(57)【要約】      （修正有）【課題】処理されたシリコン基板の少なくとも許容可能な平滑性を得ながらＣＭＰ工程を無くす方法を提供する。【解決手段】シリコン基板１０を研削して、表面粗さ１２を有する裏面を残す。該裏面を有するシリコン基板を、プラズマエッチングプロセスを用いて裏面を平滑化させる。プラズマエッチングプロセスは、前記裏面から起立している複数の突起物を形成する第一のプラズマエッチング工程１１０及び前記突起物を少なくとも部分的にエッチングして、鏡面反射を示す平滑化裏面を提供する第二のプラズマエッチング工程１２０によりシリコン基板の表面を平滑化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板を研削して、随伴する粗さを有する裏面を残している、該裏面を有するシリコン基板を提供すること、及び、
プラズマエッチングプロセスを用いて前記シリコン基板の前記裏面を平滑化させること、
の工程を含み、
前記プラズマエッチングプロセスは、
前記裏面から起立している複数の突起物を形成する第一のプラズマエッチング工程を行うこと、及び、
前記突起物を少なくとも部分的にエッチングして、鏡面反射を示す平滑化裏面を提供する第二のプラズマエッチング工程を行うこと、
の工程を含む、シリコン基板の表面を平滑化する方法。
【請求項２】
前記第一のプラズマエッチング工程及び第二のプラズマエッチング工程は交互に繰り返される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第一のプラズマエッチング工程は等方性エッチングプロセスである、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記第一のプラズマエッチング工程の間にRFバイアスを使用せず、又は、100W未満のRFバイアス電圧を使用する、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記第一のプラズマエッチング工程は酸素及び少なくとも１種のエッチャント前駆体ガスを含むガス混合物を使用する、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記第一のプラズマエッチング工程は関連する流速を有するエッチャント前駆体ガス及び酸素の流れを使用し、酸素の流速はエッチャント前駆体ガスの流速よりも大きい、請求項５記載の方法。
【請求項７】
酸素の流速はエッチャント前駆体ガスの流速の少なくとも３倍である、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第一のプラズマエッチング工程はフッ素含有エッチャント前駆体ガスを使用する、請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記フッ素含有エッチャント前駆体ガスはSF6である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記フッ素含有エッチャント前駆体ガスはCF4である、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記第一のプラズマエッチング工程は前記突起物をマスキングするように作用する複数の堆積物を前記裏面上に生成させる、請求項１〜１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記第二のプラズマエッチング工程はフッ素含有エッチャント前駆体ガスを使用する、請求項１〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記フッ素含有エッチャント前駆体ガスはSF6又はCF4である、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記第二のプラズマエッチング工程は酸素が実質的に存在しない状態で行われる、請求項１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
