(57)【要約】  高アスペクト比構造を有する基板からマスク層（例えば、ドープトアモルファスカーボンマスク層）を除去するための方法が提供される。実施の一例では、該方法は、基板上の高アスペクト比構造の上端の少なくとも一部にポリマー層を堆積することを含み得る。該方法は、プラズマストリッププロセスを用いて、基板からポリマー層およびドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去することをさらに含み得る。例示的な実施態様では、ポリマー層を堆積することは、１つ以上の高アスペクト比構造を前記ポリマー層で塞ぐことを含み得る。例示的な実施態様では、ポリマー層を堆積することは、１つ以上の高アスペクト比構造の側壁にポリマー層を形成することを含み得る。
2019530230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高アスペクト比構造を有する基板からドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去するための方法であって、
基板上の高アスペクト比構造の上端の少なくとも一部にポリマー層を堆積させること；および
プラズマストリッププロセスを用いて、前記基板から前記ポリマー層および前記ドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去すること
を含む、方法。
【請求項２】
ポリマー層を堆積することは、１つ以上の高アスペクト比構造を前記ポリマー層で塞ぐことを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ポリマー層を堆積することは、１つ以上の高アスペクト比構造の側壁にポリマー層を形成することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマー層は、ＣＨＦ３、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒまたはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を用いるポリマー堆積を用いて形成される、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ポリマー層は、任意のＨ２または任意のＣｘ１Ｈｙ１と組み合わせたガスＣｘＨｙＦｚ（ここでｘ、ｙ、ｚ、ｘ１、およびｙ１は、整数である）を用いて形成される、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマー層は、約１０ミリトル〜約５トルの範囲の圧力で形成される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
ポリマー層を堆積させることは、エッチングチャンバ内で実施され、ポリマー層およびドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去することは、プラズマチャンバとは別のストリップチャンバ内で実施される、請求項１記載の方法。
【請求項８】
ポリマー層を堆積させ、かつポリマー層および前記ドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去することは、同じチャンバ内で実施される、請求項１記載の方法。
【請求項９】
ポリマー層を堆積させ、かつポリマー層および前記ドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去することは、前記ドープトアモルファスカーボン層が前記基板から除去されるまで繰り返される、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記プラズマストリッププロセスは、酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス、および水素を含む還元性ガスの混合物を使用して形成されたプラズマを使用する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記ハロゲン含有ガスに対する前記還元性ガスの比は、約０．００１〜約３の範囲内にある、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ドープトアモルファスカーボン膜は、ホウ素ドープトアモルファスカーボン膜である、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
１つ以上の高アスペクト比構造を有するパターン化領域を有する基板からマスク層の少なくとも一部を除去するための方法であって、
前記基板を、プラズマ処理装置内に配置すること；
前記プラズマ処理装置内でポリマー堆積プロセスを実施して、前記基板の前記パターン化領域の少なくとも一部にポリマー層を堆積すること；
前記プラズマ処理装置内でプラズマストリッププロセスを実施して、前記基板から前記ポリマー層の少なくとも一部および前記マスク層の少なくとも一部を除去すること
を含む、方法。
【請求項１４】
前記ポリマー堆積プロセスは、１つ以上の高アスペクト比構造を前記ポリマー層で塞ぐ、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
前記ポリマー堆積プロセスは、１つ以上の高アスペクト比構造の側壁にポリマー層を形成する、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記ポリマー層は、ＣＨＦ３、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒまたはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を用いて形成される、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記ポリマー層は、任意のＨ２または任意のＣｘ１Ｈｙ１と組み合わせたガスＣｘＨｙＦｚ（ここでｘ、ｙ、ｚ、ｘ１、およびｙ１は、整数である）を使用して形成される、請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
