特表 2022-512802 ハードマスクを除去するための水蒸気ベースのフッ素含有プラズマ

(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】2022-02-07

(54)【発明の名称】ハードマスクを除去するための水蒸気ベースのフッ素含有プラズマ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20220131BHJP

   H05H 1/46 20060101ALN20220131BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

H01L21/302 101C

H05H1/46 L

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021522389

(86)(22)【出願日】2019-10-10

(85)【翻訳文提出日】2021-06-18

(86)【国際出願番号】 US2019055627

(87)【国際公開番号】W WO2020086288

(87)【国際公開日】2020-04-30

(31)【優先権主張番号】62/750,908

(32)【優先日】2018-10-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/776,116

(32)【優先日】2018-12-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/818,260

(32)【優先日】2019-03-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/872,873

(32)【優先日】2019-07-11

(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】502278714

【氏名又は名称】マトソン テクノロジー インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｍａｔｔｓｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】４７１３１ Ｂａｙｓｉｄｅ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｆｒｅｍｏｎｔ， ＣＡ ９４５３８， ＵＳＡ

(71)【出願人】

【識別番号】520111187

【氏名又は名称】ベイジン イータウン セミコンダクター テクノロジー カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅ－Ｔｏｗｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ８ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｎｏ． ２８ Ｊｉｎｇｈａｉ Ｅｒ Ｒｄ．， Ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ， １００１７６ Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】リ ホウ

(72)【発明者】

【氏名】ヴィジェイ エム． ヴァニアプラ

(72)【発明者】

【氏名】シュアン メン

(72)【発明者】

【氏名】シャウミン マ

(72)【発明者】

【氏名】ホワ チュン

(72)【発明者】

【氏名】ジェイタ アナンド サハイ

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084CC12

2G084CC13

2G084CC33

2G084DD03

2G084DD13

2G084DD40

2G084FF15

2G084FF19

5F004BA03

5F004BA20

5F004CA02

5F004CA03

5F004CA04

5F004DA00

5F004DA01

5F004DA15

5F004DA24

5F004DA25

5F004DA26

5F004DB03

5F004DB07

5F004EA03

5F004EA05

(57)【要約】

ワークピースにハードマスク（例えば、ホウ素ドープアモルファスカーボンハードマスク）除去処理を行うための装置、システム、および方法が提供される。１つの例示的な実現形態において、方法は、処理チャンバ内のワークピース支持体上にワークピースを支持することを含む。この方法は、プラズマ源を使用して、プラズマチャンバ内で処理ガスからプラズマを生成することを含んでもよい。プラズマチャンバは、処理チャンバから分離グリッドによって分離することができる。この方法は、ワークピースを、プラズマ内で生成された１つまたは複数のラジカルに曝露して、ワークピースにプラズマストリップ処理を実行し、ワークピースからハードマスク層を少なくとも部分的に除去することを含んでもよい。この方法は、プラズマストリップ処理中にワークピースを不動態化剤としての水蒸気に曝露することを含んでもよい。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークピースを処理するための方法であって、
処理チャンバ内のワークピース支持体上に、ハードマスク層を備える前記ワークピースを支持することと、
プラズマ源を使用して、プラズマチャンバ内で、フッ素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成することと、
前記ワークピースを、前記プラズマ内で生成された１つまたは複数のラジカルに曝露して、前記ワークピースにプラズマストリップ処理を実行し、前記ワークピースから前記ハードマスク層を少なくとも部分的に除去することと、
前記プラズマストリップ処理中に前記ワークピースを不動態化剤としての水蒸気に曝露することと、
を含む方法。

【請求項2】

前記ワークピースが、１つまたは複数の二酸化ケイ素層および１つまたは複数の窒化ケイ素層を備える、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記プラズマチャンバが、分離グリッドによって前記処理チャンバから分離されている、請求項１記載の方法。

【請求項4】

前記ワークピースを不動態化剤としての水蒸気に曝露することは、前記処理ガスの一部として水蒸気を前記プラズマチャンバに導入することを含む、請求項１記載の方法。

【請求項5】

前記フッ素含有ガスがＣＦ_４を含む、請求項１記載の方法。

【請求項6】

前記フッ素含有ガスがＣＨ_２Ｆ_２を含む、請求項１記載の方法。

【請求項7】

前記フッ素含有ガスがＣＨ_３Ｆを含む、請求項１記載の方法。

【請求項8】

前記処理ガスが酸素ガスを含む、請求項１記載の方法。

【請求項9】

前記処理ガスが窒素ガスを含む、請求項１記載の方法。

【請求項10】

前記処理ガスが水素ガスを含む、請求項１記載の方法。

【請求項11】

前記ハードマスクが、ホウ素ドープアモルファスハードマスクである、請求項１記載の方法。

【請求項12】

前記ハードマスクが窒化チタンハードマスクである、請求項１記載の方法。

【請求項13】

前記ワークピースが基板層を備える、請求項１記載の方法。

【請求項14】

前記基板層がタングステンを備える、請求項１３記載の方法。

【請求項15】

前記プラズマストリップ処理が、約３０秒～約１２００秒の範囲内にある処理期間にわたって実施される、請求項１記載の方法。

【請求項16】

前記プラズマストリップ処理が、前記処理チャンバ内にて、約３００ｍＴ～約４０００ｍＴの範囲内にある処理圧力で行われる、請求項１記載の方法。

【請求項17】

前記プラズマストリップが、誘導結合プラズマ源の、約６００Ｗ～約５０００Ｗの範囲内にある源電力で行われる、請求項１記載の方法。

【請求項18】

前記プラズマストリップ処理が、前記ワークピースを用いて、約２５℃～約４００℃の範囲内にある処理温度で行われる、請求項１記載の方法。

【請求項19】

前記ワークピースを不動態化剤としての水蒸気に曝露することは、水蒸気を前記処理チャンバに導入することを含む、請求項１記載の方法。

【請求項20】

前記ワークピースを不動態化剤としての水蒸気に曝露することは、前記分離グリッドの下方の箇所で水蒸気を前記処理チャンバに導入することを含む、請求項３記載の方法。

【請求項21】

前記ワークピースを不動態化剤としての水蒸気に曝露することは、前記分離グリッドの第１のグリッドプレートと第２のグリッドプレートとの間の箇所で水蒸気を前記処理チャンバに導入することを含む、請求項３記載の方法。

【請求項22】

前記プラズマストリップ処理の灰化速度が約１５００オングストローム／分以上である、請求項１記載の方法。

【請求項23】

プラズマ処理装置であって、
プラズマ処理中にワークピースを支持するように構成されたワークピース支持体を有する処理チャンバと、
前記処理チャンバから分離グリッドによって分離されたプラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバ内の処理ガスにプラズマを誘導するように構成された誘導結合プラズマ源であって、前記プラズマ内で生成されたラジカルが、プラズマ処理中に前記ワークピースへの曝露のために前記分離グリッドを通過する、誘導結合プラズマ源と、
水蒸気を前記プラズマチャンバ、前記分離グリッド、および前記処理チャンバのうちの１つまたは複数に送達するように動作可能な水蒸気供給ラインと、
を備え、
前記水蒸気供給ラインは、該水蒸気供給ラインからの水蒸気の送達経路に沿った凝縮を低減するように構成された温度調整システムを備える、
プラズマ処理装置。