RFバイアス電力が第二のプラズマエッチング工程の間に使用される、請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記第二のプラズマエッチング工程の間に使用されるRFバイアス電力は500Wを超える、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記プラズマエッチングプロセスは前記基板の厚さを2.5ミクロン以下だけ低減させる、請求項１〜１６のいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記プラズマエッチングプロセスは前記基板の厚さの低減をもたらし、前記第一のプラズマエッチング工程は前記低減の20%未満を占める、請求項１〜１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記平滑化の工程の前に、前記裏面は高さ変動が100nm以下であるトポグラフィを有する、請求項１〜１８のいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
前記平滑化の工程は、裏面が25nm以下の高さ変動を含むトポグラフィを有するように行われる、請求項１〜１９のいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
提供される前記シリコン基板は周期的なスクラッチパターンを前記裏面上に有し、前記平滑化の工程は前記周期的なスクラッチパターンを除去するように行われる、請求項１〜２０のいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
前記基板はビアなどの埋め込み特徴部を含み、前記方法は、前記平滑化の工程の後に前記埋め込み特徴部露出プロセスを行う工程をさらに含み、前記平滑化の工程及び前記埋め込み特徴部露出プロセスの工程は共通チャンバ内で逐次的に行われる、請求項１〜２１のいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
前記第一のプラズマエッチング工程は２つ以上の異なる第一のエッチングを含み、該第一のエッチングの各々は異なる関連エッチング条件を有し、及び/又は、前記第二のプラズマエッチング工程は２つ以上の異なる第二のエッチングを含み、該第二のエッチングの各々は異なる関連エッチング条件を有する、請求項１〜２２のいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
請求項１記載の方法を用いてシリコン基板の表面を平滑化するための装置であって、該装置は、
前記プラズマエッチングプロセスを行うチャンバ、
前記第一のプラズマエッチング工程及び第二のプラズマエッチング工程を行うのに適するプラズマを生成するための１つ以上のプラズマ生成デバイス、及び、
請求項１記載の方法を行うように前記装置を制御するように構成されたコントローラ、
を含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコン基板の表面を平滑化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの半導体用途において、薄いシリコン基板上にデバイスを製造することが望ましい。この望ましさの理由としては、形態因子及び性能考慮が挙げられる。実際上、デバイスは、典型的に、従来のシリコンウエハ上に形成される。例えば、直径300mmのシリコンウエハは、典型的に、約765ミクロンの厚さである。デバイス製造工程が完了すると、従来の研削装置を使用してウエハを最終デバイス厚まで研磨する。除去速度及び表面仕上げは、標準的な手順によって制御することができるが、両方の因子は使用される砥石車及び研磨剤に依存する。研削工程が完了すると、研削された表面は装置製造者の要求仕様を満たすようにポリシングされる。ポリシング工程は攻撃的な研磨作業によって損傷を受けた材料を除去することもできる。そこで、これは、基板及び最終的に製造されるダイの機械特性を改善することができる。
【０００３】
垂直積層半導体ダイでは、ウエハを研削してウエハ厚さのバルクを除去してから、デバイスを三次元スタックに集積する。シリコン貫通ビア（TSV）などの幾つかの方式では、研削工程におけるバルクシリコンの除去に続いて、埋め込み銅TSVがプラズマ又はウェットエッチング「ビア露出」工程により露出される。
【０００４】
