(57)【要約】  本明細書における技術は、重合フッ化炭素プラズマにおける誘電体の制御可能な横方向エッチングの方法を含む。方法は、シリコンエッチングプロセスの一部としてマスクトリミングステップを使用する誘電スタックエッチングを含み得る。誘電マスクトリミングに対してフッ化炭素混合物を使用することによって、適用するのが簡単である、及び、プロセスフローに対してさらなる柔軟性を提供する等、いくつかの利点が提供される。従って、本明細書における技術は、ハードマスクにおけるＣＤを訂正するか又は調整する方法を提供する。一般に、この技術は、プラズマを作るためにフッ素ベース及びフッ化炭素ベースの、又は、フッ化炭化水素ベースの化学的作用を使用すること、並びに、２つの化学的作用の比を制御することを含み得る。本明細書において開示されるハードマスクトリミング方法なしでは、ハードマスクのＣＤが目標に的中していない場合に、ウエハーは廃棄される。本明細書において開示されるシリコンエッチングにおけるハードマスクトリミング能力では、所与のＣＤを新しい目標に向け、ウエハーの廃棄を排除することができる。
2016529736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上で特徴をエッチングする方法であって：
プラズマプロセシングシステムにおける基板ホルダーに基板を配置するステップであり、前記基板は、下にある基板を曝露する開口部を画定するパターン形成されたハードマスクを有し、前記パターン形成されたハードマスクは、目標にする特徴の所定の指定された限界寸法（ＣＤ）を超える限界寸法を有する特徴を有する、ステップ；
エッチングプロセスガスを前記プラズマプロセシングシステム内に流すステップであり、前記エッチングプロセスガスはフッ素含有ガスを含む、ステップ；
パッシベーションプロセスガスを前記プラズマプロセシングシステム内に流すステップであり、前記パッシベーションプロセスガスはフッ化炭素を含む、ステップ；
前記基板がプラズマに曝露されるように、前記エッチングプロセスガス及び前記パッシベーションプロセスガスから前記プラズマを形成するステップ；
パッシベーションプロセスガスに対するエッチングプロセスガスの比を制御することによって、及び、前記プラズマプロセシングシステムにおけるバイアス電圧を制御することによって、前記ハードマスクの側壁を、前記プラズマの生成物を使用して横方向にエッチングするステップ；
を含む方法。
【請求項２】
前記下にある基板はシリコン基板であり、前記パッシベーションプロセスガスは、Ｎ２及びＨ２を含む群から選択される二原子分子ガスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パッシベーションプロセスガスに対するエッチングプロセスガスの比を制御することは、０．１０から１０．０に前記比を維持することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
パッシベーションプロセスガスに対するエッチングプロセスガスの比を制御することは、２．５から５．０に前記比を維持することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
バイアス電圧を制御することは、前記プラズマからの生成物の等方性の動きがあるようにバイアス電圧を制御することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
バイアス電圧を制御することは、前記プラズマからの生成物の第一の部分を、前記基板に非等方的に衝突させ、さらに、前記プラズマからの生成物の残りの部分を、前記基板に等方的に衝突させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
バイアス電圧を制御することは、前記基板に対する完全に等方性のプラズマ生成物の曝露を維持することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基板ホルダーに基板を配置するステップは、前記パターン形成されたハードマスクの上にパターン形成されたシリコン含有層を有する前記基板を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基板ホルダーに基板を配置するステップは、２つ以上の層を含む前記パターン形成されたハードマスクを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