特表 2024-500760 低温でのケイ素含有膜のプラズマ強化堆積

(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】2024-01-10

(54)【発明の名称】低温でのケイ素含有膜のプラズマ強化堆積

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20231227BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20231227BHJP

   C23C 16/42 20060101ALI20231227BHJP

   C23C 16/24 20060101ALI20231227BHJP

   C23C 16/515 20060101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L21/302 105A

C23C16/42

C23C16/24

C23C16/515

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023536991

(86)(22)【出願日】2021-12-08

(85)【翻訳文提出日】2023-08-09

(86)【国際出願番号】 US2021062339

(87)【国際公開番号】W WO2022132524

(87)【国際公開日】2022-06-23

(31)【優先権主張番号】17/125,349

(32)【優先日】2020-12-17

(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

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】アイディン， アイクト

(72)【発明者】

【氏名】チェン， ルイ

(72)【発明者】

【氏名】ジャナキラマン， カーティック

【テーマコード（参考）】

4K030

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030AA06

4K030AA09

4K030AA17

4K030BA30

4K030BA44

4K030BB05

4K030EA06

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4K030LA15

5F004AA04

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5F045AA08

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5F045AE01

5F045AF08

5F045BB07

5F045DP03

5F045DQ10

5F045EF05

5F045EH06

5F045EH13

5F045EH20

5F045EK07

5F045EM05

(57)【要約】

例示的な堆積方法は、ケイ素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に流入させることを含みうる。本方法は、半導体処理チャンバの面板とペデスタルとの間の処理領域内でプラズマを発生させることを含みうる。ペデスタルは、パターニングされたフォトレジストを含む基板を支持しうる。本方法は、基板の温度を約２００℃以下に維持することを含みうる。本方法はまた、パターニングされたフォトレジストに沿ってケイ素含有膜を堆積させることを含みうる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケイ素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に流入させることと、
前記半導体処理チャンバの面板とペデスタルとの間の前記処理領域でプラズマを発生させることであって、前記ペデスタルはパターニングされたフォトレジストを含む基板を支持する、プラズマを発生させることと、
前記基板の温度を約２００℃以下に維持することと、
前記パターニングされたフォトレジストに沿ってケイ素含有膜を堆積させることと
を含む、堆積方法。

【請求項2】

前記半導体処理チャンバを約０．５Ｔｏｒｒ以上の処理圧力に維持すること
を更に含む、請求項１に記載の堆積方法。

【請求項3】

前記パターニングされたフォトレジストは、フィーチャの上部、側壁及び底部を画定し、前記ケイ素含有膜は、前記上部を覆う厚さが前記側壁における厚さの少なくとも４０％であることによって特徴付けられる、請求項１に記載の堆積方法。

【請求項4】

前記ケイ素含有膜は、前記側壁における厚さが前記底部における厚さの少なくとも５０％であることによって特徴付けられる、請求項３に記載の堆積方法。

【請求項5】

前記プラズマは、約５ｋＨｚ以上のパルス周波数、１０％未満のデューティサイクル、及び約３００Ｗ以下のパワーで動作するパルス状電源によって発生させられる、請求項１に記載の堆積方法。

【請求項6】

前記面板と前記ペデスタルとの間の間隔は、約４００ミル以上である、請求項１に記載の堆積方法。

【請求項7】

前記ケイ素含有前駆体と共に水素を流すことであって、前記水素は約３００ｓｃｃｍ以上の流量で導入される、水素を流すこと
を更に含む、請求項１に記載の堆積方法。

【請求項8】

ケイ素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に流入させることと、
前記半導体処理チャンバの面板とペデスタルとの間の前記処理領域でプラズマを発生させることであって、前記ペデスタルはパターニングされたフォトレジストを含む基板を支持する、プラズマを発生させることと、
前記基板の温度を約２００℃以下に維持することと、
前記パターニングされたフォトレジストと共に、アモルファスシリコン膜を堆積させることと
を含む、堆積方法。

【請求項9】

前記基板の前記温度は、約１００℃以下に維持される、請求項８に記載の堆積方法。

【請求項10】

前記パターニングされたフォトレジストは、フィーチャの上部、側壁及び底部を画定し、前記アモルファスシリコン膜は、前記上部を覆う厚さが前記側壁における厚さの少なくとも４０％であることによって特徴付けられる、請求項８に記載の堆積方法。

【請求項11】

前記アモルファスシリコン膜は、前記側壁における前記厚さが前記底部における厚さの少なくとも５０％であることによって特徴付けられる、請求項１０に記載の堆積方法。

【請求項12】

前記プラズマは、約５ｋＨｚ以上のパルス周波数、１０％未満のデューティサイクル、及び約３００Ｗ以下のパワーで動作するパルス状電源によって発生させられる、請求項８に記載の堆積方法。

【請求項13】

前記面板と前記ペデスタルとの間の間隔は、約４００ミル以上である、請求項８に記載の堆積方法。

【請求項14】

前記ケイ素含有前駆体と共に水素を流すことであって、前記水素は約３００ｓｃｃｍ以上の流量で導入される、水素を流すこと
を更に含む、請求項８に記載の堆積方法。

【請求項15】

酸素を含むケイ素含有前駆体を、半導体処理チャンバの処理領域に流入させることと、
前記半導体処理チャンバの面板とペデスタルとの間の前記処理領域でプラズマを発生させることであって、前記ペデスタルはパターニングされたフォトレジストを含む基板を支持する、プラズマを発生させることと、
前記基板の温度を約２００℃以下に維持することと、
前記パターニングされたフォトレジストと共に、酸化ケイ素膜を堆積させることと
を含む、堆積方法。

【請求項16】

前記基板の前記温度は、約１００℃以下に維持される、請求項１５に記載の堆積方法。

【請求項17】

前記プラズマは、約５ｋＨｚ以上のパルス周波数、１０％未満のデューティサイクル、約３００Ｗ以下のパワーで動作するパルス状電源によって発生させられる、請求項１５に記載の堆積方法。

【請求項18】

前記面板と前記ペデスタルとの間の間隔は、約４００ミル以上である、請求項１５に記載の堆積方法。

【請求項19】

前記ケイ素含有前駆体を流入させることが、酸化窒素とシランを約２：１以下の体積流量比で前記処理領域に流入させることを含む、請求項１５に記載の堆積方法。

【請求項20】

前記ケイ素含有前駆体と共に水素を流すことであって、前記水素は約３００ｓｃｃｍ以上の流量で導入される、水素を流すこと
を更に含む、請求項１５に記載の堆積方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
［０００１］本出願は、２０２０年１２月１７日に出願された「低温でのケイ素含有膜のプラズマ強化堆積（ＰＬＡＳＭＡ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＯＦ ＳＩＬＩＣＯＮ－ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＦＩＬＭＳ ＡＴ ＬＯＷ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ）」と題する、米国特許出願第１７／１２５，３４９号の利益及び優先権を主張するものであり、その全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。

