(57)【要約】  本明細書の技術は、エッチングベースの平坦化技術を提供する。基板上に初期膜が堆積される。この初期膜の堆積は、下にある構造体の面密度の差（例えば、密集したトレンチと比較して空いている領域）のせいで、非平面状の膜をもたらす。逆ラグＲＩＥ処理を使用して初期膜を平坦化するエッチング処理を実行し、次いで、膜材料の別の膜を堆積させることができ、その結果平面状の表面がもたらされる。そのような技術は、化学機械研磨（ＣＭＰ）を使用することなく基板を平坦化することができる。
2019525483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を平坦化する方法であって、
微細加工された構造体が上に形成されている基板を受け取るステップであって、前記微細加工された構造体は前記基板の加工表面上に配置されており、前記微細加工された構造体は互いの間に開口部群を画定し、前記開口部群は第１の開口部群及び第２の開口部群を含む異なる幅を有し、前記第１の開口部群は前記第２の開口部群と比較してより狭い幅を有し、前記第２の開口部群は前記第１の開口部群と比較してより広い幅を有するステップと、
前記基板上に充填材料の第１の層を堆積させるステップであって、前記第１の層は前記微細加工された構造体を覆い、かつ前記第１の開口部群を充填し、かつ前記第２の開口部群を充填し、前記第１の層は、前記第１の層の上面位置が互いに比べて１〜１００ナノメートルだけｚ高さが異なっているという点で、非平面状である上面をもたらし、前記第１の層は、前記第２の開口部群の上方のｚ高さに比べてより高い前記第１の開口部群の上方のｚ高さを有するステップと、
前記微細加工された構造体の上面が露出するまで前記第１の層をエッチングする第１のエッチング処理を実行するステップと、
前記第１の開口部群内の前記充填材料が、前記第２の開口部群内の充填材料のエッチングと比べてより速い速度でエッチングされるように、前記第１の層をエッチングする第２のエッチング処理を実行するステップであって、前記第２のエッチング処理は、前記第１の層の前記上面が平面状になるまで実行されるステップと、
前記基板上に充填材料の第２の層を堆積させるステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記第２のエッチング処理を実行するステップは、前記第１のエッチング処理と比べてエッチングチャンバ圧力を増加させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２のエッチング処理を実行するステップは、エッチングチャンバ圧力を３０ｍＴｏｒｒより高くに維持するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２のエッチング処理を実行するステップは、前記第１の開口部群内ではエッチングし、同時に前記第２の開口部群内ではエッチング化学物質を堆積させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のエッチング処理を実行するステップは、前記第２の開口部群内に充填材料が堆積されるように、前記第１のエッチング処理に使用された処理ガスに比べて、より多くの堆積成分を有するように処理ガス組成を変更するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のエッチング処理を実行するステップは、逆ラグ効果エッチングを引き起こすエッチングパラメータを使用して反応性イオンエッチングを実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記逆ラグ効果エッチングは、比較的に大きなフィーチャ開口サイズに対するエッチング速度と比べて、比較的に小さなフィーチャ開口サイズに対してより速いエッチング速度を伴うエッチング処理を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のエッチング処理は、前記第１の層の前記上面が３ナノメートル未満のｚ高さの差を有するようになるまで実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の開口部群は、前記第２の開口部群に対応する開口部群よりも小さな画定された開口部群を有するトレンチを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板上に充填材料の前記第１の層を堆積させるステップは、前記第１の層をスピンオン堆積により堆積させるステップを含み、
