特表 2022-534897 層及び／又は基板を形成及びパターニングする方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-04

(54)【発明の名称】層及び／又は基板を形成及びパターニングする方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20220728BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 521

G03F7/20 501

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021569896

(86)(22)【出願日】2020-04-21

(85)【翻訳文提出日】2022-01-19

(86)【国際出願番号】 US2020029073

(87)【国際公開番号】W WO2020242645

(87)【国際公開日】2020-12-03

(31)【優先権主張番号】62/852,944

(32)【優先日】2019-05-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/853,500

(32)【優先日】2020-04-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】コシザワ， タケヒト

(72)【発明者】

【氏名】チェン， ルイ

(72)【発明者】

【氏名】シン， テジンダー

(72)【発明者】

【氏名】押尾 英隆

【テーマコード（参考）】

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H197AB12

2H197AB13

2H197HA03

(57)【要約】

一実施形態は、半導体処理のための特徴を形成する方法である。基板に第１のマンドレル及び第２のマンドレルが形成される。第１のマンドレルの第１の側壁に沿って第１のスペーサが形成され、第２のマンドレルの第２の側壁に沿って第２のスペーサが形成される。第１のスペーサと第２のスペーサとの間に間隙が画定される。間隙は間隙充填材料で充填される。幾つかの実施例では、間隙充填材料は、ドープされたシリコン材料を含む。幾つかの実施例では、第１のスペーサ及び第２のスペーサはそれぞれ、ドープされたシリコン材料を含む。
【選択図】図３Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体処理のための特徴を形成する方法であって、
基板に第１のマンドレル及び第２のマンドレルを形成することと、
前記第１のマンドレルの第１の側壁に沿って第１のスペーサを形成し、前記第２のマンドレルの第２の側壁に沿って第２のスペーサを形成することであって、前記第１のスペーサと前記第２のスペーサとの間に間隙が画定される、ことと、
ドープされたシリコン材料を含む間隙充填材料で前記間隙を充填することと、
を含む方法。

【請求項2】

前記第１のマンドレル及び前記第２のマンドレルはそれぞれ炭素である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

湿式エッチングプロセスによって前記第１のスペーサ及び前記第２のスペーサを選択的に除去することを更に含み、前記湿式エッチングプロセスは前記間隙充填材料をエッチングしない、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記間隙が前記間隙充填材料によってシームレスに充填されている、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記ドープされたシリコン材料が、ホウ素濃度が１０^２０ｃｍ^－３から１０^２４ｃｍ^－３の間のホウ素がドープされたシリコンである、請求項３に記載の方法。

【請求項6】

前記第１のスペーサ及び前記第２のスペーサはそれぞれアモルファスシリコンである、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記湿式エッチングプロセスは、アルカリ又はアルカリ性エッチャントを含むエッチング液を含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記第１のスペーサ及び前記第２のスペーサはそれぞれ、低温で堆積された酸化ケイ素である、請求項５に記載の方法。

【請求項9】

前記ドープされたシリコン材料は、炭素がドープされたシリコンである、請求項３に記載の方法。

【請求項10】

前記炭素がドープされたシリコンは、流動性ＣＶＤ（ＦＣＶＤ）によって堆積される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第１のスペーサ及び前記第２のスペーサはそれぞれアモルファスシリコンである、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

半導体処理のための特徴を形成する方法であって、
基板に第１のマンドレル及び第２のマンドレルを形成することと、
前記第１のマンドレルの第１の側壁に沿って第１のスペーサを形成し、前記第２のマンドレルの第２の側壁に沿って第２のスペーサを形成することであって、前記第１のスペーサと前記第２のスペーサとの間に間隙が画定され、前記第１のスペーサ及び前記第２のスペーサはそれぞれドープされたシリコン材料を含む、ことと、
間隙充填材料で前記間隙を充填することと、
を含む方法。

【請求項13】

半導体処理のための特徴を形成する方法であって、
基板に第１のマンドレル及び第２のマンドレルを形成することであって、前記第１のマンドレル及び前記第２のマンドレルは、前記基板に沿った第１の方向に平行に延在する、ことと、
前記第１のマンドレルの第１の側壁に沿って第１のスペーサを形成し、前記第２のマンドレルの第２の側壁に沿って第２のスペーサを形成することであって、前記第１のスペーサと前記第２のスペーサとの間に第１の間隙が画定される、ことと、
前記第１の間隙を第１の間隙充填材料で充填することであって、（ｉ）前記第１のスペーサ及び前記第２のスペーサ、並びに（ｉｉ）前記第１の間隙充填材料のうちの少なくとも１つが、ホウ素がドープされたシリコンである、ことと、
前記第１のマンドレル、前記第２のマンドレル、前記第１のスペーサ、前記第２のスペーサ、及び前記第１の間隙充填材料上にわたって、第３のマンドレル及び第４のマンドレルを形成することであって、前記第３のマンドレル及び前記第４のマンドレルは、前記第１の方向と交差する前記基板に沿った第２の方向に平行に延在する、ことと、
前記第３のマンドレルの第３の側壁に沿って第３のスペーサを形成し、前記第４のマンドレルの第４の側壁に沿って第４のスペーサを形成することであって、前記第３のスペーサと前記第４のスペーサとの間に第２の間隙が画定される、ことと、
（ｉ）前記第２の間隙を通して露出した前記第１の間隙充填材料、又は（ｉｉ）前記第２の間隙を通して露出した前記第１のマンドレル及び前記第２のマンドレル、のそれぞれの部分を除去することと、
第２の間隙充填材料で前記第２の間隙を充填することと、
前記第３のマンドレル及び前記第４のマンドレルを除去することであって、前記第３のマンドレル及び前記第４のマンドレルを除去することによって、それぞれの第３の間隙が形成される、ことと、
（ｉ）前記第３の間隙を通して露出した前記第１の間隙充填材料、又は（ｉｉ）前記第３の間隙を通して露出した前記第１のマンドレル及び前記第２のマンドレル、の他方のそれぞれの部分を除去することと、
を含む方法。