【請求項24】

前記温度調整システムが熱源を備える、請求項２３記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権主張
本出願は、「ハードマスクを除去するための水蒸気ベースのフッ素含有プラズマ」と題され、２０１８年１０月２６日に出願された米国仮出願第６２／７５０,９０８号の優先権の利益を主張し、この出願は、参照により本明細書に援用される。

【0002】

本出願は、「ハードマスクを除去するための水蒸気ベースのフッ素含有プラズマ」と題され、２０１８年１２月６日に出願された米国仮出願第６２／７７６,１１６号の優先権の利益を主張し、この出願は、参照により本明細書に援用される。

【0003】

本出願は、「ハードマスクを除去するための水蒸気ベースのフッ素含有プラズマ」と題され、２０１９年３月１４日に出願された米国仮出願第６２／８１８,２６０号の優先権の利益を主張し、この出願は、参照により本明細書に援用される。

【0004】

本出願は、「ハードマスクを除去するための水蒸気ベースのフッ素含有プラズマ」と題され、２０１９年７月１１日に出願された米国仮出願第６２／８７２,８７３号の優先権の利益を主張し、この出願は、参照により本明細書に援用される。

【0005】

技術分野
本開示は、一般に、半導体ワークピースの処理に関する。

【背景技術】

【0006】

プラズマストリップ処理（例えば、ドライストリップ処理）は、ワークピース上にパターン化されたハードマスクおよび／または他の材料を除去するための方法として、半導体製造において使用することができる。プラズマストリップ処理は、１つまたは複数の処理ガスから生成されたプラズマから抽出された反応種（例えば、ラジカル）を使用して、ワークピースの表面からフォトレジストおよび他のマスク層をエッチングしかつ／または除去することができる。例えば、幾つかのプラズマストリップ処理では、離れたプラズマチャンバ内で生成されたプラズマからの中性種が、分離グリッドを通過して処理チャンバに入る。中性種は、半導体ウェーハなどのワークピースの表面からハードマスクを取り除くために、ワークピースに曝露することができる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の実施形態の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されるか、または説明から学び取ることができ、または実施形態の実践を通じて学び取ることができる。

【0008】

１つの例示的な実現形態において、方法は、処理チャンバ内のワークピース支持体上にワークピースを支持することを含む。この方法は、プラズマ源を使用して、プラズマチャンバ内で処理ガスからプラズマを生成することを含んでもよい。プラズマチャンバは、分離グリッドによって処理チャンバから分離することができる。この方法は、ワークピースを、プラズマ内で生成された１つまたは複数のラジカルに曝露して、ワークピースにプラズマストリップ処理を実行し、ワークピースからハードマスク層を少なくとも部分的に除去することを含んでもよい。この方法は、プラズマストリップ処理中にワークピースを不動態化剤としての水蒸気に曝露することを含んでもよい。

【0009】

本開示の他の例示的な態様は、ワークピースを処理するためのシステム、方法、および装置に向けられている。

【0010】

様々な実施形態のこれらの特徴、態様、および利点ならびに他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することにより、よりよく理解されるようになるであろう。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本開示の実施形態を例証し、説明とともに、関連する原理を説明するのに役立つ。

【0011】

当業者に向けられた実施形態の詳細な議論は、本明細書に記載されており、添付の図を参照している。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】高アスペクト比構造での例示的なハードマスク除去処理を示す図である。

【図2】本開示の例示的な実施形態による、高アスペクト比構造での例示的なハードマスク除去処理を示す図である。

【図3】本開示の例示的な実施形態による例示的なプラズマ処理装置を示す図である。

【図4】本開示の例示的な実施形態による例示的な方法のフロー図を示す図である。

【図5】本開示の例示的な実施形態による例示的なプラズマ処理装置を示す図である。

【図6】本開示の例示的な実施形態による、分離グリッドでの水蒸気の例示的な注入を示す図である。

【図7】本開示の例示的な実施形態による例示的なプラズマ処理装置を示す図である。

【図8】本開示の例示的な実施形態による例示的なプラズマ処理装置を示す図である。

【図9】高アスペクト比構造での例示的なハードマスク除去処理を示す図である。

【図10】本開示の例示的な実施形態による、高アスペクト比構造での例示的なハードマスク除去処理を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

ここで、実施形態を詳細に参照し、これら実施形態の１つまたは複数の例が図面に例証される。各例は、本開示の限定ではなく、実施形態の説明として提供される。実際、本開示の範囲または精神から逸脱することなく、実施形態に対して様々な修正および変形を行うことができることは当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例証または説明された特徴を別の実施形態とともに使用して、さらに別の実施形態を生み出すことができる。したがって、本開示の態様は、そのような修正および変形を包含することが意図されている。

【0014】

本開示の例示的な態様は、半導体処理においてワークピースからハードマスク層（例えば、ホウ素ドープアモルファスカーボンハードマスク）を除去するための処理に向けられている。ホウ素や金属をドープしたアモルファスカーボンなどの様々な材料を、高アスペクト比誘電体エッチング用途のハードマスク層として使用して、高度な半導体デバイスを製造できる。プラズマストリップ処理は、エッチング処理を行った後に残っているハードマスクを除去するために使用することができる。デバイスの特徴は継続的に縮小するため、エッチング後のハードマスクの除去には、二酸化ケイ素層および窒化ケイ素層と比較して非常に高いハードマスクの選択性が必要になる場合がある。

【0015】

プラズマストリップ処理での二酸化ケイ素および窒化ケイ素と比較したハードマスクの不適切な選択性は、半導体処理での高アスペクト比構造からのハードマスクの除去など、ワークピース処理で課題をもたらす可能性がある。例えば、図１は、高アスペクト比構造５０のための例示的なハードマスク除去処理を示している。高アスペクト比構造５０は、ケイ素基板などの基板５５上に配置された複数の窒化ケイ素層５４および二酸化ケイ素層５６を含む。高アスペクト比構造５０は、臨界寸法ＣＤに関連付けられている。ハードマスク５２は、エッチング処理後、高アスペクト比構造５０上に残ってもよい。

【0016】

プラズマストリップ処理６０は、ハードマスク５２を除去するために高アスペクト比構造５０上で行うことができる。プラズマストリップ処理は、ハードマスク５２を除去するために、ハードマスク５２をプラズマチャンバ内で生成された１つまたは複数の種に曝露させることができる。図１に示されるように、ハードマスク５２に対するプラズマストリップ処理の選択性が窒化ケイ素および二酸化ケイ素と比較して不十分である場合、高アスペクト比構造５０は、鋸歯状の側壁となり、臨界寸法ＣＤ要求に悪影響を与える恐れがある。