研削プロセスは、眼及び検査装置の両方に見える放射状スクラッチパターンを生成する。このことは、疑似欠陥検出、ひいては歩留まりの損失をもたらすことがある。スクラッチは深さ100nm未満であるが、肉眼で適度に見ることができる。したがって、続いて行う従来の光学検査装置の使用を可能にするために、研削されたウエハの表面仕上げを改良することが必要である。この問題に対する現時点の解決法は、プラズマエッチング工程の前にスクラッチを除去するケミカルメカニカル平坦化（CMP）による。 CMPプロセスは高価であり、時間がかかり、再現性の問題に悩まされる。１つの研究は、TSV露出プロセスのコストのほぼ５０％はCMPに関連することを示唆している(https://www.3dincites.com/2016/03/cost-analysis-of-a-wet-etch-tsv-reveal-process/)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の議論から、研削されたシリコン基板の処理においてCMP工程を無くす必要があることが分かる。これは、関連する高価なCMP装置及び消耗品を排除するという望ましい効果をもたらす。課題は処理されたシリコン基板の少なくとも許容可能な平滑性を得ながらCMP工程を無くすことである。
【０００６】
本発明は、その実施形態の少なくとも幾つかにおいて、上述の要望及び課題に対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様によれば、
シリコン基板を研削して随伴する粗さを有する裏面を残している、該裏面を有するシリコン基板を提供すること、及び、
プラズマエッチングプロセスを用いて前記シリコン基板の前記裏面を平滑化させること、
の工程を含み、
前記プラズマエッチングプロセスは、
前記裏面から起立している複数の突起物を形成する第一のプラズマエッチング工程を行うこと、及び、
前記突起物を少なくとも部分的にエッチングして、鏡面反射を示す平滑化裏面を提供する第二のプラズマエッチング工程を行うこと、
の工程を含む、シリコン基板の表面を平滑化する方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
このようにして、少なくとも許容可能な結果をもたらしながら、望ましくないCMP工程を回避することが可能である。一般に、本発明はCMP工程を行わずに実施される。
【０００９】
典型的には、第二のエッチング工程は突起物を実質的に除去するように実施される。
【００１０】
第一及び第二のプラズマエッチング工程は交互に繰り返されることができる。第一及び第二のプラズマエッチング工程は所望の仕上げを達成するために何回でも交互に繰り返されることができる。
【００１１】
あるいは、単一の第一の及び/又は単一の第二のプラズマエッチング工程が実施されうる。
【００１２】
第一のプラズマ工程は等方性エッチングプロセスであることができる。
【００１３】
第一のプラズマエッチング工程はRFバイアスを使用せずに実施されうる。
【００１４】
第一のエッチング工程は100W未満のRFバイアス電力を使用して実施されうる。
【００１５】
第一のプラズマエッチング工程は酸素及び少なくとも1種のエッチャント前駆体ガスを含むガス混合物を使用することができる。第一のプラズマエッチング工程は、エッチャント前駆体ガス及び酸素の流れを関連する流速で使用することができる。酸素の流速はエッチャント前駆体ガスの流速よりも大きくてよい。酸素の流速はエッチャント前駆体ガスの流速の少なくとも３倍であってよい。エッチャント前駆体ガスの流速に対して使用される酸素の流速は第一のエッチング工程の間にポリマー種が基板上に確実に堆積されないように選択することができる。
【００１６】
第一のプラズマエッチング工程はフッ素含有エッチャント前駆体ガスを使用することができる。フッ素含有エッチャント前駆体ガスはSF6であることができる。あるいは、フッ素含有エッチャント前駆体ガスはCF4であることができる。
【００１７】
第一のプラズマエッチング工程は100〜500mTorrの範囲の圧力で実施することができる。
【００１８】
第一のプラズマエッチング工程は突起物をマスクするように作用する複数の堆積物を裏面上に生成することができる。
【００１９】
第二のプラズマエッチング工程はフッ素含有エッチャント前駆体ガスを使用することができる。フッ素含有エッチャント前駆体ガスはSF6又はCF4であることができる。
【００２０】
第二のエッチング工程において、他のエッチング化学物質を使用することができる。例えば、塩素系エッチング化学物質を使用することができる。これらの実施形態において、第二のプラズマエッチング工程は塩素含有エッチャント前駆体ガスを使用することができる。