前記プラズマ処理装置は、ストリップチャンバを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
１つ以上の高アスペクト比構造を有するパターン化領域を有する基板からマスク層の少なくとも一部を除去するための方法であって、
前記基板を、第１のプラズマ処理装置内に配置すること；
前記第１のプラズマ処理装置内でポリマー堆積プロセスを実施して、前記基板の前記パターン化領域の少なくとも一部にポリマー層を堆積すること；
前記基板を、第２のプラズマ処理装置に移送すること；および
前記第２のプラズマ処理装置内でプラズマストリッププロセスを実施して、前記基板から前記ポリマー層の少なくとも一部および前記マスク層の少なくとも一部を除去すること
を含む、方法。
【請求項２０】
前記第１のプラズマ処理装置は、エッチングチャンバを含み、かつ前記第２のプラズマ処理装置は、ストリップチャンバを含む、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、２０１６年９月１４日に出願された、“Strip Process for High Aspect Ratio Structure”と題され、参照により本明細書に組み込まれた、米国特許仮出願第６２／３９４，２４２号明細書（U.S. Provisional Application Serial No. 62/394,242）の優先権の利益を主張する。本出願は、２０１７年２月９日に出願された、“Strip Process for High Aspect Ratio Structure”と題され、参照により本明細書に組み込まれた、米国特許仮出願第６２／４５６，９１１号明細書（U.S. Provisional Application Serial No. 62/456,911）の優先権の利益を主張する。
【０００２】
発明の属する技術分野
本開示は、概してマスク材料の除去に関し、より詳細には、高アスペクト比構造を有する半導体材料からマスク材料を除去するための方法に関する。
【０００３】
背景
アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）またはパターン画定膜（ＰＤＦ）などのカーボン含有ハードマスクは、ＤＲＡＭまたは３Ｄ  ＮＡＮＤデバイスなどの高アスペクト比構造をエッチングするためのマスキング材料としての使用（例えば、ＤＲＱＡＭでのＯＣＳエッチングまたは３Ｄ  ＮＡＮＤでの高アスペクト比コンタクトエッチングなどの用途）に広く適している。高アスペクト比構造を用いるエッチングプロセスまたはストリッププロセスは、いくつかの課題をもたらし得る。
【０００４】
例えば、基板は、高アスペクト比構造を有するパターン化領域と、高アスペクト比構造を有していない非パターン化領域とを含み得る。エッチング後に実施されるストリッププロセスでは、ウェットクリーニングの前に、パターン化領域および非パターン化領域の両方でカーボンハードマスクを除去することが要求され得る。しかしながら、例えば、パターンの近接効果やイオン衝撃誘電体プラズマエッチング等による強いマスク侵食のために、パターン化領域のエッチング後に残っているマスクは、非パターン化領域よりはるかに薄くなり得る。その結果、基板上のあらゆる場所でカーボンマスクをきれいに除去することを目的としたプロセス中に、パターン化領域では、非パターン化領域よりもはるかに長いオーバーストリップが行われ得る。
【０００５】
高アスペクト比構造のエッチングプロセス中に、より高いマスク選択性を有することが、ますます要求されるようになっている。したがって、ドーパント（例えば、ホウ素）をカーボンマスク材料に添加して、ドープトアモルファスカーボン（ＤａＣ）膜を作製してマスク選択性を高めることができる。しかしながら、従来のストリッププロセスでは、ＤａＣ膜のマスク除去率は、従来のストリッププロセスを使用する従来のアモルファスカーボン膜で達成できる除去率よりもはるかに低くなっている。
【０００６】
概要
本開示の実施形態の態様および利点は、以下の詳細な説明に部分的に記載されることになるか、あるいは詳細な説明から学ぶか、または実施形態の実施を通じて学んでもよい。
【０００７】
本開示の１つの例示的な態様は、高アスペクト比構造を有する基板からドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去するためのストリップ方法に関する。このストリップ方法は、基板上の高アスペクト比構造の上端の少なくとも一部にポリマー層を堆積すること；およびプラズマストリッププロセスを用いて、基板からポリマー層およびドープトアモルファスカーボン層の少なくとも一部を除去することを含み得る。
【０００８】
本開示の他の例示的な態様は、高アスペクト比構造を有する基板からマスク層の少なくとも一部を除去するためにストリッププロセスを実施するためのシステム、方法、プロセス、および装置に関する。
【０００９】
様々な実施形態のこれらおよび他の特徴、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ってよりよく理解されることになる。本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、本開示の実施形態を例示し、その説明とともに、関連する原理を説明するのに役立つ。
【００１０】
当業者に向けられた実施形態の詳細な説明は、添付の図面を参照する本明細書に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、カーボンハードマスクのポストエッチングストリッププロセスの一例を示す。
