸（photo acid）は、その後、第2のフォトレジスト層の第1の部分に拡散するようにさせられる。上記の拡散は、第2のフォトレジスト層の前記第1の部分が、溶解度を変化させるように行われる。第2のフォトレジスト層の前記第1の部分が除去された結果、第2のフォトレジスト層と第1のフォトレジスト層がともに第2のパターニングされた層を定義するように、第2のフォトレジスト層が現像される。上記の第2のパターニングされた層は、その後、第1のエッチングプロセスによりパターン転写層に転写される。第1のフォトレジスト層と第2のフォトレジスト層とが除去され、第３のパターニングされた層を定義するパターン転写層が残る。
第３のパターニングされた層は、きわめて狭い幅のさまざまな線状のパターン又はトレンチを含んでいてもよく、上記のきわめて狭い幅は、光酸拡散長によって制御される。第３のパターニングされた層内の複数のトレンチは、平坦化するための材料で満たされてもよい。満たされたパターニングされた層は、追加のフォトレジストマスクでマスクされ、追加のフォトレジストマスクは、平坦化するための材料で満たされたトレンチの選択された位置のみを露光する。上記の追加のマスクされたパターンは、１つ又は複数のエッチングプロセスにより、目標層に転写される。上記の技術は、スロット形状の開口（又は他の形状の開口）を生成することができ、スロット形状の開口又は他の形状の開口は、露光ツールが単独で確実性を持って加工することができる幅よりも実質的に小さな幅を持っている。このようにして、本明細書において開示されるさまざまな技術は、サブ分解スロット接触及び他のサブ分解造作を提供することができる。
もちろん、ここで記述された複数の異なるステップの議論の順序は、明確さの目的のために提示されている。一般的には、上記の複数の異なるステップは、いずれかの適する順序で実行されてもよい。さらに、本明細書において複数の異なる造作、技術、構成、その他のものが明細書中の異なる場所において議論されるが、上記の概念の各々は、互いに独立に実行されてもよく、又は互いに組み合わせて実行されてもよいことが意図される。したがって、本願発明は、多くの異なる方法で具現化され、また、多くの異なる方法で解釈される。
発明の概要の部分は、あらゆる実施形態を明記しているのではなく、及び／又は本明細書に記載された又は請求項に記載された発明の新規な態様を漸増的に明記しているものでもないということに留意すべきである。むしろ、発明の概要の部分は、複数の異なる実施形態の予備的な議論を提示するとともに、従来技術に対して新規性を有する対応する特徴を提示しているにすぎない。本発明及び本実施形態のさらなる詳細及び／又は可能な全体像のために、読者は、以下でさらに議論される本願の詳細な説明及び対応する図面に誘導される。
本発明の各種実施例のより完全な用途及びそれらに付随する多くの利点は、添付図面とともに、以下の詳細な説明を参照することで容易に理解される。図面は、必ずしもスケール化されておらず、むしろ、図、原理及び概念を示す際に、強調して示されている。
本明細書に記載されている技術は、複数の接触開口をパターニングする方法等の、基板をパターニングする方法を含む。上記の技術を使用すると、スロット形状の接触（スロット接触）を、約1ナノメーターよりも小さな幅を有するように生成することができる。本実施形態に従った方法は、ダブルパターニングスキームの一部として、光酸の拡散長によって定義される幅を有するトレンチを生成する工程を含む。その後、これらのトレンチを埋め、個別のマスクが、トレンチのセグメントを絶縁するのに使用され、それによって複数のスロット接触を生成する。上記のセグメントは、その後、押し出されてスロット状の接触開口となり、スロット状の接触開口は、のちに、金属化される。これらのスロット接触は、リソグラフィー露光技術によって定義された長さと光酸拡散長によって定義された幅とを有する。
本明細書に記載されている技術は、さまざまな造作、線、及び接触をパターニングするのに使用することができる。より具体的には、本明細書に記載されているパターニング技術は、半導体デバイスの微細加工と関連するトランジスタ構造、メモリアレイ、スロット接触、及びその他の造作を生成するのに使用することができる。本明細書中で上記の方法を説明する便宜上、ロジック構造及びメモリ構造の金属化のためにスロット状の接触開口を生成することとの関連で、例示的な実施形態が主として説明される。にもかかわらず、パターニング技術の当業者は、スロット接触を生成すること以外の用途を容易に認識することができる。