【００２１】
第二のエッチング工程は酸素が実質的に存在しない状態で行われてよい。
【００２２】
第二のプラズマエッチング工程はプロセスガスとして貴ガスを使用することができる。貴ガスはアルゴンガスであることができる。特定の理論又は推測によって制限されることを望むものではないが、貴ガスを伴なうスパッタリングは突起物をマスクするように作用する堆積物の裏面上での除去を促進しうると考えられる。
【００２３】
第二のプラズマエッチング工程中にRFバイア電力を使用することができる。第二のプラズマエッチング工程の間に使用されるRFバイアス電力は500Wより大きくてよい。好ましくは、使用されるRF電力は700Wより大きい。
【００２４】
第一及び第二のプラズマエッチング工程が交互に繰り返される実施形態において、第一のエッチング工程及び/又は第二のエッチング工程に関連するエッチング条件は同一のままであってもよい。エッチング条件の例には、RF源電力、ガス流速、エッチング時間及びガス圧が含まれる。しかしながら、プラズマエッチングプロセスが進むにつれて第一のエッチング工程及び/又は第二のエッチング工程に関連するエッチング条件が変化することも本発明の範囲内である。当業者は、限りない数の変形が可能であることを認識するであろう。一般に、プラズマエッチングプロセスは、任意の所与の最終用途及びシステムに最適に適合するように選択される。例えば、第一のエッチング工程及び/又は第二のエッチング工程は、関連する1つ以上のエッチング条件を滑らかに変化させることによって、プラズマエッチングプロセスの進行にわたって滑らかに変化することができる。代わりに又は追加的に、1つ以上の関連するエッチング条件を急激に変化させることによって、第一及び/又は第二のエッチング工程に急激な変化を生じさせることができる。
【００２５】
第一のプラズマエッチング工程は2つ以上の異なる第一のエッチングを含むことができ、第一のエッチングの各々は、異なる関連エッチング条件を有する。代わりに又は追加的に、第二のプラズマエッチング工程は2つ以上の異なる第二のエッチングを含むことができ、第二のエッチングの各々は、異なる関連エッチング条件を有する。第二のエッチングのうちの1つは、ポリッシュエッチング工程であることができる。
【００２６】
ポリッシュエッチング工程は第二のエッチングの他のエッチング速度よりも高いエッチング速度で突起物を少なくとも部分的にエッチングすることができる。ポリッシュエッチング工程は、第二エッチングの他のエッチングよりも高いガス圧を使用して実施することができる。
ポリッシュエッチング工程はシリコン基板に埋め込まれたビアなどの特徴部を露出させるための本願出願人の米国特許出願第2015/0287637号に記載された方法と同様であってよく、又は、同一であってもよい。米国特許第2015/0287637号明細書の全内容を参照により本明細書に取り込む。
【００２７】
一般に、ポリッシュエッチング工程は最後の第二のエッチング工程として実施される。これは、プラズマエッチングプロセスの終わりに別個の第二のエッチング工程としてポリッシュエッチング工程を設けることによって達成されうる。あるいは、第一及び第二のエッチング工程は第二のプラズマエッチング工程が2つ以上の異なる第二のエッチングを含み、実行される第二のエッチングの最後がポリッシュエッチング工程であるように、第一及び第二のエッチング工程を交互に繰り返すことができる。
【００２８】
プラズマエッチングプロセスは基板の厚さを2.5ミクロン以下だけ低減させうる。
【００２９】
プラズマエッチングプロセスは基板の厚さを減少させる。第一のプラズマエッチング工程は低減の20％未満を占めることができる。
【００３０】
平滑化工程の前に、裏面は100nm以下の高さ変動を有するトポグラフィを有することができる。
【００３１】
平滑化工程は裏面が25nm以下の高さ変動を有するトポグラフィを有するように行われてもよい。
【００３２】
提供されるシリコン基板は裏面に周期的なスクラッチパターンを有することがある。平滑化の工程は周期的なスクラッチパターンを除去するように実施されうる。周期的なスクラッチパターンは、シリコン基板を研削するために以前に使用された研削プロセスによって付与される複数の溝を含むことがある。
【００３３】
