(57)【要約】      （修正有）【課題】透明性が高く、エッチング選択性が高く、アッシング可能なハードマスク（ＡＨＭ）を提供する。【解決手段】プラズマ化学気相成長チャンバ内に基板を配置する段階を備える成膜方法を開示する。炭素系の第１のアッシング可能ハードマスク（ＡＨＭ）層１０を基板上に成膜する。第１のＡＨＭ層の成膜時に、シリコン、シラン、ホウ素、窒素、ゲルマニウム、炭素、アンモニア、および、二酸化炭素から成る群から選択される少なくとも１つのドーパントでドープを行う。少なくとも１つのドーパントの原子濃度は、第１のＡＨＭ層の５％以上である。【選択図】図１Ａ
2012238846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ化学気相成長チャンバ内に基板を配置する段階と、
炭素系の第１のアッシング可能ハードマスク（ＡＨＭ）層を前記基板上に成膜する段階と、
前記第１のＡＨＭ層の成膜時に、シリコン、シラン、ホウ素、窒素、ゲルマニウム、炭素、アンモニア、および、二酸化炭素から成る群から選択される少なくとも１つのドーパントでドープを行う段階と
を備え、
前記少なくとも１つのドーパントの原子濃度は、前記第１のＡＨＭ層の５％以上である
成膜方法。
【請求項２】
前記第１のＡＨＭ層は、非晶質炭素を含む請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
プラズマエッチングアッシング材料で前記第１のＡＨＭ層にアッシングを実施する段階をさらに備える請求項１に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記プラズマエッチングアッシング材料は、フッ素を含まない請求項３に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記プラズマエッチングアッシング材料は、フッ素を含む請求項３に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記プラズマエッチングアッシング材料は、酸素および窒素を含む請求項３に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記プラズマエッチングアッシング材料は、水素、アンモニアおよび窒素を含む請求項３に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記基板は、
誘電体層、ポリ層および導電層のうち１つを含む層と、
前記層の上に配置されている第２のＡＨＭ層と
を有する請求項１に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記第１のＡＨＭ層は、前記基板の前記第２のＡＨＭ層上に成膜されている請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記第２のＡＨＭ層は、ノンドープ層である請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのドーパントの前記原子濃度は、前記第１のＡＨＭ層および前記第２のＡＨＭ層のうち５％以上７０％以下である請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記第１のＡＨＭ層の厚みは、前記第１のＡＨＭ層および前記第２のＡＨＭ層の厚みの合計のうち１０％以上９０％以下である請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記第１のＡＨＭ層上に第２のＡＨＭ層を成膜する段階をさらに備え、
前記第２のＡＨＭ層は、ノンドープ層である請求項１に記載の成膜方法。
【請求項１４】
前記第２のＡＨＭ層上に第３のＡＨＭ層を成膜する段階をさらに備え、
前記第３のＡＨＭ層は、シリコン、シラン、ホウ素、窒素、ゲルマニウム、炭素、アンモニア、および、二酸化炭素から成る群から選択される少なくとも１つのドーパントでドープされており、前記少なくとも１つのドーパントの原子濃度は、前記第１のＡＨＭ層のうち５％以上である請求項１３に記載の成膜方法。
【請求項１５】
プラズマ化学気相成長チャンバ内に基板を配置する段階と、
前記基板上に層を成膜する段階と、
前記層上に第１のアッシング可能ハードマスク（ＡＨＭ）層を成膜する段階と、
炭素系の第２のＡＨＭ層を前記第１のＡＨＭ層上に成膜する段階と、
前記第２のＡＨＭ層の成膜時に、シリコン、シラン、ホウ素、窒素、ゲルマニウム、炭素、アンモニア、および、二酸化炭素から成る群から選択される少なくとも１つのドーパントでドープを行う段階と
を備え、