前記基板上に充填材料の前記第２の層を堆積させるステップは、充填材料の前記第２の層をスピンオン堆積により堆積させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
基板を平坦化する方法であって、
微細加工された構造体が上に形成されている基板を受け取るステップであって、前記微細加工された構造体は前記基板の加工表面上に配置されており、前記微細加工された構造体の少なくとも部分が互いに間に開放空間を画定し、前記基板は微細加工された構造体の２つ以上の領域を有し、前記２つ以上の領域は互いに比べて単位面積当たりに異なる密度の微細加工された構造体を有するステップと、
前記基板上に充填材料の第１の層を堆積させるステップであって、前記第１の層は、前記微細加工された構造体同士の間の空間を充填し、かつ前記微細加工された構造体の少なくとも部分を覆い、前記第１の層は、前記第１の層の上面位置が互いに比べて１〜１００ナノメートルだけｚ高さが異なっているという点で、非平面状である上面をもたらし、前記第１の層は、微細加工された構造体の密度がより低い領域と比べて、微細加工された構造体の密度がより高い領域でより高いｚ高さを有するステップと、
前記微細加工された構造体の上面が露出するまで前記第１の層をエッチングする第１のエッチング処理を実行するステップと、
より高い密度の微細加工された構造体を有する領域における前記充填材料が、より低い密度の微細加工された構造体を有する領域における充填材料と比べて、より速い速度でエッチングされるように、前記第１の層をエッチングする第２のエッチング処理を実行するステップであって、前記第２のエッチング処理は、前記第１の層の前記上面が平面状になるまで続けられるステップと、
前記基板上に充填材料の第２の層を堆積させるステップと、を含む方法。
【請求項１２】
前記第２のエッチング処理を実行するステップは、前記第１のエッチング処理と比べてエッチングチャンバ圧力を増加させるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２のエッチング処理を実行するステップは、エッチングチャンバ圧力を３０ｍＴｏｒｒより高くに維持するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２のエッチング処理を実行するステップは、前記第１の開口部群内ではエッチングし、同時に前記第２の開口部群内ではエッチング化学物質を堆積させるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のエッチング処理を実行するステップは、前記第２の開口部群内に材料が堆積されるように、前記第１のエッチング処理に使用された処理ガスに比べて、より多くの堆積成分を有するように処理ガス組成を変更するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のエッチング処理を実行するステップは、逆ラグ効果エッチングを用いて反応性イオンエッチングを実行するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記逆ラグ効果エッチングは、比較的に大きなフィーチャ開口サイズに対するエッチング速度と比べて、比較的に小さなフィーチャ開口サイズに対してより速いエッチング速度を伴うエッチング処理を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２のエッチング処理は、前記第１の層の前記上面が３ナノメートル未満のｚ高さを有するようになるまで実行される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の開口部群は、前記第２の開口部群に対応する開口部群よりも小さな画定された開口部群を有するトレンチを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板上に充填材料の前記第１の層を堆積させるステップは、前記第１の層をスピンオン堆積により堆積させるステップを含み、