記パターン形成されたハードマスクの前記２つ以上の層は、酸化ケイ素及び窒化ケイ素を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板ホルダーに基板を配置するステップは、誘電材料から選択される前記パターン形成されたハードマスクを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板ホルダーに基板を配置するステップは、窒化ケイ素及び酸化ケイ素を含む群から選択される材料である前記パターン形成されたハードマスクを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エッチングプロセスガスを流すステップは、ＳＦ６、ＮＦ３、ＣＦ４及びＸｅＦ２を含む群から選択されるガスを流すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記パッシベーションプロセスガスを流すステップは、ＣＨ２Ｆ２、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２Ｆ４、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５ＨＦ７及びＣ５Ｆ８を含む群から選択されるガスを流すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
希釈プロセスガスを前記プラズマプロセシングシステム内に流すステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記希釈プロセスガスを流すステップは、Ｎ２、アルゴン及びヘリウムを流すことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
側壁を横方向にエッチングするステップは、前記パターン形成されたハードマスクの上の前記特徴の限界寸法が、前記特徴の所定の指定された限界寸法の範囲内に減らされるように、所定の量を横方向にエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
側壁を横方向にエッチングするステップは、約０．３から３０ナノメートルだけ特徴の厚さを減らすことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
側壁を横方向にエッチングするステップは、約５から１５ナノメートルだけ特徴の厚さを減らすことを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板ホルダーに基板を配置するステップは、走査型電子顕微鏡を介して、前記パターン形成されたハードマスクの特徴の限界寸法が、目標とする特徴の所定の指定された限界寸法よりも大きいということを同定することに応じる、請求項１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
本願は、“Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｌａｔｅｒａｌｌｙ  Ｔｒｉｍｍｉｎｇ  ａ  Ｈａｒｄｍａｓｋ”と題され、２０１３年８月２７日に出願した米国仮特許出願第６１／８７０，５４６号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本願において援用する。
【０００２】
本発明は、プラズマプロセシングに関し、特に、プラズマ生成物を使用した基板のエッチングに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体製造は、基板において特徴のパターンを作ることを含む。このパターンは、典型的には、フォトリソグラフィ技術を使用して作られる。フォトリソグラフィ技術は、フォトレジストにおいて潜在的なパターンを作り、潜在的なパターンをレリーフパターンにし、次に、ハードマスク、誘電マスク、又は、永久的若しくは犠牲的であり得る種々の構造体を作るため等、レリーフパターンを１つ又は複数の下位層に移す（ｔｒａｎｓｆｅｒ）ことを含む。レリーフパターンを下位層に移すことは、エッチング技術によって成し遂げることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
