特表 2024-547191 電極調整、堆積、及びエッチング方法

(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】2024-12-26

(54)【発明の名称】電極調整、堆積、及びエッチング方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20241219BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

H05H1/46 L

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024539965

(86)(22)【出願日】2022-11-10

(85)【翻訳文提出日】2024-08-14

(86)【国際出願番号】 US2022049610

(87)【国際公開番号】W WO2023132889

(87)【国際公開日】2023-07-13

(31)【優先権主張番号】63/266,391

(32)【優先日】2022-01-04

(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】リャオ， レイ

(72)【発明者】

【氏名】リン， ユンチェン

(72)【発明者】

【氏名】ラン， チ－イ

(72)【発明者】

【氏名】ウォン， ホー－ヤン デーヴィッド

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA05

2G084BB12

2G084CC09

2G084CC13

2G084CC33

2G084DD03

2G084DD13

2G084DD38

2G084FF15

2G084HH05

2G084HH06

2G084HH26

5F004AA05

5F004AA16

5F004BA04

5F004BA20

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BC02

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5F004CA02

5F004CA03

5F004CA06

5F004DA00

5F004DA01

5F004DA04

5F004DA11

5F004DA15

5F004DA16

5F004DA17

5F004DA18

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5F004DA23

5F004DA24

5F004DA25

5F004DA26

5F004DA27

5F004DA28

5F004DA29

5F004DB03

5F004DB13

5F004DB14

5F004EA28

(57)【要約】

半導体基板の上に特徴を形成する方法が提供される。本方法は、基板表面の上に混合ガスを連続流量で供給することを含む。基板表面の上にポリマー層を堆積させるために、混合ガスが連続流量で供給されている間に、第１の高周波（ＲＦ）信号を電極に送達する。基板表面は、酸化物含有部分及び窒化物含有部分を含む。窒化物含有部分に対して酸化物含有部分を選択的にエッチングするために、混合ガスを連続流量で連続的に供給している間、第２のＲＦ信号を電極に送達する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板の上に特徴を形成する方法であって、
基板表面の上に混合ガスを連続流量で供給することと、
前記基板表面の上にポリマー層を堆積させるために、前記混合ガスが前記連続流量で供給されている間に、第１の高周波（ＲＦ）信号を電極に送達することであって、前記基板表面は、酸化物含有部分及び窒化物含有部分を含む、第１の高周波（ＲＦ）信号を電極に送達することと、
前記窒化物含有部分に対して前記酸化物含有部分を選択的にエッチングするために、前記混合ガスを前記連続流量で連続的に供給している間に、第２のＲＦ信号を前記電極に送達することと
を含む、方法。

【請求項2】

前記第１のＲＦ信号は、約５００Ｗから約３０００Ｗの第１のＲＦソース電力を含み、前記第２のＲＦ信号は、前記第１のＲＦソース電力よりも小さい第２のＲＦソース電力を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記電極は、前記基板の上に配置されたプロセスチャンバのリッドである、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１のＲＦ信号は、約０Ｗから約５００Ｗの第１のＲＦバイアス電力を含み、前記第２のＲＦ信号は、前記第１のＲＦバイアス電力よりも大きい第２のＲＦバイアス電力を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記電極は、前記混合ガスを連続的に供給している間、前記基板が配置されている基板支持体内に配置された電極である、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

バイアス電極に供給される第３及び第４のＲＦバイアス電力をそれぞれ含む第３及び第４のＲＦ信号を送達することを更に含む、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号は第１の周波数を含み、前記第３及び第４のＲＦ信号は第２の周波数を含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の周波数は約２ＭＨｚから約４０ＭＨｚであり、前記第２の周波数は約１０ＭＨｚから約１００ＭＨｚである、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記第１のＲＦ信号は、約１ＭＨｚから約４０ＭＨｚの第１のＲＦソース周波数を含み、前記第２のＲＦ信号は、約１ＭＨｚから約４０ＭＨｚの第２のＲＦ周波数を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記第２のＲＦ信号の送達に対する前記第１のＲＦ信号の送達のデューティサイクルは、約４０％から約６０％である、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記混合ガスは、塩素含有ガスとホウ素含有ガスとを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記酸化物含有部分は、金属酸化物を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記混合ガスは、塩素含有ガスとアルゴン含有ガスとを約１：１から約１：１０の体積比で含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記混合ガスは、
約３０ｓｃｃｍから約３００ｓｃｃｍのガス流量で供給されるＢＣｌ_３と、
約０ｓｃｃｍから約９００ｓｃｃｍのガス流量で供給されるアルゴンと
を含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

半導体基板の処理方法であって、
プロセスチャンバのプロセス領域に配置された基板支持体に基板を位置決めすることと、
塩素含有ガスを連続流量で前記プロセス領域内に流すことと、
前記基板支持体に配置された前記基板の上に配置されたソース電極にＲＦ信号を周期的に送達することであって、
第１の高周波（ＲＦ）信号を第１のＲＦ電力で前記ソース電極に第１の期間供給することと、
前記ソース電極に供給される前記第１のＲＦ電力を第２の期間第２のＲＦ電力に低下させることと
を含む、ＲＦ信号を周期的に送達することと
を含む、方法。

【請求項16】

ＲＦ信号を前記ソース電極に周期的に送達している間、前記塩素含有ガスを前記連続流量で前記プロセス領域内に流す、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記第１のＲＦ信号を前記ソース電極に供給することは、基板の上にポリマー層を形成するように構成され、前記ポリマー層は、前記基板の窒化物部分の上に選択的に形成される、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記基板支持体に結合されたバイアス電極にバイアス電力を送達することを更に含み、前記バイアス電力の送達は、前記第１のＲＦ電力を前記第２のＲＦ電力に低下させることと実質的に同時に実行される、請求項１５に記載の方法。

