(57)【要約】  二酸化ケイ素層を、ＢＤＥＡＳおよびオゾン等の酸素含有ガスを含むプロセスガスを用い、基板の上に堆積する。二酸化ケイ素層は、レジスト層を包含する耐エッチング性スタックの一部であることができる。他の変形において、二酸化ケイ素層は、貫通孔の中に堆積されて、スルーシリコンビアのための酸化物のライナを形成する。【選択図】図２Ｇ
2013534046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に多層耐エッチング性スタックを形成する方法であって、
（ａ）互いから間隔を置いた複数のレジストフィーチャを有するパターン形成されたレジスト層を形成するステップと、
（ｂ）（ｉ）パターン形成されたレジスト層を有する基板をプロセスゾーンの中に設置し、（ｉｉ）ＢＤＥＡＳおよび酸素含有ガスを含むプロセスガスをプロセスゾーンの中に導入することにより、パターン形成されたレジスト層のレジストフィーチャの上に二酸化ケイ素層を堆積するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
レジストフィーチャが、上面、側壁、およびそれらの間に間隔を置く間隙を含み、前記（ｂ）が、前記レジストフィーチャの上面および側壁を覆う二酸化ケイ素層を堆積するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記（ｂ）が、二酸化ケイ素層の側壁の厚さ（Ｔｓ）の、二酸化ケイ素層の上部の厚さ（Ｔｔ）に対する比率が、約０．９５：１から約１：１であるように、レジストフィーチャの上面および側壁を覆う二酸化ケイ素層を堆積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（ｂ）が、基板を７０℃未満の温度に維持するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記酸素含有ガスがオゾンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ガスがプロセスゾーンの直上の混合ゾーンの中で混合するように、別個のガスコンジットを通るＢＤＥＡＳおよび酸素含有ガスを導入するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
混合ゾーンを少なくとも９０℃の温度に維持するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
電子回路の製造において用いられる中間的な製品であって、
（ａ）基板と、
（ｂ）上面および側壁を有する間隔を置いた複数のレジストフィーチャ、ならびにレジストフィーチャの間に間隔を置く間隙を有する、基板の上のパターン形成されたレジスト層と、
（ｃ）レジストフィーチャの上面および側壁を偏差が５％未満の厚さで覆う、パターン形成されたレジスト層のレジストフィーチャに等角の二酸化ケイ素層と
を含む、製品。
【請求項９】
前記二酸化ケイ素層が、ＢＤＥＡＳ由来の二酸化ケイ素層である、請求項８に記載の製品。
【請求項１０】
基板の上に二酸化ケイ素層を堆積するための基板処理装置であって、
（ａ）基板を受け取るための基板支持体を含むプロセスチャンバと、
（ｂ）オゾンを発生することが可能なオゾン発生装置と、
（ｃ）ＢＤＥＡＳの蒸気を発生するためのＢＤＥＡＳ気化器と、
（ｄ）混合されたＢＤＥＡＳおよびオゾンをプロセスゾーンの中に放出する前にプロセスゾーンの直上の混合ゾーンの中でＢＤＥＡＳおよびオゾンが混合するように、ＢＤＥＡＳの蒸気を受け取るための第１のガスコンジット、およびオゾンを受け取るための第２のガスコンジットを有するガスマニホールドを含むプロセスガス分配器と
を含む、装置。
【請求項１１】
混合ゾーンを少なくとも９０℃の温度に加熱するためのヒータを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
（ａ）シリコンプレートの中に、側壁、および底部の壁を含む複数の貫通孔をエッチングするステップと、
（ｂ）（ｉ）複数の貫通孔を有するシリコンプレートをプロセスゾーンの中に提供し、（ｉｉ）ＢＤＥＡＳおよび酸素含有ガスを含むプロセスガスをプロセスゾーンの中に導入して、貫通孔の側壁および底部の壁の上に二酸化ケイ素層を堆積することにより、貫通孔の側壁および底部の壁の上に二酸化ケイ素層を堆積するステップと
を含む、スルーシリコンビアの製造方法。
【請求項１３】
前記（ａ）が、少なくとも約１０：１のアスペクト比を有する貫通孔をエッチングするステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記酸素含有ガスがオゾンを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板を２００℃未満の温度に維持するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電子回路の製造における二酸化ケイ素層の堆積に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路、ディスプレイ回路、メモリ回路および電力回路等の電子回路は、携帯性および計算能力を増大させるために、ますます小型化されつつある。二酸化ケイ素層は、電子回路の能動および受動フィーチャを作り込む様々な用途に用いられる。ある用途では二酸化ケイ素層は、例えば、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  ｒｅｓｉｓｔ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」と題され１９９９年１月２０日に出願された、Ｒｅｉｎｂｅｒｇらへの米国特許第６，１３６，５１１号において開示されているような多層耐エッチング性スタックの製造において用いられ、その全体は本明細書に参照により組み込まれる。代表的な多層スタックは、ベースのレジスト層と、下にあるベースのレジストを保護するための役目をする二酸化ケイ素の中間のスペーサ層と、光、Ｘ線または電子のエネルギー等のエネルギーに感受性がある上部のイメージングレジスト層とを含む。高解像度のパターンは、リソグラフィプロセスを用いて薄いイメージングレジスト層において作り出すことができる。その後に、このパターンは、多層スタックを作り出すために、下にあるスペーサおよびレジスト層に転写される。しかし、下にあるフォトレジスト層を損傷または腐食することのなく、フォトレジスト層の上に二酸化ケイ素のスペーサ層を形成することは困難である。これは、従来の二酸化ケイ素層が、多くの場合２００℃を超える温度で堆積されるためである。このような温度では、下にあるフォトレジスト層は、フォトレジストの上に二酸化ケイ素を堆積するために用いられるプラズマ中の活性な酸素イオンにより腐食される。二酸化ケイ素の堆積温度を下げることにより、フォトレジストの損傷は低減可能であるが、低温の堆積プロセスは、非等角の二酸化ケイ素層を堆積させることが多い。さらに、Ｏ−２、ＯＨ−またはＣｌ−２等の、プラズマ中の活性なラジカルは、フォトレジスト層の感光性の構造を改えて、パターニングの結果を悪化させることがある。このように、低温で、またはレジスト層を損傷または腐食することなく、レジスト層の上に二酸化ケイ素のスペーサのコーティングを堆積させることは困難である。
【０００３】
別の用途では、二酸化ケイ素層は、種々の垂直に積み重ねられたシリコンプレートにおいて、能動および受動フィーチャを電気的に接続するために用いられるスルーシリコンビア（ＴＳＶ）の製造に用いられる。ＴＳＶの製造方法において、貫通孔が、シリコンプレート中にエッチングされ、導電体で充填されて、垂直の相互接続のアクセス構造としての役割を果たす。そのような構造において、二酸化ケイ素層は、貫通孔の中に金属含有材料が堆積する前に、貫通孔の壁に沿うように用いることができる。二酸化ケイ素ライナは、例えば、絶縁層、拡散バリア、気密シール、耐湿性、或いはさらにその他の役割を果たすことができる。しかし、ＴＳＶフィーチャを製造するプロセスにおいて、複数のシリコンプレートは、２００℃を超える温度では流動し劣化する可能性のある接着剤で、互いに接合される。従来の二酸化ケイ素プロセスは、より高い温度で稼働するため、ＴＳＶの製造には使用できない。
【０００４】
