JP6895836B2 - 半導体パターニング用途のためのドープａｌｄ膜 - Google Patents

Description

高度な集積回路の製作は、多くの場合、半導体の大量生産において小型特徴のパターニングを行うことを伴う。マルチパターニング技術が、１９３ｎｍ液浸リソグラフィなどのリソグラフィ技術に基づく特徴サイズのスケーリングを可能にしえる。マルチパターニング技術の一例が、自己整合ダブルパターニングである。

本書で提供されるのは、半導体基板を処理する方法及び装置である。一態様は、ポジ型パターニングを使用して基板のパターニングを行う方法を伴うものであり、該方法は、パターニングされたコア材料（以下、「パターンコア材料」と呼ぶ）を有する基板を提供し、該コア材料の上に、ドーピングされたスペーサ（以下、「ドープスペーサ」と呼ぶ）を共形的に（下の形に沿うように）堆積させ、コア材料のエッチング速度がドープスペーサのエッチング速度の約５倍から約２０倍の間の速さであるエッチング速度でコア材料をスペーサに対して選択的にエッチングして、マスクを形成し、該マスクを使用して、ターゲット層をエッチングする、ことを含む。

ドープスペーサの堆積は、１枚以上の酸化シリコン層を堆積させ、１枚以上のドーパント酸化物層を堆積させる、ことを含んでいてよく、ドーパントは、ホウ素、ガリウム、リン、アルミニウム、及びヒ素のうちの任意の１つである。一部の実施形態では、ドープスペーサを堆積させた後で、かつコア材料を選択的にエッチングする前に、基板は、約４００℃未満の温度でアニーリングを施される。

ドープスペーサの堆積は、基板の表面を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、シリコン含有前駆体の第１の投入に基板を暴露し、基板の表面を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、ドーパント前駆体の第２の投入に基板を暴露して、シリコン含有前駆体とドーパントとで部分的に飽和された表面を基板の表面上に形成し、酸化剤に基板を暴露して、共形のドープ酸化シリコン材料を形成する、ことを含んでいてよい。一部の実施形態では、酸化剤は、酸素、二酸化炭素、水、亜酸化窒素、及びこれらの組み合わせのうちの任意の１つである。酸化剤への基板の暴露は、アルゴン、窒素、及びヘリウムからなる群より選択される不活性ガスを流すことを含んでいてよい。一部の実施形態では、基板を収容しているプロセスチャンバが、（ｉ）の実施と（ii）の実施との間でパージされる。一部の実施形態では、酸化剤への基板の暴露は、酸化剤を導入し、プラズマを点火させる、ことを含む。

コア材料は、フッ化炭素ガスに基板を暴露し、プラズマを点火させる、ことによってエッチングされてよい。フッ化炭素ガスは、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、ＣＨ₂Ｆ₂、及びＣＨ₃Ｆのうちの任意であってよい。

一部の実施形態では、形成されるマスクは、約５０ｎｍ未満のピッチを有する。

ドープスペーサは、約５０℃から約２００℃の間の基板温度で堆積されてよい。

一部の実施形態では、ドープスペーサは、１枚以上の酸化ゲルマニウム層を堆積させることによって堆積されるゲルマニウム含有材料を含み、ドープスペーサは、リン又はアルゴンでドーピングされる。

ドープスペーサは、５０Åから３００Åの間の厚さに堆積されてよい。一部の実施形態では、コア材料は、炭素を含む。

ドープスペーサは、約１×１０²⁰原子／ｃｃから約２×１０²²原子／ｃｃ間のドーパント密度を有してよい。

ドーパントは、ホウ素であってよく、１枚以上のドーパント酸化物層の堆積は、ＴＭＢ（トリメチルホウ酸塩）、ＴＥＢ（トリエチルホウ酸塩）、Ｂ₂Ｈ₆（ジボラン）、トリメチルボラン、トリエチルボラン、及びこれらの組み合わせのうちの任意の１つなどのドーパント前駆体に基板を暴露することを含んでいてよい。

ドーパントは、リンであってよく、１枚以上のドーパント酸化物層の堆積は、リン酸トリエチル（ＴＥＰＯ）（ＰＯ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、リン酸トリメチル（ＴＭＰＯ）（ＰＯ（ＯＣＨ₃）₃）、亜リン酸トリメチル（ＴＭＰｉ）（Ｐ（ＯＣＨ₃）₃）、トリスジメチルアミノリン（ＴＤＭＡＰ）（（（ＣＨ₃）₂Ｎ）₃Ｐ）、三塩化リン（ＰＣｌ₃）、トリスメチルシルキルホスフィン（ＴＭＳＰ）（Ｐ（Ｓｉ（ＣＨ₃）₃）₃）、及びオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ₃）のうちの任意の１つなどのドーパント前駆体に基板を暴露することを含んでいてよい。

別の態様は、基板のパターニングを行うための装置を伴うものであり、該装置は、１つ以上のプロセスチャンバと、該１つ以上のプロセスチャンバへの及び関連の流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス入り口と、低周波数無線周波（ＬＦ・ＲＦ）発生器と、高周波数無線周波（ＨＦ・ＲＦ）発生器と、少なくとも１つのプロセッサ、及びメモリを有するコントローラと、を含み、少なくとも１つのプロセッサ、及びメモリは、互いに通信可能式に接続され、少なくとも１つのプロセッサは、流量制御ハードウェア、ＬＦ・ＲＦ発生器、及びＨＦ・ＲＦ発生器に少なくとも動作可能式に接続され、メモリは、コア材料の上に、１枚以上の酸化シリコン層を堆積させるとともに、酸化ホウ素、酸化ガリウム、酸化リン、酸化アルミニウム、及び酸化ヒ素とからなる群より選択される１枚以上のドーパント酸化物層を堆積させて、ドープスペーサ材料を形成するように、並びにコア材料のエッチング速度がドープスペーサ材料のエッチング速度の約５倍から約２０倍の速さであるエッチング速度でドープスペーサ材料に対してコア材料を選択的にエッチングして、マスクを形成するように、並びにマスクを使用してターゲット層をエッチングするように、少なくとも１つのプロセッサを制御して、流量制御ハードウェア、ＨＦ・ＲＦ発生器、及びＬＦ・ＲＦ発生器を少なくとも制御するための、コンピュータ実行可能命令を格納する。

別の態様は、基板のパターニングを行うための装置を伴うものであり、該装置は、１つ以上のプロセスチャンバと、該１つ以上のプロセスチャンバへの及び関連の流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス入り口と、低周波数無線周波（ＬＦ・ＲＦ）発生器と、高周波数無線周波（ＨＦ・ＲＦ）発生器と、少なくとも１つのプロセッサ、及びメモリを有するコントローラと、を含み、少なくとも１つのプロセッサ、及びメモリは、互いに通信可能式に接続され、少なくとも１つのプロセッサは、流量制御ハードウェア、ＬＦ・ＲＦ発生器、及びＨＦ・ＲＦ発生器に少なくとも動作可能式に接続され、メモリは、基板の表面を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、シリコン含有前駆体の第１の投入を導入し、基板の表面を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、ドーパント前駆体の第２の投入を導入して、シリコン含有前駆体とドーパントとで部分的に飽和された表面を基板の表面上に形成し、酸化剤を導入して、ドープスペーサ材料を形成する、ことによって、コア材料の上にドープスペーサ材料を堆積させるように、並びにコア材料のエッチング速度がドープスペーサ材料のエッチング速度の約５倍から約２０倍の速さであるエッチング速度でドープスペーサ材料に対してコア材料を選択的にエッチングして、マスクを形成するように、並びに該マスクを使用して、ターゲット層をエッチングするように、少なくとも１つのプロセッサを制御して、流量制御ハードウェア、ＨＦ ＲＨ発生器、及びＬＦ・ＲＦ発生器を少なくとも制御するための、コンピュータ実行可能命令を格納する。

これらの及びその他の態様が、図を参照にして以下で更に説明される。

ポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。 ポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。 ポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。 ポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。 ポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。 ポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。

開示される特定の実施形態にしたがったパターニング方式のための動作を示したプロセスフローチャートである。

開示される特定の実施形態にしたがった方法のための動作を示したプロセスフローチャートである。 開示される特定の実施形態にしたがった方法のための動作を示したプロセスフローチャートである。

開示される特定の実施形態にしたがったポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。 開示される特定の実施形態にしたがったポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。 開示される特定の実施形態にしたがったポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。 開示される特定の実施形態にしたがったポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。 開示される特定の実施形態にしたがったポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。 開示される特定の実施形態にしたがったポジ型自己整合ダブルパターニング方式を受ける基板の概略図である。

開示される特定の実施形態を実施するための代表的なプロセスチャンバの説明図である。

開示される特定の実施形態を実施するための代表的なプロセスツールの説明図である。

開示される特定の実施形態を実施するための代表的なプロセスチャンバの説明図である。

開示される特定の実施形態を実施するための代表的なプロセスツールの説明図である。

以下の説明では、提示される実施形態の完全な理解を可能にするために、数々の具体的詳細が特定される。開示される実施形態は、これらの具体的詳細の一部又は全部を伴わずとも実施されえる。また、開示される実施形態を不必要に不明瞭にしないために、周知のプロセス動作は、詳細に説明されていない。開示される実施形態は、具体的な実施形態に関連付けて説明されるが、これは、開示される実施形態を制限することを意図していないことが理解される。

以下で開示される実装形態は、ウエハ、基板、又はその他の被加工物などの基板上に材料を堆積させることを説明する。被加工物は、形状、サイズ、及び材料が様々であってよい。本出願では、「半導体ウエハ」、「ウエハ」、「基板」、「ウエハ基板」、及び「部分的に製作された集積回路」という用語が、互いに区別なく使用される。当業者ならば、「部分的に製作された集積回路」という用語が、集積回路を上に製作するための多くの段階のうちの任意の段階時におけるシリコンウエハを言えることが理解できるだろう。

多くの半導体生産プロセスでは、パターニング方法が使用される。具体的には、リソグラフィ技術をその光学的限界を超えて拡張するために、ダブルパターニングが使用されてきた。ダブルパターニングは、リソグラフィ技術をその光学的限界を超えて拡張するための代表的な技術の１つであり、今や、約８０ｎｍ未満のあらゆるピッチのために広く業界で使用されている。現行のダブルパターニング技術は、多くの場合、トレンチをパターニングするために、側壁スペーサを使用して２回のマスキング段階を行う。ポジ型ダブルパターニングプロセスであれ、ネガ型ダブルパターニングプロセスであれ、ダブルパターニングの方法は、特にラインパターニングでは、スペーサ及びマスクの使用を伴っていた。例えば、図１Ａ〜１Ｆでは、ポジ型ダブルパターニング方式の場合の基板１００が示されている。しかしながら、図１Ａ〜１Ｆでは、コア材料とスペーサ材料との間のエッチング選択性が乏しいゆえに、マスクが不良で、不安定で、かつ弱く、ターゲット層が上手くエッチングされない結果となる。図２は、ポジ型ダブルパターニング方式全体のプロセスフローチャートを提供している。図１Ａ〜１Ｆ及び図２は、あわせて説明される。

図２を参照すると、動作２０１では、パターンコア材料とターゲット層とを有する基板が提供される。図１Ａは、下層１０１と、ターゲット層１０２と、パターンコア材料１０６とを有するこのような基板１００の一例を提供している。

図２を参照すると、動作２０３では、スペーサ材料が、基板の上に共形的に堆積される。図１Ｂは、コア材料１０６の上に共形的に堆積されたスペーサ材料１０４を示している。

図２を参照すると、動作２０５では、スペーサ材料で作成されたマスクを形成するために、基板はエッチバックされ、コア材料は選択的にエッチングされる。図１Ｃを参照すると、スペーサ材料１１４は、エッチバックされて、コア材料１１６を露出させている。更に、スペーサ材料１１４は、底部１０８におけるスペーサ材料１１４を除去するために、指向的にエッチングされている。図１Ｄでは、コア材料１１６は、ドライエッチング化学剤を使用して、スペーサ材料に対して選択的にエッチングされる。しかしながら、従来のスペーサ材料に対するコア材料のエッチング選択性が乏しいゆえに、エッチングは、側壁１１４ｓに沿って示されるように、スペーサ材料１１４を不均等にエッチングする結果となる。図１Ｄは、後続のエッチングに使用されるマスクとしてのスペーサ材料１１４を示している。留意すべきは、スペーサ材料１１４の品質が、スペーサ材料１１４に対してコア材料１１６を除去するためのエッチング選択性が乏しいゆえに低下することである。

図２に戻り、動作２０７では、基板上のターゲット層が、マスクを使用してエッチングされる。図１Ｅでは、スペーサ材料１１４は、ターゲット層１０２をエッチングするためにマスクとして使用され、したがって、ターゲット層１１２が上手くパターニングされない結果となる。マスクは、下層１０１を覆う残りのパターンターゲット層１１２を基板上に残すために、図１Ｆにおいて除去されてよい。留意すべきは、ターゲット層をパターニングするために使用されたマスクが劣化しており、不安定であり、かつ弱いゆえに、結果として得られるターゲット層１１２のパターンの低品質になることである。現行の方法は、半導体内に高アスペクト比の特徴を効果的に形成することができない不良で、不安定で、かつ弱いマスクを提供する。

