(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライナ除去方法であって：
基板内に溝を形成する工程；
前記溝内部にコンフォーマルなライナを堆積する工程；
前記溝をバルク充填材料で充填する工程；及び、
前記バルク充填材料の露出表面上への保護層の形成及び前記コンフォーマルなライナのエッチングを交互に実行することによって前記コンフォーマルなライナの余剰部分を選択的に除去する工程；
を有する方法。
【請求項２】
前記バルク充填材料は多結晶Siを有する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記コンフォーマルなライナは高誘電率(high-k)層を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記コンフォーマルなライナはHfを有する、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記の保護層を形成する工程は、前記のバルク充填材料の露出表面上に保護層を堆積する工程及び/又は前記のバルク充填材料の露出表面上に保護層の成長する工程を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記の保護層を形成する工程は、前記バルク充填材料の露出表面を酸化する工程を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記の保護層を形成する工程は、Oラジカル、O2、オゾン、CO、CO2、NO、N2O、又はNO2からなる群から選ばれる酸素含有ガスに前記基板を暴露する工程を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記の保護層を形成する工程は、非プラズマガス環境に前記基板を暴露する工程を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記の保護層を形成する工程は、プラズマに前記基板を暴露する工程を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記の保護層を形成する工程は、イオンビーム又はガスクラスタイオンビームに前記基板を暴露する工程を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
前記の保護層を形成する工程は、気相成長法を用いて前記基板上に前記保護層を堆積する工程を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
前記のコンフォーマルなライナをエッチングする工程は、ドライエッチング手法及び/又はウエットエッチング手法を実行する工程を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
前記のコンフォーマルなライナをエッチングする工程は、ハロゲン含有ガスと任意の希ガスを有するプロセスガスを用いてプラズマエッチング処理を実行する工程を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１４】
前記ハロゲン含有ガスがHBr、Cl2、又はBCl3からなる群から選ばれる、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記プロセスガスはさらに炭化水素ガスを有する、請求項13に記載の方法。
【請求項１６】
前記炭化水素ガスは、C2H4、CH4、C2H2、C2H6、C3H4、C3H6、C3H8、C4H6、C4H8、C4H10、C5H8、C5H10、C6H6、C6H10、及びC6H12からなる群から選ばれる、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
前記の保護層を形成する工程が前記のコンフォーマルなライナをエッチングする工程の前に行われ、かつ
前記エッチングは、前記保護層を実質的に消耗するのに十分な期間実行される、
請求項1に記載の方法。
【請求項１８】
ライナ除去方法であって：
基板内に溝を形成する工程；
前記溝内部にコンフォーマルなhigh-kライナを堆積する工程；
前記溝を多結晶シリコン層で充填する工程；及び、
前記コンフォーマルなhigh-kライナの余剰部分を選択的に除去する工程；
を有し、
前記のコンフォーマルなhigh-kライナの余剰部分を選択的に除去する工程は：
前記の溝内の多結晶シリコン層の露出表面を酸素含有プラズマに暴露することにより酸化する工程；
該酸化に続いてハロゲン含有ガスを有するプロセスガスで生成されるプラズマを用いて前記コンフォーマルなhigh-kライナをエッチングする工程；及び
前記のコンフォーマルなhigh-kライナの余剰部分が実質的に除去されるまで前記酸化とエッチングを繰り返す工程；