【請求項19】

前記第１のＲＦ電力を前記第２のＲＦ電力に低下させ、前記バイアス電力を前記バイアス電極に送達することにより、前記基板表面に配置された窒化物部分に対して酸化物部分が選択的にエッチングされる、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

半導体基板の処理方法であって、
プロセスチャンバのプロセス領域に配置された基板支持体に基板を位置決めすることと、
塩素含有ガスを連続流量で前記プロセス領域内に流すことと、
前記基板の上に配置されたソース電極にＲＦ信号を周期的に送達することであって、
前記基板支持体に結合されたバイアス電極にバイアス高周波（ＲＦ）電力を第１の期間供給することと、
前記バイアス電極への前記バイアスＲＦ電力を第２の期間増加させることと
を含む、前記ソース電極にＲＦ信号を周期的に送達することと
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０１００］本明細書における実施形態は概して、極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィパターニングフィルムを使用して実行される堆積及び高選択性エッチングプロセスに関する。

【背景技術】

【0002】

［０００１］サブミクロン以下の特徴を確実に製造することは、半導体デバイスの超大規模集積（ＶＬＳＩ）及び超々大規模集積（ＵＬＳＩ）の重要な要件の１つである。しかしながら、回路技術の継続的な微細化に伴い、インターコネクト等の回路特徴のサイズ及びピッチの寸法は、処理能力に更なる要求を課している。この技術の中核をなす多層配線には、ビア及びその他のインターコネクト等の高アスペクト比特徴の正確な描画と配置が必要である。これらのインターコネクトを確実に形成することは、デバイスとインターコネクトの密度を更に向上させるために不可欠である。更に、レジスト及びハードマスク材料等の中間材料の無駄を減らしながら、サブミクロンサイズの特徴及びインターコネクトを形成することが所望される。

【0003】

［０００２］特徴サイズが縮小するにつれて、特徴の深さと特徴の幅との間の比として定義される、より高いアスペクト比に対する要求は、２０：１、更にはそれを超えて着実に増加している。このような高アスペクト比の特徴を確実に形成できるフィルムスタックとエッチングプロセスを開発することは、重要な課題をもたらす。しかしながら、リソグラフィ露光及び現像プロセスの不正確な制御又は低い解像度は、フィルムスタックに特徴を転写するために利用されるフォトレジスト層の不十分な臨界寸法を引き起こし、許容できない線幅粗さ（ＬＷＲ）をもたらす可能性がある。リソグラフィ露光及び現像プロセスから生じるフォトレジスト層の大きな線幅粗さ（ＬＷＲ）及び望ましくないくねくねした形状は、フィルムスタックへの不正確な特徴転写を引き起こし、その結果、最終的にデバイスの故障及び歩留まり損失につながる可能性がある。

【0004】

［０００３］更に、そのようなフィルムスタックのエッチング中に、エッチングプロセス中に生じた副生成物又は他の材料の再堆積又は蓄積が、エッチングされている特徴の上部及び／又は側壁に蓄積する可能性があり、従って、材料層に形成される特徴の開口部を不適当に塞いでしまう。様々な材料をフィルムスタックに選択した結果、フィルムスタックに異なる量又は形状の副生成物が再堆積する可能性がある。更に、エッチングされた特徴の開口部が、蓄積された材料の再堆積によって狭められ、及び／又は密閉されるため、反応性エッチング液が特徴の下面に到達することが妨げられ、得られるはずのアスペクト比が制限される。更に、再堆積材料又は副生成物の蓄積が、エッチングされている特徴の上面及び／又は側壁にランダムに、及び／又は不規則に付着する可能性があるため、結果として生じる不規則な形状及び再堆積材料の成長により、反応性エッチング液の流路が変化する可能性があり、その結果、材料層に形成される特徴の形状にたわみ又はねじれが生じる可能性がある。不正確な形状及び構造寸法が原因で、デバイス構造が崩壊し、最終的にデバイスの故障及び製品歩留まりの低下につながる可能性がある。フィルムスタックに含まれる材料に対するエッチング選択性が低いと、望ましくない結果として形状制御が不正確になり、最終的にデバイスの故障につながる可能性がある。更に、高い選択性を有するプロセスは、通常、相対的に低いスループットでデバイスを製造する。

【0005】

［０００４］したがって、高い生産スループットを有する上記フィルムスタックにおいて所望の形状及び小さい寸法を有する特徴をエッチングするための適切なフィルムスタック及びエッチング方法が、当技術分野において必要とされている。

【発明の概要】

【0006】

［０００５］幾つかの実施形態では、半導体基板の上に特徴を形成する方法が提供される。本方法は、基板表面の上に混合ガスを連続流量で供給することを含む。基板表面の上にポリマー層を堆積させるために、混合ガスが連続流量で供給されている間に、第１の高周波（ＲＦ）信号を電極に送達する。基板表面は、酸化物含有部分及び窒化物含有部分を含む。窒化物含有部分に対して酸化物含有部分を選択的にエッチングするために、混合ガスを連続流量で連続的に供給している間に、第２のＲＦ信号を電極に送達する。

【0007】

［０００６］幾つかの実施形態では、プロセスチャンバのプロセス領域に配置された基板支持体に基板を位置決めすることを含む、半導体基板の処理方法が提供される。本方法は、ハロゲン含有ガスを連続流量でプロセス領域内に流すことを含む。基板支持体に配置された基板の上に配置されたソース電極にＲＦ信号を周期的に送達する。ＲＦ信号を周期的に供給することは、第１の高周波（ＲＦ）信号を第１のＲＦ電力でソース電極に第１の期間供給することを含む。本方法は、ソース電極に供給される第１のＲＦ電力を第２の期間第２のＲＦ電力に低下させることとを含む。