所望されるパターンのためにノードが縮小するのに伴って、ドライエッチング手順を使用してコア材料がエッチングされるときの独立スペーサに更に高い選択性が求められるようになる。コア材料を選択的にエッチングするために、幾つかの技術が用いられてきた。或る技術は、高弾性率酸化チタン材料などの異なるスペーサ材料の使用を伴う。しかしながら、新しいスペーサ材料の使用は、高価だろう新しい堆積ハードウェア及び新しいエッチング化学剤の実装を伴い、したがって、全体生産コストの増加を招く恐れがある。更に、金属酸化物スペーサは、非晶質シリコンなどの異なるコア材料を使用する。非晶質シリコンは、エッチングプロフィールを得るのが難しいので、統合のハードルとなる。したがって、多くの場合、酸化シリコンが、その動作コストの低さ及び処理の容易さゆえにスペーサ材料として使用される。更に、スペーサ材料は、エッチング時に形成される副生成物に応じて選択される。例えば、フッ素含有エッチング化学剤を使用してチタン含有スペーサ材料をエッチングすると、フッ化チタンが形成され、これは、５０℃で固形であり、したがって、チャンバ表面から副生成物材料を除去するために、加熱ハードウェアを伴う。反対に、開示される特定の実施形態で使用される、ホウ素ドープスペーサ材料又はリンドープスペーサ材料などのドープスペーサ材料は、揮発性フッ化物を形成することができ、これは、既存の洗浄ハードウェアに適合可能である。

もう１つの技術は、より高い膜密度を実現するために、スペーサ材料を堆積させるための反応中に温度又はプラズマエネルギを調整し、それによって、ドライエッチング速度を向上させ、スペーサ材料に対するコア材料のエッチング選択性を向上させる技術である。しかしながら、酸化シリコンスペーサ材料を形成するために高プラズマ又は高温を使用すると、敏感なコア材料の損傷を招く恐れがある。例えば、高い温度は、コア−酸化物の境界における粗度を増加させ、高いプラズマエネルギは、プラズマ密度を増加させて、コア材料のアッシングを招く恐れがあり、これは、深刻なパターン崩壊の問題又はラインエッジ粗度の増加につながる。

本書で提供されるのは、コア材料と比べて低いドライエッチング速度を有するドープスペーサ材料によるポジ型パターニング方式を使用して基板をパターニングするための方法及び装置である。方法は、クアッドパターニング方式の場合にダブルパターニングにおけるスペーサ材料として酸化シリコン膜及び／又は酸化ゲルマニウム膜をドーピングすることを伴う。ドーパントの例として、ホウ素、ガリウム、リン、ヒ素、アルミニウム、及びハフニウムが挙げられる。方法は、また、ＡＬＤによってＤ_xＯ_y／ＳｉＯ₂のナノラミネートを形成することを伴い、ここで、Ｄは、ホウ素、ガリウム、リン、ヒ素、アルミニウム、及びハフニウムのうちの任意の１つのドーパント又は任意を組み合わせたドーパントである。Ｄ_xＯ_yにおけるｘ及びｙの値は、使用されるドーパントＤに依存する。例えば、一部の実施形態では、酸化ホウ素について、Ｂ₂Ｏ₃におけるｘが２、ｙが３であってよい。一部の実施形態では、アルミン酸塩又はアルミニウムをドープされたケイ酸塩が形成されるように、アルミニウムなどの金属ドーパントが使用されてよい。アルミン酸塩又はアルミニウムをドープされたケイ酸塩は、炭素含有コア材料とともに使用されてよい（のに対し、上述のように、酸化チタンスペーサ材料は、非晶質シリコンコア材料に適合可能である）。様々な実施形態において、非チタン金属ドーパントが使用されてよい。総じて、ｘ：ｙの比率は、１：１、１：２、１：３、２：３、及び３：４のうちの任意であってよい。「Ｄ_xＯ_y／ＳｉＯ₂」のナノラミネートは、Ｄ_xＯ_y及びＳｉＯ₂の両方を含む材料を構成することが理解される。一部の実施形態は、ドーパントの濃度を増加させるために、膜の質を高めるために、膜の密度を増加させるために、及び／又はドーパントがスペーサ内で更に均等に分布されることを可能にしてそれによって均質なドープスペーサ材料を形成するために、ドープスペーサ材料の堆積後に基板のアニーリングを行うことを伴ってよい。開示される実施形態は、従来の方式で堆積された、炭素含有コア材料を覆うスペーサ材料として使用される酸化シリコン膜と比べて、少なくとも約１５％から２０％にわたってエッチング選択性を向上させる。例えば、開示される各種の実施形態を使用して堆積されたドープスペーサ材料に対するコア材料のエッチング選択性は、少なくとも約５：１であってよい。

ドープスペーサは、スペーサ材料内へ打ち込まれたドーパント、並びに交互するドーパント酸化物材料層及びスペーサ酸化物材料層を含むだろうことが理解される。更に、スペーサ材料内へ打ち込まれるドーパントは、開示される様々な実施形態にしたがってドーパント酸化物の層を堆積させるために及び／又は基板上への亜飽和投入として吸着させるために使用されるドーパント前駆体又はドーパント源に化学的に関係した種であってよいことが理解される。例えば、ドーパント前駆体は、リン含有化合物であってよく、ドーパント自体は、リン含有化合物内のリン原子であってよい。

図３及び図４は、開示される特定の実施形態にしたがった方法を実施するためのプロセスフローチャートを提供している。図３は、スペーサ材料層とドーパント酸化物材料層とを交互に堆積させることによってコア材料の上にドープスペーサを形成することを伴う方法を実施するためのプロセスフローチャートを提供している。図４は、スペーサ材料前駆体（例えば、シリコン含有前駆体又はゲルマニウム含有前駆体）によって基板を亜飽和させるとともにドーパント前駆体によって基板を亜飽和させ、スペーサ材料前駆体及びドーパント前駆体の両方を含む吸着層を形成し、次いで、酸化剤を導入し、ドープスペーサ材料を形成することによって、ドープスペーサ材料を堆積させることを伴う共堆積方法を実施することによって、コア材料の上にドープスペーサを形成するためのプロセスフローチャートを提供している。ＡＬＤを使用してドープシリコン酸化物を堆積させる方法は、参照によってその全体をあらゆる目的のために本書に組み込まれる２０１５年２月１７日発行の米国特許第８，９５６，９８３号「ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ ＤＯＰＩＮＧ ＶＩＡ ＰＬＡＳＭＡ ＡＣＴＩＶＡＴＥＤ ＡＴＯＭＩＣ ＬＡＹＥＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ ＦＩＬＭ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ（プラズマ活性化原子層堆積を通じた共形ドーピング、及び共形膜堆積）」で更に説明されている。

図３及び図４で実施される動作は、図２で示されるようなパターニング方式で実施されることが理解される。図２の動作２０１及び２０５は、図３及び図４に含まれているが、これらの動作は、使用されるパターニング方式に応じて可変であってよいことが理解される。例えば、ダブルパターニング方式及びクアッドパターニング方式は、異なる及び／又は追加の動作を有していてよい。

図３を参照すると、動作２０１では、パターンコア材料をターゲット層の上に有する基板が提供される。様々な実施形態において、基板は、半導体基板である。基板は、例えば、２００ｍｍウエハ、３００ｍｍウエハ、又は４５０ｍｍウエハなどのシリコンウエハであってよく、誘電体材料、導電性材料、又は半導電性材料などの１枚以上の材料層を上に堆積されて有するウエハを含む。

基板は、パターンコア材料を含んでいてよい。コア材料は、フォトレジストであってよい、又は非晶質炭素材料若しくは非晶質シリコン材料で作成されてよい。一部の実施形態では、コア材料は、透過性であってよい。コア材料は、プラズマ支援式化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）などの堆積技術によって堆積されてよく、該堆積技術は、炭化水素前駆体を含む堆積ガスから堆積チャンバ内でプラズマを発生させることを伴ってよい。炭化水素前駆体は、式：Ｃ_aＨ_bで定義されてよく、ここでは、ａは、２から１０までの間の整数であり、ｂは、２から２４までの間の整数である。例として、メタン（ＣＨ₄）、アセチレン（Ｃ₂Ｈ₂）、エチレン（Ｃ₂Ｈ₄）、プロピレン（Ｃ₃Ｈ₆）、ブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀）、シクロヘキサン（Ｃ₆Ｈ₁₂）、ベンゼン（Ｃ₆Ｈ₆）、及びトルエン（Ｃ₇Ｈ₈）が挙げられる。高周波数（ＨＦ）電力及び低周波数（ＬＦ）電力を含む二重無線周波数（ＲＦ）プラズマ源が使用されてよい。コア材料は、パターニングされる前に、ターゲット層の上に堆積される。

ターゲット層は、最終的にパターニングされることになる層であってよい。ターゲット層は、半導体層、誘電体層、又はその他の層であってよく、例えば、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、又は窒化チタン（ＴｉＮ）で作成されてよい。ターゲット層は、ＡＬＤ、プラズマ支援式ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、又はその他の適切な堆積技術によって堆積されてよい。図５Ａは、ターゲット層５０２とパターンコア材料５０６とを含む基板５００の一例を示している。

動作３０２〜３１２は、約５０℃から約２００℃の間の温度及び約１．０トールから約９．０トールの間の圧力で実施されてよい。本書で説明される方法は、ＡＬＤを伴ってよい。例えば、図３では、動作３０２〜３１２が、１サイクルのＡＬＤを構成してよい。ＡＬＤは、順次式の自己制限反応を使用して薄い材料層を堆積させる技術である。ＡＬＤプロセスは、膜を一層ずつ周期的に堆積させるために、表面介在正の堆積反応を使用する。一例として、ＡＬＤサイクルは、（ｉ）前駆体の配送／吸着の動作、（ii）チャンバから前駆体をパージする動作、（iii）第２の反応物を配送し、随意としてプラズマを点火させる動作、及び（iv）副生成物をチャンバからパージする動作を含んでいてよい。基板の表面上に膜を形成するための、第２の反応物と吸着前駆体との間の反応は、不均一性、応力、ウェットエッチング速度、ドライエッチング速度、電気的性質（例えば、破壊電圧及び漏れ電流）などの、膜の組成及び性質に影響する。

ＡＬＤプロセスの一例では、基板を収容しているチャンバに提供される１回の投入において、表面活性部位の集中を含む基板表面が、シリコン含有前駆体などの第１の前駆体の気相分布に暴露される。第１の前駆体の化学吸着種及び／又は物理吸着分子を含むこの第１の前駆体の分子は、基板表面上に吸着される。なお、本書で説明されるような基板表面上に化合物が吸着されるときに、その吸着層は、上記化合物はもちろん上記化合物の誘導体も含んでいてよいことが、理解されるべきである。例えば、シリコン含有前駆体の吸着層は、シリコン含有前駆体はもちろん、シリコン含有前駆体の誘導体も含んでいてよい。第１の前駆体投入後、チャンバは、次いで、気相内に残留している第１の前駆体の大半又は全部を除去し、ほぼ又は完全に吸着種のみを残留させるために、排気される。一部の実装形態では、チャンバは、完全に排気されなくてよい。例えば、リアクタは、気相内の第１の前駆体の分圧が、反応を軽減するのに十分な低さになるように、排気されてよい。酸素含有ガスなどの第２の反応物の分子の一部が、表面上に吸着された第１の前駆体と反応するように、このような第２の反応物が、チャンバに導入される。一部のプロセスでは、第２の前駆体は、吸着された第１の前駆体と直ちに反応する。その他の実施形態では、第２の反応物は、プラズマなどの活性化源が一時的に適用された後に初めて反応する。チャンバは、次いで、未結合の第２の反応物分子を除去するために、再び排気されてよい。上述のように、一部の実施形態では、チャンバは、完全に排気されなくてよい。膜の厚みを構築するために、更なるＡＬＤサイクルが使用されてよい。

一部の実装形態では、ＡＬＤ方法は、プラズマ活性化を含む。本書で説明されるように、本書で説明されるＡＬＤの方法及び装置は、共形膜堆積（ＣＦＤ）方法であってよく、これらの方法は、総じて、２０１１年４月１１日に出願され名称を「ＰＬＡＳＭＡ ＡＣＴＩＶＡＴＥＤ ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ ＦＩＬＭ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ（プラズマによって活性化される共形膜堆積）」とする米国特許第８，７２８，９５６号及び２０１１年４月１１日に出願され名称を「ＳＩＬＩＣＯＮ ＮＩＴＲＩＤＥ ＦＩＬＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ（窒化シリコン膜及び方法）」とする米国特許出願公開第２０１１／０２５６７３４号で説明されている。これらは、参照によってその全体を本書に組み込まれる。
図３を参照すると、動作３０２では、基板は、スペーサ材料前駆体を基板表面上に吸着させるために、そのスペーサ材料前駆体に暴露される。一部の実施形態では、前駆体は、表面活性部位の少なくとも約８０％に吸着されてよい。一部の実施形態では、前駆体は、その前駆体がコア材料の露出表面上に及びターゲット層の露出領域上に吸着するように基板の表面を完全に飽和させるために、基板上に吸着してよい。基板をスペーサ材料前駆体に暴露する持続時間は、約０．１秒から約２秒の間であってよい。

スペーサ材料前駆体は、スペーサのために使用される材料に応じて選択される。スペーサ材料は、酸化シリコン又は酸化ゲルマニウムであってよい。酸化シリコンスペーサの場合は、スペーサ材料前駆体は、シリコン含有前駆体であってよい。開示される実施形態にしたがった使用に適したシリコン含有前駆体として、ポリシラン（Ｈ₃Ｓｉ−（ＳｉＨ₂）n−ＳｉＨ₃）が挙げられ、ここでは、ｎ≧０である。シランの例は、シラン（ＳｉＨ₄）、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、並びにメチルシラン、エチルシラン、イソプロピルシラン、ｔ−ブチルシラン、ジメチルシラン、ジエチルシラン、ジ−ｔ−ブチルシラン、アリルシラン、ｓ−ブチルシラン、テキシルシラン、イソアミルシラン、ｔ−ブチルジシラン、及びジ−ｔ−ブチルジシランなどのオルガノシランである。