【0017】

本開示の例示的な態様は、１つまたは複数の窒化ケイ素層および１つまたは複数の二酸化ケイ素層を有する高アスペクト比構造からのハードマスク層の除去など、ハードマスク層の除去のための改善された選択性およびより速い灰化速度を有するプラズマストリップ処理に向けられている。幾つかの実施形態では、水蒸気は、プラズマストリップ処理中の処理ガスとしてのフッ素含有化学物質と組み合わせて使用することができる。水分子は不動態化剤として作用し、ストリップ処理中の二酸化ケイ素および窒化ケイ素の除去を減らすことができる。

【0018】

水蒸気は、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な方法でワークピースに曝露させることができる。例えば、幾つかの実施形態では、水蒸気は、処理ガスの一部として、かつ／または処理ガスと組み合わせて導入することができる。処理ガスは、フッ素含有ガスおよび他のガス（例えば、酸素ガス、水素ガス、希釈ガスなど）を含んでもよい。プラズマ源（例えば、誘導プラズマ源）は、処理ガス中にプラズマを誘導することができる。別の例として、水蒸気は、プラズマ後、プラズマチャンバを処理チャンバから分離する分離グリッドの下方の処理チャンバに送達することができる。さらに別の例として、水蒸気は、プラズマ後、分離グリッドのグリッドプレート間など、分離グリッドに導入することができる。

【0019】

このようにして、本開示の例示的な態様によるハードマスク除去処理は、多くの技術的効果および利益を提供することができる。例えば、本開示の例示的な態様によるハードマスク除去処理は、ワークピース内の二酸化ケイ素層および窒化ケイ素層と比較して、ハードマスク層の改善された選択性を提供することができる。別の例として、本開示の例示的な態様によるハードマスク除去処理は、約１５００オングストローム／分を超えるような高い灰化速度を提供することができる。

【0020】

本開示の態様は、例証および議論の目的で、「ワークピース」、「ウェーハ」または半導体ウェーハを参照して議論されている。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本開示の例示的な態様を、任意の半導体基板または他の適切な基板と関連して使用できることを理解するであろう。さらに、「約」という用語を数値と組み合わせて使用することは、記述された数値の二十パーセント（２０％）以内を指すことを意図している。「ペデスタル」とは、ワークピースを支持するために使用可能な任意の構造を指す。

【0021】

図２は、本開示の例示的な実施形態による、高アスペクト比構造５０を有するワークピースのための例示的なハードマスク除去処理７０の概要を示す図である。高アスペクト比構造５０は、ケイ素基板などの基板５５上に配置された複数の窒化ケイ素層５４および複数の二酸化ケイ素層５６を含む。高アスペクト比構造５０は、臨界寸法ＣＤに関連付けられている。ハードマスク５２は、エッチング処理後、高アスペクト比構造５０上に残ってもよい。

【0022】

本開示の例示的な態様によるプラズマストリップ処理７０は、ハードマスク５２を除去するために、高アスペクト比構造５０上で行うことができる。プラズマストリップ処理７０は、ハードマスク５２を除去するために、ハードマスク５２を、フッ素含有ガス（例えば、ＣＦ_４、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ）からプラズマチャンバ内で生成された１つまたは複数の種に曝露させることができる。プラズマストリップ処理７０は、ワークピースを、窒化ケイ素層および二酸化ケイ素層に対する不動態化剤としての水蒸気に曝露させることができる。

【0023】

窒化ケイ素層および二酸化ケイ素層の不動態化は、窒化ケイ素層および二酸化ケイ素層と比較して、ハードマスク層（例えば、ホウ素ドープアモルファスハードマスク層）に対するプラズマストリップ処理７０の選択性を改善する。プラズマストリップ処理７０の改善された選択性のために、高アスペクト比構造５０は滑らかな側壁となり、臨界寸法（ＣＤ）制御を改善することができる。

【0024】

図３は、本開示の例示的な実施形態による、ハードマスク除去処理を実行するために使用することができる例示的なプラズマ処理装置１００を示す図である。例証されるように、プラズマ処理装置１００は、処理チャンバ１１０と、処理チャンバ１１０から分離されているプラズマチャンバ１２０とを含む。処理チャンバ１１０は、半導体ウェーハなどの処理されるべきワークピース１１４を保持するように動作可能なワークピース支持体またはペデスタル１１２を含む。この例示的な例証では、プラズマは、誘導結合プラズマ源１３５によってプラズマチャンバ１２０（すなわち、プラズマ生成領域）内で生成され、所望の種は、プラズマチャンバ１２０から分離グリッドアセンブリ２００を通ってワークピース１１４の表面に運ばれる。

【0025】

本開示の態様は、例証および議論の目的で、誘導結合プラズマ源を参照して議論される。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、任意のプラズマ源（例えば、誘導結合プラズマ源、容量結合プラズマ源など）も本開示の範囲から逸脱することなく使用できることを理解するであろう。

【0026】

プラズマチャンバ１２０は、誘電体側壁１２２および天井１２４を含む。誘電体側壁１２２、天井１２４、および分離グリッド２００は、プラズマチャンバ内部１２５を規定する。誘電体側壁１２２は、石英および／またはアルミナなどの誘電体材料から形成することができる。誘導結合プラズマ源１３５は、誘電体側壁１２２に隣接してプラズマチャンバ１２０の周りに配置された誘導コイル１３０を含んでもよい。誘導コイル１３０は、適切なマッチングネットワーク１３２を介してＲＦ電力発生器１３４に結合されている。処理ガス（例えば、以下で詳細に説明するもの）は、ガス供給１５０および環状ガス分配通路１５１または他の適切なガス導入機構からチャンバ内部に提供することができる。誘導コイル１３０がＲＦ電力発生器１３４からのＲＦ電力で励起されると、プラズマチャンバ１２０内でプラズマを生成することができる。特定の実施形態では、プラズマ処理装置１００は、プラズマへの誘導コイル１３０の容量結合を低減するために、任意選択の接地されたファラデーシールド１２８を含んでもよい。

【0027】

図３に示されるように、分離グリッド２００は、プラズマチャンバ１２０を処理チャンバ１１０から分離する。分離グリッド２００は、プラズマチャンバ１２０内のプラズマによって生成された混合物からイオンフィルタリングを実行して、フィルタリングされた混合物を生成するために使用することができる。フィルタリングされた混合物は、処理チャンバ内のワークピース１１４に曝露されることができる。

【0028】

幾つかの実施形態では、分離グリッド２００は、マルチプレート分離グリッドであってもよい。例えば、分離グリッド２００は、互いに平行な関係で離間された第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０を含んでもよい。第１のグリッドプレート２１０と第２のグリッドプレート２２０とは、距離によって分離することができる。

【0029】

第１のグリッドプレート２１０は、複数の穴を有する第１のグリッドパターンを有してもよい。第２のグリッドプレート２２０は、複数の穴を有する第２のグリッドパターンを有してもよい。第１のグリッドパターンは、第２のグリッドパターンと同じでも異なっていてもよい。荷電粒子は、分離グリッドにおける各グリッドプレート２１０，２２０の穴を通る経路の壁で再結合してもよい。中性種（例えば、ラジカル）は、第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０の穴を通って比較的自由に流れることができる。穴のサイズならびに各グリッドプレート２１０および２２０の厚さは、荷電粒子および中性粒子の両方の透過性に影響を及ぼし得る。