によって実行される、
方法。
【請求項１９】
前記コンフォーマルなhigh-kライナがハフニウムを有し、かつ
前記プロセスガスがBCl3及び炭化水素ガスを有する、
請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
前記のコンフォーマルなhigh-kライナの余剰部分を選択的に除去する工程のエッチング選択性が30:1を超え、かつ
前記エッチング選択性は、前記多結晶シリコンの酸化した露出表面のエッチング速度に対する前記コンフォーマルなhigh-kライナのエッチング速度の比を表す、
請求項18に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はライナ除去方法に関する。より詳細には本発明は、溝内に形成されたコンフォーマルライナの余剰部分を実質的に除去しながら前記溝内のバルク充填材料への損傷を最小限に抑制するライナ除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高誘電率(high-k)誘電体は次世代電子デバイスにおけるキャパシタ誘電体として用いるのが望ましい。キャパシタ誘電体として用いられる最初のhigh-k材料はタンタル酸化物及びアルミニウム酸化物材料であった。現在、ハフニウムベースの誘電体は、ゲート誘電体として製造される段階に入ることで、現在のシリコン酸化物及びシリコン酸窒化物材料に取って代わることが期待されている。しかし現在のhigh-k誘電材料を実際に集積させることは、現在の評価では、様々な問題に悩まされる。たとえば、キャパシタの溝内にキャパシタとなる誘電体をコンフォーマルに堆積した後、その溝の外側及び/又はその溝内のバルク充填材料を超えた位置で延在するキャパシタとなる誘電体の余剰部分を除去するエッチングプロセスを実行すると、そのバルク充填材料内に意図しない凹部が生成されてしまう。その意図しない凹部の生成は、前記キャパシタとなる誘電体とバルク充填材料との間での選択性が不十分なために起こってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、溝内に形成されたコンフォーマルライナの余剰部分を実質的に除去しながら前記溝内のバルク充填材料への損傷を最小限に抑制するライナ除去方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一の実施例によると、ライナ除去方法が記載されている。当該ライナ除去方法は、基板内に溝を形成する工程、前記溝内部にコンフォーマルなライナを堆積する工程、及び、前記溝をバルク充填材料で充填する工程を有する。さらに当該ライナ除去方法は、前記バルク充填材料の露出表面上への保護層の形成及び前記コンフォーマルなライナのエッチングを交互かつ順序通りに実行することによって前記コンフォーマルなライナの余剰部分を選択的に除去する工程を有する。
【０００５】
本発明の他の実施例によると、ライナ除去方法が記載されている。当該ライナ除去方法は、基板内に溝を形成する工程、前記溝内部にコンフォーマルなhigh-kライナを堆積する工程、及び、前記溝を多結晶シリコン層で充填する工程を有する。さらに当該ライナ除去方法は前記コンフォーマルなhigh-kライナの余剰部分を選択的に除去する工程を有する。前記コンフォーマルなhigh-kライナの余剰部分を選択的に除去する工程は、前記の溝内の多結晶シリコン層の露出表面を酸素含有プラズマに暴露することにより酸化し、該酸化に続いてハロゲン含有ガスを有するプロセスガスで生成されるプラズマを用いて前記コンフォーマルなhigh-kライナをエッチングし、かつ前記のコンフォーマルなhigh-kライナの余剰部分が実質的に除去されるまで前記酸化とエッチングを繰り返すことによって実行される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】A-Eは、本発明の実施例によるライナ除去方法の概略図を表している。
【図２】本発明の他の実施例によるライナ除去方法を実行するためのフローチャートを表している。
【図３】本発明の一の実施例による処理システムの概略図を示している。
【図４】本発明の他の実施例による処理システムの概略図を示している。
【図５】本発明の他の実施例による処理システムの概略図を示している。
【図６】本発明の他の実施例による処理システムの概略図を示している。
【図７】本発明の他の実施例による処理システムの概略図を示している。
【図８】本発明の他の実施例による処理システムの概略図を示している。
【図９】本発明の他の実施例による処理システムの概略図を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以降の記載では、限定ではない説明目的で、たとえば処理システムの具体的な幾何学的形状、並びに様々な部品及び処理の記載といった具体的詳細について説明される。しかし本発明は、これらの具体的詳細から逸脱する他の実施例でも実施可能であることに留意して欲しい。