ハロシランは、少なくとも１つのハロゲン基を含み、水素基及び／又は炭素基を含んでいてよい又は含んでいなくてよい。ハロシランの例は、ヨードシラン、ブロモシラン、クロロシラン、及びフルオロシランである。特にフルオロシランなどのハロシランは、プラズマが打ち出されるときに、シリコン材料をエッチングする可能性がある反応性のハロゲン化物種を形成することがあるが、一部の実施形態では、ハロシランからの反応性ハロゲン化物種の形成が軽減されえるように、プラズマが打ち出されるときに、チャンバにハロシランが導入されなくてよい。クロロシランは、具体的には、テトラクロロシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン、モノクロロシラン、クロロアリルシラン、クロロメチルシラン、ジクロロメチルシラン、クロロジメチルシラン、クロロエチルシラン、ｔ−ブチルクロロシラン、ジ−ｔ−ブチルクロロシラン、クロロイソプロピルシラン、クロロ−ｓ−ブチルシラン、ｔ−ブチルジメチルクロロシラン、テキシルジメチルクロロシランなどである。

アミノシランは、シリコン原子に結合された少なくとも１つの窒素原子を含み、ただし、水素酸素、ハロゲン、及び炭素も含んでいてよい。アミノシランの例は、モノ−、ジ−、トリ−、及びテトラ−アミノシラン（それぞれ、Ｈ₃Ｓｉ（ＮＨ₂）、Ｈ₂Ｓｉ（ＮＨ₂）₂、ＨＳｉ（ＮＨ₂）₃、及びＳｉ（ＮＨ₂）₄）、並びに例えばｔ−ブチルアミノシラン、メチルアミノシラン、ｔ−ブチルシランアミン、重（第三級ブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ₂（ＮＨＣ（ＣＨ₃）₃）₂（ＢＴＢＡＳ）、ｔ−ブチルシリルカルバミン酸塩、ＳｉＨ（ＣＨ₃）−（Ｎ（ＣＨ₃）₂）₂、ＳｉＨＣｌ−（Ｎ（ＣＨ₃）₂）₂、（Ｓｉ（ＣＨ₃）ＮＨ）₃などの置換されたモノ−、ジ−、トリ−、及びテトラ−アミノシランである。アミノシランの更なる一例は、トリシリルアミン（Ｎ（ＳｉＨ₃） ₃ ）である。

動作３０４では、基板表面上に吸着されていない前駆体を除去するために、基板を収容しているプロセスチャンバがパージされてよい。チャンバのパージは、パージガス又はスイープガスを流すことを伴ってよく、このガスは、その他の動作で使用されるキャリアガスであってよい又は異なるガスであってよい。様々な実施形態において、パージガスは、不活性ガスである。不活性ガスの例として、アルゴン、窒素、及びヘリウムが挙げられる。一部の実施形態では、パージは、チャンバを排気することを伴ってよい。パージガスの例として、アルゴン、窒素、水素、及びヘリウムが挙げられる。一部の実施形態では、動作３０４は、プロセスチャンバを排気するための１つ以上の排気小段階を含んでいてよい。或いは、動作３０４は、実施形態によっては省略されてよいことがわかる。動作３０４は、約０．１秒から約２秒の間などの任意の適切な持続時間を有してよい。

動作３１０では、吸着された前駆体をスペーサ材料に変換するために、基板が酸化剤に暴露され、プラズマが条件下で点火される。例えば、酸化シリコンスペーサが堆積されている場合は、基板表面上に吸着されたシリコン含有前駆体が、酸化プラズマと反応し、酸化シリコンを形成する。酸化剤の例として、酸素ガス、水、二酸化炭素、亜酸化窒素、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

酸素含有ガスなどの第２の反応物を活性化させて、第１の前駆体の吸着層と反応するイオン及びラジカル及びその他の活性種にするために、プラズマエネルギが提供される。例えば、プラズマは、酸素含有気相分子を直接的に又は間接的に活性化させて、酸素ラジカル又は酸素イオンを形成してよい。

基板上にスペーサ材料を形成するためのプラズマ条件が、使用される酸化剤のタイプに応じて選択される。一部の実施形態では、プラズマは、約０．２５秒から約１０秒の間の時間にわたって点火される。

様々な実施形態において、点火されるプラズマは、単一無線周波数プラズマ又は二重無線周波数プラズマであってよい。単一周波数プラズマは、必ずしも必然ではないが、高周波数（ＨＦ）のみであるのが通例であり、二重周波数プラズマは、低周波数（ＬＦ）成分も含むのが通例である。様々な実施形態において、プラズマは、ｉｎ−ｓｉｔｕプラズマであり、チャンバ内で基板表面の上方に直接形成される。Ｉｎ−ｓｉｔｕプラズマは、単位基板面積あたり約０．２１２２Ｗ／ｃｍ²から約２．１２２Ｗ／ｃｍ²の間の電力で点火されてよい。例えば、４枚の３００ｍｍウエハを処理しているチャンバの場合は、電力は、約２００Ｗから約６０００Ｗの範囲であってよい。例えば、ＡＬＤプロセスのためのプラズマは、２枚の容量結合板を使用して無線周波数（ＲＦ）場をガスに適用することによって生成されてよい。ＲＦ場による板間のガスのイオン化は、プラズマを点火させ、プラズマ放電領域内に自由電子を発生させる。これらの電子は、ＲＦ場によって加速され、気相反応物分子と衝突するだろう。これらの電子の、反応物分子との衝突は、堆積プロセスに参与するラジカル種を形成するだろう。ＲＦ場は、任意の適切な電極を通じて結合されてよいことがわかる。様々な実施形態において、少なくとも約１３．５６ＭＨｚ、又は少なくとも約２７ＭＨｚ、又は少なくとも約４０ＭＨｚ、又は少なくとも約６０ＭＨｚの周波数を有する高周波数プラズマが使用される。一部の実施形態では、マイクロ波をベースにしたプラズマが使用されてよい。電極の非限定的な例として、プロセスガスを分配するシャワーヘッド及び基板を支持する台座が挙げられる。ＡＬＤプロセスのためのプラズマは、ガスへのＲＦ場の容量結合のほかに、１つ以上の適切な方法によって形成されてよいことがわかる。一部の実施形態では、プラズマは遠隔プラズマであり、したがって、チャンバの上流の遠隔プラズマ生成器内で酸化剤が点火され、次いで、基板が収容されているチャンバに配送される。

動作３１２では、プラズマチャンバは、スペーサ材料前駆体と酸化剤との間の反応からのあらゆる余分な副生成物を除去するために、及び基板表面上のスペーサ材料前駆体と反応しなかった余分な酸化剤を除去するために、パージされてよい。動作３１２のためのプロセス条件は、動作３０４に関して上述されたうちの任意であってよい。一部の実施形態では、チャンバは、約５ｓｌｍから約３０ｓｌｍの間の流量で流される不活性ガスを使用してパージされる。

動作３１４では、基板の上に、ドーパント酸化物が堆積される。一部の実施形態では、ドーパント酸化物の堆積前にスペーサ材料が堆積されてよく、その一方で、一部の実施形態では、スペーサ材料の堆積前にドーパント酸化物が堆積されてよい。ドーパント酸化物は、原子層堆積、化学気相成長、スパッタリング、及びスピン・オン方法を含むがそれらに限定はされない任意の適切な技術を使用して堆積される。基板の上に堆積されるドーパント酸化物は、酸化ホウ素、酸化リン、酸化アルミニウム、酸化ヒ素、酸化ハフニウム、酸化ガリウム、及びこれらの組み合わせのうちの任意であってよい。本書で説明される実施形態は、ホウ素ドーパント及びリンドーパントを伴うが、任意のドーパント酸化物を堆積させるための任意の前駆体が使用されてよいことが理解される。

酸化ホウ素を堆積させるために、ＴＭＢ（トリメチルホウ酸塩）、ＴＥＢ（トリエチルホウ酸塩）、Ｂ₂Ｈ₆（ジボラン）、トリメチルボラン、トリエチルボラン、及びこれらの組み合わせでありえるホウ素含有前駆体のうちの任意が使用されてよい。別の例では、リンをドープされた酸化シリコン膜を堆積させるために、リン酸トリエチル（ＴＥＰＯ）（ＰＯ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、リン酸トリメチル（ＴＭＰＯ）（ＰＯ（ＯＣＨ₃）₃）、亜リン酸トリメチル（ＴＭＰｉ）（Ｐ（ＯＣＨ₃）₃）、トリスジメチルアミノリン（ＴＤＭＡＰ）（（（ＣＨ₃）₂Ｎ）₃Ｐ）、三塩化リン（ＰＣｌ₃）、トリスメチルシリルホスフィン（ＴＭＳＰ）（Ｐ（Ｓｉ（ＣＨ₃）₃）₃）、及びオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ₃）などの、リン前駆体が使用されてよい。

ＡＬＤによって堆積されるドーパント酸化物は、ドーパント前駆体に基板を暴露し、随意としてプロセスチャンバをパージし、酸化プラズマに基板を暴露し、随意としてプロセスチャンバをパージし、随意としてこれらの動作を繰り返すことを伴ってよい。基板は、約０．１秒から約５秒の間の投入時間にわたってドーパント前駆体に暴露されてよい。ドーパント前駆体は、アルゴンなどのキャリアガスによって流されてよく、その際、アルゴンは、約２００ｓｃｃｍから約５０００ｓｃｃｍの間の流量で流される。パージ動作は、約０．１秒から約５秒の間の持続時間にわたって実施されてよい。基板は、約０．１秒から約５秒の間の持続時間にわたって酸化プラズマに暴露されてよい。プラズマは、４枚の基板に対して約２００Ｗから約６０００Ｗの間のＲＦ電力で点火されてよい。酸化プラズマへの暴露後に実施されるパージ動作は、約０．１秒から約５秒の間の持続時間にわたって実施されてよい。パージ動作のための不活性ガスの流れは、酸化プラズマへの暴露に続いて実施されるパージ動作の場合は約５ｓｌｍから約３０ｓｌｍの間であってよい。ドーパント酸化物の堆積は、約１．０トールから約９．０トールの間のチャンバ圧力で実施されてよい。

様々な実施形態において、動作３０２〜３１４が随意として繰り返されるように、基板の上に、ドーパント酸化物の層とスペーサ材料の層とが交互に堆積されてよい。各ドーパント酸化物層に対し、任意の枚数のスペーサ材料層が堆積されてよい。例えば、スペーサ材料層対ドーパント酸化物層の相対的比率を選択することによって、スペーサ材料内で所望されるドーパントの量が調整されてよい。一部の実施形態では、ＰＥＡＬＤによって約３枚から約５枚の酸化シリコン層が堆積されるごとに、ＡＬＤによって１枚のドーパント酸化物層が堆積されてよい。

動作３１６では、基板は、随意としてアニーリングを施されてよい。アニーリングは、約１５０℃から約４００℃の間など最高約４００℃の基板温度で実施されてよい。アニーリングは、ドープスペーサ材料が概ね均質であるように、分子、及び基板上のスペーサ材料ドーパント酸化物などの堆積材料を再配置させるだろう。概ね均質であるとは、スペーサ材料全体にわたって均等にドーパントが分散されているとして定義されてよい。一部の実施形態では、ドーパントは、約８×１０²¹原子／ｃｃから約１．８×１０²²原子／ｃｃの間のように、約１×１０²⁰原子／ｃｃから約５×１０²²原子／ｃｃの間の密度でスペーサ材料内に堆積されてよい。

動作３０２〜３１６は、約５０Åから約３００Åの間の厚さを有するドープスペーサを堆積させるために使用されてよい。開示される実施形態を使用して堆積されるスペーサは、炭素含有コア材料に対し、約１：５から約１：２０の間など少なくとも約１：５のエッチング選択性を有してよい。要するに、炭素含有コア材料のエッチング速度は、ドープスペーサのエッチング速度の少なくとも約５倍の速さであってよい。ドープスペーサ材料に対するコア材料のエッチング選択性は、約５：１から約２０：１の間であってよい。

動作２０５では、スペーサで作成されたマスクを形成するために、基板はエッチバックされてよく、コア材料は選択的にエッチングされてよい。動作２０７では、スペーサマスクが、基板上のターゲット層をエッチングするために使用されてよい。開示される実施形態は、自己整合ダブルパターニング方式及び自己整合クアッドパターニング方式のためにポジ型パターニング方式の一環として使用される。動作２０５及び動作２０７は、図２に関連して上述されたエッチング化学剤及びエッチング技術を使用して実施されてよい。

図４は、開示される特定の実施形態にしたがって使用するためのドープスペーサ材料を形成する代替の方法を提供している。動作２０１、２０５、及び２０７は、図２に関連して上述された動作２０１、２０５、及び２０７に相当する。基板をエッチバックするために使用されるエッチング化学剤が、従来の任意のエッチング化学剤であってよい一方で、動作４０２〜４１６で堆積されるドープスペーサは、コア材料がスペーサ材料の少なくとも５倍の速さでエッチングされるように、エッチング選択性を高めることがわかる。

動作２０１に続いて、動作４０２では、基板は、スペーサ材料前駆体で基板表面を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、同スペーサ材料前駆体に暴露される。スペーサ材料前駆体の亜飽和層を基板表面上に堆積させるために、スペーサ材料前駆体が、亜飽和投入として条件下で基板へ導かれる。一部の実施形態では、ＡＬＤサイクルにおける投入段階は、表面を均等に飽和させるために、前駆体が基板に接触する前に終結する。例えば、この動作では、暴露の持続時間が短縮されてよい。通常は、この時点で、前駆体の流れがオフにされ又は逸らされ、パージガスのみが流される。この亜飽和レジームで動作することによって、ＡＬＤプロセスは、サイクル時間を短縮し、スループットを向上させる。しかしながら、前駆体の吸着は、飽和を制限されないので、基板表面の場所ごとに、吸着される前駆体の濃度が僅かに異なるだろう。亜飽和レジームで動作するＡＬＤプロセスの例が、２０１３年１０月２３日に出願され名称を「ＳＵＢ−ＳＡＴＵＲＡＴＥＤ ＡＴＯＭＩＣ ＬＡＹＥＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ ＦＩＬＭ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ（亜飽和原子層堆積及び共形膜堆積）」とする米国特許出願第１４／０６１，５８７号で提供されている。この出願は、参照によってその全体を本明細書に組み込まれる。