前記少なくとも１つのドーパントの原子濃度は、前記第１のＡＨＭ層および前記第２のＡＨＭ層の５％以上である成膜方法。
【請求項１６】
前記層は、ポリ層、誘電体層および導電層のうち１つを含む請求項１５に記載の成膜方法。
【請求項１７】
前記第１のＡＨＭ層および前記第２のＡＨＭ層は、非晶質炭素を含む請求項１６に記載の成膜方法。
【請求項１８】
第１のプラズマエッチングアッシング材料で前記第１のＡＨＭ層にアッシングを実施する段階と、
第２のプラズマエッチングアッシング材料で前記第２のＡＨＭ層にアッシングを実施する段階と
をさらに備え、
前記第１のプラズマエッチングアッシング材料は、フッ素を含んでおらず、
前記第２のプラズマエッチングアッシング材料は、フッ素を含む請求項１５に記載の成膜方法。
【請求項１９】
前記第１のプラズマエッチングアッシング材料は、
酸素および窒素、ならびに、
水素、アンモニアおよび窒素
のうち一方の組み合わせを含む請求項１８に記載の成膜方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのドーパントの前記原子濃度は、前記第１のＡＨＭ層および前記第２のＡＨＭ層のうち５％以上７０％以下である請求項１５に記載の成膜方法。
【請求項２１】
前記第１のＡＨＭ層の厚みは、前記第１のＡＨＭ層および前記第２のＡＨＭ層の厚みの合計のうち１０％以上９０％以下である請求項１５に記載の成膜方法。
【請求項２２】
前記第２のＡＨＭ層上に第３のＡＨＭ層を成膜する段階をさらに備え、
前記第３のＡＨＭ層は、ノンドープ層である請求項１５に記載の成膜方法。
【請求項２３】
プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）チャンバと、
前記ＰＥＣＶＤチャンバ内に配置されているシャワーヘッドと、
基板を支持するべく、前記ＰＥＣＶＤチャンバ内に配置されているペデスタルと、
コントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記基板上に第１のアッシング可能ハードマスク（ＡＨＭ）層を成膜するための命令と、
前記第１のＡＨＭ層の成膜時に、シリコン、シラン、ホウ素、窒素、ゲルマニウム、炭素、アンモニア、および、二酸化炭素から成る群から選択される少なくとも１つのドーパントでドープを行うための命令と
を有しており、
前記少なくとも１つのドーパントの原子濃度は、前記第１のＡＨＭ層の５％以上である基板処理システム。
【請求項２４】
前記第１のＡＨＭ層は、非晶質炭素を含む請求項２３に記載の基板処理システム。
【請求項２５】
前記コントローラはさらに、フッ素を含むプラズマエッチングアッシング材料で、前記第１のＡＨＭ層にアッシングを実施するための命令を有する請求項２３に記載の基板処理システム。
【請求項２６】
前記コントローラはさらに、
酸素および窒素、ならびに、
水素、アンモニアおよび窒素
のうち一方と、
フッ素と
を含むプラズマエッチングアッシング材料で前記第１のＡＨＭ層にアッシングを実施するための命令を有する請求項２３に記載の基板処理システム。
【請求項２７】
前記基板は、
層と、
前記層上に配置されている第２のＡＨＭ層と
を含む請求項２３に記載の基板処理システム。
【請求項２８】
前記層は、誘電体層、ポリ層および導電層のうち１つを含む請求項２７に記載の基板処理システム。
【請求項２９】
前記第１のＡＨＭ層は、前記基板の前記第２のＡＨＭ層上に成膜されている請求項２７に記載の基板処理システム。
【請求項３０】
前記第２のＡＨＭ層は、ノンドープ層である請求項２７に記載の基板処理システム。
【請求項３１】
前記少なくとも１つのドーパントの前記原子濃度は、前記第１のＡＨＭ層および前記第２のＡＨＭ層のうち５％以上２５％以下である請求項２７に記載の基板処理システム。
【請求項３２】
前記第１のＡＨＭ層の厚みは、前記第１のＡＨＭ層および前記第２のＡＨＭ層の厚みの合計のうち１０％以上９０％以下である請求項２７に記載の基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、米国仮特許出願第６１／４７４，１１８号（出願日：２０１１年４月１１日）に基づく恩恵を主張する。当該仮出願の内容は全て、参照により本願に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、アッシング可能ハードマスク（ＡＨＭ）膜に関する。特に、炭素系ＡＨＭ膜を成膜するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書の背景技術の説明では、本開示が成された背景の概要を説明することを目的とする。本願で発明者として名前を挙げている人物の研究は、この「背景技術」セクションに記載されている限りにおいて、出願時に先行技術と認められない側面と同様に、本開示に対する先行技術と明示的または暗示的に認められるものではない。
