(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層内に構造を形成するための方法であって、
複数のマスク開口を伴うマスクを前記シリコン層の上に形成することと、
前記マスクの上にポリマ層を堆積させることであって、
Ｃ4Ｆ8を含む水素フリー堆積ガスを流すことと、
前記堆積ガスからプラズマを発生させることと、
少なくとも２０秒間にわたって前記プラズマからポリマを堆積させることと、
前記少なくとも２０秒間の後に前記ポリマの堆積を停止させることと、
を含む、ことと、
前記堆積ポリマ層を開口することであって、
開口ガスを流すことと、
前記複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマに対して前記複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを選択的に除去するプラズマを、前記開口ガスから発生させることと、
前記複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに、前記開口を停止させることと、
を含む、ことと、
前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を通して前記シリコン層をエッチングすることと、
を備え、
前記シリコン層の前記エッチングにより、前記堆積ポリマ層が完全に除去される、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記シリコン層をエッチングすることは、
エッチングガスを流すことと、
前記シリコン層をエッチングするプラズマを前記エッチングガスから発生させることと、
を含む、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記開口ガスは、前記エッチングガスと異なる、方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法であって、
前記ポリマを堆積させること、前記堆積ポリマを開口すること、および前記シリコン層をエッチングすることは、１つのプラズマ処理チャンバ内においてｉｎ−ｓｉｔｕでなされる、方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法であって、
前記マスクは、フォトレジストマスクである、方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法であって、
前記堆積ガスは、主としてＣ4Ｆ8からなる、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記堆積ポリマ層は、前記複数のマスク開口の側面において少なくとも２００ｎｍの厚さである、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、
前記複数のマスク開口の側面に堆積された前記少なくとも２００ｎｍの厚さのポリマは、アンダカットを解消する、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記ポリマを堆積させること、前記堆積ポリマを開口すること、および前記シリコン層をエッチングすることは、１つのプラズマ処理チャンバ内においてｉｎ−ｓｉｔｕでなされる、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記マスクは、フォトレジストマスクである、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
前記堆積ガスは、主としてＣ4Ｆ8からなる、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を除去することを備える方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、
前記堆積ポリマ層は、前記複数のマスク開口の側面において少なくとも２００ｎｍの厚さである。方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記複数のマスク開口の側面に堆積された前記少なくとも２００ｎｍの厚さのポリマは、アンダカットを解消する、方法。
【請求項１５】
シリコン層内に構造を形成するための方法であって、
複数のマスク開口を伴うマスクを前記シリコン層の上に形成することと、
前記シリコン層をプラズマ処理チャンバ内に置くことと、
ポリマ層を前記マスクの上に堆積させることであって、
主としてＣ4Ｆ8からなる水素フリー堆積ガスを前記プラズマ処理チャンバに流し込むことと、
前記堆積ガスからプラズマを発生させることと、
少なくとも２００ｎｍの厚さの層を形成するために、少なくとも２０秒間にわたって前記プラズマからポリマを堆積させることと、
前記少なくとも２０秒間の後に、前記ポリマの堆積を停止させることと、
を含む、ことと、
前記堆積ポリマ層を開口することであって、
開口ガスを前記プラズマ処理チャンバに流し込むことと、
前記複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマに対して前記複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを選択的に除去するプラズマを、前記開口ガスから発生させることと、
前記複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに、前記開口を停止させることと、
を含む、ことと、
前記シリコン層を前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を通してエッチングすることであって、
前記開口ガスと異なるエッチングガスを流すことと、
前記シリコン層をエッチングするプラズマを前記エッチングガスから発生させることであって、前記堆積ポリマ層は、前記フォトレジストの下の前記シリコン層のアンダカットを防ぐ、ことと、
を含む、ことと、
前記シリコン層を前記プラズマ処理チャンバから取り出すことと、を備え、
前記シリコン層の前記エッチングにより、前記堆積ポリマ層が完全に除去される、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
