JP5385551B2 - スペーサマスクを用いた頻度の２倍化 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、本明細書に参考文献として組み込まれる２００７年６月１日に出願された米国特許仮出願第６０／９３２，８５８号に基づく利益を主張する。
背景
（１）分野
本発明の実施形態は、半導体処理の分野に係る。特に、本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
（２）関連技術の説明
過去数十年にわたって、集積回路のフィーチャーの縮小は、成長し続ける半導体業界を支える推進力となっている。益々小さくなるフィーチャーの縮小によって、半導体チップの限られた面積での機能単位の密度を増やすことができる。例えば、収縮するトランジスタのサイズによって、多数のロジック及びメモリデバイスをマイクロプロセッサに組み込むことができ、複雑な製品の製造に役立っている。
しかしながら、縮小には結果がつきものである。マイクロエレクトロニクス回路の礎石の寸法が減じ、ある領域で製造される礎石の数が非常に多くなるにつれて、これらの礎石をパターン化するのに用いるリソグラフィープロセスに対する制約は計り知れないものとなっている。特に、半導体スタックにおけるパターン化フィーチャーの最低寸法（限界寸法）とかかるフィーチャー間の間隔とは相反するものである。図１Ａ〜Ｃに、先行技術による従来の半導体リソグラフィープロセスを表す断面図を示す。
図１Ａを参照すると、フォトレジスト層１０４が、半導体スタック１０２上に提供されている。マスク又はレチクル１０６が、フォトレジスト層１０４上に配置されている。リソグラフィープロセスには、図１Ａの矢印に示されるような、特定の波長を有するフォトレジスト層１０４の光（ｈｖ）への露光が含まれる。図１Ｂを参照すると、フォトレジスト層１０４は、後に現像されて、半導体スタック１０２上にパターン化フォトレジスト層１０８が提供される。即ち、フォトレジスト層１０４の露光された部分が除去されている。パターン化フォトレジスト層１０８の各フィーチャーの幅は、幅「ｘ」で示されている。各フィーチャー間の間隔は、間隔「ｙ」で示されている。典型的に、特定のリソグラフィープロセスについての限界によって、図１Ｂに図示するような、フィーチャー間の間隔に等しい限界寸法、即ち、ｘ＝ｙ、を有するフィーチャーが提供される。
図１Ｃを参照すると、フィーチャーの限界寸法（即ち、幅「ｘ」）を減じて、半導体スタック１０２上にパターン化フォトレジスト層１１０を形成してもよい。限界寸法は、図１Ａに図示するリソグラフィー工程中に、フォトレジスト層１０４を過露光することにより、又は、図１Ｂから、パターン化フォトレジスト層１０８を後にトリミングすることにより収縮する。しかしながら、限界寸法のこの減少は、図１Ｃに間隔「ｙ」で示されるフィーチャー間の間隔を増やすことにより成される。即ち、パターン化フォトレジスト層１１０の各フィーチャーの最小可能な寸法と、各フィーチャー間の間隔とは相反するものである。
このように、半導体リソグラフィープロセスの頻度の２倍化について、ここに説明する。
詳細な説明
半導体リソグラフィープロセスの頻度を２倍化する方法について説明する。以下の説明では、本発明を完全に理解するために、製造条件や材料レジメ等数多くの具体的な詳細を示す。当業者であれば、これらの具体的な詳細なしで本発明を実施できることは明白であろう。他の例では、集積回路設計レイアウトやフォトレジスト現像プロセス等の周知の特徴は、本発明を不必要に曖昧にしないため、詳細は記載していない。更に、図面に示した様々な実施形態は、例示のためであり、必ずしも縮尺は合っていないものと考えられる。
一実施形態において、半導体マスクを製造する方法が提供される。犠牲マスクとスペーサマスクとを有する半導体スタックが、先ず提供される。一実施形態において、犠牲マスクは、一連のラインを含み、スペーサマスクは、一連のラインの側壁に近接するスペーサラインを含む。スペーサマスクをトリミングすると、トリミングされたスペーサマスクが提供され、スペーサマスクをトリミングした後に、犠牲マスクが除去される。具体的な実施形態において、スペーサマスクは、先ず、スペーサ層を半導体スタック上に、犠牲マスクと共形で堆積することにより形成される。スペーサ層をエッチングして、犠牲マスクの一連のラインの側壁に近接するスペーサラインを有するスペーサマスクを提供し、犠牲マスクの上面を露出する。フォトレジストマスクを、スペーサマスクの上に堆積し、パターン化して、スペーサマスクの一部を露出する。スペーサマスクの露出した部分をエッチングして、スペーサマスクをトリミングする。最後に、犠牲マスクを除去すると、トリミングされたスペーサマスクのみが残る。
リソグラフィーパターンの頻度は、スペーサマスクを製造することにより２倍化することができる。例えば、本発明の実施形態によれば、スペーサマスクは、リソグラフィー的にパターン化された犠牲マスクの側壁に近接して形成されたスペーサラインを有するように製造される。このようにすると、犠牲マスクの各ラインについて、スペーサマスクの２つのスペーサラインが生成される。各ラインに同じ限界寸法、又は同じフィーチャー幅を実質的に与えるが、特定の領域のラインの密度が２倍の半導体パターン化マスクを、犠牲マスクを除去する際に製造できる。例えば、本発明の実施形態によれば、ピッチが２のスペーサマスクを最終的に与えるために、犠牲マスクのピッチを選択して４とする。
犠牲マスクのラインの端部周囲を覆わないスペーサラインを提供するには、スペーサマスクをトリミングする必要がない。トリミング中のスペーサマスクへの損傷は、スペーサマスクがトリミングされるまで、犠牲マスクを保持することにより防ぐことができる。例えば、本発明の実施形態によれば、スペーサマスクは、各ラインの端部周囲を含め、犠牲マスクのラインの側壁に直接近接するスペーサラインを含む。犠牲マスクの各ラインと関連するスペーサマスクのスペーサ領域の各対が接続される。互いに不連続なラインをスペーサマスクに生成するのが望ましい。一実施形態において、犠牲マスクの各ラインの端部周囲を覆うスペーサマスクの部分を、パターン化／エッチングプロセスにおいてトリミングする。犠牲マスクがないと、スペーサマスクは、パターン化／エッチングプロセスに耐えるだけの十分な完全性が恐らくない。本発明の一実施形態によれば、プロセス中、構造的なサポートをスペーサマスクに与えるために、トリミング中、構造的なサポートを保持する。スペーサマスクのトリミングの際、犠牲マスクを除去すると、トリミングされたスペーサマスクのみが得られる。具体的な実施形態において、トリミングされたスペーサマスクの画像は、半導体スタックに後に転写される。
スペーサマスクの製造には、トリミングプロセスシーケンスが含まれ、犠牲マスクが保持されて、スペーサマスクに構造上の完全性を与える。図２は、本発明の実施形態によるスペーサマスクの例示の製造方法を表すフローチャート２００である。図３Ａ〜Ｈは、本発明の実施形態により、半導体スタックに適用されたフローチャート２００に示された／関連した操作を示す断面及び見下ろし図である。