【０００４】
アッシング可能ハードマスク（ＡＨＭ）膜は、半導体基板の処理時に利用されることが多い。例えば、ＡＨＭ膜は、基礎となる誘電体層、ポリ層、または、導電層の上方に成膜されるとしてよい。ＡＨＭ膜は、基礎層のエッチングを制御するために用いられるとしてよい。ＡＨＭ膜は、適切なプラズマエッチングアッシング材料を用いて後から剥離されるとしてよい。
【０００５】
従来のＡＨＭ膜は、エッチングレートを高くすることによってのみ高い透明性（低い減衰係数ｋ）が実現可能である。しかし、エッチングレートが高くなると、エッチング選択性が低くなってしまう。同様に、ＡＨＭ膜は、エッチングレートが低くなると、エッチング選択性が高くなるが、この場合には引張応力が高くなる傾向がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このセクションでは、本開示の要約を簡単に説明する。尚、本開示の範囲または特徴を全て網羅しているわけではない。
【０００７】
プラズマ化学気相成長チャンバ内に基板を配置する段階と、炭素系の第１のアッシング可能ハードマスク（ＡＨＭ）層を基板上に成膜する段階と、第１のＡＨＭ層の成膜時に、シリコン、シラン、ホウ素、窒素、ゲルマニウム、炭素、アンモニア、および、二酸化炭素から成る群から選択される少なくとも１つのドーパントでドープを行う段階とを備える成膜方法を開示する。少なくとも１つのドーパントの原子濃度は、第１のＡＨＭ層の５％以上である。
【０００８】
他の特徴を挙げると、第１のＡＨＭ層は、非晶質炭素を含む。当該方法は、プラズマエッチングアッシング材料で第１のＡＨＭ層にアッシングを実施する段階をさらに備える。プラズマエッチングアッシング材料は、フッ素を含まない。プラズマエッチングアッシング材料は、フッ素を含む。プラズマエッチングアッシング材料は、酸素および窒素を含む。プラズマエッチングアッシング材料は、水素、アンモニアおよび窒素を含む。
【０００９】
他の特徴を挙げると、基板は、誘電体層、ポリ層および導電層のうち１つを含み、誘電体層の上に第２のＡＨＭ層が配置されている。第１のＡＨＭ層は、基板の第２のＡＨＭ層上に成膜されている。第２のＡＨＭ層は、ノンドープ層である。少なくとも１つのドーパントの原子濃度は、第１のＡＨＭ層および第２のＡＨＭ層のうち５％以上７０％以下である。第１のＡＨＭ層の厚みは、第１のＡＨＭ層および第２のＡＨＭ層の厚みの合計のうち１０％以上９０％以下である。
【００１０】
プラズマ化学気相成長チャンバ内に基板を配置する段階と、基板上に層を成膜する段階と、層上に第１のアッシング可能ハードマスク（ＡＨＭ）層を成膜する段階と、炭素系の第２のＡＨＭ層を第１のＡＨＭ層上に成膜する段階と、第２のＡＨＭ層の成膜時に、シリコン、シラン、ホウ素、窒素、ゲルマニウム、炭素、アンモニア、および、二酸化炭素から成る群から選択される少なくとも１つのドーパントでドープを行う段階とを備える成膜方法を開示する。少なくとも１つのドーパントの原子濃度は、第１のＡＨＭ層および第２のＡＨＭ層の５％以上である。
【００１１】
他の特徴としては、層は、ポリ層、誘電体層および導電層のうち１つを含む。第１のＡＨＭ層および第２のＡＨＭ層は、非晶質炭素を含む。当該方法はさらに、第１のプラズマエッチングアッシング材料で第１のＡＨＭ層にアッシングを実施する段階を備える。第１のプラズマエッチングアッシング材料は、フッ素を含んでいない。当該方法はさらに、第２のプラズマエッチングアッシング材料で第２のＡＨＭ層にアッシングを実施する段階を備える。第２のプラズマエッチングアッシング材料は、フッ素を含む。
【００１２】
他の特徴としては、第１のプラズマエッチングアッシング材料は、酸素および窒素、ならびに、水素、アンモニアおよび窒素のうち一方の組み合わせを含む。少なくとも１つのドーパントの原子濃度は、第１のＡＨＭ層および第２のＡＨＭ層のうち５％以上７０％以下である。第１のＡＨＭ層の厚みは、第１のＡＨＭ層および第２のＡＨＭ層の厚みの合計のうち１０％以上９０％以下である。
【００１３】
プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）チャンバと、ＰＥＣＶＤチャンバ内に配置されているシャワーヘッドとを備える基板処理システムを開示する。ペデスタルは、基板を支持するべく、ＰＥＣＶＤチャンバ内に配置されている。コントローラは、基板上に炭素系の第１のアッシング可能ハードマスク（ＡＨＭ）層を成膜するための命令と、第１のＡＨＭ層の成膜時に、シリコン、シラン、ホウ素、窒素、ゲルマニウム、炭素、アンモニア、および、二酸化炭素から成る群から選択される少なくとも１つのドーパントでドープを行うための命令とを有している。少なくとも１つのドーパントの原子濃度は、第１のＡＨＭ層の５％以上である。