【０００８】
同様に、説明目的で、具体的数値、材料、及び構成が、本発明を完全に理解してもらえるように与えられている。それにもかかわらず、図中に示された様々な実施例は例示であり、必ずしも正しい縮尺で描かれているわけではない。
【０００９】
本明細書全体を通して「一の実施例」又はそれに類する表記は、その実施例に関連して記載された特定の事項、構造、材料、又は特性が本発明の実施例のうちの少なくとも1つに含まれてはいるが、どの実施例にも含まれているわけではないことを意味している。よって本明細書の様々な箇所に現れる「一の実施例」のような表記は、必ずしも本発明の同一実施例を指称している訳ではない。さらに特定の事項、構造、材料、又は特性は、1つ以上の実施例において任意の適切な手法で組み合わせられても良い。様々な追加の層及び/又は構造が含まれて良いし、かつ/あるいは、記載された事項が他の実施例において省略されても良い。
【００１０】
様々な動作は、本発明を理解する上で最も助けとなるように、複数の離散的な動作として記載されている。しかし記載順序は、これらの動作が必然的に順序に依存することを示唆するように構成されていない。具体的には、これらの動作は提示された順序に実行される必要はない。記載された動作は、記載された実施例とは異なる順序で実行されて良い。様々な追加の動作が実行されて良いし、かつ/あるいは記載された動作が追加の実施例において省略されても良い。
【００１１】
本明細書において用いられている「基板」という語は一般的に、本発明に従って処理される対象物を指称する。基板は、デバイス−具体的には半導体又は他の電子デバイス−の如何なる材料部分又は構造を含んでも良いし、かつたとえば薄膜のような、ベース基板構造上の（を覆う）層であっても良い。よって基板は、如何なる特別なベース構造、下地層若しくは上を覆う層、又はパターニングされているか若しくはいないかに限定することを意図しておらず、如何なる層、若しくはベース構造、又はこれらの組み合わせを含むことを想定している。以降の記載は特定の種類の基板を参照しているが、これは単なる例示であって限定を意図するものではない。
【００１２】
上述したように、ライナ除去方法が行われる間、ライナとバルク充填材料との間でのエッチング選択性が不十分であるために、損傷−より具体的にはバルク充填材料内での凹部の生成−が生じてしまう恐れがある。従って本発明の複数の実施例によると、溝内に形成されたコンフォーマルライナの余剰部分を実質的に除去しながら前記溝内のバルク充填材料への損傷を最小限に抑制するライナ除去方法が記載されている。
【００１３】
ここで図を参照すると、図1A-1E、及び図2は本発明の実施例によるライナ除去方法を表している。図中、同様の参照番号は同一又は対応する部品（構成要素）を表すものとする。当該方法は、フローチャート200で示され、かつ基板110内に溝150を形成する工程210で開始される。溝は電子デバイスに用いるための溝−たとえばメモリデバイス内のトレンチキャパシタ又は埋め込みキャパシタ−を有して良い。
【００１４】
図1Aに図示されているように、溝150は1層以上の層(120,130,140)を介して基板110へ入り込むように形成される。溝150の形成は1つ以上のドライエッチング及び/又は1つ以上のウエットエッチングを有して良い。
【００１５】
基板110上に形成される1層以上の層は、パッド酸化物層120、中間層130、及び停止層140を有して良い。たとえば、パッド酸化物層120はシリコン酸化物(SiOx)を有して良く、中間層130はシリコンを有して良く、及び停止層140はシリコン窒化物(SiNy)を有して良い。停止層140はまた、カーバイド（たとえばSiCx）層、酸窒化物（たとえばSiOxNy）層、炭素窒化物（たとえばSiCxNy）層、又は他の誘電層をも有して良い。これらは後続の平坦化及びエッチング中に腐食に対して耐性を有する。
【００１６】
パッド酸化物層120は、たとえば堆積又は酸化のいずれかによって基板110の上部に供されて良い。後者では、酸化は、酸化物が基板110の表面上に形成されるまで、酸素雰囲気において高温（たとえば800℃〜約1100℃）で基板110を加熱する工程を有して良い。従来の堆積手法によってパッド酸化物層120を形成することも可能である。従来の堆積手法とはたとえば、化学気相成長(CVD)法、プラズマCVD(PECVD)法、原子層堆積(ALD)法、プラズマALD(PEALD)法、又は物理気相成長(PVD)法だが、これらに限定されるわけではない。
【００１７】
中間層130と停止層140は従来の堆積手法を用いて形成されて良い。従来の堆積手法とはたとえば、化学気相成長(CVD)法、プラズマCVD(PECVD)法、原子層堆積(ALD)法、プラズマALD(PEALD)法、又は物理気相成長(PVD)法だが、これらに限定されるわけではない。