前記基板上に充填材料の前記第２の層を堆積させるステップは、前記第２の層をスピンオン堆積により堆積させるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＥＴＣＨ−ＢＡＳＥＤ  ＰＬＡＮＡＲＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」と題された２０１６年８月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／３７３，４４８号明細書の利益を主張するものであり、この米国仮特許出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、集積回路の微細加工を含む、微細加工に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体の製造は、堆積、フォトリソグラフィ、エッチング、平坦化、ドーピング等を含む様々なパターニング工程を含む。これらのパターニング工程は、構造体が生成、改変及び除去されるにように繰り返される。フォトリソグラフィ工程及び他のパターニング工程は通常、ウェハ上に構造体をパターニングし形成するのに使用される様々な膜及びレジストを堆積させるために、平坦な表面から恩恵を受ける。膜は、所与の製造プロセスに応じて、特定の高さを有するように指定されることがあり、かつ／又は特定の寸法以内で平坦化されることがある。
【０００４】
平坦化は、化学機械研磨（ＣＭＰ）として知られる処理を使用して、一般的に行われる。ＣＭＰは、湿式研磨が作用する態様と同様に、腐食性薬品及び研磨パッドを使用してウェハの表面を平坦化する処理である。ＣＭＰは、多段構造の絶縁体及び導体を平坦化することができる。この平坦化は、ウェハの別の層上により多くの電子回路素子を積み重ねるために、又は、続いて行われるフォトリソグラフィパターニングのためにウェハを平坦化するために、使用することができる。
【発明の概要】
【０００５】
化学機械平坦化によりウェハ上に平坦な表面を設けることができるが、ＣＭＰの使用には限界及び欠点がある。ＣＭＰは通常、ウェハ上にスピンオングラス（ＳＯＧ）を塗布し、次いで腐食性薬品及び物理的研磨を使用することにより行われる。従って、ＣＭＰは、他の微細加工技術と比べると、非常に荒い物理的な研磨処理である。従って、ＣＭＰは、集積回路を微細加工する多くの処理工程で使用することができない。例えば、ＣＭＰは、とりわけゲート酸化物が露出している場合には、トランジスタ及び他のフロントエンド構造を微細加工するために使用することはできない。更に、ＣＭＰ処理は、実行するには非常に費用がかかり、実施するのが難しく、また通常は機能的集積回路の歩留まりを低減する。
【０００６】
本明細書に開示する技術は、連続した微細加工のために基板上に平坦面を供給するために、プラズマベースのエッチングなどを用いたドライエッチングベースの平坦化処理を提供する。技術は、異なる密度、開口幅、及び構造体高さのフィーチャが下にある場合であっても、逆ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）ラグ処理を使用して基板のコーティングを調整して、コーティングの高さを正規化することを含む。
【０００７】
一実施形態は、基板を平坦化する方法を含む。微細加工された構造体が上に形成された基板が受け取られる。微細加工された構造体は、基板の加工表面上に配置されている。微細加工された構造体は、互いの間に開口部群を画定する。開口部群は、第１の開口部群及び第２の開口部群を含む異なる幅を有する。第１の開口部群は、第２の開口部群に比べてより狭い幅を有する。第２の開口部群は、第１の開口部群に比べてより広い幅を有する。第１の充填材料の層が、基板上に堆積される。第１の層は微細加工された構造体を覆い、第１の開口部群を充填し、第２の開口部群を充填する。第１の層の上面位置は、互いに比べて１〜１００ナノメートルだけｚ高さが異なっているという点で、第１の層は、非平面状である上面をもたらす。第１の層は、第２の開口部群の上方のｚ高さに比べてより高い、第１の開口部群の上方のｚ高さを有する。
【０００８】