【0030】

幾つかの実施形態では、第１のグリッドプレート２１０は、金属（例えば、アルミニウム）または他の導電性材料で作ることができ、かつ／または第２のグリッドプレート２２０は、導電性材料または誘電体材料（例えば、石英、セラミックなど）で作ることができる。幾つかの実施形態では、第１のグリッドプレート２１０および／または第２のグリッドプレート２２０は、ケイ素または炭化ケイ素などの他の材料で作ることができる。グリッドプレートが金属または他の導電性材料で作られている場合、グリッドプレートを接地してもよい。幾つかの実施形態では、グリッドアセンブリは、単一のグリッドプレートを有する単一のグリッドを含んでもよい。

【0031】

図３に示されるように、装置１００は、例えば、ガス分配通路１５１または他の分配システム（例えば、シャワーヘッド）を介して、処理ガスをプラズマチャンバ１２０に送達するように構成されたガス送達システム１５０を含んでもよい。ガス送達システムは、複数の供給ガスライン１５９を含んでもよい。供給ガスライン１５９は、所望の量のガスを処理ガスとしてプラズマチャンバに送達するために、弁および／または質量流量コントローラを使用して制御することができる。図３に示されるように、ガス送達システム１５０は、フッ素含有ガス（例えば、ＣＦ_４、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。ガス送達システム１５０は、酸素ガス（例えば、Ｏ_２）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。ガス送達システム１５０は、希釈ガス（例えば、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ、またはその他の不活性ガス）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。ガス送達システム１５０は、水素ガス（例えば、Ｈ_２）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。

【0032】

本開示の例示的な態様によれば、装置１００は、プラズマチャンバ１２０に処理ガスの一部として水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を送達するための供給ガスライン１５７を含んでもよい。プラズマチャンバ１２０内への処理ガスの一部としての水蒸気の流量を制御するために、制御弁および／または質量流量コントローラ１５８が使用することができる。水蒸気は、プラズマストリップ処理中に、ワークピース上の二酸化ケイ素層、窒化ケイ素層、および他の層のための不動態化剤として使用することができる。

【0033】

図４は、本開示の例示的な態様による１つの例示的な方法（３００）のフロー図を示す図である。方法（３００）は、例として、図３のプラズマ処理装置１００を参照して議論される。この方法（３００）は、任意の適切なプラズマ処理装置でも実施することができる。図４は、例証および議論の目的で、特定の順序で実行されるステップを示す図である。本明細書に提供される開示を使用する当業者は、本明細書に記載の方法のいずれかの様々なステップが、本開示の範囲から逸脱することなく、省略され、拡張され、同時に実行され、再配置され、かつ／または様々な方法で修正され得ることを理解するであろう。さらに、本開示の範囲から逸脱することなく、様々なステップ（例証せず）を実行することができる。

【0034】

（３０２）において、この方法は、ワークピース上の層をエッチングするためにエッチング処理を行うことを含んでもよい。エッチング処理は、方法（３００）の残りの部分とは別の処理装置で実行することができ、または同じ処理装置を使用して行うことができる。エッチング処理は、ワークピース上の層の少なくとも一部を除去することができる。

【0035】

（３０４）において、この方法は、プラズマ処理装置の処理チャンバ内にワークピースを配置することを含んでもよい。処理チャンバは、プラズマチャンバから分離（例えば、分離グリッドアセンブリによって分離）されてよい。例えば、この方法は、図３の処理チャンバ１１０内のワークピース支持体１１２上にワークピース１１４を配置することを含んでもよい。

【0036】

（３０６）において、この方法は、例えば、ワークピースからハードマスク層を除去するために、プラズマストリップ処理を実行することを含んでもよい。プラズマストリップ処理は、例えば、プラズマチャンバ１２０内の処理ガスからプラズマを生成し、分離グリッドアセンブリ２００でイオンをフィルタリングし、かつ中性ラジカルが分離グリッドアセンブリ２００を通過できるようにすることを含んでもよい。中性ラジカルは、ワークピースからハードマスクを少なくとも部分的に除去するためにワークピース１１４に曝露されることができる。

【0037】

（３０６）でのプラズマストリップ処理中に使用される処理ガスは、フッ素含有ガスを含んでもよい。例えば、処理ガスはＣＦ_４を含んでもよい。別の例として、処理ガスはＣＨ_２Ｆ_２を含んでもよい。別の例として、処理ガスはＣＨ_３Ｆを含んでもよい。本開示の範囲から逸脱することなく、他のフッ素含有ガスを使用してもよい。

【0038】

他の適切なガスが処理ガスに含まれてもよい。例えば、処理ガスはＯ_２ガスを含んでもよい。処理ガスは、Ｈ_２ガスを含んでもよい。処理ガスは、窒素ガスＮ_２などの希釈ガス、および／またはＨｅ、Ａｒまたは他の不活性ガスなどの不活性ガスを含んでもよい。

【0039】

（３０８）において、この方法は、ワークピースを不動態化剤としての水蒸気に曝露することを含んでもよい。水蒸気は、窒化ケイ素層および二酸化ケイ素層と比較して、ハードマスク層に対するストリップ処理の選択性を改善することができる。水蒸気は、処理ガスの一部として、かつ／または処理ガスと組み合わせて導入することができる。例えば、供給ガスライン１５７は、供給ガスをプラズマチャンバ１２０に導入することができる。不動態化剤としての水蒸気を導入するための他の適切な方法が以下で詳細に議論される。

【0040】

図４の（３１０）において、この方法は、処理チャンバからワークピースを除去することを含んでもよい。例えば、ワークピース１１４は、処理チャンバ１１０内のワークピース支持体１１２から除去されてよい。次に、プラズマ処理装置を、追加のワークピースの将来の処理のために調整することができる。

【0041】

不動態化剤としての水蒸気を導入するための他の適切な方法を、本開示の範囲から逸脱することなく使用することができる。例えば、図５は、図３と同様のプラズマ処理装置１００を示す図である。しかしながら、図５の装置１００は、水蒸気を処理チャンバ１１０内に送達するように配置された水蒸気供給ライン１５７を含む。より具体的には、水蒸気供給ライン１５７を、分離グリッド２００とワークピース１１４との間の箇所など、分離グリッド２００の下方の箇所に水蒸気を提供するように配置された水蒸気分配ポート１７０に結合することができる。制御弁および／または質量流量コントローラ１５８は、処理チャンバ内への水蒸気の流量を制御することができる。水蒸気に起因する凝縮を低減するために、供給ライン１５７の１つまたは複数の部分あるいはすべての温度を調整するよう温度調整システム（例えば、１つまたは複数の熱源）を使用することができる。

【0042】

図６は、本開示の例示的な実施形態による、プラズマ処理装置への水蒸気の例示的な導入を示す図である。示されるように、図６は、本開示の例示的な実施形態による、プラズマ後の水蒸気の注入のための例示的な分離グリッド２００を示す図である。分離グリッド２００は、平行な関係で配置された第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０を含む。第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０は、イオン／ＵＶフィルタリングを提供することができる。