【0008】

［０００７］幾つかの実施形態では、半導体基板の処理方法が提供される。本方法は、プロセスチャンバのプロセス領域に配置された基板支持体に基板を位置決めすることを含む。本方法は、ハロゲン含有ガスを連続流量でプロセス領域内に流すことを含む。基板の上に配置されたソース電極にＲＦ信号を周期的に送達する。ＲＦ信号をソース電極に周期的に送達することは、基板支持体に結合されたバイアス電極にバイアス高周波（ＲＦ）電力を第１の期間供給することを含む。本方法は、バイアス電極へのバイアスＲＦ電力を第２の期間増加させることを含む。

【0009】

［０００８］上述した本開示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、添付の図面は例示的な実施形態を示すものに過ぎず、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、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】

【0010】

【図1】幾つかの実施形態に係る基板を処理するために使用され得るプロセスチャンバを示す図である。

【図2】幾つかの実施形態に係る基板をパターニングする方法を示すフロー図である。

【図3】幾つかの実施形態に係るＲＦ電力を１又は複数の電極に対して調整する方法を示すフロー図である。

【図4】幾つかの実施形態に係る高周波電力信号のグラフ表示を示す図である。

【図5】幾つかの実施形態に係る本明細書に記載の方法を使用して基板を処理する前及び後の基板を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［００１４］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。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる詳述なしに他の実施形態に有益に組み込まれ得ると考えられる。

【0012】

［００１５］本出願のための実施形態は、フィルムスタックを形成する方法と、上記フィルムスタックをエッチングしてフィルムスタックに所定のアスペクト比及び形状を有する特徴を形成するためのエッチングプロセスとを含む。本方法は、所定のパターンに従って基板の一部に周期的な堆積及びエッチングを行うために、プロセスチャンバに配置された１又は複数の電極を周期的に調整することを含む。基板の一部に堆積及びエッチングを行うために、プロセス領域内へのガスのバーストを交互に切り替える又は供給するのではなく、混合ガスの連続的な流れをプロセス領域に供給し、１又は複数の電極を調整して堆積及びエッチングプロセスを制御する。

【0013】

プロセスチャンバ
［００１６］図１は、フィルムスタックを堆積させエッチングするパターニングプロセスを実行するのに適した処理チャンバ１００の一例の断面図である。エッチング性能を可能にする複数の特徴を含む処理チャンバ１００を図示したが、他の処理チャンバが、本明細書に開示された特徴の１又は複数から利益を得るように適合され得ると想定される。

【0014】

［００１７］プラズマ処理チャンバ１００は、内部に画定された処理領域１０１を有するチャンバ本体１０５を含む。チャンバ本体１０５は、グラウンド１２６に結合された側壁１１２と底部１１８とを有する。側壁１１２は、側壁１１２を保護し、プラズマ処理チャンバ１００のメンテナンスサイクル間の時間を延長するライナ１１５を有する。プラズマ処理チャンバ１００のチャンバ本体１０５及び関連構成要素の寸法は限定されず、内部で処理される基板１０３のサイズに比例してそれより大きくすることができる。

【0015】

［００１８］チャンバ本体１０５は、処理領域１０１を囲むリッド１１０を支持する。チャンバ本体１０５は、アルミニウム又は他の適切な材料から作製することができる。チャンバ本体１０５の側壁１１２を貫通して基板アクセスポート１１３が形成され、プラズマ処理チャンバ１００の内外への基板１０３の移送を容易にする。スリットバルブの使用により選択的に密閉可能な基板アクセスポート１１３は通常、クラスタツール等の基板処理システム（図示せず）の移送チャンバ及び／又は他の処理チャンバに結合される。

【0016】

［００１９］ポンピングポート１４５がチャンバ本体１０５に画定され、処理領域１０１に接続される。ポンピング装置（図示せず）が、ポンピングポート１４５を通して処理領域１０１に結合され、処理領域１０１の圧力を排気及び制御する。ポンピング装置は、１又は複数のラフポンプ、ターボポンプ及びスロットルバルブを含み得る。

【0017】

［００２０］ガスパネル１６０が、ガスライン１６７によってチャンバ本体１０５に結合され、処理領域１０１内にプロセスガスを供給する。ガスパネル１６０は、１又は複数のプロセスガス源１６１、１６２、１６３、１６４を含んでいてよく、所望に応じて、不活性ガス、非反応性ガス、及び反応性ガスを更に含んでいてよい。ガスパネル１６０によって提供され得るプロセスガスの例としては、ＢＣｌ_３、Ｃｌ_２、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_２Ｆ_２、ＨＣｌ、ＨＦ、Ｆ_２、Ｂｒ_２、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＳＦ_６、及びＮＦ_３を含むハロゲン含有ガス；Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２、Ｏ_３、Ｎ_２Ｏ、及びＮＯ_２を含む酸素含有ガス；Ｈ_２を含む水素含有ガス；メタン（ＣＨ_４）、アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、ヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１４）、ベンゼン（Ｃ_６Ｈ_６）、イソプレン（Ｃ_５Ｈ_８）、ブタジエン（Ｃ_４Ｈ_６）、及びそれらの異性体を含む炭化水素等の炭素含有ガス；並びにアルゴン（Ａｒ）及びヘリウム（Ｈｅ）を含む不活性ガスが挙げられるが、これらに限定されない。更に、プロセスガスは中でも、窒素、塩素、フッ素、酸素、ホウ素、及びＣ_２Ｆ_４、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ、ＮＦ_３、ＮＨ_３、ＣＯ_２、ＳＯ_２、ＣＯ、Ｎ_２、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ、及びＨ_２等の水素含有ガスを含み得る。