【請求項14】

前記第１のスペーサ及び前記第２のスペーサは、ホウ素がドープされたシリコンである、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記第１の間隙充填材料は、ホウ素がドープされたシリコンである、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示の例は、概して、層を形成すること、及び層及び／又は基板に特徴及び／又は開口部をパターニングすることに関する。具体的には、本開示の実施形態は、精密な寸法制御で層及び／又は基板に特徴及び／又は開口部をパターニングする方法を提供する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］マルチパターニング技法は、フォトリソグラフィにおいて、特徴の密度や精度を高めるために開発された技術である。例えば、ダブルパターニングリソグラフィ（ＤＰＬ）は、解像度の向上に有効な技法である。ＤＰＬは、ピッチ分割によって理論的に解像度を２倍にする。幾つかの実装態様におけるＤＰＬでは、露光とエッチングのステップを２回に分けて行う（Ｌｉｔｈｏ－ｅｔｃｈ－ｌｉｔｈｏ－ｅｔｃｈ、又はＬＥＬＥ又はＬ２Ｅ２）。ＤＰＬは、特に２０ｎｍ世代の技術に適しており、１４ｎｍ技術以降への微細化に向けた有望な解決策の候補の一つである。特徴の幅が縮小していくにつれ、特徴密度を高めるために、半導体チップの積層において特徴のアスペクト比（深さ÷幅）が大きくなっていく。トレンチを充填する際、トレンチが広くて浅ければ、トレンチを完全に充填することは比較的容易である。しかし、トレンチのアスペクト比が大きくなると、トレンチの開口部が「ピンチオフ」して、トレンチ内にボイド（欠陥等）が形成される可能性が高くなる。

【0003】

［０００３］ゲートパターンとシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）領域を確実に形成することは、集積回路の成功にとって重要である。回路の高密度化の要求が高まるにつれ、デバイスの特徴サイズを小さくするだけでなく、高アスペクト比の要求に伴い、デバイス間のアイソレーション構造のサイズを小さくする必要がある。欠陥を最小限に抑えながらアイソレーション構造の誘電体材料でトレンチを充填するために、多くの異なるプロセス技法と材料の選択が開発されてきた。プロセス制御が不十分だと、構造プロファイルが不規則になったり、トレンチに欠陥が発生したり、トレンチが早く閉じてしまい、トレンチに誘電体材料を充填する際にボイド又は空隙が発生したりする。

【発明の概要】

【0004】

［０００４］一実施形態では、半導体処理のための特徴を形成する方法が提供される。基板に第１のマンドレル及び第２のマンドレルが形成される。第１のマンドレルの第１の側壁に沿って第１のスペーサが形成され、第２のマンドレルの第２の側壁に沿って第２のスペーサが形成される。第１のスペーサと第２のスペーサとの間に間隙が画定される。間隙は間隙充填材料で充填される。間隙充填材料は、ドープされたシリコン材料を含む。

【0005】

［０００５］別の実施形態では、半導体処理のための特徴を形成する方法が提供される。基板に第１のマンドレル及び第２のマンドレルが形成される。第１のマンドレルの第１の側壁に沿って第１のスペーサが形成され、第２のマンドレルの第２の側壁に沿って第２のスペーサが形成される。第１のスペーサと第２のスペーサとの間に間隙が画定される。第１のスペーサ及び第２のスペーサはそれぞれドープされたシリコン材料を含む。間隙は間隙充填材料で充填される。

【0006】

［０００６］更に別の実施形態では、半導体処理のための特徴を形成する方法が提供される。基板に第１のマンドレル及び第２のマンドレルが形成される。第１のマンドレル及び第２のマンドレルは、基板に沿った第１の方向に平行に延在する。第１のマンドレルの第１の側壁に沿って第１のスペーサが形成され、第２のマンドレルの第２の側壁に沿って第２のスペーサが形成される。第１のスペーサと第２のスペーサとの間に第１の間隙が画定される。第１の間隙が第１の間隙充填材料で充填される。（ｉ）第１のスペーサ及び第２のスペーサ、並びに（ｉｉ）第１の間隙充填材料のうちの少なくとも１つが、ホウ素がドープされたシリコンである。第１のマンドレル、第２のマンドレル、第１のスペーサ、第２のスペーサ、及び第１の間隙充填材料上及び全体に、第３のマンドレル及び第４のマンドレルが形成される。第３のマンドレル及び第４のマンドレルは、第１の方向と交差する基板に沿った第２の方向に平行に延在する。第３のマンドレルの第３の側壁に沿って第３のスペーサが形成され、第４のマンドレルの第４の側壁に沿って第４のスペーサが形成される。第３のスペーサと第４のスペーサとの間に第２の間隙が画定される。（ｉ）第２の間隙を通して露出した第１の間隙充填材料、又は（ｉｉ）第２の間隙を通して露出した第１のマンドレル及び第２のマンドレルのそれぞれの部分が除去される。第２の間隙が第２の間隙充填材料で充填される。第３のマンドレル及び第４のマンドレルが除去される。第３のマンドレル及び第４のマンドレルを除去することによって、それぞれの第３の間隙が形成される。（ｉ）第３の間隙を通して露出した第１の間隙充填材料、又は（ｉｉ）第３の間隙を通して露出した第１のマンドレル及び第２のマンドレルの他方のそれぞれの部分が除去される。