【0043】

第１のグリッドプレート２１０は、複数の穴を有する第１のグリッドパターンを有してもよい。第２のグリッドプレート２２０は、複数の穴を有する第２のグリッドパターンを有してもよい。第１のグリッドパターンは、第２のグリッドパターンと同じでも異なっていてもよい。プラズマからの種２１５は、分離グリッド２００に曝露させることができる。荷電粒子（例えば、イオン）は、分離グリッド２００の各グリッドプレート２１０，２２０の穴を通る経路の壁で再結合されてもよい。中性種は、第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０の穴を通って比較的自由に流れることができる。

【0044】

第２のグリッドプレート２２０に続いて、水蒸気注入源２３０を、分離グリッド２００を通過する種に水蒸気２３２を導入するように構成することができる。水蒸気の注入から生じる水分子を含む混合物２２５は、処理チャンバ内のワークピースへの曝露のために、第３のグリッドプレート２３５を通過することができる。

【0045】

本例は、例示の目的で３つのグリッドプレートを有する分離グリッドを参照して議論される。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、より多くのまたはより少ないグリッドプレートを使用できることを理解するであろう。さらに、水蒸気は、分離グリッド内の任意のポイントでかつ／または分離グリッド後の処理チャンバ内で種と混合されてもよい。例えば、水蒸気注入源２３０は、第１のグリッドプレート２１０と第２のグリッドプレート２２０との間に配置されてもよい。

【0046】

本開示の例示的な態様によるプラズマストリップ処理は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のプラズマ処理装置を使用して実施することができる。

【0047】

図７は、本開示の例示的な実施形態による処理を実施するために使用可能な例示的なプラズマ処理装置５００を示す図である。プラズマ処理装置５００は、図３のプラズマ処理装置１００と同様である。

【0048】

より具体的には、プラズマ処理装置５００は、処理チャンバ１１０と、処理チャンバ１１０から分離されたプラズマチャンバ１２０とを含む。処理チャンバ１１０は、半導体ウェーハなどの処理されるべきワークピース１１４を保持するように動作可能な基板ホルダまたはペデスタル１１２を含む。この例示的な例証では、プラズマは、誘導結合プラズマ源１３５によってプラズマチャンバ１２０（すなわち、プラズマ生成領域）内で生成され、所望の種は、プラズマチャンバ１２０から分離グリッドアセンブリ２００を通って基板１１４の表面に運ばれる。

【0049】

プラズマチャンバ１２０は、誘電体側壁１２２および天井１２４を含む。誘電体側壁１２２、天井１２４、および分離グリッド２００は、プラズマチャンバ内部１２５を規定する。誘電体側壁１２２は、石英および／またはアルミナなどの誘電体材料から形成することができる。誘導結合プラズマ源１３５は、誘電体側壁１２２に隣接してプラズマチャンバ１２０の周りに配置された誘導コイル１３０を含んでもよい。誘導コイル１３０は、適切なマッチングネットワーク１３２を介してＲＦ電力発生器１３４に結合されている。処理ガス（例えば、不活性ガス）を、ガス供給１５０および環状ガス分配通路１５１または他の適切なガス導入機構からチャンバ内部に提供することができる。誘導コイル１３０がＲＦ電力発生器１３４からのＲＦ電力で励起されると、プラズマチャンバ１２０内でプラズマを生成することができる。特定の実施形態では、プラズマ処理装置１００は、プラズマへの誘導コイル１３０の容量結合を低減するために、任意選択の接地されたファラデーシールド１２８を含んでもよい。

【0050】

図７に示されるように、分離グリッド２００は、プラズマチャンバ１２０を処理チャンバ１１０から分離する。分離グリッド２００は、プラズマチャンバ１２０内のプラズマによって生成された混合物からイオンフィルタリングを実行して、フィルタリングされた混合物を生成するために使用することができる。フィルタリングされた混合物に、処理チャンバ内のワークピース１１４を曝露させることができる。

【0051】

幾つかの実施形態では、分離グリッド２００は、マルチプレート分離グリッドであってもよい。例えば、分離グリッド２００は、互いに平行な関係で離間された第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０を含んでもよい。第１のグリッドプレート２１０と第２のグリッドプレート２２０とは、距離によって分離することができる。

【0052】

第１のグリッドプレート２１０は、複数の穴を有する第１のグリッドパターンを有してもよい。第２のグリッドプレート２２０は、複数の穴を有する第２のグリッドパターンを有してもよい。第１のグリッドパターンは、第２のグリッドパターンと同じでも異なっていてもよい。荷電粒子は、分離グリッドにおける各グリッドプレート２１０，２２０の穴を通る経路の壁で再結合してもよい。中性種（例えば、ラジカル）は、第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０の穴を通って比較的自由に流れることができる。穴のサイズならびに各グリッドプレート２１０および２２０の厚さは、荷電粒子および中性粒子の両方の透過性に影響を及ぼし得る。

【0053】

幾つかの実施形態では、第１のグリッドプレート２１０は、金属（例えば、アルミニウム）または他の導電性材料で作ることができ、かつ／または第２のグリッドプレート２２０は、導電性材料または誘電体材料（例えば、石英、セラミックなど）で作ることができる。幾つかの実施形態では、第１のグリッドプレート２１０および／または第２のグリッドプレート２２０は、ケイ素または炭化ケイ素などの他の材料で作ることができる。グリッドプレートが金属または他の導電性材料で作られている場合、グリッドプレートは接地されてもよい。

【0054】

図７の例示的なプラズマ処理装置５００は、プラズマチャンバ１２０内に第１のプラズマ５０２（例えば、遠離プラズマ）を生成し、処理チャンバ１１０内に第２のプラズマ５０４（例えば、直接プラズマ）を生成するように動作可能である。本明細書で使用されるように、「遠離プラズマ」は、分離グリッドによってワークピースから分離されたプラズマチャンバ内など、ワークピースから遠く離れて生成されるプラズマを指す。本明細書で使用されるように、「直接プラズマ」は、ワークピースを支持するように動作可能なペデスタルを有する処理チャンバで生成されるプラズマなど、ワークピースに直接曝露されるプラズマを指す。

【0055】

より具体的には、図７のプラズマ処理装置５００は、ペデスタル１１２内にバイアス電極５１０を有するバイアス源を含む。バイアス電極５１０は、適切なマッチングネットワーク５１２を介してＲＦ電力発生器５１４に結合されてもよい。バイアス電極５１０がＲＦエネルギで励起されると、第２のプラズマ５０４を、ワークピース１１４への直接曝露のために、処理チャンバ１１０内の混合物から生成することができる。処理チャンバ１１０は、処理チャンバ１１０からガスを排除するためのガス排出ポート５１６を含んでもよい。

【0056】

図７に示されるように、装置１００は、例えば、ガス分配通路１５１または他の分配システム（例えば、シャワーヘッド）を介して、処理ガスをプラズマチャンバ１２０に送達するように構成されたガス送達システム１５０を含んでもよい。ガス送達システムは、複数の供給ガスライン１５９を含んでもよい。処理ガスは、シャワーヘッドとして作動する分離グリッド２００を介して処理チャンバ１１０に送達することができる。