【0002】

［０００２］本技術は、半導体プロセス及びチャンバ部品に関する。より具体的には、本技術は、変更された部品及び堆積方法に関する。

【背景技術】

【0003】

［０００３］集積回路は、基板表面に複雑にパターニングされた材料層を生成するプロセスによって可能になる。基板上にパターニングされた材料を生成するには、露出した材料の形成及び除去の制御された方法が必要である。例えば、多重パターニング技法（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）では、パターニングされたフォトレジストのパターンを後続の堆積層に転写することを含みうる多段階の製造工程の一部として、パターニングされたフォトレジストが半導体基板上に堆積されうる。そのため、フォトレジスト材料の熱安定性が、例えばパターニングされた膜を堆積させるために利用可能なプロセスを制限することがある。このように、温度が安定したパターニング膜を形成するために、フォトレジストのパターニングとプラズマ堆積との間に中間パターン転写プロセスが含まれることがある。中間プロセスは、製造の複雑さと時間を増加させる基板移送又は他の工程を含み、半導体製造の効率と歩留まりを制限しうる。

【0004】

［０００４］したがって、高品質のデバイス及び構造を製造するために使用することができる改善されたシステム及び方法が必要とされる。本技術は、これらの必要性及びその他の必要性に対処する。

【発明の概要】

【0005】

［０００５］例示的な堆積方法は、ケイ素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に流入させることを含みうる。本方法は、半導体処理チャンバの面板とペデスタルとの間の処理領域内でプラズマを発生させることを含みうる。ペデスタルは、パターニングされたフォトレジストを含む基板を支持しうる。本方法は、基板の温度を約２００℃以下に維持することを含みうる。本方法はまた、パターニングされたフォトレジストに沿ってケイ素含有膜を堆積させることを含みうる。

【0006】

［０００６］いくつかの実施形態では、本方法は、半導体処理チャンバを約０．５Ｔｏｒｒ以上の処理圧力に維持することを含みうる。パターニングされたフォトレジストは、トレンチを画定しうる。パターニングされたフォトレジストは、フィーチャの上部、側壁、及び底部を画定しうる。ケイ素含有膜は、上部を覆う厚さが側壁における厚さの少なくとも４０％であることによって特徴付けられうる。ケイ素含有膜は、側壁における厚さが底部における厚さの少なくとも５０％であることによって特徴付けられうる。プラズマは、約５ｋＨｚ以上のパルス周波数で動作し、１０％未満のデューティサイクルを使用する電源によって、発生させられうる。プラズマのパワーは、約３００Ｗ以下でありうる。面板とペデスタルとの間の間隔は、約４００ミル以上でありうる。本方法は、ケイ素含有前駆体と共に水素を流すことを更に含みうる。水素は、約３００ｓｃｃｍ以上の流量で導入されうる。

【0007】

［０００７］本技術のいくつかの実施形態は、堆積方法を包含しうる。例示的な方法は、ケイ素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に流入させることを含みうる。本方法は、半導体処理チャンバの面板とペデスタルとの間の処理領域内でプラズマを発生させることを含みうる。ペデスタルは、パターニングされたフォトレジストを含む基板を支持しうる。本方法は、基板の温度を約２００℃以下に維持することを含みうる。本方法はまた、パターニングされたフォトレジストと共に、アモルファスシリコン膜を堆積させることを含みうる。

【0008】

［０００８］本技術のいくつかの実施形態は、堆積方法を包含しうる。例示的な方法は、ケイ素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に流入させることを含みうる。ケイ素含有前駆体は、酸素を含みうる。本方法は、半導体処理チャンバの面板とペデスタルとの間の処理領域内でプラズマを発生させることを含みうる。ペデスタルは、パターニングされたフォトレジストを含む基板を支持しうる。本方法は、基板の温度を約２００℃以下に維持することを含みうる。本方法はまた、パターニングされたフォトレジストと共に、酸化ケイ素膜を堆積させることを含みうる。

【0009】

［０００９］いくつかの実施形態において、ケイ素含有前駆体を流入させることは、酸化窒素とシランを約２：１以下の体積流量比で処理領域に流入させることを含みうる。

【0010】

［００１０］このような技術は、従来のシステム及び技法に比べ、多くの利点を提供しうる。例えば、本方法及びシステムは、パターニングされたフォトレジスト上に配置され、改善された被覆率を示し、フォトレジスト材料の劣化を抑制したプラズマ堆積ケイ素含有膜を提供しうる。このように、本技術の実施形態の動作は、マルチパターニングのような改善されたＣＭＯＳ製造プロセスを生成し、より小さな半導体フィーチャの製造を容易にしうる。加えて、本方法及びシステムは、例えば、パターニングされた構造を準備するために使用される堆積及び除去プロセスの数を減らすことによって、改善されたプロセス統合を提供しうる。これらの実施形態及びその他の実施形態は、その利点や特徴の多くと共に、後述の説明及び添付図面と併せて、より詳細に説明される。

【0011】

［００１１］開示された技術の性質及び利点は、本明細書の残りの部分と図面を参照することによって更に理解を深めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】［００１２］本技術のいくつかの実施形態による例示的な処理チャンバの概略断面図を示す。

【図2】［００１３］本技術のいくつかの実施形態による堆積方法における例示的な工程を示す。

【図3】［００１４］Ａ及びＢは、本技術のいくつかの実施形態による堆積方法の動作中の例示的な処理チャンバの概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［００１５］いくつかの図面は、概略図として含まれている。図面は例示を目的としており、縮尺どおりであると明記されていない限り、縮尺どおりであるとみなしてはならないことを理解するべきである。更に、概略図として、図面は、理解を助けるために提供されており、現実的な描写に比べてすべての態様又は情報を含まない場合があり、例示を目的として強調された素材を含むことがある。

【0014】

［００１６］添付の図面では、類似の構成要素及び／又は特徴は、同じ参照符号を有しうる。更に、同種の様々な構成要素は、類似した構成要素同士を区別する文字により、参照符号に従って区別されうる。本明細書において第１の参照符号のみが使用されている場合、その説明は、文字に関わりなく、同じ第１の参照符号を有する類似した構成要素のうちのいずれにも適用可能である。

【0015】

［００１７］アモルファスシリコン膜又は酸化ケイ素膜のような材料の堆積中に、プラズマ強化堆積は、シャワーヘッド又はガス分配器と基板支持体との間に局所プラズマを生成しうる。プラズマ条件は、プラズマパワー、デューティサイクル、パルス周波数などのプラズマ電源のパラメータの関数でありうるが、基板及び基板支持体の加熱を引き起こす可能性がある。パターニングされたフォトレジストが基板上に配置されており、パターニングされたフォトレジストがトレンチ又は間隙などの凹状フィーチャを画定する場合、堆積プロセスは、フォトレジスト材料が劣化し始める温度を超えてフォトレジストを加熱することがある。このような場合、プラズマ条件下の材料堆積がパターニングされたフォトレジストを損傷することがあり、パターニングされた構造を製造するための堆積プロセスの効果が制限される。