【図２】図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）および２（ｄ）は、本開示の例示的な実施形態による例示的なストリッププロセスを示す。
【図３】図３は、本開示の例示的な実施形態による例示的なストリッププロセスを示す。
【図４】図４は、本開示の例示的な実施形態によるストリッププロセスを実施するための例示的なプラズマ処理装置を示す。
【図５】図５は、本開示の例示的な実施形態によるマスク層を除去するための例示的なプロセスの流れ図を示す。
【図６】図６は、本開示の例示的な実施形態によるマスク層を除去するための例示的なプロセスの流れ図を示す。
【００１２】
発明の詳細な説明
ここで実施形態を詳細に参照することになるが、その１つ以上の例が、図面に例示されている。それぞれの例は、実施形態の説明として提供されており、本開示を限定するものではない。実際には、本開示の範囲または趣旨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加えることができることが当業者に明らかになる。例えば、一実施形態の一部として図示または説明されている特徴を、別の実施形態と共に使用して、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、本開示の態様が、こ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。
【００１３】
本開示の例示的な態様は、高アスペクト比構造を有する基板の処理中にハードマスク層を除去するために使用され得るポストエッチングストリッププロセスに関する。カーボン含有ハードマスクは、高アスペクト比の誘電体エッチングプロセス（例えば、ＤＲＡＭおよび３Ｄ  ＮＡＮＤの両方）に広く使用されている。しかしながら、誘電体エッチングプロセス後にハードマスクをストリップし、ストリッププロセス中に高アスペクト比構造のエッチングされた構造を損傷しないようにすることは困難なこともあり得る。さらに、ドープトアモルファスカーボンハードマスクの使用は、ストリッププロセス中にハードマスクとその下の層（例えば、高アスペクト比構造の多層窒化物および酸化物）との間の良好な選択性を有すると同時に十分に速くカーボンハードマスクを除去することを困難にし得る。
【００１４】
本開示の例示的な態様によれば、ハードマスク層を除去するためのポストエッチングストリッププロセスは、高アスペクト比構造の側壁および他の表面を保護するために高アスペクト比構造の内側に炭素含有ポリマーを堆積させることを含み得る。次に、基板が、ハードマスクを除去するためにプラズマストリッププロセスに曝され得る。その後、基板は、処理され、堆積したポリマーを除去してチャンバを清浄にすることができる。このようにして、ハードマスクと高アスペクト比構造の下層膜との間のストリッププロセスの選択性が低下し得る。
【００１５】
本開示の態様は、例示および説明の目的で、基板としての「ウェハ」または半導体ウェハを参照して説明される。当業者は、本明細書に提供される開示を使用して、本開示の例示的な態様が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され得ることを理解することになる。また、数値との関連で用語「約」の使用は、記載されている数値の１０％以内を指すことが意図されている。
【００１６】
さらに、本開示の態様は、ドープトアモルファスカーボンマスク層の除去に関して説明される。当業者は、本明細書に提供される開示を使用して、本開示の範囲から逸脱することなく本技術の態様が他のマスク層の除去に適用可能であり得ることを理解することになる。
【００１７】
本開示の例示的な実施形態の１つは、高アスペクト比構造を有する基板からドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去するための方法に関する。この方法は、基板上の高アスペクト比構造の上端の少なくとも一部にポリマー層を堆積することを含む。この方法は、プラズマストリッププロセスを用いて、基板からポリマー層およびドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去することを含む。
【００１８】
いくつかの実施形態では、ポリマー層を堆積することは、１つ以上の高アスペクト比構造をポリマー層で塞ぐことを含み得る。いくつかの実施形態では、ポリマー層を堆積させることは、１つ以上の高アスペクト比構造の側壁上にポリマー層を形成することを含み得る。
【００１９】
ポリマー層は、ＣＨＦ３、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒまたはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を用いたポリマー堆積を用いて形成され得る。ポリマー層は、任意のＨ２または任意のＣｘ１Ｈｙ１と組み合わせたガスＣｘＨｙＦｚ（ここでｘ、ｙ、ｚ、ｘ１、およびｙ１は、整数である）を用いて形成され得る。ポリマー層は、約１０ミリトル〜約５トルの範囲の圧力で形成され得る。
【００２０】
いくつかの実施形態では、ポリマー層を堆積させることは、エッチングチャンバ内で行われ、ポリマー層およびドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去することはストリップチャンバ内で行われる。いくつかの実施形態では、ポリマー層を堆積させ、ポリマー層およびドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去することは、同じチャンバ内で行われる。いくつかの実施形態では、ポリマー層を堆積させること、およびポリマー層およびドープトアモルファスカーボン膜の少なくとも一部を除去することは、ドープトアモルファスカーボン層が基板から除去されるまで繰り返される。