選択されるスペーサ材料前駆体は、図３の動作３０２に関連して上述されたうちの任意であってよい。

動作４０４では、プロセスチャンバは、気相内の余分な前駆体を除去するために、パージされてよい。動作４０４は、図３の動作３０４に関連して上述されたプロセス条件及びパージガスのうちの任意を伴ってよい。

動作４０６では、基板は、亜飽和投入のためのドーパント前駆体を基板表面上に吸着させるために、同ドーパント前駆体に暴露される。この動作中、ドーパントは、スペーサ材料前駆体によって占有されていない基板表面上の活性部位上に吸着するだろう。このような投入後、基板上には、スペーサ材料前駆体及びドーパントの両方含む、ほぼ又は完全に飽和された層がある。なお、本書では、動作４０２及び４０６が順々に論じられているが、一部の実施形態では、動作４０２が動作４０６に先立って実施されてよいこと、及び一部の実施形態では、動作４０６が動作４０２に先立って実施されてよいことが理解される。

動作４０８では、プロセスチャンバは、気相内の余分なドーパントをチャンバから除去するために、パージされてよい。パージプロセス条件及びパージガスは、図３の動作３０４に関連して上述されたうちの任意であってよい。一部の実施形態では、動作４０８のために使用されるパージガス及びプロセス条件が、動作４０４のそれらと異なってよいことが理解される。更に、一部の実施形態では、動作４０８のために使用されるパージガス及びプロセス条件が、動作４０４のそれらと同じであってよい。

動作４１０では、基板上にドープスペーサ材料を形成するために、基板は酸化剤に暴露され、条件下でプラズマが点火される。酸化剤プラズマは、基板を覆うドープスペーサ材料を形成するために、基板表面上のドーパント前駆体及び基板表面上のスペーサ材料前駆体の両方と反応する。例えば、ホウ素をドープされた酸化シリコンスペーサを堆積させるために、動作４１０は、酸素ガスを流してプラズマを点火させ、基板の表面上に吸着されたシリコン含有前駆体及びホウ素含有前駆体を酸化シリコン及び酸化ホウ素に変換することを伴ってよく、それによって、ホウ素ドープ酸化シリコン膜を形成する。

動作４１２では、基板は、随意として、動作３０４に関連して上述された条件及びパージガスのうちの任意を使用してパージされてよい。

動作４０２〜４１２は、所望の厚さを有するドープスペーサ材料を堆積させるために、随意として、任意の適切な数のサイクルにわたって繰り返されてよい。一部の実施形態では、ドーパント亜飽和投入が毎サイクルで実施されなくてもよい。

動作４１６では、基板は、より均質なドープスペーサを形成するために、随意として、アニーリングを経てよい。アニーリングプロセス条件は、図３の動作３１６に関連して上述されたうちの任意であってよい。

動作２０５では、ドープスペーサ材料をマスクとして基板上に残すために、基板はエッチバックされてよく、コア材料は選択的にエッチングされてよい。動作４０２〜４１６は、約５０Åから約３００Åの間の厚さを有するドープスペーサを堆積させるために使用されてよい。開示される実施形態を使用して堆積されるスペーサは、炭素含有コア材料に対し、約１：５から約１：２０の間など少なくとも約１：５のエッチング選択性を有してよい。要するに、炭素含有コア材料のエッチング速度は、ドープスペーサのエッチング速度の少なくとも約５倍の速さであってよい。ドープスペーサ材料に対するコア材料のエッチング選択性は、約５：１から約２０：１の間であってよい。

動作２０７では、基板のターゲット層は、ドープスペーサをマスクとして使用してエッチングされてよい。図４に関連した実施形態は、自己整合ダブルパターニング方式及び自己整合クアッドパターニング方式に使用されるなどのポジ型パターニング方式のために使用されてよい。

図５Ａ〜５Ｆは、開示される様々な実施形態を経ている基板５００の代表的な一連の概要を提供している。図５Ａは、下層５０１と、ターゲット層５０２と、パターンコア材料５０６とを有する基板５００を示している。様々な実施形態において、図５Ａに示された基板は、図２、図３、及び図４に関連して上述されたような動作２０１で提供される基板であってよい。

図５Ｂでは、ドープスペーサ材料５０４が、コア材料５０６の上に共形的に堆積されている。ドープスペーサ材料５０４は、図３に関連して上述されたように、スペーサ材料の層とドーパント酸化物の層との交互堆積を使用して堆積されてよい。例えば、ドープスペーサ材料５０４は、３枚の酸化シリコン層ごとに１枚の酸化ホウ素層を堆積させることによって堆積されてよく、ここでは、酸化ホウ素及び酸化シリコンは、ともに、ＰＥＡＬＤ技術を使用して堆積される。或いは、ドープスペーサ材料５０４は、基板の上にスペーサ材料前駆体の亜飽和投入及びドーパント前駆体の亜飽和投入を実施して、スペーサ材料前駆体及びドーパント前駆体の両方が吸着された層を形成し、該吸着層を、図４に関連して上述されたような酸化剤及びプラズマを使用して反応させることによって堆積されてよい。例えば、一部の実施形態では、基板表面上にシリコン含有前駆体及びホウ素含有前駆体が吸着された層を形成するために、シリコン含有前駆体が表面上へ亜飽和されるとともにホウ素含有前駆体が表面上へ亜飽和されてよい。吸着層は、次いで、ホウ素をドープされた酸化シリコン膜を形成するために、酸化プラズマと反応してよい。このような動作は、次いで、図５Ｂに示されたドープスペーサ材料５０４のような、更に厚いホウ素ドープ酸化シリコンスペーサを形成するために、１回以上にわたって繰り返されてよい。ドープスペーサ材料５０４は、均質な膜を形成するために、アニーリングを経てもよい。

図５Ｃでは、基板は、化学機械平坦化（ＣＭＰ）技術などによってエッチバックされ、更に、５０８におけるドープスペーサ材料を除去するために、指向的にエッチングされてよい。このエッチング動作は、ドープスペーサ材料５０４の完全性が維持されるように実施され、エッチングは、図５Ｃに示されるようにスペーサ材料を開かせてコア材料５１６を露出させるために実施される。この動作は、一部の実施形態では、フッ化炭素エッチング化学剤を使用した指向性イオンスパッタリング技術又はドライエッチング技術を伴ってよい。

動作５Ｄでは、ドープスペーサ材料５１４をマスクとして基板上に残らせるために、図５Ｃからのコア材料５１６が、選択的にエッチングされる。コア材料５１６は、ドープスペーサ材料５１４のエッチング速度の少なくとも５倍の速さのエッチング速度でエッチングされる。図５Ａと比べると、図５Ｄに示された基板は、ピッチが半分に低減された自己整合ダブルパターニングマスクとしてターゲット層５０２のエッチングに使用できる状態になっている。向上したエッチング選択性は、スペーサ材料５１４を劣化させることなくスペーサ材料５１４の側壁を滑らかに維持する。

図５Ｅでは、ターゲット層５１２は、ドープスペーサ材料５１４をマスクとして使用して、エッチングされる。コア材料対ドープスペーサ材料のエッチング選択性が向上しているので、マスクとしてドープスペーサ材料５１４を使用すると、ターゲット層５１２内に高品質のエッチングプロフィールが得られる。

図５Ｆでは、ドープスペーサ材料５１４が除去され、エッチングされたターゲット層５１２が基板上に残される。図１Ｆと比較すると、エッチングされたターゲット層５１２は、優れたエッチングプロフィールを有する。

炭素含有材料対ドープスペーサ材料のエッチング速度及びエッチング選択性は、基板の温度（例えば、基板を保持している台座が設定される温度）を変化させる、プラズマ電力を増加させる、及びアルゴンガスの流れなどの不活性ガスの流れを増加させることで、ドープスペーサ材料のエッチング速度を更に減少させることによって、更に調整されてよいことが理解される。エッチング速度を減少させるために、本書で説明されるような堆積後アニーリングが使用されてもよい。

装置
図６は、低圧環境を維持するためのプロセスチャンバボディ６０２を有する原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスステーション６００の一実施形態の説明図を示している。複数のＡＬＤプロセスステーション６００が、共通の低圧プロセスツール環境内に含まれてよい。例えば、図７は、マルチステーション型処理ツール７００の一実施形態を示している。一部の実施形態では、以下で詳細に論じられるものを含むＡＬＤプロセスステーション６００の、１つ以上のハードウェアパラメータが、１つ以上のコンピュータコントローラ６５０によってプログラムで調節されてよいことがわかる。

ＡＬＤプロセスステーション６００は、プロセスガスを分配シャワーヘッド６０６に配送するための反応物配送システム６０１ａと流体連通している。反応物配送システム６０１ａは、シャワーヘッド６０６への配送のために、シリコン含有前駆体、ドーパント前駆体ガス、又は酸化剤ガスなどのプロセスガスを混ぜ合わせる及び／又は調整するための混合容器６０４を含む。１つ以上の混合容器入口弁６２０が、混合容器６０４へのプロセスガスの導入を制御してよい。ドープスペーサ材料に対してコア材料を選択的にエッチングするための開示される実施形態は、１つ以上のプロセスチャンバ内で実施されてよい。例えば、ドープスペーサ材料が、ＡＬＤプロセスステーション６００などのプロセスチャンバ内で堆積されてよく、その一方で、ＡＬＤプロセスステーション６００は、図７及び図９に関連して後述されるような、更に大きいツール又は装置の一部であってよい。エッチング動作は、図８に関連して後述されるような別のプロセスチャンバ内で実施されてよい。

一例として、図６の実施形態は、混合容器６０４に供給される液体反応物を気化するための気化地点６０３を含む。一部の実施形態では、気化地点６０３は、加熱された気化器であってよい。このような気化器から生成された飽和した反応物蒸気は、下流の配送管の中で凝結する恐れがある。不適合性のガスが凝結反応物に触れると、小粒子を形成することがある。これらの小粒子は、管を詰まらせたり、弁の動作を妨げたり、基板を汚染したりする恐れがある。これらの問題に対処する一部のアプローチは、残留反応物を除去するために配送管をパージする及び／又は排気することを伴う。しかしながら、配送管のパージは、プロセスステーションのサイクル時間を長くし、プロセスステーションのスループットを低下させる恐れがある。したがって、一部の実施形態では、気化地点６０３の下流の配送管が、熱追跡されてよい。一部の例では、混合容器６０４も、熱追跡されてよい。非限定的な一例では、気化地点６０３の下流の管が、おおよそ１００℃から混合容器６０４におけるおおよそ１５０℃に向かって上昇する温度プロフィールを有する。

一部の実施形態では、液体前駆体又は液体反応物が、液体注入器で気化されてよい。例えば、液体注入器は、液体反応物を、混合容器の上流のキャリアガスの流れに一定間隔で注入してよい。一実施形態では、液体注入器は、液体を高圧から低圧へ勢いよく流すことによって反応物を気化させてよい。別の例では、液体注入器は、液体を霧化させて分散微滴にしてよく、これらの微滴は、引き続き、加熱された配送管内で気化される。液滴は、小さいほど速く気化されて、液体注入と完全気化との間の遅延を短縮するだろう。気化が速いほど、気化地点６０３から下流の管の長さを短くできるだろう。或る状況では、液体注入器は、混合容器６０４に直接取り付けられてよい。別の状況では、液体注入器は、シャワーヘッド６０６に直接取り付けられてよい。

一部の実施形態では、気化及びプロセスステーション６００への配送のために液体の質量流量を制御するために、気化地点６０３の上流に液体流量コントローラ（ＬＦＣ）が提供されてよい。例えば、ＬＦＣは、その下流に位置する熱質量流量計（ＭＦＭ）を含んでいてよい。したがって、ＬＦＣのプランジャ弁は、ＭＦＭと電気的に通信する比例・積分・微分（ＰＩＤ）コントローラによって提供されるフィードバック制御信号を受けて調節されてよい。しかしながら、フィードバック制御を使用して液体の流れを安定化させるには、１秒又はそれを超える時間がかかるだろう。これは、液体反応物を投入するための時間を長引かせる恐れがある。したがって、一部の実施形態では、ＬＦＣは、フィードバック制御モードと直接制御モードとの間で動的に切り替えられてよい。一部の実施形態では、ＬＦＣは、ＬＦＣ検知管及びＰＩＤコントローラを使用停止にすることによって実施されてよい。

シャワーヘッド６０６は、基板６１２に向かってプロセスガスを分配する。図６に示された実施形態では、基板６１２は、シャワーヘッド６０６の下に配置され、台座６０８上に着座した状態で示されている。シャワーヘッド６０６は、任意の適切な形状を有してよく、プロセスガスを基板６１２に分配するのに適した任意の数及び配置のポートを有してよい。

一部の実施形態では、台座６０８が、基板６１２とシャワーヘッド６０６との間の空間に基板６１２を暴露するために上昇又は下降されよい。一部の実施形態では、台座の高さが、適切なコンピュータコントローラ６５０によってプログラムで調節されてよいことがわかる。

別の状況では、台座６０８の高さ調節が、プロセスに含まれるプラズマ活性化サイクル中にプラズマ密度が変更されることを可能にしてよい。プロセス段階の終わりには、台座６０８から基板６１２が取り除かれることを可能にするために、台座６０８が、別の基板移送段階中に下降されてよい。

一部の実施形態では、基板６１２とシャワーヘッド６０６との間の空間を変化させるために、シャワーヘッド６０６の位置が、台座６０８に相対的に調節されてよい。更に、台座６０８及び／又はシャワーヘッド６０６の垂直位置が、本開示の範囲内で任意の適切なメカニズムによって変更されてよいことがわかる。一部の実施形態では、台座６０８は、基板６１２の向きを回転させるための回転軸を含んでいてよい。一部の実施形態では、これらの調節例のうちの１つ以上が、１つ以上の適切なコンピュータコントローラ６５０によってプログラムで実施されてよいことがわかる。コンピュータコントローラ６５０は、図７のコントローラ７５０に関連して以下で説明される特徴のうちの任意を含んでいてよい。