所与の結果として生じるハードマスクが、大き過ぎる限界寸法（ＣＤ）を有するライン又は特徴を有する場合、対応する基板（ウエハー）は使用に適さず、典型的には廃棄される。大き過ぎるハードマスクのＣＤから生じるそのようなウエハーの損失は、重大な損失であり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書における技術は、指定された値を満たさないハードマスクにおけるＣＤを訂正するか又は調整する方法を提供する。本明細書における技術は、ハードマスクの寸法を小さくして、ウエハーが使用に適さないようになるのを防ぐ方法を提供する。特に、本明細書における技術は、継続した製造に対して実行可能であるように、誘電ハードマスクを横方向にエッチングして指定されたＣＤの範囲に入れる方法を提供する。技術は、ブレークスルーエッチング又はメインエッチングにおいて化学的作用を変更して、ＣＤを調整することを含む。これは、６ｎｍまで又はそれ以上等、誘電ハードマスクの実質的な部分をトリミングすることができる。例えば、この技術は、約３６ｎｍから約３０ｎｍまで、構造体の限界寸法又は寸法を小さくすることができる。
【０００６】
プラズマプロセシングにおいて炭素対フッ素（Ｃ／Ｆ）の原子比を変更することは、誘電マスクの側壁における保護ポリマーの厚さ制御を可能にする。この比を制御することによって、構造体の正確な横方向のエッチング、すなわち、生じるマスクの「トリミング」が可能になる。プラズマにおけるＣ／Ｆ比は、分子構造において異なるＣ：Ｆ比を有する２つ又はいくつかの前駆物質の流量を調整することによって制御することができる。
【０００７】
本明細書における方法の１つの利点は、リソグラフィ及びハードマスクオープン（ＨＭＯ）処理における調整の必要なく、変えられる限界寸法（ＣＤ）を独立して制御することができるということである。本明細書における特徴は、有意に、プロセス最適化を単純化する、及び、プロセス展開時間を減らすことができる。
【０００８】
本明細書における方法は、「誘電−Ｓｉ」スタックエッチングに対する新たなエッチングスキームを含み、Ｓｉエッチングプロセスの一部としてマスクトリミングステップを含む。従って、本明細書における技術は、オールインワンの解決策を提供することができる。誘電マスクトリミングに対してフッ化炭素混合物を使用することによって、適用するのが簡単である等、いくつかの利点が提供され、さらに、プロセスフローに対してさらなる柔軟性が与えられる。本明細書において開示されるハードマスクトリミング方法なしでは、ハードマスクのＣＤが目標に的中していない場合に、ウエハーは廃棄される。本明細書において開示されるシリコンエッチングにおけるハードマスクトリミング能力では、所与のＣＤを新しい目標に向け、ウエハーの廃棄を排除することができる。例えば、ハードマスクオープンプロセスのツールが、幅が広い（広すぎる）と同定される特定のＣＤに対してのみその特性を明らかにすることができる場合に、この幅の広いＣＤは、本明細書における技術を実行することによって狭めることができる。
【０００９】
１つの例となる実施形態は、基板の上で特徴をエッチングする方法を含む。そのような方法は、プラズマプロセシングシステムにおける基板ホルダーに基板を配置するステップを含み得る。基板は、下にある基板を曝露する開口部を画定するパターン形成されたハードマスクを有する。パターン形成されたハードマスクは、目標にする特徴の所定の指定された限界寸法（ＣＤ）を超える限界寸法を有する特徴を有する。エッチングプロセスガスが、プラズマプロセシングシステム内に流される。エッチングプロセスガスは、フッ素含有ガスを含む。パッシベーションプロセスガスが、プラズマプロセシングシステム内に流される。パッシベーションプロセスガスは、フッ化炭素を含む。プラズマは、基板がプラズマに曝露されるように、エッチングプロセスガス及びパッシベーションプロセスガスから形成される。パッシベーションプロセスガスに対するエッチングプロセスガスの比を制御することによって、及び、プラズマプロセシングシステムにおけるバイアス電圧を制御することによって、ハードマスクの側壁が、プラズマの生成物を使用して横方向にエッチングされる。
【００１０】
当然ながら、本明細書において記載される異なるステップの考察の順序は、明瞭さのために示されてきた。一般に、これらのステップは、いかなる適した順序でも行うことができる。加えて、本明細書における異なる特徴、技術、構成等のそれぞれは、本開示の異なる箇所において考察され得るけれども、概念のそれぞれを、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ということが意図される。従って、本発明は、多くの異なる方法で具体化及び考察することができる。