フローチャート２００の操作２０２、２０４及び対応の図３Ａを参照すると、パターン化フォトレジスト層３０２が、半導体スタック３００上に提供される。一実施形態において、半導体スタック３００は、半導体層３０８上の第１のマスクスタック３０４及び第２のマスクスタック３０６を含む。
パターン化フォトレジスト層３０２は、リソグラフィープロセスに用いるのに好適な材料を含んでいてよい。一実施形態において、パターン化フォトレジスト層３０２は、先ず、フォトレジスト材料のブランケット層をマスキングしてから、それを光源に露光することにより形成される。次に、ブランケットフォトレジスト層を現像することにより、パターン化フォトレジスト層３０２を形成する。一実施形態において、光源に露光されたフォトレジスト層の部分は、フォトレジスト層の現像の際に除去される。このように、パターン化フォトレジスト層３０２は、本実施形態においては、ポジのフォトレジスト材料を含む。具体的な実施形態において、パターン化フォトレジスト層３０２は、２４８ｎｍのレジスト、１９３ｎｍのレジスト、１５７ｎｍのレジスト及びジアゾナフトキノン増感剤とのフェノール樹脂マトリックスからなる群より選択されるポジのフォトレジスト材料を含む。他の実施形態において、光源に露光されるフォトレジスト層の部分は、フォトレジスト層の現像の際に保持される。このように、パターン化フォトレジスト層３０２は、本実施形態において、ネガのフォトレジスト材料を含む。具体的な実施形態において、パターン化フォトレジスト層３０２は、ポリ−シス−イソプレン及びポリ−ビニル−シンナメートからなる群より選択されるネガのフォトレジスト材料を含む。
パターン化フォトレジスト層３０２は、スペーサマスク製造プロセスに好適な寸法を有していてよい。本発明の実施形態によれば、パターン化フォトレジスト層３０２の各フィーチャーの幅「ｘ」は、半導体デバイスフィーチャーの所望の限界寸法、例えば、ゲート電極を画定する間隔の幅と実質的に相互に関連するものを選択する。一実施形態において、幅「ｘ」は１０〜１００ナノメートルの範囲である。ライン「ｙ」間の間隔は、頻度２倍化のスキームを最適化するものを選択する。本発明の実施形態によれば、後に製造されるスペーサマスクの目的は、スペーサラインの幅と、スペーサラインが、パターン化フォトレジスト層３０２の各フィーチャーの幅「ｘ」と実質的に同じにすることである。更に、後に形成されるスペーサラインの間の間隔の目的は、各スペーサ領域の幅に実質的に等しくすることである。このように、一実施形態において、頻度は最終的に２倍化されるため、パターン化フォトレジスト層３０２における各フィーチャー間の間隔「ｙ」は、図３Ａに図示する通り、値「ｘ」の略３倍に等しい。パターン化フォトレジスト層３０２のピッチを約４に選択して、約２のピッチを有するスペーサラインを有するスペーサマスクを最終的に提供する。具体的な実施形態において、１９３ｎｍのリソグラフィーを用いて、フィーチャー幅が約４５ナノメートルで、フィーチャー間の間隔が約１３５ナノメートルのパターン化フォトレジスト３０２を生成する。
一実施形態において、パターン化フォトレジスト層３０２のフィーチャーについて、約３：１の間隔：幅比は、露光ステップでポジのフォトレジスト層を過露光することにより、又はリソグラフィー／現像プロセス後にフォトレジスト層をトリミングすることにより得られる。一実施形態において、パターン化フォトレジスト３０２は、１９３ｎｍのポジのフォトレジストを含んでおり、プラズマエッチング化学薬品を用いることによる現像後にトリミングされたものである。頻度２倍化スキームについて、パターン化フォトレジスト層３０２の各フィーチャーの理想的な幅は、パターン化フォトレジスト層３０２のピッチの１／４であるが、最初にターゲットとする幅は、第１のマスクスタック３０４をパターン化するのに用いるエッチングプロセスを補うために僅かに厚くする必要がある。このように、本発明の実施形態によれば、パターン化フォトレジスト層３０２の各ラインの最初の幅のターゲットは、ピッチの０．２８１〜０．３１２倍である。
フローチャート２００の操作２０６及び対応の図３Ｂを参照すると、パターン化フォトレジスト層３０２の画像が、エッチングプロセスにより第１のマスクスタック３０４へ転写されて、犠牲マスク３１０を形成する。画像を転写するのに用いるエッチングプロセスは、パターン化フォトレジスト層３０２から実質的に同じ画像を、第１のマスクスタック３０４へ転写するのに好適なプロセスであればよい。
第１のマスクスタック３０４、即ち、犠牲マスク３１０は、スペーサマスク製造プロセスにおいて、犠牲マスクとして機能するのに好適な材料又は材料の組み合わせを含んでいてよい。本発明の実施形態によれば、第１のマスクスタック３０４は、図３Ａに１本斜線で示す単一材料を含む。単一材料を含む第１のマスクスタック３０４の組成及び厚さは、パターン化フォトレジスト層３０２に実質的に影響の弱いエッチングプロセスによりエッチングするのに好適なものであればよい。一実施形態において、単一材料を含む第１のマスクスタック３０４の寸法及びエッチング特性を選択して、パターン化に従うようなものとし、その間、パターン化フォトレジスト層３０２が実質的に無傷に保持されるようにする。具体的な実施形態において、パターン化フォトレジスト層３０２は、カーボン系材料を含んでおり、第１のマスクスタック３０４は、窒化ケイ素、酸化ケイ素及びアモルファス又は多結晶ケイ素からなる群より選択される材料を含む。特定の実施形態において、第１のマスクスタック３０４は、窒化ケイ素を実質的に含み、犠牲マスク３１０を形成するのに用いるエッチングプロセスは、ＣＨ２Ｆ２及びＣＨＦ３からなる群より選択されるガスを利用する。他の特定の実施形態において、第１のマスクスタック３０４は、酸化ケイ素を実質的に含み、犠牲マスク３１０を形成するのに用いるエッチングプロセスは、Ｃ４Ｆ８及びＣＨＦ３からなる群より選択されるガスを利用する。他の特定の実施形態において、第１のマスクスタック３０４は、アモルファス又は多結晶ケイ素を実質的に含み、犠牲マスク３１０を形成するのに用いるエッチングプロセスは、Ｃｌ２及びＨＢｒからなる群より選択されるガスを利用する。本発明の実施形態において、単一材料を含む第１のマスクスタック３０４の厚さは、頻度２倍化スキームにおいて、スペーサマスクを後に形成するのに最適なものを選択する。第１のマスクスタック３０４の厚さは、後に形成されるスペーサマスクのスペーサマスクラインが壊れないよう十分に薄く、且つ、スペーサマスクラインの限界寸法が制御可能なように十分に厚いものとする。一実施形態において、単一材料を含む第１のマスクスタック３０４の厚さは、犠牲マスク３１０のターゲットとするライン幅の４．０６〜５．６２５倍の範囲である。