【００１８】
工程220では、一旦溝150が基板110内に形成されると、溝150内部にはコンフォーマルなライナ160が堆積される。コンフォーマルなライナ160は誘電材料−たとえば高誘電率(high-k)材料−を有して良い。High-k誘電材料は4よりも大きな誘電率を有して良い。たとえばhigh-k誘電材料は酸化物−たとえば金属酸化物−を有して良い。それに加えて、たとえばhigh-k誘電材料は、アルミニウム酸化物(Al2O3)、ランタン酸化物(La2O3)、ジルコニウム酸化物(ZrO2)、ハフニウム酸化物(HfO2)、又は、ハフニウムアルミネート(HfAlO)、ジルコニウムシリケート(ZrSiO4)、ハフニウムシリケート(HfSiO4)、若しくはシリコンオキシナイトライド(HfSiON)のようなアルミネートを有して良い。それに加えてたとえば、high-k誘電材料はhigh-k材料の混合物を有しても良い。コンフォーマルなライナ160は気相成長法を用いて堆積されて良い。気相成長法とはたとえば、化学気相成長(CVD)法、プラズマCVD(PECVD)法、原子層堆積(ALD)法、プラズマALD(PEALD)法、又は物理気相成長(PVD)法だが、これらに限定されるわけではない。
【００１９】
工程230では、溝150はバルク充填材料180で充填される。バルク充填材料180は、溝/埋め込みキャパシタ内の電極（の一部）の役割を果たして良い。バルク充填材料180は多結晶シリコン(poly-Si)を有して良い。溝を充填する手法は気相成長法を有して良い。気相成長法とはたとえば、化学気相成長(CVD)法、プラズマCVD(PECVD)法、原子層堆積(ALD)法、プラズマALD(PEALD)法、又は物理気相成長(PVD)法だが、これらに限定されるわけではない。
【００２０】
それに加えてたとえば、電極層170がコンフォーマルなライナ160とバルク充填材料180との間に設けられて良い。電極層170は、ドーピングされていないpoly-Si、ドーピングされたpoly-Si、タンタル(Ta)、タンタル窒化物(TaN)、タンタルチタン(TaTi)、タンタルプラチナ(TaPt)、タンタルシリコン窒化物(TaSiN)、チタン(Ti)、チタンアルミニウム(Ti3Al)、チタンアルミニウム窒化物(Ti2AlN)、タングステン(W)、タングステン窒化物(WN)、タングステンシリサイド(WSi)、ハフニウム(Hf)、ハフニウム窒化物(HfN)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、モリブデン窒化物(Mo2N)、ルテニウム(Ru)、二酸化ルテニウム(RuO2)、ニッケルシリサイド(NiSi)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、プラチナ(Pt)、コバルト(Co)、コバルトシリサイド(CoSi)、若しくはアルミニウムシリサイド(AlSi)、又は上記2種類以上の混合物を有して良い。電極層170は気相成長法を有して良い。気相成長法とはたとえば、化学気相成長(CVD)法、プラズマCVD(PECVD)法、原子層堆積(ALD)法、プラズマALD(PEALD)法、又は物理気相成長(PVD)法だが、これらに限定されるわけではない。
【００２１】
バルク充填材料180及び電極層170は、エッチング及び/又は平坦化手法を用いてトリミングされることで、バルク充填材料180上の露出表面182をそのままの状態にして、コンフォーマルなライナ160の余剰部分162を露出させて良い。
【００２２】
工程240に記載され、かつ図1B-1Eに図示されているように、コンフォーマルなライナ160の余剰部分162,162’は、バルク充填材料180の露出表面182,182’上への保護層190,190’の形成及びコンフォーマルなライナ160の余剰部分162,162’のエッチングを交互に行うことによって実質的に除去される。保護層190,190’の形成及びコンフォーマルなライナ160の余剰部分162,162’のエッチングが順序通りに実行される際には、両者は重ねて実行されても良いし、又は重ねて実行されなくても良い。
【００２３】
図1B及び1Cに図示されているように、保護層190はバルク充填材料180の露出表面上に形成され、かつコンフォーマルなライナ160の余剰部分162は、保護層182が十分に消耗されるまでエッチングされる。しかしコンフォーマルなライナ160の余剰部分162は、保護層182が部分的に消耗されるまでエッチングされても良い。その後図1C及び1Dに図示されているように、別な保護層190’がバルク充填材料180の新たな露出表面182’上に形成され、かつコンフォーマルなライナ160の残りの余剰部分162’は、保護層182’が部分的又は全体的に消耗されるまでエッチングされる。図1B-1Eに図示されているように、コンフォーマルなライナ160の余剰部分162,162’は2サイクルを用いてトリミングされるが、2サイクル以外のサイクルが使用及び/又は要求されても良い。