このような欠点およびその他の欠点を含む様々な理由により、二酸化ケイ素層を堆積する様々な方法が開発されているにもかかわらず、二酸化ケイ素の堆積方法の改良が常に追及されている。
【発明の概要】
【０００５】
基板の上に多層耐エッチング性スタックを形成する方法は、互いから間隔を置いた複数のレジストフィーチャを有するパターン形成されたレジスト層を形成することと、（ｉ）パターン形成されたレジスト層をもつ基板をプロセスゾーンの中に設置し、（ｉｉ）ＢＤＥＡＳおよび酸素含有ガスを含むプロセスガスをプロセスゾーンの中に導入することにより、パターン形成されたレジスト層のレジストフィーチャの上に二酸化ケイ素層を堆積することとを含む。
【０００６】
電子回路の製造において用いられる中間的な製品であって、この中間的な製品は、基板と、基板上にパターン形成されたレジスト層であって上面および側壁並びにレジストフィーチャの間に間隙を有する複数のレジストフィーチャを有するパターン形成されたレジスト層と、パターン形成されたレジスト層のレジストフィーチャと等角な二酸化ケイ素層であってレジストフィーチャの上面および側壁を偏差が５％未満の厚さで覆う等角な二酸化ケイ素層とを含む。
【０００７】
上面および側壁を有する間隔を置いた複数のレジストフィーチャ、ならびにレジストフィーチャの間に間隙を有する、パターン形成されたレジスト層を有する基板をプロセスゾーンの中において受け取るための基板支持体と、オゾンを発生することが可能なオゾン発生装置と、ＢＤＥＡＳの蒸気を発生するためのＢＤＥＡＳ気化器と、混合されたＢＤＥＡＳおよびオゾンをプロセスゾーンの中に放出する前にプロセスゾーンの直上の混合ゾーンの中でＢＤＥＡＳおよびオゾンが混合するように、ＢＤＥＡＳの蒸気を受け取るための第１のガスコンジット、およびオゾンを受け取るための第２のガスコンジットを有するガスマニホールドを含むプロセスガス分配器とを含む基板処理装置により、基板の上に二酸化ケイ素層が堆積される。
【０００８】
スルーシリコンビアの製造方法は、シリコンプレートの中において、側壁および底部の壁を含む複数の貫通孔をエッチングすることを含む。二酸化ケイ素層は、複数の貫通孔を有するシリコンプレートをプロセスゾーンの中に提供し、ＢＤＥＡＳおよび酸素含有ガスを含むプロセスガスをプロセスゾーンの中に導入することにより、貫通孔の側壁および底部の壁の上に堆積される。
【０００９】
本発明のこれらの機能、態様および利点は、以下の説明、添付した特許請求の範囲、および本発明の例を例示する付属の図面を参照することで、より良く理解されるであろう。しかし、それぞれの機能は、単に特定の図面の状況においてだけではなく、概して本発明において用いることができると理解されるべきであり、本発明は、これらの機能の任意の組合せを包含する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】多層耐エッチング性スタックの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、基板の上にレジスト層が形成される。
【図１Ｂ】多層耐エッチング性スタックの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、レジスト層をパターンの照射に曝露される。
【図１Ｃ】多層耐エッチング性スタックの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、リソグラフィプロセスにおいて、互いから間隔を置いた複数のレジストフィーチャを有するパターン形成されたレジスト層が作られる。
【図１Ｄ】多層耐エッチング性スタックの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、プロセスゾーンの中でパターン形成されたレジスト層のレジストフィーチャの上へ等角の二酸化ケイ素層が堆積される。
【図１Ｅ】多層耐エッチング性スタックの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、基板の上に多層耐エッチング性スタックを有する基板が包含される。
【図２Ａ】基板の中のスルーシリコンビアの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、基板の上のパターン形成されたレジスト層を示す。
【図２Ｂ】基板の中のスルーシリコンビアの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、シリコンプレートの中に貫通孔がエッチングされる。
【図２Ｃ】基板の中のスルーシリコンビアの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、貫通孔の中に等角の二酸化ケイ素層が堆積される。
【図２Ｄ】基板の中のスルーシリコンビアの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、シリコンプレートの中において、貫通孔の底部の壁の上に堆積された二酸化ケイ素がエッチングにより取り除かれる。
【図２Ｅ】基板の中のスルーシリコンビアの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、シリコンプレートの中の貫通孔の中に金属含有材料が堆積される。
【図２Ｆ】基板の中のスルーシリコンビアの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、基板を裏返し、表面を化学機械研磨する。
【図２Ｇ】基板の中のスルーシリコンビアの製造における種々の処理段階での基板の断面模式図で、貫通孔の中の金属含有材料の露出したコンタクト領域を有するスルーシリコンビアが包含されている。
【図３Ａ】化学気相堆積のプロセスチャンバである基板処理チャンバの実施形態の模式図である。
【図３Ｂ】図２Ａのチャンバのための気化器を含むガス供給システムの実施形態の概略側面図である。
【図３Ｃ】図２Ａのチャンバのためのバブラーを含むガス供給システムの概略側面図である。
【図４】ＢＤＥＡＳおよびオゾンを用いて堆積された二酸化ケイ素層のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルのグラフである。
【図５】遠隔プラズマで発生された酸素のプロセスにおいて、およびオゾンのプロセスにおいてエッチングして取り去られた、基板の上のブランケットフォトレジスト層の厚さを示すグラフである。
【図６Ａ】リソグラフィプロセスにおいて形成されたレジストフィーチャの断面形状を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図６Ｂ】レジストフィーチャの上に堆積された等角の二酸化ケイ素層の走査電子顕微鏡写真である。
【図７】レジストフィーチャの上に堆積された二酸化ケイ素層の透過電子顕微鏡写真である。
【図８】分類されているように、上部、貫通孔の断面全体、下部および中部の部分を示す、ＢＤＥＡＳで堆積された二酸化ケイ素層を有するＴＳＶフィーチャの断面の走査電子顕微鏡写真である。
【図９】分類されているように、貫通孔の、上部、中部および底部の角、ならびに底部の平坦な部分を示す、従来のＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相堆積）で堆積された二酸化ケイ素層を有するＴＳＶフィーチャの断面の走査電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
基板の上に現行のプロセスにより堆積された二酸化ケイ素層は、種々の用途を有する。基板は、例えば、（ｉ）シリコンウエハ、ゲルマニウムウエハもしくはシリコンゲルマニウムウエハ等の半導体ウエハ、（ｉｉ）ガリウムヒ素等の化合物半導体ウエハ、または（ｉｉｉ）ホウリンケイ酸塩ガラス、リンケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、ポリマー、および他の材料を包含しうる、ガラスまたはポリマーパネル等の誘電体パネル、であってもよい。基板１２は、図１Ａにおいて示されるように、１つまたは複数の層１５も包含することができ、金属含有の、誘電性の、または半導性の材料から作製され得る。層１５は、基板１２の中に、または基板１２の表面上に位置付けられた、集積回路、ディスプレイ部品、光電池部品、トランジスタ、および同様のもの等の、単一の連続的な層、セグメント化された層、または種々の能動または受動フィーチャを表すことができる。