本発明の変形実施形態によれば、第１のマスクスタック３０４は、図３Ａに図示された２枚の層により示される通り、第１のマスク層３０４Ｂ上に第１のハードマスク層３０４Ａを含む。従って、犠牲マスク３１０は、図３Ｂに図示する通り、犠牲マスク部分３１０Ｂ上に犠牲ハードマスク部分３１０Ａを含む。一実施形態において、第１のハードマスク層３０４Ａと第１のマスク層３０４Ｂは、２つの別のエッチング操作で、パターン化フォトレジスト層３０２の画像がパターン化される。第１のハードマスク層３０４Ａは、パターン化フォトレジスト層３０２に実質的に影響の弱いエッチングプロセスによりエッチングするのに好適な材料を含む。一実施形態において、第１のハードマスク層３０４Ａの寸法及びエッチング特性を選択して、パターン化プロセスに従うようなものとし、その間、パターン化フォトレジスト層３０２が実質的に無傷に保持されるようにする。具体的な実施形態において、第１のマスク層３０４Ｂ（第１のハードマスク層３０４Ａの下にある）は、パターン化フォトレジスト層３０２のエッチング特性と同様のエッチング特性を備えた材料を含む。このように、第１のハードマスク層３０４Ａを用いて、第１のマスク層３０４Ｂの後のエッチング中、パターン化フォトレジスト層３０２からの画像を保つ。具体的な実施形態において、パターン化フォトレジスト層３０２及び第１のマスク層３０４Ｂは、カーボン系材料を含み、第１のハードマスク層３０４Ａは、窒化ケイ素、酸化ケイ素及びアモルファス又は多結晶ケイ素からなる群より選択される材料を含む。特定の実施形態において、第１のハードマスク層３０４Ａは、窒化ケイ素を実質的に含み、パターン化フォトレジスト層３０２及び第１のマスク層３０４Ｂに対して選択的な第１のハードマスク層３０４Ａをパターン化するのに用いるエッチングプロセスは、ＣＨ２Ｆ２及びＣＨＦ３からなる群より選択されるガスを利用する。他の特定の実施形態において、第１のハードマスク層３０４Ａは、酸化ケイ素を実質的に含み、パターン化フォトレジスト層３０２及び第１のマスク層３０４Ｂに対して選択的な第１のハードマスク層３０４Ａをパターン化するのに用いるエッチングプロセスは、Ｃ４Ｆ８及びＣＨＦ３からなる群より選択されるガスを利用する。他の特定の実施形態において、第１のハードマスク層３０４Ａは、アモルファス又は多結晶ケイ素を実質的に含み、パターン化フォトレジスト層３０２及び第１のマスク層３０４Ｂに対して選択的な第１のハードマスク層３０４Ａをパターン化するのに用いるエッチングプロセスは、Ｃｌ２及びＨＢｒからなる群より選択されるガスを利用する。第１のハードマスク層３０４Ａの厚さは、パターン化フォトレジスト層３０２に対して極めて選択性のエッチングが行えるよう十分に薄く、且つ、第１のマスク層３０４Ｂを露出する望ましくないピンホールを排除するよう十分に厚いものとする。一実施形態において、第１のハードマスク層３０４Ａの厚さは、２０〜５０ナノメートルの範囲である。
第１のマスクスタック３０４が、第１のマスク層３０４Ｂ上に第１のハードマスク層３０４Ａを含む場合には、第１のマスク層３０４Ｂは、制御されたエッチングプロセス及び後のスペーサマスク形成プロセスに耐える好適な材料を含む。一実施形態において、第１のマスク層３０４Ｂは、パターン化フォトレジスト層３０２のエッチング特性と同様のエッチング特性を有する。具体的な実施形態において、パターン化フォトレジスト層３０２及び第１のマスク層３０４Ｂの厚さを選択して、第１のハードマスク層３０４Ａのエッチング後に残ったパターン化フォトレジスト層３０２の全ての部分が、第１のマスク層３０４Ｂのエッチング中に除去されるようにする。例えば、本発明の実施形態によれば、パターン化フォトレジスト層３０２と第１のマスク層３０４Ｂの両方が、炭素原子を実質的に含む。一実施形態において、第１のマスク層３０４Ｂは、炭化水素前駆体分子を用いる化学蒸着プロセスから形成されたｓｐ３（ダイヤモンドライク）、ｓｐ２（グラフィティッィク）及びｓｐ１（パイロリティック）ハイブリッド炭素原子の混合物を含む。かかるフィルムは、アドバンスドパターニングフィルム（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍ）（登録商標）（ＡＰＦ）のアモルファスカーボンフィルムとして業界で知られている。具体的な実施形態において、第１のマスク層３０４Ｂは、かかるアモルファスカーボンフィルムを含み、Ｏ２とＮ２の組み合わせ、又はＣＨ４とＮ２とＯ２の組み合わせからなる群より選択されるガスを用いてエッチングされる。特定の実施形態において、パターン化フォトレジスト層３０２の実質的に全てを、第１のマスク層３０４Ｂをパターン化するのに用いるのと同じエッチング操作で除去する。第１のマスク層３０４Ｂの厚さは、後に形成されるスペーサマスクのスペーサマスクラインが壊れないよう十分に薄く、且つ、スペーサマスクラインの限界寸法が制御可能なように十分に厚いものとする。一実施形態において、第１のハードマスク層３０４Ａと第１のマスク層３０４Ｂを含む第１のマスクスタック３０４の合計厚さは、犠牲マスク３１０のターゲットとするライン幅の４．０６〜５．６２５倍の範囲である。
再び図３Ｂを参照すると、第１のマスクスタック３０４（図３Ａに図示）をパターン化して、第２のマスクスタック３０６に対して選択的な犠牲マスク３１０を形成する。第２のマスクスタック３０６は、図３Ｂに図示する通り、第２のマスク層３０６Ｂ上の第２のハードマスク層３０６Ａを含む。第２のハードマスク層３０６Ａは、犠牲マスク３１０を形成するのに用いるエッチングプロセスから、第２のマスク層３０６Ｂを保護するのに好適な特性を有している。本発明の実施形態において、第１のマスクスタック３０４は、単一材料を含み、第２のハードマスク層３０６Ａに対して選択的にエッチングされる。一実施形態において、第１のマスクスタック３０４は、窒化ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、窒化ケイ素及びアモルファス又は多結晶ケイ素からなる群より選択される材料を含む。他の実施形態において、第１のマスクスタック３０４は、窒化ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、窒化ケイ素及びアモルファス又は多結晶ケイ素からなる群より選択される材料を含む。他の実施形態において、第１のマスクスタック３０４は、アモルファス又は多結晶ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、窒化ケイ素及び酸化ケイ素からなる群より選択される材料を含む。本発明の変形実施形態によれば、第１のマスクスタック３０４は、第１のハードマスク層３０４Ａと第１のマスク層３０４Ｂを含む。一実施形態において、第１のマスク層３０４Ｂは、Ｏ２とＮ２の組み合わせ、又はＣＨ４とＮ２とＯ２の組み合わせからなる群より選択されるガスによりエッチングされたアモルファスカーボンフィルムを含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、窒化ケイ素、酸化ケイ素及びアモルファス又は多結晶ケイ素からなる群より選択される材料を含む。第２のハードマスク層３０６Ａの厚さは、第２のマスク層３０６Ｂに対して後に極めて選択性のエッチングが行えるよう十分に薄く、且つ、第２のマスク層３０６Ｂを、第１のマスクスタック３０４に適用されるエッチングプロセスに露出する望ましくないピンホールを排除するよう十分に厚いものとする。一実施形態において、第２のハードマスク層３０６Ａの厚さは、１５〜４０ナノメートルの範囲である。
フローチャート２００の操作２０８及び対応の図３Ｃを参照すると、スペーサ層３１２が、犠牲マスク３１０を覆って、第２のハードマスク層３０６Ａ上に、共形で堆積する。スペーサ層３１２は、最終的に、頻度２倍化スキームに用いるスペーサマスクとなる材料源である。