【００２４】
本発明の一の実施例によると、保護層190,190’は、バルク充填材料180の露出表面182,182’上への材料の薄膜の堆積及び/又はバルク充填材料180の露出表面182,182’上への材料の薄膜の成長によって形成される。たとえば、化学気相成長(CVD)法、プラズマCVD(PECVD)法、原子層堆積(ALD)法、プラズマALD(PEALD)法、又は物理気相成長(PVD)法といった気相成長法が、薄膜の形成に用いられて良い。
【００２５】
本発明の他の実施例によると、保護層190,190’は、バルク充填材料180の露出表面182,182’を酸化することによって形成される。あるいはその代わりに保護層190,190’は、バルク充填材料180の露出表面182,182’を窒化することによって形成される。たとえば保護層190,190’の形成は、Oラジカル、O2、オゾン、CO、CO2、NO、N2O、又はNO2からなる群から選ばれる酸素含有ガスに基板110を暴露する工程を有して良い。
【００２６】
本発明の他の実施例によると、保護層190,190’は、非プラズマガス環境に基板110を暴露することによって形成される。本発明の他の実施例によると、保護層190,190’は、プラズマに基板110を暴露することによって形成される。本発明のさらに他の実施例によると、保護層190,190’は、イオンビーム又はガスクラスタイオンビームに基板110を暴露することによって形成される。
【００２７】
本発明の一の実施例によると、コンフォーマルなライナ160の余剰部分162,162’は、ドライエッチング手法及び/又はウエットエッチング手法を用いてトリミングされる。ドライエッチング手法はドライプラズマエッチング手法を有して良い。ドライプラズマエッチング手法は、ハロゲンガスと任意の希ガスを有するプロセスガスを用いたプラズマエッチング手法を有して良い。たとえばハロゲン含有ガスはHBr、Cl2、又はBCl3からなる群から選ばれて良い。プロセスガスはさらに炭化水素ガスを有して良い。たとえば炭化水素ガスは、C2H4、CH4、C2H2、C2H6、C3H4、C3H6、C3H8、C4H6、C4H8、C4H10、C5H8、C5H10、C6H6、C6H10、及びC6H12からなる群から選ばれるガスを有して良い。
【００２８】
保護層190,190’の形成及びコンフォーマルなライナ160の余剰部分162,162’のエッチングは同一の処理システム内で行われても良い。あるいはその代わりに保護層190,190’の形成及びコンフォーマルなライナ160の余剰部分162,162’のエッチングはそれぞれ別個のシステムで行われても良い。
【００２９】
本発明の一の実施例によると、上で明らかにした処理条件を実行するように備えられた処理システム1aが図3に図示されている。当該処理システム1aは、プラズマ処理チャンバ10、上に被処理基板25が固定されている基板ホルダ20、及び真空排気システム50を有する。基板25は、半導体基板、ウエハ、フラットパネルディスプレイ、又は液晶ディスプレイであって良い。プラズマ処理チャンバ10は、基板25の表面付近の処理領域45内でのプラズマの生成を助けるように備えられて良い。電離可能ガス又は複数の種類のプロセスガスの混合ガスがガス分配システム40を介して導入される。所与の流れのプロセスガスでは、処理圧力は真空排気システム50を用いて調節される。プラズマは、所定の材料プロセスに固有の材料の生成、及び/又は基板25の露出表面からの材料の除去の促進に利用されて良い。プラズマ処理システム1aは、如何なる所望のサイズの基板−たとえば200mm基板、300mm基板、又はそれ以上の基板−を処理するように備えられても良い。
【００３０】
基板25は固定システムを介して基板ホルダ20に固定されて良い。固定システムとはたとえば、機械固定システム又は電気固定システム（たとえば静電固定システム）である。さらに基板ホルダ20は、基板ホルダ20及び基板25の温度を調節並びに/制御するように備えられた加熱システム（図示されていない）又は冷却システム（図示されていない）を有して良い。加熱システム又は冷却システムは伝熱流体の再循環流を有して良い。前記伝熱流体の再循環流は、冷却時には、基板ホルダ20から熱を受け取って、その熱を熱交換システム（図示されていない）へ送り、又は、加熱時には、熱交換システムから熱を受け取って、その熱を基板ホルダ20へ送る。他の実施例では、加熱/冷却素子−たとえば抵抗加熱素子又は熱電ヒータ/クーラは、基板ホルダ20内、並びにプラズマ処理システム1aのチャンバ壁及びプラズマ処理システム1aの他の部品内に含まれても良い。
【００３１】