【００１１】
この要約部分は、本開示又は本発明の全ての実施形態及び／又は付加的に新規の態様を特定しないということに留意されたい。代わりに、この要約は、異なる実施形態及び対応する従来技術に対する新規のポイントの予備の考察を提供するだけである。本発明及び実施形態のさらなる詳細及び／又はあり得る観点に対して、読者は、以下においてさらに考察される本開示の詳細な説明部分及び対応する図に向けられる。
【００１２】
本発明の種々の実施形態、及び、その付随する利点のうち多くの利点のより完全な理解が、添付の図面と共に考慮される以下の詳細な説明を参考にして容易に明らかになる。図面は、必ずしも一定の比率の縮尺であるというわけではなく、代わりに、特徴、原理及び概念を例示することが強調されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１Ａは、本明細書における実施形態に従って処理されている例となる基板の概略断面図であり、図１Ｂも、本明細書における実施形態に従って処理されている例となる基板の概略断面図である。
【図２】図２Ａは、本明細書における実施形態に従って処理されている例となる基板の概略断面図であり、図２Ｂも、本明細書における実施形態に従って処理されている例となる基板の概略断面図である。
【図３】半導体基板を処理するための例となる従来の流れ図である。
【図４】本明細書における実施形態に従って半導体基板を処理するための例となる流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書における技術は、重合フッ化炭素プラズマにおける誘電体の制御可能な横方向エッチングの方法を含む。本明細書における方法は、「誘電−Ｓｉ」スタックエッチングに対するエッチングスキームを含み、Ｓｉエッチングプロセスの一部としてマスクトリミングステップを含む。従って、本明細書における技術は、オールインワンの解決策を提供することができる。誘電マスクトリミングに対してフッ化炭素混合物を使用することによって、適用するのが簡単である等、いくつかの利点が提供され、さらに、プロセスフローに対してさらなる柔軟性が与えられる。本明細書において開示されるハードマスクトリミング方法なしでは、ハードマスクのＣＤが目標に的中していない場合に、ウエハーは廃棄される。本明細書において開示されるシリコンエッチングにおけるハードマスクトリミング能力では、所与のＣＤを新しい目標に向け、ウエハーの廃棄を排除することができる。例えば、ハードマスクオープンプロセスのツールが、幅が広い（広すぎる）と同定される特定のＣＤに対してのみその特性を明らかにすることができる場合に、この幅の広いＣＤは、本明細書における技術を実行することによって狭めることができる。
【００１５】
本明細書における技術は、ハードマスクにおけるＣＤを訂正するか又は調整する方法を提供する。本明細書における技術は、ハードマスクの寸法を小さくして、ウエハーが使用に適さないようになるのを防ぐ方法を提供する。特に、本明細書における技術は、継続した製造に対して実行可能であるように、誘電ハードマスクを横方向にエッチングして指定されたＣＤの範囲に入れる方法を提供する。一般に、この技術は、プラズマを作るためにフッ素ベース及びフッ化炭素ベースの、又は、フッ化炭化水素ベースの化学的作用を使用すること、並びに、２つの化学的作用の比を制御することを含み得る。
【００１６】
一実施形態は、基板の上で特徴をエッチングする方法を含む。この方法は、プラズマプロセシングシステムにおける基板ホルダーに基板を配置するステップを含む。例えば、半導体ウエハーは、プラズマプロセシングチャンバにおける静電チャックの上に積載される。基板は、下にある基板を曝露する開口部を画定するパターン形成されたハードマスクを有する。パターン形成されたハードマスクは、目標にする特徴の所定の指定された限界寸法を超える限界寸法（ＣＤ）を有する特徴を有する。パターン形成されたハードマスクは、単一の層若しくは単一の材料であり得るか、又は、多数の層及び／若しくは多数の材料を含み得るということに留意されたい。ハードマスクを含む多数の層を用いる実施形態において、そのような層は、酸化ケイ素の層及び窒化ケイ素の層を含み得る。一部の実施形態において、下にある基板はシリコン基板であり得る。一部の実施形態において、基板は、パターン形成されたハードマスクの上に、パターン形成されたシリコン含有層を有し得る。パターン形成されたハードマスクは、誘電材料から選択することができ、さらに、窒化ケイ素及び／又は酸化ケイ素を含み得る。