微細加工された構造体の上面が露出するまで第１の層をエッチングする第１のエッチング処理を実行する。第１の開口部群内の充填材料が、第２の開口部群内の充填材料のエッチングと比べてより速い速度でエッチングされるように第１の層をエッチングする第２のエッチング処理を実行する。第２のエッチング処理は、第１の層の上面が平面状になるまで行われる。第２の充填材料の層が基板上に堆積され、平面層又は保護膜をもたらす。
【０００９】
当然ながら、本明細書で説明するように異なるステップの考察の順序が、明確にするために提示されている。一般的に、これらのステップは任意の適切な順序で行うことができる。更に、本明細書における異なる特徴、技術、構成等の各々が、本開示の異なる場所で考察されることがあるが、それらの概念の各々は、互いに独立して、又は互いに組み合わせて実行することができることが意図されている。従って、本発明は、多数の異なる態様で具現化し観察することができる。
【００１０】
なお、この発明の概要は、全ての実施形態、及び／又は本開示若しくは特許請求の範囲に記載される発明の付加的に新規の態様を明示するものではない。その代わり、この発明の概要は、異なる実施形態、及び従来技術に対する新規性に関する対応点についての、予備的な考察のみを提供する。本発明及び実施形態の更なる詳細及び／又は可能な展望については、読者は、以下で更に説明するように、発明を実施するための形態の章、及び本開示の対応する図を参照されたい。
【００１１】
本発明の様々な実施形態及びその付随する利点の多くについてのより完全な理解が、添付の図面と共に考慮される以降の詳細な説明を参照して、容易に明らかになるであろう。図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、その代わりに特徴、原理及び概念の説明に重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本明細書に開示する実施形態による処理フローを示す例示的な基板部分の断面概略図である。
【図２】本明細書に開示する実施形態による処理フローを示す例示的な基板部分の断面概略図である。
【図３】本明細書に開示する実施形態による処理フローを示す例示的な基板部分の断面概略図である。
【図４】本明細書に開示する実施形態による処理フローを示す例示的な基板部分の断面概略図である。
【図５Ａ】本明細書に開示する実施形態による処理フローを実証する例示的な基板部分の拡大図を含む。
【図５Ｂ】本明細書に開示する実施形態による処理フローを実証する例示的な基板部分の拡大図を含む。
【図６Ａ】本明細書に開示する実施形態による処理フローを実証する例示的な基板部分の拡大図を含む。
【図６Ｂ】本明細書に開示する実施形態による処理フローを実証する例示的な基板部分の拡大図を含む。
【図７Ａ】本明細書に開示する実施形態による処理フローを実証する例示的な基板部分の拡大図を含む。
【図７Ｂ】本明細書に開示する実施形態による処理フローを実証する例示的な基板部分の拡大図を含む。
【図８Ａ】本明細書に開示する実施形態による処理フローを実証する例示的な基板部分の拡大図を含む。
【図８Ｂ】本明細書に開示する実施形態による処理フローを実証する例示的な基板部分の拡大図を含む。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書の技術は、エッチングベースの平坦化技術を提供する。基板上に初期膜が堆積される。この初期膜の堆積は、下にある構造体の面密度の差（例えば、密集したトレンチと比較して空いている領域）のせいで、非平面状の膜をもたらす。逆ラグＲＩＥ処理を使用して初期膜を平坦化するエッチング処理を実行し、次いで、膜材料の別の膜を堆積させることができ、その結果平面状の表面がもたらされる。
【００１４】
平坦化は、多くの微細加工工程において重要なステップである。半導体ノードのスケーリングが継続するにつれて、正確で経済的で損傷のない平坦化が以前にもまして望まれるようになってきている。非限定的な例として、本明細書の平坦化技術は、高度ノード狭ピッチの微細加工を用いてバックエンド（ＢＥＯＬ、配線工程）トレンチパターニング、並びにフロントエンド（ＦＥＯＬ、基板工程）デバイスパターニングを支援することができる。
【００１５】