【００２１】
いくつかの実施形態では、プラズマストリッププロセスは、酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス、および水素を含む還元性ガスの混合物を使用して形成されたプラズマを使用し得る。ハロゲン含有ガスに対する還元性ガスの比は、約０．００１〜約３の範囲内にあり得る。
【００２２】
本開示の別の例示的な実施形態は、１つ以上の高アスペクト比構造を有するパターン化領域を有する基板からマスク層の少なくとも一部を除去するための方法に関する。この方法は、プラズマ処理装置（例えば、ストリップチャンバ）において基板ホルダ上に基板を配置することを含む。この方法は、プラズマ処理装置内でポリマー堆積プロセスを実施して、基板のパターン化領域の少なくとも一部にポリマー層を堆積することを含む。プラズマ処理装置にてプラズマストリッププロセスを行うことで、ポリマー層の少なくとも一部およびマスク層の少なくとも一部が基板から除去される。
【００２３】
いくつかの実施形態では、ポリマー堆積プロセスによって、１つ以上の高アスペクト比構造が、ポリマー層で塞がれる。いくつかの実施形態では、ポリマー堆積プロセスによって、１つ以上の高アスペクト比構造の側壁にポリマー層が形成される。
【００２４】
ポリマー層は、ＣＨＦ３、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒまたはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を用いたポリマー堆積を用いて形成され得る。ポリマー層は、任意のＨ２または任意のＣｘ１Ｈｙ１と組み合わせたガスＣｘＨｙＦｚ（ここでｘ、ｙ、ｚ、ｘ１、およびｙ１は、整数である）を用いて形成され得る。ポリマー層は、約１０ミリトル〜約５トルの範囲の圧力で形成され得る。
【００２５】
本開示の別の例示的な実施形態は、１つ以上の高アスペクト比構造を有するパターン化領域を有する基板からマスク層の少なくとも一部を除去するための方法に関する。この方法は、第１のプラズマ処理装置に基板を配置することを含む。この方法は、第１のプラズマ処理装置内でポリマー堆積プロセスを実施して、基板のパターン化領域の少なくとも一部にポリマー層を堆積することを含む。この方法は、基板を第２のプラズマ処理装置に移送することを含む。この方法は、第２のプラズマ処理装置でプラズマストリッププロセスを実施して、ポリマー層の少なくとも一部およびマスク層の少なくとも一部を基板から除去することを含む。いくつかの実施形態では、第１のプラズマ処理装置は、エッチングチャンバを含む。第２のプラズマ処理装置は、ストリップチャンバを含む。
【００２６】
ここで図面を参照すると、本開示の例示的な実施形態が、ここで詳細に説明されることになる。図１は、高アスペクト比構造を有するパターン化領域２２および高アスペクト比構造を有していない非パターン化領域２４を含む基板２０上のカーボンハードマスク２５のポストエッチングストリッププロセスの一例を示す。図１に示すように、誘電体エッチングプロセス後に非パターン化領域２４に残るカーボンハードマスク２５は、高アスペクト比構造を含むパターン化領域２２に残るカーボンハードマスク２５よりも厚い。したがって、ストリッププロセス中に基板２０の全領域からハードマスク２５を除去するために、パターン化領域２２では、ストリッププロセス中にはるかに長いオーバーストリップが行われ得る。
【００２７】
プラズマエッチングプロセス中により高いマスク選択性を得るために、ドープトアモルファスカーボンハードマスク（例えば、ホウ素ドープトアモルファスカーボンハードマスク）が使用され得る。ストリッププロセス中のマスク除去の例示的な要件では、毎分５０００オングストロームを上回ることが要求され得る。このような要件は、ＣＦ４を、Ｏ２／Ｎ２またはＨ２／Ｎ２ストリップ化学物質に添加することで達成することが可能である。しかしながら、このようなＣＦ４を添加した化学物質は、ハードマスクを除去するためのストリッププロセス中に、高アスペクト比構造の下にある酸化物層および窒化物層も損傷し得る。
【００２８】
例えば、パターン化領域上のホウ素ドープトアモルファスカーボンハードマスクをストリッピングした後、非パターン化領域には十分な量のホウ素ドープトアモルファスカーボンハードマスクが残る。その結果、非パターン化領域のドープトアモルファスカーボンハードマスクを除去するために、パターン化領域でのオーバーストリップが要求され得る。例えば、いくつかの実施では、パターン化領域で３００％を上回るオーバーストリップを行うことが可能である。このオーバーストリップのため、ストリッププロセス中に酸化物および窒化物の選択性が、非常に厳しく要求され得る。ストリップ選択性の典型的な要件では、パターン化領域が、非パターン化領域に対して５００：１を上回る、理想的には１０００：１を上回ることが必要である。このような選択性がない場合、下にある高アスペクト比構造が損傷し得る。それにもかかわらず、高アスペクト比のエッチングプロセス中に高性能を有することができても、このような選択性の要件によって、ストリッププロセスが遅くなり、マスク材料として疑問視されるドープトアモルファスカーボン層が使用され得る。
【００２９】