基板はビアなどの埋め込み特徴部を含むことができる。この方法は平滑化工程の次の埋め込み特徴部露出プロセスを行う工程をさらに含むことができる。有利には、平滑化を行う工程と埋め込み特徴部露出プロセスを行う工程は、共通チャンバ内で逐次的に行われてよい。平滑化の工程と埋め込み特徴部露出プロセスの工程との間に、共通チャンバ内に基板を残して、共通チャンバ内に配置されたシリコン基板上で、逐次的な平滑化及び埋め込み特徴部露出プロセスを行うことが可能であることは、本発明のかなりの利点である。
【００３４】
突起物は、それ自体がシリコンの尖塔（spires）として現れることがある。
【００３５】
突起物は、それ自体が草状形態として現れることができる。
【００３６】
典型的には、シリコン基板はシリコンウエハである。任意の所望された直径のウエハを使用することができる。
【００３７】
一般に、提供されるシリコンの基板はその上に形成された1つ以上のデバイス構造を含む前面を有する。
【００３８】
本発明の第二の態様によれば、本発明の第一の態様による方法を使用してシリコン基板の表面を平滑化するための装置が提供され、該装置はプラズマエッチングプロセスを行うチャンバ、
第一のプラズマエッチング工程及び第二のプラズマエッチング工程を行うに適したプラズマを生成するための1以上のプラズマ生成デバイス、及び、
本発明の第一の態様による方法を行うように該装置を制御するように構成されたコントローラを含む。
【００３９】
本発明は上記に説明されてきたが、上述した特徴又は以下の記載、図面又は特許請求の範囲に記載されている特徴の任意の発明的組み合わせにまで広げた範囲である。例えば、本発明の第一の態様に関して記載した任意の特徴は第二の態様との組み合わせでも開示され、その逆も可である。
【００４０】
本発明は様々な方法で実施されてよく、例示のみとして、その実施形態を添付の図面を参照しながらここに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は本発明の１つの実施形態における工程を示す。
【図２】図２は研削されたシリコンウエハの表面の（a）画像及び（b）SEM顕微鏡写真を示す。
【図３】図３は突起物を生成する第一のエッチング工程後のシリコンウエハの表面の（a）二次元図及び（b）三次元図を示す。
【図４】図４は交互の第一のエッチング工程及び第二のエッチング工程を含む繰り返しエッチングプロセス後のシリコンウエハの表面の（a）二次元図及び（b）三次元図を示す。
【図５】図5（a）及び（b）は繰り返しエッチング処理後のシリコンウエハの断面のSEM顕微鏡写真を示す。
【図６】図６は（a）本発明のエッチング処理前の研削済みシリコンウエハの表面及び（b）本発明のエッチング処理後のシリコンウエハの表面の光学顕微鏡写真を示す。
【図７】図７はエッチングによるウエハの平滑化がビア露出プロセスと組み合わせられた実施形態を示す。
【００４２】
図１は本発明の方法における工程を示す。第一の工程100において、シリコン基板10は処理のために供給される。典型的に、シリコン基板はウエハである。基板10は研削によって薄くされた薄肉化基板である。この研削プロセスは表面粗さ12を付与する。本発明は、以下に記載されるプラズマエッチングプロセスを用いて表面粗さを平滑化する方法を提供する。
【００４３】
第一のプラズマエッチング工程110において、基板10の粗面はエッチングされて複数の突起物14を生じる。次いで、第二のエッチング工程120において、突起物はエッチバックされて、エッチングプロセスの開始前に薄肉化された基板の表面よりも滑らかな表面16を提供する。第一のエッチング工程110及び第二のエッチング工程120は1回のみ行って、エッチングプロセスが2つの別個のエッチング工程からなることができる。しかしながら、第一のエッチング工程及び第二のエッチング工程が交互に複数回繰り返されるループ状又は繰り返しエッチングプロセスを行うことも可能である。図１において、これはn回サイクルとして示されている。実行するサイクルの数nには基本的な制限はなく、これは、任意の所与のプロセス状況に対するプロセス最適化で決定される。
【００４４】