スペーサ層３１２は、後のエッチングプロセスに用いる信頼性のあるマスクを形成するのに好適な材料を含む。本発明の実施形態によれば、スペーサ層３１２は、窒化ケイ素、酸化ケイ素及びアモルファス又は多結晶ケイ素からなる群より選択される材料を含む。スペーサ層３１２は、図３Ｃに図示する通り、犠牲マスク３１０の側壁に共形の層を提供するのに好適なプロセスにより堆積される。一実施形態において、スペーサ層３１２は、分子有機ＣＶＤ、低圧ＣＶＤ及びプラズマエンハンスドＣＶＤからなる群より選択される化学蒸着（ＣＶＤ）により堆積する。スペーサ層３１２の厚さを選択して、後に形成されるスペーサマスクにおけるフィーチャーの幅を決める。このように、本発明の実施形態によれば、スペーサ層３１２の厚さは、図３Ｃに図示する通り、犠牲マスク３１０のフィーチャーの幅と実質的に同じである。頻度２倍化スキームについて、スペーサ層３１２の理想的な厚さは、犠牲マスク３１０のフィーチャーの幅と同じであるが、最初にターゲットとする幅は、スペーサ層３１２をパターン化するのに用いるエッチングプロセスを補うために僅かに厚くする必要がある。一実施形態において、スペーサ層３１２は、犠牲マスク３１０のフィーチャーの幅の約１．０６倍、即ち、後に形成されるスペーサマスクのラインの所望のフィーチャー幅の１．０６倍である。
フローチャート２００の操作２０８及び対応の図３Ｄを参照すると、スペーサ層３１２をエッチングして、スペーサマスク３１４を提供し、犠牲マスク３１０及び第２のハードマスク層３０６Ａの上面を露出する。スペーサマスク３１４のラインは、犠牲マスク３１０のフィーチャーの側壁と共形である。このように、図３Ｄに図示する通り、犠牲マスク３１０の各ラインについて、スペーサマスク３１４の２つのスペーサラインがある。
スペーサ層３１２は、例えば、犠牲マスク３１０の限界寸法の幅を維持するために良好に制御された寸法を与えるのに好適なプロセスによりエッチングされる。本発明の実施形態によれば、図３Ｄに図示する通り、スペーサマスク３１４のラインが、犠牲マスク３１０のフィーチャーと実質的に同じ高さになるまで、スペーサ層３１２はエッチングされる。他の実施形態において、スペーサマスク３１４のラインは、犠牲マスク３１０のフィーチャーの上面より僅か下に凹んでいて、スペーサ層３１２の連続性が、スペーサマスク３１４のライン上及び間で途切れるようにしてある。スペーサ層３１２をエッチングして、スペーサマスク３１４のスペーサラインが、スペーサ層３１２の元の厚さの大部分を保持するようにする。特定の実施形態において、図３Ｄに図示する通り、スペーサマスク３１４の各ラインの上面の幅は、スペーサマスク３１４と第２のハードマスク層３０６Ａの界面の幅と実質的に同じである。
スペーサ層３１２をまたエッチングして、犠牲マスク３１０及び第２のハードマスク層３０６Ａに対して高エッチング選択性を備えたスペーサマスク３１４を形成してもよい（例えば、図３Ｄ）。特定の実施形態において、犠牲マスク３１０は、単層マスクであり、所望のエッチング選択性は、単層に対してである。他の特定の実施形態において、犠牲マスク３１０は、スタックされた層であり、所望のエッチング選択性は、犠牲ハードマスク部分に対して、又は第１のハードマスク層３０４Ａの材料に対してである。本発明の実施形態によれば、スペーサ層３１２及びスペーサマスク３１４は、犠牲マスク３１０及び第２のハードマスク層３０６Ａの上部の材料とは異なる材料を含む。一実施形態において、犠牲マスク３１０の上部は、窒化ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、酸化ケイ素を含み、スペーサ層３１２は、アモルファス又は多結晶ケイ素を含み、ガスＣｌ２又はＨＢｒから生成されたプラズマを用いるドライエッチングプロセスにより、エッチングされてスペーサマスク３１４を形成する。他の実施形態において、犠牲マスク３１０の上部は、酸化ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、窒化ケイ素を含み、スペーサ層３１２は、アモルファス又は多結晶ケイ素を含み、ガスＣｌ２とＨＢｒの組み合わせから生成されたプラズマを用いるドライエッチングプロセスにより、エッチングされてスペーサマスク３１４を形成する。他の実施形態において、犠牲マスク３１０の上部は、アモルファス又は多結晶ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、窒化ケイ素を含み、スペーサ層３１２は、酸化ケイ素を含み、ガスＣ４Ｆ８から生成されたプラズマを用いるドライエッチングプロセスにより、エッチングされてスペーサマスク３１４を形成する。他の実施形態において、犠牲マスク３１０の上部は、アモルファス又は多結晶ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、酸化ケイ素を含み、スペーサ層３１２は、窒化ケイ素を含み、ガスＣＨ２Ｆ２から生成されたプラズマを用いるドライエッチングプロセスにより、エッチングされてスペーサマスク３１４を形成する。他の実施形態において、犠牲マスク３１０の上部は、酸化ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、アモルファス又は多結晶ケイ素を含み、スペーサ層３１２は、窒化ケイ素を含み、ガスＣＨＦ３とＣＨ２Ｆ２の組み合わせから生成されたプラズマを用いるドライエッチングプロセスにより、エッチングされてスペーサマスク３１４を形成する。他の実施形態において、犠牲マスク３１０の上部は、窒化ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、アモルファス又は多結晶ケイ素を含み、スペーサ層３１２は、酸化ケイ素を含み、ガスＣＨＦ３から生成されたプラズマを用いるドライエッチングプロセスにより、エッチングされてスペーサマスク３１４を形成する。本発明の具体的な実施形態において、スペーサマスク３１４を形成するのに用いるエッチングプロセスは、犠牲マスク３１０と第２のハードマスク層３０６Ａの上面の露光の際の終点である。特定の実施形態において、スペーサマスク３１４のラインが、犠牲マスク３１０のフィーチャー間（例えば、ライン間）で不連続になるようにするため、終点検出後に僅かにオーバーエッチングを行う。
フローャート２００の操作２１０及び対応の図３Ｅ及び図３Ｅ−１を参照して、フォトレジストスタック３２０を、スペーサマスク３１４の上、犠牲マスク３１０及び第２のハードマスク層３０６Ａの露出した部分に堆積する。本実施形態において、フォトレジストスタック３２０は、典型的に、スペーサマスク３１４の前に堆積される。特定の実施形態において、スペーサマスク３１４からのスペーサラインは、図３Ｄで記載したように、犠牲マスク３１０の隣接するライン間で、不連続とした。しかしながら、犠牲マスク３１０の同じラインと関連するスペーサマスク３１４のスペーサラインは、犠牲マスク３１０の各ラインの端部周囲で連続したままであり、これは、図３Ｅ−１の見下ろし図のスペーサマスク３１４の端部３１６により図示されている。後の半導体デバイス製造のためには、スペーサライン対間のこの連続性が途切れるのが望ましい。このように、本発明の実施形態によれば、端部３１６は、図３Ｅ−１に図示する通り、フォトレジストスタック３２０のパターン化の際に、ウィンドウ３３０により露出する。