ピッチスケーリングを維持するために、Ｎ７及びそれ以降におけるＢＥＯＬトレンチパターニングは、ｓｕｂ−３６ｎｍピッチフィーチャを必要とする。この小さなピッチをパターニングすることは困難であり得るが、ＳＡＤＰ（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ  ｄｏｕｂｌｅ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）、１９３ｎｍＳＡＱＰ（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ  ｑｕａｄｒｕｐｌｅ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）、及びＤＳＡ（ｄｉｒｅｃｔｅｄ  ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ）を含む様々な方法によって達成することができる。そのようなパターニングは、ときとして１３．５ｎｍの放射を伴う極端紫外線リソグラフィ（ＥＵＶ）によって達成されることがある。トレンチパターニング処理における有用なステップは、領域選択的ブロッキング処理であり、この処理では、「無限」ラインをチェーン、又はラインエンド、カット等に切断して最終的な所望のトレンチレイアウトを形成する。ピッチが小さくなるにつれて、そのようなブロックパターンの重ね合わせ要件はリソグラフィツールの能力を超え、それによりＢＥＯＬにおけるピッチスケーリングを妨げることがある。
【００１６】
サブリソグラフィブロッキングを可能にする１つの技術は、ＳＡＢ（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ  ｂｌｏｃｋ）技術であり、この技術は、異なるエッチング抵抗率の複数のラインを使用して、（エッチングマスク開口を介して）露出領域にある特定の構造のみを選択的にエッチングする。様々な異なる材料を使用して、異なるエッチング抵抗率又は「カラー」を提供することができる。そのようなパターニング工程における１つの有用な材料は、スピンオンメタルハードマスク（ＭＨＭ）であり、そのようなコンビネーションマスク及びエッチング選択的ブロッキングを可能にするのに役立つ。そのようなハードマスク用の材料の例としては、ＴｉＯｘ、ＺｒＯｘ、ＳｎＯｘ、ＨＦＯｘ、ＴａＯｘ等が挙げられる。
【００１７】
金属酸化物を含む、スピンオン膜の１つの課題は、（突出した構造体の面密度の観点から）孤立した領域及び密集した領域にまたがる平坦化である。基板上のこの粗密（ｉｓｏ−ｄｅｎｓｅ）領域の違いは、都市部で建物が互いに密集しているのと比べて、田舎がまばらで間が離れている建物を有している態様に似ている。様々な集積回路では、パターン形成されていない領域及びパワーレール領域などの比較的に構造体が少ない領域、又は比較的に広いトレンチを有する領域などが存在し得る。これらは、「粗」領域である。図１は、この違いを示している。基板部分１００は、下にある層１０５上に配置された微細加工された構造体１０７を含む。基板部分１００の領域１１２には、微細加工された構造体１０７は全くないか又は僅かしかない。構造体の間に比較的に大きな距離があるので、これは粗領域である。そのようであるので、下にある層１０５は殆ど覆われていない。基板部分１００の領域１１１には、比較的に多数の微細加工された構造体１０７がある。これらの構造体１０７間の隙間は、寸法が比較的に小さい。既に平面状であるか又は平坦である基板上で、追加の材料をスピンオンすると、実質的に平面状の膜を得ることができる。しかしながら、異なる面密度の突出している構造体を有する基板上にスピン堆積する場合には、非平面状のスピンコーティングが結果として生じる。結果として得られる膜は通常、単位面積当たりに多数の構造体を有する領域、又は構造体の間により小さな開口／距離がある領域上では、より大きなｚ高さを有する。
【００１８】
様々な膜及び基板コーティングは、従来、スピンオン堆積により堆積される。所与のトポロジー又は起伏パターンが、密集して配置された構造体の領域を有する場合、この密度は、堆積材料を上方に押し上げ、どの程度の量の材料が空間に入り込むことができるかという質量分率を操作することができる。まばらに配置された又は設けられたフィーチャの領域（例えば、近くに他のフィーチャがなく単一のラインが存在する場所）では、充填材料はこれらのより大きなポケットに沈下することができ、その結果、これらの位置における堆積されたｚ高さは、ほぼ孤立したフィーチャの高さになることがある。