【００１７】
目標にする特徴の所定の指定された限界寸法を超える限界寸法（ＣＤ）を有する特徴を有するパターン形成されたハードマスクは、限界寸法を検証するために１つ又は複数の測定ステップから同定することができる。例えば、走査型電子顕微鏡システムは、パターン形成されたハードマスクの特徴の限界寸法が、目標にする特徴の所定の指定された限界寸法よりも大きいということを明らかにすることができ、それは、基板ホルダーに基板を配置するためのトリガになり得る。
【００１８】
図１Ａ及び図２Ａは、調整を必要とする例となる基板の部分の概略断面図である。図１Ａは、シリコンの層であり得る保護層１１５を、誘電ハードマスク１１０の上に有するハードマスクスキームを示している。誘電ハードマスク１１０は、例えば、窒化物材料又は酸化物材料であり得る。この誘電ハードマスク１１０は、異なる又は同じ誘電材料の多数の層を含み得る。誘電ハードマスク１１０は、単一の誘電材料の層として具体化することができる。他の代わりとなる実施形態において、誘電ハードマスク１１０は、酸化層及び／又は窒素層と共に有機平坦化層（ＯＰＬ）を含み得る。或いは、ハードマスクは、半分窒化ケイ素で、半分酸化ケイ素であり得る。誘電ハードマスク１１０は、シリコン基板を含み得る下にある基板１０５の上に置くことができる。図２Ａは、図１Ａと類似しているが、保護層１１５を含んでいない。ハードマスク１１０によって定められるパターン形成は、フォトレジストレリーフパターンを作る従来のフォトリソグラフィパターン形成技術を使用して形成することができ、そのレリーフパターンを誘電ハードマスク１１０に移すエッチング技術が続く。図１Ａ及び２Ａの誘電ハードマスク１１０は、下にある基板１０５に移されることになる指定の寸法よりも大きい最初のＣＤ１２５を有する。
【００１９】
基板がプラズマプロセシングシステムにおいて配置されると、エッチングプロセスガスがプラズマプロセシングシステム内に流される。このエッチングプロセスガスは、フッ素含有ガスを含む。非限定的な例として、エッチングプロセスガスを流すことは、ＳＦ６（六フッ化硫黄）、ＮＦ３（三フッ化窒素）、ＣＦ４（四フッ化メタン）又はＸｅＦ２（二フッ化キセノン）等又はその組み合わせを流すことを含み得る。
【００２０】
パッシベーションプロセスガスも、プラズマプロセシングシステム内に流される。パッシベーションプロセスガスはフッ化炭素を含む。非限定的な例として、パッシベーションプロセスガスは、Ｎ２及びＨ２を含む群から選択される二原子分子ガスを含み得る。或いは、パッシベーションプロセスガスは、ＣＨ２Ｆ２（ジフルオロメタン）、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２Ｆ４、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５ＨＦ７、Ｃ５Ｆ８又はその組み合わせを含み得る。方法は、プラズマプロセシングシステム内に希釈プロセスガスを流すステップも含み得る。例となる希釈プロセスガスは、Ｎ２、アルゴン及びヘリウムを含む。
【００２１】
実施形態は、基板がプラズマに曝露されるように、エッチングプロセスガス及びパッシベーションプロセスガスからプラズマを形成することを含む。使用するのに選択される特定のタイプのプラズマプロセシングチャンバに応じて、プラズマを、所与の基板のすぐ上で、又は、所与の基板の何センチメートルか上で形成することができる。
【００２２】
方法は、パッシベーションプロセスガスに対するエッチングプロセスガスの比を制御することによって、及び、プラズマプロセシングシステムにおけるバイアス電圧を制御することによって、プラズマの生成物を使用してハードマスクの側壁を横方向にエッチングするステップを含む。パッシベーションプロセスガスに対するエッチングプロセスガスの比を制御することは、約０．１０から１０．０に比を維持することを含み得る。パッシベーションプロセスガスに対するエッチングプロセスガスの比を制御することは、或いは、約２．５から５．０に比を維持することを含み得る。バイアス電圧を制御することは、例えば、プラズマからの生成物の等方性の動き、すなわち、基板に向かう等方性の流れ成分があるようにバイアス電圧を制御することを含み得る。