【００１２】
基板１２の上に多層耐エッチング性スタック１０を製造するために有用なプロセスの代表的な実施形態を、図１Ａから１Ｅにおいて例示する。レジスト層１４は、図１Ａにおいて示されるように、基板１２の上に形成される。一般に、レジスト層１４は、すでに基板１２の上にある層１５の上に堆積される。しかし、レジスト層１４は、基板１２の上に直接的に形成されてもよい。レジスト層１４はパターン形成されて、レジストフィーチャ２６の間にある層１５の露出した部分を通ってエッチングすることにより基板１２の上の下層１５にパターンを転写するための、耐エッチング性フィーチャとしての役目をするレジストフィーチャ２６を有する、パターン形成されたレジスト層２４を形成する。
【００１３】
ある変形において、レジスト層１４は、フォトンまたは光に感受性がある材料に限定されず、感光性、電子感受性、Ｘ線感受性、および他の照射１８に感受性がある材料であることができる、照射に感受性がある材料であるフォトレジスト層１６である。ある変形において、フォトレジスト層１６は、光に感受性があるポジフォトレジストまたはネガフォトレジストである。ポジレジストは、光に曝露された部分のフォトレジストがフォトレジストの現像液に可溶となり、曝露されない部分がフォトレジストの現像液に不溶のままであるものである。ネガレジストは、光に曝露された部分のフォトレジストがフォトレジストの現像液に不溶となり、曝露されない部分がフォトレジストの現像液により溶解されるものである。フォトレジスト層１６は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ），ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）、フェノールホルムアルデヒド樹脂、ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）およびノボラック樹脂（フェノールホルムアルデヒド樹脂、およびエポキシ系ネガフォトレジストであるＳＵ−８）等のフォトレジスト材料であることができる。レジスト層１４は、Ｈｏｅｃｈｓｔ  ＡＺ  ４６２０、Ｈｏｅｃｈｓｔ  ＡＺ  ４５６２、Ｓｈｉｐｌｅｙ  １４００−１７、Ｓｈｉｐｌｅｙ  １４００−２７、Ｓｈｉｐｌｅｙ  １４００−３７およびＳｈｉｐｌｅｙ  Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒから入手可能である。ある変形において、フォトレジスト層１６は、約２０から約５００ｎｍ、例えば、約５０から約２００ｎｍ、あるいは約１２０から１５０ｎｍの厚さに形成される。
【００１４】
レジスト層１４は、ディップコーティングまたはスピンコーティングにより、液体として塗布され得る。スピンコーティングプロセスにおいて、液体のレジストは、基板１２の表面上に分取される一方で、基板１２は、乾燥するまで急速に回転される。スピンコーティングプロセスは、しばしば、約２０から約３０秒間、約３０００から約７０００ｒｐｍの回転速度で実行される。レジストのコーティングには、スピンコーティングされたレジスト層を加熱して、スピンオンされたレジストから溶媒を蒸発する、基板１２へのレジストの接着を改善する、あるいはレジスト層１４をアニールしてスピンコーティング中に導入される剪断応力を低減する軟化焼成プロセスが続く。軟化焼成は、熱対流、赤外線またはホットプレートのオーブン等のオーブンの中で行われ得る。軟化焼成のための一般的な温度範囲は、約８０から約１００℃である。別の例として、照射に感受性がある、ポリマー膜等の乾燥した膜が塗布されることもある。乾燥した膜は、膜の性質に応じて焼成または硬化される必要があってもよく、またはなくてもよい。
【００１５】
その後に、例えばフォトレジスト層１６を含むレジスト層１４は、例えば図１Ｂにおいて示されるように、マスク２０を通って照射源１９により提供されるパターンの照射１８に曝露される。マスク２０は、照射１８をマスクの一部を通って選択的に透過させて、交差する線または弧の照射パターンを形成させるパターンに対応する、孔２２（図示する）または透明な部分（図示しない）を有するプレート２１であることができる。マスク２０は、従来の方法により製造される。
【００１６】
ある変形において、フォトレジスト層１６は、ジアゾナフトキノン等の感光性の材料である。照射源１９により、水銀ランプ等の、３００ｎｍ未満、例えば、約２４８ｎｍの波長を有する紫外光が提供される。ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）を含むフォトレジスト層１６は、約３００ｎｍから約４５０ｎｍの波長を有する光を強く吸収する。
【００１７】
別の変形において、フォトレジスト層１６は、ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）およびノボラック樹脂（フェノールホルムアルデヒド樹脂）の混合物をベースとしたポジフォトレジストである。このフォトレジスト層のために適切な照射源１９は水銀灯であり、水銀灯からＩ線、Ｇ線およびＨ線を含む光を提供するように設定される。
【００１８】
なお別の変形において、フォトレジスト層１６は、０．１マイクロメートルから２ミリメートルの範囲の厚さにわたって回転されまたは広げられ、標準的なコンタクトのリソグラフィで処理されることがある粘性のポリマーであるＳＵ−８を含む。好都合にも、このフォトレジスト層１６は、２０以上である高い（フィーチャの高さの幅に対する比率である）アスペクト比を有するレジストフィーチャ２６をパターン形成するために用いられ得る。この変形において、照射源１９により、１９３ｎｍの波長を有する紫外光が提供される。
【００１９】
もっと別の変形において、フォトレジスト層１６は、電子に感受性がある材料を含み、照射源１９は、電子ビーム源である。電子ビームリソグラフィは、通常、とりわけ電子ビーム曝露のためのフォトレジスト材料に依存する。従来の電子ビームリソグラフィの技術および材料が用いられ得る。
【００２０】
図１Ｃにおいて示されるように、レジスト層１４は照射１８に曝されて、レジスト層１４の中にパターンを作り出した後に、曝露されたレジスト層１４は現像されて、互いから間隔をおいた複数のレジストフィーチャ２６を有するパターン形成されたレジスト層２４を形成する。現像のステップにおいて、照射に曝露されたフォトレジスト層１６は、曝露された部分と曝露されていない部分とを入れ込む現像液で処理されて、パターン形成されたレジスト層２４を形成する。現像液は、曝露されたレジスト層１４の中で化学反応を開始し、レジストがポジレジストであるかネガレジストであるかに応じて、フォトレジスト層１６の曝露されていない部分または曝露された部分が現像液の中に溶解する。適切な現像液には、炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウム等の塩基の希釈溶液が包含される。例えば、現像液は、炭酸ナトリウム一水和物（Ｎａ２ＣＯ３．Ｈ２Ｏ）もしくは炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、水酸化ナトリウム、またはそれらの混合物の１％溶液であることができる。自動化されペーハー制御されたフィードアンドブリード式の現像も、１０．５に設定されたペーハーの水準で用いられ得る。レジスト層１４は、選択された現像液の中において浸漬または噴霧することにより現像されることもある。現像後に、レジストフィーチャ２６をもつ基板１２は、濯ぎおよび乾燥されて、現像液が基板１２から除去された後に現像が継続しないことを確実にする。
【００２１】