単なる例として、プロセス条件は、本発明の１つの実施形態についてここに説明される。この実施形態において、第一のエッチング工程及び第二のエッチング工程の両方はプロセスガスとしてSF6を使用する。これはプロセスの観点からは便利であるが、共通のプロセスガスを第一のエッチング工程及び第二のエッチング工程で使用することは必ずしも必要ではない。第一のエッチング工程において、SF6、酸素及び微量のアルゴンの酸素リッチ混合物が用いられる。RFバイアスは印加されず、250mTorrという比較的高い圧力が使用される。 第一のエッチング工程は等方性である。第二のエッチング工程において、SF6、アルゴン及び微量の酸素の混合物は使用される。RFバイアスは印加され、20mTorrという実質的により低い圧力が使用される。プロセス条件を表１に示す。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
本例において、RF源電力、ガス流速及びガス圧はすべてループ間で同じままである。しかしながら、それらは異なるループに対して異なり、又は、プロセスの合計時間にわたって変化してもよい。表1はこのプロセスに使用される幾つかの典型的なプロセス条件を単に詳述するだけである。例えば、ループ処理はより低い電力及び/又はガス流速条件に適用することができる。
【００４７】
ループ時間は、初期粗さに対して最適比を得るように選択することができる。典型的なループ時間は第一のエッチング工程に関して30秒、第二のエッチング工程に関して10秒である。しかしながら、ループ時間に関して2秒から600秒の範囲は実用的であると考えられる。使用されるRFバイアス電力は連続レベル、又は、パルス状であることができる。RF源電力及びガス流速などの他のパラメータは連続的レベル、又は、パルス状であることができる。個々のエッチング工程のプロセス時間及びバイアス電力は全プロセス時間の関数として変化することもできる。このプロセスは本発明を実施するために明細書に提供された教示を用いて適合されうる公知のエッチングツールを使用して実施することができる。出願人のペガサスエッチングモジュールはこのように適合させることができる。
【００４８】
研削されたシリコンウエハを本発明に従って処理し、その表面特性を分析した。これらの実験には直径300mmのシリコンウエハを用いた。やってくる研削済みウエハの表面粗さを、Zygo白色光干渉計を用いて、そしてウエハの切断片を使用してSEM（走査型電子顕微鏡）により特性化した。図2（a）において、研削工程後のシリコンウエハの光学外観を見ることができる。図2（b）において、SEM顕微鏡写真は約47nmの範囲でウエハ表面の研削跡を明確に示している。約100nm以下の局所粗さを有するウエハはうまく処理されている。表面上の周期溝は明確に認識できる。これらの溝は研削プロセス中に付与される。溝は肉眼で見ることができ、重要なことに、従来の検査装置で見ることができる。これは、表面粗さを改善するために、特に溝のパターンを低減し又は除去するための工程をとらない限り、疑似欠陥検出を引き起こす可能性がある。
【００４９】
図3（a）及び（b）は第一のエッチング工程を実施した後のウエハ表面を示す。この工程は粗面化工程と考えることができ、複数の突起物の生成をもたらす。これは、図3において、この場合に、約30nmの高さのシリコンの多数の細い尖塔として見ることができる。特徴部を強調するために、これらの測定は延長された5分の粗面化工程の後に行われた。これにより、シリコン表面に「草で覆われたような」外観が与えられる。「草で覆われたような」表面の形成は、研削によって以前に作られた規則的なスクラッチパターンを乱すことができるメカニズムである。第二のエッチング工程は粗面化された表面の減少によって表面をポリッシュするブレイクスルー工程と考えることができる。
【００５０】
初期表面粗さに応じて可変回数のループでこのプロセスを繰り返すことにより、視覚的に平滑な（目に見えるスクラッチがない）表面を作り出す。図4（a）及び（b）は、プロセスの多数のループを受けた後のウエハ表面を示す。視認可能なシリコンの尖塔はなく、粗さは依然として約20nmであるが、研削によって生じた溝は合体し、眼に見えるスクラッチはない。上述したとおり、研削痕をプロセス欠陥と誤認する自動検査装置を通過させるためにこの光学的に滑らかな表面が必要があるので、この基準を選択した。図2（b）（150kX）で使用されたものと同等の拡大率でのエッチング後の表面のSEM断面を図5（a）及び（b）に示す。これらの画像は<14nmの高さのトポグラフィを有する実質的に特徴（構造）のない表面を示す。初期研削パターンは劇的に低減し、鏡面ウエハ表面をもたらし、反射性が高められていた。
【００５１】