それに加えて、基板25と基板ホルダ20との間でのガスギャップ熱伝導を改善するため、伝熱ガスが、背面ガス供給システム26を介して基板25の背面に供給されて良い。そのようなシステムは、基板内の複数の場所での温度が上昇又は下降するように制御するときに利用されて良い。たとえば背面ガス供給システムは2領域ガス分配システムを有して良い。2領域ガス分配システムでは、Heガスギャップ圧力が、基板25の中心と端部との間で独立に変化することができる。
【００３２】
図3に図示された実施例では、基板ホルダ20は電極22を有して良い。RF出力は、電極22を介して処理領域45内の処理プラズマと結合する。たとえば、基板ホルダ20は、RF発生装置30から任意のインピーダンス整合ネットワーク32を介して基板ホルダ20へRF出力を伝送することによって、RF電圧で電気的にバイアス印加されて良い。そのバイアスは、電子を加熱してプラズマを生成及び維持する役割を果たすことができる。この構成では、システムは、反応性イオンエッチング(RIE)反応装置として動作して良い。RIE反応装置では、チャンバと上側ガス注入電極が接地面としての役割を果たす。RFバイアスの典型的な周波数は約0.1MHz〜約100MHzの範囲であって良い。プラズマ処理用のRFシステムは当業者には周知である。
【００３３】
あるいはその代わりに、RF出力は、複数の値の周波数で基板ホルダ電極に印加される。さらにインピーダンス整合ネットワーク32は、反射出力を減少させることによって、プラズマ処理チャンバ10内のプラズマへのRF出力の輸送を改善することができる。整合ネットワークの形態（たとえばL型、π型、T型等）及び自動制御方法は当業者には周知である。
【００３４】
ガス分配システム40は、複数の種類のプロセスガスの混合ガスを導入するシャワーヘッド設計を有して良い。あるいはその代わりに、ガス分配システム40は、複数の種類のプロセスガスの混合ガスを導入し、かつ基板25の上方での複数の種類のプロセスガスの混合ガスの分配を調節する多領域シャワーヘッド設計を有しても良い。たとえば多領域シャワーヘッド設計は、基板25の上方の実質的に中心領域でのプロセスガスの流れ又は組成に対して、基板25の上方の実質的に周辺領域でのプロセスガスの流れ又は組成を調節するように備えられて良い。
【００３５】
真空排気システム50はたとえば、最大で5000l/sec（以上）の排気速度での排気が可能なターボ分子真空ポンプ(TMP)及びチャンバ圧力をしぼるゲートバルブを有して良い。ドライプラズマエッチングに用いられる従来のプラズマ処理装置では、1000〜3000l/secのTMPが一般に用いられている。TMPは、典型的には50mTorr未満の低圧処理にとって有用である。高圧（約50mTorrよりも高い圧力）での処理については、メカニカルブースターポンプ及びドライ粗引きポンプが用いられて良い。さらにチャンバ圧力の監視装置（図示されていない）が、プラズマ処理チャンバ10と結合して良い。圧力を測定する装置はたとえば、MKSインスツルメンツによって市販されている628B型のバラトロン絶対キャパシタンスマノメータであって良い。
【００３６】
制御装置55は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びデジタルI/Oポートを有する。デジタルI/Oポートは、プラズマ処理システム1aからの出力を監視するのみならず、プラズマ処理システム1aへの入力をやり取りし、かつ起動させるのに十分な制御電圧を発生させる能力を有する。しかも制御装置55は、RF発生装置30、インピーダンス整合ネットワーク32、ガス分配システム40、真空排気システム50、基板加熱/冷却システム（図示されていない）、背面ガス供給システム26、及び/又は静電固定システム28と結合し、かつ上方をやり取りすることができる。たとえばメモリ内に記憶されたプログラムは、基板25上での非プラズマ又はプラズマ支援プロセスを実行するためのプロセスレシピに従って、プラズマ処理システム1aの上述の構成要素への入力を起動するのに利用されて良い。
【００３７】
制御装置55は、処理システム1aに対して局所的に設置されても良いし、又はインターネット又はイントラネットを介して処理システム1aに対して離れた場所に設置されても良い。よって制御装置55は、直接接続、イントラネット、インターネット及びワイヤレス接続のうちの少なくとも1を用いることによって処理システム1aとのデータのやり取りをして良い。制御装置55は、たとえば顧客側（つまりデバイスメーカー等）のイントラネットと結合して良いし、又はたとえば売り手側（つまり装置製造者等）のイントラネットと結合しても良い。さらに別なコンピュータ（つまり制御装置、サーバー等）が、たとえば制御装置とアクセスすることで、直接接続、イントラネット及びインターネットのうちの少なくとも1つを介してデータのやり取りをして良い。
【００３８】