図３Ｅに戻ると、フォトレジストスタック３２０は、図３Ａのパターン化フォトレジスト層３２０について記載した材料を含むフォトレジスト層３２４を有する。更に、フォトレジストスタック３２０は、図３Ｅに図示する通り、フォトレジスト層３２４に平坦な表面を提供するために、フォトレジスト層３２４とスペーサマスク３１４の間に、反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）下層３２２を含む。一実施形態において、フォトレジストスタック３２０をパターン化するのに用いるリソグラフィープロセスには、実質的に平坦な下面を有するフォトレジスト層３２４の露光と現像が組み込まれている。具体的な実施形態において、ＢＡＲＣ層は、有機基を有するスピンオンガラス材料である。変形実施形態において、フォトレジストスタック３２０は、フォトレジスト層のみを含む。
フォトレジストスタック３２０は、フォトレジストスタック３２０に平坦な上面を提供するプロセスにより堆積される。例えば、本発明の実施形態において、フォトレジストスタック３２０は、ＢＡＲＣ層３２２上にフォトレジスト層３２４を含み、フォトレジスト層３２４とＢＡＲＣ層３２２の両方が、スピンオンプロセスにより堆積する。他の実施形態において、フォトレジストスタック３２０は、スピンオンプロセスにより堆積するフォトレジスト層を実質的に含む。ＢＡＲＣ層３２２又はフォトレジスト層（フォトレジストスタック３２０が、ＢＡＲＣ層を含まない場合）を堆積するのに用いるスピンオンプロセスは、スペーサマスクにおいて、薄いフィーチャー又はラインを倒すのに十分な力を生成する。例えば、スピンオンプロセスは、スペーサマスク３１４の独立したラインを倒すのに十分な力を生成する。このように、本発明の実施形態によれば、犠牲マスク３１０は、スペーサトリミングプロセス中保持されて、スペーサマスク３１４の個々のスペーサラインに構造的なサポートを提供する。特定の実施形態において、犠牲マスク３１０を保持することにより、スペーサマスク３１４からのスペーサラインは、フォトレジストスタック３２０を堆積するのに用いるスピンオンプロセスでは倒されない。
フォトレジストスタック３２０は、図３Ａのパターン化フォトレジスト層３０２のパターン化について記載したリソグラフィープロセスによりパターン化される。一実施形態において、フォトレジストスタック３２０をパターン化して、スペーサマスク３１４の端部３１６を露出するウィンドウ３３０を形成する。ウィンドウ３３０のサイズは、スペーサマスク３１４をトリミングするのに好適な寸法とする。領域３３０は、スペーサマスク３１４の全端部３１６を少なくとも露出する。本発明の実施形態によれば、ウィンドウ３３０の寸法を選択して、犠牲マスク３１０の一部も露出するようにする。このように、一実施形態において、フォトレジストスタック３２０におけるウィンドウ３３０の寸法及び位置を選択して、パターン化及びトリミングプロセスにおける僅かなずれを吸収するようにする。
フローチャート２００の操作２１２及び対応の見下ろし図の図３Ｅ−１を参照して、スペーサマスク３１４をトリミングして、トリミングされたスペーサマスク３４０を形成する。スペーサマスク３１４は、スペーサマスク３１４の露出した部分を除去するエッチングプロセスによりトリミングされる。図示する通り、フォトレジストスタック３２０及び第２のハードマスク層３０６Ａに対して選択的に、端部３１６は除去される。エッチングは、必ずしも、犠牲マスク３１０の露出した部分に対して選択でなくてもよい。しかしながら、一実施形態によれば、トリミングエッチングプロセスは、図３Ｆに図示する通り、犠牲マスク３１０の露出した部分に対して選択的である。このように、図３Ｃ及び３Ｄに関連して、スペーサ層３１２のエッチングについて記載した材料とエッチングプロセスの組み合わせを用いて、トリミングされたスペーサマスク３４０を形成してもよい。
フローチャート２００の操作２１４及び図３Ｇ、３Ｇ−１を参照して、フォトレジストスタック３２０及び犠牲マスク３１０を除去する。このように、本発明の実施形態によれば、犠牲マスク３１０を保持して、スペーサマスク３１４のトリミング中、構造的なサポートを与えて、トリミングされたスペーサマスク３４０を形成する。しかしながら、トリミングされたスペーサマスクが形成されたら、犠牲マスク３１０を除去して、頻度２倍化マスク製造プロセスを完了する。
フォトレジストスタック３２０を、犠牲マスク３１０の除去と同じプロセス操作又は前のプロセス操作で除去する。一実施形態において、フォトレジストスタックは、カーボン含有種を含み、ガスＯ２及びＮ２を利用する先に行うウェット又はドライアッシュ操作で除去される。犠牲マスク３１０は、トリミングされたスペーサマスク３４０及び第２のハードマスク層３０６Ａに対して極めて選択性の技術により除去してもよい。本発明の実施形態によれば、犠牲マスク３１０は、単層を含み、単一プロセス操作で、トリミングされたスペーサマスク３４０に対して選択的に除去される。一実施形態において、トリミングされたスペーサマスク３４０は、アモルファス又は多結晶ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、酸化ケイ素を含み、犠牲マスク３１０は、窒化ケイ素を実質的に含み、ホットＨ３ＰＯ４ウェットエッチング又はＳｉｃｏｎｉ（登録商標）エッチングからなる群より選択される単一エッチング操作により除去される。他の実施形態において、トリミングされたスペーサマスク３４０は、アモルファス又は多結晶ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、窒化ケイ素を含み、犠牲マスク３１０は、酸化ケイ素を実質的に含み、含水フッ酸ウェットエッチング又はＳｉｃｏｎｉ（登録商標）エッチングからなる群より選択される単一エッチング操作により除去される。他の実施形態において、トリミングされたスペーサマスク３４０は、酸化ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、窒化ケイ素を含み、犠牲マスク３１０は、アモルファス又は多結晶ケイ素を実質的に含み、Ｃｌ２プラズマエッチング及びＣＦ４／Ｏ２プラズマエッチングからなる群より選択される単一エッチング操作により除去される。他の実施形態において、トリミングされたスペーサマスク３４０は、窒化ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、酸化ケイ素を含み、犠牲マスク３１０は、アモルファス又は多結晶ケイ素を実質的に含み、Ｃｌ２プラズマエッチング及びＣＦ４／Ｏ２プラズマエッチングからなる群より選択される単一エッチング操作により除去される。他の実施形態において、トリミングされたスペーサマスク３４０は、窒化ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、アモルファス又は多結晶ケイ素を含み、犠牲マスク３１０は、酸化ケイ素を実質的に含み、含水フッ酸ウェットエッチング又はＳｉｃｏｎｉ（登録商標）エッチングからなる群より選択される単一エッチング操作により除去される。他の実施形態において、トリミングされたスペーサマスク３４０は、酸化ケイ素を含み、第２のハードマスク層３０６Ａは、アモルファス又は多結晶ケイ素を含み、犠牲マスク３１０は、窒化ケイ素を実質的に含み、ホットＨ３ＰＯ４ウェットエッチング又はＳｉｃｏｎｉ（登録商標）エッチングからなる群より選択される単一エッチング操作により除去される。