図6（a）及び（b）はエッチング平滑化プロセスが使用される前及びその後のウエハの表面トポグラフィの光学顕微鏡写真を示す。これは、表面上のスクラッチのランダム化が目に見えるスクラッチを排除していることを確認する。このプロセスの結果として、標準自動検査装置は処理された研削表面を欠陥品であると誤認しない。
【００５２】
典型的には、エッチングプロセスを使用して約2ミクロンのシリコンを除去し、第一の（草状物形成）エッチング工程により約0.3ミクロンを除去する。>1.2mm/分のエッチング速度が達成可能である。しかしながら、これらの値は代表的な値に過ぎない。本発明により提供される平滑化はまた、基板に対して幾らかの応力除去を提供することも可能である。
【００５３】
特定の理論又は推測に拘束されることを望まないが、我々は、マイクロマスキングによる表面粗面化工程の間に突起物が形成されるものと考える。さらに、我々は、マイクロマスキング特徴部は本質的に非ポリマーであり、硫黄含有化合物によって引き起こされると考える。RFバイアスをほとんど又は全く伴わない酸素リッチ環境で比較的高圧で操作することにより、プラズマ化学物質は非ポリマーであると考えられる。このことは、マイクロマスキング特徴部の密度を制御するために好ましいレジメであるとも考えられる。エッチング工程は、より低い圧力及びArとカップリングしたRFバイアスを使用して、マイクロマスキング材料を除去し、シリコンを除去するためのSF6を提供するのを助ける。
【００５４】
上述のように、第一のエッチング工程及び/又は第二のエッチング工程に関連するエッチング条件は、プラズマエッチングプロセスが進むにつれて変化しうる。当業者は、限りない数の変形が可能であることを認識し、一般に、プラズマエッチングプロセスは任意の所与の最終用途及びシステムに最もよく適合するように選択される。また、ループ内で、第一のプラズマエッチング工程は2つ以上の異なる第一のエッチングを含むことができ、第一のエッチングの各々は異なる関連エッチング条件を有する。追加的に又は代わりに、ループ内で、第二のプラズマエッチング工程は2つ以上の異なる第二のエッチングを含むことができ、第二のエッチングの各々は異なる関連エッチング条件を有する。非限定的な例において、本発明の方法は、各ループが第一のエッチング1A、第二のエッチング2A、第一のエッチング1B及び第二のエッチング2Bから構成され、この順序で行われるn個のループを含むことができる。エッチング1A及び1Bは一緒になって第一のプラズマエッチング工程を構成し、エッチング2A及び2Bは一緒になって第二のプラズマエッチング工程を構成する。第二のエッチングの1つ（好ましくは第二のエッチング2B）は、第二のエッチングの他のエッチング速度よりも高いエッチング速度で突起物をエッチングするポリッシュエッチング工程であってよい。他の変形（より少ない又はより多いエッチングを含むループを使用する）は当業者に示唆される。ポリッシュエッチング工程は、本出願人の特許出願US2015/0287637に記載された方法と同様又は同一であってよい。一般に、ポリッシュエッチング工程は最後の第二のエッチング工程として実施される。
【００５５】
図7は、基板がビアなどの埋め込み特徴部を含む本発明の有利な態様を示す。この態様において、基板表面の平滑化はビア露出プロセスと組み合わされ、すべての工程は単一のプロセスツールの単一のチャンバ内で実施される。これは重要な処理上の利点を提供する。第一の工程700において、薄肉化されたシリコン基板は処理のために供給される。第一のプラズマエッチング工程710では、基板の粗面がエッチングされて複数の突起物14を形成する。第二のエッチング工程720では、突起物がエッチバックされて、エッチングプロセスの開始前の薄肉化された基板の表面より平滑である表面を提供する。次いで、プロセス730は同じチャンバ内で実施され、そこで、シリコンは除去されて、埋め込み特徴部を露出させる。埋め込み特徴部を露出させるための適切なプロセスの例は、本願出願人の特許出願US2015/0287637に記載されており、その全内容を参照により本明細書中に取り込む。
【図１】
2018110217.tif 000004
【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】
2018110217.tif 000009
【図７】
2018110217.tif 000010
【外国語明細書】
2018110217000001.pdf