したがって、本明細書に記載されている技術は、基板をパターニングする方法を含んでいる。図1を参照すると、複数の層又は複数の薄膜を有する基板105が受け取られ、提供され、或いは生成される。基板105は、基板105の上に位置する目標層107を含んでいる。基板105は、目標層107の下方に、複数の追加の層及び複数の造作を含んでもよいことに留意すべきである。パターン転写層110は、目標層107の上に位置している。第1のフォトレジスト層111は、パターン転写層110の上に位置している。第1のフォトレジスト層111は、スピンオンコーティング等の従来の手段によって堆積される。本明細書中で記載されているフォトレジストは、何らかの放射線感受性材料であり、その放射線感受性材料は、可視スペクトラムの外側の電磁放射に応答する材料を含んでいることに留意すべきである。
上記の層の各々は、さまざまなタイプの材料から選択される。例えば、目標層107は、Low-k材料であってもよく、又は他の電気絶縁材料であってもよい。非限定的な例示として、パターン転写層110は、シリコン、オキシ窒化物シリコン（SiON）、有機材料、非有機材料、及びアモルファスカーボン等の1つ又は複数の材料を含んでもよい。パターン転写層110は、例えば、シリコン裏面反射防止コーティング（Si-BARC）を使用することにより、反射防止特性を有するように選択することもできる。第1のフォトレジスト層111は、ネガティブトーンレジスト（NTR）であってもよく、又はポジティブトーンレジスト（PTR）であってもよい。第1のフォトレジスト層111は、溶解度変化剤を含んでもよい。溶解度変化剤は、温度活性化発生剤又は温度酸発生剤（TAG）等の光酸発生剤であってもよい。光酸発生剤は、ある閾値温度よりも高温に溶解度変化剤を加熱することにより第1のフォトレジスト層111内に光酸を発生させるという点で、温度活性化されてもよい。
第1のフォトレジスト層111は、その後、従来のリソグラフィー露光技術に従って、光又は電磁放射のパターンに露光される。リソグラフィー露光の間に、第1のフォトレジスト層内に潜在パターンが形成される。上記の潜在パターンは、ある特定のタイプの選択されたフォトレジストに対応する1つ又は複数の現像剤を使用して現像されてもよい。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）が、第1のフォトレジスト層111の複数の部分を溶解し及び除去するのに使用されてもよい。
図2は、リソグラフィー露光及び現像の結果を示す基板スタックのセグメントの概略的な断面図を図示している。その結果は、第1のパターニングされた層131として示されている。（堆積されることにより、又は初期のフォトレジストの塗布により）選択された溶解度変化剤は、フォトリソグラフィー露光操作の間、不活性のままであってもよく、したがって、フォトレジストの従来の脱保護（de-protection）には加わらないということに留意すべきである。いくつかの実施形態においては、プロセスフローは、すでに第1のパターニングされた層131を有する基板105を受け取ることで開始してもよく、その第1のパターニングされた層131は、トポグラフィックパターン、すなわち、物理的なパターンを定義している。この点で、第1のパターニングされた層131は、フォトレジストを固めるために選択的に焼成されてもよいといえる。
図3を参照すると、第2のフォトレジスト層112が、第1のパターニングされた層の上に堆積されている。第2のフォトレジスト層112が堆積された結果、フォトレジスト材料が、第1のパターニングされた層131によって定義された複数のトレンチ及び他の複数の開口を少なくとも部分的に埋める。いくつかの典型的な実施形態においては、フォトレジスト材料は、スピンオン技術によって堆積される。スピンオン技術は、フォトレジストが既存の物理的な構造内に充填され、そして既存の物理的な構造の上を流れ、第1のパターニングされた層131の既存の構造の最上部にいくらかの表土部分を残すことを意味する。