上記のような、プラズマが使用されてよい一部の実施形態では、シャワーヘッド６０６及び台座６０８は、プラズマに電力供給するために、無線周波数（ＲＦ）電力供給部６１４及び整合回路網６１６と電気的に通信する。一部の実施形態では、プラズマエネルギは、プロセスステーション圧力、ガス濃度、ＲＦ源電力、ＲＦ源周波数、及びプラズマ電力パルスタイミングのうちの１つ以上を制御することによって制御されてよい。例えば、ＲＦ電力供給部６１４及び整合回路網６１６は、所望の組成のラジカル種を有するプラズマを発生させるために、任意の適切な電力で動作されてよい。適切な電力の例は、上で挙げられている。同様に、ＲＦ電力供給部６１４は、任意の適切な周波数のＲＦ電力を提供してよい。一部の実施形態では、ＲＦ電力供給部６１４は、高周波数ＲＦ電力源及び低周波数ＲＦ電力源を互いに独立に制御するように構成されてよい。低周波数ＲＦ周波数の例として、０ｋＨｚから５００ｋＨｚの間の周波数が挙げられ、ただし、このような周波数に限定はされない。高周波数ＲＦ周波数の例として、１．８ＭＨｚから２．４５ＧＨｚの間の周波数、又は約１３．５６ＭＨｚを超える周波数、又は２７ＭＨｚを超える周波数、又は４０ＭＨｚを超える周波数、又は６０ＭＨｚを超える周波数が挙げられ、ただし、このような周波数に限定はされない。表面反応のためのプラズマエネルギを提供するために、任意の適切なパラメータが離散的に又は連続的に調整されてよいことがわかる。

一部の実施形態では、プラズマは、１つ以上のプラズマモニタによってｉｎ−ｓｉｔｕで監視されてよい。或る状況では、１つ以上の電圧・電流センサ（例えば、ＶＩプローブ）によって、プラズマ電力が監視されてよい。別の状況では、１つ以上の発光分析センサ（ＯＥＳ）によって、プラズマ密度及び／又はプロセスガス濃度が測定されてよい。一部の実施形態では、このようなｉｎ−ｓｉｔｕプラズマモニタからの測定結果に基づいて、１つ以上のプラズマパラメータがプログラムで調節されてよい。例えば、プラズマ電力のプログラム制御を提供するためのフィードバックループにおいて、ＯＥＳセンサが使用されてよい。なお、一部の実施形態では、プラズマ及びその他のプロセス特性を監視するために、その他のモニタが使用されてよいことがわかる。このようなモニタの例として、赤外線（ＩＲ）モニタ、音響モニタ、及び圧力変換器が挙げられ、ただし、このようなモニタに限定はされない。

一部の実施形態では、コントローラ６５０のための命令が、入出力制御（ＩＯＣ）シークエンシング命令を通じて提供されてよい。一例では、プロセス段階のための条件を設定するための命令が、プロセスレシピにおける対応するレシピ段階に含められてよい。場合によっては、プロセスレシピにおける段階は、或るプロセス段階のための全ての命令がそのプロセス段階に並行して実行されるように、順次配置されてよい。一部の実施形態では、１つ以上のプラズマパラメータを設定するための命令が、レシピ段階に含められてよい。例えば、第１のレシピ段階は、スペーサ材料前駆体ガスの流量を設定するための命令と、キャリアガスの流量を調整するための命令と、第１のレシピ段階のための時間遅延命令とを含んでいてよい。続く第２のレシピ段階は、スペーサ材料前駆体ガスの流量を調整又は停止するための命令と、キャリアガス又はパージガスの流量を調整するための命令と、第２のレシピ段階のための時間遅延命令とを含んでいてよい。第３のレシピ段階は、不活性ガス及び／又は反応物ガス（例えば、酸化剤）の流量を設定するための命令と、（アルゴンなどの）キャリアガスの流量を設定するための命令と、第３のレシピ段階のための時間遅延命令とを含んでいてよい。続く第４のレシピ段階は、不活性ガス及び／又は反応物ガスの流量を調整又は停止するための命令と、キャリアガス又はパージガスの流量を調整するための命令と、第４のレシピ段階のための時間遅延命令とを含んでいてよい。第５のレシピ段階は、ホウ素含有前駆体などのドーパント前駆体ガスの流量を調整するための命令と、キャリアガス又はパージガスの流量を調整するための命令と、第５のレシピ段階のための時間遅延命令とを含んでいてよい。続く第６のレシピ段階は、不活性ガス及び／又は反応物ガスの流量を調整又は停止するための命令と、キャリアガス又はパージガスの流量を調整するための命令と、第６のレシピ段階のための時間遅延命令とを含んでいてよい。これらのレシピ段階は、本開示の範囲内の任意の適切なやり方で、更に細分及び／又は反復されてよいことがわかる。一部の実施形態では、レシピ段階は、スペーサ材料前駆体ガスの亜飽和投入を導入するように、ドーパント前駆体ガスの亜飽和投入を導入するように、及びドープスペーサ材料を形成するために酸化剤を導入してプラズマを点火させるように、選択されてよい。

一部の実施形態では、台座６０８は、ヒータ６１０を通じて温度制御されてよい。一部の実施形態では、台座６０８は、ドープスペーサ材料を堆積させた後に基板にアニーリングを施すために、基板を最高約４００℃の温度に加熱するように調整されてよい。更に、一部の実施形態では、バタフライ弁６１８によって、プロセスステーション６００のための圧力制御が提供されてよい。図６の実施形態に示されるように、バタフライ弁６１８は、下流の真空ポンプ（不図示）によって提供される真空を絞り調節する。しかしながら、一部の実施形態では、プロセスステーション６００の圧力制御は、プロセスステーション６００に導入される１種類以上のガスの流量を変化させることによって調節されてもよい。

上述されたように、マルチステーション型処理ツールには、１つ以上のプロセスステーションが含まれていてよい。図７は、入室ロードロック７０２と、退室ロードロック７０４とを伴うマルチステーション型処理ツール７００の一実施形態の概略図を示しており、これらのロードドックは、その一方又は両方が遠隔プラズマ源を含んでいてよい。大気圧にあるロボット７０６が、ポッド７０８を通じて搭載されたカセットから大気圧ポート７１０を通してウエハを入室ロードロック７０２内へ移動させるように構成される。ウエハは、ロボット７０６によって、入室ロードロック７０２内の台座７１２に載せられ、大気圧ポート７１０は、閉じられ、ロードロックは、ポンプによって排気される。入室ロードロック７０２が遠隔プラズマ源を含む場合は、ウエハは、処理チャンバ７１４内へ導入される前に、ロードロック内で遠隔プラズマ処理を受けてよい。更に、ウエハは、例えば湿気及び吸着ガスを除去するために、入室ロードロック７０２内で加熱されてもよい。次に、処理チャンバ７１４へのチャンバ移送ポート７１６が開かれ、別のロボット（不図示）が、ウエハを、処理のために、リアクタ内に示された第１のステーションの台座の上に載せる。図７に示された実施形態は、ロードロックを含むが、一部の実施形態では、処理ステーション内へウエハが直接的に入れられてよいことがわかる。

図に示された処理チャンバ７１４は、４つのプロセスステーションを含み、図７の実施形態では、１〜４の番号を振られている。各ステーションは、加熱された台座（ステーション１の場合は７１８で示されている）と、ガスライン入口とを有する。一部の実施形態では、各プロセスステーションが、異なる又は複数の目的を有していてよいことがわかる。例えば、一部の実施形態では、プロセスステーションは、ＡＬＤ処理モードとプラズマ支援式ＡＬＤ処理モードとの間で切り替え可能であってよい。一部の実施形態では、開示される様々な実施形態を実施するために、プロセスステーション間で基板が往復又は移動されえるように、第１のプロセスステーション内でスペーサ材料が堆積され、第２のプロセスステーション内でドーパント酸化物層が堆積されてよい。加えて又は或いは、一部の実施形態では、処理チャンバ７１４は、１対以上のＡＬＤ／プラズマ支援式ＡＬＤプロセスステーションを含んでいてよい。図に示された処理チャンバ７１４は、４つのプロセスステーションを備えているが、本開示にしたがった処理チャンバは、任意の適切な数のステーションを有してよいことが理解される。例えば、一部の実施形態では、処理チャンバは、５つ以上のステーションを有してよく、その他の実施形態では、処理チャンバは、３つ以下のステーションを有してよい。

図７は、処理チャンバ７１４内でウエハを移送するためのウエハ取扱システム７９０の一実施形態を示している。一部の実施形態では、ウエハ取扱システム７９０は、様々なプロセスステーション間で、及び／又はプロセスステーションとロードロックとの間でウエハを移送してよい。任意の適切なウエハ取扱システムが用いられてよいことがわかる。非限定的な例として、ウエハカルーセル及びウエハ取扱ロボットが挙げられる。図７は、プロセスツール７００のプロセス条件及びハードウェア状態を制御するために利用されるシステムコントロー７５０の一実施形態も示している。システムコントローラ７５０は、１つ以上のメモリデバイス７５６と、１つ以上の大容量ストレージデバイス７５４と、１つ以上のプロセッサ７５２とを含んでいてよい。プロセッサ７５２は、ＣＰＵ又はコンピュータ、アナログ及び／又はデジタル入力／出力接続、ステッピングモータ制御盤などを含んでいてよい。

一部の実施形態では、システムコントローラ７５０は、プロセスツール７００の全ての活動を制御する。システムコントローラ７５０は、システム制御ソフトウェア７５８を実行し、このソフトウェアは、大容量ストレージデバイス７５４に格納され、メモリデバイス７５６に取り込まれ、プロセッサ７５２上で実行される。或いは、制御ロジックは、コントローラ７５０内にハードコード化されてよい。これらの目的のために、特殊用途向け集積回路や、プログラマブルロジックデバイス（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ、即ちＦＰＧＡ）などが使用されてよい。以下の議論において、「ソフトウェア」又は「コード」が使用されるときは、常に、機能的に匹敵するハードコード化されたロジックが代わりに使用されてよい。システム制御ソフトウェア７５８は、プロセスツール７００によって実施される特定のプロセスの、タイミング、ガスの混合、ガスの流量、チャンバ及び／又はステーションの圧力、チャンバ及び／又はステーションの温度、ウエハの温度、目標電力レベル、ＲＦ電力レベル、基板台座、チャック、及び／又はサセプタの位置、並びにその他のパラメータを制御するための、命令を含んでいてよい。システム制御ソフトウェア７５８は、任意の適切な形に構成されてよい。例えば、様々なプロセスツールプロセスを行うために必要とされるプロセスツールコンポーネントの動作を制御するために、様々なプロセスツールコンポーネントサブルーチン又は制御オブジェクトが記述されてよい。システム制御ソフトウェア７５８は、任意の適切なコンピュータ読み取り可能プログラミング言語でコード化されてよい。

一部の実施形態では、システム制御ソフトウェア７５８は、上述された様々なパラメータを制御するための入力／出力制御（ＩＯＣ）シーケンシング命令を含んでいてよい。一部の実施形態では、システムコントローラ７５０に関係付けられた大容量ストレージデバイス７５４及び／又はメモリデバイス７５６に格納されたその他のコンピュータソフトウェア及び／又はプログラムが用いられてよい。この目的のためのプログラム又はプログラムセクションの例として、基板位置決めプログラム、プロセスガス制御プログラム、圧力制御プログラム、ヒータ制御プログラム、及びプラズマ制御プログラムが挙げられる。

基板位置決めプログラムは、基板を台座７１８に搭載するために及び基板とプロセスツール７００のその他のパーツとの間の間隔を制御するために使用されるプロセスツールコンポーネントのための命令を含んでいてよい。

プロセスガス制御プログラムは、ガスの組成（例えば、本書で説明されるような、シリコン含有ガス、酸素含有ガス、ホウ素含有ガス、リン含有ガス、及びパージガス）、並びに流量を制御するための、並びに随意として、プロセスステーション内の圧力を安定化させるために堆積前に１つ以上のプロセスステーション内に流し入れるための、命令を含んでいてよい。圧力制御プログラムは、例えば、プロセスステーションの排気システム内の絞り弁やプロセスステーション内へのガスの流れなどを調節することによってプロセスステーション内の圧力を制御するための命令を含んでいてよい。

ヒータ制御プログラムは、基板を加熱するために使用される加熱ユニットへの電流を制御するための命令を含んでいてよい。或いは、ヒータ制御プログラムは、基板への（ヘリウムなどの）熱伝達ガスの配送を制御してよい。

プラズマ制御プログラムは、本書における実施形態にしたがって１つ以上のプロセスステーションの中のプロセス電極に印加されるＲＦ電力レベルを設定するための命令を含んでいてよい。

圧力制御プログラムは、本書における実施形態にしたがって反応チャンバ内の圧力を維持するための命令を含んでいてよい。

一部の実施形態では、システムコントローラ７５０に、ユーザインターフェースが関連付けられてよい。ユーザインターフェースとして、ディスプレイ画面、装置及び／又はプロセス条件のグラフィックソフトウェア表示、並びにポインティングデバイス、キーボード、タッチ画面、マイクロフォンなどのユーザ入力デバイスが挙げられる。

一部の実施形態では、システムコントローラ７５０によって調節されるパラメータが、プロセス条件に関係していてよい。非限定的な例として、プロセスガスの組成及び流量、温度、圧力、（ＲＦバイアス電力レベルなどの）プラズマ条件、圧力、温度などが挙げられる。これらのパラメータは、レシピの形でユーザに提供されてよく、ユーザインターフェースを用いて入力されてよい。

プロセスを監視するための信号が、様々なプロセスツールセンサからシステムコントローラ７５０のアナログ入力接続及び／又はデジタル入力接続によって提供されてよい。プロセスを制御するための信号は、プロセスツール７００のアナログ出力接続及びデジタル出力接続に載せて出力されてよい。監視されえるプロセスツールセンサの非限定的な例として、質量流量コントローラ、（圧力計などの）圧力センサ、熱電対などが挙げられる。これらのセンサからのデータと併せて、適切にプログラムされたフィードバック・制御アルゴリズムが、プロセス条件を維持するために使用されてよい。