前記マスクは、フォトレジストマスクである、方法。
【請求項１７】
開口を伴うマスクの下のシリコン層内に構造をエッチングするための装置であって、
プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバの外周部を形成するチャンバ壁と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部内において基板を支えるための基板サポートと、
前記プラズマ処理チャンバの外周部内における圧力を調整するための圧力調整器と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部に電力を提供するための上側電極と、
下側電極と、
前記上側電極に電気的に接続された第１のＲＦ電力源と、
前記下側電極に電気的に接続された第２のＲＦ電力源と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部内にガスを提供するためのガス入口と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部からガスを排出させるためのガス出口と、を含む、プラズマ処理チャンバと、
前記ガス入口に流体接続されたガス源であって、
水素フリーＣ4Ｆ8堆積ガス源と、
開口ガス源と、
エッチングガス源と、を含む、ガス源と、
前記ガス源、前記第１のＲＦ電力源、および前記第２のＲＦ電力源に制御式に接続されたコントローラであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
コンピュータ可読媒体と、を含むコントローラと、を備え、
前記コンピュータ可読媒体は、
前記マスクの上にポリマ層を堆積させるためのコンピュータ可読コードと、
前記堆積ポリマ層を開口するためのコンピュータ可読コードと、
前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を通して前記シリコン層をエッチングするためのコンピュータ可読コードと、を含み、
前記マスクの上に前記ポリマ層を堆積させるための前記コンピュータ可読コードは、
Ｃ4Ｆ8を含む水素フリー堆積ガスを、前記水素フリーＣ4Ｆ8堆積ガス源から、前記プラズマ処理チャンバに流し込むためのコンピュータ可読コードと、
前記堆積ガスからプラズマを発生させるためのコンピュータ可読コードと、
少なくとも２０秒間にわたって前記プラズマからポリマを堆積させるためのコンピュータ可読コードと、
前記少なくとも２０秒間の後に、前記ポリマの堆積を停止させるためのコンピュータ可読コードと、を含み、
前記堆積ポリマ層を開口するための前記コンピュータ可読コードは、
開口ガスを、前記開口ガス源から、前記プラズマ処理チャンバに流し込むためのコンピュータ可読コードと、
前記複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマに対して、前記複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを、選択的に除去するプラズマを、前記開口ガスから発生させるためのコンピュータ可読コードと、
前記複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに、前記開口を停止させるためのコンピュータ可読コードと、を含み、
前記シリコン層をエッチングするための前記コンピュータ可読コードは、
前記シリコン層の前記エッチングにより、前記堆積ポリマ層を完全に除去するためのコンピュータ可読コードを含む、装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１４のいずれかに記載の方法であって、
前記複数のマスク開口の前記側面の前記堆積ポリマ層は、アンダカットを解消する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの形成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ処理時は、周知のパターン化プロセスおよびエッチングプロセスを使用して、ウエハ内に半導体デバイスの構造が定められる。これらのプロセスでは、フォトレジスト（ＰＲ）材料がウエハ上に堆積され、次いで、レチクルによるフィルタリングを経た光に曝される。レチクルは、総じて、レチクルを通した光の伝搬を阻む典型的な構造の形態でパターン化されたガラス板である。
【０００３】
レチクルを通過した後、光は、フォトレジスト材料の表面に接触する。光は、現像液によるフォトレジスト材料の部分的除去が可能になるように、フォトレジスト材料の化学組成を変化させる。ポジ型フォトレジスト材料の場合は、露光領域が除去され、ネガ型フォトレジスト材料の場合は、非露光領域が除去される。その後、ウエハは、フォトレジスト材料によって保護されなくなった領域から下位の材料を除去するためにエッチングされ、そうして、ウエハ内に所望の構造を定める。
【０００４】
様々な世代のフォトレジストが知られている。深紫外線（ＤＵＶ）フォトレジストは、２４８ｎｍの光によって露光される。理解を促すため、図１Ａは、シリコンエッチング層１０８の上のフォトレジストマスク１１２の概略断面図である。フォトレジストマスク１１２は、マスク開口１２２を有する。シリコンエッチング層１０８は、１枚もしくは２枚以上の層を介在させて基板１０４の上にあってもよいし、またはそれ自体がシリコン基板であってもよい。図１Ｂは、シリコンエッチング層１０８内に構造をエッチングされた後における、フォトレジストマスク１１２およびシリコンエッチング層１０８の概略断面図である。エッチングプロセスは、マスクアンダカット１１６を発生させ、結果得られるシリコンラインを当初のマスクよりも薄くする。アンダカットは、エッチングが深いほど深刻になることが判明している。
【発明の概要】
【０００５】