【0007】

［０００７］上述した本開示の実施形態の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を単に示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】幾つかの実施例に係る自己整合型マルチパターニング（ＳＡＭＰ）プロセス中の構造を示す図である。

【図2】幾つかの実施例に係る自己整合型マルチパターニング（ＳＡＭＰ）プロセス中の構造を示す図である。

【図3】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係る自己整合型マルチパターニング（ＳＡＭＰ）プロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図4】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係る自己整合型マルチパターニング（ＳＡＭＰ）プロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図5】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係る自己整合型マルチパターニング（ＳＡＭＰ）プロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図6】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係る自己整合型マルチパターニング（ＳＡＭＰ）プロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図7】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係る自己整合型マルチパターニング（ＳＡＭＰ）プロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図8】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係る自己整合型マルチパターニング（ＳＡＭＰ）プロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図9】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係る自己整合型マルチパターニング（ＳＡＭＰ）プロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図10】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係るＳＡＭＰプロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図11】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係るＳＡＭＰプロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図12】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係るＳＡＭＰプロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図13】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係るＳＡＭＰプロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図14】Ａ～Ｅは、幾つかの実施例に係るＳＡＭＰプロセス中のそれぞれの構造を示す様々な図である。

【図15】幾つかの実施例に係る、第１のパターニングされたマンドレル及び第１の間隙充填材料のカットセグメントのパターンのレイアウトを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［００１１］理解を容易にするために、可能な限り、図面に共通の同一要素を示すのに同一の参照番号を使用している。一実施形態に開示された要素は、具体的な詳述なしに他の実施形態に有益に用いられ得ると考えられる。

【0010】

［００１２］本明細書に記載の実施形態は、半導体プロセスにおいて材料及び特徴をパターニングする方法を提供するものである。自己整合型マルチパターニング（ＳＡＭＰ）プロセスは、所望の材料が間隙充填材料及び／又はスペーサの材料として使用され得るところで実行され得る。ＳＡＭＰプロセスは、１４ナノメートル以下等の所望の小さい寸法のナノ構造を製造するために使用され得る。ＳＡＭＰプロセスは、特徴又はパターンを材料層及び／又は基板に転写するために使用され得る。幾つかの実施例では、ＳＡＭＰプロセスで実装される間隙充填材料は、ドープされたシリコン材料を含む。ドープされたシリコン材料は、ホウ素がドープされたシリコン（Ｓｉ：Ｂ）又は炭素がドープされたシリコン（ＳｉＣ）等のＩＩＩ族、ＩＶ族、又はＶ族のドープされたシリコン材料であり得る。幾つかの実施例では、ＳＡＭＰプロセスで実装されるスペーサ層、及びスペーサ層から続いて形成されるスペーサは、ドープされたシリコン材料を含む。ドープされたシリコン材料は、ホウ素がドープされたシリコン（Ｓｉ：Ｂ）等のＩＩＩ族、ＩＶ族、又はＶ族のドープされたシリコン材料であり得る。

【0011】

［００１３］様々な異なる実施例を以下に説明する。プロセスフロー又はシステムにおいて異なる実施例の複数の特徴を一緒に説明することがあるが、複数の特徴はそれぞれ、別々に又は個別に、及び／又は、異なるプロセスフロー又は異なるシステムにおいて実装され得る。更に、様々なプロセスフローを順番に実行されるものとして説明しているが、他の実施例は、異なる順序で、及び／又は、より多くの又は少ない工程で、プロセスフローを実行し得る。

【0012】

［００１４］概略的なプロセスを、様々な図を参照しながら以下に説明する。第１の概略的なプロセスフローを、図１、２、及び３Ａ～３Ｅから９Ａ～９Ｅの文脈で説明し、第２の概略的なプロセスフローを、図１、２、３Ａ～３Ｅから４Ａ～４Ｅ、及び１０Ａ～１０Ｅから１４Ａ～１４Ｅの文脈で説明する。様々な例示的な処理技法及び材料を、これらの概略的なプロセスフローの文脈で説明する。当業者であれば、他の実施例で実行可能な様々な他の技法及び材料が容易に理解できるであろう。プロセスフローは、層及び／又は基板における任意の適切な構造をパターニングするために使用され得る。幾つかの実施例では、プロセスフローは、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）等のシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）のパターンを基板に形成するために実行される。

【0013】

［００１５］第１の概略的なプロセスフローから開始する。図１は、マンドレル及びスペーサ層の形成後の構造の断面図である。図１の断面はＸ方向に沿ったものであり、これを後にレイアウト図の文脈で示す。図１は、基板３０と、下層３２と、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃと、第１のスペーサ層３６とを示す図である。基板３０は、バルク基板、セミコンダクタオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板等、任意の適切な半導体基板を含み得る。幾つかの実施例では、基板３０は、バルクシリコンウエハである。基板のサイズの例としては、直径２００ｍｍ、直径３５０ｍｍ、直径４００ｍｍ、及び直径４５０ｍｍ等が挙げられる。基板３０は、幾つかの実施例では、半導体基板に形成された任意の層及び／又は構造を含み得る。例えば、層間誘電体、金属間誘電体、エッチング停止層、及び／又は任意の他の誘電体層を含む誘電体層を半導体基板に形成することができ、更に、金属ライン、ビア、ゲート構造等の任意の他の構造を含むことができる。