【0016】

［００１８］従来技術では、フォトレジストのパターニングをプラズマ堆積から分離するために、中間プロセスを導入することを通して、この限界に対処してきた。例えば、自己整合ダブルパターニング（ｓｅｌｆ－ａｌｉｇｎｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ：ＳＡＤＰ）プロセスにおいて、アモルファスシリコンがフォトレジスト材料上に直接堆積される場合には、スペーサマスク又はライナとしてアモルファスシリコンを堆積させることにより、フォトレジストパターンが劣化する可能性がある。そのため、フォトレジストパターンが、フォトレジスト材料よりも高い熱安定性を示す別の層に転写されてもよい。この中間プロセスは、堆積、除去、平坦化など、更なるプロセスを導入する可能性がある。更に、パターン転写プロセスは、第１のシステムで半導体基板上にフォトレジスト材料の堆積を行うことと、上層膜を堆積させるために半導体基板を第２の堆積システムに移すことと、その後、プラズマ処理のために半導体基板を第３のシステムに移すこととを含みうる。本技術は、パターニングされたフォトレジストの凹状フィーチャ内にケイ素含有膜を直接堆積させるための改良された堆積方法を実施することにより、これらの制限を克服することができる。例えば、プラズマ条件、処理パラメータ、及び基板温度を制御することで、フォトレジスト材料の熱劣化を抑えながら、パターニングされたフォトレジスト層の上にケイ素含有膜を堆積させることができる。これにより、中間転写層がなくても、ＳＡＤＰのような多重パターニングプロセスに用いられる特性寸法の凹状フィーチャを画定する基板上での堆積が可能になりうる。

【0017】

［００１９］プラズマ処理が実行されうる本技術の実施形態によるチャンバの一般的な態様を説明した後に、特定の方法論及び構成要素の構成が説明されうる。本技法は、多くの膜形成プロセスを改善するために使用され、様々な処理チャンバ及び動作に適用されうるため、本技術は、説明した特定の膜及び処理に限定されることを意図していないことが理解されよう。

【0018】

［００２０］図１は、本技術のいくつかの実施形態による例示的な処理チャンバ１００の断面図を示す。本図は、本技術の１つ又は複数の態様を組み込み、及び／又は本技術の実施形態による１つ又は複数の工程を実行しうるシステムの概要を示しうる。チャンバ１００又は実行される方法の追加の詳細にが、以下で更に説明されうる。チャンバ１００は、本技術のいくつかの実施形態に従って膜層を形成するために利用されうるが、本方法は、膜形成が起こりうる任意のチャンバで同様に実行されてよいことが理解されよう。処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２と、チャンバ本体１０２の内部に配置された基板支持体１０４と、チャンバ本体１０２と接続され、処理領域１２０の基板支持体１０４を囲むリッドアセンブリ１０６とを含みうる。基板１０３は、開口部１２６を通して処理領域１２０に提供されてもよく、この開口部は、スリットバルブ又はドアを用いて処理のために従来通りに密閉されていてもよい。基板１０３は、処理中に基板支持体１０４の表面１０５に載置されうる。基板支持体１０４は、矢印１４５で示すように、基板支持体１０４のシャフト１４４が位置しうる軸１４７に沿って、回転可能でありうる。あるいは、基板支持体１０４は、堆積プロセス中に必要に応じて回転するように持ち上げられてもよい。

【0019】

［００２１］プラズマプロファイル変調器１１１は、基板支持体１０４上に配置された基板１０３にわたったプラズマ分布を制御するために、処理チャンバ１００内に配置されうる。プラズマプロファイル変調器１１１は、チャンバ本体１０２に隣接して配置され、チャンバ本体１０２をリッドアセンブリ１０６の他の構成要素から分離することができる第１の電極１０８を含みうる。第１の電極１０８は、リッドアセンブリ１０６の一部であってもよく、又は別個の側壁電極であってもよい。第１の電極１０８は、環状又はリング状の部材であり、リング電極でありうる。第１の電極１０８は、処理領域１２０を囲む処理チャンバ１００の外周周囲の連続的なループであってもよく、所望の場合、選択された位置において不連続であってもよい。また、第１の電極１０８は、例えば、穿孔リング又はメッシュ電極などの穿孔電極であってもよく、又は、例えば、２次ガス分配器などの平板電極であってもよい。

【0020】

［００２２］例えば酸化アルミニウム及び／又は窒化アルミニウムといった、セラミック又は金属酸化物のような誘電体材料でありうる、１つ又は複数のアイソレータ１１０ａ、１１０ｂは、第１の電極１０８と接触して、第１の電極１０８をガス分配器１１２及びチャンバ本体１０２から電気的及び熱的に分離しうる。ガス分配器１１２は、プロセス前駆体を処理領域１２０に分配するための開孔１１８を画定しうる。ガス分配器１１２は、ＲＦ発生器、ＲＦ電源、ＤＣ電源、パルス状ＤＣ電源、パルス状ＲＦ電源、又は処理チャンバと接続されうる任意の他の電源などの、第１の電力源１４２と接続されうる。いくつかの実施形態では、第１の電力源１４２は、ＲＦ電源でありうる。

【0021】

［００２３］ガス分配器１１２は、導電性ガス分配器であっても、非導電性ガス分配器であってもよい。また、ガス分配器１１２は、導電性及び非導電性の構成要素から形成されうる。例えば、ガス分配器１１２の本体が導電性である一方で、ガス分配器１１２の面板は非導電性であってもよい。ガス分配器１１２は、図１に示されるような第１の電力源１４２などによって、電力供給されてもよく、又はいくつかの実施形態では、ガス分配器１１２は、接地で接続されてもよい（ｍａｙ ｂｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ ｇｒｏｕｎｄ）。

【0022】

［００２４］第１の電極１０８は、処理チャンバ１００の接地経路を制御しうる第１の同調回路１２８と接続されうる。第１の同調回路１２８は、第１の電子センサ１３０と、第１の電子コントローラ１３４とを含みうる。第１の電子コントローラ１３４は、可変キャパシタ又は他の回路素子であってもよく、又はそれを含んでいてもよい。第１の同調回路１２８は、１つ又は複数のインダクタ１３２であってもよく、又はそれを含んでいてもよい。第１の同調回路１２８は、処理中に処理領域１２０内に存在するプラズマ条件下で可変又は制御可能なインピーダンスを可能にする任意の回路でありうる。図示されるようないくつかの実施形態では、第１の同調回路１２８は、接地と第１の電子センサ１３０との間で平行に接続された第１の回路脚及び第２の回路脚を含みうる。第１の回路脚は、第１のインダクタ１３２Ａを含みうる。第２の回路脚は、第１の電子コントローラ１３４と直列に接続された第２のインダクタ１３２Ｂを含みうる。第２のインダクタ１３２Ｂは、第１の電子コントローラ１３４と、第１及び第２の回路脚の両方を第１の電子センサ１３０に結合するノードとの間に配置されうる。第１の電子センサ１３０は、電圧又は電流センサであり、第１の電子コントローラ１３４と接続され、処理空間１２０の内部のプラズマ条件のある程度の閉ループ制御を許容しうる。

【0023】

［００２５］第２の電極１２２は、基板支持体１０４と接続されうる。第２の電極１２２は、基板支持体１０４内に埋め込まれてもよく、又は基板支持体１０４の表面と接続されてもよい。第２の電極１２２は、板、穿孔板、メッシュ、ワイヤスクリーン、又は導電性要素の他の分散設備（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）でありうる。第２の電極１２２は同調電極であってもよく、例えば、基板支持体１０４のシャフト１４４内に配置された、５０オームなどの選択された抵抗を有するケーブルなどの導管１４６によって、第２の同調回路１３６と接続されうる。第２の同調回路１３６は、第２の電子センサ１３８と、第２の電子コントローラ１４０とを有しうるが、この第２の電子コントローラ１４０は、第２の可変キャパシタであってもよい。第２の電子センサ１３８は、電圧又は電流センサであり、第２の電子コントローラ１４０と接続され、処理領域１２０内のプラズマ条件に対する更なる制御を提供しうる。