以上を実現するため、そして本発明の目的にしたがって、シリコン層内に構造を形成するための方法が提供される。シリコン層の上に、複数のマスク開口を伴うマスクが形成される。Ｃ4Ｆ8を含む水素フリー堆積ガスを流すこと、堆積ガスからプラズマを発生させること、少なくとも２０秒間にわたってプラズマからポリマを堆積させること、および少なくとも２０秒間の後にポリマの堆積を停止させることによって、マスクの上にポリマ層が堆積される。開口ガスを流すこと、複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマについて選択的に除去するプラズマを開口ガスから発生させること、および複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに開口を停止させることによって、堆積ポリマ層は、開口される。シリコン層は、マスクおよび堆積ポリマ層を通してエッチングされる。
また、以上を実現するために、一形態としてシリコン層内に構造を形成するための方法が提供される。
この方法は、複数のマスク開口を伴うマスクを前記シリコン層の上に形成することと、
前記マスクの上にポリマ層を堆積させることであって、
Ｃ4Ｆ8を含む水素フリー堆積ガスを流すことと、
前記堆積ガスからプラズマを発生させることと、
少なくとも２０秒間にわたって前記プラズマからポリマを堆積させることと、
前記少なくとも２０秒間の後に前記ポリマの堆積を停止させることと、
を含む、ことと、
前記堆積ポリマ層を開口することであって、
開口ガスを流すことと、
前記複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマに対して前記複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを選択的に除去するプラズマを、前記開口ガスから発生させることと、
前記複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに、前記開口を停止させることと、
を含む、ことと、
前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を通して前記シリコン層をエッチングすることと、
を備え、
前記シリコン層の前記エッチングにより、前記堆積ポリマ層が完全に除去される、方法である。
また、以上を実現するために、他の一形態としてシリコン層内に構造を形成するための方法が提供される。
この方法は、複数のマスク開口を伴うマスクを前記シリコン層の上に形成することと、
前記シリコン層をプラズマ処理チャンバ内に置くことと、
ポリマ層を前記マスクの上に堆積させることであって、
主としてＣ4Ｆ8からなる水素フリー堆積ガスを前記プラズマ処理チャンバに流し込むことと、
前記堆積ガスからプラズマを発生させることと、
少なくとも２００ｎｍの厚さの層を形成するために、少なくとも２０秒間にわたって前記プラズマからポリマを堆積させることと、
前記少なくとも２０秒間の後に、前記ポリマの堆積を停止させることと、
を含む、ことと、
前記堆積ポリマ層を開口することであって、
開口ガスを前記プラズマ処理チャンバに流し込むことと、
前記複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマに対して前記複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを選択的に除去するプラズマを、前記開口ガスから発生させることと、
前記複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに、前記開口を停止させることと、
を含む、ことと、
前記シリコン層を前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を通してエッチングすることであって、
前記開口ガスと異なるエッチングガスを流すことと、
前記シリコン層をエッチングするプラズマを前記エッチングガスから発生させることであって、前記堆積ポリマ層は、前記フォトレジストの下の前記シリコン層のアンダカットを防ぐ、ことと、
を含む、ことと、
前記シリコン層を前記プラズマ処理チャンバから取り出すことと、を備え、
前記シリコン層の前記エッチングにより、前記堆積ポリマ層が完全に除去される、方法である。
また、以上を実現するために、他の一形態として開口を伴うマスクの下のシリコン層内に構造をエッチングするための装置が提供される。
この装置は、プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバの外周部を形成するチャンバ壁と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部内において基板を支えるための基板サポートと、
前記プラズマ処理チャンバの外周部内における圧力を調整するための圧力調整器と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部に電力を提供するための上側電極と、
下側電極と、
前記上側電極に電気的に接続された第１のＲＦ電力源と、
前記下側電極に電気的に接続された第２のＲＦ電力源と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部内にガスを提供するためのガス入口と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部からガスを排出させるためのガス出口と、を含む、プラズマ処理チャンバと、
前記ガス入口に流体接続されたガス源であって、
水素フリーＣ4Ｆ8堆積ガス源と、
開口ガス源と、
エッチングガス源と、を含む、ガス源と、
前記ガス源、前記第１のＲＦ電力源、および前記第２のＲＦ電力源に制御式に接続されたコントローラであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
コンピュータ可読媒体と、を含むコントローラと、を備え、
前記コンピュータ可読媒体は、
前記マスクの上にポリマ層を堆積させるためのコンピュータ可読コードと、
前記堆積ポリマ層を開口するためのコンピュータ可読コードと、
前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を通して前記シリコン層をエッチングするためのコンピュータ可読コードと、を含み、
前記マスクの上に前記ポリマ層を堆積させるための前記コンピュータ可読コードは、
Ｃ4Ｆ8を含む水素フリー堆積ガスを、前記水素フリーＣ4Ｆ8堆積ガス源から、前記プラズマ処理チャンバに流し込むためのコンピュータ可読コードと、
前記堆積ガスからプラズマを発生させるためのコンピュータ可読コードと、