バイアス電圧を制御することは、プラズマからの生成物の第一の部分を、基板に非等方的に衝突させ、さらに、プラズマからの生成物の残りの部分を、基板に等方的に衝突させることを含み得る。他の実地形態において、バイアス電圧を制御することは、基板に対する完全に等方性のプラズマ生成物の曝露を維持することを含み得る。側壁を横方向にエッチングすることは、パターン形成されたハードマスク上の特徴の限界寸法が、所定の指定された特徴の限界寸法内まで減らされるように、所定の量の誘電材料を横方向にエッチングすることを含み得る。一部の実施形態において、側壁を横方向にエッチングすることは、約０．３から３０ナノメートルだけ特徴の厚さを減らすことを含み得る。他の実施形態において、側壁を横方向にエッチングすることは、約５から１５ナノメートルだけ特徴の厚さを減らすことを含み得る。
【００２３】
図１Ｂ及び２Ｂは、誘電ハードマスクの横方向のエッチング速度を制御するためにガスの比を変更しただけでなく、重合プラズマ（ＣＨ２Ｆ２及びＳＦ６等）における反応性イオンエッチングを終了した後の例となる結果を示している。結果として生じるＣＤ１２６は、最初のＣＤ１２５よりも小さい寸法を有するということに留意されたい。ある垂直方向のトリミング１２７が発生し得るが、十分な厚さの誘電ハードマスク１１０を選択することによって、いかなる垂直方向のエッチングも、下にある基板１０５にパターンを移す等の後の処理に影響することはないということにも留意されたい。一部の実施形態において、保護層１１５は、横方向のエッチングプロセスの一部として除去することができるか、又は、横方向のエッチングステップを終了した後で別に除去することができる。図１Ｂ及び２Ｂにおける例となる結果は、従って、横方向に調整され、その結果、基板が製造を続けるのを可能にする誘電マスクを例示している。
【００２４】
図３及び４は、特定の製造手順の流れ図である。図３は、限界寸法を最適化するための測定及び品質管理に対する従来のプロセスフローを例示している。ＣＤの最適化は、リソグラフィ及び誘電マスクエッチングプロセスにおける変化を特定することができる。間違いが生じた場合、プロセスの最適化は最初から始まり、それは、最適化が多くの直列のプロセスツールを含み、さらに、比較的長い期間を要求し得るため、製造を複雑にする。フローは、基板をパターン形成するためのリソグラフィステップ３０５から始まる。これは、薄塗、曝露及び現像（ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ）を含み得る。リソグラフィの後には、ＣＤ測定３１０が続き、これは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は他の測定技術を使用して実行することができる。ＳＥＭ画像の評価（３１２）を使用して、パターン形成されたフォトレジスト層のＣＤが許容できるものであるかどうかを決定することができる。パターン形成されたフォトレジストが許容できるものではない場合、リソグラフィステップをやり直すことができる。パターン形成されたフォトレジスト（レリーフパターン）からのＣＤが許容できるものである場合、プロセスフローは、ハードマスクオープンステップ等の後のステップまで続くことができる。アドバンスプロセス制御（ＡＰＣ）（３１５）と共に、フォトレジストによって画定されたパターンが、マスクエッチングプロセス３２０を介してハードマスクに移される。マスクエッチングプロセス３２０を終了した後で、フォトレジストが除去され、さらに、ハードマスクＣＤのＳＥＭ画像を評価することができる（３２２）。第２のＣＤ評価３２５が終了する。ハードマスクのＣＤが許容できるものである場合、処理は、異なるエッチングツールにおいて等、スタックエッチング（３３０）まで続き得る。しかし、ＳＥＭ画像の評価が許容できないハードマスクのＣＤを同定する場合、対応する多くのウエハーは、廃棄する必要があり（３２９）、これは、特にフローを再調整すること、及び、ウエハーの差し替えのセットで製造を始めることにおいて損失される時間のため、厳しい損失になり得る。例えば、目標となるハードマスクのＣＤが１３ｎｍのラインであるが、ハードマスクオープンステップからの結果として生じるラインは２５ｎｍ又は３６ｎｍ等である場合、ウエハーは、本質的に、許容できるパターンを移すには無用である。
【００２５】