変形実施形態において、犠牲マスク３１０は、図３Ｂに関連した変形実施形態に記載されている通り、犠牲マスク部分上に犠牲ハードマスク部分を含む。例えば、一実施形態において、犠牲ハードマスク部分は、窒化ケイ素、酸化ケイ素及びアモルファス又は多結晶ケイ素からなる群より選択される材料を含み、犠牲マスク部分は、第１のマスク層３０４Ｂについて記載したアモルファスカーボン材料等のアモルファスカーボン材料を含む。このように、本発明の実施形態によれば、トリミングされたスペーサマスク３４０及び第２のハードマスク層３０６Ａに対して選択性のある犠牲マスク３１０を除去するのに上記の通りに具体化された同じ材料の組み合わせとエッチングプロセスを用いて、トリミングされたスペーサマスク３４０及び第２のハードマスク層３０６Ａに対して選択性のある犠牲ハードマスク部分を除去する。スタックされた犠牲マスクの犠牲ハードマスク部分の下にある犠牲マスク部分は、犠牲ハードマスク部分を除去するのに用いるのと同じエッチング操作で実質的に除去してもよい。或いは、第２のエッチング操作が、犠牲マスク部分を除去するのに必要とされることもある。一実施形態において、犠牲マスク部分は、アモルファスカーボンを含み、Ｏ２とＮ２の組み合わせ、又はＣＨ４とＮ２とＯ２の組み合わせからなる群より選択されるガスを含むプラズマを有するドライエッチングにより除去される。
フローチャート２００の操作２１６及び対応の図３Ｈを参照すると、トリミングされたスペーサマスク３４０の画像が、第２のマスクスタック３０６へ転写されて、半導体層３０８上にエッチングマスク３７０を形成する。一実施形態において、第２のマスクスタック３０６は、単一材料を実質的に含み、１回のエッチング操作で、エッチングされて、エッチングマスク３７０を形成する。具体的な実施形態において、第２のマスクスタック３０６は、窒化ケイ素、酸化ケイ素及びアモルファス又は多結晶ケイ素からなる群より選択される単一材料を実質的に含む。変形実施形態において、第２のマスクスタック３０６は、図３Ｂに関連して図示及び記載した通り、第２のマスク層３０６Ｂ上に第２のハードマスク層３０６Ａを含む。一実施形態において、エッチングマスク３７０は、図３Ｈに図示する通り、ハードマスク部分３７０Ａとマスク部分３７０Ｂを含む。第２のハードマスク層３０６Ａ、即ち、ハードマスク部分３７０Ａの材料組成及び厚さの実施形態は、図３Ｂで記載した。本発明の実施形態によれば、トリミングされたスペーサマスク３４０の画像は、マスク部分３７０Ｂを形成するのに最終的に用いられるパターン化操作とは異なるエッチング操作で、第２のハードマスク層３０６Ａに転写される。一実施形態において、第２のハードマスク層３０６Ａは、アモルファス又は多結晶ケイ素を実質的に含み、ガスＣＨＦ３を用いたドライエッチングによりエッチングして、ハードマスク部分３７０Ａを形成する。他の実施形態において、第２のハードマスク層３０６Ａは、酸化ケイ素を実質的に含み、ＣＨ２Ｆ２及びＣｌ２とＨＢｒの組み合わせからなる群より選択されるガスを用いたドライエッチングによりエッチングして、ハードマスク部分３７０Ａを形成する。他の実施形態において、第２のハードマスク層３０６Ａは、窒化ケイ素を実質的に含み、Ｃ４Ｆ８、Ｃｌ２及びＨＢｒからなる群より選択されるガスを用いたドライエッチングにより、エッチングして、ハードマスク部分３７０Ａを形成する。
本発明の実施形態において、トリミングされたスペーサマスク３４０の画像が、第２のエッチング操作において、ハードマスク部分３７０Ａからマスク部分３７０Ｂへ転写される。第２のマスク層３０６Ｂ、即ち、エッチングマスク３７０のマスク部分３７０Ｂは、後に半導体層３０８をパターン化するのに用いられるエッチングプロセスに実質的に耐える好適な材料を含む。一実施形態において、第２のマスク層３０６Ｂは、第１のマスク層３０４Ｂの組成の実施形態について記載したアモルファスカーボン材料等のアモルファスカーボン材料を含む。特定の実施形態において、第２のマスク層３０６Ｂ、即ち、エッチングマスク３７０のマスク部分３７０Ｂの厚さは、エッチングマスク３７０の各ラインの幅の３．１２５〜６．８７５倍である。図３Ｈに図示する通り、エッチングマスク３７０の各ラインについて実質的に垂直断面を維持するエッチングプロセスにより、第２のマスク層３０６Ｂをエッチングして、マスク部分３７０Ｂを形成する。一実施形態において、第２のマスク層３０６Ｂは、アモルファスカーボンを含み、Ｏ２とＮ２の組み合わせ、又はＣＨ４とＮ２とＯ２の組み合わせからなる群より選択されるガスを含むプラズマを用いたドライエッチングプロセスにより除去される。
様々な実施形態を通して、犠牲マスクのラインの頻度を２倍化するラインを含むエッチングマスク３７０を製造する１つ以上の方法について説明してきた。エッチングマスク３７０は、例えば、集積回路用デバイス製造のために、半導体層３０８をパターン化するのに用いてもよい。本発明の実施形態によれば、エッチングマスク３７０は、アモルファスカーボン材料を実質的に含むマスク部分３７０Ｂを有する。半導体層３０８をパターン化するのに用いるエッチングプロセス中、アモルファスカーボン材料はパッシベートされて、半導体層３０８の全エッチングにわたって、その画像及び次元性を保持できる。スペーサマスク３４０は、半導体層３０８をパターン化するのに所望の寸法を有しているが、スペーサマスク３４０の材料は、半導体層の正確な画像転写に耐える好適なものではなく、エッチングプロセス中、劣化する恐れがある。本発明の実施形態によれば、トリミングされたスペーサマスクの画像は、図３Ｇ及び３Ｈで記載した通り、半導体層に画像を転写する前に、先ず、アモルファスカーボン材料を含む層に転写される。
半導体層３０８は、２倍化頻度マスクを必要とするデバイス製造又はその他半導体構造に望ましい層であればよい。例えば、本発明の実施形態によれば、半導体層３０８は、明瞭に画定された半導体構造の配列へとパターン化するのに好適な材料を含む。一実施形態において、半導体層３０８は、ＩＶ族系材料又はＩＩＩ−Ｖ族材料を含む。更に、半導体層３０８は、明瞭に画定された半導体構造の配列へとパターン化するのに好適なモルホロジーを含む。一実施形態において、半導体層３０８のモルホロジーは、アモルファス、単結晶及び多結晶からなる群より選択される。一実施形態において、半導体層３０８は、電荷担体ドーパント不純物原子を含む。半導体層３０８は、更に、基板上に配置されていてもよい。基板は製造プロセスに耐える好適な材料を含んでいてよい。一実施形態において、基板は、可撓性プラスチックシートを含む。基板は、更に、製造プロセスに耐える好適で、半導体層が好適に配置される材料を含んでいてよい。一実施形態において、基板は、結晶ケイ素、ゲルマニウム及び／又はケイ素／ゲルマニウム等のＩＶ族系材料を含む。他の実施形態において、基板は、ＩＩＩ−Ｖ族材料を含む。基板はまた、絶縁層を含んでいてもよい。一実施形態において、絶縁層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素及び高−ｋ誘電体層からなる群より選択される材料を含む。