本開示の例示的な態様によれば、基板からハードマスクを除去するためのストリッププロセス中のパターン化領域と非パターン化領域との間の選択性要件は、マスク除去を実施する前に、パターン化領域の高アスペクト比構造の上端部をポリマーで塞ぐか、または該上端部にポリマーを形成することによって低減され得る。より具体的には、ＣＨＦ３、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒ、またはそれらの組み合わせなどのガスを使用して、１０ミリトル〜５トルの範囲の圧力および１００℃未満の温度でポリマーを形成することができる。高アスペクト比構造を塞ぐために、パターン化領域の高アスペクト比構造にポリマーを堆積させることができるので、下にある窒化物または酸化物は、ストリッププロセス中の積極的なオーバーストリップ化学物質への曝露時間を短縮することになる。このプロセスは、マスクの大部分が基板上のパターン化領域および非パターン化領域の両方から除去されるまで繰り返され得る。いくつかの実施形態では、ポリマー堆積によって形成された保護層は、ストリップチャンバ内でその場で堆積し、続いて保護層およびマスク層を除去するための積極的なストリッププロセスが実施され得る。いくつかの実施形態では、ポリマー堆積は、誘電体エッチングプロセスの後にエッチングチャンバ内で実施され得る。本開示の例示的な実施形態によれば、基板は、ポリマーおよびハードマスクをストリッピングするためのストリップチャンバに移送され得る。ポリマー堆積は、化学気相成長などの任意の適切な堆積プロセスを用いて実施され得る。
【００３０】
図２は、１つ以上の高アスペクト比構造を有するパターン化領域５２および非パターン化領域５４を含む、基板５０からハードマスク５５を除去するためのストリッププロセスの概要を示す。パターン化領域５４の高アスペクト比構造は、少なくとも部分的に、シリコン間に挟まれた酸化物および窒化物の交互の層から形成され得る。ハードマスク５５は、いくつかの実施形態では、ドープトアモルファスカーボンハードマスク（例えば、ホウ素ドープトアモルファスハードマスク）であり得る。
【００３１】
図２（ａ）は、誘電体エッチングプロセス後の基板５０を示す。図示するように、基板５０は、ハードマスク５５を含む。ハードマスク５５は、パターン化領域５２よりも非パターン化領域５４上で厚くなっている。図２（ｂ）に示すように、第１の工程は、基板５０上にポリマー層６０を堆積することを含み得る。ポリマー層６０は、ポリマー堆積プロセスを使用して形成されたポリマー層であり得る。図示するように、ポリマー層６０は、パターン化領域５２内の高アスペクト比構造を、閉塞するか、または塞ぐことがあり得る。
【００３２】
いくつかの実施形態では、ポリマー層６０は、ストリッププロセス中にその場で（基板が処理チャンバ内にある間に）基板５０上に形成され得る。例えば、ＣＨ４、Ｈ２、Ｎ２、Ａｒまたはそれらの組み合わせなどのガスを、処理チャンバ内に供給して、１０ミリトル〜５トルの範囲の圧力でポリマーを形成し、該ポリマーを、ポリマー層６０として堆積させると、基板５０上のパターン化領域５２内の１つ以上の高アスペクト比構造を塞ぎ得る。他の可能なガスが、ポリマー堆積のために使用され得る。例えば、ＣｘＨｙＦＺは、他のＨ２、ＣｘＨｙ（ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ６、Ｃ４Ｈ８等）のいずれかと結合してポリマー層６０を形成し得る。いくつかの実施形態では、ポリマー層は、１００ミリトル未満の圧力など、より低い圧力で堆積され得る。例えば、ポリマー層は、１００ミリトル未満の圧力で、エッチング処理チャンバ内で堆積され得る。いくつかの実施形態では、ポリマー層は、１００℃未満の温度で堆積され得る。
【００３３】
図２（ｃ）に示すように、ポリマー堆積工程に続いて、ドープトアモルファスカーボン層（例えば、ホウ素ドープトアモルファスカーボン層）のストリッププロセスを行って、基板から保護層６０およびハードマスク５５をゆっくりと除去することができる。いくつかの実施形態では、図２（ｂ）および図２（ｃ）のプロセスは、図２（ｄ）に示すように実質的に全てのハードマスク５５が除去されるまで、複数回繰り返され得る。
【００３４】
いくつかの実施形態では、ポリマー層６０を堆積する工程は、図２（ｂ）に示すように高アスペクト比構造を塞ぐことを含まないこともある。それどころか、ポリマー層は、図３に示すように高アスペクト比構造の側壁に沿って堆積され得る。ポリマー堆積工程に続いて、ドープトアモルファスカーボン層（例えば、ホウ素ドープトアモルファスカーボン層）のストリッププロセスを行って、基板から保護層６０およびハードマスク５５をゆっくりと除去することができる。マスク除去のための例示的なストリッププロセスに関する詳細は、以下に提供されている。ポリマー堆積プロセスおよびストリッププロセスは、図２（ｄ）に示すように実質的に全てのハードマスク５５が除去されるまで、複数回繰り返され得る。
【００３５】
本開示の例示的な態様によれば、ポリマー堆積プロセスを使用してポリマー層を基板上に設けてから、ハードマスクを基板からストリッピングすることで、基板上のパターン化領域と非パターン化領域との間のストリッププロセスの選択性要件を低減し、かつプロセスウィンドウを拡大することができる。これにより、ドープトアモルファスカーボンハードマスク（例えば、ホウ素ドープトアモルファスカーボンハードマスク）の使用がより実現可能になり得る。ストリッププロセスは、低コストのプラズマストリップチャンバを用いて実施され得る。
【００３６】
本開示の例示的な態様によれば、ポリマー層を堆積させて、ドープトアモルファスカーボンマスク基板を除去することができる方法は、プラズマ反応器内で実施され得る。特定の一実施形態では、下流の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源が利用され得る。しかしながら、本開示のマスク除去ストリッププロセスは、マイクロ波下流ストリップ技術または平行板／誘導結合プラズマエッチング技術などの他のプラズマ技術も考慮している。誘導プラズマ源は、半導体基板を処理するための高密度プラズマおよび反応種を生成するためのプラズマ処理によく使用されている。例えば、誘導プラズマ源は、標準の１３．５６ＭＨｚ以下の周波数の発電機を使用して、高密度プラズマを容易に生成し得る。ＲＦバイアスと組み合わせた誘導プラズマ源も、例えば、独立に制御されたイオンエネルギーおよびイオンフラックスをウェハに供給するために、エッシャーで使用されてきた。
【００３７】