図４は、本明細書における実施形態によるハードマスクエッチングのプロセスフローである。図４のプロセスフローは、必要な場合にＣＤの調整を含むＣＤの最適化を例示している。従って、ＣＤは、堆積／エッチングプロセスの化学的作用を調整することによって、最後のプロセスステップ４４０において最適化することができ、次に、資源及びプロセス展開時間を節約する。フローは、基板をパターン形成するためのリソグラフィステップ４０５から始まる。これは、薄塗、曝露及び現像を含み得る。リソグラフィの後には、ＣＤ測定４１０が続き、これは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は他の測定技術を使用して実行することができる。ＳＥＭ画像の評価（４１２）を使用して、パターン形成されたフォトレジスト層のＣＤが許容できるものであるかどうかを決定することができる。パターン形成されたフォトレジストが許容できるものではない場合、リソグラフィステップをやり直すことができる。パターン形成されたフォトレジスト（レリーフパターン）からのＣＤが許容できるものである場合、プロセスフローは、ハードマスクオープンステップ等の後のステップまで続くことができる。アドバンスプロセス制御（ＡＰＣ）（４１５）と共に、フォトレジストによって画定されたパターンが、マスクエッチングプロセス４２０を介してハードマスクに移される。マスクエッチングプロセス４２０を終了した後で、フォトレジストが除去され、さらに、ハードマスクＣＤのＳＥＭ画像を評価することができる（４２２）。第２のＣＤ評価４４２が終了する。ハードマスクのＣＤが許容できるものである場合、処理は、異なるエッチングツールにおいて等、スタックエッチング（４４６）まで続き得る。しかし、ＣＤが許容できるものではない場合、横方向のトリミングステップを実行して、目標とするＣＤよりも幅が広い所与のＣＤを、上記のように横方向のトリミングプロセス４４４を使用してトリミングすることができる。このように、ハードマスクのＣＤの幅が広すぎる場合、堆積及びパッシベーションガス（ＳＦ６及びＣＨ２Ｆ２等）の最適な比を使用して許容できない誘電ハードマスクのＣＤを調整する横方向のエッチングステップが実行される。
【００２６】
有利な横方向のエッチングの結果が、いずれかのガスを増やすか又は減らすことによってエッチングガスの比を制御することにおいて達成された。非限定的な例として、プロセシングチャンバ内に流されるパッシベーションプロセスガスの量を変えることができる。例となるプロセス条件は、１５ｍＴの圧力及び２０００Ｗ／１５０Ｗのパワーを含むことができ、プロセスガスの混合物は約１０〜２０秒流される。例となるプロセスガスの混合物は、３０ｓｃｃｍのＳＦ６、１００ｓｃｃｍのＮ２、５００ｓｃｃｍのアルゴンを含むことができ、ＣＨ２Ｆ２の量によって、異なる結果が生じ得る。所与の生じるマスクのＣＤが約２５ｎｍである場合、２７ｓｃｃｍのＣＨ２Ｆ２が流れると、結果として生じるＣＤは大体１２ｎｍであり得る。或いは、３２ｓｃｃｍのＣＨ２Ｆ２が流れると、結果として生じるＣＤは大体１８ｎｍであり得る。別の例として、４５ｓｃｃｍのＣＨ２Ｆ２が流れると、結果として生じるＣＤは大体２０ｎｍであり得る。横方向のエッチングの結果は、所与のマスクを実質的に細くすることができるように側壁のＣ／Ｆ保護を減らすことから利益を得ることができる。
【００２７】
類似の結果が、エッチングプロセスガス又はエッチングプロセスガスの混合物を調整することによって達成された。例えば、プロセスガスの混合物は、４５ｓｃｃｍのＣＨ２Ｆ２、１００ｓｃｃｍのＮ２、５００ｓｃｃｍのアルゴン及び可変の量のＳＦ６を含むことができ、このプロセスガスの混合物は、約１５〜３０秒間流される。３６ｎｍという最初のマスクのＣＤが、３８ｓｃｃｍのＳＦ６を使用してエッチングされると、マスクのＣＤは２９ｎｍまで減らされる。４１ｓｃｃｍのＳＦ６が流されると、マスクのＣＤは２７ｎｍまで減らされる。４３ｓｃｃｍのＳＦ６が流されると、マスクのＣＤは２６ｎｍまで減らされる。このように、ハードマスクのスリミングは、ＳＦ６、すなわちエッチングプロセスガスの流量を増やすことによって増やすことができる。
【００２８】
次に図１Ａに戻ると、誘導マスク層１１０は、任意で、さらなるシリコン層を上に含み得る。ＳＦ６の化学的作用を使用することは、「低品質の（ｌｅａｎ）」化学的作用としてより優れたエッチングを可能にすることができ、同時に、横（水平）方向におけるトリミングを可能にする。垂直方向のエッチングも横方向のエッチングも、この化学的作用を使用して効果的に制御することができる。エッチングは、部分的に等方性又は完全に等方性であり得る。下部のシリコン層（基板１０５）は、このステップの間に部分的にエッチングすることができる。そのような本明細書におけるスリミングで、指定のＣＤのライン又は特徴が生成され、それは従って、可逆的なステップ又はスタックエッチングステップ等、継続した製造処理の準備ができている。