【００１４】
他の特徴を挙げると、第１のＡＨＭ層は、非晶質炭素を含む。コントローラはさらに、フッ素を含むプラズマエッチングアッシング材料で、第１のＡＨＭ層にアッシングを実施するための命令を有する。コントローラはさらに、酸素および窒素、ならびに、水素、アンモニアおよび窒素のうち一方と、フッ素とを含むプラズマエッチングアッシング材料で第１のＡＨＭ層にアッシングを実施するための命令を有する。
【００１５】
他の特徴を挙げると、基板は、誘電体層と、誘電体層上に配置されている第２のＡＨＭ層とを含む。第１のＡＨＭ層は、基板の第２のＡＨＭ層上に成膜されている。第２のＡＨＭ層は、ノンドープ層である。少なくとも１つのドーパントの原子濃度は、第１のＡＨＭ層および第２のＡＨＭ層のうち５％以上７０％以下である。第１のＡＨＭ層の厚みは、第１のＡＨＭ層および第２のＡＨＭ層の厚みの合計のうち１０％以上９０％以下である。
【００１６】
本明細書に記載する説明から他の適用可能性も明らかとなる。この「発明の概要」に記載した説明および具体例は、例示を目的とするのみであって、本開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
以下の詳細な説明および添付図面を参照しつつ本開示をより深く理解されたい。添付図面は以下の通りである。
【００１８】
【図１Ａ】本開示に係るドープＡＨＭ層を１以上備える基板を示す図である。
【図１Ｂ】本開示に係るドープＡＨＭ層を１以上備える基板を示す図である。
【図１Ｃ】本開示に係るドープＡＨＭ層を１以上備える基板を示す図である。
【００１９】
【図２】図１Ａの基板を製造する方法の一例を示す図である。
【００２０】
【図３Ａ】本開示に係るドープＡＨＭ層を１以上備える基板を示す図である。
【図３Ｂ】本開示に係るドープＡＨＭ層を１以上備える基板を示す図である。
【００２１】
【図４】図３Ａの基板を製造する方法の一例を示す図である。
【００２２】
【図５】ドープＡＨＭ層およびノンドープＡＨＭ層について、剥離処理時間の関数としてＡＨＭの厚みを示すグラフである。
【００２３】
【図６Ａ】ドープＡＨＭ膜を備える基板の処理を示す図である。
【図６Ｂ】ドープＡＨＭ膜を備える基板の処理を示す図である。
【図６Ｃ】ドープＡＨＭ膜を備える基板の処理を示す図である。
【図６Ｄ】ドープＡＨＭ膜を備える基板の処理を示す図である。
【図６Ｅ】ドープＡＨＭ膜を備える基板の処理を示す図である。
【図６Ｆ】ドープＡＨＭ膜を備える基板の処理を示す図である。
【００２４】
【図７】基板処理チャンバの一例を示す図である。
【００２５】
【図８】処理チャンバ用の制御システムを示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に記載する説明は、本質的に一例に過ぎず、開示内容、その応用または利用を制限するものではない。分かりやすく説明することを目的として、複数の図面にわたって同様の構成要素を特定する際に同じ参照番号を用いる。本明細書で用いる場合、「Ａ、ＢおよびＣのうち少なくとも１つ」という表現は、非排他的論理和を用いて（Ａ  ｏｒ  Ｂ  ｏｒ  Ｃ）の論理演算を意味するものと解釈されたい。方法を構成するステップは、本開示の原則を変更することなく、さまざまな順序で実行され得ると理解されたい。
【００２７】
本開示に係る炭素系のアッシング可能ハードマスク（ＡＨＭ）膜は、シリコン（Ｓｉ）、シラン（ＳｉＨ４）、ホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭素（Ｃ）、アンモニア（ＮＨ３）、二酸化炭素（ＣＯ２）、および、これらの組み合わせから成る群から選択される１以上のドーパントでドープすることによって形成される。ＡＨＭ膜をドープすることによって、到達すべきエッチングレートを低くすることができる。エッチングレートが低くなると、エッチング選択性が高くなる。
【００２８】
本明細書で説明するドープＡＨＭ膜はさらに、従来のＡＨＭ膜に比べて、透明性が高く、応力が小さい傾向がある。ドープＡＨＭ膜はさらに、アッシングが可能であり、フッ素を含むプラズマエッチングアッシング材料で容易に剥離することができる。これについては以下で詳細に説明する。また、ドープＡＨＭ膜は、通常のプラズマエッチングアッシング材料に対して選択性を持つ。
【００２９】