本発明の実施形態は、犠牲マスクのラインの端部を囲む領域でトリミングされるスペーサマスクの製造に限定されない。本発明の他の実施形態によれば、ライン端部以外の構造を囲むスペーサマスクの部分は、構造的にサポートされる犠牲マスクの存在下で、トリミングされる。図４Ａ〜Ｂに、本発明の実施形態による、スペーサマスク製造プロセスにおける操作を表す見下ろし図を示す。
図４Ａを参照すると、パターン化フォトレジスト層４２０が、スペーサマスク４１４と犠牲マスク４１０上に形成されている。スペーサマスク４１４の端部領域４１６は、犠牲マスク４１０の非線形フィーチャーを囲んでおり、パターン化フォトレジスト層４２０において、ウィンドウ４３０により露出している。この見下ろし図は、図３Ｅ−１に対応しており、図３Ｅ−１に図示されたライン端部に比べ、スペーサ
マスク３１４の異なる領域を表している。図４Ｂを参照すると、スペーサマスク４１４はトリミングされて、トリミングされたスペーサマスク４４０を形成している。更に、パターン化フォトレジスト層４２０と犠牲マスク４１０が除去される。本発明の実施形態によれば、犠牲マスク４１０は構造的サポートのために維持され、スペーサマスク４１４の非線形部分はトリミングされる。このプロセスによって、図４Ｂに図示する通り、トリミングされたスペーサマスク４４０のライン間の間隔よりも広い距離分離された、スペーサ端部４８０を備えたトリミングされたスペーサマスク４４０を形成することができる。一実施形態において、各スペーサ端部４８０に対する後の接触形成が促進される。この際、２つ以上のスペーサラインが、１回の接触で、トリミングされたスペーサマスク４４０と不適切に接触する危険性はない。
スペーサマスクの形成において、犠牲マスクの側壁と共形のスペーサ層の部分以外のものを保持するのが望ましい。エリア保存領域が、スペーサマスク形成中、保持されてもよい。かかるエリア保存領域を用いて、接触ランディングパッド、異なる寸法のライン、又は、犠牲コア周囲に沿って堆積したスペーサからは形成できない、Ｔ字路等の２方向に延びるラインを形成してもよい。図５Ａ〜Ｄに、本発明の実施形態による、エリア保存操作を含むスペーサマスク製造方法における一連の操作を示す断面図を示す。
図５Ａを参照すると、スペーサ層５１２が、犠牲マスク５１０と共形で堆積している。スペーサ層５１２は、エリア保存操作を組み込んだ頻度２倍化スキームに用いられるスペーサマスクに最終的になる材料源である。図５Ａは、上述した図３Ｃに対応している。スペーサ層５１２をパターン化して、スペーサマスクを形成するのに用いるエッチングプロセスの前に、フォトレジスト層５９０を、スペーサ層５１２上に堆積し、パターン化する。本発明の実施形態によれば、スペーサ層５１２の一部を保持するために、フォトレジスト層５９０をパターン化する。そうしないと、スペーサマスク形成エッチング操作で除去されることになる。一実施形態において、スペーサ層５１２は、フォトレジスト層５９０の堆積及びパターン化中に、犠牲マスク５１０の構造的サポートとなる。フォトレジスト層５９０は、図３Ｅ及び３Ｅ−１のフォトレジストスタック３２０について記載した材料を含み、記載した技術によりパターン化してよい。
図５Ｂを参照すると、スペーサ層５１２がエッチングされて、スペーサマスク５１４が形成される。スペーサマスク５１４は、フォトレジスト層５９０による保護のために保持されるエリア保存部分５９２を含んでいる。フォトレジスト層５９０が除去されて、スペーサマスク５１４が、トリミングプロセスシーケンスでトリミングされる。トリミングプロセス中、犠牲マスク５１０は保持される。更に、本発明の実施形態によれば、エリア保存部分５９２もまた、トリミングプロセス中保持される。図５Ｃを参照すると、犠牲マスク５１０は除去されると、エリア保存部分５９２を有するトリミングされたスペーサマスク５４０のみが残る。図５Ｄを参照すると、エリア保存部分５９２を有するトリミングされたスペーサマスク５４０の画像が、第２のマスクスタック５０６に転写されて、エッチングマスク５７０を形成する。本発明の実施形態によれば、エリア保存プロセスの結果、エッチングマスク５７０は、図５Ｄに図示する通り、エッチングマスク５７０において最薄ラインの幅より広い幅を有する少なくとも１つのフィーチャーを含む。トリミングプロセスと、エリア保存プロセスは、順不同である。本発明の変形実施形態によれば、トリミングプロセスは、エリア保存プロセスの前に実施される。
エリア保存プロセスは、スペーサマスクプロセスと組み合わせて用いて、接触を形成するのに用いる半導体層の領域を最終的に形成してもよい。図６Ａ〜Ｂに、本発明の実施形態による、エリア保存プロセスを組み込んだスペーサマスク製造方法における操作を示す見下ろし図を示す。
図６Ａを参照すると、エリア保存領域６９２を有するスペーサマスク６１４が、図５Ｂで記載した通り、犠牲マスク６１０周囲に形成されている。図６Ｂを参照すると、スペーサマスク６１４がトリミングされて、エリア保存領域６９２を有するトリミングされたスペーサマスク６４０が形成され、犠牲マスク６１０が除去される。エリア保存領域６９２は、接触が形成される大きな領域を与える。本発明の実施形態によれば、スペーサマスク形成エッチング操作において除去されるスペーサマスクの一部が、エリア保存マスクにより保持される。
半導体マスクを製造する方法を開示した。一実施形態において、犠牲マスクとスペーサマスクとを有する半導体スタックが提供される。犠牲マスクは、一連のラインを含み、スペーサマスクは、一連のラインの側壁に近接するスペーサラインを有する。犠牲マスクは、スペーサマスクのトリミング後に除去されて、トリミングされたスペーサマスクが提供される。一実施形態において、スペーサマスクは、半導体スタック上に、犠牲マスクと共形でスペーサ層を堆積することにより形成される。スペーサ層は、エッチングされて、犠牲マスクの一連のラインの側壁に近接するスペーサラインを有するスペーサマスクを提供し、犠牲マスクの上面が露出する。次に、フォトレジスト層が、スペーサマスク及び犠牲マスク上に堆積され、パターン化されて、スペーサマスクの一部を露出する。スペーサマスクの露出した部分をエッチングして、スペーサマスクをトリミングする。最終的に、犠牲マスクは除去されて、トリミングされたスペーサマスクのみが提供される。特定の実施形態において、トリミングされたスペーサマスクは、犠牲マスクの一連のラインの頻度を２倍化する。
本発明の実施形態を添付図面に例として示すが、これらに限定されるものではない。
〜 先行技術による従来の半導体リソグラフィープロセスを表す断面図である。 本発明の実施形態によるスペーサマスク製造プロセスの例示の方法を示す図である。 〜 本発明の実施形態による半導体スタックに適用された図２のフローチャートの一連の操作を表す見下ろし図の断面図である。 〜 本発明の実施形態によるスペーサマスク製造方法の例示の方法を示す見下ろし図である。 〜 本発明の実施形態によるスペーサマスク製造方法の例示の方法を示す断面図である。 〜 本発明の実施形態によるスペーサマスク製造方法の例示の方法を示す見下ろし図である。