少なくとも２０秒間にわたって前記プラズマからポリマを堆積させるためのコンピュータ可読コードと、
前記少なくとも２０秒間の後に、前記ポリマの堆積を停止させるためのコンピュータ可読コードと、を含み、
前記堆積ポリマ層を開口するための前記コンピュータ可読コードは、
開口ガスを、前記開口ガス源から、前記プラズマ処理チャンバに流し込むためのコンピュータ可読コードと、
前記複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマに対して、前記複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを、選択的に除去するプラズマを、前記開口ガスから発生させるためのコンピュータ可読コードと、
前記複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに、前記開口を停止させるためのコンピュータ可読コードと、を含み、
前記シリコン層をエッチングするための前記コンピュータ可読コードは、
前記シリコン層の前記エッチングにより、前記堆積ポリマ層を完全に除去するためのコンピュータ可読コードを含む、装置である。
【０００６】
本発明の別の一顕現では、シリコン層内に構造を形成するための方法が提供される。シリコン層の上に、複数のマスク開口を伴うマスクが形成される。シリコン層は、プラズマ処理チャンバ内に置かれる。主としてＣ4Ｆ8からなる水素フリー堆積ガスをプラズマ処理チャンバに流し込むこと、堆積ガスからプラズマを発生させること、少なくとも２００ｎｍの厚さの層を形成するために少なくとも２０秒間にわたってプラズマからポリマを堆積させること、および少なくとも２０秒間の後にポリマの堆積を停止させることによって、マスクの上にポリマ層が堆積される。開口ガスをプラズマ処理チャンバに流し込むこと、複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマについて選択的に除去するプラズマを開口ガスから発生させること、および複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに開口を停止させることによって、堆積ポリマ層は、開口される。開口ガスと異なるエッチングガスを流すこと、およびシリコン層をエッチングするプラズマをエッチングガスから発生させることであって、堆積ポリマ層は、フォトレジストの下のシリコン層のアンダカットを防ぐ、ことによって、シリコン層は、マスクおよび堆積ポリマ層を通してエッチングされる。シリコン層は、プラズマ処理チャンバから取り出される。
【０００７】
本発明の別の一顕現では、開口を伴うマスクの下のシリコン層内に構造をエッチングするための装置が提供される。プラズマ処理チャンバが提供される。該プラズマ処理チャンバは、プラズマ処理チャンバの外周部を形成するチャンバ壁と、プラズマ処理チャンバの外周部内において基板を支えるための基板サポートと、プラズマ処理チャンバの外周部内における圧力を調整するための圧力調整器と、プラズマ処理チャンバの外周部に電力を提供するための上側電極と、電力を提供するための下側電極と、上側電極に電気的に接続された第１のＲＦ電力源と、下側電極に電気的に接続された第２のＲＦ電力源と、プラズマ処理チャンバの外周部内にガスを提供するためのガス入口と、プラズマ処理チャンバの外周部からガスを排出させるためのガス出口とを含む。ガス入口に、ガス源が流体接続されており、該ガス源は、水素フリーＣ4Ｆ8堆積ガス源と、開口ガス源と、エッチングガス源とを含む。ガス源、第１のＲＦ電力源、および第２のＲＦ電力源に、コントローラが制御式に接続されており、該コントローラは、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータ可読媒体とを含む。コンピュータ可読媒体は、マスクの上にポリマ層を堆積させるためのコンピュータ可読コードであって、Ｃ4Ｆ8を含む水素フリー堆積ガスを水素フリーＣ4Ｆ8堆積ガス源からプラズマ処理チャンバに流し込むためのコンピュータ可読コードと、堆積ガスからプラズマを発生させるためのコンピュータ可読コードと、少なくとも２０秒間にわたってプラズマからポリマを堆積させるためのコンピュータ可読コードと、少なくとも２０秒間の後にポリマの堆積を停止させるためのコンピュータ可読コードとを含むコンピュータ可読コードと、堆積ポリマ層を開口するためのコンピュータ可読コードであって、開口ガスを開口ガス源からプラズマ処理チャンバに流し込むためのコンピュータ可読コードと、複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマについて選択的に除去するプラズマを開口ガスから発生させるためのコンピュータ可読コードと、複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに開口を停止させるためのコンピュータ可読コードとを含むコンピュータ可読コードと、マスクおよび堆積ポリマ層を通してシリコン層をエッチングするためのコンピュータ可読コードとを含む。
【０００８】
本発明のこれらの特徴およびその他の特徴は、本発明の詳細な説明において、添付の図面との関連のもとでさらに詳しく後述される。
【０００９】
本発明は、限定目的ではなく例示目的で添付の図面に示されている。図中、類似の参照符号は、類似の要素を示すものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】先行技術にしたがって形成される構造の概略断面図である。
【図１Ｂ】先行技術にしたがって形成される構造の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態において使用されえるプロセスのハイレベルフローチャートである。
【図３】本発明を実施するにあたって使用されえるプラズマ処理チャンバの概略図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態において使用されるコントローラを実装するのに適したコンピュータシステムを図示している。
【図４Ｂ】本発明の実施形態において使用されるコントローラを実装するのに適したコンピュータシステムを図示している。