次のステップにおいて、図１Ｄおよび１Ｅにおいて示されるように、二酸化ケイ素層２８は、パターン形成されたレジスト層２４のレジストフィーチャ２６の上に堆積されて、多層耐エッチング性スタック１０を形成する。多層スタック１０は、上面３０および側壁３２を有し、レジストフィーチャ２６の間に間隔を置く間隙３４も有するレジストフィーチャ２６を含む。二酸化ケイ素層２８は、二酸化ケイ素層の側壁の厚さ（Ｔｓ）の、二酸化ケイ素層の上部の厚さ（Ｔｔ）に対する比率が約０．９５：１から約１：１、あるいは１：１であり、Ｔｔの、二酸化ケイ素層の底部の厚さ（Ｔｂ）に対する比率が、約０．９５：１から約１：１、あるいは１：１でもあるように、レジストフィーチャ２６の上面３０および側壁３２、ならびにレジストフィーチャ２６の間に間隔を置く間隙３４を覆う連続的な層を形成する。約５％未満のＴｔおよびＴｓの間の厚さの違い、ならびに１％未満のＴｔおよびＴｂの間の違いは、優れた予想外の結果であった。等角の二酸化ケイ素層２８により、３００ｍｍのシリコンウエハを含む基板全体において、５％未満、あるいは３％未満の偏差の厚さを有する層でレジストフィーチャ２６が連続的に覆われた。等角の二酸化ケイ素層２８により、下にあるレジストフィーチャ２６の形状および寸法が保護される。これにより、パターン形成されたレジスト層２４が、基板１２の上のパターン形成されたレジスト層２４の下方の層１５を通ってエッチングするための次のプロセス中に、限界寸法等のより正確な寸法を維持することを可能になる。層１５は、誘電性の、金属含有の、または半導性の材料の層、あるいはディスプレイまたはウエハの一部であることができる。等角の二酸化ケイ素層２８により、特に、レジスト層１４がポリマー材料を含むときに、次の堆積またはエッチングのプロセスにおけるバーンオフまたは酸化から、下にあるレジスト層１４が保護される。
【００２２】
別の代表的な実施形態において、図２Ａから２Ｇにおいて示されるように、二酸化ケイ素層２８は、シリコンプレート２５を含む基板１２の中におけるスルーシリコンビア（ＴＳＶ）の製造において用いられる。ある一般に用いられる製造方法において、例えば、図２Ａにおいて示されるように、シリコンプレート２５はキャリア２７の上に搭載される。シリコンプレート２５は、シリコンの層等の様々な形態、例えば、キャリア２７の上に堆積された単結晶シリコン、多結晶シリコンの層を含む薄いシリコンウエハ、または結晶性もしくはアモルファスのシリコンの他の形態を有することができる。スルーシリコンビア（ＴＳＶ）４５を製造するステップ中に、シリコンプレート２５は、例えば、ガラス、ポリマー、セラミック、またはシリコンウエハまたは他の材料から作製されるもの等の半導体プレートであることができるキャリア２７により支持される。ある実施形態において、キャリア２７は、約４００から約８００ミクロン（例えば、約７００ミクロン）の厚さを有するシリコンウエハであり、シリコンプレート２５は、約５０から約５００ミクロン（例えば、約１００ミクロン）の厚さを有するより薄いシリコンウエハである。接着層２９により、シリコンプレート２５はキャリア２７に接合される。適切な接着層２９には、例えば、熱可塑性接着剤、例えば、ＵＶ硬化性または熱硬化性の熱可塑性樹脂が包含される。適切な熱可塑性樹脂には、ミネソタ州の３Ｍ  Ｃｏｒｐ．により製造されたＢＲＥＷＥＲ（商標）等の炭化水素ポリマーが含まれる。特定の熱可塑性樹脂は、約３５０℃未満、例えば、２５０℃あるいは２００℃等の温度で流動し硬化する。
【００２３】
ＴＳＶ４５を製造するために、シリコンプレート２５がガラスのキャリア２７に接合された後に、複数の貫通孔３１がシリコンプレート２５を通ってエッチングされる。図２Ａにおいて示されるように、エッチングプロセスの前に、従来のレジストおよびリソグラフィのプロセスが用いられて、複数のレジストフィーチャ３５をシリコンプレート２５の上に形成する。エッチングプロセスにおいて、図２Ｂにおいて示されるように、上にあるパターンのレジストフィーチャ３５を有するシリコンプレート２５を含む基板１２は、プロセスゾーン４２ａの中に設置され、シリコンのエッチングガス３６に曝露されて、レジストフィーチャ３５の間に間隔をおいてある、シリコンプレート２５の露出したシリコンの表面３８をエッチングする。ある実施形態において、エッチング剤ガスは、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）およびヘキサフルオロプロピレン（Ｃ３Ｆ６）を含む。シリコンのエッチングプラズマは、約１００ワットから約１０，０００ワットの電力の水準で、プロセスゾーン４２ａの周りのプロセス電極に１３．６ＭＨｚの周波数の電流を印加することにより持続されて、基板１２をエッチングする。
【００２４】
図２Ｂにおいて示されるように、エッチングプラズマにより、シリコン露出部３８がエッチングされて、シリコン露出部３８において複数の貫通孔３１が形成される。概して、貫通孔３１は、実質的に垂直であり、シリコンプレート２５の大部分、あるいはシリコンプレート２５の全部を通って延在する。ある実施形態において、貫通孔３１がエッチングされて、少なくとも約１０：１、あるいは約１０：１から約１５：１のアスペクト比（フィーチャの幅により割った高さの比率）をもつ孔を形成する。この実施形態において、貫通孔３１は、約４ミクロンから約５０ミクロンの直径を有していた。エッチングプロセスの後に、従来のレジストのアッシングおよびストリッピングのプロセスを用いて、例えば、残余のレジストをアッシングするための酸素含有プラズマを用い、基板１２の上に残った残余のレジスト材料を除去する。
【００２５】
その後に、図２Ｃにおいて示されるように、二酸化ケイ素層２８が貫通孔３１の中に堆積されて、貫通孔３１の側壁３９および底部の壁４１、ならびにシリコンプレート２５の表面３８を覆う。堆積プロセス中に、チャンバ４０は、約５から約２００Ｔｏｒｒ、あるいは約１０から１００Ｔｏｒｒの圧力に維持される。約１００から約５０００ｍｇｍ、あるいは約３００から約３０００ｍｇｍの流量のＢＤＥＡＳと、約２００から約２０，０００ｓｃｃｍ、あるいは約２０００から約１２，０００ｓｃｃｍの流量の酸素ガスとを含む堆積ガスが、チャンバ４０の中に導入される。酸素含有ガスは、例えば、Ｏ２もしくはＯ３（オゾン）であることができる、またはＯ２を提供してＯ３（オゾン）を形成することができる。温度は、堆積中において、１８０℃以下に維持され得る。好都合にも、この堆積プロセスにおいて用いられる低いプロセス温度により、キャリア２７をシリコンプレート２５に接合するために用いられる接着剤のリフロー温度未満である２００℃未満の温度で、貫通孔３１の中に等角の二酸化ケイ素層２８が堆積され得る。さらに、本プロセスにより、従来のプロセスを用いて低温で行うことが困難である等角の二酸化ケイ素層２８の堆積が可能になる。二酸化ケイ素層２８は、貫通孔３１の側壁３９を電気的に絶縁するための役目をする。
【００２６】
二酸化ケイ素層２８の堆積の後に、基板１２に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスを受けさせて、貫通孔３１の底部の壁４１の上に形成された二酸化ケイ素層２８をエッチングして取り去る。このプロセスにおいて、図２Ｄにおいて示されるように、基板１２は、プロセスチャンバ４０ｂの中に設置され、フッ素含有ガス等の酸化物エッチング剤ガス３７のプラズマを用いる従来の酸化物エッチングプロセスが、チャンバ４０ｂのプロセスゾーン４２ｂの中に導入されて、貫通孔３１の底部の壁４１の上の二酸化ケイ素層２８をエッチングして取り去る。
【００２７】
その後に、金属堆積プロセスを用いて、貫通孔３１の中に金属含有材料４７を堆積する。ある実施形態において、図２Ｅにおいて示されるように、従来の電気化学的プロセスを用いて、貫通孔３１の中に金属を電気メッキする。このプロセスにおいて、基板１２は、適切な金属含有イオンを含有する電気メッキ浴の中に浸漬される。基板１２は、例えば、カソードとして荷電され、アノード（図示しない）等の別の電極が、電気メッキ浴の中に設置される。生成する電流により、貫通孔３１の中に金属イオンが堆積されて、金属含有材料４７が構築される。電気メッキプロセスの前に、金属含有材料４７の金属原子と同じ金属原子を含有するシード層を、貫通孔３１の表面上に物理的気相堆積により堆積することができる。加えて、チタンまたはタンタルの層等のバリア層を堆積して、金属イオンの拡散を防止することもできる。電気メッキプロセスの代わりに、物理的気相堆積等の従来の金属堆積プロセスを用いて、貫通孔３１の中に金属含有材料４７と堆積することもできる。適切な金属含有材料４７には、アルミニウム、銅、金、チタン、タングステン、ならびにそれらの合金および化合物が包含される。
【００２８】