図１Ａから図１Ｃおよび図２を参照すると、１以上のＡＨＭ層を備える基板の例が図示されている。図１Ａでは、ドープＡＨＭ層１０が基板２０上に成膜されている。基板２０の外側層は、誘電体層、ポリシリコン（ポリ）層、導電層、または、その他のドープＡＨＭ層あるいはノンドープＡＨＭ層を含むとしてよい。ドープＡＨＭ層１０は、ＰＥＣＶＤ法で成膜されるとしてよいが、他の種類の方法を利用するとしてもよい。
【００３０】
１以上の層を追加で成膜するとしてもよい。一例に過ぎないが、図１Ｂでは、ノンドープＡＨＭ層２４がドープＡＨＭ層１０上に成膜されているとしてよい。当該基板は、ハードマスクとして反射防止層（ＡＲＬ）を用いてノンドープＡＨＭ層２４に開口を形成して、フッ素系プラズマエッチングアッシング材料または別の適切な材料を用いてドープＡＨＭ層１０にアッシングを実施する公知の技術に関して利点を持つ。
【００３１】
これに代えて図１Ｃでは、ノンドープＡＨＭ層２４は、ドープＡＨＭ層１０上に成膜するとしてよく、ドープＡＨＭ層２８はノンドープＡＨＭ層２４上に成膜するとしてよい。
【００３２】
想到し得るであろうが、他にもさまざまな層の構成が可能である。例えば、フォトレジスト層、反射防止層、および、その他の種類の層も利用するとしてよい。さらに他の変形も考えられる。
【００３３】
図２では、ＡＨＭを成膜する方法の一例を図示している。５０において、ドープＡＨＭ層１０を基板２０上に成膜する。ドーパントの原子濃度は、５％以上である。他の例を挙げると、ドーパントの原子濃度は、６％以上、７％以上、８％以上、９％以上または１０％以上である。一部の例を挙げると、ドーパントの原子濃度は、最高で２５％、５０％、７０％またはこれより高くてもよい。一部の例を挙げると、ドープレベルは、チャンバに供給される他の前駆体に対するドーパントの分圧によって制御されるとしてよい。５２において、１以上の任意の処理工程を実行する。５４において、ＡＨＭ層に対して、任意の適切な方法を用いてアッシングを実行する。
【００３４】
一部の例を挙げると、フッ素を含まないプラズマエッチングアッシング材料を用いて、ＡＨＭ層にアッシングを実行する。例えば、プラズマエッチングアッシング材料は、酸素および／または窒素を含むとしてよい。これに代えて、プラズマエッチングアッシング材料は、水素、アンモニアおよび／または窒素を含むとしてよい。他の例を挙げると、プラズマエッチングアッシング材料はさらに、フッ素を含む。例えば、酸素および窒素の組み合わせにフッ素を追加するとしてもよいし、または、水素、アンモニアおよび窒素の組み合わせに追加するとしてもよい。例えば、１．７％のＣＦ４をプラズマエッチングアッシング材料に追加するとしてよいが、他の前駆体および／または濃度を利用するとしてもよい。
【００３５】
以下では図３Ａ、図３Ｂおよび図４を参照すると、ドープＡＨＭ層の別の例が図示されている。図３Ａでは、ドープＡＨＭ層８０が、ドープされていない、または、ドープレベルが低い別のＡＨＭ層８４上に成膜される。本明細書で用いる場合、ＡＨＭ膜のドープレベルが低い、という表現は、ドーピング濃度が４％未満であることを意味する（濃度単位は原子濃度である）。ドーピング濃度が４％未満であるＡＨＭ膜は大抵の場合、フッ素を含まないプラズマエッチングアッシング材料を用いて、完全に、または、略全てアッシングで除去される。ノンドープＡＨＭ層８４を基板８８上に成膜する。基板８８の外側層は、誘電体層を含むとしてよい。ドープＡＨＭ層８０は、ＰＥＣＶＤ法によって成膜するとしてよいが、他の方法を利用するとしてもよい。
【００３６】
１以上の層をさらに成膜するとしてよい。一例に過ぎないが、図３Ｂに示すように、ノンドープＡＨＭ層９０をドープＡＨＭ層８０上に成膜するとしてよい。
【００３７】
想到し得るように、他にもさまざまな層の構成が可能である。例えば、フォトレジスト、反射防止層およびその他の種類の層も利用するとしてよい。さらに別の変更も考えられる。
【００３８】
図４において、ＡＨＭ層を成膜する方法の一例を図示している。１００において、第１のＡＨＭ層を基板上に成膜する。第１のＡＨＭ層は、ドープされていない層またはドープ濃度が低い層である。１０４において、第２のＡＨＭ層を成膜する。第２のＡＨＭ層は、５％以上の濃度にドープされている（濃度単位は原子濃度）。他の例を挙げると、ドーパントの原子濃度は、６％以上、７％以上、８％以上、９％以上または１０％以上である。これに代えて、第２のＡＨＭ層は、第１のＡＨＭ層および第２のＡＨＭ層の組み合わせについて、濃度が５％以上になるように、ドープされている。一部の例を挙げると、ドーパントの原子濃度は、最高で２５％、５０％、７０％またはこれより高くてもよい。
【００３９】