図4Aを参照すると、堆積された第2のフォトレジスト層112との間で、拡散操作が開始する。第1のパターニングされた層131内で発生した光酸は、第2のフォトレジスト層の第1の部分に拡散するようにされ、その結果、第2のフォトレジスト層112は、1つ又は複数の与えられた溶媒に関する自身の溶解度を変化させる。第2のフォトレジスト層112の第1の部分に上記の拡散を発生させると、第2のフォトレジスト層の中に所定の距離121の光酸拡散を生じさせる。光酸発生剤の分子量をある特定値として選択することで、所定の距離121を選択することができ、光酸発生剤の分子量の選択されたある特定値は、ある特定の温度での拡散率の固有の長さにつながる。すなわち、ある特定の光酸が第2のフォトレジスト層112の中に拡散する長さは、光酸の分子量と焼成の温度と加熱時間とに依存するといえる。発生させられた光酸が拡散を開始するようにする工程は、第1のパターニングされた層131を加熱する工程を含んでいてもよい。第1のパターニングされた層131を加熱する工程は、第1の所定の温度まで加熱する工程を含んでいてもよく、第1の所定の温度は、溶解度変化剤が第1のパターニングされた層131の中に光酸を発生させるようにする温度である。第1のパターニングされた層131を加熱する工程は、第2の所定の温度まで加熱する工程を含んでいてもよい。第2の所定の温度まで達すると、第1のパターニングされた層内の架橋結合剤が第1のパターニングされた層を変化させ、第1のパターニングされた層が固有のレジスト現像剤によってはもはやそれ以上溶解しないようにする。架橋結合剤を使用すると、光酸が第1のパターニングされた層の溶解度を変化させるのを防止するようにすることができる。
本実施形態に従ったパターニング方法によれば、さまざまな段階で光酸を生成することができることに留意すべきである。例えば、光酸の生成と光酸の拡散とがほぼ同時となるように拡散を起こさせるように指定された加熱の時点で光酸を生成してもよい。選択的に、光酸拡散操作に先立って光酸を生成してもよい。例えば、図2の直前又は直後の工程で光酸を生成してもよい。生成された光酸は、再び過熱されるまでフォトレジスト内にとどまる。
上記の例において、光酸拡散の時点で架橋結合剤を活性化してもよい。他の実施形態においては、第2のフォトレジスト層112の堆積の前に架橋結合剤を活性化してもよく、又は光酸拡散の開始前に架橋結合剤を活性化してもよい。架橋結合剤の使用は、任意に選択できることに留意すべきである。架橋結合剤の使用は、異なる溶媒及びレジストスキームによって置き換えられてもよい。例えば、架橋結合剤の使用はネガティブトーン現像剤と相溶性のあるレジストの使用によって置き換えることができる。その理由は、上記の選択が、第1のレジストの溶解度に関与しない異なる現像剤種を使用するという選択肢を、強められたレジストに与えることもできるからである。さらに別の実施形態においては、フォトレジストは、アルコールベースであってもよく、その後、ネガティブトーン現像剤と相溶性のあるレジストの使用が続いてもよい。このようにして、あるスキームにおいては、架橋結合剤を使用することができるが、一方、他のスキームにおいては、第2のパターニングされた層のために異なる溶媒系を使用することにより、第1のパターニングされた層を洗い流すための現像剤の不和合性を利用することができる。
このようにして、他の実施形態は、第2のフォトレジスト層を堆積する前に溶解度変化剤を活性化し、それによって溶解度変化剤が第1のフォトレジスト層内に光酸を生成するようにしてもよい。溶解度変化剤を活性化する工程は、基板を加熱する工程を含んでいてもよい。基板を加熱する工程は、伝導加熱、対流加熱、レーザの使用、電磁放射の印加、及びその他等のさまざまな技術によって実現されてもよい。選択的に、溶解度変化剤を活性化する工程は、第1のフォトレジスト層を固くして、固有の現像剤によってはフォトレジストがもはや溶解しないようにする工程を含んでいてもよい。上記の固くする工程は、架橋結合剤を活性化する工程を含んでいてもよい。いくつかの実施形態においては、架橋結合剤の活性化温度よりもより高い活性化温度を有している溶解度変化剤を選択することができる。光酸が生成され、第1のフォトレジストを脱保護する（de-protect）機会を得る前にフォトレジストを固くする架橋結合剤と、加熱活性化工程とが組み合わせられるということを、上記のことは意味している。
図4Bは、拡散部分の拡大されたセグメントを図示している。図からわかるように、光酸は、第1のパターニングされた層131から第2のフォトレジスト層112中に外側に向かって拡散している。光酸は、分子量、温度、及び焼成時間に基づいて既知の深さ又は距離だけ拡散する。光酸は、最初のフォトレジストの両側の及び（いかなる表土部分も脱保護する）最初のフォトレジストの上方の第2のフォトレジスト層の概ね矩形形状の部分を脱保護する。
次に、第2のフォトレジスト層112の第1の部分が除去された結果、図5に示されているように、第2のフォトレジスト層と第1のフォトレジスト層がともに第2のパターニングされた層132を定義するように、第2のフォトレジスト層が現像される。第2のパターニングされた層132がエッチング操作等によりパターン転写層110に転写された結果、図6に示されているように、パターン転写層110が第3のパターニングされた層133を定義する。第1のフォトレジスト層111及び第2のフォトレジスト層112のあらゆる残りの部分も除去することができ、その結果、図7に示されているように、パターン転写層110が第3のパターニングされた層133を定義する。