金属含有材料４７の堆積の後に、図２Ｆに示されるように、基板１２を裏返し、従来の化学機械研磨法を用いて、シリコンプレート２５の表面３８の上に堆積された過剰な金属含有材料４７を磨き取る。化学機械研磨のステップは、全部の金属含有材料４７が磨き去られるまで実行される。研磨プロセスを用いて、シリコンプレート２５の表面３８においてなお残った残余の二酸化ケイ素層２８をすべて除去することもできる。結果として、金属含有材料４７の上部の部分がこのとき露出されて、接点としての役目をする。
【００２９】
二酸化ケイ素層２８は、多層スタック１０の一部として堆積され、または側壁３９の上に堆積され、ＴＳＶ４５は熱ＣＶＤプロセスを用いる。熱ＣＶＤにより二酸化ケイ素層２８を堆積するために用いられ得る基板処理チャンバ４０の実施形態は、図３Ａにおいて例示される。チャンバ４０は、代表的なチャンバとして提供されるが、当業者に明らかな他のチャンバも用いられ得る。したがって、本発明の範囲は、本明細書において説明される代表的なチャンバに限定されるべきではない。
【００３０】
堆積法において、ＢＤＥＡＳ（ビス（ジエチルアミノ）シランであり、式ＳｉＨ２（ＮＣ２Ｈ５）２を有することができる）を含むプロセスガスが、二酸化ケイ素層２８のためのシリコン源として好都合に用いられる。理論的なシミュレーションおよび実験を用いて、酸素含有ガスと組み合わせた前駆体ガスとしてＢＤＥＡＳを選択した。この前駆体の独特の態様は、パターン形成されたレジスト層２４のレジストフィーチャ２６、もしくは接着剤層２９、または基板１２の上の他の室温の材料を損傷する、過剰な量の反応性のラジカルまたはイオンを発生することなく、二酸化ケイ素層２８の堆積を可能にすることである。理論的なシミュレーションモデルにより、ＢＤＥＡＳ前駆体は、堆積プロセス中に直接または遠隔のプラズマの形成を必要とすることなく、比較的低い温度で、控えめな生成熱とともに、Ｏ−ラジカルまたはＯ３ラジカルのいずれかにより酸化され得ることが予測される。反応障壁の計算による、ＢＤＥＡＳの可能な酸化反応の経路は、以下の通りである。
【化１】
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【００３１】
このプロセスにおいて、パターン形成されたレジスト層２４、またはＴＳＶ４５のための貫通孔３１をもつ基板１２は、処理チャンバ４０のプロセスゾーン４２の中に設置される。ＢＤＥＡＳおよび酸素含有ガスを含むプロセスガスがプロセスゾーン４２の中に提供されて、基板１２の上に二酸化ケイ素を堆積する。液体のＢＤＥＡＳは、いろいろな方法により処理チャンバ４０に提供され得る。ある方法において、ＢＤＥＡＳの液体気化器２１０および噴射バルブ２１１を含むガス供給システム２００を用いて、プロセスチャンバ４０に、ガスライン２８８を通り、キャリアガスにより、液体の形態で輸送されるＢＤＥＡＳを提供する。液体気化器２１０は、液体流量計２２３を経て液体ＢＤＥＡＳ源２２５に結合された噴射バルブ２１１を含む。液体ＢＤＥＡＳ源２２５は、液体ＢＤＥＡＳを噴射バルブ２１１に押し出し、供給するために用いられる、ヘリウム源等のそれぞれの加圧ガス源２２９に結合される。別個のキャリアガス源２３３により、噴射バルブ２１１にキャリアガスが供給され、質量流量コントローラ２３９についての制御を可能にし、詰まり検出の目的のために質量流量コントローラ２３９の温度を監視することを可能にするシステムコントローラに、同様に接続され制御される質量流量コントローラ２３９によりキャリアガスの流量が制御されている。
【００３２】
稼働中において、ヘリウム等の不活性キャリアガスは、キャリアガス源２３３から流動して、気化器２１０の中において提供される処理液体を気化する。気化器２１０の内外への流動は、ガス供給ライン２８８の上に、気化器２１０の上流および下流の両方に位置するバルブ２８９、２９０により制御される。とりわけ、上流の閉止バルブ２８９により、気化器２１０へのガスライン２８８を通るキャリアガスの流動が制御される。最終バルブ２９０は、気化器２１０から下流に、供給ライン２８８の出口の前に位置し、気化器２１０からプロセスチャンバ４０のガス分配器７２へのキャリアガス／気化された液体の混合物の流動を管理するために用いられ得る。ガス源２３３からのキャリアガスの流量は、質量流量コントローラ２３９を用いて所望の流量に設定される。
【００３３】
図３Ａ〜３Ｂを参照して説明されるように、気化されたＢＤＥＡＳおよびヘリウムの混合物を、噴射バルブ２１１の出口２１７から、最終バルブ２９０および分流バルブ２９１を通り、プロセスチャンバ４０に流す気化器２１０の中において、処理液体は気化される。気化器２１０は、ＢＤＥＡＳ液体等の処理液体を投入するための処理液体入口２１３と、不活性キャリアガスを投入するためのキャリアガス入口２１５と、気化された処理液体／キャリアガスの混合物を出すための出口２１７を有する従来の噴射バルブ２１１とを含む。それぞれの噴射バルブ２１１の内部において、処理液体入口２１３は、処理液体入口２１３、キャリアガス入口２１５および出口２１７が交わる中心領域２２１につながるオリフィス２１９に終端がくる。噴射バルブ２１１は、従来、当技術分野において公知であるように、オリフィス２１９および中心領域２２１の相対的な大きさ、ならびに処理液体およびキャリアガスの流動の、圧力、流量および相対的な方向により、中心領域２２１の区域内部における圧力低下が引き起こされるように構成される。この圧力低下により、処理液体入口２１３に供給される処理液体は、処理液体が処理液体入口２１３から、オリフィス２１９を通り、中心領域２２１に通過するときに気化する。処理液体入口２１３は、噴射バルブ２１１に進む処理液体の流量を制御する液体流量計（ＬＦＭ）２２３に結合される。液体流量計２２３も、ライン２２７を経て、加圧ヘリウムの缶等の加圧ガス源２２９に同様に結合される、気化器２１０の内部の液体ＢＤＥＡＳ源２２５に結合される。
【００３４】
稼働中において、加圧ヘリウムの流動により、処理液体は、処理液体ＢＤＥＡＳ源２２５から、ライン２２７を通り、液体流量計２２３に追いやられる。液体流量計２２３は、処理液体が液体流量計２２３から、処理液体入口２１３およびオリフィス２１９を通り、噴射バルブ２１１の中心領域２２１に進むときに、処理液体の流量を制御する。ヘリウム等の、キャリアガス源２３３からの加圧キャリアガスは、キャリアガス入口２１５を通り、中心領域２２１の中に流動する。処理液体は、処理液体が中心領域２２１に入ったときに、処理液体がオリフィス２１９から中心領域２２１に進むときに受ける圧力減少に起因して、気化しキャリアガスと混合する。結合して気化された処理液体／キャリアガスは、噴射バルブ２１１から、出口２１７を経て、プロセスチャンバ４０に流動する。
【００３５】
別の方法において、図３Ｃにおいて示されるように、ＢＤＥＡＳは、液体ＢＤＥＡＳを含むバブラー３３６を通るキャリアガスをバブリングし、キャリアガスによりプロセスチャンバ４０に輸送されるＢＤＥＡＳ蒸気とともにキャリアガスを流動することにより提供される。キャリアガスは、バブラー３３６を通ってバブリングされて、プロセスチャンバ４０のガス分配器７２に、気化されたＢＤＥＡＳの形態の液体を輸送する。バブラー３３６は、液体ＢＤＥＡＳを保持することが可能である容器３３７と、キャリアガス源３３９からの加圧ガスとして提供されるキャリアガス源３３９のための入口管３４５と、輸送されたＢＤＥＡＳとともにキャリアガスを放出するための出口管３４６とを含む。適切なキャリアガス源３３９には、圧縮されたヘリウムまたはヘリウムおよびアルゴン等の他のガスの混合物の缶が含まれる。バブラー３３６を通ってバブリングされたときに、キャリアガスにより、気化されたＢＤＥＡＳ、あるいは液体前駆体の一部が、チャンバ４０に輸送される。ＢＤＥＡＳのために適切な質量流量は、約２００から約２０００ｍｇ／ｍｉｎ、あるいは約５００から約１０００ｍｇ／ｍｉｎである。適切なキャリアガスには、不活性ガス、またはＢＤＥＡＳと非反応性であるガスが包含される。ある変形において、図３Ａにおいて示されるように、キャリアガスにより、液体前駆体が加熱および気化されるプロセスゾーン４２の上方の混合ゾーン４３に液体前駆体が輸送される。そのような流量のＢＤＥＡＳを発生するために、キャリアガスは、約１００から約５０００ｍｇｍ、あるいは約５００から約３０００ｓｃｃｍの流量で、バブラー３３６を通ってバブリングされる。
【００３６】