【0057】

供給ガスライン１５９は、所望の量のガスを処理ガスとしてプラズマチャンバに送達するために、弁および／または質量流量コントローラを使用して制御することができる。図７に示されるように、ガス送達システム１５０は、フッ素含有ガス（例えば、ＣＦ_４、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。ガス送達システム１５０は、酸素ガス（例えば、Ｏ_２）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。ガス送達システム１５０は、希釈ガス（例えば、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ、またはその他の不活性ガス）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。ガス送達システム１５０は、水素ガス（例えば、Ｈ_２）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。

【0058】

本開示の例示的な態様によれば、装置５００は、プラズマチャンバ１２０に処理ガスの一部として水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を送達するための供給ガスライン１５７を含んでもよい。プラズマチャンバ１２０内への処理ガスの一部としての水蒸気の流量を制御するために、制御弁および／または質量流量コントローラ１５８を使用することができる。水蒸気は、プラズマストリップ処理中に、ワークピース上の二酸化ケイ素層、窒化ケイ素層、および他の層のための不動態化剤として使用することができる。

【0059】

水蒸気は、本開示の範囲から逸脱することなく他の方法で、図６の装置５００に不動態化剤として導入することができる。例えば、水蒸気は、分離グリッド２００の下方の箇所など、処理チャンバ内の箇所に導入することができる。別の例として、水蒸気は、分離グリッドのグリッドプレート２１０とグリッドプレート２２０との間に導入することができる。

【0060】

図８は、図３および図７の処理チャンバと同様の処理チャンバ６００を示す図である。より具体的には、プラズマ処理装置６００は、処理チャンバ１１０と、処理チャンバ１１０から分離されたプラズマチャンバ１２０とを含む。処理チャンバ１１０は、半導体ウェーハなどの処理されるべきワークピース１１４を保持するように動作可能な基板ホルダまたはペデスタル１１２を含む。この例示的な例証では、プラズマは、誘導結合プラズマ源１３５によってプラズマチャンバ１２０（すなわち、プラズマ生成領域）内で生成され、所望の種は、プラズマチャンバ１２０から分離グリッドアセンブリ２００を通って基板１１４の表面に運ばれる。

【0061】

プラズマチャンバ１２０は、誘電体側壁１２２および天井１２４を含む。誘電体側壁１２２、天井１２４、および分離グリッド２００は、プラズマチャンバ内部１２５を規定する。誘電体側壁１２２は、石英および／またはアルミナなどの誘電体材料から形成することができる。誘導結合プラズマ源１３５は、誘電体側壁１２２に隣接してプラズマチャンバ１２０の周りに配置された誘導コイル１３０を含んでもよい。誘導コイル１３０は、適切なマッチングネットワーク１３２を介してＲＦ電力発生器１３４に結合されている。処理ガス（例えば、不活性ガス）は、ガス供給１５０および環状ガス分配通路１５１または他の適切なガス導入機構からチャンバ内部に提供することができる。誘導コイル１３０がＲＦ電力発生器１３４からのＲＦ電力で励起されると、プラズマチャンバ１２０内でプラズマを生成することができる。特定の実施形態では、プラズマ処理装置１００は、プラズマへの誘導コイル１３０の容量結合を低減するために、任意選択の接地されたファラデーシールド１２８を含んでもよい。

【0062】

図８に示されるように、分離グリッド２００は、プラズマチャンバ１２０を処理チャンバ１１０から分離する。分離グリッド２００は、プラズマチャンバ１２０内のプラズマによって生成された混合物からイオンフィルタリングを実行して、フィルタリングされた混合物を生成するために使用することができる。フィルタリングされた混合物は、処理チャンバ内のワークピース１１４に曝露されることができる。

【0063】

幾つかの実施形態では、分離グリッド２００は、マルチプレート分離グリッドであってもよい。例えば、分離グリッド２００は、互いに平行な関係で離間された第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０を含んでもよい。第１のグリッドプレート２１０と第２のグリッドプレート２２０とは、距離によって分離することができる。

【0064】

第１のグリッドプレート２１０は、複数の穴を有する第１のグリッドパターンを有してもよい。第２のグリッドプレート２２０は、複数の穴を有する第２のグリッドパターンを有してもよい。第１のグリッドパターンは、第２のグリッドパターンと同じでも異なっていてもよい。荷電粒子は、分離グリッドにおける各グリッドプレート２１０，２２０の穴を通る経路の壁で再結合してもよい。中性種（例えば、ラジカル）は、第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０の穴を通って比較的自由に流れることができる。穴のサイズならびに各グリッドプレート２１０および２２０の厚さは、荷電粒子および中性粒子の両方の透過性に影響を及ぼし得る。

【0065】

幾つかの実施形態では、第１のグリッドプレート２１０は、金属（例えば、アルミニウム）または他の導電性材料で作ることができ、かつ／または第２のグリッドプレート２２０は、導電性材料または誘電体材料（例えば、石英、セラミックなど）で作ることができる。幾つかの実施形態では、第１のグリッドプレート２１０および／または第２のグリッドプレート２２０は、ケイ素または炭化ケイ素などの他の材料で作ることができる。グリッドプレートが金属または他の導電性材料で作られている場合、グリッドプレートは接地されてもよい。

【0066】

図８の例示的なプラズマ処理装置６００は、プラズマチャンバ１２０内に第１のプラズマ６０２（例えば、遠離プラズマ）を生成し、処理チャンバ１１０内に第２のプラズマ６０４（例えば、直接プラズマ）を生成するように動作可能である。示されるように、プラズマ処理装置６００は、遠離プラズマチャンバ１２０に関連付けられた垂直側壁１２２から延びる角度の付いた誘電体側壁６２２を含んでもよい。角度の付いた誘電体側壁６２２は、処理チャンバ１１０の一部を形成してもよい。

【0067】

第２の誘導プラズマ源６３５は、誘電体側壁６２２の近傍に配置されてもよい。第２の誘導プラズマ源６３５は、適切なマッチングネットワーク６１２を介してＲＦ発生器６１４に結合された誘導コイル６１０を含んでもよい。誘導コイル６１０は、ＲＦエネルギで励起されると、処理チャンバ１１０内の混合物から直接プラズマ６０４を誘導することができる。ファラデーシールド６２８は、誘導コイル６１０と側壁６２２との間に配置されてもよい。

【0068】

ペデスタル１１２は、垂直方向Ｖに移動可能であってもよい。例えば、ペデスタル１１２は、ペデスタル１１２と分離グリッドアセンブリ２００との間の距離を調整するように構成可能である垂直リフト６１６を含んでもよい。一例として、ペデスタル１１２は、遠離プラズマ６０２を使用して処理するために第１の垂直位置に配置されてもよい。ペデスタル１１２は、直接プラズマ６０４を使用して処理するために第２の垂直位置にあってもよい。第１の垂直位置は、第２の垂直位置と比べて分離グリッドアセンブリ２００のより近くにあってもよい。