【図５Ａ】本発明の一実施形態にしたがって処理されるスタックの概略断面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって処理されるスタックの概略断面図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態にしたがって処理されるスタックの概略断面図である。
【図５Ｄ】本発明の一実施形態にしたがって処理されるスタックの概略断面図である。
【図６】水素フリー堆積についての、より詳細なフローチャートである。
【図７】堆積層を開口することについての、より詳細なフローチャートである。
【図８】シリコン層をエッチングすることについての、より詳細なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、添付の図面に示されている幾つかの好ましい実施形態を参照にして詳細に説明される。以下の説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの詳細が特定されている。しかしながら、当業者に明らかなように、本発明は、これらの一部または全部の詳細を特定しなくても実施されえる。また、本発明を不必要に不明瞭にするのを避けるために、周知のプロセス工程および／または構造の詳細な説明は省かれている。
【００１２】
理解を促進するため、図２は、本発明の一実施形態において使用されえるプロセスのハイレベルフローチャートである。エッチングされるシリコン層の上に、マスクが形成される（工程２０４）。シリコン層は、ポリシリコン、シリコンウエハなどの結晶シリコン、または非晶質シリコンであってよい。シリコン層は、総じて純粋なシリコンであってよく、ドーパントを含みえる。シリコン層は、その上面に自然に形成されえる薄いシリコン酸化物層を有してよいが、層自体は、シリコン酸化物でもシリコン窒化物でもない。水素フリー堆積ガスを使用して、マスクの上にポリマが堆積される（工程２０８）。このような水素フリー堆積ガスでは、水素フリー堆積ガスを構成しているどの分子も、一切水素を有していない。堆積層は、開口される（工程２１２）。シリコン層は、エッチングされる（工程２１６）。
【００１３】
実施例
本発明の一実装形態の一実施例において、図３は、本発明の一実装形態において使用されえる処理ツールを図示している。図３は、プラズマ処理ツール３０１を含むプラズマ処理システム３００の概略図である。プラズマ処理ツール３０１は、誘導結合プラズマエッチングツールであり、プラズマ処理チャンバ３０４を中に有するプラズマリアクタ３０２を含む。トランス結合電力（ＴＣＰ）コントローラ３５０およびバイアス電力コントローラ３５５は、それぞれ、ＴＣＰ電力供給３５１およびバイアス電力供給３５６を制御し、プラズマチャンバ３０４内に形成されるプラズマ３２４に影響を及ぼす。
【００１４】
ＴＣＰ電力コントローラ３５０は、１３．５６ＭＨｚの高周波信号を供給するように構成されたＴＣＰ電力供給３５１に対して設定点を設定する。高周波信号は、ＴＣＰ整合回路網３５２による調整を経て、プラズマチャンバ３０４の近くに位置するＴＣＰコイル３５３に供給される。ＴＣＰコイル３５３からプラズマチャンバ３０４へのエネルギの引き渡しを可能にしつつＴＣＰコイル３５３をプラズマチャンバ３０４から隔てるために、ＲＦ透明窓３５４が提供される。
【００１５】
バイアス電力コントローラ３５５は、ＲＦ信号を供給するように構成されたバイアス電極供給３５６に対して設定点を設定する。ＲＦ信号は、バイアス整合回路網３５７による調整を経て、プラズマチャンバ３０４内に位置するチャック電極３０８に供給され、処理されている半導体ウエハワークピースなどの基板３０６を受け取るように適応された電極３０８の上方に、直流（ＤＣ）バイアスを形成する。
【００１６】
ガス供給メカニズム、即ちガス源３１０は、プロセスに必要とされる適切なケミストリをプラズマチャンバ３０４の内部に供給するためにガスマニホールド３１７を通じて取り付けられた１つまたは２つ以上のガス源を含む。ガス排出メカニズム３１８は、圧力制御弁３１９および排出ポンプ３２０を含み、プラズマチャンバ３０４内から粒子を除去するとともにプラズマチャンバ３０４内を特定の圧力に維持する。
【００１７】
温度コントローラ３８０は、冷却電力供給３８４を制御することによって、チャック電極３０８内に設けられた冷却再循環システムの温度を制御する。プラズマ処理システムは、また、電子制御回路３７０も含む。プラズマ処理システムは、また、終点検出器も有していてよい。
【００１８】
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の実施形態において使用される制御回路３７０用のコントローラを実装するのに適したコンピュータシステム４００を図示している。図４Ａは、コンピュータシステムとして可能な１つの物理的形態を示している。もちろん、コンピュータシステムは、集積回路、プリント回路基板、および小型携帯端末から巨大スーパーコンピュータに到る多くの物理的形態をとりえる。コンピュータシステム４００は、モニタ４０２、ディスプレイ４０４、筐体４０６、ディスクドライブ４０８、キーボード４１０、およびマウス４１２を含む。ディスク４１４は、コンピュータシステム４００との間でデータをやりとりするために使用されるコンピュータ可読媒体である。
【００１９】
図４Ｂは、コンピュータシステム４００のブロック図の一例である。システムバス４２０には、種々様々なサブシステムが取り付けられる。（１つまたは２つ以上の）プロセッサ４２２（中央演算処理装置、即ちＣＰＵとも称される）は、メモリ４２４を含むストレージデバイスに接続される。メモリ４２４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含む。当該分野において周知のように、ＲＯＭは、ＣＰＵに対してデータおよび命令を単方向的に伝送する働きをし、ＲＡＭは、通常、データおよび命令を双方向的に伝送するために使用される。これらのメモリは、いずれのタイプも、後述される任意の適切なコンピュータ可読媒体を含みえる。ＣＰＵ４２２には、固定ディスク４２６も双方向的に接続され、これは、追加のデータストレージ容量を提供し、やはり、後述される任意のコンピュータ可読媒体を含みえる。固定ディスク４２６は、プログラムやデータなどを格納するために使用されてよく、通常は、一次ストレージより低速な二次ストレージ媒体（ハードディスクなど）である。なお、固定ディスク４２６内に保持される情報は、もし適切であれば、メモリ４２４内の仮想メモリとして標準的な形で組み入れられてよいことがわかる。取り外し可能ディスク４１４は、後述される任意のコンピュータ可読媒体の形態をとりえる。