いろいろな種類の酸素含有ガスが、堆積プロセスにおいて用いられ得る。例えば、酸素含有ガスには、オゾン、酸素、またはそれらの混合物が包含され得る。酸素含有ガスのために適切な流量は、約２００から約２０，０００ｓｃｃｍ、あるいは約２０００から約１０，０００ｓｃｃｍである。ある変形において、酸素含有ガスはオゾンを含む。好都合にも、オゾンガスは、Ｏ−２等の酸素ラジカルを発生せず、結果的に、フォトレジスト層１６等のレジスト層１４の酸化および腐食に寄与しない。オゾンにより、酸素のガスまたはプラズマから発生されるラジカルより、フォトレジスト層１６との反応性が実質的に低いＯ−３ラジカルが発生される。オゾンは、酸素等の酸素含有ガスを、オゾン発生装置を通って通過させることにより発生され得る。適切なオゾン発生装置には、マサチューセッツ州、アンドーバー、ＭＫＳ，ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能であるＭＫＳ  ８４０３等のオゾン発生器が含まれる。オゾンが用いられるときに、オゾンについての体積流量は、オゾンを作製するために用いられる酸素含有ガスの体積流量と同じであり、約２００から約２０，０００ｓｃｃｍである。ある変形において、ＢＤＥＡＳの、オゾン等の酸素含有ガスに対する適切な比率は、約０．００５：１から約５０：１、あるいは約０．０５：１から約１５：１である。この比率により、ＳｉＯ２、またはＳｉｘＯｙ等の他の化学量論比の中であることができる、堆積された二酸化ケイ素層２８の化学量論が制御される。比率により、二酸化ケイ素層２８の中に共堆積される炭素の量も制御される。
【００３７】
混合ゾーン４３を含むガス分配器７２は、ＢＤＥＡＳおよび酸素含有ガスを混合するために用いられ得る。この変形において、ＢＤＥＡＳおよび酸素含有ガスは、別個の流動の経路を通って導入されるので、ガスは、プロセスゾーン４２の直上の混合ゾーン４３の中において混合する。混合ゾーン４３により、プロセスソーン４２の中へのこれらのガスの導入前における、これらのガスの望ましくない反応が防止される。混合ゾーン４３は、混合ゾーン４３の温度を制御することにより、所定の温度でのプロセスガスの混合も可能にする。ある変形において、混合ゾーン４３は、少なくとも約９０℃、あるいは少なくとも約１２０℃の温度に維持される。この温度は、抵抗加熱電気ヒータ、ランプ、または他のヒータ等のヒータを用いて混合ゾーンを積極的に加熱することにより達成される。
【００３８】
堆積プロセス中に、基板１２は、ＢＤＥＡＳおよび酸素含有ガスの間の反応を促進するために、比較的低い温度に維持されて、基板１２の上に二酸化ケイ素層２８を堆積することができる。ある変形において、基板１２は、特に、レジスト層１４がポリマー性フォトレジスト層であるときに、基板１２の上のレジスト層１４を損傷しないために十分低い温度に維持される。十分低い温度は、７０℃未満、あるいは５０℃未満である。しかし、レジスト層１４が熱に感受性がある場合には、ＢＤＥＡＳの堆積プロセスは、なお低い温度（例えば室温）でさえ行われ得る。好都合にも、熱または温度に支援された反応により、フォトレジスト層１６にあり得る損傷を回避するためにいかなるプラズマも使用することなく、気相反応が促進される。
【００３９】
プロセスゾーン４２の中のガス圧力は、約１から約６０Ｔｏｒｒ、あるいは約２から約１０Ｔｏｒｒ、あるいは約４Ｔｏｒｒに維持される。ガス圧力は、スロットルバルブ、ならびに粗引きポンプおよびターボ分子ポンプ等の排気ポンプを含むガス排気部９０により制御され得る。
【００４０】
ここで図３Ａを参照すると、概して、チャンバ４０は、シリコンウエハ等の基板１２を処理するために適切な化学気相堆積チャンバであり、適切なチャンバは、カリフォルニア州、サンタクララ、Ａｐｐｌｉｅｄ  ＭａｔｅｒｉａｌｓのＰｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）ＳＥ型チャンバである。チャンバ４０は、天井５２、側壁５４および底部の壁５６を包含し、プロセスゾーン４２を囲む、囲み壁４８を含む。チャンバ４０は、プロセスゾーン４２の周りに囲み壁４８の少なくとも一部に沿ったライナ（図示しない）も含むことができる。３００ｍｍのシリコンウエハを処理するために、チャンバは、一般に約２０，０００から約３０，０００ｃｍ３、より一般には約２４，０００ｃｍ３の体積を有する。
【００４１】
プロセスのサイクル中に、基板支持体５９が低くされ、基板１２が、入口ポート６２を通って通過され、ロボットアーム等の基板輸送具６４により支持体５８の上に設置される。基板支持体５８は、ローディングおよびアンローディングのためのより低い位置と、基板１２の処理のための調整可能なより高い位置との間を移動することができる。基板支持体５８は、密封された電極４４ａを包含して、チャンバ４０の中に導入されるプロセスガスからプラズマを発生することができる。基板支持体５８は、冷却または加熱されて、流体循環熱交換器、ヒータ、加熱ランプ、チラーであることができる熱交換器６８により所望の温度を維持することもできる、または基板温度はプラズマ自体により維持され得る。例えば、熱交換器６８は、基板支持体の上の基板１２を２００℃未満の温度に維持するように適合され得る。基板１２は、ガス分配器７２の面板７４の近くに基板を上げることにより加熱されてもよい。基板支持体５８は、一般に、基板１２を受け取るための受け取り面を有し、チャンバ環境から電極４４ａを保護する、セラミックおよび／または金属の構造を含む。使用中において、高周波（ＲＦ）電圧が電極４４ａに印加され、直流（ＤＣ）電圧が熱交換器６８に印加される。基板支持体５８の中の電極４４ａは、基板１２を支持体５８に静電気的に留めるためにも用いられ得る。基板支持体５８は、支持体５８の上の基板１２の周縁を少なくとも部分的に囲う１つまたは複数の環（図示しない）も含むことができる。
【００４２】
基板１２を基板支持体５８の上にローディングした後に、支持体５８は、ガス分配器７２の面板７４により近い処理位置に上げられて、基板および面板の間に所望の間隔を置く間隙の距離、ｄｓを提供する。間隔を置く距離は、約２ｍｍから約５０ｍｍであることができる。ガス分配器７２の面板７４は、基板１２全体に均一にプロセスガスを分散するために、プロセスゾーン４２の上方に位置付けられる。ガス分配器７２は、第１および第２のプロセスガスの２つの独立した流れを、混合ゾーン４３にガス流を導入する前にガス流を混合することなく、別個に供給することができるガスマニホールド７３も包含することができる。例えば、第１のガス流は、ＢＤＥＡＳ等のシリコン含有前駆体ガスを供給することができ、第２のガス流は、オゾン等の酸素前駆体ガスを供給することができる。これにより、ＢＤＥＡＳ等のシリコン含有前駆体ガスは、酸素含有ガスから別個の流動経路を有して、ガスがチャンバ４０の混合ゾーン４３および／またはプロセスゾーン４２に達するまでにガスを前もって混合することを回避することが可能になる。面板７４は、プロセスガスが通って通過することを可能にするガス孔７６を有する。面板７４は、一般に、電圧または電位の印加を可能にすることにより、チャンバ４０の中における電極４４ａとしての役目をするように、金属で作製される。適切な面板７４は、陽極処理コーティングをもつアルミニウムから作製され得る。
【００４３】
基板処理チャンバ４０は、第１および第２のプロセスガスをガス分配器７２に供給するための第１および第２のガス供給源８０ａ、ｂも含み、ガス供給源８０ａ、ｂは、それぞれ、ガス源８２ａ、ｂと、１つまたは複数のガスコンジット８４ａ、ｂと、１つまたは複数のガスバルブ８６ａ、ｂとを含む。例えば、ある変形において、第１のガス供給源８０ａは、ガス源８２ａからガス分配器７２の第１の入口７８ａに第１のプロセスガスを供給するための第１のガスコンジット８４ａおよび第１のガスバルブ８６ａを含み、第２のガス供給源８０ｂは、第２のガス源８２ｂからガス分配器７２の第２の入口７８ｂに第２のプロセスガスを供給するための第２のガスコンジット８４ｂおよび第２のガスバルブ８６ｂを含む。ある変形において、第１のガス供給源８０ａは、ＢＤＥＡＳ源を含む第１のガス源８２ａを包含することができ、第２のガス供給源８０ｂは、オゾン源を含む第２のガス源８２ｂを包含することができる。ＢＤＥＡＳは、前述のように、液体気化器２１０またはバブラー３３６により供給され得る。ＢＤＥＡＳがシリコン含有ガスとして用いられるときに、ガス分配器７２の面板７４は、ガス分配器７２の面板７４を、前駆体の気相反応を促進するために十分高い温度に加熱するためのヒータ７５を包含することもできる。ヒータ７５は、抵抗加熱電気ヒータ、ランプ、流体熱交換器、または他のヒータであることができる。適切な温度には、例えば約１６０℃等の、少なくとも約１２０℃、あるいは少なくとも約１４０℃が含まれる。