【0014】

［００１６］下層３２は、基板３０に配置されている。下層３２は、例えば、マスクとして使用することができる任意の適切な材料であり得る。幾つかの実施例では、下層３２は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、更にシリコンリッチであり得る酸化ケイ素（ＳｉＯ）（例えば、シリコンリッチ酸化物）等、又はそれらの組み合わせである、又はそれらを含む。下層３２は、下層３２とその上に続いて形成される適切な層との間でエッチング選択性を提供する任意の適切な材料であり得る。下層３２は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、スピンオン、物理的気相堆積（ＰＶＤ）等の任意の適切な堆積プロセスを用いて、基板３０に堆積させることができる。

【0015】

［００１７］第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、下層３２上に配置されている。第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、下層３２にマンドレル層を堆積させ、マンドレル層を第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃにパターニングすることによって形成され得る。マンドレル層は、アモルファスカーボン（ａ－Ｃ）の層等のカーボン層、又は他の任意の適切な層であり得る、又はそれを含み得る。マンドレル層は、ＣＶＤ、スピンオン、又は他の任意の適切な堆積プロセスによって堆積させることができる。マンドレル層は、リソグラフィとエッチングを用いてパターニングすることができる。フォトレジストをマンドレル層に形成し、リソグラフィを用いてパターニングすることができる。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のような異方性エッチングプロセス等のエッチングプロセスを実行して、フォトレジストのパターンをマンドレル層に転写し、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃをパターニングすることができる。

【0016】

［００１８］第１のスペーサ層３６は、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び下層３２の露出部分に共形的に配置される。第１のスペーサ層３６は、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃとは異なる任意の適切な材料、例えば、任意の適切な誘電体材料又は任意の適切なシリコン含有材料であり得る。第１のスペーサ層３６に適した材料の例としては、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、アモルファスシリコン、ポリシリコン、ドープされた又はドープされていないシリコン材料等が挙げられる。幾つかの実施例では、第１のスペーサ層３６は、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）であり得る、又はそれを含み得る。幾つかの実施例では、第１のスペーサ層３６は、酸化ケイ素（例えば、低温酸化物（ＬＴＯ））であり得る、又はそれを含み得る。幾つかの実施例では、第１のスペーサ層３６は、ドープされたシリコン材料であり得る、又はそれを含み得る。ドープされたシリコン材料は、ホウ素がドープされたシリコン（Ｓｉ：Ｂ）又は炭素がドープされたシリコン（Ｓｉ：Ｃ）等の、ＩＩＩ族、ＩＶ族、又はＶ族のドープされたシリコン材料であり得る。ドープされたシリコン材料がホウ素がドープされたシリコンである例では、ホウ素がドープされたシリコン中のホウ素の濃度は、約１０^２０ｃｍ^－３から約１０^２３ｃｍ^－３までの範囲等、約１０^２０ｃｍ^－３以上とすることができる。ホウ素がドープされたシリコンの上記例では、ホウ素の濃度の関数としてエッチング選択性が提供され得る。第１のスペーサ層３６は、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）等、任意の適切な共形堆積によって堆積させることができる。

【0017】

［００１９］図２は、下層３２上の、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃのそれぞれの側壁に沿って配置された第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの断面図である。第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄは、第１のスペーサ層３６からパターニングされている。例えば、第１のスペーサ層３６は、例えば、第１のスペーサ層３６の垂直部分が第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃのそれぞれの側壁に沿って残るように、第１のスペーサ層３６の水平部分を除去するために、異方性エッチングされ得る。異方性エッチングプロセスは、例えば、ＲＩＥであり得る。図示したように、一対の第１のスペーサが、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃのそれぞれの対向する側壁に沿って配置されている。例えば、第１のスペーサ３６ｂは、第１のパターニングされたマンドレル３４ｂの第１の側壁に沿って配置され、第１のスペーサ３６ｃは、第１のパターニングされたマンドレル３４ｂの第２の、対向する側壁に沿って配置される。更に、隣り合う第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃの対向する第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの間に間隙が画定される。例えば、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂの間に間隙が画定され、第１のスペーサ３６ｃ、３６ｄの間に間隙が画定される。

【0018】

［００２０］図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、及び３Ｅは、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの間の間隙に第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂを形成した後を示す様々な図である。図３Ａはレイアウト図であり、Ｘ方向に沿った異なる位置の断面Ｂ－Ｂ、Ｃ－Ｃと、Ｙ方向に沿った異なる位置の断面Ｄ－Ｄ、Ｅ－Ｅを描写したものである。図３Ｂは、断面Ｂ－Ｂの断面図である。図３Ｃは、断面Ｃ－Ｃの断面図である。図３Ｄは、断面Ｄ－Ｄの断面図である。図３Ｅは、断面Ｅ－Ｅの断面図である。末尾が「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」、「Ｅ」に指定されている後続の図も同様に、それぞれの構造の各断面Ｂ－Ｂ、Ｃ－Ｃ、Ｄ－Ｄ、Ｅ－Ｅに沿った図である。図３Ａに示すように、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、断面Ｂ－Ｂ、Ｃ－Ｃと交差するＹ方向に沿って延在するようにパターニングされている。第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃのこのパターニングに続いて、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｃ及び第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂも同様にＹ方向に沿って延在している。