上記のプロセスの利益のうちの1つは、リソグラフィー撮像操作によって最初に生成された線と比較してきわめて狭いトレンチを生成しうる点である。これらのトレンチは、以下で説明されるように、スロット状接触を作成するため等のさまざまな用途に使用されうる。上記のプロセスフローにおいて、上記の狭いトレンチの限界の寸法は、光酸の拡散長によって定義され、そのような拡散長は、ナノメーター単位又は10分の1ナノメーター単位の指定された数に正確に制御することができる。この点において、のちに記載されるあらゆる塗布フロー又はダブルプロセスフローも実行可能である。
1つの有益な連続的な用途は、スロット状の接触を生成することである。上記の狭いトレンチを使用してスロット状接触を生成する工程は、追加のパターニング工程及びマスキング工程を伴う。図8を参照すると、第3のパターニングされた層133の定義された開口を埋めるように、平坦化層142を第3のパターニングされた層133上に堆積させることができる。平坦化層142は、保護膜として堆積させられ、堆積させられた保護膜は、定義されたトレンチを埋めるとともに、第3のパターニングされた層の構造を保護する。平坦化層は、反射防止コーティングを含んでもよく、有機材料又は非有機材料を含有してもよい。いくつかの実施形態においては、平坦化層142の材料の選択は、平坦化層142と比較した第3のパターニングされた層133のエッチング感受性に基づいてもよい。固有の例として、第3のパターニングされた層133がシリコン含有反射防止コーティングである場合に、平坦化層142は、有機反射防止コーティングとして選択される。
図9において、第3のフォトレジスト層113が平坦化層142の上に堆積される。第3のフォトレジスト層113は、その後、電磁放射線のパターンに露光され、図10に示されているように潜在パターン117が第3のフォトレジスト層113内に生成される。上記の潜在パターン又は露光された（曝された）パターンは、その後、現像され、第3のフォトレジスト層113が、図11に示されているように、トポグラフィックパターン又は物理的なパターンを定義する第4のパターニングされた層134になる。
その後、第4のパターニングされた層134によって露光される平坦化層142の部分をエッチングする第2のエッチングプロセスを実行することができる。上記のエッチングプロセスは、図12Aに示されているように、第3のパターニングされた層133の露光された部分を実質的にエッチングすることなく、平坦化層142の露光された部分をエッチングする1つの化学物質を使用する。図12Bは、エッチング処理がされた後の図12Aの所与の基板セグメントの斜視図を示している。下地層に転写することができる狭いスロット形状の複数の開口がその時点で定義されているということに留意すべきである。そのような転写は、いずれかの対応する化学物質及び調整されるエッチングパラメータを使用して、個別のエッチング操作又は連続的なエッチング操作のいずれかとして実現することができる。上記のエッチング操作が完了すると、スロット状の接触開口は、図13に示されているように、目標層107に転写される。目標層107の上方のエッチングプロセスで失われていなかったあらゆる残りの層は、その後除去され、図14A及び図14Bに示されているようにパターニングされた目標層が残され、図14A及び図14Bは、一対の定義されたスロット状の接触開口155を図示している。
図15乃至20は、上記で説明されたプロセスの短縮版を図示する概略的な上面図である。図15は、利便性のため、平坦化層142が第3のパターニングされた層133を完全に覆うようには示されていない点を除き、図8に対応している。より具体的には、図15は、第2の材料により充填されているきわめて狭いトレンチを定義する第1の材料を示している。これらのトレンチは、図1乃至7の記述によって説明されているプロセスフローをたどること等により生成される。
図16は、第3のフォトレジスト層113が基板の最上部に堆積され、下地層を覆っている図9に対応している。あらゆる塗布後ベーク工程を完了した後に、第3のフォトレジスト層113は、フォトリソグラフィーツールを使用すること等により、放射線のパターンに露光される。この露光は、潜在パターン117を生成し、潜在パターン117は、図17に示されているように、変化させられた溶解度を有する基板上の特定の位置に形作られる。