【００２０】
ＣＰＵ４２２は、ディスプレイ４０４、キーボード４１０、マウス４１２、およびスピーカ４３０などの様々な入出力デバイスにも接続される。総じて、入出力デバイスは、ビデオディスプレイ、トラックボール、マウス、キーボード、マイクロフォン、タッチセンサ式ディスプレイ、トランスデューサカード読み取り装置、磁気テープもしくは紙テープ読み取り装置、タブレット、スタイラス、音声もしくは手書き文字認識装置、バイオメトリック読み取り装置、またはその他のコンピュータのうちの任意であってよい。ＣＰＵ４２２は、ネットワークインターフェース４４０を使用して、別のコンピュータまたは通信ネットワークに随意に接続されてよい。このようなネットワークインターフェースがあれば、ＣＰＵは、上述された方法の工程を実施する過程において、ネットワークから情報を受信可能である、またはネットワークに情報を出力可能であると考えられる。さらに、本発明の方法の実施形態は、ＣＰＵ４２２上のみで実行されるか、または処理の一部を共有するリモートＣＰＵと連携してインターネットなどのネットワークを通じて実行されるかしてよい。
【００２１】
また、本発明の実施形態は、さらに、様々なコンピュータ実行動作を実施するためのコンピュータコードを記録されたコンピュータ可読媒体を伴うコンピュータストレージ製品に関する。媒体およびコンピュータコードは、本発明の目的のために特別に設計および構成されたものか、またはコンピュータソフトウェア分野の当業者にとって周知で尚且つ利用可能なものであってよい。コンピュータ可読媒体の例は、ハードディスク、フロッピィディスク、および磁気テープなどの磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭおよびホログラフィックデバイスなどの光媒体、フロプティカルディスクなどの光磁気媒体、ならびに特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、ＲＯＭデバイス、およびＲＡＭデバイスなどプログラムコードの格納および実行のために特別に構成されたハードウェアデバイスを含むが、これらに限定されない。コンピュータコードの例は、コンパイラによって生成されるなどのマシンコード、およびインタープリタを使用してコンピュータによって実行される高水準コードを含むファイルを含む。コンピュータ可読媒体は、搬送波に組み込まれたコンピュータデータ信号によって伝送され尚且つプロセッサによって実行可能な一連の命令を表すコンピュータコードであってもよい。
【００２２】
シリコン層の上に、マスクが形成される（工程２０４）。図５Ａは、シリコンエッチング層５０４の概略断面図である。この例では、シリコンエッチング層は、結晶シリコンウエハであり、基板を形成している。この例では、マスク５１２は、フォトレジストマスクであり、堆積され、次いで、マスク５１２内に開口５２２を形成するべくパターン化されている。その他の例では、マスクは、その他の材料であってよく、例えばハードマスクを形成するために使用されるシリコン酸化物などであってよい。ハードマスクを形成するために、フォトレジストマスクが形成されてよい。ウエハは、プラズマ処理システム３００内に置かれる。
【００２３】
マスクの上に、水素フリー堆積層が形成される（工程２０８）。図５Ｂは、マスク５１２の上に堆積層５１６が形成された後の図である。図６は、水素フリー堆積層の形成についての、より詳細なフローチャートである。Ｃ4Ｆ8を含む水素フリー堆積ガスが、ガス源３１６からプラズマ処理ツール３０１に流し込まれる（工程６０４）。一レシピ例では、堆積ガスは、純粋なＣ4Ｆ8からなる。この例では、堆積ガスは、１００ｓｃｃｍのＣ4Ｆ8である。堆積ガスは、堆積プラズマに変換される（工程６０８）。この例では、堆積ガスをプラズマに変換するために、１３．５６ＭＨｚで９００ワットの電力が上部電極に提供され、４００ＫＨｚで−６５ボルトが底部電極に提供される。堆積は、約３０秒間にわたってなされる。次いで、ポリマ層の堆積は、停止される（工程６１２）。９０ミリトールの圧力が維持される。
【００２４】
好ましくは、堆積は、少なくとも２０秒間にわたってなされる。より好ましくは、堆積は、少なくとも２５秒間にわたってなされる。最も好ましくは、堆積は、少なくとも３０秒間にわたってなされる。好ましくは、堆積層は、側壁に少なくとも２００ｎｍの厚さで堆積される。より好ましくは、堆積層は、側壁に少なくとも３００ｎｍの厚さで堆積される。
【００２５】
堆積ガスは、水素フリーでない場合の堆積と比べて特性を改善された堆積層を提供するために、水素フリー堆積である。この例では、堆積ガスは、結果得られる堆積層の特性が改善されるゆえに、純粋なＣ4Ｆ8である。
【００２６】
堆積層は、開口される（工程２１２）。図５Ｃは、堆積層が開口された後の図である。この例では、開口プロセスは、水平面上にある部分の堆積層を除去し、堆積層によって形成された側壁５２０のみが残される。図７は、堆積層を開口することについての、より詳細なフローチャートである。ガス源３１６からプラズマ処理ツール３０１に、開口ガスが流し込まれる（工程７０４）。この例では、開口ガスは、３０ｓｃｃｍのＳＦ6である。開口ガスは、開口プラズマに変換される（工程７０８）。この例では、開口ガスをプラズマに変換するために、１３．５６ＭＨｚで６００ワットの電力が上部電極に提供され、４００ＫＨｚで−１５０ボルトが底部電極に提供される。開口は、約１５秒間にわたってなされる。開口プロセスは、次いで、停止される（工程７１２）。圧力は、３０ミリトールに設定される。
【００２７】
その他の開口ガスは、ＣＦ4とＡｒ、またはＯ2とＡｒ、またはＳＦ6とＡｒを含んでいてよい。
【００２８】
シリコン層は、エッチングされる（工程２１６）。図５Ｄは、シリコンエッチングが実施された後の図である。シリコン層５０４内に、構造５２４がエッチングされている。この例では、堆積層は、エッチングによって完全に除去されている。その他の例では、堆積層の一部が残っていてよい。また、この例では、フォトレジストマスク５１２の一部も残っている。その他の例では、フォトレジストマスクは、エッチングによって完全に除去されていてよい。もし完全に除去されていないならば、堆積層およびマスクは、引き続き除去される。示されるように、この例は、アンダカットを低減するまたはより好ましくは解消することが予期せずして判明している。