【0019】

［００２１］第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂは、下層３２上の、対向する第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの間の間隙に配置される。第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂは、対向する第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの間の間隙を充填し得る。間隙充填材料は、間隙及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ及び第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃに堆積させることができ、ある場合には、その後にエッチングバックして第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂを形成することができる。幾つかの実施例では、間隙充填材料は、ドープされたシリコン材料を含み得る、又はドープされたシリコン材料であり得る。ドープされたシリコン材料は、ホウ素がドープされたシリコン（Ｓｉ：Ｂ）等のＩＩＩ族、ＩＶ族、又はＶ族のドープされたシリコン材料であり得る。ドープされたシリコン材料がホウ素がドープされたシリコンである例では、ホウ素がドープされたシリコン中のホウ素の濃度は、約１０^２０ｃｍ^－３から約１０^２４ｃｍ^－３の範囲等、約１０^２０ｃｍ^－３以上であり得る。ホウ素がドープされたシリコンの上記例では、ホウ素の濃度の関数としてエッチング選択性が提供され得る。幾つかの実施例では、ドープされたシリコン材料は、炭素がドープされたシリコン材料、リンがドープされたシリコン、又は他の適切なＩＩＩ族、ＩＶ族、又はＶ族のドープされたシリコン材料であり得る、又はそれらを含み得る。幾つかの実施例では、間隙充填材料は、炭素がドープされたシリコン又は他の材料であり得る、又はそれを含み得る。幾つかの実施例では、間隙充填材料は、酸化ケイ素（例えば、スピンオンガラス（ＳＯＧ））であり得る、又はそれを含み得る。間隙充填材料は、間隙充填材料と、（１）第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ及び（２）第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃとの間でエッチング選択性を提供する任意の適切な材料であり得る。

【0020】

［００２２］間隙充填材料は、適切な堆積プロセス、例えば、流動機構を用いて間隙充填材料を堆積させるプロセスによって堆積させることができる。流動機構を使用する堆積プロセスの例としては、流動性ＣＶＤ（ＦＣＶＤ）及びスピンオンコーティングが挙げられる。その他の堆積プロセスを用いてもよい。続いて、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ及び第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃの上から全ての間隙充填材料を除去するために、オーバーバーデン（overburden：過負荷）エッチングプロセスが実行され得る。オーバーバーデンエッチングプロセスは、ドライプラズマエッチングプロセス等の任意の適切なエッチングプロセスであり得る。したがって、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂは、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂ、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、及び第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃの上面が実質的に同一平面上にあるように形成され得る。

【0021】

［００２３］前述したように、幾つかの実施例では、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂは、ドープされたシリコン材料（例えば、ホウ素がドープされたシリコン又は炭素がドープされたシリコン）であり、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄは、酸化ケイ素又はアモルファスシリコン等の別の異なる材料である。他の実施例では、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄは、ドープされたシリコン材料（例えば、ホウ素がドープされたシリコン又は炭素がドープされたシリコン）であり、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂは、酸化ケイ素等の別の異なる材料である。ドープされたシリコン材料は、後続のパターニングプロセス中に、酸化ケイ素又はアモルファスシリコンであり得る別の異なる材料からの良好なエッチング選択性を提供し得ると考えられる。エッチング選択性は、エッチングプロセス後の第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂの良好なプロファイルにつながり得る。

【0022】

［００２４］ドープされたシリコン材料（例えば、ホウ素がドープされたシリコン）は、ドープされていないシリコン（例えば、アモルファスシリコン又はポリシリコン）等の他のシリコン含有材料を堆積させるためにしばしば使用される温度よりも低い温度で堆積され得る。例えば、ドープされたシリコン材料（例えば、ホウ素がドープされたシリコン）は、２５０℃未満、例えば２２０℃未満、より具体的には、例えば約１５０℃から約２００℃の堆積温度で、ＣＶＤプロセスによって形成され得る。ドープされたシリコン材料の堆積温度を比較的低くすることで、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ及び第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃの材料等の材料の選択や変更のためのプロセスウィンドウを広げることができる。例えば、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂがドープされたシリコン材料である場合、堆積プロセス温度を低くすることにより、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂが接触する第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄを、より高い温度では上記材料が実質的な材料特性の変化、膜の歪み、熱分解（化学的又は物理的）、及び／又は異なる種類の変化なしには下記処理に耐えることができないかもしれないところで、上記のような変化なく、２５０℃までの温度のプロセスに耐え得る材料から製造することが可能になる。その結果、例えば、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃのために、多くの場合、２５０℃未満の温度、例えば１００℃を上回るが、２５０℃未満である温度を維持することができる幾つかの種類の炭素材料、ポリマー材料、有機材料、又はフォトレジスト材料が選択され得る。上記のような材料の追加の利用可能性により、後続のエッチングプロセス（複数可）中のエッチング選択性を向上させることが可能になり得る。

【0023】

［００２５］流動機構を使用する堆積プロセスで間隙充填材料を堆積させると、スペーサ間に画定された間隙を充填することができる良好な間隙充填能力を得ることができる。例えば、ＦＣＶＤ及び／又はスピンオンコーティングは、スペーサ間に画定された間隙において、間隙充填材料の実質的な継ぎ目又はボイドなしに間隙充填材料で間隙を充填することを可能にし得る。更に、上記堆積プロセスを用いて堆積されたドープされたシリコン材料は、良好な間隙充填能力を更に提供し得る。例えば、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂが、少なくとも１０^２２ｃｍ^－３のホウ素濃度を有するホウ素がドープされたシリコンである場合、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの材料は、良好なプロファイル制御を提供するために、アモルファスシリコン層となるように選択される。第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂが炭素がドープされたシリコン材料である場合、トレンチを充填する際に継ぎ目等の特定の欠陥が形成される可能性が低減され得ると考えられる。幾つかの実施例では、シームレスの第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂが間隙に充填され得る。