【0069】

図８のプラズマ処理装置６００は、ペデスタル１１２内にバイアス電極５１０を有するバイアス源を含む。バイアス電極５１０は、適切なマッチングネットワーク５１２を介してＲＦ電力発生器５１４に結合されてよい。処理チャンバ１１０は、処理チャンバ１１０からガスを排除するためのガス排出ポート５１６を含んでもよい。

【0070】

図８に示されるように、装置１００は、例えば、ガス分配通路１５１または他の分配システム（例えば、シャワーヘッド）を介して、処理ガスをプラズマチャンバ１２０に送達するように構成されたガス送達システム１５０を含んでもよい。ガス送達システムは、複数の供給ガスライン１５９を含んでもよい。処理ガスは、シャワーヘッドとして作動する分離グリッド２００を介して処理チャンバ１１０に送達することができる。

【0071】

供給ガスライン１５９は、所望の量のガスを処理ガスとしてプラズマチャンバに送達するために、弁および／または質量流量コントローラを使用して制御することができる。図８に示されるように、ガス送達システム１５０は、フッ素含有ガス（例えば、ＣＦ_４、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。ガス送達システム１５０は、酸素ガス（例えば、Ｏ_２）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。ガス送達システム１５０は、希釈ガス（例えば、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ、またはその他の不活性ガス）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。ガス送達システム１５０は、水素ガス（例えば、Ｈ_２）を送達するための供給ガスラインを含んでもよい。

【0072】

本開示の例示的な態様によれば、装置６００は、プラズマチャンバ１２０に処理ガスの一部として水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を送達するための供給ガスライン１５７を含んでもよい。プラズマチャンバ１２０内への処理ガスの一部としての水蒸気の流量を制御するために、制御弁および／または質量流量コントローラ１５８を使用することができる。水蒸気は、プラズマストリップ処理中に、ワークピース上の二酸化ケイ素層、窒化ケイ素層、および他の層のための不動態化剤として使用することができる。

【0073】

水蒸気は、本開示の範囲から逸脱することなく他の方法で、図８の装置６００に不動態化剤として導入することができる。例えば、水蒸気は、分離グリッド２００の下方の箇所など、処理チャンバ内の箇所に導入することができる。別の例として、水蒸気は、分離グリッドのグリッドプレート２１０とグリッドプレート２２０との間に導入することができる。

【0074】

幾つかの実施形態では、本明細書に開示されるプラズマ処理装置の１つまたは複数は、水蒸気のための送達経路に沿った水の凝縮を低減するための特徴を含んでもよい。例示的な特徴は、例えば、水蒸気供給ラインで水蒸気源の下流に配置された熱式質量流量コントローラおよび／または弁を含んでもよい。別の例示的な特徴は、水蒸気源からチャンバへの水蒸気供給ラインを加熱するように動作可能なヒートトレースを含んでもよい。ヒートトレースは、供給ガスラインの温度をチャンバおよび／または水蒸気源の温度より高く維持するように制御することができる。

【0075】

幾つかの実施形態では、供給ガスラインの長さを短くしかつ潜在的な凝縮面積を減らすために水蒸気源をチャンバの近傍に配置することができる。例示的な実現形態では、水蒸気供給ラインの下流に希釈ガス（例えば、Ｎ_２またはＡｒ、Ｈｅなどの不活性ガス）を導入して、水蒸気供給ラインおよび／またはチャンバ内部の水蒸気の圧力を低下させるように、装置を構成することができる。

【0076】

幾つかの実施形態では、プラズマ処理装置は、プラズマチャンバおよび／または処理チャンバ内部での凝縮を低減するために、非水冷プラズマチャンバおよび／または非水冷処理チャンバ本体を含んでもよい。代わりに、熱交換器を熱流体と組み合わせて使用して、チャンバ壁の通路内を循環させ、チャンバ壁温度の上昇を維持して凝縮を低減することができる。幾つかの実施形態では、チャンバ内の水蒸気の滞留時間を短縮するためにチャンバを排気するために使用されるポンプを動作させることができる。

【0077】

次に、不動態化剤として水蒸気を使用するプラズマストリップ処理のための例示的な処理パラメータを説明する。
実施例１
処理ガス：Ｈ_２Ｏ（水蒸気）＋ＣＦ_４＋Ｏ_２
希釈ガス：Ｎ_２および／またはＡｒおよび／またはＨｅ
処理圧力：約３００ｍＴｏｒｒ～約４０００ｍＴｏｒｒ
誘導結合プラズマ源電力：約６００Ｗ～約５０００Ｗ
ワークピース温度：約２５℃～約４００℃
処理期間：約３０秒～約１２００秒
処理ガスのガス流量：
Ｈ_２Ｏ（水蒸気）：約４００ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍ
ＣＦ_４：約１５０ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ
Ｏ_２：約３００ｓｃｃｍ～約７５０ｓｃｃｍ
希釈ガス：：約０ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍ
実施例２
処理ガス：Ｈ_２Ｏ（水蒸気）＋ＣＦ_４＋Ｏ_２＋Ｈ_２
希釈ガス：Ｎ_２および／またはＡｒおよび／またはＨｅ
処理圧力：約３００ｍＴｏｒｒ～約４０００ｍＴｏｒｒ
誘導結合プラズマ源電力：約６００Ｗ～約５０００Ｗ
ワークピース温度：約２５℃～約４００℃
処理期間：約３０秒～約１２００秒
処理ガスのガス流量：
Ｈ_２Ｏ（水蒸気）：約４００ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍ
ＣＦ_４：約１５０ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ
Ｏ_２：約３００ｓｃｃｍ～約７５０ｓｃｃｍ
Ｈ_２：約１００ｓｃｃｍ～約３００ｓｃｃｍ
希釈ガス：約０ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍ
実施例３
処理ガス：Ｈ_２Ｏ（水蒸気）＋ＣＦ_４＋Ｏ_２＋Ｎ_２
希釈ガス：Ｎ_２および／またはＡｒおよび／またはＨｅ
処理圧力：約３００ｍＴｏｒｒ～約４０００ｍＴｏｒｒ
誘導結合プラズマ源電力：約６００Ｗ～約５０００Ｗ
ワークピース温度：約２５℃～約４００℃
処理期間：約３０秒～約１２００秒
処理ガスのガス流量：
Ｈ_２Ｏ（水蒸気）：約４００ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍ
ＣＦ_４：約１５０ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ
Ｏ_２：約３００ｓｃｃｍ～約７５０ｓｃｃｍ
Ｎ_２：約４００ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍ
希釈ガス：約０ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍ
実施例４
処理ガス：Ｈ_２Ｏ（水蒸気）＋ＣＨ_２Ｆ_２＋Ｏ_２＋Ｎ_２
希釈ガス：Ｎ_２および／またはＡｒおよび／またはＨｅ
処理圧力：約３００ｍＴｏｒｒ～約４０００ｍＴｏｒｒ
誘導結合プラズマ源電力：約６００Ｗ～約５０００Ｗ
ワークピース温度：約２５℃～約４００℃
処理期間：約３０秒～約１２００秒
処理ガスのガス流量：
Ｈ_２Ｏ（水蒸気）：約１５０ｓｃｃｍ～約３５０ｓｃｃｍ
ＣＨ_２Ｆ_２：約６５０ｓｃｃｍ～約８５０ｓｃｃｍ
Ｏ_２：約５００ｓｃｃｍ～約７００ｓｃｃｍ
Ｎ_２：約４００ｓｃｃｍ～約６００ｓｃｃｍ
希釈ガス：約４００ｓｃｃｍ～約６００ｓｃｃｍ
実施例５
処理ガス：Ｈ_２Ｏ（水蒸気）＋ＣＨ_３Ｆ＋Ｏ_２＋Ｎ_２
希釈ガス：Ｎ_２および／またはＡｒおよび／またはＨｅ
処理圧力：約３００ｍＴｏｒｒ～約４０００ｍＴｏｒｒ
誘導結合プラズマ源電力：約６００Ｗ～約５０００Ｗ
ワークピース温度：約２５℃～約４００℃
処理期間：約３０秒～約１２００秒
処理ガスのガス流量：
Ｈ_２Ｏ（水蒸気）：約１５０ｓｃｃｍ～約３５０ｓｃｃｍ
ＣＨ_３Ｆ：約６５０ｓｃｃｍ～約８５０ｓｃｃｍ
Ｏ_２：約１０００ｓｃｃｍ～約１４００ｓｃｃｍ
Ｎ_２：約４００ｓｃｃｍ～約６００ｓｃｃｍ
希釈ガス：約４００ｓｃｃｍ～約６００ｓｃｃｍ