【0024】

［００２６］バイアス電極及び／又は静電チャック電極でありうる第３の電極１２４は、基板支持体１０４と接続されうる。第３の電極は、フィルタ１４８を通して第２の電力源１５０と連結され、ここでフィルタ１４８は、インピーダンス整合回路でありうる。第２の電力源１５０は、ＤＣパワー、パルス状ＤＣパワー、ＲＦバイアスパワー、パルス状ＲＦ源若しくはバイアスパワー、又はこれら又は他の電源の組み合わせでありうる。いくつかの実施形態では、第２の電力源１５０は、ＲＦバイアスパワーでありうる。

【0025】

［００２７］図１のリッドアセンブリ１０６及び基板支持体１０４は、プラズマ又は熱処理のための任意の処理チャンバと共に使用されうる。動作において、処理チャンバ１００は、処理領域１２０内のプラズマ条件のリアルタイム制御を許容しうる。基板１０３は基板支持体１０４上に配置され、プロセスガスは、任意の所望のフロー計画に従って、入口１１４を使用してリッドアセンブリ１０６を通して流されうる。気体は、出口１５２を通して処理チャンバ１００を出ることができる。電力は、処理領域１２０内にプラズマを確立するために、ガス分配器１１２と接続されうる。基板は、いくつかの実施形態において、第３の電極１２４を使用して電気バイアスを受けうる。

【0026】

［００２８］処理領域１２０内のプラズマを励起すると、プラズマと第１の電極１０８との間に電位差が確立されうる。また、プラズマと第２の電極１２２との間に電位差が確立されうる。次に、電子コントローラ１３４、１４０が、２つの同調回路１２８、１３６によって表される接地経路の流れ特性を調整するために使用されうる。堆積速度の独立した制御と、中心からエッジまでのプラズマ密度の均一性の独立した制御を行うために、第１の同調回路１２８と第２の同調回路１３６に設定点がもたらされうる。電子コントローラが両方とも可変キャパシタでありうる実施形態では、電子センサは、独立して、堆積速度を最大化し、厚さ不均一性を最小化するように、可変キャパシタを調整しうる。

【0027】

［００２９］同調回路１２８、１３６の各々は、それぞれの電子コントローラ１３４、１４０を使用して調整されうる可変インピーダンスを有しうる。電子コントローラ１３４、１４０が可変キャパシタである場合、可変キャパシタの各々の容量範囲、及び第１インダクタ１３２Ａ及び第２インダクタ１３２Ｂのインダクタンスは、インピーダンス範囲を提供するように選択されうる。この範囲は、プラズマの周波数特性や電圧特性に依存し、各可変キャパシタの容量範囲に最小値が存在しうる。それゆえ、第１の電子コントローラ１３４の容量が最小又は最大であるとき、第１の同調回路１２８のインピーダンスは高くなり、基板支持体上の空中又は横方向の被覆率（ｃｏｖｅｒａｇｅ）が最小であるプラズマ形状がもたらされうる。第１の電子コントローラ１３４の容量が第１の同調回路１２８のインピーダンスを最小化する値に近づくと、プラズマの空中被覆率は最大まで成長し、基板支持体１０４の全作業領域を効果的に覆うことになりうる。第１の電子コントローラ１３４の容量が最小インピーダンス設定から外れると、プラズマ形状がチャンバから収縮し、基板支持体の空中被覆率が低下することがある。第２の電子コントローラ１４０は、同様の効果を有し、第２の電子コントローラ１４０の容量が変更されうるので、基板支持体上のプラズマの空中被覆率を増減させうる。

【0028】

［００３０］電子センサ１３０、１３８は、閉ループでそれぞれの回路１２８、１３６を調整するために使用されうる。使用されるセンサの種類に応じて、電流又は電圧の設定点が各センサに設置され、各それぞれの電子コントローラ１３４、１４０への調整を決定して、設定点からの偏差を最小化する制御ソフトウェアが、センサに提供されうる。その結果、処理中に、プラズマ形状が選択され、動的に制御されうる。前述の議論は、可変キャパシタでありうる電子コントローラ１３４、１４０に基づいているが、調整可能なインピーダンスを有する同調回路１２８、１３６を提供するために、調整可能な特性を有する任意の電子構成要素が使用されうることが理解されよう。

【0029】

［００３１］図２は、本技術のいくつかの実施形態による、堆積方法２００における例示的な工程を示す。本方法は、上述した処理チャンバ１００を含む様々な処理チャンバで実行されうる。処理チャンバ１００の追加の態様については、以下で更に説明される。方法２００は、本技術による方法のいくつかの実施形態に特に関連してもしなくてもよい、多数のオプション工程を含みうる。例えば、工程のうちの多くは、構造形成のより広い範囲を提供するために記載されているが、本技術にとって重要ではなく、又は容易に理解されるであろう代替の方法論によって実行されてもよい。

【0030】

［００３２］方法２００は、列挙された工程の開始前に、追加の工程を含んでもよい。例えば、追加の処理工程は、半導体基板上に構造を形成することを含み、これは材料の形成と除去の両方を含みうる。事前の処理工程は、方法２００が実行されうるチャンバにおいて実行されてもよく、又は処理は、方法２００が実行されうる半導体処理チャンバに基板を搬入する前に、１つ又は複数の他の処理チャンバで実行されてもよい。ともあれ、方法２００は、オプションで、上記の処理チャンバ１００などの半導体処理チャンバの処理領域、又は上記の構成要素を含みうる他のチャンバの処理領域に、半導体基板を供給することを含みうる。基板は、基板支持体１０４のようなペデスタルであってもよく、上述の処理領域１２０のようなチャンバの処理領域内に載置されうる基板支持体上に堆積されうる。方法２００は、図３に概略的に示される工程を説明するが、その図解は、方法２００の工程と関連して説明されるだろう。図３は、部分のみの概略図を示しており、処理システムは、図に例示されているようなサブシステム、並びに代替的なサブシステムを含み、本技術の態様からなおも利益を得ることができる任意のサイズ又は構成でありうることが理解されよう。

【0031】

［００３３］図３Ａ～３Ｂは、本技術のいくつかの実施形態による堆積方法における工程中の例示的な処理チャンバの概略図を示す。図３Ａ～３Ｂは、基板支持体１０４、ガス分配器１１２、及び第１の電力源１４２など、チャンバ１００内の構成要素に関連する更なる詳細を示しうる。システム３００は、いくつかの実施形態において先に論じたチャンバ１００の任意の特徴又は態様を含むと理解される。システム３００は、堆積動作、除去動作、及び洗浄動作を含む半導体処理動作を実行するために使用されうる。システム３００は、議論されており、半導体処理システムに組み込まれうるチャンバ部品の部分図を示し、ペデスタル及びガス分配器の中心を横切る図（それ以外は任意のサイズでありうる）を示しうる。システム３００の任意の態様はまた、当業者によって容易に理解されるように、他の処理チャンバ又はシステムと組み合わされてもよい。