露光パターンによって定義された第3のフォトレジスト層の部分を溶解し除去するフォトレジスト現像工程が、その後、実行される。図18は、上記のフォトレジスト現像工程の結果を示している。上記の現像工程は、下に存在する線の特定のセグメントをあらわにすることに留意すべきである。すなわち、下に存在する線の大多数は、選択された部分を除いて第3のフォトレジスト層113によってマスクされており、選択された部分は、上面図から見て取れるように、露光される。この時点で露光されているこれらの線のセグメントに関して、露光された線のセグメントを掘り起こし、すなわち露光された線のセグメントをエッチングして取り除くエッチングプロセスを実行することができる。上記のエッチングプロセスは、平坦化層142を貫通して目標層107に達するエッチング工程を含んでもよい。図19は、平坦化層142及び目標層107の双方を貫通するエッチングの結果を図示しており、その結果は、マスク層スタックを通して視認可能な基板105の複数のセグメントを有している。エッチングプロセスで失われていなかったあらゆる残りの層は、その後除去され、図20に示されているように目標層によって定義されている複数のスロット状の接触開口155が形成される。
前述の記載において、処理システムの特定の形状、本願に使用される各種部材及びプロセスの記載など、特定の詳細について説明した。しかしながら、本願の技術は、これらの特定の細部から離れた、他の実施例において実施されても良いことが理解されることに留意する必要がある。そのような細部は、説明用であって、限定的なものではない。本願に示した実施例は、添付図面を参照して説明した。同様に、完全な理解を提供するため、説明用に、特定の数、材料、及び構成が記載された。ただし、実施例は、そのような特定の細部を有さずに、実施されても良い。実質的に同じ機能的構成を有する部材は、同様の参照符号で表され、任意の冗長な記載は、省略されている。
各種実施例の理解を支援するため、複数の別個の動作として、各種技術について説明した。記載の順番は、限定的なものではなく、これらの動作は、必ずしも順番に行われるものではない。実際、これらの動作は、記載の順番で実施される必要はない。示された動作は、実施例に示されたものとは異なる順番に実行されても良い。各種追加の動作が実施され、及び／又は記載された動作は、追加の実施例において、省略されても良い。
本願において使用される「基板」又は「対象基板」は、一般的に、本発明により処理される対象を表す。基板は、いかなる材料部分又は装置構造、特に、半導体又は他の電子装置を含んでも良い。これは、例えば、半導体ウェハ、レチクル、又はベース基板構造の上の、もしくは積層された層、例えば薄膜のような、ベース基板構造であっても良い。すなわち、基板は、いかなる特定のベース構造、下地層、上部層、パターン化もしくは未パターン化の有無にも限定されず、むしろ任意のそのような層、ベース構造、又は層及び／もしくはベース構造の任意の組み合わせが含まれることが考慮される。記載では、特定の種類の基板を参照したが、これは一例に過ぎない。
また、前述の技術の動作に対して、本発明の同じ目的を達成する多くの変更が可能であることは、当業者には理解される。そのような変更は、本願の開示の範囲を網羅することが意図される。従って、前述の本発明の実施例の記載は、限定的なものではない。むしろ、本発明の実施例の任意の限定は、以下の特許請求の範囲に表されている。
Claims (20)
- 基板をパターニングする方法であって、
目標層、該目標層の上に位置するパターン転写層及び該パターン転写層の上に位置する第1のフォトレジスト層を有する基板を受け取るステップであって、前記第1のフォトレジスト層はトポグラフィックパターンを定義する第1のパターニングされた層であり、前記第1のフォトレジスト層は溶解度変化剤を含む、ステップと、
前記第1のパターニングされた層の上に第2のフォトレジスト層を堆積するステップと、
前記第1のパターニングされた層内で生成された光酸が前記第2のフォトレジスト層の第1の部分に拡散するようにし、それによって前記第2のフォトレジスト層の前記第1の部分の溶解度を変化させるステップと、
前記第2のフォトレジスト層の前記第1の部分が除去された結果、前記第2のフォトレジスト層と前記第1のフォトレジスト層がともに第2のパターニングされた層を定義するように、前記第2のフォトレジスト層を現像するステップと、