【００２９】
図８は、エッチングプロセスの一例についての、より詳細なフローチャートである。ガス源３１６からプラズマ処理ツール３０１に、エッチングガスが流し込まれる（工程８０４）。この例では、エッチングガスは、２００ｓｃｃｍのＣＦ4である。エッチングガスは、エッチングプラズマに変換される（工程８０８）。この例では、エッチングガスをプラズマに変換するために、１３．５６ＭＨｚで６００ワットの電力が上部電極に提供され、４００ＫＨｚで−２００ボルトが底部電極に提供される。エッチングは、約２０秒間にわたってなされる。エッチングプロセスは、次いで、停止される（工程８１２）。
【００３０】
その他の例では、短期間のエッチング工程と堆積工程との組み合わせが使用されてよい。このような短期間の堆積工程は、堆積をなされるのが１０秒未満である。複数のエッチングプロセスおよび堆積プロセスは、特に堆積が１０秒を超えてなされる場合に、鉛直ではなく階段状のプロファイルを形成すると考えられる。
【００３１】
エッチングガスケミストリは、一部の例では開口ガスケミストリと同じであってよいが、パラメータの持つ１つまたは２つ以上の相違ゆえに、エッチングガスからのプラズマは、開口ガスからのプラズマとは異なる。エッチングガスケミストリが、シリコンのエッチングに使用される一方で、開口ガスは、ポリマ堆積層の開口に使用されるので、より好ましくは、エッチングガスケミストリは、開口ガスケミストリと異なる。
【００３２】
好ましくは、シリコンの構造は、少なくとも５００ｎｍの深さを有する。より好ましくは、シリコンの構造は、少なくとも１０００ｎｍの深さを有する。好ましくは、シリコンの構造は、少なくとも５：１の深さ対幅のアスペクト比を有する。より好ましくは、シリコンの構造は、少なくとも１０：１のアスペクト比を有する。
【００３３】
堆積時における水素の存在は、望ましくない種類のポリマを堆積させることが判明している。
【００３４】
アンダカットを解消することに加えて、このプロセスは、エッチングプロファイルの制御を向上させるとともに、より迅速な処理を可能にすることが、予期せずして判明している。
【００３５】
本発明は、堆積層を形成すること、堆積層を開口すること、およびシリコンをエッチングすることが、１つのプラズマ処理チャンバ内においてin-situでなされることも可能にする。
【００３６】
本発明は、幾つかの好ましい実施形態の観点から説明されているが、本発明の範囲に含まれるものとして、代替、置き換え、変更、および代わりとなる各種の等価の形態がある。また、本発明の方法および装置を実現する多くの代替方法があることも、留意されるべきである。したがって、以下の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれるものとして、このようなあらゆる代替、置き換え、変更、および代わりとなる各種の等価な形態を含むものと解釈されることを意図している。
例えば、本発明は以下の形態を含む。
［形態１］
シリコン層内に構造を形成するための方法であって、
複数のマスク開口を伴うマスクを前記シリコン層の上に形成することと、
前記マスクの上にポリマ層を堆積させることであって、
Ｃ4Ｆ8を含む水素フリー堆積ガスを流すことと、
前記堆積ガスからプラズマを発生させることと、
少なくとも２０秒間にわたって前記プラズマからポリマを堆積させることと、
前記少なくとも２０秒間の後に前記ポリマの堆積を停止させることと、
を含む、ことと、
前記堆積ポリマ層を開口することであって、
開口ガスを流すことと、
前記複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを前記複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマについて選択的に除去するプラズマを、前記開口ガスから発生させることと、
前記複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに、前記開口を停止させることと、
を含む、ことと、
前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を通して前記シリコン層をエッチングすることと、
を備える方法。
［形態２］
形態１に記載の方法であって、
前記シリコン層をエッチングすることは、
エッチングガスを流すことと、
前記シリコン層をエッチングするプラズマを前記エッチングガスから発生させることと、
を含む、方法。
［形態３］
形態２に記載の方法であって、
前記開口ガスは、前記エッチングガスと異なる、方法。
［形態４］
形態１ないし３のいずれかに記載の方法であって、
前記ポリマを堆積させること、前記堆積ポリマを開口すること、および前記シリコン層をエッチングすることは、１つのプラズマ処理チャンバ内においてin-situでなされる、方法。
［形態５］
形態１ないし４のいずれかに記載の方法であって、
前記マスクは、フォトレジストマスクである、方法。
［形態６］
形態１ないし５のいずれかに記載の方法であって、
前記堆積ガスは、主としてＣ4Ｆ8からなる、方法。
［形態７］
形態１ないし６のいずれかに記載の方法であって、さらに、
前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を除去することを備える方法。
［形態８］
形態７に記載の方法であって、
前記堆積ポリマ層は、前記複数のマスク開口の側面において少なくとも２００ｎｍの厚さである、方法。
［形態９］
形態８に記載の方法であって、
前記複数のマスク開口の側面に堆積された前記少なくとも２００ｎｍの厚さのポリマは、アンダカットを解消する、方法。
［形態１０］
形態１に記載の方法であって、
前記ポリマを堆積させること、前記堆積ポリマを開口すること、および前記シリコン層をエッチングすることは、１つのプラズマ処理チャンバ内においてin-situでなされる、方法。
［形態１１］
形態１に記載の方法であって、
前記マスクは、フォトレジストマスクである、方法。
［形態１２］
形態１に記載の方法であって、
前記堆積ガスは、主としてＣ4Ｆ8からなる、方法。
［形態１３］
形態１に記載の方法であって、さらに、
前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を除去することを備える方法。