【0018】

［００２１］バルブ１６６は、ガスパネル１６０のプロセスガス源１６１、１６２、１６３、１６４からのプロセスガスの流れを制御し、システムコントローラ１６５によって管理される。ガスパネル１６０からチャンバ本体１０５に供給されるガスの流れは、ガスの組み合わせを含み得る。

【0019】

［００２２］リッド１１０は、シャワーヘッド又はノズル１１４を含み得る。ノズル１１４は、ガスパネル１６０のプロセスガス源１６１、１６２、１６４、１６３からのプロセスガスを処理領域１０１内に導入するための１又は複数のポートを有する。プロセスガスがプラズマ処理チャンバ１００内に導入された後、プラズマを形成するために、電源を使用してガスに電圧が印加される。プラズマの形成を補助するために、１又は複数のインダクタコイル等のアンテナ１４８をプラズマ処理チャンバ１００に隣接して設けることができる。アンテナ１４８を一対の同心の垂直コイルとして図示したが、垂直部分、水平部分、又はそれらの組み合わせを有するコイル等の他のコイル配置も想定される。プラズマ処理チャンバ１００の処理領域１０１のプロセスガスから形成されたプラズマを維持するために、アンテナ電源１４２を使用して整合回路１４１を通してアンテナ１４８に電力を供給し、ＲＦエネルギー等のエネルギーを処理ガスに誘導結合させる。代替的に、又はアンテナ電源１４２に加えて、基板１０３の下方及び／又は基板１０３の上方のプロセス電極を使用して、ＲＦ電力をプロセスガスに容量結合させて、プラズマを処理領域１０１内に維持することができる。アンテナ電源１４２の動作は、プラズマ処理チャンバ１００の他の構成要素の動作も制御するシステムコントローラ１６５等のコントローラによって制御することができる。ＲＦ電源１４２は通常、約５０ｋＨｚから約２００ＭＨｚの範囲の調整可能な周波数で、最大約８キロワット（ｋＷ）を生成することが可能であり、例えば、約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚ等の１ＭＨｚから６０ＭＨｚの周波数で、５０Ｗから５０００Ｗ、例えば、約５００Ｗから約３０００Ｗ、例えば、約５００Ｗから約１０００Ｗを生成することが可能である。

【0020】

［００２３］基板支持体１３５が処理領域１０１に配置され、処理中に基板１０３を支持する。基板支持体１３５は、処理中に基板１０３を保持するための静電チャック（ＥＳＣ）１２２を含み得る。ＥＳＣ１２２は、静電引力を利用して基板１０３を基板支持体１３５に保持する。ＥＳＣ１２２は、整合回路１２４と一体化した１又は複数のＲＦ電源１２５、１２７によって電力供給される。一実装態様では、基板支持体１３５は、カソードとして構成され、誘電体内部に埋め込まれ、複数のＲＦバイアス電源１２５、１２７に結合された電極１２１を含む。幾つかの実施形態では、電極１２１は、ＥＳＣの基板支持面から距離（例えば１ミリメートルから５ミリメートル（ｍｍ））を置いて配置された静電チャッキング（ＥＳＣ）電極である。各バイアス電源は、処理領域１０１のプロセスガスによって形成されたプラズマイオンをＥＳＣ１２２及びその上に位置決めされた基板１０３に引き付けるバイアスを供給する。ＲＦバイアス電源１２５、１２７は概して、約５０ｋＨｚから約２００ＭＨｚの周波数と、約０ワットから約８ｋＷ、例えば約１ワットから約５ｋＷの電力を有するＲＦ信号を生成し得る。プラズマの特性を制御するために、追加のバイアス電源（図示せず）が電極１２１に結合されていてよい。

【0021】

［００２４］各ＲＦ電源１２５、１２７は、基板１０３の処理中にオン及びオフ、又はパルスのサイクルを行うことができる。ＥＳＣ１２２は、プラズマがＥＳＣ１２２の側壁に引き付けられないようにして、ＥＳＣ１２２の保守寿命を延ばす目的で、アイソレータ１２８を有する。更に、基板支持体１３５は、基板支持体１３５の側壁をプラズマガスから保護し、プラズマ処理チャンバ１００のメンテナンス間隔を延ばすために、カソードライナ１３６を有し得る。

【0022】

［００２５］更に、電極１２１は電源１５０に結合されている。電源１５０は、約２００ボルト（Ｖ）から約１００００Ｖのチャッキング電圧を電極１２１に供給する。電源１５０はまた、基板２０２をチャック及びデチャックするために電極１２１に直流電流を送ることによって電極１２１の動作を制御するシステムコントローラを含み得る。

【0023】

［００２６］工程中、基板１０３は、プラズマ処理チャンバ１００の基板支持体１３５に配置される。プロセスガス及び／又は混合ガスが、ガスパネル１６０からノズル１１４を通してチャンバ本体１０５内に導入される。真空ポンプシステムが、堆積副生成物を除去しながらプロセス領域１０１内の圧力を維持する。

【0024】

［００２７］ＥＳＣ１２２は、基板を加熱するために、その中に配置され、電源（図示せず）に接続されたヒータを含んでいてよく、ＥＳＣ１２２を支持する冷却ベース１２９は、ＥＳＣ１２２及び熱伝達流体を循環させて、ＥＳＣ１２２の上に配置された基板１０３の温度を維持するための導管を含んでいてよい。ＥＳＣ１２２は、基板１０３上に作製されるデバイスの熱収支に対して所望される温度範囲で動作するように構成される。例えば、ＥＳＣ１２２は、基板１０３を約２５℃から約１５０℃、例えば約３０℃から約１１０℃の温度に維持するように構成され得る。