本明細書ではｚ高さとは、下にある層の上面から充填材料（例えば、スピンオンコーティング）の上面まで垂直に測定された距離である。製造される殆どの基板は、ある種の可変トポグラフィを有する。従って、典型的な基板では、比較的に密集した構造体の配置を有する領域と、僅かな（又は比較的に少ない）構造体及びラインを有する領域と、が存在する。膜が、そのようなトポロジーを覆うようにかつ／又は充填するように堆積されると、結果として得られるのは通常、高低差のある表面又は非平面状の表面を有する膜である。なお、実施形態を説明する上での便宜上、本明細書での例はスピンオン材料に焦点を当てている。しかしながら、本明細書での技術は、スピンオン、フローアブル（ｆｌｏｗａｂｌｅ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）等を含む、全ての間隙充填材料に有用である。
【００１９】
本明細書での技術は、エッチバックの間に逆ＲＩＥラグ効果を生成するようにプラズマ処理を修正することにより、これら２つの領域（粗及び密）の間でゼロ高さデルタを達成するための方法を含む。アスペクト比及びパターン密度は、一般的に、１ミクロン未満のフィーチャに対するエッチング速度に影響を与える。通常、ウェハをエッチングすると、ＲＩＥラグが観察される。ＲＩＥラグは、（比較的に）空いている領域が、パターン形成された領域よりも速くエッチングされる場合に、発生する。これは、小さなフィーチャの領域におけるイオンの枯渇によって引き起こされる。狭いトレンチに進入するイオンは、トレンチの側壁によって捕捉されてイオン枯渇を引き起こし、また、イオンは静電界によっても偏らせられ、イオン偏向を引き起こす。従来のエッチング処理は、基板全体に渡って均一なエッチングを達成することを目的としており、そのため、このラグは通常は望ましくない。しかしながら、本明細書では、エッチング処理の間に圧力及び化学作用を変えることにより、エッチング速度が変化して逆ＲＩＥラグがもたらされ、このことは、本明細書では、ゼロ高さデルタを有する膜を作製するのに使用することができる。
【００２０】
一実施形態は、微細加工された構造体が上に形成された基板を受け取ることを含む。微細加工された構造体は、基板の加工表面又は上側部分上に配置されている。例えば、フィーチャ（ライン、メサ、フィン等）が基板のトポグラフィを画定するように、基板の加工表面上にフィーチャが形成される。微細加工された構造体は、互いの間に開口部群を画定する。開口部群は、第１の開口部群及び第２の開口部群を含む異なる幅を有する。第１の開口部群は、第２の開口部群に比べてより狭い幅を有する。第２の開口部群は、第１の開口部群に比べてより広い幅を有する。言い換えると、所与の基板は、比較的に狭いトレンチの領域又は区域を有することができ、一方、基板の他の領域は比較的に広いトレンチ又は開口を有する。従って、２つ以上の領域は、互いに比べて、単位面積当たりの微細加工された構造体の密度が異なる。図１は一例を示す。領域１１１は、領域１１２内の構造体間の距離と比べて互いの間の開口又は距離がより小さい構造体を有する。
【００２１】
第１の充填材料の層１２１が、基板上に堆積される。第１の層は微細加工された構造体１０７を覆い、第１の開口部群を充填し、第２の開口部群を充填する。そのような充填材料は、様々な金属酸化物、シリコン含有膜、炭素膜等から選択することができる。第１の層の上面位置は、互いに比べて１〜１００ナノメートルだけｚ高さが異なっているという点で、第１の層１２１の堆積は、非平面状である上面をもたらす。なお、図示するように、第１の層１２１は、第２の開口部群の上方のｚ高さに比べてより高い、第１の開口部群の上方のｚ高さを有する。言い換えると、充填材料は、微細加工された構造体の密度がより低い領域と比べて、微細加工された構造体の密度がより高い領域において、より高くなる。
【００２２】
第１の開口部群−隣接する構造体間の距離−は、第２の開口部群と比べるとより小さい。従って、第１の層は、微細加工された構造体の密度がより低い領域と比べて、微細加工された構造体の密度がより高い領域において、より高いｚ高さを有する。
【００２３】