［形態１４］
形態１に記載の方法であって、
前記堆積ポリマ層は、前記複数のマスク開口の側面において少なくとも２００ｎｍの厚さである。方法。
［形態１５］
形態１４に記載の方法であって、
前記複数のマスク開口の側面に堆積された前記少なくとも２００ｎｍの厚さのポリマは、アンダカットを解消する、方法。
［形態１６］
シリコン層内に構造を形成するための方法であって、
複数のマスク開口を伴うマスクを前記シリコン層の上に形成することと、
前記シリコン層をプラズマ処理チャンバ内に置くことと、
ポリマ層を前記マスクの上に堆積させることであって、
主としてＣ4Ｆ8からなる水素フリー堆積ガスを前記プラズマ処理チャンバに流し込むことと、
前記堆積ガスからプラズマを発生させることと、
少なくとも２００ｎｍの厚さの層を形成するために、少なくとも２０秒間にわたって前記プラズマからポリマを堆積させることと、
前記少なくとも２０秒間の後に、前記ポリマの堆積を停止させることと、
を含む、ことと、
前記堆積ポリマ層を開口することであって、
開口ガスを前記プラズマ処理チャンバに流し込むことと、
前記複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを前記複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマについて選択的に除去するプラズマを、前記開口ガスから発生させることと、
前記複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに、前記開口を停止させることと、
を含む、ことと、
前記シリコン層を前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を通してエッチングすることであって、
前記開口ガスと異なるエッチングガスを流すことと、
前記シリコン層をエッチングするプラズマを前記エッチングガスから発生させることであって、前記堆積ポリマ層は、前記フォトレジストの下の前記シリコン層のアンダカットを防ぐ、ことと、
を含む、ことと、
前記シリコン層を前記プラズマ処理チャンバから取り出すことと、
を備える方法。
［形態１７］
形態１６に記載の方法であって、
前記マスクは、フォトレジストマスクである、方法。
［形態１８］
形態１６ないし１７のいずれかに記載の方法であって、さらに、
前記プラズマ処理チャンバ内において前記フォトレジストマスクおよび前記堆積ポリマ層を除去することを備える方法。
［形態１９］
開口を伴うマスクの下のシリコン層内に構造をエッチングするための装置であって、
プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバの外周部を形成するチャンバ壁と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部内において基板を支えるための基板サポートと、
前記プラズマ処理チャンバの外周部内における圧力を調整するための圧力調整器と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部に電力を提供するための上側電極と、
下側電極と、
前記上側電極に電気的に接続された第１のＲＦ電力源と、
前記下側電極に電気的に接続された第２のＲＦ電力源と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部内にガスを提供するためのガス入口と、
前記プラズマ処理チャンバの外周部からガスを排出させるためのガス出口と、を含む、プラズマ処理チャンバと、
前記ガス入口に流体接続されたガス源であって、
水素フリーＣ4Ｆ8堆積ガス源と、
開口ガス源と、
エッチングガス源と、を含む、ガス源と、
前記ガス源、前記第１のＲＦ電力源、および前記第２のＲＦ電力源に制御式に接続されたコントローラであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
コンピュータ可読媒体と、を含むコントローラと、を備え、
前記コンピュータ可読媒体は、
前記マスクの上にポリマ層を堆積させるためのコンピュータ可読コードと、
前記堆積ポリマ層を開口するためのコンピュータ可読コードと、
前記マスクおよび前記堆積ポリマ層を通して前記シリコン層をエッチングするためのコンピュータ可読コードと、を含み、
前記マスクの上に前記ポリマ層を堆積させるための前記コンピュータ可読コードは、
Ｃ4Ｆ8を含む水素フリー堆積ガスを、前記水素フリーＣ4Ｆ8堆積ガス源から、前記プラズマ処理チャンバに流し込むためのコンピュータ可読コードと、
前記堆積ガスからプラズマを発生させるためのコンピュータ可読コードと、
少なくとも２０秒間にわたって前記プラズマからポリマを堆積させるためのコンピュータ可読コードと、
前記少なくとも２０秒間の後に、前記ポリマの堆積を停止させるためのコンピュータ可読コードと、を含み、
前記堆積ポリマ層を開口するための前記コンピュータ可読コードは、
開口ガスを、前記開口ガス源から、前記プラズマ処理チャンバに流し込むためのコンピュータ可読コードと、
前記複数のマスク開口の底面に堆積されたポリマを、前記複数のマスク開口の側面に堆積されたポリマについて、選択的に除去するプラズマを、前記開口ガスから発生させるためのコンピュータ可読コードと、
前記複数のマスク構造の少なくとも一部が開口されたときに、前記開口を停止させるためのコンピュータ可読コードと、を含む、コンピュータ可読媒体と、を含む、装置。
【図１Ａ】
0005437237.tif 000002
【図１Ｂ】
0005437237.tif 000003
【図２】
0005437237.tif 000004
【図３】
0005437237.tif 000005
【図４Ａ】
0005437237.tif 000006
【図４Ｂ】
0005437237.tif 000007
【図５Ａ】
0005437237.tif 000008
【図５Ｂ】
0005437237.tif 000009
【図５Ｃ】
0005437237.tif 000010
【図５Ｄ】
0005437237.tif 000011
【図６】
0005437237.tif 000012
【図７】
0005437237.tif 000013
【図８】
0005437237.tif 000014