【0025】

［００２８］カバーリング１３０が、ＥＳＣ１２２上に、基板支持体１３５の周辺に沿って配置される。カバーリング１３０は、基板支持体１３５の上面をプラズマ処理チャンバ１００内のプラズマ環境から保護しながら、エッチングガスを基板１０３の露出した上面の所望の部分に閉じ込めるように構成される。

【0026】

［００２９］システムコントローラ１６５を使用して、プロセスシーケンスを制御し、ガスパネル１６０からプラズマ処理チャンバ１００内へのガス流及び他のプロセスパラメータを調節することができる。システムコントローラ１６５は、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、及び支援回路を含む。システムコントローラ１６５は、基板を処理するために使用されるプロセスシーケンスを制御するために使用される。ＣＰＵは、処理チャンバ及びそれに関連するサブプロセッサを制御するために、産業環境で使用するように構成された汎用コンピュータプロセッサである。本明細書に記載のメモリは概して、不揮発性メモリであり、ランダムアクセスメモリ、読取り専用メモリ、ハードディスクドライブ、又はローカルもしくはリモートの他の適切な形態のデジタルストレージを含み得る。支援回路は、従来、ＣＰＵに結合され、キャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電源等、及びそれらの組み合わせを含む。ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵによって実行されると、ＣＰＵを、プロセスが本開示に従って実行されるようにプラズマ処理チャンバ１００を制御する特定目的のコンピュータ（コントローラ）に変換する。ソフトウェアルーチン（プログラム）及びデータは、ＣＰＵ内のプロセッサに指示するためにコード化され、メモリ内に記憶され得る。システムコントローラ１６５のＣＰＵによって読み取り可能なソフトウェアプログラム（又はコンピュータ命令）は、処理チャンバ１００の構成要素によって実行可能なタスクを決定する。ソフトウェアルーチンはまた、プラズマ処理チャンバ１００と共同設置された処理システム（例えば、クラスタツール）コントローラ等の第２のコントローラ（図示せず）によって記憶及び／又は実行され得る。

【0027】

基板処理方法
［００３０］図２は、幾つかの実施形態に係る基板をパターニングする方法２００を示すフロー図である。方法２００は、基板の上に混合ガスを連続流量で供給する工程２０２を含む。混合ガスは、ガスパネル１６０から、例えば１又は複数のプロセスガス源１６１、１６２、１６３、１６４から供給することができる。混合ガスは、ハロゲン含有ガス、ホウ素含有ガス、不活性ガス、又はそれらの組み合わせを含む。幾つかの実施形態では、混合ガスは、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）等の塩素含有ガスを含む。

【0028】

［００３１］混合ガスは、ハロゲン含有ガス及びアルゴン含有ガスを約１：１から約１：１０、例えば約１：３から約１：５、又は約１：０から約１０：１、例えば約３：１から約２：１の体積比で含み得る。ハロゲン含有ガスは、約３０ｓｃｃｍから約３００ｓｃｃｍ、例えば約１００ｓｃｃｍから約２００ｓｃｃｍの体積流量で供給される。プロセス領域の大きさ、所定の基板パターン、及びプロセスチャンバの設計に応じて、他の流量も想定される。アルゴン等の不活性ガスは、約０ｓｃｃｍから約９００ｓｃｃｍ、例えば約３０から約８００ｓｃｃｍ、例えば約１００ｓｃｃｍから約７００ｓｃｃｍ、例えば約２００ｓｃｃｍから約６００ｓｃｃｍの体積流量で供給される。幾つかの実施形態では、Ｏ_２、Ｈ_２、Ｃ_４Ｆ_６、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＦ_４、及びＣＨＦ_３、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６のうちの１又は複数等の追加のガスが供給される。混合ガスは、ガスを切り替える又は混合ガスの組成を変えることなく、プロセス領域１０１に連続的に供給される。混合ガスは、約１ｍＴｏｒｒから約１００ｍＴｏｒｒのプロセス圧力で送達される。

【0029】

［００３２］方法２００は、ポリマーを基板の上に堆積させるために、混合ガスが連続流量で供給されている間に、第１の高周波（ＲＦ）信号を電極に送達する工程２０４を含み、基板は酸化物含有部分と窒化物含有部分とを有する。ポリマーは、ＢＣｌ_ｎ、ＣＣｌ_ｍ、ＣＦ_ｍ、又はそれらの組み合わせを含み、ｎは３以下、ｍは４以下である。幾つかの実施形態では、酸化物含有部分は、金属酸化物、半導体酸化物、又はそれらの組み合わせを含む。幾つかの実施形態では、酸化物含有部分は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、ＨｆＡｌＯ_ｘ、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウム、又はそれらの組み合わせを含む。幾つかの実施形態では、窒化物含有部分は、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）、窒化チタン（ＴｉＮ_ｘ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ＡｌＧａＮ、又はそれらの組み合わせを含む。幾つかの実装態様では、混合ガスが供給される工程２０２と、ポリマーが基板の上に堆積される工程２０４とは、少なくとも部分的に同時に行われる。