一例に過ぎないが、第１の層はドープ濃度が０％で厚み（第１の厚み）が第１の層および第２の層の合計の厚みの半分に等しい場合、総合ドープ濃度を５％から２５％とするためには、第２の層のドープ濃度を１０％以上５０％以下とする（濃度単位は原子濃度）。ノンドープＡＨＭ層または低ドープ濃度ＡＨＭ層と組み合わせて用いる場合、ドープＡＨＭ層は、合計の厚みの１０％から９０％を占めるとしてよく、ノンドープＡＨＭ層または低ドープ濃度ＡＨＭ層は、合計の厚みの９０％から１０％を占めるとしてよい。一部の例では二層構造を開示しているが、用途によってはさらに層を追加するとしてもよい。例えば、ノンドープＡＨＭ層を２つのノンドープＡＨＭ層の間に挟持するとしてもよい。
【００４０】
１０８において、１以上の層を追加で第２の層上に任意で成膜する。１１２において、追加で成膜された１以上の層に任意でエッチングを実施する。１１８において、第２の層にエッチングを実施する。一部の例によると、フッ素を含まないプラズマエッチングアッシング材料を用いて第２の層にアッシングを実施する。他の例を挙げると、後述するように、フッ素を含むプラズマエッチングアッシング材料を用いるとしてよい。
【００４１】
上記において、通常の動作パラメータおよび動作条件を表１、表２および表３に記載する。具体例を開示しているが、他の条件およびパラメータを利用するとしてもよい。
【表１】
2012238846.tif 000003
【表２】
2012238846.tif 000004
【表３】
2012238846.tif 000005
【００４２】
以下で図５を参照すると、実線は、フッ素を含まないプラズマエッチングアッシング材料を用いてアッシング可能なＡＨＭ膜の例を示す。点線は、フッ素を含むプラズマエッチングアッシング材料を用いてアッシング可能なＡＨＭ膜の例を示す。ノンドープＡＨＭ層のエッチングを１５０に示す。図示されているように、ノンドープＡＨＭ層は、エッチングレートが非常に高く、選択性が比較的低い。第２のドープＡＨＭ層（シリコンでドープ）のエッチングは、フッ素を含まないプラズマエッチングアッシング材料を用いた場合を１６０で示し、フッ素を含むプラズマエッチングアッシング材料を用いた場合を１６４で示す。当該膜は、エッチングレートが比較的低く、選択性が比較的高い。図示されているように、１６０に示すフッ素を含まないプラズマエッチングアッシング材料を用いたドープＡＨＭ層のエッチングでは、ＡＨＭ層は完全には剥離されない（約５０−６０オングストロームでエッチングは停止）。これとは対照的に、１６４に示すフッ素を含むプラズマエッチングアッシング材料を用いたＡＨＭ層のエッチングでは、はるかに多くのＡＨＭ層が剥離される。
【００４３】
第３のドープＡＨＭ層（シリコンでドープ）のエッチングは、フッ素を含まないプラズマエッチングアッシング材料を用いた場合を１７０に示し、フッ素を含むプラズマエッチングアッシング材料を用いた場合を１７４に示す。第３のドープ膜は、シランを含む。図から分かるように、１７０に示すようにフッ素を含まないプラズマエッチングアッシング材料を用いてドープＡＨＭ層をエッチングしても、ＡＨＭ層は完全には剥離されない（エッチングは約１１００−１２００オングストロームで停止）。これとは対照的に、１７４に示すようにフッ素を含むプラズマエッチングアッシング材料を用いてＡＨＭ層をエッチングすると、はるかに多くのＡＨＭ層が剥離される。第３のＡＨＭ層でも、エッチング選択性がさらに改善していることが分かる。
【００４４】
以下で図６Ａから図６Ｆを参照すると、基板２００の誘電体層２０４のエッチング処理の一例が図示されている。図６Ａでは、ドープされていない、または、ドープ濃度が低い第１のＡＨＭ層２０８が誘電体層２０４上に成膜される。第１のＡＨＭ層２０８上に、本明細書で説明するドープされた第２のＡＨＭ層２１２が成膜される。第２のＡＨＭ層２１２上に、反射防止層（ＡＲＬ）２１６が成膜される。ＡＲＬ２１６上に、底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）層２２０が成膜される。ＢＡＲＣ層２２０上に、フォトレジスト層２２４が成膜される。図６Ｂ−図６Ｃでは、フォトリソグラフィーパターニングおよび開口エッチング等の１以上の処理工程を実施した後の基板を図示している。図６Ｄでは、パターニング後にＡＨＭ層２１２´および層２０６´が残っている様子が図示されている。
【００４５】