【0024】

［００２６］図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、及び４Ｅは、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃ及び第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの形成を示す図である。第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃに関して上述したような処理を用いて形成され得る。第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃが延在するそれぞれの方向と交差する方向に延在するようにパターニングされている。図示したように、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃが延在するＹ方向に直交するＸ方向に延在する。幾つかの実施例では、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃが延在する交差する方向は、非垂直であり得る。第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄは、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄに関して上述したような処理を用いて形成され得る。幾つかの実施例では、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃの材料は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等であり、又はそれを含み、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの材料は、酸化ケイ素（例えば、ＬＴＯ）、アモルファスシリコン等である、又はそれを含む。第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃの材料は、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃと、（１）第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄと、（２）第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂとの間でエッチング選択性を提供する任意の材料であり得る。第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの材料は、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄと、（１）第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃと、（２）第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂと、（３）第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃとの間でエッチング選択性を提供する任意の材料であり得る。

【0025】

［００２７］図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、及び５Ｅは、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂを貫通する第１のカット部５０の形成を示す図である。第１のカット部５０は、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂの露出した部分（例えば、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ間の間隙を通して露出している部分）を選択的にエッチングすることによって形成され得る。エッチングプロセスは、ＲＩＥのようなドライプラズマエッチングプロセス等の異方性エッチングプロセスであり得る。下層３２は、カットされた第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂの隣接するセグメント間の第１のカット部５０によって露出する。

【0026】

［００２８］図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、及び６Ｅは、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂの形成を示す図である。第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂは、対向する第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ間の間隙にある。第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂは、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの上面に更に設けられ、第１のカット部５０に配置されている（例えば、下層３２の上面に設けられ、第１のカット部５０を画定する第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂ及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの側壁に沿って設けられている）。第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂは、対向する第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ間の間隙を充填し得る。間隙充填材料は、間隙及び第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ及び第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃに堆積させることができ、ある場合には、続いてエッチングバックして第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂを形成することができる。幾つかの実施例では、間隙充填材料は、酸化ケイ素を含み得る、又は酸化ケイ素であり得る。幾つかの実施例では、間隙充填材料は、アモルファスシリコン等のシリコンを含み得る、又はアモルファスシリコン等のシリコンであり得る。間隙充填材料は、間隙充填材料と、（１）第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃと、（２）第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃとの間でエッチング選択性を提供する任意の材料であり得る、又はそれを含み得る。間隙充填材料は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スピンオン等の任意の適切な堆積プロセスによって堆積させることができる。幾つかの実施例では、間隙充填材料は、スピンオン（例えば、スピンオンガラス（ＳＯＧ））によって堆積された酸化ケイ素である。その後、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ及び第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃの上から全ての間隙充填材料を除去するために、オーバーバーデンエッチングプロセスが実行され得る。オーバーバーデンエッチングプロセスは、ドライプラズマエッチングプロセス等の任意の適切なエッチングプロセスであり得る。したがって、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂは、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂ、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、及び第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃの上面が実質的に同一平面上にあるように形成され得る。

【0027】

［００２９］図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、及び７Ｅは、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃの除去と、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃを貫通する第２のカット部５４の形成とを示す図である。第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、エッチングプロセスによって除去され得る。エッチングプロセスは、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃに対して選択的であり得る。第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃの除去により、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃが除去された第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ間に第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、及び第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂの一部が露出する。次いで、第２のカット部５４が、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃの露出した部分（例えば、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ間の間隙を通して露出している部分）を選択的にエッチングすることによって形成され得る。エッチングプロセスは、ＲＩＥのようなドライプラズマエッチングプロセス等の異方性エッチングプロセスであり得る。下層３２は、カットされた第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃの隣接するセグメント間の第２のカット部５４によって露出する。第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃの除去と第２のカット部５４の形成は、同じ連続的なエッチングプロセスによるものでも、別々のエッチングプロセスによるものでもよい。例えば、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃ及び第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃに選択的な同じ連続した異方性エッチングプロセスが実施され得る。別の実施例として、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃに選択的な等方性又は異方性エッチングプロセスを実行した後に、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃに選択的な異方性エッチングプロセスが行われ得る。

【0028】

［００３０］図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、及び８Ｅは、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂ、及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの除去を示す図である。この除去は、１又は複数のエッチングプロセスによって行われ得る。例えば、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂ、及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの材料は、同じであり得る、又は一般的に同じエッチング選択性を有していてよく、したがって、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂ、及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄは、同じ連続的なエッチングプロセスによって除去され得る。材料が異なる場合は、異なるエッチングプロセスが実施され得る。エッチングプロセス（複数可）は、湿式エッチングプロセスのような等方性であり得る、又は異方性であり得る。

【0029】

［００３１］第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂ及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄが酸化ケイ素（例えば、それぞれＳＯＧ及びＬＴＯ）である幾つかの実施例では、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂ及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの両方を除去するために、希フッ化水素酸（ｄＨＦ）、バッファード（buffered：緩衝）フッ化水素酸（ＢＨＦ）、及び／又はバッファード酸化物エッチャント（ＢＯＥ）を用いた湿式エッチングプロセスが使用され得る。幾つかの実施例では、このような湿式エッチングプロセスにおけるエッチング液は、弱酸性溶液である。弱酸性溶液は、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂ（ホウ素がドープされたシリコン又は炭素がドープされたシリコンであり得る）及び第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ等の他の層を激しく攻撃することなく、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄを穏やかにエッチングし得る。酸性溶液は、ＨＦ、ＢＯＥ等のエッチャントを含む。エッチング溶液には、２つ以上のエッチャントが用いられ得る。一例では、酸溶液は、３から７等の所望のｐＨレベルである。