【0030】

［００３３］第１のＲＦ信号は、約５０Ｗから約３０００Ｗ、例えば約１００Ｗから約１０００Ｗ、例えば約５００Ｗから約８００ＷのＲＦ源１４２からの第１のＲＦソース電力を含み、ソース電力は、約１ＭＨｚから約１２０ＭＨｚ、例えば約２ＭＨｚから約６０ＭＨｚ、又は例えば約１３．５６ＭＨｚから約４０ＭＨｚのＲＦ源周波数で供給される。ＲＦ源１４２は、例えばアンテナ１４８を介して、チャンバ本体１０５のリッド１１０に結合される。幾つかの実施形態では、第１のＲＦ信号は、１又は複数のバイアス電極源１２５、１２７によって供給される約０Ｗから約５００Ｗ、例えば約０Ｗから約１００Ｗ、例えば約１０Ｗ未満等の第１のＲＦバイアス電力を含む。幾つかの実施形態では、第１のＲＦバイアス電極源１２５は、第２のＲＦバイアス電極源１２７よりも低い周波数でエネルギーを供給する。第１及び第２のバイアス電極源１２５、１２７は各々、基板支持体１３５内の電極１２１に結合され、半導体基板１０３は、方法２００の間、基板支持体１３５の基板支持面に配置される。各バイアス電極源は、互いに、及びソース電極１４２に対して独立して調整される。第１のバイアス電極源は、約２ＭＨｚ以下、例えば１ＭＨｚの周波数を有し、第２のバイアス電極源は、２ＭＨｚを超える周波数、例えば約１３．５６ＭＨｚの周波数を有する。

【0031】

［００３４］方法２００は、窒化物含有部分に対して酸化物含有部分を選択的にエッチングするために、混合ガスが連続流量で連続的に供給されている間に、第２のＲＦ信号を電極に送達する工程２０６を含む。エッチングは、窒化物含有部分に対する酸化物含有部分の選択性が約５以上、例えば約１０から約５０、例えば約２０から約４０である。幾つかの実施形態では、酸化物エッチング速度は、酸化物含有部分に対して約０．０５ｎｍ／秒から約１ｎｍ／秒である。幾つかの実施形態では、窒化物エッチング速度は、窒化物含有部分に対して約０ｎｍ／秒から約０．０２ｎｍ／秒である。第２のＲＦ信号は、第１のＲＦソース電力よりも小さい第２のＲＦソース電力を含む。幾つかの実施形態では、ソース電極１４２に供給されるＲＦ電力を、工程２０６中に低下させる。幾つかの実施形態では、ソース電極１４２に供給されるＲＦ電力を、工程２０６中にオフにする。幾つかの代替実施形態では、第２のＲＦ信号は、第１のＲＦバイアス電力よりも大きい第２のＲＦバイアス電力を送達することを含む。幾つかの実施形態では、工程２０６中にＲＦバイアス電極源の１又は複数の電力を増加させる、又はオンにする。

【0032】

［００３５］工程２０４及び工程２０６は、周期的に繰り返される。幾つかの実施形態では、工程２０６（例えば、第２のＲＦ信号）に対する工程２０４（例えば、第１のＲＦ信号）のシーケンスのデューティサイクルは、約５％から約９５％、例えば、約３０％から約６０％、例えば、約４０％から約５０％である。一例では、工程２０４及び工程２０６は、約１０Ｈｚから約４０００Ｈｚの周波数を有するサイクルを構成する。幾つかの実施形態では、プロセス領域の圧力は、方法２００の間、約１から約１００ｍＴｏｒｒに維持される。

【0033】

［００３６］図３は、幾つかの実施形態に係るＲＦ電力を１又は複数の電極に対して調整する方法３００を示すフロー図である。方法３００は、プロセスチャンバのプロセス領域に配置された基板支持体に基板を位置決めする工程３０２と、ハロゲン含有ガスを連続流量でプロセス領域内に供給する工程３０４と、基板の上に配置されたソース電極にＲＦ信号を周期的に送達する工程３０６とを含む。ＲＦ信号を周期的に送達する工程３０８は、高周波信号をソース電極（例えば、電極１２１）に第１の期間供給する工程３０８と、ソース電極へのＲＦ電力を低下させて第２の期間印加する工程３１０とを含む。

【0034】

［００３７］図４は、幾つかの実施形態に係る高周波電力信号のグラフ表示４００を示す図である。図２及び図３に戻って参照すると、期間４０２は、方法２００の工程２０４に関連して説明したように、基板の上にポリマーを堆積させるための第１のＲＦ信号、及び／又は方法３００の工程３０８に関連して説明した電極へのＲＦ信号の供給を表す。期間４０４は、方法２００の工程２０６に関連して説明した選択的にエッチングするための、及び／又は方法３００の工程３１０に関連して説明した電極への第１のＲＦ電力を低下させるための、第２のＲＦ信号を表す。期間４０２と４０４とを合わせてデューティサイクル４０６が構成される。曲線４１０は、ソース電極（例えば、ソース電極１４２）に送達される、第１のソースＲＦ信号Ｓ１状態及び第２のソースＲＦ信号Ｓ２状態を有するソースＲＦ信号を図示している。曲線４２０は、１又は複数のバイアス電極（例えば、電極１２１）に送達される、第１のバイアスＲＦ信号Ｂ１状態及び第２のバイアスＲＦ信号Ｂ２状態を有するＲＦ信号を図示している。各ＲＦ信号において供給される様々な電極への電力の送達は、同じ混合ガスをプロセスチャンバ内に連続的に流しながら行われる。図４に示すように、ソース電極に供給されるソースＲＦ信号の高ＲＦ電力状態と低ＲＦ電力状態は、デューティサイクルの各期間内で、１又は複数のバイアス電極に供給されるバイアスＲＦ信号の高ＲＦ電力状態と低ＲＦ電力状態に対して切り替えられる。一例では、期間４０２の間に生じるＲＦ信号の切り替えられた状態は、第２のソースＲＦ信号Ｓ２状態の開始時にソース電極に供給される電力の低下から始まり、これは、第２のソースＲＦ信号Ｂ２状態の形成による１又は複数のバイアス電極に供給される電力の増加と実質的に同時に生じ、期間４０４の間はその逆である。幾つかの実施形態では、ＲＦ信号Ｂ１状態は、４０Ｗ以下、例えば１０Ｗ以下、例えば０から５Ｗ、又は更には０．１から５Ｗの電力レベルを含んでいてよく、ＲＦ信号Ｂ２状態は、約１０Ｗから約５００Ｗ、例えば約４０Ｗから約１００Ｗの電力レベルを含んでいてよい。幾つかの実施形態では、ＲＦ信号Ｓ１状態は、約１００Ｗ以上、例えば約１０００Ｗから約３０００Ｗの電力レベルを含み、ＲＦ信号Ｓ２状態は、５００Ｗから約２０００Ｗの電力レベルを含む。