微細加工された構造体１０７の上面が露出するまで第１の層１２１をエッチングする第１のエッチング処理を実行する。微細加工された構造体１０７の上面を露出させることは、異なる高さの構造体がある場合に最も高い構造体の上面を含むことがあり、或いはこれは、異なる高さの構造体がある場合であっても全ての上面を露出させることを含むことがある。図２は、この第１のエッチング処理の結果の例を示す。なお、膜は密集領域（領域１１１）ではラインの上部まで下方にエッチングされているが、第１の層１２１は、孤立領域（領域１１２）ではより低い上面を有する。
【００２４】
第１の開口部群内の充填材料（領域１１１内の材料）が、第２の開口部群（領域１１２、即ち粗領域）内の充填材料のエッチングと比べてより速い速度でエッチングされるように第１の層１２１をエッチングする第２のエッチング処理を実行する。従って、構造体の密度がより高い領域は、より速くエッチングされる充填材料を有する。第２のエッチング処理は、第１の層１２１の上面が平面になるまで行われる。第２のエッチング処理及び第１のエッチング処理は、同じエッチングチャンバ内で立て続けに行うことができる。第１のエッチング処理から第２のエッチング処理への切り替えは、例えば、微細加工された構造体１０７の上面が露出したという信号を受信した後でエッチング圧力及び処理ガスを変化させることにより、遷移することができる。
【００２５】
第２のエッチング処理を実行することは、第１のエッチング処理で使用したチャンバ圧力に比べてエッチングチャンバ圧力を増加させることを含むことがある。これは、エッチングチャンバ圧力を３０ｍＴｏｒｒ以上に維持することを含むことがある。第２のエッチング処理の処理ガスの化学作用は、第１のエッチング処理に比べて、阻害ガス又は堆積ガスを増加させることを含むことがある。従って、第２のエッチング処理を実行することは、逆ラグ効果エッチングを引き起こすエッチングパラメータを使用して反応性イオンエッチングを実行することを含む。逆ラグエッチング効果は、比較的に大きなフィーチャ開口サイズに対するエッチング速度と比べて、比較的に小さなフィーチャ開口サイズに対してより速いエッチング速度を伴うエッチング処理を含む。第１のエッチング処理と第２のエッチング処理との間のエッチングパラメータの変更は、エッチングされる保護膜又は層のタイプ及び基板上にある下になる材料に依存する。非限定的な例として、堆積用の特定の充填材料は、酸化チタンであり得る。第１のエッチング処理を実行するために、エッチングパラメータは、約２００〜３００秒間の間実行される、３０ｍＴｏｒｒのチャンバ圧力、６８ｓｃｃｍの塩素、８ｓｃｃｍのＣＨ４、及び２００ｓｃｃｍのヘリウムを含むことがある。次いで、第２のエッチング処理を実行するために、エッチングパラメータは、約１５〜４５秒間の間実行される、７０ｍＴｏｒｒのチャンバ圧力、６８ｓｃｃｍの塩素、６ｓｃｃｍのＣ４Ｆ６、及び２００ｓｃｃｍのヘリウムを含むことがある。
【００２６】
この第２のエッチング処理は、反応性イオンエッチングからの典型的なエッチングラグ効果を実質的に逆にし、その結果、高密度の構造体（より小さな開口）の領域はより速くエッチングされ、一方空いている領域はよりゆっくりとエッチングされる。実施形態によっては、空いている領域（より広い開口部群）では堆積が起こり、一方より狭い開口部群からは材料がエッチングされる。従って、第２のエッチング処理を実行することは、第１の開口部群内ではエッチングし、同時に第２の開口部群内ではエッチング化学物質を堆積させることを含むことがある。第２のエッチング処理は、第１のエッチング処理に使用された処理ガスに比べて、より多くの堆積成分を有するように処理ガス組成を変更することを含むことがあり、その結果、第２の開口部群又は空いている空間内に充填材料が堆積される。
【００２７】
この第２のエッチングステップは、第１の層の上面位置が、３ナノメートル未満だけ互いに比べてｚ高さが異なっているという点で、第１の層１２１の上面が平面状になるまで、実行することができる。この第２のエッチングステップの終点は、例えば、時間ベースであり得る。図３は、この逆ＲＩＥラグ処理の結果の例を示す。なお、微細加工されたフィーチャ１０７が第１の層１２１から幾分か突き出ていることがあるが、それにも関わらず、第１の層１２１は、それ自体に対して平面状の上面を有する。
【００２８】