マスク除去などの特定のプラズマストリッププロセスでは、一般に、半導体ウェハをプラズマに直接曝すことは望ましくない。これに関して、プラズマは、処理チャンバから離れて（例えば下流で）形成することができ、その後、所望の粒子が、例えば中性粒子に対しては透明であり、かつプラズマに対しては透明ではないグリッドを介して、半導体基板に導かれる。このようなプロセスは、高いＲＦ電力（例えば、約６，０００ワット（Ｗ）まで）を必要とし、場合により、高いガス流量（例えば、１分当たり約２０，０００標準立方センチメートル（ｓｃｃｍ））および高圧（例えば、約５，０００ミリトル（ｍＴｏｒｒ）まで）を必要とし得る。いくつかの実施形態では、ポリマー堆積プロセスは、本開示の例示的な実施形態に従って、エッチングチャンバなどの別個のチャンバ内で行われ、ドープトアモルファスカーボンハードマスクをストリッピングするためのストリップチャンバに移送され得る。
【００３８】
図４は、本開示によって具体化されたプロセスにおいて使用され得る例示的なプラズマ処理装置１００を示す。一次的には、流速やＲＦ電力などのパラメータは、ウェハの表面積に比例することが予想されており、例えば、４５０ｍｍのウェハ（面積１５９０ｃｍ２）は、３００ｍｍのウェハ（面積７０７ｃｍ２）の２．２５倍のガス流量および電力を必要とするが、２００ｍｍのウェハ（表面積３１４ｃｍ２）は、３００ｍｍのウェハ（表面積７０７ｃｍ２）の０．４４倍の流量および電力を必要とする。当業者に知られているであろう、他の適切なプラズマ反応器（これに限定されないが、マイクロ波技術または平行板技術を含む）も、本開示の範囲から逸脱することなく、利用され得ることも理解されるべきである。
【００３９】
図示するように、プラズマ反応器１００は、処理チャンバ１１０と、該処理チャンバ１１０とは別のプラズマチャンバ１２０とを含む。処理チャンバ１１０は、基板ホルダまたはペデスタル１１２を含み、これらはマスクが除去される基板１１４を保持するように動作可能である。誘導プラズマが、プラズマチャンバ１２０（すなわち、プラズマ生成領域）に生成され、次いで、所望の粒子が、プラズマチャンバ１２０からグリッド１１６に設けられた穴を通して基板１１４の表面へ導かれ、グリッド１１６は、プラズマチャンバ１２０を処理チャンバ１１０（すなわち、下流領域）から隔てている。
【００４０】
プラズマチャンバ１２０は、誘電体側壁１２２と天井１２４とを含む。誘電体側壁１２２および天井１２４は、プラズマチャンバ内部１２５を画定する。誘電体側壁１２２は、石英などの任意の誘電体材料から形成され得る。誘導コイル１３０は、プラズマチャンバ１２０の周囲の誘電体側壁１２２に隣接して配置されている。誘導コイル１３０は、適切な整合ネットワーク１３２を介してＲＦ電力発生器１３４に結合されている。反応物およびキャリアガスは、ガス供給１５０および環状ガス分配チャネル１５１からチャンバ内部に供給され得る。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、実質的に誘導性のプラズマが、プラズマチャンバ１２０内に誘導される。特定の実施形態では、プラズマ反応器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のファラデーシールド１２８を含み得る。
【００４１】
効率を高めるために、プラズマ反応器１００は、チャンバ内部１２５に配置されたガス注入インサート１４０を任意に含み得る。ガス注入インサート１４０は、チャンバ内部１２５に取り外し可能に挿入され得るか、またはプラズマチャンバ１２０の固定部分であり得る。いくつかの実施形態では、ガス注入インサートは、プラズマチャンバの側壁に近接したガス注入チャネルを画定し得る。ガス注入チャネルは、プロセスガスを、誘導コイルに近接したチャンバ内部に、およびガス注入インサートおよび側壁によって画定された活性領域に供給し得る。活性領域は、電子を能動的に加熱するためにプラズマチャンバ内部に閉鎖領域をもたらす。狭いガス注入チャネルは、チャンバ内部からガスチャネルへのプラズマの拡散を防止する。ガス注入インサートによって、強制的にプロセスガスは、電子が活発に加熱される活性領域を通過する。
【００４２】
いくつかの実施形態では、本開示の例示的な方法によるマスク除去方法は、シリコン間に挟まれた酸化物および窒化物の交互の層によって形成された高アスペクト比のトレンチを含む基板上で実施され得る。場合によっては、酸化物層および窒化物層の数は、１５個以上、例えば、約２０個〜２５個であり得る。
【００４３】
プラズマ処理の数や特定の種類にかかわらず、基板からドープトアモルファスカーボンマスクを除去するのに使用されるプラズマは、酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス、および水素を含有する還元性ガスの混合物を含み得る。酸素含有ガスとしては、二酸化炭素（ＣＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、またはそれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。ハロゲン含有ガスは、フッ素を含むことができ、いくつかの実施形態では、式ＣＨｘＦｙで表され得る。一実施形態では、ハロゲン含有ガスは、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）であり得るが、本明細書に提供される開示を用いて、当業者に知られているであろう適切なハロゲン含有ガスが利用され得ることは理解されるべきである。水素を含む還元性ガスは、分子状水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、メタン（ＣＨ４）、または水素を含む希釈された混合ガスであり得る。不活性ガスで希釈されたものも、混合ガスの一部として使用され得る。特定の実施形態では、不活性ガスは、窒素（Ｎ２）、またはアルゴン（Ａｒ）もしくはヘリウム（Ｈｅ）などの希ガス、またはそれらの組み合わせを含み得る。