システムコントローラ７５０は、本書で説明された堆積プロセスを実行に移すためのプログラム命令を提供してよい。プログラム命令は、ＤＣ電力レベル、ＲＦバイアス電力レベル、圧力、温度などなどの多様なプロセスパラメータを制御してよい。命令は、本書で説明される様々な実装形態にしたがった膜積層体のｉｎ−ｓｉｔｕ堆積を動作させるために、パラメータを制御してよい。

システムコントローラ７５０は、開示される実施形態にしたがった方法を装置が実施するように、通常は、１つ以上のメモリデバイスと、命令を実行するように構成された１つ以上のプロセッサとを含む。開示される実施形態にしたがったプロセス動作を制御するための命令を含む機械読み取り可能媒体が、システムコントローラ７５０に結合されてよい。

一部の実施形態では、システムコントローラ７５０は、システムの一部であってよく、該システムは、上述された例の一部であってよい。このようなシステムは、１つ以上の処理ツール、１つ以上のチャンバ、処理のための１つ以上のプラットフォーム、及び／又は特定の処理コンポーネント（ウエハ台座やガスフローシステムなど）を含む、半導体処理機器を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウエハ又は基板の処理の前、最中、及び後にそれらの動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。電子機器は、「コントローラ」と称されてよく、１つ以上のシステムの様々なコンポーネント又は副部品を制御してよい。システムコントローラ７５０は、処理要件及び／又はシステムタイプに応じ、プロセスガスの配送、温度の設定（例えば、加熱及び／又は冷却）、圧力の設定、真空の設定、電力の設定、無線周波数（ＲＦ）発生器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数の設定、流量の設定、流体配送の設定、位置及び動作の設定、ツールへの、及び特定のシステムに接続された若しくはインターフェース接続されたその他の移送ツール及び／若しくはロードロックに対してウエハを出入りさせるウエハ移送などの、本書で開示される任意のプロセスを制御するようにプログラムされてよい。

概して、システムコントローラ７５０は、命令を受信する、命令を発行する、動作を制御する、洗浄動作を可能にする、終点測定を可能にするなどを行う様々な集積回路、ロジック、メモリ、及び／又はソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態をとるチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特殊用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定められたチップ、及び／又はプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ以上のマイクロプロセッサ若しくはマイクロコントローラを含んでいてよい。プログラム命令は、様々な個別設定（又はプログラムファイル）の形でシステムコントローラ７５０に伝えられて、半導体ウエハに対して若しくは半導体ウエハのための又はシステムへの特定のプロセスを実行に移すための動作パラメータを定義する命令であってよい。動作パラメータは、一部の実施形態では、１枚以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、及び／又はウエハダイの製作における１つ以上の処理工程を実現するためにプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。

システムコントローラ７５０は、一部の実施形態では、システムと一体化された、システムに結合された、それ以外の形でシステムにネットワーク接続された、若しくはこれらの組み合わせである、コンピュータの一部であってよい、又はそのようなコンピュータに結合されてよい。例えば、システムコントローラ７５０は、「クラウド」の中、又はファブホストコンピュータシステムの全体若しくは一部の中にあってよく、これは、ウエハ処理の遠隔アクセスを可能にできる。コンピュータは、製作動作の現進行状況を監視するために、又は過去の製作動作の履歴を調査するために、又は複数の製作動作から傾向若しくは性能基準を調査するために、又は現処理のパラメータを変更するために、又は処理工程を設定して現処理を追跡するために、又は新しいプロセスを開始させるために、システムへの遠隔アクセスを可能にしてよい。一部の例では、遠隔コンピュータ（例えば、サーバ）が、ローカルネットワーク又はインターネットが挙げられるコンピュータネットワークを通じてシステムにプロセスレシピを提供できる。遠隔コンピュータは、パラメータ及び／若しくは設定の入力又はプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでいてよく、これらのパラメータ及び／又は設定は、次いで、遠隔コンピュータからシステムに伝達される。一部の例では、システムコントローラ７５０は、１つ以上の動作の最中に実施されるべき各処理工程のためのパラメータを指定するデータの形式で命令を受信する。これらのパラメータは、実施されるプロセスのタイプに、及びシステムコントローラ７５０がインターフェース接続されるように又は制御するように構成されたツールのタイプに特有であることが、理解されるべきである。したがって、上述されたように、システムコントローラ７５０は、ネットワークによって結ばれて本書で説明されるプロセス及び制御などの共通の目的に向かって作業する１つ以上の個別のコントローラを含むなどによって分散されてよい。このような目的のための分散コントローラの一例として、（プラットフォームレベルで又は遠隔コンピュータの一部としてなどで）遠隔設置されてチャンバにおけるプロセスを協同で制御する１つ以上の集積回路とやり取りするチャンバ上の１つ以上の集積回路が挙げられる。

制限を受けることなく、代表的なシステムとして、プラズマエッチングチャンバ又はプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバ又は堆積モジュール、スピンリンスチャンバ又はスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバ又は金属めっきモジュール、洗浄チャンバ又は洗浄モジュール、ベベルエッジエッチングチャンバ又はベベルエッジエッチングモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ又はＰＶＤモジュール、化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバ又はＣＶＤモジュール、ＡＬＤチャンバ又はＡＬＤモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバ又はＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバ又はイオン注入モジュール、追跡チャンバ又は追跡モジュール、並びに半導体ウエハの製作及び／又は生産に関係付けられた又は使用されるその他のあらゆる半導体処理システムが挙げられる。

上記のように、ツールによって実施される１つ以上のプロセス工程に応じて、システムコントローラ７５０は、その他のツール回路若しくはツールモジュール、その他のツールコンポーネント、クラスタツール、その他のツールインターフェース、隣接するツール、近隣のツール、工場の随所に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、又は半導体生産工場の中のツール場所及び／若しくは装填ポートに対してウエハが入った容器を出し入れする材料輸送に使用されるツールのうちの、１つ以上とやり取りするだろう。

本書で開示される方法を実施するための適切な装置が、２０１１年４月１１日に出願され名称を「ＰＬＡＳＭＡ ＡＣＴＩＶＡＴＥＤ ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ ＦＩＬＭ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ（プラズマによって活性化される共形膜堆積）」とする米国特許出願第１３／０８４，３９９号（今現在の米国特許第８，７２８，９５６号）、及び２０１１年４月１１日に出願され名称を「ＳＩＬＩＣＯＮ ＮＩＴＲＩＤＥ ＦＩＬＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ（窒化シリコン膜及び方法）」とする米国特許出願第１３／０８４，３０５号において、更に議論及び説明されている。これらの出願は、それぞれ、参照によってその全体を本書に組み込まれる。

本書で説明される装置／プロセスは、例えば、半導体デバイス、ディスプレイ、ＬＥＤ、光起電性パネルなどの製作又は生産のために、リソグラフィパターニングのツール又はプロセスと併せて使用されてよい。このようなツール／プロセスは、必ずしも必然ではないが通常は、共通の製作設備の中で併せて使用される又は行われる。膜のリソグラフィパターニングは、通常は、（１）スピンオンツール又は噴き付けツールを使用して、被加工物、即ち基板上にフォトレジストを塗布する動作、（２）加熱板又は加熱炉又はＵＶ硬化ツールを使用して、フォトレジストを硬化させる動作、（３）ウエハステッパなどのツールによって、可視光又は紫外線又はＸ線にフォトレジストを暴露する動作、（４）レジストを選択的に除去してそれによってパターニングするために、ウェットベンチなどのツールを使用して、レジストを現像する動作、（５）ドライ式又はプラズマ支援式のエッチングツールを使用することによって、レジストパターンをその下の膜又は被加工物に転写する動作、並びに（６）ＲＦ又はマイクロ波プラズマレジスト剥ぎ取り器などのツールを使用して、レジストを除去する動作の、一部又は全部を含み、各動作は、考えられる幾つかのツールによって可能にされる。

本書で説明される、コア材料をスペーサ材料に対して選択的にエッチングするなどのエッチング動作は、任意の適切なプロセスチャンバ内で実施されてよい。一部の実施形態では、基板は、図８に示されるような誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタ内でエッチングされてよい。

次に、特定の実施形態ではエッチング動作及び原子層堆積（ＡＬＤ）動作に適しているだろう誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタが説明される。このようなＩＣＰリアクタは、２０１３年１２月１０日に出願され名称を「ＩＭＡＧＥ ＲＥＶＥＲＳＡＬ ＷＩＴＨ ＡＨＭ ＧＡＰ ＦＩＬＬ ＦＯＲ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＰＡＴＴＥＲＮＩＮＧ（マルチパターニングのための、ＡＨＭギャップ充填による像反転）」とする米国特許出願公開第２０１４／０１７０８５３号でも説明されており、該出願公開は、あらゆる目的のために、参照によってその全体を本明細書に組み込まれる。本書では、ＩＣＰリアクタが説明されているが、一部の実施形態では、容量結合プラズマリアクタが使用されてもよいことが理解されるべきである。

図８は、本明細書における特定の実施形態を実行するのに適した誘導結合プラズマ統合型エッチング・堆積装置８００の断面図を概略的に示している。このような装置の一例は、カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐ．によって製造されるＫｉｙｏ（登録商標）リアクタである。誘導結合プラズマ装置８００は、チャンバ壁８０１と窓８１１とによって構造的に画定された全体プロセスチャンバを含む。チャンバ壁８０１は、ステンレス鋼又はアルミニウムで作成されてよい。窓８１１は、石英又はその他の誘電体材料で作成されてよい。随意の内部プラズマ格子８５０が、全体プロセスチャンバを上方サブチャンバ８０２と下方サブチャンバ８０３とに分ける。大半の実施形態では、プラズマ格子８５０が取り外されてよく、それによって、サブチャンバ８０２と８０３とで形成されたチャンバ空間が利用される。下方サブチャンバ８０３内の内側の底面近くには、チャック８１７が配置される。チャック８１７は、エッチングプロセス及び堆積プロセスが実施される半導体基板又はウエハ８１９を受けて保持するように構成される。チャック８１７は、ウエハ８１９が存在するときにそのウエハを支えるための静電チャックであることができる。一部の実施形態では、エッジリング（不図示）がチャック８１７を取り囲み、このエッジリングは、ウエハ８１９がチャック８１７の上に存在するときにそのウエハの上面とおおよそ同一面上にくる上面を有する。チャック８１７は、また、ウエハ８１９を把持する及び解放するための静電電極も含む。この目的のために、フィルタ及びＤＣクランプ電源（不図示）が提供されてよい。ウエハ８１９をチャック８１７から持ち上げるためのその他の制御システムも提供できる。チャック８１７は、ＲＦ電源８２３を使用して電気的に充電できる。ＲＦ電源８２３は、接続８２７を通じて整合回路網８２１に接続される。整合回路網８２１は、接続８２５を通じてチャック８１７に接続される。このようにして、ＲＦ電源８２３は、チャック８１７に接続される。

プラズマ生成のための構成要素には、窓８１１の上方に配置されたコイル８３３がある。一部の実施形態では、コイルは、開示された実施形態では使用されない。コイル８３３は、導電性材料で作成され、少なくとも１回の完全な巻きを含む。図８に示されたコイル８３３の例は、３回の巻きを含む。コイル８３３の断面は、記号で示され、「Ｘ」を有するコイルは、ページに進入する方向に巻いており、「●」を有するコイルは、ページから突き出る方向に巻いている。プラズマ生成のための構成要素は、また、コイル８３３にＲＦ電力を供給するように構成されたＲＦ電源８４１も含む。総じて、ＲＦ電源８４１は、接続８４５を通じて整合回路網８３９に接続される。整合回路網８３９は、接続８４３を通じてコイル８３３に接続される。このようにして、ＲＦ電源８４１は、コイル８３３に接続される。コイル８３３と窓８１１との間には、随意のファラデーシールド８４９が配置される。ファラデーシールド８４９は、コイル８３３に対し、相隔てられた関係に維持される。ファラデーシールド８４９は、窓８１１の真上に設置される。コイル８３３、ファラデーシールド８４９、及び窓８１１は、それぞれ、互いに平行であるように構成される。ファラデーシールドは、プロセスチャンバの誘電体窓に金属又はその他の種が堆積するのを防ぎえる。

上方サブチャンバ内に配置された１つ以上の主要ガスフロー入口８６０を通して、及び／又は１つ以上の脇ガスフロー入口８７０を通して、プロセスガス（例えば、アルゴン、Ｃ_a Ｆ _bなどの炭化水素など）が、処理チャンバに流し込まれてよい。同様に、図には明示されていないが、同様のガスフロー入口が、プロセスガスを容量結合プラズマ処理チャンバに供給するために使用されてよい。例えば１段階若しくは２段階の機械式ドライポンプ、及び／又はターボ分子ポンプ８４０などの真空ポンプが、プロセスガスをプロセスチャンバ８２４から引き出すために及びプロセスチャンバ８２４内の圧力を維持するために使用されてよい。例えば、真空ポンプは、ＡＬＤのパージ動作中にチャンバ８２４を排気するために使用されてよい。真空ポンプによって提供される真空環境の適用を選択的に制御できるように、弁制御式の導管が、真空ポンプを処理チャンバに流体的に接続するために使用されてよい。これは、操作可能なプラズマ処理中に、絞り弁（不図示）又は振り子弁（不図示）などの閉ループ制御式流量制限機器を用いてなされてよい。同様に、真空ポンプ及び弁によって制御される容量結合プラズマ処理チャンバへの流体接続が用いられてもよい。