次いで、第２の充填材料の層１２２が、基板１０５上に堆積される。第２の層１２２は、第１の層と同じか又は異なる材料とすることができる。第２の層１２２は、ｚ高さの差が約３ナノメートル未満であり、場合によっては１ナノメートル未満であり得るという点で、平坦な表面をもたらす。様々な密度の領域を伴って突出している幾つかのラインが依然として存在していることがあるが、そのようなフィーチャは、（下にある層１０５からの高さと比べて）第１の層の上面からの高さがより低く、その結果、改変された粗密のばらつきは、平坦化を遂行するのに使用される第２の層には実質的に影響を及ぼさない。図の例を、図４に示す。なお、この例については、層１２２の充填材料は層１２１と同一である。
【００２９】
図５〜８は、本明細書に開示する技術を使用したウェハからの電子顕微鏡写真の結果を示す。図５Ａは、第１の層を堆積させた後の基板の中央部分を示し、図５Ｂは、基板の端部を示す。この初期コーティング又は層が堆積された後では、約６．６ｎｍのｚ高さデルタが存在する。次いで、第１のエッチング処理又は主エッチングを行う。図６Ａは、１０ｎｍのｚ高さデルタを有する基板の中央部分における結果を示しており、図６Ｂは、８ｎｍのｚ高さデルタを有する基板の端部における結果を示している。第２のエッチング処理−逆ＲＩＥラグエッチング−を実行する。図７Ａは、１．３ｎｍのｚ高さデルタを有する基板の中央部分における結果を示しており、図７Ｂは、０ｎｍのｚ高さデルタを有する基板の端部における結果を示している。次いで、基板は、この初期被覆の平坦化の後で再度被覆される。図８Ａは、１．３ｎｍのｚ高さデルタを有する基板の中央部分における結果を示しており、図８Ｂは、１．４ｎｍのｚ高さデルタを有する基板の端部における結果を示している。従って、ＣＭＰ無しで、トポグラフィ上のスピンオンコーティングを平坦化することができる。
【００３０】
前述の説明では、処理システムの特定の形状並びにそこで使用される様々な構成要素及び処理の説明などの、具体的な詳細が記載された。しかしながら、本明細書の技術は、これらの具体的な詳細から逸脱した他の実施形態で実施されることがあり、そのような詳細は、説明目的のためのものであり、限定するものではないことを、理解されたい。本明細書に開示する実施形態について、添付の図面を参照して説明した。同様に、説明のために、完全な理解をもたらすために、具体的な数、材料、及び構成について説明した。それにも関わらず、そのような具体的な詳細無しで実施形態を実施することができる。実質的に同じ機能構成を有する構成要素は同様の参照符号によって示され、従って、重複する説明は省略されていることがある。
【００３１】
様々な実施形態を理解するのを助けるために、様々な技術を、複数の別個の動作として説明した。説明の順序は、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ものとして解釈されるべきではない。実際に、これらの動作は、提示した順序で行われる必要はない。説明した動作は、説明した実施形態とは異なる順序で行われることがある。追加の実施形態では、様々な追加の動作が行われることがあり、かつ／又は、説明した動作が省略されることがある。
【００３２】
本明細書で使用する「基板」又は「ターゲット基板」という用語は、一般的に、本発明に従って処理された物体を指す。基板は、デバイス、特に半導体又は他の電子デイバスの任意の材料部分又は構造体を含むことがあり、例えば、半導体ウェハ、レチクル、又は薄膜などのベース基板構造上の若しくはその上に重なる層などの、ベース基板構造であり得る。従って、基板は、パターン形成されている又はパターン形成されていない、任意の特定のベース構造、下になる層又は上に重なる層に限定はされず、むしろ、任意のそのような層又はベース構造、並びに層及び／又はベース構造の任意の組み合わせを含むことが企図されている。説明が特定のタイプの基板を参照することがあるが、これは説明目的のためのみである。
【００３３】
本発明の同じ目的を依然として達成しながら、上述した技術の動作に多くの変形例を加えることができることを、当業者であれば理解するであろう。そのような変形例は、本開示の範囲によって含まれることが意図されている。このように、本発明の実施形態の前述の説明は、限定することを意図してはいない。むしろ、本発明の実施形態に対する限定は、以降の特許請求の範囲において提示される。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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