【００４４】
本開示の例示的なマスク除去プロセスで利用される特定の酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス、または還元性ガスに関係なく、ハロゲン含有ガスは、全ガス量の約０．２５％〜約４％、例えば、全ガス量の約０．５％〜約３％、例えば、全ガス量の約１％〜約２％の量で存在し得る。さらに、ハロゲン含有ガスに対する水素含有還元性ガスの濃度の比（例えば、ＣＦ４に対するＨ２の比）は、０〜３であり得る。いくつかの実施形態では、ハロゲン含有ガスに対する水素含有ガスの比は、約０．００１〜約３、例えば約０．００２〜約２．０、例えば約０．８〜約１．８の範囲である。
【００４５】
酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス、および還元性ガス（すなわち、水素含有ガス）および任意の不活性ガスは、様々な流量でプラズマ発生チャンバおよび処理チャンバに導入され得る。例えば、各々が約３００ｍｍの直径を有する２つの基板を処理する場合、酸素含有ガスは、約５０〜約２０，０００ｓｃｃｍ、例えば、約１，０００ｓｃｃｍ〜約１０，０００ｓｃｃｍ、例えば、約３，０００ｓｃｃｍ〜約８，０００ｓｃｃｍの流量を有し得る。一方、ハロゲン含有ガスは、約１０ｓｃｃｍ〜約４００ｓｃｃｍ、例えば、約２０ｓｃｃｍ〜約２００ｓｃｃｍ、例えば、約３０ｓｃｃｍ〜約１６０ｓｃｃｍの流量を有し得る。さらに、水素含有還元性ガスは、約３０ｓｃｃｍ〜約６００ｓｃｃｍ、例えば、約５０ｓｃｃｍ〜約４００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約２００ｓｃｃｍの流量を有し得る。さらに、不活性ガスは、約０ｓｃｃｍ〜約１０，０００ｓｃｃｍ、例えば、約１０ｓｃｃｍ〜約８，０００ｓｃｃｍ、例えば、約２０ｓｃｃｍ〜約６，０００ｓｃｃｍの流量を有し得る。
【００４６】
基板の表面積（例えば、約７０６．５平方センチメートル（ｃｍ２）の表面積を有する直径３００ｍｍの単一の基板）に基づくと、これは、約０．０３ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約１５ｓｃｃｍ／ｃｍ２、例えば、約０．７ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約７．２５ｓｃｃｍ／ｃｍ２、例えば、約２ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約５．７５ｓｃｃｍ／ｃｍ２の流量を有し得る酸素含有ガスに対応する。一方、これは、約０．００７ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約０．３ｓｃｃｍ／ｃｍ２、例えば、約０．０１４ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約０．１５ｓｃｃｍ／ｃｍ２、例えば、約０．０２ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約０．１２ｓｃｃｍ／ｃｍ２の流量を有し得るハロゲン含有ガスに対応する。さらに、これは、約０．０２ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約０．５ｓｃｃｍ／ｃｍ２、例えば、約０．０３５ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約０．３ｓｃｃｍ／ｃｍ２、例えば、０．０７ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約０．１５ｓｃｃｍ／ｃｍ２の流量を有し得る水素含有還元性ガスに対応する。加えて、これは、約０ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約７ｓｃｃｍ／ｃｍ２、例えば、約０．００７ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約５．７５ｓｃｃｍ／ｃｍ２、例えば、約０．０１４ｓｃｃｍ／ｃｍ２〜約４．２５ｓｃｃｍ／ｃｍ２の流量を有し得る不活性ガスに対応する。
【００４７】
さらに、マスク除去は、様々な温度、電力、および圧力レベルで実施され得る。例えば、マスク除去中の温度は、約５℃〜約３００℃、例えば、約１０℃〜約１５０℃、例えば、約１５℃〜約５０℃の範囲であり得る。さらに、処理されるべき基板は、真空下、大気ヒートソーク下、またはランプベース予熱下で予熱され得る。さらに、直径３００ｍｍの基板を処理するためのＲＦソース電力は、約３００Ｗ〜約６，０００Ｗ、例えば、約１，０００Ｗ〜約５，５００Ｗ、例えば、約３，０００Ｗ〜約５，０００Ｗの範囲であり得る。一方、ソース電力が、ガス流量について上述したのと同じ方法で、処理されるべき基板の表面積に基づいて上下に調整され得ることが理解されるべきである。したがって、例えば、約１００ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲の直径、例えば、約２００ｍｍ〜約４５０ｍｍの直径を有する基板を処理する場合、ソース電力は、約１２５Ｗ〜約１３，５００Ｗの範囲、例えば、約４２５Ｗ〜約１２，３７５Ｗ、例えば、約１，３００Ｗ〜約１１，２５０Ｗであり得る。
【００４８】
また、マスク除去は、さまざまな圧力で行われ得る。例えば、圧力は、約１ミリトル〜約４，０００ミリトルの範囲、例えば、約２５０ミリトル〜約１，５００ミリトル、例えば、約４００ミリトル〜約６００ミリトルであり得る。
【００４９】
さらに、マスク除去中に、ドープトアモルファスカーボンマスクが除去されるべき基板は、処理されるべき基板におけるＣＤおよびトレンチまたはチャネルのアスペクト比に基づいて指定された時間にわたり処理され得る。例えば、処理時間は、約１秒〜約６００秒の範囲、例えば、約５秒〜約４５０秒、例えば、約１０秒〜約３００秒であり得る。