【0032】

［００３４］システム３００は、シャワーヘッド３０５を含む半導体処理チャンバ３５０を含み、それを通して処理のために前駆体が供給され、処理領域内にプラズマ３１０を形成するように構成されうる。シャワーヘッド３０５は、少なくとも部分的にチャンバ３５０の内部に示されており、図１を参照して説明したように、チャンバ３５０から電気的に絶縁されていると理解されうる。このように、シャワーヘッド３０５は、ペデスタル又は基板支持体３１５に保持された基板をプラズマ生成種に曝露するためのダイレクトプラズマシステムのライブ電極又は基準接地電極として機能しうる。ペデスタル３１５は、チャンバ３５０の底面を貫通して延びうる。基板支持体は、図１及び図２を参照してより詳細に説明されるように、堆積又は除去プロセスの間に半導体基板３３０を保持しうる支持プラテン３２０を含みうる。チャンバ１００に関連して説明した埋め込み電極に加えて、支持プラテン３２０はまた、堆積、エッチング、アニーリング、又は脱着を含むがこれらに限定されない処理動作を促進しうる熱制御システムも含みうる。

【0033】

［００３５］いくつかの実施形態では、方法２００は、図２に示される工程に先行する１つ又は複数の工程を含みうる。例えば、半導体基板３３０上にパターニングされたフォトレジスト３４０を形成するために、１つ又は複数の堆積プロセスが実施されうる。パターニングされたフォトレジスト３４０は、半導体製造におけるリソグラフィ処理に用いられる材料であるか、又はこれらを含みうるが、これらに限定されない。例えば、ＳＡＤＰ又は他の多重パターニングプロセスは、他の技術があまり有効でない特性寸法未満のパターニングされた誘電体及び間隙充填材料を形成するための技術として、パターニングされたフォトレジストを採用しうる。このようにして、半導体基板３３０は、パターニングされたフォトレジスト３４０をすでに担持した状態で、チャンバ３５０に導入されうる。パターニングされたフォトレジスト３４０は、凹状のトレンチ又は間隙などの１つ又は複数のフィーチャ３４１を画定し、このフィーチャ３４１は、上部３４３、側壁３４５、及び底部３４７を含むがこれらに限定されない寸法によって特徴付けられうる。上部３４３及び側壁３４５が単一のフォトレジストフィーチャ３４１によって画定されうる場合、底部３４７は、例えば、ＳＡＤＰにおけるように、パターニングされたフォトレジスト３４０が１つ又は複数のトレンチを画定する複数の隆起したフィーチャ３４１を含む場合、２つの近位側壁３４５間の表面として画定されうる。

【0034】

［００３６］いくつかの実施形態では、フォトレジスト材料は、フォトリソグラフィなどのパターン転写による堆積に適した材料群から選択されうる。これには、光重合性材料、光分解性材料、又は光架橋性フォトレジスト材料が含まれるが、これらに限定されない。高分子フォトレジスト材料は、例えば、閾値温度を超えると劣化、溶融、昇華することにより、熱感度（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を示すことがある。例えば、パターニングされたフォトレジスト３４０が形成される材料は、約５０℃以上、約１００℃以上、約１５０℃以上、約２００℃以上、約２５０℃以上、約３００℃以上、約３５０℃以上、約４００℃以上、約４５０℃以上、約５００℃以上、又はこれを上回る温度で分解しうる。このようにして、堆積中の処理温度をフォトレジスト材料の特性閾値温度程度又はそれ以下に維持することによって、フォトレジスト材料の熱劣化又はそれに伴うパターン完全性の損失を無視できる状態で、方法２００の工程が、パターニングされたフォトレジスト３４０上のケイ素含有膜３６０の堆積を促進するように提供されうる。

【0035】

［００３７］図３Ａに示されるように、工程２０５において、方法２００は、システム３００の処理領域に前駆体３０７を導入することを含みうる。前駆体３０７を導入することは、前駆体３０７が処理領域に制御された分布で導入されるようなサイズ及び位置の、図１の開孔１１８のような複数のチャネルを含みうるシャワーヘッド３０５を通してキャリアガスを流すことを含みうる。前駆体３０７は、シラン、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、又は半導体製造の一部としてのアモルファスシリコン膜、酸化ケイ素膜、亜酸化ケイ素膜などのケイ素含有膜の堆積に適合する他のケイ素含有前駆体ガスを含むが、これらに限定されないケイ素含有前駆体でありうるか、又はこれを含みうる。前駆体３０７はまた、アルゴン、ヘリウム、窒素を含むがこれらに限定されない不活性キャリアガスを含みうる。前駆体３０７は、支持プラテン３２０の表面にわたる均一な流量パターンに従って、シャワーヘッド３０５を介してシステム３００に導入されうる。いくつかの実施形態では、前駆体３０７は、例えば、支持プラテン３２０の外周周囲のカーテンフロー（ｃｕｒｔａｉｎ ｆｌｏｗ）を使用して、不均一な流量パターンに従って導入されうる。

【0036】

［００３８］いくつかの実施形態では、前駆体３０７は、約０．１ＳＬＭ以上、約０．２ＳＬＭ以上、約０．３ＳＬＭ以上、約０．４ＳＬＭ以上、約０．５ＳＬＭ以上、約１ＳＬＭ以上、約１．５ＳＬＭ以上、約２ＳＬＭ以上、約２．５ＳＬＭ以上、約３ＳＬＭ以上、約３．５ＳＬＭ以上、約４ＳＬＭ以上、約４．５ＳＬＭ以上、約５ＳＬＭ以上、約５．５ＳＬＭ以上、約６ＳＬＭ以上、約６．５ＳＬＭ以上、約７ＳＬＭ以上、約７．５ＳＬＭ以上、約８ＳＬＭ以上、約８．５ＳＬＭ以上、約９ＳＬＭ以上、約９．５ＳＬＭ以上、約１０ＳＬＭ以上、又はこれを上回る流量で処理領域に提供されるシランでありうるか、又はこれを含みうる。例えば、プラズマ強化堆積の一部として、閾値基板温度以下のケイ素含有膜の堆積を可能にする堆積条件を提供するために、特定の流量が選択されてもよい。例えば、プラズマパワーパラメータの制御に加えて、シランの流量により、表面イオン衝突を制限するのに適したイオン濃度と表面加熱を制限するのに適した平均電子温度とを含むプラズマ条件が生成されうる。同様に、プラズマ温度は、処理領域内のガスの相対組成を制御することを通して、少なくとも部分的に制御されうる。

【0037】

［００３９］いくつかの実施形態では、前駆体３０７は、不活性キャリアガスを含みうる。プラズマシステムにおいて、不活性キャリアガスは、プラズマの点火及びプラズマ条件の制御を容易にする。例えば、前駆体３０７に所定の不活性ガス留分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）を供給することで、プラズマをイオン化留分、イオン温度、又は電子温度などの特定の堆積条件で動作させることができる。このように、前駆体３０７は、約０．１ＳＬＭ以上、約０．２ＳＬＭ以上、約０．３ＳＬＭ以上、約０．４ＳＬＭ以上、約．５ＳＬＭ以上、約１ＳＬＭ以上、約１．５ＳＬＭ以上、約２ＳＬＭ以上、約２．５ＳＬＭ以上、約３ＳＬＭ以上、約３．５ＳＬＭ以上、約４ＳＬＭ以上、約４．５ＳＬＭ以上、約５ＳＬＭ以上、約５．５ＳＬＭ以上、約６ＳＬＭ以上、約６．５ＳＬＭ以上、約７ＳＬＭ以上、約７．５ＳＬＭ以上、約８ＳＬＭ以上、約８．５ＳＬＭ以上、約９ＳＬＭ以上、約９．５ＳＬＭ以上、約１０ＳＬＭ以上、約１０．５ＳＬＭ以上、約１１ＳＬＭ以上、約１１．５ＳＬＭ以上、約１２ＳＬＭ以上、約１２．５ＳＬＭ以上、約１３ＳＬＭ以上、約１３．５ＳＬＭ以上、約１４ＳＬＭ以上、約１４．５ＳＬＭ以上、約１５ＳＬＭ、又はこれを上回る流量で処理領域に供給されるヘリウム又はアルゴンでありうるか、又はこれらを含みうる。