ドープＡＨＭ層２１２´は、誘電体層２０４をエッチングする際に、補助的なマスク材料となる。残ったドープＡＨＭ層２１２´により、誘電体層２０４に対して、高いエッチング選択性が実現される。さらに、ドープＡＨＭ層２１２は、減数係数および応力が小さい。また、ドープＡＨＭ層２１２は、化学機械研磨を利用せずとも、誘電体エッチング処理時に除去される。図６Ｅ−図６Ｆにおいて、誘電体層２０４のエッチングが完了し、第１のＡＨＭ層２０８´が完全に除去されている。想到するであろうが、ドープＡＨＭ層を利用することによって、フォトレジストで通常可能になるよりも深いフィーチャをエッチングで形成することが可能になる。
【００４６】
以下で図７を参照すると、ドープされているアッシング可能ハードマスク膜は、任意の適切な基板処理チャンバ内で成膜されるとしてよい。一例に過ぎないが、図７にリアクタ３００を図示する。リアクタ３００は、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法を実施する。ＰＥＣＶＤシステムは、さまざまな形態をとり得る。ＰＥＣＶＤシステムは通常、１以上の基板を収納し、基板処理に適しているチャンバまたは「リアクタ」（複数のステーションを含む場合もある）を１以上備える。各チャンバは、処理対象の基板を１以上収納するとしてよい。一部の例では、基板は半導体ウェハであってよい。
【００４７】
１以上のチャンバは、基板を１以上の所定位置で保持する（一の位置では動き、例えば、回転、振動、その他の攪拌を加えるとしてもよいし、静止させておくとしてもよい）。成膜を行う基板は、処理中、一のリアクタチャンバ内のステーション間で輸送されるとしてよい。膜の成膜は、一のステーションで全て行われるとしてもよいし、膜の一部分については任意の数のステーションで成膜を行うとしてもよい。各基板は、処理中、ペデスタル、基板チャックおよび／または他の基板保持装置によって所定位置に保持される。特定の処理の場合、当該装置には、基板を加熱するための、加熱板等の加熱部が含まれるとしてよい。
【００４８】
例えば、図７に示すリアクタ３００は、リアクタの他の構成要素を内部に収容し、プラズマを閉じ込める処理チャンバ３２４を備える。プラズマは、接地されているヒータブロック３２０と協働するシャワーヘッド３１４を含むキャパシタ型システムによって生成されるとしてよい。整合ネットワーク３０６に接続されている高周波ＲＦ生成器３０２および低周波ＲＦ生成器３０４が、シャワーヘッド３１４に接続されている。整合ネットワーク３０６が供給する電力および周波数は、処理ガスからプラズマを生成するのに十分なレベルにある。
【００４９】
リアクタ内では、基板ペデスタル３１８が基板３１６を支持している。ペデスタル３１８は通常、成膜反応および／またはプラズマ処理反応の実行中および各反応の間において基板を保持および輸送するべく、チャック、フォーク、または、リフトピンを有する。チャックは、静電チャック、機械チャック、または、その他のさまざまな種類のチャックであってよい。
【００５０】
処理ガスは、吸気口３１２から導入される。複数のソースガスライン３１０がマニホルド３０８に接続されている。処理ガスは、事前に混合しているとしてもよいし、混合していないとしてもよい。適切なバルブ機構および質量流量制御機構を利用して、処理の成膜段階およびプラズマ処理段階において正しくガスを供給するようにする。
【００５１】
処理ガスは、排気口３２２を通ってチャンバ３２４から出て行く。真空ポンプ３２６（例えば、一段階型または二段階型の機械乾式ポンプおよび／またはターボ分子ポンプ）は、処理ガスを引き出して、閉ループ制御流量制限デバイス、例えば、スロットルバルブまたは振り子式バルブによってリアクタ内を適切な低圧に維持する。
【００５２】
成膜が終わる毎および／または成膜後のプラズマアニーリング処理が終わる毎に、必要な成膜および処理が全て完了するまで、基板にインデックスを付与することが可能である。または、複数の成膜および処理を、基板にインデックスを付与する前に、一のステーションで実行することができる。
【００５３】
以下では図８を参照すると、図７のシステムを制御する制御モジュール４００を図示している。制御モジュール４００は、プロセッサ、メモリ、および、１以上のインターフェースを備えるとしてよい。制御モジュール４００は、感知した値に部分的に基づいて、システム内のデバイスを制御するために用いられるとしてよい。一例に過ぎないが、制御モジュール４００は、感知した値およびその他の制御パラメータに基づき、バルブ４０２、フィルタヒータ４０４、ポンプ４０６、および、その他のデバイス４０８のうち１以上を制御するとしてよい。制御モジュール４００は、一例に過ぎないが、圧力計４１０、流量計４１２、温度センサ４１４、および／または、その他のセンサ４１６から、感知した値を受信する。制御モジュール４００はさらに、前駆体の供給時および膜の成膜時の処理条件を制御するべく利用されるとしてよい。制御モジュール４００は通常、１以上のメモリデバイスおよび１以上のプロセッサを有する。