【００５０】
図５は、本開示の例示的な実施形態による例示的なストリッププロセス（４００）の流れ図を示す。プロセス（４００）は、少なくとも部分的に、例えば、図４に示す装置１００などの１つ以上のプラズマ処理装置において実施され得る。また、図５は、例示および説明のために特定の順序で実施される工程を示す。当業者は、本明細書で提供される開示を用いて、いくつかの実施形態では、本明細書に記載された方法またはプロセスのいずれかの工程が、本開示の範囲から逸脱することなく様々な方法で適応、拡張、再配置、同時実施、省略、繰り返され、かつ／または変更され得ることを理解するであろう。
【００５１】
（４０２）では、方法は、プラズマ処理装置内に基板を配置することを含み得る。基板は、１つ以上の高アスペクト比構造を有するパターン化領域を含み得る。基板は、高アスペクト比構造を含まない非パターン化領域を含み得る。１つ以上の高アスペクト比構造は、少なくとも部分的に、シリコンの間に挟まれた酸化物および窒化物の交互の層から形成され得る。ドープトアモルファスカーボンマスク層（例えば、ホウ素ドープトアモルファスカーボンマスク層）は、パターン化領域上および／または非パターン化領域上に含まれ得る。場合により、非パターン化領域上のドープトアモルファスカーボンマスク層が、パターン化領域上よりも厚くなり得る。
【００５２】
（４０４）では、方法は、プラズマ処理装置（例えば、ストリップチャンバ）内でポリマー堆積プロセスを実施して、基板のパターン化領域の少なくとも一部にポリマー層を堆積させることを含み得る。上記のように、いくつかの実施形態では、ポリマー堆積プロセスを使用して、基板上の１つ以上の高アスペクト比構造を塞ぎ得る。いくつかの実施形態では、ポリマー堆積プロセスを使用して、１つ以上の高アスペクト比構造の側壁にポリマー層を形成し得る。本明細書に記載されている任意の適切なポリマー堆積プロセスを使用して、基板のパターン化領域の少なくとも一部にポリマー層を形成し得る。
【００５３】
（４０６）では、方法は、プラズマ処理装置内でプラズマストリッププロセスを実施して、ポリマー層およびマスク層の少なくとも一部を除去することを含み得る。プラズマスリッププロセスは、本明細書に記載されたマスク除去プロセスのいずれかであり得る。ブロック（４０４）および（４０６）は、マスク層および／またはポリマー層が基板から十分に除去されるまで繰り返され得る。
【００５４】
図６は、本開示の例示的な実施形態による例示的なストリッププロセス（５００）の流れ図を示す。図６は、例示および説明のために特定の順序で実施される工程を示す。当業者は、本明細書で提供される開示を用いて、いくつかの実施形態では、本明細書に記載された方法またはプロセスのいずれかの工程が、本開示の範囲から逸脱することなく様々な方法で適応、拡張、再配置、同時実施、省略、繰り返され、かつ／または変更され得ることを理解するであろう。
【００５５】
（５０２）では、方法は、第１のプラズマ処理装置（例えば、エッチングチャンバ）内の基板ホルダ上に基板を配置することを含み得る。基板は、１つ以上の高アスペクト比構造を有するパターン化領域を含み得る。基板は、高アスペクト比構造を含まない非パターン化領域を含み得る。１つ以上の高アスペクト比構造は、少なくとも部分的にシリコンの間に挟まれた酸化物および窒化物の交互の層から形成され得る。ドープトアモルファスカーボンマスク層（例えば、ホウ素ドープトアモルファスカーボンマスク層）は、パターン化領域上および／または非パターン化領域上に含まれ得る。場合により、非パターン化領域上のドープトアモルファスカーボンマスク層が、パターン化領域上よりも厚くなり得る。
【００５６】
エッチングプロセスを実施した後、プロセスは、第１のプラズマ処理装置内でポリマー堆積プロセスを実施して、基板のパターン化領域の少なくとも一部にポリマー層を堆積することを含み得る（５０４）。上述のように、いくつかの実施形態では、ポリマー堆積プロセスを使用して、基板上の１つ以上の高アスペクト比構造を塞ぎ得る。いくつかの実施形態では、ポリマー堆積プロセスを使用して、１つ以上の高アスペクト比構造の側壁にポリマー層を形成し得る。本明細書に記載されている任意の適切なポリマー堆積プロセスを使用して、基板のパターン化領域の少なくとも一部にポリマー層を形成し得る。
【００５７】
（５０６）では、プロセスは、基板を第２のプラズマ処理装置に移送することを含み得る。例えば、プロセスは、基板をストリップチャンバに移送することを含み得る。図４は、本開示の例示的な実施形態に従って使用され得る例示的なストリップチャンバを示す。
【００５８】
（５０８）では、プロセスは、プラズマ処理装置内でプラズマストリッププロセスを実施して、ポリマー層およびマスク層の少なくとも一部を除去することを含み得る。プラズマストリッププロセスは、本明細書に記載されたマスク除去プロセスのいずれかであり得る。
【００５９】
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いるが、当業者は、前述の理解に達すると、このような実施形態に対して変更、変形、および等価物を容易に提供し得ることが理解されることになる。したがって、本開示の範囲は、限定ではなく例として示されており、本開示は、当業者に容易に明らかになるように、本主題へのこのような修正、変形および／または追加の包含を排除しない。
【図１】
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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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【国際調査報告】
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