【0038】

［００４０］いくつかの実施形態では、方法２００は、オプションで、前駆体３０７が酸素を含むように、工程２１０において酸素含有前駆体３０９を処理領域に流すことを含みうる。図３Ａに示されるように、酸素含有前駆体３０９は、前駆体３０７と共にシャワーヘッド３０５を通して導入されうる。酸素含有前駆体は、二原子酸素、水蒸気、亜酸化窒素などでありうるが、これらに限定されない。プラズマ強化堆積の一部として処理領域に酸素を導入することにより、酸化ケイ素膜又は亜酸化ケイ素膜などの堆積された膜に酸素の導入が可能になりうる。工程２１０で採用される特定の酸素含有前駆体３０９は、酸素含有前駆体３０９のプラズマ分解特性に一部起因して、制御された酸素イオン濃度などの特定のプラズマ堆積条件を提供するように選択されうる。

【0039】

［００４１］酸素含有前駆体３０９は、酸化窒素であってもこれを含んでいてもよく、前駆体３０７の流量に比例した相対流量でシステム３００に供給されうる。相対流量を提供することで、堆積条件を制御可能となり、堆積膜が特定の化学量論によって特徴付けられるようになる。例えば、堆積プラズマ中のケイ素濃度に対して酸素濃度を制御することで、堆積膜にケイ素に対する酸素の準化学量論比（ｓｕｂ－ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｒａｔｉｏ）を含めることができ、その結果、堆積した膜に調整された誘電体特性を与えうる。そのために、酸素含有前駆体３０９は、オプションの工程２１０において、前駆体３０７の流量に対して、約５：１以下、約４：１以下、約３：１以下、約２：１以下、約１：１以下、約１：２以下、約１：３以下、約１：３以下、約１：４以下、約１：５以下、又はこれを下回る相対流量で供給されうる。公称上、酸素含有前駆体３０９は、約０．１ＳＬＭ以上、約０．２ＳＬＭ以上、約０．３ＳＬＭ以上、約０．４ＳＬＭ以上、約．５ＳＬＭ以上、約１ＳＬＭ以上、約１．５ＳＬＭ以上、約２ＳＬＭ以上、約２．５ＳＬＭ以上、約３ＳＬＭ以上、約３．５ＳＬＭ以上、約４ＳＬＭ以上、約４．５ＳＬＭ以上、約５ＳＬＭ以上、約５．５ＳＬＭ以上、約６ＳＬＭ以上、約６．５ＳＬＭ以上、約７ＳＬＭ以上、約７．５ＳＬＭ以上、約８ＳＬＭ以上、約８．５ＳＬＭ以上、約９ＳＬＭ以上、約９．５ＳＬＭ以上、約１０ＳＬＭ以上、約１０．５ＳＬＭ以上、約１１ＳＬＭ以上、約１１．５ＳＬＭ以上、約１２ＳＬＭ以上、約１２．５ＳＬＭ以上、約１３ＳＬＭ以上、約１３．５ＳＬＭ以上、約１４ＳＬＭ以上、約１４．５ＳＬＭ以上、約１５ＳＬＭ以上、又はこれを上回る流量で処理領域に導入されうる。

【0040】

［００４２］酸素含有前駆体３０９を導入した後に、方法２００は、オプションで、工程２１５において、前駆体３０７と共に水素を処理領域に導入することを含みうる。水素により、堆積した膜の材料構造や化学的特性を調整するためのアプローチとして、方法２００の反応条件が制御可能になりうる。例えば、プラズマ強化堆積プロセスでは、プラズマ中の水素濃度を制御することを通して、堆積膜の酸素組成が制御されうる。いくつかの実施形態では、水素は表面の酸化反応を抑制し、堆積材料の共形性を改善しうる。このようにして、前駆体３０７はまた、約０．０１ＳＬＭ以上、約０．１ＳＬＭ以上、約０．２ＳＬＭ以上、約０．３ＳＬＭ以上、約０．４ＳＬＭ以上、約．５ＳＬＭ以上、約１ＳＬＭ以上、約１．５ＳＬＭ以上、約２ＳＬＭ以上、約２．５ＳＬＭ以上、約３ＳＬＭ以上、約３．５ＳＬＭ以上、約４ＳＬＭ以上、又はこれを上回る流量で処理領域に供給される水素、例えば水素ガスを含みうる。

【0041】

［００４３］いくつかの実施形態では、方法２００は、工程２２０において、オプションで、半導体処理チャンバを、低下した堆積温度で実質的に共形コーティングの形成を促進する動作圧力に維持することを含みうる。例えば、圧力は、プラズマ動作中のプラズマ密度に影響を与え、電極表面近傍にプラズマを局所化させ、フォトレジスト３４０の表面への前駆体の表面吸着にも影響を与える可能性がある。このようにして、動作圧力を閾値圧力より大きいか又は閾値圧力程度に維持することは、例えば、パターニングされたフォトレジスト３４０のフィーチャ３４１によって画定される凹部又はトレンチ内にかなりの前駆体濃度を提供することによって、処理空間内の前駆体の解離を低減することによって、又は基板３３０の表面近傍の領域にプラズマエネルギーを集中させることによって、堆積膜の共形性を改善しうる。いくつかの実施形態では、チャンバ圧力は、約０．１Ｔｏｒｒ以上、約０．５Ｔｏｒｒ以上、約１Ｔｏｒｒ以上、約２Ｔｏｒｒ以上、約５Ｔｏｒｒ以上、約１０Ｔｏｒｒ以上、約１５Ｔｏｒｒ以上、約２０Ｔｏｒｒ以上、約２５Ｔｏｒｒ以上、約３０Ｔｏｒｒ以上、約３５Ｔｏｒｒ以上、約４０Ｔｏｒｒ以上、約４５Ｔｏｒｒ以上、約５０Ｔｏｒｒ以上、又はこれを上回り維持されうる。

【0042】

［００４４］前駆体３０７を導入した後に、方法２００は、工程２２５において、プラズマ３１０を形成することを含みうる。プラズマ３１０は、直接プラズマ構成において支持プラテン３２０とシャワーヘッド３０５との間で発生させられうる。支持プラテンが基準電極として作用しつつ、パルス状プラズマ構成において、シャワーヘッド３０５がライブ電極として機能するように、シャワーヘッド３０５に高周波ＲＦ（ＨＦＲＦ）パワーが供給されうる。プラズマ３１０をパルス状プラズマとして形成することで、半導体製造法に用いられる均一のプラズマシステムと比較して、複数の利点が提供されうる。例えば、パルス状プラズマは、処理空間におけるプラズマ生成種の分布に関して、改善された均一性を提供しうる。堆積プロセスはウエハスケールで採用されるので、半導体基板３３０全体の均一性が向上すると、他のウエハスケールの品質パラメータと同様に、ウエハあたりのデバイス歩留まりが向上する可能性がある。別の例では、高周波パルス状プラズマを形成することで、例えば、イオン濃度又はイオンの方向性を制御することを通して、プラズマ動作中の基板温度の制御が改善されうる。