Claims (15)

  1. 半導体マスクを製造する方法であって、
    犠牲マスクとスペーサマスクとを有する半導体スタックを提供する工程であって、前記犠牲マスクが、一連のラインを含み、前記スペーサマスクが前記一連のラインの側壁に近接するスペーサラインを含む工程と、
    前記スペーサマスクをトリミングした後、前記犠牲マスクを除去する工程とを含む方法。
  2. スペーサラインの頻度が、前記犠牲マスクの前記一連のラインの頻度の２倍である請求項１記載の方法。
  3. 前記犠牲マスクの前記一連のラインのピッチは、個々の線の幅に対する線間の間隔の比率として定義され、前記犠牲マスクの前記一連のラインの前記ピッチが約４である請求項２記載の方法。
  4. 半導体マスクを製造する方法であって、
    一連のラインを含む犠牲マスクを有する半導体スタックを提供する工程と、
    前記半導体スタック上に、前記犠牲マスクと共形のスペーサ層を堆積する工程と、
    前記スペーサ層をエッチングして、前記犠牲マスクの前記一連のラインの側壁に近接するスペーサラインを有するスペーサを提供し、且つ、前記犠牲マスクの上面を露出する工程と、
    前記スペーサマスク及び前記犠牲マスク上に、フォトレジストを堆積し、パターン化して、前記スペーサマスクの一部を露出する工程と、
    前記スペーサマスクの露出した部分をエッチングして、前記スペーサマスクをエッチングした後に、前記スペーサマスクをトリミングする工程と、
    前記犠牲マスクを除去して、トリミングされたスペーサマスクを提供する工程とを含む方法。
  5. 前記スペーサ層が、ケイ素を実質的に含み、前記犠牲マスクの上部が、窒化ケイ素及び酸化ケイ素からなる群より選択される材料を実質的に含み、前記スペーサ層をエッチングして、前記スペーサマスクを提供する工程が、Ｃｌ２及びＨＢｒからなる群より選択されるガスによりドライエッチングプロセスを用いる請求項４記載の方法。
  6. 前記犠牲マスクを除去して、前記トリミングされたスペーサマスクを提供する工程が、ホットＨ３ＰＯ４ウェットエッチング、含水フッ酸ウェットエッチング及びＳｉｃｏｎｉ（登録商標）エッチングからなる群より選択されるエッチングプロセスを用いる請求項５記載の方法。
  7. 前記スペーサ層が、酸化ケイ素を実質的に含み、前記犠牲マスクの上部が、窒化ケイ素及びケイ素からなる群より選択される材料を実質的に含み、前記スペーサ層をエッチングして、前記スペーサマスクを提供する工程が、Ｃ４Ｆ８及びＣＨＦ３からなる群より選択されるガスによるドライエッチングプロセスを用いる請求項４記載の方法。
  8. 前記犠牲マスクを除去して、前記トリミングされたスペーサマスクを提供する工程が、
    ホットＨ３ＰＯ４ウェットエッチング、Ｓｉｃｏｎｉ（登録商標）エッチング、Ｃｌ２プラズマエッチング及びＣＦ４／Ｏ２プラズマエッチングからなる群より選択されるエッチングプロセスを用いる請求項７記載の方法。
  9. 前記スペーサ層が、窒化ケイ素を実質的に含み、前記犠牲マスクの上部が、酸化ケイ素及びケイ素からなる群より選択される材料を実質的に含み、前記スペーサ層をエッチングして、前記スペーサマスクを提供する工程が、ＣＨ２Ｆ２及びＣＨＦ３からなる群より選択されるガスによるドライエッチングプロセスを用いる請求項４記載の方法。
  10. 前記犠牲マスクを除去して、前記トリミングされたスペーサマスクを提供する工程が、
    含水フッ酸ウェットエッチング、Ｓｉｃｏｎｉ（登録商標）エッチング、Ｃｌ２プラズマエッチング及びＣＦ４／Ｏ２プラズマエッチングからなる群より選択されるエッチングプロセスを用いる請求項９記載の方法。
  11. スペーサラインの頻度が、前記犠牲マスクの前記一連のラインの頻度の２倍である請求項４記載の方法。
  12. 前記犠牲マスクの前記一連のラインのピッチは、個々の線の幅に対する線間の間隔の比率として定義され、前記犠牲マスクの前記一連のラインの前記ピッチが、約４である請求項１１記載の方法。
  13. 前記トリミングされたスペーサマスクの画像をマスクスタックに転写する工程を含み、前記マスクスタックが、前記犠牲マスク下の前記半導体スタックにあり、前記マスクスタックが、アモルファスカーボンフィルムの層を含む請求項４記載の方法。
  14. 半導体マスクを製造する方法であって、
    マスク層を有する半導体スタックを提供する工程と、
    第１のフォトレジスト層を堆積し、パターン化して、前記マスク層上に画像を形成する工程と、
    前記マスク層をエッチングして、前記画像を有する犠牲マスクを形成する工程であって、前記犠牲マスクが、一連のラインを含む工程と、
    前記半導体スタック上に、前記犠牲マスクと共形のスペーサ層を堆積する工程と、
    第２のフォトレジスト層を堆積し、パターン化して、エリア保存マスクを、前記スペーサ層上に形成する工程と、
    前記スペーサ層をエッチングして、スペーサ領域及びエリア保存領域を含むスペーサマスクを提供する工程であって、前記スペーサ領域が、前記犠牲マスクの前記一連のラインの側壁に近接していて、前記スペーサ層のエッチングによって、前記犠牲マスクの上面を露出する工程と、
    前記スペーサマスク及び前記犠牲マスク上に第３のフォトレジスト層を堆積し、パターン化して、前記スペーサマスクの前記スペーサ領域の少なくとも一部を露出する工程と、
    前記スペーサマスクの前記スペーサ領域の前記露出した部分をエッチングして、前記スペーサマスクをトリミングする工程と、
    前記犠牲マスクを除去する工程とを含む方法。
  15. 半導体マスクを製造する方法であって、
    マスク層を有する半導体スタックを提供する工程と、
    第１のフォトレジスト層を堆積し、パターン化して、前記マスク層上に画像を形成する工程と、
    前記マスク層をエッチングして、前記画像を有する犠牲マスクを形成する工程であって、前記犠牲マスクが、一連のラインを含む工程と、
    前記半導体スタック上に、前記犠牲マスクと共形のスペーサ層を堆積する工程と、
    第２のフォトレジスト層を、前記スペーサ層及び前記犠牲マスク上に堆積し、パターン化して、前記スペーサ層のスペーサ領域の少なくとも一部を露出する工程と、
    前記スペーサ層の前記スペーサ領域の露出した部分をエッチングして、トリミングされたスペーサ層を形成する工程と、
    第３のフォトレジスト層を堆積し、パターン化して、前記トリミングされたスペーサ層上に、エリア保存マスクを形成する工程と、
    前記トリミングされたスペーサ層をエッチングして、前記スペーサ領域及び前記エリア保存領域を含むスペーサマスクを提供する工程であって、前記スペーサ領域が、前記犠牲マスクの前記一連のラインの側壁に近接していて、前記トリミングされたスペーサ層のエッチングによって、前記犠牲マスクの上面を露出する工程と、
    前記犠牲マスクを除去する工程とを含む方法。
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