【００４４】
場合によって、プロセスガスは、電磁エネルギー（例えば高周波電圧エネルギー）をプロセスガスに結合することによりエネルギーが付与されて、プロセスガスからプラズマを形成することができる。しかし、いくつかの用途において、特に、プロセスガスがＢＤＥＡＳを含むとき、またはレジスト層が酸素含有プラズマイオンにより酸化されることがあるポリマー性レジストであるときには、プロセスガスにエネルギーが付与されないことが好ましい。プロセスガスにエネルギーを付与するために、（ｉ）ガス分配器７２、天井５２またはチャンバ側壁５４であることができる第１の電極４４ａと、（ｉｉ）支持体５８の中の電極４４ｂとの間に電圧が印加される。電極対４４ａ、ｂ全体に印加された電圧は、プロセスゾーン４２の中のプロセスガスにエネルギーを容量結合する。一般に、電極４４ａ、ｂに印加される電圧は、高周波で発振する交流電圧である。概して、高周波は、約３ｋＨｚから約３００ＧＨｚの範囲を対象とする。本出願の目的のために、低い高周波は、約１ＭＨｚ未満、より好ましくは約１００ｋＨｚから１ＭＨｚ（例えば、約３００ｋＨｚの周波数）のものである。また、本出願の目的のために、高い高周波は、約３ＭＨｚから約６０ＭＨｚ、より好ましくは１３．５６ＭＨｚのものである。選択された高周波電圧は、約１０Ｗから約１０００Ｗの電力水準で、第１の電極４４ａに印加され、第２の電極４４ｂは一般に接地される。しかし、用いられる特定の高周波の範囲、および印加される電圧の電力水準は、堆積されるべき材料の種類に依存する。
【００４５】
チャンバ４０は、チャンバ４０からの消費されたプロセスガスおよび副生成物を除去し、プロセスゾーン４２の中の所定の圧力のプロセスガスを維持するために、ガス排気部９０も含む。ある変形において、ガス排気部９０は、プロセスゾーン４２から消費されたプロセスガスを受け取るポンプ輸送チャネル９２、排気口９４、スロットルバルブ９６、および１つまたは複数の排気ポンプ９８を包含して、チャンバ４０の中のプロセスガスの圧力を制御する。排気ポンプ９８には、１つまたは複数のターボ分子ポンプ、クライオポンプ、粗引きポンプ、２つ以上の機能を有する組合せ機能のポンプが包含され得る。チャンバ４０は、チャンバ４０の中にパージガスを供給するために、チャンバ４０の底部の壁５６を通る入口のポートまたは管（図示しない）も含むことができる。パージガスは、一般に、入口ポートから、基板支持体５８を通り過ぎ、環状のポンプ輸送チャネルに、上に流動する。パージガスは、基板支持体５８および他のチャンバ部品の表面を、処理中に望ましくない堆積から保護するために用いられる。パージガスは、望ましい様式でプロセスガスの流動に影響を及ぼすためにも用いられ得る。
【００４６】
コントローラ１０２は、チャンバ４０の稼働および稼働パラメータを制御するためにも提供される。コントローラ１０２は、例えば、プロセッサおよびメモリを含むことができる。プロセッサは、メモリの中に記憶されたコンピュータプログラム等のチャンバ制御ソフトウエアを遂行する。メモリは、ハードディスクドライブ、読取専用メモリ、フラッシュメモリ、または他の種類のメモリであることができる。コントローラ１０２は、フロッピー（登録商標）ディスクドライブおよびカードラック等の他の部品も含むことができる。カードラックは、シングルボードコンピュータ、アナログおよびデジタルの入力／出力のボード、インターフェースボード、およびステッパモータコントローラボードを含有することができる。チャンバ制御ソフトウエアには、特定のプロセスの、タイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、マイクロ波の電力水準、高周波数の電力水準、支持体の位置、および他のパラメータを指示する命令群を包含する。
【００４７】
チャンバ４０は、基板支持体５８の中の第１の電極４４ａ、およびチャンバの中の第２の電極４４ｂ等の、様々なチャンバ部品に電力を供給するために、電源１０４も含む。チャンバ電極４４ａ、ｂに電力を供給するために、電源１０４は、選択された高周波および所望の選択可能な電力水準を有する電圧を提供する高周波電圧源を含む。電源１０４は、単一の高周波電圧源、または高いおよび低い高周波の両方を提供する多数の電圧源を包含することができる。電源１０４は、ＲＦ整合回路を包含することもできる。電源１０４は、基板支持体５８の中において、しばしば静電チャックである、電極に静電荷を提供するための静電荷源をさらに含むことができる。熱交換器６８が基板支持体５８の内部に用いられるときに、電源１０４は、適当な制御可能な電圧を熱交換器６８に提供するヒータ電源も包含する。ＤＣバイアスが、ガス分配器７２または基板支持体５８に印加されるべきときに、電源１０４は、ガス分配器７２の面板７４の導電性金属の部分の接続されるＤＣバイアス電圧源も包含する。電源１０４は、他のチャンバ部品、例えば、チャンバ４０のモータおよびロボットのための電力源も包含することができる。
【００４８】
基板処理チャンバ４０は、チャンバ４０の内部で、部品の表面または基板１２の表面等の表面の温度を検出するための、熱電対または干渉計等の温度センサ（図示しない）も含む。温度センサは、例えば、基板支持体５８の中の抵抗加熱要素を制御することにより、次いで、処理チャンバ４０の温度を制御するために温度データを用いることができる、チャンバコントローラ１０２に温度センサのデータを伝達することが可能である。
【実施例】
【００４９】
以下の例示的な実施例により、本方法に従って堆積された二酸化ケイ素層２８の有効性および利点が論証される。二酸化ケイ素層２８を、基板１２の上に多層耐エッチング性スタック１０の一部として、およびシリコンプレート２５の中に形成されるＴＳＶフィーチャ４５の中の酸化物のライナとしても堆積した。本明細書において説明される構造および方法は、これらの例示的な実施例を参照することで、より良く理解されるであろう。しかし、本明細書において説明されるフィーチャのそれぞれは、単に特定の実施例において説明されなくとも、それ自体で、または任意の組合せで用いられ得ると理解されるべきである。このように、本明細書において提供される例示的な実施例は、本発明の範囲を限定するために用いられるべきではない。
【実施例１】
【００５０】
多層スタック
多層スタックの実施例については、反射防止コーティングの層１５を、いくつかの基板１２の上に最初に堆積した。これらの実験のいくつかについて、ＥＰＩＣ  ２１３５のフォトレジスト等のフォトレジスト層１６を約１９３ｎｍの厚さで含む、上にあるブランケットレジスト層１４を、基板１２の上の形成した。場合によって、レジストフィーチャ２６を、従来のリソグラフィプロセスでレジスト層１４から作製した。その後に、特定の実施例において、等角の二酸化ケイ素層２８を、ＢＤＥＡＳおよびオゾンを含むプロセスガスを用い、以下のプロセス条件、すなわち、キャリアガス流量４０００ｓｃｃｍで液体気化器により流量２０００ｍｇｍで発生したＢＤＥＡＳ、オゾン流量１０，０００ｓｃｃｍ、プロセスガス圧力４Ｔｏｒｒ、基板温度７０℃、および面板温度１６０℃で、レジストフィーチャ２６の上に堆積した。
【００５１】
上述のように堆積された二酸化ケイ素層２８のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを、図４に示す。グラフから見られるように、Ｓｉ−Ｏのシグナルのピークがかなり明確であり、低い強度のＳｉ−ＯＨのピークとともに検出された。堆積された二酸化ケイ素層２８の中のＳｉ−ＯＨの存在を、堆積圧力を低くすることにより低減することができると思われる。さらに、堆積された層の中のＳｉ−ＯＨ含有率を低くする、例えば、Ｓｉ−ＯＨのＳｉ−Ｏに対する比率を１０％未満（任意のＦＴＩＲ強度の単位）にすると、堆積された二酸化ケイ素層２８が、下にあるフォトレジスト層１６に、より等角になったことが認められた。より等角の二酸化ケイ素層２８は、レジストフィーチャ２６の形状に密接に追従し、均一な厚さの二酸化ケイ素でフィーチャの上面３０および側壁３２を覆った。堆積された二酸化ケイ素層の中におけるより高いＳｉ−ＯＨ含有率により、堆積された層がより流動可能になったことによって、層が、上面３０、側壁３２、および間隔を置く間隙３４を均一な様式で覆わなかったが、代わりに、間隔を置く間隙３４をより厚い層で充填した一方で、二酸化ケイ素のより薄い膜で上面３０および側壁３２を覆ったことが意味される。ＦＴＩＲスペクトルにおいて検出された少量の炭素が、堆積後のプラズマ処理により除去され得ることが、さらに決定された。また、二酸化ケイ素層２８の堆積速度は、プロセスガス圧力および面板温度等のプロセスパラメータを変えることにより調整可能であった。７０℃未満の基板温度（例えば、より低温の熱交換器を用いることによる）に基板１２を維持することにより、より低い堆積速度を提供することもできる。