【0043】

［００４５］図１を参照して説明したように、プラズマシステムは、チャンバ３５０が処理領域においてパルス状ＲＦグロー放電（ｐｕｌｓｅｄ ＲＦ ｇｌｏｗ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）を維持できるようにする１つ又は複数の電源を含みうる。例えば、プラズマ３１０は、所定のパルス周波数とデューティサイクルでプラズマパワーを供給する電源によって生成されうる。これらのパラメータの各々は、パターニングされたフォトレジスト３４０の材料の熱安定性の限界付近又はそれ以下のケイ素含有膜３６０の形成に寄与するプラズマ条件を提供するように構成されうる。例えば、プラズマ電源のパルス周波数又はデューティサイクルを構成することで、プラズマ生成種の組成だけでなく、イオン密度及び電子密度の点で、制御されたプラズマ組成を含むようにプラズマ３１０を生成しうる。

【0044】

［００４６］例示的な例として、デューティサイクルは、プラズマ３１０内のイオンの再結合に影響する可能性があり、デューティサイクルが高いほど、プラズマ３１０内のイオン密度が高くなる可能性がある。イオン密度の上昇は、次いで、イオン衝突による半導体基板３３０の加熱を誘発すしうる。図１を参照して説明したように、支持プラテン３２０は、例えば、半導体基板３３０を保持するために用いられる静電チャック電圧を通して、電場を発することがある。静電チャック電圧は、半導体基板３３０の表面へのイオンの沈殿を誘発し、衝突で誘導される基板の加熱を引き起こす可能性がある。そのため、イオン密度を制御することで、プラズマ堆積中の半導体基板３３０の温度を制御する１つの手段が提供されうる。

【0045】

［００４７］別の例示的な例として、パルス周波数が影響を与えうる。このように、パルス周波数、デューティサイクル、又はプラズマ「オフ時間（ｏｆｆ ｔｉｍｅ）」の選択が、動作ウィンドウ内で可能であり、この場合、前駆体がフィーチャ３４１の底部３４７に到達することができて局所的プラズマ増強堆積に利用可能となり得る前に、プラズマ３１０は、限定された基板加熱と、制御されたプラズマ解離及び／又は反応で維持される。得られた反応は、フォトレジストの表面により良好に分散され、共形性が改善されたコーティングに発展する可能性がある。例えば、プラズマパワーが堆積時間の１０％に供給されることに対応する１０％のデューティサイクルでは、隣接するフィーチャ３４１を横切る間隙を架橋する上層を形成する代わりに、パターニングされたフォトレジスト３４０の熱劣化を低減して、実質的な共形コーティングのプラズマ強化堆積が促進されうる。

【0046】

［００４８］いくつかの実施形態では、プラズマ３１０は、シャワーヘッド３０５に供給されるパワーを有するパルス状ＲＦプラズマとして形成されうる。プラズマパワーは、約５００Ｗ以下、約４５０Ｗ以下、約４００Ｗ以下、約３５０Ｗ以下、約３００Ｗ以下、約２５０Ｗ以下、約２００Ｗ以下、約１５０Ｗ以下、約１００Ｗ以下、又はこれを下回るパワーで提供されうる。低いプラズマパワーを維持することで、より共形な堆積が実行され、プラズマからの基板加熱が低減され、フォトレジストが影響を受ける可能性のある温度より低い温度で、堆積が確実に実行されうる。

【0047】

［００４９］プラズマ電源は、約０．５ｋＨｚ以上、約１ｋＨｚ以上、約１．５ｋＨｚ以上、約２ｋＨｚ以上、約２．５ｋＨｚ以上、約３ｋＨｚ以上、約３．５ｋＨｚ以上、約４ｋＨｚ以上、約４．５ｋＨｚ以上、約５ｋＨｚ以上、約５．５ｋＨｚ以上、約６ｋＨｚ以上、約６．５ｋＨｚ以上、約７ｋＨｚ以上、約７．５ｋＨｚ以上、約８ｋＨｚ以上、約８．５ｋＨｚ以上、約９ｋＨｚ以上、約９．５ｋＨｚ以上、約１０ｋＨｚ以上、又はこれを上回るパルス周波数でプラズマ３１０を駆動しうる。追加的に又は代替的には、プラズマ電源は、約８０％以下、約７０％以下、約６０％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約９％以下、約８％以下、約７％以下、約６％以下、約５％以下、約４％以下、約３％以下、約２％以下、約１％以下、約０．５％以下、又はこれを下回るデューティサイクルでプラズマ３１０を駆動しうる。デューティサイクル約５０％以下など、プラズマの「オフ（ｏｆｆ）」時間を長くして動作させることにより、有効なプラズマパワーが更に低減され、プラズマ種によって誘発される温度効果が更に制限されうる。

【0048】

［００５０］図３Ｂに示されるように、シャワーヘッド３０５及び支持プラテン３２０は、処理領域を画定する間隔によって分離されうる。この間隔は、次いで、プラズマ３１０の特性に影響を与える可能性がある。例えば、間隔はプラズマの構造化を誘発し、空間的に局所化されたプラズマ生成種の密度を定義しうる。ひいては、局所的なプラズマ種の密度及びエネルギー分布は、堆積速度、ケイ素含有膜３６０の化学構造、エッチング速度、スパッタ速度、又は半導体基板３３０若しくはパターニングされたフォトレジスト３４０の表面で生じる他のプラズマ媒介化学反応に影響を及ぼす可能性がある。よって、支持プラテン３２０の位置は、基板３３０の表面におけるプラズマ組成を、改善された堆積のために、低減された温度で調整可能にしうる。例示的な例では、支持プラテン３２０をシャワーヘッド３０５に近づけすぎると、比較的高いイオン密度と平均プラズマ温度によって特徴付けられうるプラズマ３１０の負のグロー領域に半導体基板３３０が配置されうる。このような構成では、半導体基板がパターニングされたフォトレジスト３４０の熱安定性の限界を超えて加熱されうるため、堆積プロセスが劣った結果をもたらすことになると理解されよう。このようにして、支持プラテン３２０とシャワーヘッド３０５との間の間隔は、プラズマ３１０がケイ素含有膜の堆積を助長するプラズマパラメータを示すように構成される一方で、また、パターニングされたフォトレジスト３４０に局所的な加熱又は他の損傷効果を誘発しうる高エネルギーのプラズマ種への曝露が制限されうる。

【0049】

［００５１］このようにして、工程２２５は、少なくとも約５０ミル、少なくとも約１００ミル、少なくとも約１５０ミル、少なくとも約２００ミル、少なくとも約２５０ミル、少なくとも約３００ミル、少なくとも約３５０ミル、少なくとも約４００ミル、少なくとも約４５０ミル、少なくとも約５００ミル、少なくとも約６００ミル、少なくとも約７００ミル、少なくとも約８００ミル、少なくとも約９００ミル、少なくとも約１０００ミル、少なくとも約１１００ミル、少なくとも約１２００ミル、少なくとも約１３００ミル、少なくとも約１４００ミル、少なくとも約１５００ミル、又はこれを上回る間隔で、ペデスタルを位置決めすることを含みうる。