第1のエッチングプロセスにより、前記第2のパターニングされた層を前記パターン転写層に転写し、前記第1のフォトレジスト層及び前記第2のフォトレジスト層を除去した結果、前記パターン転写層が第3のパターニングされた層を定義するようにするステップと、
を含む方法。 - 前記第３のパターニングされた層の上に平坦化層を堆積し、それによって前記第３のパターニングされた層内の定義された開口を埋めるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記平坦化層は、反射防止コーティングを含む、請求項２に記載の方法。
- 前記平坦化層は、有機材料を含む、請求項２に記載の方法。
- 前記平坦化層の上に第３のフォトレジスト層を堆積し、前記第３のフォトレジスト層がトポグラフィックパターンを定義する第４のパターニングされた層となるように、曝されたパターンを現像するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
- 第２のエッチングプロセスを実行するステップをさらに含み、該第２のエッチングプロセスは、前記第４のパターニングされた層によって曝された前記平坦化層の部分をエッチングし、前記第２のエッチングプロセスは、前記パターン転写層の曝された部分を実質的にエッチングすることなく、前記平坦化層の曝された前記部分をエッチングする化学物質を使用する、請求項５に記載の方法。
- 前記化学物質は、シリコン含有材料を実質的にエッチングすることなく、有機材料をエッチングするように選択される、請求項６に記載の方法。
- 前記第３のパターニングされた層の曝された部分を前記目標層に転写するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
- 前記第2のフォトレジスト層の前記第1の部分の溶解度を変化させるステップは、前記光酸が、前記第２のフォトレジスト層内に所定の距離だけ拡散するようにする、請求項１に記載の方法。
- 前記第2のフォトレジスト層の前記第1の部分の溶解度を変化させるステップは、前記第1のパターニングされた層を加熱するステップを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記第1のパターニングされた層を加熱するステップは、前記溶解度変化剤が前記第1のパターニングされた層内に光酸を生成するようになる第1の所定の温度まで加熱するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
- 前記第1のパターニングされた層を加熱するステップは、前記第1のパターニングされた層内の架橋結合剤が前記第1のパターニングされた層を変化させるようになる第2の所定の温度まで加熱し、それによって前記第1のパターニングされた層が特定のレジスト現像剤によってはそれ以上溶解しないようにするステップを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記溶解度変化剤が前記第1のパターニングされた層内に光酸を生成するように、前記第2のフォトレジスト層を堆積する前に、前記溶解度変化剤を活性化するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記溶解度変化剤を活性化するステップは、前記基板を加熱するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記基板を加熱するステップは、伝導加熱、対流加熱、レーザの使用、及び電磁放射の印加を含む群から選択された加熱プロセスを使用するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
- 前記溶解度変化剤を活性化するステップは、前記第1のパターニングされた層が特定の現像剤によってはそれ以上溶解しないように、前記第1のパターニングされた層を固くするステップを含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記溶解度変化剤は、光酸発生剤である、請求項１に記載の方法。
- ある閾値温度よりも高温に前記溶解度変化剤を加熱することにより光酸を発生させるという点で、温度活性化される、請求項１７に記載の方法。
- 前記パターン転写層は、シリコン、オキシ窒化物シリコン（SiON）、有機材料、非有機材料、及びアモルファスカーボンを含む群から選択される材料を含む、請求項１に記載の方法。
- パターン転写層は、反射防止材料を含む、請求項１９に記載の方法。
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