【0078】

ホウ素アモルファスカーボンハードマスク層（ＢＡＣＬ）のための例示的な選択性、およびＣＦ_４含有処理（実施例１）およびＣＨ_２Ｆ_２含有処理の灰化速度の結果が以下の表１に提供される。

【表1】

【0079】

本開示の例示的な態様はまた、半導体処理においてワークピースから窒化チタン（ＴｉＮ）ハードマスク層を除去するための処理に向けられてもよい。ＴｉＮなどの様々な材料は、高度な半導体デバイスを製造するためのハードマスクとして誘電体エッチングに広く使用されている。プラズマストリップ処理は、ドライエッチング処理後にＴｉＮハードマスクを除去するために使用することができる。デバイスの特徴は継続的に縮小するため、下にある構造に損傷を与えることなく効果的にエッチング後のハードマスクを除去するには、タングステン層、酸化物層、および／または他の窒化物層と比較して、ＴｉＮに対して非常に高いハードマスク選択性が必要になる。

【0080】

プラズマストリップ処理におけるタングステン層および他の下にある金属層、酸化物層、または窒化物層と比較してハードマスクの不十分な選択性は、不十分なハードマスクの除去または下にある基板構造への損傷など、ワークピース処理において課題をもたらす恐れがある。例えば、ハードマスクの除去中に、ＴｉＮハードマスクに対する不十分な選択性は、下にある酸化物層、窒化物層、およびタングステン層に損傷を与えて抵抗を増加させ、デバイスのパフォーマンス低下に繋がる恐れがある。ハードマスク層を除去するための従来のプラズマストリッピング方法は、酸化物層および窒化物層の損失とともに、タングステン層または他の金属層の酸化をもたらす恐れがある。

【0081】

図９は、高アスペクト比構造７００のための例示的なハードマスク除去処理を示す図である。高アスペクト比構造７００は、タングステン基板などの基板７０８上に配置された複数の酸化物層７０２および少なくとも１つの窒化ケイ素層７０４を含む。ハードマスク７１０は、エッチング処理後、高アスペクト比構造７００上に残ってもよい。

【0082】

プラズマストリップ処理７１５は、ハードマスク７１０を除去するために、高アスペクト比構造７００上で行うことができる。プラズマストリップ処理は、ハードマスク７１０を除去するために、ハードマスク７１０をプラズマチャンバ内で生成された１つまたは複数の種に曝露させることができる。図９に示されるように、ハードマスク７１０に対するプラズマストリップ処理の選択性が基板７０８と比較して不十分である場合、プラズマストリップ処理７１５は、基板７０８の少なくとも一部を損傷および／または除去し、高アスペクト比構造７００のパフォーマンスに悪影響を与える恐れがある。さらに、プラズマストリップ処理７１５は、酸化物層７０２および窒化ケイ素層７０４に損傷を与え、酸化物および窒化物層の損失に繋がる恐れがある。

【0083】

図１０に示されるように、本開示の例示的な態様によるプラズマストリップ処理７２０は、ハードマスク７１０を除去するために、高アスペクト比構造７００上で行うことができる。プラズマストリップ処理７２０は、ハードマスク７１０を除去するために、ハードマスク７１０を、プラズマチャンバ内でフッ素含有ガス（例えば、ＣＦ_４、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ）から生成された１つまたは複数の種に曝露させることができる。プラズマストリップ処理７２０は、ワークピースを不動態化剤としての水蒸気に曝露して、基板層７０８（例えば、タングステン層）と比較して、ハードマスク７１０（例えば、ＴｉＮハードマスク層）に対する選択性を大幅に改善することができる。プラズマストリップ処理７２０の改善された選択性によって、高アスペクト比構造７００は、タングステン基板を酸化、除去、または機能的に損傷しないハードマスク除去を実現し、製造されたデバイスの機能およびパフォーマンスを改善することができる。さらに、プラズマストリップ処理７２０は、酸化物層および窒化物層への損傷および材料損失を低減し、したがって、高アスペクト比構造７００のための滑らかな側壁が得られる。

【0084】

図３、図５、図６、図７および図８は、本開示の例示的な実施形態によるプラズマストリップ処理７２０を実行するのに使用することができる例示的なプラズマ処理装置を示す図である。図４は、本開示の例示的な態様による、窒化チタンハードマスクを除去する１つの例示的な方法（３００）のフロー図を示す図である。この方法（３００）は、本開示の例示的な実施形態によるプラズマストリップ処理を行うために、任意の適切なプラズマ処理装置でも実施可能である。

【0085】

水蒸気を使用してＴｉＮハードマスク層を除去する選択性を高めるためのプラズマストリップ処理の例示的な処理パラメータは実施例１～５に示された。

【0086】

水蒸気およびフッ素含有プラズマストリップ処理によるＴｉＮハードマスク層除去に対する例示的な選択性は以下の表２に提供される。

【表2】

【0087】

水蒸気およびフッ素含有プラズマストリップ処理への曝露によるタングステン基板層に対する例示的な選択性が以下の表３に提供される。

【表3】

【0088】

表２および表３に示されるように、本開示の例示的な実施形態によるプラズマストリップ処理は、１００をはるかに超えるＴｉＮに対する選択性を達成することができる。ＴｉＮに対するこのような選択性により、タングステンの酸化を制御でき、酸化物層および窒化ケイ素層は滑らかな側壁構成を維持することができる。

【0089】

本主題は、その特定の例示的な実施形態に関して詳細に説明されてきたが、当業者は、前述の理解を達成すると、そのような実施形態の代替、変形、および同等物を容易に創出できることが理解されよう。したがって、本開示の範囲は、限定ではなく例であり、本開示は、当業者に容易に明らかであるような本主題へのそのような修正、変形、および／または追加を含めることを排除するものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】