【0035】

［００３８］幾つかの実施形態では、工程２０４の間（例えば、期間４０２の間）に送達される電力及び工程２０６の間（例えば、期間４０４の間）に送達される電力は、第１のバイアス電極が期間４０２の間により低い電力レベル（例えば、ＲＦ信号Ｂ１状態）を受信し、第１のバイアス電極が期間４０４の間により高い電力レベル（例えば、ＲＦ信号Ｂ２状態）を受信するように、第１及び第２のバイアス電極源１２５、１２７によって交互に印加される。

【0036】

［００３９］幾つかの実施形態では、第１のバイアス電極源１２５は、工程２０４において、ＥＳＣ１２２に配置された第１のバイアス電極上にＲＦ信号Ｂ１状態のＲＦ信号を形成することができ、第２のバイアス電極源１２７は、工程２０４において、ＥＳＣ１２２に配置された第１のバイアス電極上にＲＦ信号Ｂ１状態のＲＦ信号を形成することができる。工程２０６において、第２のバイアス電極源１２７は、ＲＦ信号Ｂ２状態のＲＦ信号をＥＳＣ１２２の第１のバイアス電極に送達することができ、第１のバイアス電極源１２５は、ＲＦ信号Ｂ２状態のＲＦ信号を第１のバイアス電極に供給することができる。工程２０４及び／又は工程２０６の間、第１のバイアス電極源１２５及び第２のバイアス電極源１２７によって供給されるＲＦ信号は、ＲＦ信号が異なる周波数、位相、電圧及び／又は電力で供給される等、異なっていてよい。

【0037】

［００４０］別の実施形態では、工程２０４の間（例えば、期間４０２の間）に送達される電力及び工程２０６の間（例えば、期間４０４の間）に送達される電力は、第１及び第２のバイアス電極源１２５、１２７によって第１のバイアス電極及び第２のバイアス電極に交互に印加される。一例として、第１のバイアス電極源１２５は、工程２０４において、ＥＳＣ１２２に配置された第１のバイアス電極上にＲＦ信号Ｂ１状態の第１のＲＦ信号を形成することができ、第２のバイアス電極源１２７は、工程２０４の間、ＥＳＣ１２２に配置された第２のバイアス電極上にＲＦ信号Ｂ２状態のＲＦ信号を形成することができる。ある構成では、第１のバイアス電極及び第２のバイアス電極は、ＥＳＣ１２２内に隣接して位置決めされた電極である。工程２０６において、第２のバイアス電極源１２７は、ＲＦ信号Ｂ１状態のＲＦ信号をＥＳＣ１２２の第２のバイアス電極に送達することができ、第１のバイアス電極源１２５は、ＲＦ信号Ｂ２状態のＲＦ信号を送達することができる。

【0038】

［００４１］方法２００の幾つかの実施形態では、工程２０４を実行した後に、工程２０６において、第２のバイアス電極源１２７がＲＦ信号Ｂ１状態からＲＦ信号Ｂ２状態に切り替わるのと同時に、第１のバイアス電極源１２５がＲＦ信号Ｂ１状態を第１のバイアス電極に送達し続けることができる。更に別の実装態様では、第１及び第２のバイアス電極源の両方を同期させて、両方の電極源が各々ＲＦ信号Ｂ１状態とＲＦ信号Ｂ２状態とを別々に交互に繰り返すバイアス電力のパルスをバイアス電極に順次送達するようにすることができる。例えば、バイアス電極に供給される電力は、工程２０４において両方とも第１の状態（例えば、より低い電力状態）、又はスイッチオフの状態にあり、工程２０６において両方とも第２の電力状態（例えば、電力が増加した状態）、又は少なくともスイッチオンの状態にある。幾つかの実施形態では、第１及び第２のバイアス電極は、同じバイアス電極であり得る、又は上述のように、基板支持体に配置された分離した別個のバイアス電極であり得る。幾つかの実施形態では、第１の電極源１２５は、第２の電極源１２７によって供給される高い周波数の電力に対して、より低い周波数の電力を送達する。

【0039】

［００４２］従来のプロセスは、パルス交互堆積ガス組成物及びエッチングガス組成物を利用するが、これは、交互ガス組成物の注入の前にプロセス領域１０１を排気する必要があるため、時間のかかるプロセスであり、比較的低いスループットにつながる。更に、従来の処理スキームでは、ガスの流れがプロセス領域１０１内に再導入された後の時点でガスバーストが発生するのを防止するために、ガスがプロセス領域１０１に送達されていないときにガスを真空ポンプのフォアラインに迂回させる必要があるため、ガスがプロセス領域１０１に送達されていないときにプロセスガスが無駄になることが多い。更に、ガスの切り替えとパージとの間には、プロセス条件を安定させるための時間が必要である。理論に束縛されることなく、基板の表面に吸着される第１のガスの送達を含む従来の周期的プロセスは、次に第２のガスを供給して第１のガスを含む表面を活性化させ、吸着分子が基板と反応して、吸着分子が配置された表面の薄い層の望ましくないエッチングをもたらすと考えられる。