【0030】

［００３２］第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂが酸化ケイ素（例えば、ＳＯＧ）であり、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄがアモルファスシリコンである幾つかの実施例では、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂを除去するために、ｄＨＦを用いた湿式エッチングプロセスが使用され得、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄを除去するために、水酸化アンモニウム（ＮＨ_４ＯＨ）、アルカリ溶液、アルカリ性溶液、又はそれらの組み合わせ（水酸化カリウム（ＫＯＨ）とＮＨ_４ＯＨの混合物、又はＫＯＨとアルカリ溶液の混合物等）を用いた湿式エッチングプロセスが使用され得る。幾つかの実施例では、上記湿式エッチングプロセスにおけるエッチング溶液は、アルカリ又はアルカリ性溶液であり得る、又はそれを含み得る。アルカリ又はアルカリ性溶液は、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂ（ホウ素がドープされたシリコン又は炭素がドープされたシリコンであり得る）及び第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ等の他の層を激しく攻撃することなく、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ（例えば、アモルファスシリコン）を穏やかにエッチングし得る。アルカリ又はアルカリ性溶液は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）_２）、及び水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）等の１又は複数のエッチャントを含むことができ、更にＮＨ_４ＯＨを含み得る。エッチャントは、アルカリ又はアルカリ性溶液を所望のｐＨレベル、例えば７から１２、例えば約８から１１に維持するように、所望の濃度範囲で脱イオン水（ＤＩ水）に溶解していてよい。一例として、湿式エッチングプロセス用のアルカリ又はアルカリ性溶液は、脱イオン水に約０．１重量パーセント（％）から約６０重量パーセント（％）の濃度を有する少なくとも１つのアルカリ又はアルカリ性化学物質を含む。また、アルカリ又はアルカリ性溶液には、酸化剤、緩衝剤、添加剤等の別の薬剤も使用可能である。

【0031】

［００３３］第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂがシリコン（例えば、ａ－Ｓｉ）であり、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄがホウ素がドープされたシリコンである幾つかの実施例では、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂを除去するために、アルカリ又はアルカリ性溶液（ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｂａ（ＯＨ）_２、及びＣａ（ＯＨ）_２等を含む）を含む溶液を用いた湿式エッチングプロセスが使用され得、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄを除去するために、アルカリ又はアルカリ性溶液（ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｂａ（ＯＨ）_２、及びＣａ（ＯＨ）_２等を含む）を含む溶液を用いた湿式エッチングプロセスが使用され得る。

【0032】

［００３４］上述したいずれかの実施例の湿式エッチングプロセスにおいて、湿式エッチングプロセスのエッチング溶液は、約１０℃から約１００℃の範囲、例えば約２２．５℃、例えばおおよそ室温の溶液温度を有し得る。その上に配置された様々な層、マンドレル、及び／又はスペーサを有する基板３０は、約５秒から約５００秒の範囲、例えば約１０秒から約１００秒の範囲の時間、エッチング溶液に浸漬され得る。

【0033】

［００３５］エッチング溶液は、タンク、シンク、バス、又は他の適切な容器で提供され得る。湿式エッチングプロセスの間、エッチング溶液は、かき混ぜられ、攪拌され、又は循環され得、これにより、基板３０全体のプロセス条件の均一性が改善され得る。また、メガソニック又は超音波の電力をエッチング溶液に印加することもでき、これによりプロセス効率が向上し得る。湿式エッチングプロセスは、図８Ａ～８Ｅに示すように、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの所望の部分が除去されるまで連続的に実行され得る。

【0034】

［００３６］第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂ、及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄを除去した後、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂのカットセグメントが、下層３２上に残る。第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂのカットセグメントの下にない下層３２の部分は露出している。

【0035】

［００３７］図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、及び９Ｅは、下層３２への第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂのカットセグメントのパターンの転写を示す図である。このパターンの転写は、ＲＩＥのような異方性エッチングプロセス等の任意の適切なエッチングプロセスによるものであってよい。下層３２のパターニングは、パターニングの最終ターゲットであり得る、又はその後の基板３０へのパターン転写のためのマスクの形成であり得る。

【0036】

［００３８］以下の表１は、異なる実施例に係る第１の概略的なプロセスフローの様々な構成要素に対して実装され得る材料を示すものである。

【0037】

［００３９］第２の概略的なプロセスフローに目を向けると、処理は、図１、２、３Ａ～３Ｅ、及び４Ａ～４Ｅに関して上述したように進行する。

【0038】

［００４０］図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、及び１０Ｅは、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃを貫通する第１のカット部６０の形成を示す図である。第１のカット部６０は、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃの露出した（例えば、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ間の間隙を通して露出している）部分を選択的にエッチングすることによって形成され得る。エッチングプロセスは、ＲＩＥのようなドライプラズマエッチングプロセス等の異方性エッチングプロセスであり得る。下層３２は、カットされた第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃの隣接するセグメント間の第１のカット部６０によって露出する。

【0039】

［００４１］図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、及び１１Ｅは、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂの形成を示す図である。第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂは、対向する第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ間の間隙にある。第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂは更に、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂ及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの上面にあり、第１のカット部６０に配置されている（例えば、下層３２の上面であって、第１のカット部６０を画定する第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの側壁に沿っている）。第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂは、対向する第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ間の間隙を充填し得る。間隙充填材料は、間隙内及び第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ及び第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃ上に堆積させることができ、ある場合には、続いてエッチングバックして第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂを形成することができる。幾つかの実施例では、間隙充填材料は、酸化ケイ素（例えばＳＯＧ）を含み得る、又は酸化ケイ素であり得る。幾つかの実施例では、間隙充填材料は、ドープされたシリコン（例えば、ホウ素がドープされたシリコン又は炭素がドープされたシリコン）を含む、又はドープされたシリコンであり得る。間隙充填材料は、間隙充填材料と、（１）第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃと、（２）第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂ、３８ｃとの間でエッチング選択性を提供する任意の材料であり得る、又はそれを含み得る。間隙充填材料は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スピンオン等の任意の適切な堆積プロセスによって堆積させることができる。幾つかの実施例では、間隙充填材料は、スピンオン（例えば、スピンオンガラス（ＳＯＧ））によって堆積された酸化ケイ素である。その後、先に説明したように、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ及び第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃの上から全ての間隙充填材料を除去するために、オーバーバーデンエッチングプロセスが実行され得る。