装置の動作中は、１種類以上のプロセスガスが、ガスフロー入口８６０及び／又は８７０を通じて供給されてよい。特定の実施形態では、プロセスガスは、主要ガスフロー入口８６０を通じてのみ、又は脇ガスフロー入口８７０を通じてのみ供給されてよい。場合によっては、図に示されているガスフロー入口は、例えば、より複雑なガスフロー入口や、１つ以上のシャワーヘッドなどで置き換えられてよい。ファラデーシールド８４９及び／又は随意の格子８５０が、チャンバへのプロセスガスの配送を可能にする内部通路及び穴を含んでいてよい。ファラデーシールド８４９及び随意の格子８５０は、そのいずれか又は両方が、プロセスガスの配送のためのシャワーヘッドとして機能してよい。一部の実施形態では、液体反応物が、ひとたび気化されたらガスフロー入口８６０及び／又は８７０を通ってチャンバ内へ導入されるように、液体気化・供給システムが、チャンバ８２４の上流に配されてよい。

ＲＦ電源８４１からコイル８３３には、ＲＦ電流をコイル８３３に流れさせるための無線周波数電力が供給される。コイル８３３を流れるＲＦ電流は、コイル８３３の周囲に電磁場を生成する。この電磁場は、上方サブチャンバ８０２内に誘導電流を生成する。生成された様々なイオン及びラジカルとウエハ８１９との物理的及び化学的相互作用は、ウエハ８１９の特徴をエッチングするとともに、ウエハ８１９上に層を堆積させる。

もし、上方サブチャンバ８０２及び下方サブチャンバ８０３がともに存在するように、プラズマ格子が使用されるならば、誘導電流は、上方サブチャンバ８０２内に電子イオンプラズマを発生させるために、上方サブチャンバ８０２内に存在するガスに作用する。随意の内部プラズマ格子８５０は、下方サブチャンバ８０３内の高温電子の量を制限する。一部の実施形態では、装置は、下方サブチャンバ８０３内に存在するプラズマがイオン−イオンプラズマであるように設計及び動作される。

上方の電子−イオンプラズマ及び下方のイオン−イオンプラズマは、ともに、陽イオン及び陰イオンを含むだろうが、イオン−イオンプラズマの方が、陰イオン対陽イオンの比率が大きくなる。ポート８２２を通じて下方サブチャンバ８０３から、揮発性のエッチング及び／又は堆積副生成物が除去されてよい。本明細書で開示されるチャック８１７は、約１０℃から約８５０℃の範囲にわたる高温で動作してよい。温度は、プロセスの動作及び具体的なレシピに依存する。

チャンバ８２４は、洗浄室内又は製造設備内に設置されるときに、設備（不図示）に接続されてよい。設備は、処理ガス、真空、温度制御、及び環境粒子制御を提供する配管系統を含む。これらの設備は、対象の製造設備内に設置されるときに、チャンバ８２４に接続される。また、チャンバ８２４は、移送チャンバに接続されてよく、該チャンバは、代表的な自動化を使用してロボットがチャンバ８２４に対して半導体ウエハを出し入れすることを可能にする。

一部の実施形態では、システムコントローラ８３０（１つ以上の物理的又は論理的コントローラが挙げられる）が、処理チャンバの動作の一部又は全部を制御する。システムコントローラ８３０は、コンピュータコントローラ６５０に関連して上述された１つ以上の特性のうちの任意を含んでいてよい。

図９は、真空移送モジュール９３８（ＶＴＭ）と境界を接する様々なモジュールを伴う半導体プロセスクラスタ構造を示している。複数の貯蔵設備と処理モジュールとの間でウエハを「移送する」ための移送モジュールの配置構成は、「クラスタツール構造」システムと呼ばれてよい。ロードロック又は移送モジュールとしても知られるエアロック９３０が、ＶＴＭ９３８内に示され、該ＶＴＭ９３８は、様々な製作プロセスを実施するように個別に最適化されえる４つの処理モジュール９２０ａ〜９２０ｄを伴う。例えば、処理モジュール９２０ａ〜９２０ｄは、基板エッチング、堆積、イオン注入、ウエハ洗浄、スパッタリング、及び／又はその他の半導体プロセスを実施するように実装されてよい。一部の実施形態では、ＡＬＤと選択的エッチングとが、同じモジュール内で実施される。一部の実施形態では、ＡＬＤと選択的エッチングとが、同じツールの異なるモジュール内で実施される。基板エッチング処理モジュールは、その１つ以上（９２０ａ〜９２０ｄのうちの任意）が、本明細書で開示されるように実装されてよい、即ち、共形的な膜を堆積させるために、及びＡＬＤによって膜を選択的にエッチングするために、及びパターンをエッチングするために、及び開示される実施形態にしたがったその他の適切な機能を実現するために実装されてよい。エアロック９３０、及びプロセスモジュール９２０は、「ステーション」と呼ばれてよい。各ステーションは、それをＶＴＭ９３８につなぎ合わせるファセット９３６を有する。各ファセットの内部では、ウエハ９２６がそれぞれのステーション間で移動されるときの通過を検出するために、センサ１〜１８が使用される。

ロボット９２２が、ステーション間でウエハ９２６を移送する。一実施形態では、ロボット９２２は、１本のアームを有し、別の一実施形態では、ロボット９２２は、２本のアームを有し、各アームは、搬送のためにウエハ９２６などのウエハを拾い上げるためのエンドエフェクタ９２４を有する。ウエハ９２６をロードポートモジュール（ＬＰＭ）９４２内のカセット又は前面開閉式一体化ポッド（ＦＯＵＰ）９３４からエアロック９３０に移送するために、大気圧移送モジュール（ＡＴＭ）９４０内のフロントエンドロボット９３２が使用される。プロセスモジュール９２０内のモジュールセンタ９２８は、ウエハ９２６を置くための１つの場所である。ウエハを位置合わせするために、ＡＴＭ９４０内のアライナ９４４が使用される。

代表的な処理方法では、ＬＰＭ９４２内のＦＯＵＰ９３４の１つにウエハが入れられる。フロントエンドロボット９３２が、ウエハをＦＯＵＰ９３４からアライナ９４４に移送し、アライナ９４４は、ウエハ９２６がエッチングされる前に又は処理される前に正しく中心合わせされることを可能にする。位置を揃えられた後、ウエハ９２６は、フロントエンドロボット９３２によってエアロック９３０内へ移動される。エアロック９３０は、ＡＴＭとＶＴＭとの間で環境を一致させる機能を有するので、ウエハ９２６は、損傷されることなく２つの圧力環境間で移動することができる。エアロックモジュール９３０から、ウエハ９２６は、ロボット９２２によってＶＴＭ９３８を経てプロセスモジュール９２０ａ〜３２０ｄの１つに移動される。このウエハ移動を実現するために、ロボット９２２は、その各アーム上のエンドエフェクタ９２４を使用する。ウエハ９２６は、処理されると、ロボット９２２によってプロセスモジュール９２０ａ〜９２０ｄからエアロックモジュール９３０へ移動される。ここから、ウエハ９２６は、フロントエンドロボット９３２によってＦＯＵＰ９３４の１つ又はアライナ９４４へ移動されてよい。

なお、留意すべきは、ウエハの移動を制御しているコンピュータが、クラスタ構造の内部にあること、又はクラスタ構造の外の生産現場内にあること、又は遠隔地にあってネットワークを通じてクラスタ構造に接続することが可能であることである。図７に関連して上述されたコントローラが、図９のツールに実装されてよい。

実験
ＡＬＤを使用して堆積された、ホウ素をドープされた酸化シリコン膜及びリンをドープされた酸化シリコン膜に対し、並びにＡＬＤを使用して堆積された、ドープされなかった（以下、「非ドープ」と呼ぶ）酸化シリコン膜に対し、実験が実施された。

膜は、２００℃の堆積温度で約５００Åの厚さに堆積された。エッチング速度を決定するために、膜は、ＣＦ₄／ＣＨＦ₃エッチング化学剤に暴露された。エッチングは、ＩＣＰリアクタの中で７０Ｖ_bのバイアス電圧によって６００Ｗのプラズマ電力で点火されたプラズマを使用して、５０℃及び５ミリトールで１５秒にわたって実施された。スピンコートされた炭素材料に対するエッチング選択性について、推定されるエッチング選択性が計算された。結果は、表１に示されている。

リンドープ膜のエッチング速度は、非ドープＳｉＯ₂のエッチング速度よりも遅かった。ホウ素ドープ膜のエッチング速度も、より大きな差で、非ドープＳｉＯ₂のエッチング速度よりも遅かった。これらの結果は、スピンコートされた炭素材料に対するドープ酸化シリコン材料のエッチング選択性が向上され、スピンコートされた炭素材料のエッチング速度が非ドープ酸化シリコン材料に対するよりもドープ酸化シリコン材料に対する方が速くなるだろうことを、示唆している。

結論
以上の実施形態は、理解を明確にする目的で幾分詳細に説明されてきたが、特定の変更及び修正が、添付の特許請求の範囲内でなされてよいことが明らかである。本実施形態のプロセス、システム、及び装置を実現する多くの代替のやり方があることが、留意されるべきである。したがって、本実施形態は、例示的であって限定的ではないと見なされ、これらの実施形態は、本明細書で与えられた詳細に限定されない。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１：
ポジ型パターニングを使用して基板のパターニングを行う方法であって、
（ａ）パターニングされたコア材料であるパターンコア材料を有する基板を提供し、
（ｂ）前記パターンコア材料の上に、ドーピングされたスペーサであるドープスペーサを共形的に堆積させ、
（ｃ）前記ドープスペーサのエッチング速度が前記パターンコア材料のエッチング速度の約５倍から約２０倍の間の速さであるエッチング速度で前記パターンコア材料を前記ドープスペーサに対して選択的にエッチングして、マスクを形成し、
（ｄ）前記マスクを使用してターゲット層をエッチングする、
ことを備える方法。
適用例２：
請求項１の方法であって、
前記ドープスペーサの堆積は、１枚以上の酸化シリコン層を堆積させ、１枚以上のドーパント酸化物層を堆積させる、ことを含み、前記ドーパントは、ホウ素、ガリウム、リン、アルミニウム、及びヒ素からなる群より選択される、方法。
適用例３：
適用例１の方法であって、
前記ドープスペーサの堆積は、
（ｉ）前記基板の表面を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、シリコン含有前駆体の第１の投入に前記基板を暴露し、
（ii）前記基板を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、ドーパント前駆体の第２の投入に前記基板を暴露して、前記シリコン含有前駆体と前記ドーパントとで部分的に飽和された表面を前記基板の前記表面上に形成し、
（iii）前記基板を酸化剤に暴露して、共形のドープ酸化シリコン材料を形成する、
ことを含む、方法。
適用例４：
適用例１の方法であって、
前記ドープスペーサは、約１×１０ ²⁰ 原子／ｃｃから約２×１０ ²² 原子／ｃｃ間のドーパント密度を有する、方法。
適用例５：
適用例１の方法であって、
前記ドープスペーサは、１枚以上の酸化ゲルマニウム層を堆積させることによって堆積されるゲルマニウム含有材料を含み、前記ドープスペーサは、リン又はアルゴンでドーピングされる、方法。
適用例６：
適用例２の方法であって、更に、
前記ドープスペーサを堆積させた後で、かつ前記パターンコア材料を選択的にエッチングする前に、約４００℃未満の温度で前記基板にアニーリングを施すことを備える方法。
適用例７：
適用例２の方法であって、
前記ドーパントは、ホウ素であり、前記１枚以上のドーパント酸化物層の堆積は、ＴＭＢ（トリメチルホウ酸塩）、ＴＥＢ（トリエチルホウ酸塩）、Ｂ ₂ Ｈ ₆ （ジボラン）、トリメチルボラン、トリエチルボラン、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるドーパント前駆体に前記基板を暴露することを含む、方法。
適用例８：
適用例２の方法であって、
前記ドーパントは、リンであり、前記１枚以上のドーパント酸化物層の堆積は、リン酸トリエチル（ＴＥＰＯ）（ＰＯ（ＯＣ ₂ Ｈ ₅ ） ₃ ）、リン酸トリメチル（ＴＭＰＯ）（ＰＯ（ＯＣＨ ₃ ） ₃ ）、亜リン酸トリメチル（ＴＭＰｉ）（Ｐ（ＯＣＨ ₃ ） ₃ ）、トリスジメチルアミノリン（ＴＤＭＡＰ）（（（ＣＨ ₃ ） ₂ Ｎ） ₃ Ｐ）、三塩化リン（ＰＣｌ ₃ ）、トリスメチルシルキルホスフィン（ＴＭＳＰ）（Ｐ（Ｓｉ（ＣＨ ₃ ） ₃ ） ₃ ）、及びオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ ₃ ）からなる群より選択されるドーパント前駆体に前記基板を暴露することを含む、方法。
適用例９：
適用例１ないし８のいずれか一項の方法であって、
前記パターンコア材料は、フッ化炭素ガスに前記基板を暴露し、プラズマを点火させることによって、エッチングされる、方法。
適用例１０：
適用例１ないし８のいずれか一項の方法であって、
前記形成されるマスクは、約５０ｎｍ未満のピッチを有する、方法。
適用例１１：
適用例１ないし８のいずれか一項の方法であって、
前記ドープスペーサは、約５０℃から約２００℃の間の基板温度で堆積される、方法。
適用例１２：
適用例１ないし８のいずれか一項の方法であって、
前記ドープスペーサは、５０Åから３００Åの間の厚さに堆積される、方法。
適用例１３：
適用例１ないし８のいずれか一項の方法であって、
前記パターンコア材料は、炭素を含む、方法。
適用例１４：
適用例３の方法であって、
前記酸化剤は、酸素、二酸化炭素、水、亜酸化窒素、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、方法。
適用例１５：
適用例３の方法であって、
前記酸化剤への前記基板の暴露は、アルゴン、窒素、及びヘリウムからなる群より選択される不活性ガスを流すことを含む、方法。
適用例１６：
適用例３の方法であって、
前記基板を収容しているプロセスチャンバが、（ｉ）の実施と（ii）の実施との間でパージされる、方法。
適用例１７：
適用例９の方法であって、
前記フッ化炭素ガスは、ＣＦ ₄ 、ＣＨＦ ₃ 、ＣＨ ₂ Ｆ ₂ 、及びＣＨ ₃ Ｆからなる群より選択される、方法。
適用例１８：
基板のパターニングを行うための装置であって、
（ｅ）１つ以上のプロセスチャンバと、
（ｆ）前記１つ以上のプロセスチャンバ及び関連の流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス入り口と、
（ｇ）低周波数無線周波（ＬＦ・ＲＦ）発生器と、
（ｈ）高周波数無線周波（ＨＦ・ＲＦ）発生器と、
（ｉ）少なくとも１つのプロセッサ、及びメモリを有するコントローラであって、
前記少なくとも１つのプロセッサ、及び前記メモリは、互いに通信可能式に接続され、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記流量制御ハードウェア、前記ＬＦ・ＲＦ発生器、及び前記ＨＦ・ＲＦ発生器に少なくとも動作可能式に接続され、
前記メモリは、
（ｉ）コア材料の上に、１枚以上の酸化シリコン層を堆積させ、
（ii）酸化ホウ素、酸化ガリウム、酸化リン、酸化アルミニウム、及び酸化ヒ素とからなる群より選択される１枚以上のドーパント酸化物層を堆積させて、ドープスペーサ材料を形成し、
（iii）前記ドープスペーサ材料のエッチング速度が前記コア材料のエッチング速度の約５倍から約２０倍の速さであるエッチング速度で前記ドープスペーサ材料に対して前記コア材料を選択的にエッチングして、マスクを形成し、
（iv）前記マスクを使用してターゲット層をエッチングする、
ように、前記少なくとも１つのプロセッサを制御して、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦ・ＲＦ発生器、及び前記ＬＦ・ＲＦ発生器を少なくとも制御するための、コンピュータ実行可能命令を格納する、
コントローラと、
を備える装置。
適用例１９：
基板のパターニングを行うための装置であって、
（ａ）１つ以上のプロセスチャンバと、
（ｂ）前記１つ以上のプロセスチャンバ及び関連の流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス入り口と、
（ｃ）低周波数無線周波（ＬＦ・ＲＦ）発生器と、
（ｄ）高周波数無線周波（ＨＦ・ＲＦ）発生器と、
（ｅ）少なくとも１つのプロセッサ、及びメモリを有するコントローラであって、
前記少なくとも１つのプロセッサ、及び前記メモリは、互いに通信可能式に接続され、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記流量制御ハードウェア、前記ＬＦ・ＲＦ発生器、及び前記ＨＦ・ＲＦ発生器に少なくとも動作可能式に接続され、
前記メモリは、
（ｉ）
ｉ 前記基板の表面を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、シリコン含有前駆体の第１の投入を導入し、
ii 前記基板の前記表面を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、ドーパント前駆体の第２の投入を導入して、前記シリコン含有前駆体と前記ドーパントとで部分的に飽和された表面を前記基板の前記表面上に形成し、
iii 酸化剤を導入して、ドープスペーサ材料を形成する、
ことによって、コア材料の上にドープスペーサ材料を堆積させ、
（ii）前記ドープスペーサ材料のエッチング速度が前記コア材料のエッチング速度の約５倍から約２０倍の速さであるエッチング速度で前記ドープスペーサ材料に対して前記コア材料を選択的にエッチングして、マスクを形成し、
（iii）前記マスクを使用してターゲット層をエッチングする、
ように、前記少なくとも１つのプロセッサを制御して、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦ ＲＨ発生器、及び前記ＬＦ・ＲＦ発生器を少なくとも制御するための、コンピュータ実行可能命令を格納する、
コントローラと、
を備える装置。