【0040】

［００４３］本明細書に記載の１又は複数のプロセスは、ガスの送達を交互に行わず、その代わりに、ソース電力とバイアス電力とを切り替えて、基板上の材料の堆積及びエッチングを制御する。その結果、プロセスでは驚くべきことに、基板の窒化物部分に対して基板の酸化物部分をエッチングする選択性が得られる。その選択性は１５を超え、例えば３０を超える。理論に束縛されることなく、ソース電極とバイアス電極を相対的に調整することで、酸化物含有部分に対して窒化物含有部分の上により厚いポリマーを堆積させることができると考えられる。幾つかの実施形態では、各デューティサイクル堆積期間４０２に、窒化物含有部分の上に約０．２ｎｍ／秒から約２ｎｍ／秒、例えば約０．４ｎｍ／秒から約１．５ｎｍ／秒、例えば約０．５ｎｍ／秒から約１ｎｍ／秒のサイクル速度で堆積する。幾つかの実施形態では、各デューティサイクル堆積期間４０２に、窒化物含有部分に対して酸化物含有部分に堆積するポリマーの量は少なく、例えば、酸化物含有部分には実質的に堆積しない。エッチング期間４０４では、バイアス電極の電力を増加させ、混合ガスの反応性を高めてエッチングを促進する。窒化物部分の上の厚いポリマーは窒化物部分を保護し、エッチング４０４の間、酸化物部分のエッチングに対する高い選択性を促進する。理論に束縛されることなく、混合ガス中のアルゴンは、衝撃によってエッチング反応を開始させ、また、エッチングのためのラジカル濃度を増加させるＢＣｌ_３の解離を起こしやすくする。

【0041】

［００４４］図５は、幾つかの実施形態に係る、本明細書に記載の方法を使用して基板を処理する前（例えば、５００）及び処理した後（例えば、５１０）の基板を示す図である。基板５００は、窒化物部分５０２及び酸化物部分５０４を含む。窒化物層に対してパターニングされた全ての酸化物層は、本明細書で提供される方法の恩恵を受けることができる。図から分かるように、本明細書に記載の方法を用いて基板５００を処理した後に得られた基板５１０は、窒化物部分５０２に対して酸化物部分５０４がより多くエッチングされている。窒化物部分５０２の形状は、得られた基板５１０において保持されている。

【0042】

［００４５］実装態様は、以下の潜在的な利点のうちの１又は複数を含み得る。本開示の１又は複数の実装態様は、処理中に基板の窒化物部分よりも酸化物部分に対して高い選択性を有するプロセスを可能にし、基板のスループットを有利に増加させ、プロセスガスの消費を削減する。

【0043】

［００４６］本明細書に記載の実装態様及び機能動作の全ては、デジタル電子回路、又は本明細書に開示される構造的手段及びその構造的等価物を含むコンピュータソフトウェア、ファームウェア、もしくはハードウェア、又はそれらの組み合わせにおいて実装することができる。本明細書に記載の実装態様は、データ処理装置、例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサ又はコンピュータによって実行するため、又はその動作を制御するための、１又は複数の非一過性コンピュータプログラム製品、すなわち、機械可読記憶装置に触知可能に具現化された１又は複数のコンピュータプログラムとして実装することができる。

【0044】

［００４７］本明細書に記載のプロセス及び論理フローは、入力データに対して動作し、出力を生成することによって機能を実行する１又は複数のコンピュータプログラムを実行する１又は複数のプログラマブルプロセッサによって実行され得る。また、プロセス及び論理フローは、特殊用途の論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実行することもでき、装置は、特殊用途の論理回路として実装することもできる。

【0045】

［００４８］「データ処理装置」という用語は、例として、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサもしくはコンピュータを含む、データを処理するためのすべての装置、デバイス、及び機械を包含する。装置は、ハードウェアに加えて、対象のコンピュータプログラムの実行環境を作成するコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、又はそれらの１又は複数の組み合わせを構成するコードを含み得る。コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサには、一例として、汎用マイクロプロセッサと特殊用途マイクロプロセッサの両方、及び任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１又は複数のプロセッサが含まれる。

【0046】

［００４９］コンピュータプログラム命令及びデータを記憶するのに適したコンピュータ可読媒体には、あらゆる形態の不揮発性メモリ、媒体、及びメモリデバイスが含まれ、例として、半導体メモリデバイス、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリデバイス；磁気ディスク、例えば内蔵ハードディスク又はリムーバブルディスク；光磁気ディスク；並びにＣＤ ＲＯＭ及びＤＶＤ－ＲＯＭディスクが含まれる。プロセッサとメモリは、特殊用途の論理回路によって補足され得る、又は特殊用途の論理回路に組み込まれ得る。

【0047】

［００５０］本開示の要素又はその例示的な態様もしくは実装態様（複数可）を導入する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」及び「ｓａｉｄ」は、要素の１又は複数が存在することを意味することが意図される。

【0048】

［００５１］「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。

【0049】

［００５２］「選択的にエッチングする」又は「選択的に除去する」という用語は、ある種類の材料が別の種類の材料に対して優先的に除去されるプロセス、又は基板のある領域の材料を基板の別の領域に対して選択的に除去するプロセスを広く表すことを意図している。

【0050】

［００５３］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装態様を考案することが可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】