【0040】

［００４２］図１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、及び１２Ｅは、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃの除去と、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂを貫通する第２のカット部６２の形成とを示す図である。第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、エッチングプロセスによって除去され得る。エッチングプロセスは、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃに対して選択的なものであり得る。第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃの除去により、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃが除去された第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ間の第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、及び第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂの一部が露出する。次に、第２のカット部６２が、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂの露出した（例えば、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ間の間隙を通して露出している）部分を選択的にエッチングすることによって形成され得る。エッチングプロセスは、ＲＩＥのようなドライプラズマエッチングプロセス等の異方性エッチングプロセス処理であり得る。下層３２は、カットされた第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂの隣接するセグメント間の第２のカット部６２によって露出する。第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃの除去と第２のカット部６２の形成は、同じ連続したエッチングプロセスによるものであってよい、あるいは別々のエッチングプロセスによるものであってよい。例えば、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃ及び第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂに選択的な同じ連続した異方性エッチングプロセスが実施され得る。別の実施例として、第２のパターニングされたマンドレル４４ａ、４４ｂ、４４ｃに選択的な等方性又は異方性エッチングプロセスを実行した後に、第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂに選択的な異方性のエッチングプロセスが実行され得る。

【0041】

［００４３］図１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、及び１３Ｅは、上述したように、第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂ、及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの除去を示す図である。第２のスペーサ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、第２の間隙充填材料５２ａ、５２ｂ、及び第１のスペーサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄが除去された後に、第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃのカットセグメントと第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂが下層３２上に残る。第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂのカットセグメントの下ではない下層３２の部分が露出する。

【0042】

［００４４］図１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、及び１４Ｅは、上述したように、下層３２への第１のパターニングされたマンドレル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び第１の間隙充填材料３８ａ、３８ｂのカットセグメントのパターンの転写を示す図である。

【0043】

［００４５］以下の表２は、異なる実施例に係る第２の概略的なプロセスフローの様々な構成要素に対して実装され得る材料を示すものである。

【0044】

［００４６］説明したように、小さな寸法の特徴を材料層に転写するマルチパターニングプロセスの方法が提供される。ドープされたシリコンである、又はそれを含む間隙充填材料が、パターニングプロセス中に間隙／トレンチを充填するために用いられ得る。上記間隙充填材料は、そこにボイド等の実質的な欠陥を形成することなく、間隙／トレンチに形成され得る。幾つかの実施例では、ドープされたシリコンである、又はそれを含むスペーサが、パターニングプロセス中に用いられ得る。マルチパターニングプロセスでは、スペーサとマンドレル、及び間隙充填材料間で選択性の高いエッチングプロセスを用いて、マンドレル及び／又はスペーサと間隙充填材料の所望のプロファイルを得ることができ、これをマスク層として用いることで、ナノ寸法の特徴の転写プロセスを容易にすることができる。

【0045】

［００４７］図１５は、第１のパターニングされたマンドレル３４及び第１の間隙充填材料３８のカットセグメントのパターンのレイアウトを示す図である。レイアウトは、それぞれが第１の方向に延在する交互の第１のパターニングされたマンドレル３４及び第１の間隙充填材料３８を示す。また、レイアウトは、それぞれが第１の方向と交差する第２の方向に延在する交互の第２のパターニングされたマンドレル４４及び第２の間隙充填材料５２とを示す。当業者であれば、それぞれの第１のスペーサが、隣接する第１のパターニングされたマンドレル３４と第１の間隙充填材料３８との間にあってよく、それぞれの第２のスペーサが、隣接する第２のパターニングされたマンドレル４４と第２の間隙充填材料５２との間にあってよいことを容易に理解するであろう。図示したように、第１の間隙充填材料３８の第１のカット部５０は、第１の間隙充填材料３８が（レイアウトの観点から）第２の間隙充填材料５２と交差するところに形成されている。第１のパターニングされたマンドレル３４の第２のカット部５４は、第１のパターニングされたマンドレル３４が（レイアウトの観点から）第２のパターニングされたマンドレル４４と交差するところに形成されている。このパターンは、図５Ａ～５Ｅから９Ａ～９Ｅを含む上述の第１のプロセスフローを実施することによって形成され得る。

【0046】

［００４８］図示していないが、同様のパターンを異なる位置の切込部で形成することができる。第１のパターニングされたマンドレル３４、第１の間隙充填材料３８、第２のパターニングされたマンドレル４４、及び第２の間隙充填材料５２は、図１５に示すように配置され得る。第１のパターニングされたマンドレル３４の第１のカット部６０は、第１のパターニングされたマンドレル３４が（レイアウトの観点から）第２の間隙充填材料５２と交差するところに形成され得る。第１の間隙充填材料３８の第２のカット部６２は、第１の間隙充填材料３８が（レイアウトの観点から）第２のパターニングされたマンドレル４４と交差するところに形成される。このパターンは、図１０Ａ～１０Ｅから１４Ａ～１４Ｅを含む上述の第２のプロセスフローを実施することによって形成され得る。

【0047】

［００４９］前述の内容は本開示の実施形態を対象としているが、以下の特許請求の範囲によって決定されるその基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することが可能である。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図11E】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図12E】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図13E】

【図14A】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図15】

【国際調査報告】