図4に図示された実施例では、処理システム1bは図3の実施例と似ていると考えて良いが、図2を参照して説明された構成要素に加えて、プラズマ密度の増大及び/又はプラズマ処理の均一性の向上を可能にするため、静磁場又は機械的若しくは電気的な作用による回転磁場のシステム60をさらに有する。しかも回転速度と磁場強度を制御するため、制御装置55は磁場システム60と結合して良い。回転磁場の設計及び実装は当業者には周知である。
【００３９】
図5に図示された実施例では、処理システム1cは図3又は図4の実施例と似ていると考えて良いが、上側電極70をさらに有する。RF出力は、RF発生装置72から任意のインピーダンス整合ネットワーク74を介して上側電極70に結合されて良い。上側電極へのRF出力の印加は約0.1MHz〜約200MHzの範囲であって良い。それに加えて下側電極へのRF出力の印加は約0.1MHz〜約100MHzの範囲であって良い。しかも制御装置55は、上側電極70へのRF出力への印加を制御するため、RF発生装置72及びインピーダンス整合ネットワーク74と結合する。上側電極の設計及び実装は当業者には周知である。図示されているように、上側電極70及びガス分配システム40は同一のチャンバ組立体内部で設計されて良い。
【００４０】
図6に図示された実施例では、処理システム1c’は図5の実施例と似ていると考えて良いが、基板25に対向する上側電極70と結合する直流(DC)電源90をさらに有する。上側電極70は電極板を有して良い。電極版はシリコン含有電極版を有して良い。しかも電極板はドーピングされたシリコン電極版を有して良い。DC電源90は可変DC電源を有して良い。それに加えてDC電源はバイポーラDC電源を有して良い。DC電源90は、DC電源90の極性、電流、電圧、若しくはon/off状態の監視、調節、又は制御のうちの少なくとも1つを実行するように備えられたシステムをさらに有して良い。一旦プラズマが生成されると、DC電源90は弾道電子ビームの生成を助ける。電気フィルタ（図示されていない）は、DC電源90からRF出力を分離するのに利用されて良い。
【００４１】
たとえばDC電源90によって上側電極70に印加されるDC電源は約-2000ボルト(V)〜約1000Vの範囲であって良い。望ましくは、DC電圧の絶対値は約100V以上の値を有する。より望ましくは、DC電圧の絶対値は約500V以上の値を有する。それに加えて、DC電圧は負の極性を有することが望ましい。さらにDC電圧は、上側電極70の表面上に発生する自己バイアス電圧よりも大きな絶対値を有する負の電圧である。基板ホルダ20に対向する上側電極70の表面はシリコン含有材料で構成されて良い。
【００４２】
図7に図示された実施例では、処理システム1dは図3及び図4の実施例と似ていると考えて良いが、誘導コイル80をさらに有して良い。RF発生装置82によって、RF出力は、任意のインピーダンス整合ネットワーク84を介して誘導コイル80に結合する。RF出力は、誘導コイル80から誘電窓（図示されていない）を介してプラズマ処理領域45に誘導結合する。誘導コイル80へのRF出力の印加は約10MHz〜約100MHzの範囲であって良い。同様に、チャック電極への出力の印加は約0.1MHz〜約100MHzの範囲であって良い。それに加えて、スロット型ファラデーシールド（図示されていない）が、誘導コイル80と処理領域45内のプラズマとの間での容量結合を減少させるのに用いられて良い。しかも制御装置55は、誘導コイル80への出力の印加を制御するため、RF発生装置82及びインピーダンス整合ネットワーク84と結合して良い。
【００４３】
代替実施例では、図8に図示されているように、処理システム1eは図7の実施例と似ていると考えて良いが、誘導コイル80’をさらに有する。誘導コイル80’は、変成器結合プラズマ(TCP)反応装置内における上方からプラズマ処理領域45とやり取りする「螺旋」又は「パンケーキ」コイルである。誘導結合プラズマ(ICP)源又は変成器結合プラズマ(TCP)源の設計及び実装は当業者には周知である。
【００４４】
あるいはその代わりにプラズマは、電子サイクロトロン共鳴(ECR)を用いて生成されても良い。さらに他の実施例では、プラズマはヘリコン波の照射により生成される。さらに他の実施例では、プラズマは伝播する表面波から生成される。上述した各プラズマ源は当業者に周知である。
【００４５】
図9に図示された実施例では、処理システム1fは図3の実施例と似ていると考えて良いが、表面波プラズマ(SWP)源80’’をさらに有して良い。SWP源80’’はスロットアンテナ−たとえばラジアルラインスロットアンテナ(RLSA)−を有して良い。マイクロ波出力は、マイクロ発生装置82’によって、任意のインピーダンス整合ネットワーク84’を介してRLSAに結合する。
【００４６】
以降の議論では、ライナの除去方法が与えられる。たとえば処理システムは、たとえば図3〜図9で述べたような様々な素子及びそれらの結合を有して良い。
【００４７】