Claims (18)

1. ポジ型パターニングを使用して基板のパターニングを行う方法であって、
   （ａ）パターニングされた、炭素を含むコア材料である、炭素含有パターンコア材料を有する基板を提供し、
   （ｂ）前記炭素含有パターンコア材料の上に、ドーピングされたスペーサであって、ホウ素、ガリウム、リン、アルミニウム、またはヒ素、を含むドープスペーサを共形的に堆積させ、
   （ｃ）前記炭素含有パターンコア材料のエッチング速度が前記ドープスペーサのエッチング速度の約５倍から約２０倍の間の速さであるエッチング速度で前記炭素含有パターンコア材料を前記ドープスペーサに対して選択的にエッチングして、マスクを形成し、
   （ｄ）前記マスクを使用してターゲット層をエッチングする、
   ことを備える方法。
2. ポジ型パターニングを使用して基板のパターニングを行う方法であって、
   （ａ）パターニングされた、炭素を含むコア材料である、炭素含有パターンコア材料を有する基板を提供し、
   （ｂ）前記炭素含有パターンコア材料の上に、ドーピングされたスペーサであるドープスペーサを共形的に堆積させ、前記堆積は、１枚以上の酸化シリコン層を堆積させ、１枚以上のドーパント酸化物層を堆積させる、ことを含み、前記ドーパントは、ホウ素、ガリウム、リン、アルミニウム、及びヒ素からなる群より選択され、
   （ｃ）前記炭素含有パターンコア材料のエッチング速度が前記ドープスペーサのエッチング速度の約５倍から約２０倍の間の速さであるエッチング速度で前記炭素含有パターンコア材料を前記ドープスペーサに対して選択的にエッチングして、マスクを形成し、
   （ｄ）前記マスクを使用してターゲット層をエッチングする、
   ことを備える方法。
3. ポジ型パターニングを使用して基板のパターニングを行う方法であって、
   （ａ）パターニングされた、炭素を含むコア材料である、炭素含有パターンコア材料を有する基板を提供し、
   （ｂ）前記炭素含有パターンコア材料の上に、ドーピングされたスペーサであるドープスペーサを共形的に堆積させ、前記堆積は、
   （ｉ）前記基板の表面を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、シリコン含有前駆体の第１の投入に前記基板を暴露し、
   （ｉｉ）前記基板を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、ドーパント前駆体の第２の投入に前記基板を暴露して、前記シリコン含有前駆体と前記ドーパント前駆体とで部分的に飽和された表面を前記基板の前記表面上に形成し、
   （ｉｉｉ）前記基板を酸化剤に暴露して、共形のドープ酸化シリコン材料を形成する、
   ことを含み、
   （ｃ）前記炭素含有パターンコア材料のエッチング速度が前記ドープスペーサのエッチング速度の約５倍から約２０倍の間の速さであるエッチング速度で前記炭素含有パターンコア材料を前記ドープスペーサに対して選択的にエッチングして、マスクを形成し、
   （ｄ）前記マスクを使用してターゲット層をエッチングする、
   ことを備える方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、
   前記ドープスペーサは、約１×１０²⁰原子／ｃｃから約２×１０²²原子／ｃｃ間のドーパント密度を有する、方法。
5. ポジ型パターニングを使用して基板のパターニングを行う方法であって、
   （ａ）パターニングされた、炭素を含むコア材料である、炭素含有パターンコア材料を有する基板を提供し、
   （ｂ）前記炭素含有パターンコア材料の上に、ドーピングされたスペーサであるドープスペーサを共形的に堆積させ、前記ドープスペーサは、１枚以上の酸化ゲルマニウム層を堆積させることによって堆積されるゲルマニウム含有材料を含み、前記ドープスペーサは、リン又はアルゴンでドーピングされ、
   （ｃ）前記炭素含有パターンコア材料のエッチング速度が前記ドープスペーサのエッチング速度の約５倍から約２０倍の間の速さであるエッチング速度で前記炭素含有パターンコア材料を前記ドープスペーサに対して選択的にエッチングして、マスクを形成し、
   （ｄ）前記マスクを使用してターゲット層をエッチングする、
   ことを備える方法。
6. 請求項２に記載の方法であって、更に、
   前記ドープスペーサを堆積させた後で、かつ前記炭素含有パターンコア材料を選択的にエッチングする前に、約４００℃未満の温度で前記基板にアニーリングを施すことを備える方法。
7. 請求項２に記載の方法であって、
   前記ドーパントは、ホウ素であり、前記１枚以上のドーパント酸化物層の堆積は、ＴＭＢ（トリメチルホウ酸塩）、ＴＥＢ（トリエチルホウ酸塩）、Ｂ₂Ｈ₆（ジボラン）、トリメチルボラン、トリエチルボラン、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるドーパント前駆体に前記基板を暴露することを含む、方法。
8. 請求項２に記載の方法であって、
   前記ドーパントは、リンであり、前記１枚以上のドーパント酸化物層の堆積は、リン酸トリエチル（ＴＥＰＯ）（ＰＯ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、リン酸トリメチル（ＴＭＰＯ）（ＰＯ（ＯＣＨ₃）₃）、亜リン酸トリメチル（ＴＭＰｉ）（Ｐ（ＯＣＨ₃）₃）、トリスジメチルアミノリン（ＴＤＭＡＰ）（（（ＣＨ₃）₂Ｎ）₃Ｐ）、三塩化リン（ＰＣｌ₃）、トリスメチルシルキルホスフィン（ＴＭＳＰ）（Ｐ（Ｓｉ（ＣＨ₃）₃）₃）、及びオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ₃）からなる群より選択されるドーパント前駆体に前記基板を暴露することを含む、方法。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法であって、
   前記炭素含有パターンコア材料は、フッ化炭素ガスに前記基板を暴露し、プラズマを点火させることによって、エッチングされる、方法。
10. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記形成されるマスクは、約５０ｎｍ未満のピッチを有する、方法。
11. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記ドープスペーサは、約５０℃から約２００℃の間の基板温度で堆積される、方法。
12. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記ドープスペーサは、５０Åから３００Åの間の厚さに堆積される、方法。
13. 請求項３に記載の方法であって、
    前記酸化剤は、酸素、二酸化炭素、水、亜酸化窒素、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、方法。
14. 請求項３に記載の方法であって、
    前記酸化剤への前記基板の暴露は、アルゴン、窒素、及びヘリウムからなる群より選択される不活性ガスを流すことを含む、方法。
15. 請求項３に記載の方法であって、
    前記基板を収容しているプロセスチャンバが、（ｉ）の実施と（ｉｉ）の実施との間でパージされる、方法。
16. 請求項９に記載の方法であって、
    前記フッ化炭素ガスは、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、ＣＨ₂Ｆ₂、及びＣＨ₃Ｆからなる群より選択される、方法。
17. 基板のパターニングを行うための装置であって、
    （ａ）１つ以上のプロセスチャンバと、
    （ｂ）前記１つ以上のプロセスチャンバ及び関連の流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス入り口と、
    （ｃ）低周波数無線周波（ＬＦ・ＲＦ）発生器と、
    （ｄ）高周波数無線周波（ＨＦ・ＲＦ）発生器と、
    （ｅ）少なくとも１つのプロセッサ、及びメモリを有するコントローラであって、
    前記少なくとも１つのプロセッサ、及び前記メモリは、互いに通信可能式に接続され、
    前記少なくとも１つのプロセッサは、前記流量制御ハードウェア、前記ＬＦ・ＲＦ発生器、及び前記ＨＦ・ＲＦ発生器に少なくとも動作可能式に接続され、
    前記メモリは、
    （ｉ）コア材料の上への１枚以上の酸化シリコン層の堆積を生じさせ、
    （ｉｉ）酸化ホウ素、酸化ガリウム、酸化リン、酸化アルミニウム、及び酸化ヒ素とからなる群より選択される１枚以上のドーパント酸化物層の堆積を生じさせて、ドープスペーサ材料を形成し、
    （ｉｉｉ）前記コア材料のエッチング速度が前記ドープスペーサ材料のエッチング速度の約５倍から約２０倍の速さであるエッチング速度による前記ドープスペーサ材料に対する前記コア材料の選択的なエッチングを生じさせて、マスクを形成し、
    （ｉｖ）前記マスクを使用してターゲット層のエッチングを生じさせる、
    ように、前記少なくとも１つのプロセッサを制御して、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦ・ＲＦ発生器、及び前記ＬＦ・ＲＦ発生器を少なくとも制御するための、コンピュータ実行可能命令を格納する、
    コントローラと、
    を備える装置。
18. 基板のパターニングを行うための装置であって、
    （ａ）１つ以上のプロセスチャンバと、
    （ｂ）前記１つ以上のプロセスチャンバ及び関連の流量制御ハードウェアへの１つ以上のガス入り口と、
    （ｃ）低周波数無線周波（ＬＦ・ＲＦ）発生器と、
    （ｄ）高周波数無線周波（ＨＦ・ＲＦ）発生器と、
    （ｅ）少なくとも１つのプロセッサ、及びメモリを有するコントローラであって、
    前記少なくとも１つのプロセッサ、及び前記メモリは、互いに通信可能式に接続され、
    前記少なくとも１つのプロセッサは、前記流量制御ハードウェア、前記ＬＦ・ＲＦ発生器、及び前記ＨＦ・ＲＦ発生器に少なくとも動作可能式に接続され、
    前記メモリは、
    （ｉ）
    ｉ 前記基板の表面を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、シリコン含有前駆体の第１の投入を導入し、
    ｉｉ 前記基板の前記表面を飽和させるのに十分でない持続時間にわたり、ドーパント前駆体の第２の投入を導入して、前記シリコン含有前駆体と前記ドーパント前駆体とで部分的に飽和された表面を前記基板の前記表面上に形成し、
    ｉｉｉ 酸化剤を導入して、ドープスペーサ材料を形成する、
    ことによって、コア材料の上へのドープスペーサ材料の堆積を生じさせ、
    （ｉｉ）前記コア材料のエッチング速度が前記ドープスペーサ材料のエッチング速度の約５倍から約２０倍の速さであるエッチング速度で前記ドープスペーサ材料に対する前記コア材料の選択的なエッチングを生じさせて、マスクを形成し、
    （ｉｉｉ）前記マスクを使用してターゲット層のエッチングを生じさせる、
    ように、前記少なくとも１つのプロセッサを制御して、前記流量制御ハードウェア、前記ＨＦ・ＲＦ発生器、及び前記ＬＦ・ＲＦ発生器を少なくとも制御するための、コンピュータ実行可能命令を格納する、
    コントローラと、
    を備える装置。

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