【００５４】
制御モジュール４００は、前駆体供給システムおよび成膜装置の動作を制御するとしてよい。制御モジュール４００は、処理タイミング、供給システム温度、フィルタ間の圧力の相違、バルブ位置、ガスの混合、チャンバ内圧力、チャンバ温度、基板温度、ＲＦ電力レベル、基板チャックまたはペデスタルの位置、および、特定処理の他のパラメータを制御する命令群を含むコンピュータプログラムを実行する。制御モジュール４００はさらに、圧力の相違をモニタリングして、１以上の経路から１以上の別の経路への気体状の前駆体の供給を自動的に切り替えるとしてよい。一部の実施形態では、制御モジュール４００に対応付けられているメモリデバイスに格納されている他のコンピュータプログラムを利用するとしてもよい。
【００５５】
通常、制御モジュール４００に対応付けられているユーザインターフェースが設けられている。ユーザインターフェースは、ディスプレイ４１８（例えば、装置および／または処理条件の表示スクリーンおよび／またはグラフィックソフトウェアディスプレイ）、および、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォン等のユーザ入力デバイス４２０を有しているとしてよい。
【００５６】
一連の処理に含まれる前駆体の供給、成膜処理および他の処理を制御するためのコンピュータプログラムを、任意の従来のコンピュータが読み取り可能なプログラミング言語で記述するとしてよい。コンパイル型オブジェクトコードまたはスクリプトをプロセッサによって実行すると、プログラムで特定されているタスクが実行される。
【００５７】
制御モジュールのパラメータは、例えば、フィルタ圧力の相違、処理ガスの組成、および、流量、温度、圧力、ＲＦ電力レベルおよび低周波ＲＦ周波数等のプラズマ条件、冷却ガス圧、および、チャンバ壁温度等の処理条件に関連して決まる。
【００５８】
システムソフトウェアは、さまざまなやり方で設計または構成するとしてよい。例えば、さまざまなチャンバ構成要素用のサブルーチンまたは制御オブジェクトを、本発明に係る成膜処理を実行するために必要なチャンバ構成要素の処理を制御するべく記述するとしてよい。この目的を実現するためのプログラムまたはプログラムの一部分の例としては、基板位置決めコード、処理ガス制御コード、圧力制御コード、ヒータ制御コード、および、プラズマ制御コードを含む。
【００５９】
基板位置決めプログラムは、基板をペデスタルまたはチャックにロードするため、および、吸気口および／またはターゲット等のチャンバの他の部分と基板との間の間隙を制御するために用いられるチャンバ構成要素を制御するためのプログラムコードを含むとしてよい。処理ガス制御プログラムは、ガス組成および流量を制御するためのコード、および、任意で、チャンバ内の圧力を安定化させるべく成膜前にチャンバにガスを導入するためのコードを含むとしてよい。フィルタ監視プログラムは、測定された差分を所定値と比較するコードおよび／または経路を切り換えるコードを含む。圧力制御プログラムは、例えば、チャンバの排気システムのスロットルバルブを制御することによって、チャンバ内の圧力を制御するためのコードを含むとしてよい。ヒータ制御プログラムは、前駆体供給システム、基板、および／または、システムの他の部分の構成要素を加熱するための加熱部に対する電流を制御するためのコードを含むとしてよい。これに代えて、ヒータ制御プログラムは、基板チャックに対するヘリウム等の熱伝達ガスの供給を制御するとしてもよい。
【００６０】
成膜時に監視されるセンサの例としては、これらに限定されないが、質量流量制御モジュール、圧力計４１０等の圧力センサ、および、供給システム、ペデスタルまたはチャック（例えば、温度センサ４１４）に配置されているサーモカップルが含まれる。これらのセンサから得られるデータと共に、適切にプログラミングされたフィードバックアルゴリズムおよび制御アルゴリズムを用いて所望の処理条件を維持するとしてよい。上記の説明では、単一チャンバ型またはマルチチャンバ型の半導体処理ツールにおいて本発明の実施形態を実施する方法を説明した。
【００６１】
本開示の教示内容は、幅広く、さまざまな形態で実施することができる。このため、本開示は具体例を含んでいるが、図面、明細書および請求項を参照することによってその他の変形例も明らかになるので、本開示の真の範囲は具体例に限定されるものではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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