一例によると、high-kライナ（たとえばハフニウム酸化物(HfO2)ライナ）及び金属/poly-Si電極（たとえばTiN/poly-Si電極）を有するトレンチキャパシタが用意される。金属(TiN)層をコンフォーマルに堆積し、かつ残りの溝をpoly-Siで充填した後、high-kライナ（たとえばHfO2)がコンフォーマルに堆積される。High-kライナの余剰部分は、溝内の多結晶シリコン層の露出表面を、酸素含有プラズマに暴露することで酸化させ、該酸化に続いて、ハロゲン含有ガスを有するプロセスガスで構成されるプラズマを用いてコンフォーマルなhigh-kライナをエッチングし、かつ前記コンフォーマルなhigh-kライナの余剰部分が実質的に除去されるまで前記酸化とエッチングを繰り返すことによって、除去される。
【００４８】
酸化プロセスは、最大約1000mTorr（ミリトール）（たとえば約10mTorr）のチャンバ圧力、最大約2000sccm（cm3/min＠標準状態）のBCl3プロセスガス流速（たとえば約150sccm）、最大約2000sccmのHeプロセスガス流速（たとえば約150sccm）、最大約2000sccmのC2H4プロセスガス流速（たとえば約1sccm）、最大約2000W（ワット）の上側電極（たとえば図4の素子70）のRFバイアス（たとえば約600W）、及び最大約1000W（ワット）の下側電極（たとえば図5の素子20）のRFバイアス（たとえば約0W）を含むプロセスパラメータ空間を有して良い。また上側電極バイアス周波数は約0.1MHz〜約60MHz−たとえば約60MHz−の範囲であって良い。それに加えて、下側電極バイアス周波数は約0.1MHz〜約100MHz−たとえば2MHz−の範囲であって良い。
【００４９】
上で明らかにした条件を用いて、本願発明者らは、high-kライナとpoly-Si材料との間でのエッチング選択性は、前記poly-Siの露出表面を酸化させてSiOx層を形成し、かつ上述の処理条件を用いてhigh-kライナをエッチングすることによって増大させることができることを発見した。その結果、（high-kライナとpoly-Si材料との間での）エッチング選択性は30:1よりも大きな比にまで増大しうる。それに加えて、その結果、そのエッチング選択性は40:1よりも大きな比にまで増大しうる。それに加えてさらに、その結果、そのエッチング選択性は50:1よりも大きな比にまで増大しうる。
【００５０】
一の実施例では、RF出力は上側電極には供給されるが、下側電極には供給されない。他の代替実施例では、他の代替実施例では、RF出力は下側電極には供給されるが、上側電極には供給されない。さらに他の実施例では、RF出力は上側電極にも下側電極にも供給される。
【００５１】
ライナを除去する時間は実験計画法(DOE)を用いて決定されて良い。しかしその時間は、端点検出又はこれらの方法の組み合わせを用いて決定されても良い。端点検出の一の考えられ得る方法は、基板からのライナ除去が実質的に完了したことに起因するプラズマ化学における変化がいつ起こるのかを示すプラズマ領域からの発光スペクトルの一部を観測することである。
【００５２】
別な例として、poly-Si層内の凹部が、表1に示す以下のプロセスレシピを用いることで実質的に減少及び/又は抑制されたことが見いだされた。High-kライナを除去するプロセスレシピは、保護層の形成を含まない参考条件と比較されている。
【００５３】
【表１】
0005633928.tif 000002
【符号の説明】
【００５４】
1a  処理システム
1b  処理システム
1c  処理システム
1c’  処理システム
1d  処理システム
1e  処理システム
1f  処理システム
10  プラズマ処理チャンバ
20  基板ホルダ
22  電極
25  基板
26  背面ガス供給システム
28  静電固定システム
30  RF発生装置
32  インピーダンス整合ネットワーク
40  ガス分配システム
45  処理領域
50  真空排気システム
55  制御装置
60  磁場システム
70  上側電極
72  RF発生装置
74  インピーダンス整合ネットワーク
80  誘導コイル
80’  誘導コイル
80’’  誘導コイル
82  RF発生装置
82’  RF発生装置
84  インピーダンス整合ネットワーク
84’  インピーダンス整合ネットワーク
90  DC電源
110  基板
120  パッド酸化物層
130  中間層
140  停止層
150  溝
160  ライナ
160’’  ライナ
162  ライナの余剰部分
162’  ライナの余剰部分
170  電極層
180  バルク充填材料
182  バルク充填材料上の露出表面
182’  バルク充填材料上の露出表面
190  保護層
190’  保護層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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