【００５２】
ブランケットフォトレジスト層１６を含むレジスト層１４に対するいろいろな酸化の環境の効果を、基板１２の上のブランケットフォトレジスト層１６をいろいろな酸化の環境に曝露することにより決定した。図５において示されるように、基板１２を７０℃の温度に維持し、酸化プロセスにおいてエッチングして取り去られた、基板１２の上のブランケットフォトレジスト層１６の厚さを測定した。酸化の環境を実際の堆積プロセスと同じプロセス条件の下でシミュレートしたが、ＢＤＥＡＳをプロセスゾーン４２の中に導入しなかった。第１の実験において、Ｏ２またはＮ２Ｏ等の酸素含有ガスを、マイクロ波のエネルギーによる遠隔ゾーンの中の遠隔プラズマ源により活性化またはエネルギーを付与し、次いで、プロセスゾーン４２の中に導入して、遠隔でエネルギーが付与された酸素イオンをプロセスゾーン４２の中に提供した。第２の実験において、ＭＫＳ  ４８０３等のオゾン発生装置により発生されたオゾンガスを、プロセスゾーン４２の中に導入し、プラズマをオゾンガスから形成しなかった。これらの実験を行って、ＢＤＥＡＳの存在に起因して二酸化ケイ素を堆積させることなく、フォトレジスト層１６に対する酸化の環境の定量的な効果を推定した。遠隔プラズマ源により提供される酸素ラジカルにより、フォトレジスト層１６の実質的な量のエッチングが引き起こされることが認められた一方で、オゾンによりフォトレジスト層１６がエッチングまたは損傷されることは実質的になかった。この実験により、酸化物層を堆積するための酸化ガスとしてオゾンを用いることが望ましいと確認された。
【００５３】
二酸化ケイ素層２８を堆積するためにＢＤＥＡＳおよび酸素含有ガスを、低温で、９０℃未満の温度でさえ用いる堆積プロセスの利点は、堆積された二酸化ケイ素層２８の顕微鏡写真から明らかである。堆積プロセスの前のフォトレジスト層１６のレジストフィーチャ２６の断面形状の走査電子顕微鏡写真を、図６Ａに示す。そのようなフォトレジスト層１６の上に堆積されたＢＤＥＡＳ由来の二酸化ケイ素層２８を、図６Ｂに示す。堆積された二酸化ケイ素層２８が良好なステップカバレッジを示し、レジストフィーチャ２６を腐食、またはそうでなければ損傷することなく、レジストフィーチャ２６の上面３０および側壁３２の輪郭に追従したことが見られる。
【００５４】
レジストフィーチャ２６を覆った均一な厚さの二酸化ケイ素を示す同じ二酸化ケイ素層２８の透過電子顕微鏡写真を、図７に示す。写真により、堆積された二酸化ケイ素層２８がフィーチャ２６と等角であり、フィーチャ２６のフォトレジスト材料を損傷しなかったことも示される。これらの顕微鏡写真から、等角の二酸化ケイ素層２８により、レジストフィーチャ２６が連続的に覆われて、均一な厚さをもつ層が形成されたことが決定された。例えば、堆積された二酸化ケイ素層２８は、十分に等角であり、図６の写真から測定される、（図１Ｅにおいて示されるように）層の側壁の厚さ（Ｔｓ）の、上部の厚さ（Ｔｔ）に対する比率が、約０．９５：１から約１：１の範囲内、あるいは１：１であり、また、Ｔｔの、底部の厚さ（Ｔｂ）に対する比率が、約０．９５：１から約１：１の範囲内、あるいは１：１であった。
【００５５】
このデータにより、７０℃未満の温度で実行され得る、ＢＤＥＡＳを用いた堆積反応が、気相反応、および二酸化ケイ素の堆積を促進することが論証される。プラズマを用いないことにより、フォトレジスト層１６への酸化の損傷が、オゾンの形態の酸素イオンの存在下においてでさえ回避された。さらに、ＢＤＥＡＳ系プロセスにより、良好なステップカバレッジおよび二酸化ケイ素の等角の層が提供され、堆積速度等のパラメータは、特有の目標を提供するために容易に選択可能であった。このプロセスにより、７０℃未満の温度でも酸化物の膜が堆積され、これにより、リソグラフィプロセス等の多くのリソグラフィ関連の用途のためのこのプロセスの使用が、レジストフィーチャおよびエッチングされたフィーチャの限界寸法の収縮を低減し、ダブルパターニングを可能にする。
【実施例２】
【００５６】
スルーシリコンビア
別の実施例において、等角の二酸化ケイ素層を、シリコンプレートの中に形成されているＴＳＶの貫通孔を通る内側に堆積した。ＢＤＥＡＳおよびオゾンを含む堆積ガスを、以下のプロセス条件、すなわち、ヘリウムキャリアガス流量４０００ｓｃｃｍで液体気化器により流量２０００ｍｇｍで発生したＢＤＥＡＳ、１０，０００ｓｃｃｍの流量で提供したオゾン、堆積ガス圧力４Ｔｏｒｒ、および１８０℃に維持した基板を用いた。
【００５７】
シリコンウエハを通ってエッチングし、ＢＤＥＡＳ系プロセスを用いて堆積した二酸化ケイ素ライナを有する、ＴＳＶフィーチャ（または複数のフィーチャ）の貫通孔の断面のＳＥＭ顕微鏡写真を、図８に示す。貫通孔は、高さ約１００ミクロンおよび直径約９ミクロンで、約１１の高いアスペクト比を有していた。見られるように、二酸化ケイ素層により、少なくとも約１０：１の高いアスペクト比の孔についてでさえ、貫通孔の側壁、底部の壁、および底部の角の良好なカバレッジが提供された。ＢＤＥＡＳで堆積した二酸化ケイ素層は、１シグマの標準偏差で１パーセントの膜内均一性を示した。０．１６ミクロン未満の大きさの欠陥を数え、３０個未満であることが認められた。屈折率および屈折率の範囲は、１．４５±０．０１であった。堆積速度は、５５０オングストローム／ｍｉｎと良好であった。
【００５８】
対照的に、図９に、プラズマ増強化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスにより堆積された従来の二酸化ケイ素層を含むＴＳＶフィーチャの断面のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。顕微鏡写真は、分類されているように、貫通孔の中部および底部のものである。
【００５９】
本プロセスによっても、予想外の驚くべき結果が生じた。例えば、図８からのＢＤＥＡＳで堆積した二酸化ケイ素層の側壁のカバレッジ（側壁の厚さの上部の厚さに対する比率により定義される）を、図９におけるＰＥＣＶＤの二酸化ケイ素層についてのカバレッジと比べたときに、ＢＤＥＡＳで堆積した層による貫通孔の側壁の厚さでのカバレッジが、ＰＥＣＶＤの二酸化ケイ素のカバレッジより、一貫して良好であることを見出した。例えば、側壁の底部の角で、ＢＤＥＡＳのステップカバレッジが４６％であるのに対し、ＰＥＣＶＤの二酸化ケイ素層はわずかに３％であった。表１に、これらの結果と、ＢＤＥＡＳ由来の二酸化ケイ素層の驚くほど良好な特性を論証するための他のものとを示す。
【表１】
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【００６０】
本発明の例示的な実施形態を示し説明するが、当業者は、本発明を組み込み、本発明の範囲内でもある、他の実施形態を工夫することができる。そのうえ、「下方」、「上方」、「底部」、「上部」、「上に」、「下に」、「第１」および「第２」、ならびに他の相対的または位置的な用語は、図の中の代表的な実施形態について示され、互換性がある。したがって、添付した特許請求の範囲は、本発明を例示するために本明細書において説明される、好ましい変形、材料または空間的配置の記載に限定されるべきではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
2013534046.tif 000008
【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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