【0050】

［００５２］プラズマ３１０を形成した後に、方法２００は、工程２３０において、半導体基板３３０上にケイ素含有膜３６０を堆積させることを含みうる。ケイ素含有膜３６０は、例えば、プラズマ３１０中のケイ素と酸素の反応によりプラズマ３１０中で生成された分解生成物であるか又はこれを含み、その後、基板３３０及びパターニングされたフォトレジスト３４０上に堆積される。このように、ケイ素含有膜３６０は、酸化ケイ素、亜酸化ケイ素、又はアモルファスシリコンでありうるか又はこれらを含みうる。ケイ素は、プラズマ堆積膜を形成するために使用される例示的な材料として記載されているが、方法２００の工程は、フォトレジスト材料の熱劣化を制限するために適切な低温で、パターニングされたフォトレジスト３４０上に他のプラズマ生成膜を堆積させるように同様に実行されうる。例えば、炭素やホウ素を含む膜は、感熱性フォトレジスト材料上に実質的な共形性を有した状態で、同様に形成されうる。

【0051】

［００５３］工程２３０の堆積が、パターニングされたフォトレジスト３４０の材料の完全性を保持するために適切なプラズマ条件下で実行される場合、半導体基板３３０は、フォトレジスト材料の熱安定性の閾値温度程度又はそれ以下の温度に維持されうる。いくつかの実施形態では、より低い基板温度を維持することにより、より多様なフォトレジスト材料からパターニングされたフォトレジスト３４０が形成可能となりうる。加えて、基板温度をパターニングされたフォトレジスト３４０の閾値温度未満に維持することで、ケイ素含有膜が直接堆積可能となりうる。例えば、熱安定性の比較的低い閾値温度を示す材料もある。このように、プラズマ強化堆積中に基板温度を低く維持することで、材料の選択、パターンの完全性、プロセスの最適化が改善されうる。

【0052】

［００５４］いくつかの実施形態では、半導体基板３３０及びパターニングされたフォトレジスト３４０は、約４００℃以下、約３５０℃以下、約３００℃以下、約２５０℃以下、約２００℃以下、約１５０℃以下、約１４０℃以下、約１３０℃以下、約１２０℃以下、約１１０℃以下、約１００℃以下、約９０℃以下、約８０℃以下、約７０℃以下、約６０℃以下、約５０℃以下、約４０℃以下、約３０℃以下、約２０℃以下、約１０℃以下、又はこれを下回る温度に維持されうる。

【0053】

［００５５］図３Ａを参照して説明したように、パターニングされたフォトレジスト３４０は、１つ又は複数の隆起したフィーチャ３４９を画定しうる。このようにして、ケイ素含有膜３６０は、側壁３４５、上部３４３、底部３４７など、パターニングされたフォトレジスト３４０の側面及び垂直面に堆積しうる。時間と共に、ケイ素含有膜３６０は、側壁３４５上のケイ素含有膜３６０の厚さを上部３４３上のケイ素含有膜３６０の厚さと比較する相対的な被覆率によって特徴付けられる、実質的に均一なコーティングを形成しうる。同様に、ケイ素含有膜３６０は、側壁３４５上の相対的な厚さ対底部３４７上の相対的な厚さによって特徴付けられうる。有利には、基板温度を適切な温度に維持することにより、パターニングされたフォトレジスト３４０のフィーチャ３４１のパターン定義（ｐａｔｔｅｒｎ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）をほとんど損なうことなく、厚さ比が改善された膜が形成されうる。

【0054】

［００５６］いくつかの実施形態では、ケイ素含有膜３６０の相対的な厚さは、約２０％以上、約３０％以上、約４０％以上、約５０％以上、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上、約９０％以上、約９５％以上、又はこれを上回る上部対側部の厚さ比によって特徴付けられうる。いくつかの実施形態では、側部対底部の厚さの比率は、同一範囲又は類似の範囲内に収まりうる。このようにして、工程２３０の堆積プロセスは、フォトレジスト材料の温度を、フォトレジスト材料が熱劣化の影響を受ける温度未満に維持しつつ、プラズマ堆積プロセスによってパターニングされたフォトレジスト３４０上に形成される実質的な共形ケイ素含有膜３６０を提供しうる。

【0055】

［００５７］このように、方法２００及びその構成工程は、半導体基板上にパターニングされた層を堆積させるためのプラズマ強化堆積プロセスに１つ又は複数の改良を提供しうる。例えば、ＳＡＤＰプロセスの一部として、アモルファスシリコン又は酸化ケイ素を、中間転写層上ではなく、パターニングされたフォトレジスト上に直接堆積させることで、半導体デバイスの製造に含まれる堆積、除去、仕上げのプロセスの数が減らされうる。別の例では、フォトレジスト上への堆積は、解像度のペナルティが発生する可能性のある転写工程の回数を減らすことにより、パターンの忠実度を向上させうる。更に、パターニングプロセスの工程数を減らすことで、例えば、ガス交換、ベーキング、平坦化、又は洗浄の工程数を制限することにより、半導体製造工程の無駄を減らし、効率を高め、歩留まりを改善させうる。

【0056】

［００５８］上記の記載では、説明を目的として、本技術の様々な実施形態の理解を促すために、数々の詳細が提示されてきた。しかしながら、当業者には、これらの詳細のうちの一部がなくても、或いは、追加の詳細があっても、特定の実施形態を実施できることが明らかであろう。

【0057】

［００５９］いくつかの実施形態を開示したが、実施形態の精神から逸脱することなく、様々な修正例、代替構造物、及び均等物を使用できることが当業者には認識されよう。更に、いくつかの周知のプロセス及び要素は、本技術を不必要に不明瞭にすることを避けるために説明されていない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものと解釈すべきでない。更に、方法又はプロセスは、連続的又は段階的に説明されうるが、動作は、同時に行われてもよく、又は列挙されたものとは異なる順序で行われてもよいことを理解するべきである。

【0058】

［００６０］値の範囲が付与されているところでは、文脈上そうでないと明示されていない限り、その範囲の上限値と下限値との間の各介在値は、下限の単位の最小単位まで具体的に開示されていると理解される。記載された範囲の任意の記載値又は記載されていない介在値の間の任意のより狭い範囲、及びその記載範囲のその他の任意の記載された値又は介在する値も含まれる。このようなより狭い範囲の上限値及び下限値は、その範囲に個々に含まれるか、又はその範囲から除外される場合がある。この狭い範囲に限界値のいずれかが含まれるか、どちらも含まれないか、又は両方が含まれる場合の各範囲も、記載の範囲内に特に除外された限界値があることを条件として、本技術に包含される。記載された範囲が、限界値の一方又は両方を含む場合、これらの含められた限界値のいずれか又は両方を除外する範囲も含まれる。

【0059】

［００６１］本明細書及び特許請求の範囲で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が他のことを明らかに示していない限り、複数の参照対象を含む。したがって、例えば、「ある前駆体（ａ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」への言及は、複数のそのような前駆体を含み、「その（前記）層（ｔｈｅ ｌａｙｅｒ）」への言及は、当業者に知られている１つ又は複数の層及びその均等物への言及を含み、その他の形にも同様のことが当てはまる。

【0060】

［００６２］また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ））」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ（ｓ））」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ（ｓ））」、及び「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、記載された特徴、整数、構成要素、又は動作の存在を特定することを意図しているが、その他の１つ以上の特徴、整数、構成要素、動作、活動、又は群の存在又は追加を除外するものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】