【００２９】
比較的多い流量のＣＨ２Ｆ２（４５ｓｃｃｍ）を使用すると、結果として生じるＣＤは、比較的大きく（２０．３ｎｍ）あり得る。その流量を３２ｓｃｃｍのＣＨ２Ｆ２まで下げた場合、結果として生じるＣＤは１７．５ｎｍである。続けると、２７ｓｃｃｍの流量のＣＨ２Ｆ２によって、１２．３ｎｍというマスクのＣＤが生じ得る。これらの例となる結果は全て、３０ｓｃｃｍのＳＦ６を使用しているということに留意されたい。ＣＨ２Ｆ２を減らすことによって、基板又はマスクの特徴をさらにトリミングすることさえできる。このように、ＣＨ２Ｆ２の量を変更することによって、誘電ハードマスクのＣＤのスリミングをもたらす及び調整することができる。他の例において、ＣＨ２Ｆ３に対するＳＦ６の比は、約０．２から１０．０の間で変わり得る。任意で、ＳＦ６の流量を、ＣＨ２Ｆ２の流量の代わりに変更することができる。多くの用途において、ＳＦ６の流量を増やすことは、一般的に、より小さなＣＤをもたらす。従って、ＣＨ２Ｆ２を減らす及び／又はＳＦ６を増やすことによって、どちらの技術も、所望の方向又は所望の量でのＣＤのトリミングをもたらし得る。図１Ｂは、結果として生じるトリミングされたか又は調整された誘電マスクを示している。結果として生じるＣＤ１２６は、最初のＣＤ１２５よりも小さいということに留意されたい。図１Ｂの誘電マスク１１０は、横方向のエッチングの間の保護層１１５のため、最初の高さを保持したということにも留意されたい。上記のように、他のエッチング液及びパッシベーションガスを代わりに用いることができる。
【００３０】
保護的なシリコンがない状況において、横方向のエッチングに加えて、誘電ハードマスクの垂直方向のエッチングがあり得る。図２Ｂは、保護のための上部のシリコン層のない誘電マスクスキームの一例を例示している。このハードマスクのいくらかの引き下げ（垂直方向のトリミング）があるが、いくらかの垂直方向のトリミングは、結果として生じるハードマスクの高さに応じて許容できるものであり得るということに留意されたい。
【００３１】
横方向のエッチングの管理体制において、パッシバント（ＣＨ２Ｆ２等）を使用して、エッチング液（ＳＦ６又はＮＦ３）がハードマスク層全体を急速にエッチングするのを制御する又は防ぐことができる。ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２Ｆ４、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５ＨＦ７及びＣ５Ｆ８を含む、全ての種類のフッ化炭化水素を使用することができるということに留意されたい。Ｎ２、アルゴン及びヘリウム等のキャリア及び／又は希釈ガスを使用することができる。そのような横方向のトリミングは、メインのエッチングステップ又はマスクのエッチングステップの後で実行することができるが、任意で、横方向のエッチングステップを、メインのエッチングステップと共に、又は、そのすぐ後で実行することができる。
【００３２】
そのような横方向のエッチングは、いかなる数の現存するプラズマプロセシングチャンバにおいても実行することができる。例えば、ＩＣＰ（誘導結合システム）、ＣＣＰ（容量結合システム）、マイクロウェーブシステム及び表面波プラズマシステム等はよく知られており、さらに、本明細書における横方向のエッチング技術を実行するために使用することができる。そのようなプラズマプロセシングシステムは、典型的には、基板ホルダーを有するプロセシングチャンバを含む。パワーカップリングシステムを使用して、プラズマを形成するためにプロセスガスにエネルギーを与えることができる。プロセスガスインレットは、１つ又は複数のプロセスガスの化学的作用を、種々の入口位置からプロセシングチャンバに供給することができる。真空ポンプは、プロセシングチャンバからガスを排出することができる。電気システムが、非等方的なエッチングのためにバイアスパワーを結合させること、又は、等方的なエッチングのためにバイアスパワーを除去することによって、イオンエネルギーを制御することができる。
【００３３】
上述の説明において、プロセシングシステムの特定の幾何学的配置、並びに、その中で使用される種々の構成要素及びプロセスの説明等、特定の詳細が明記されてきた。しかし、本明細書における技術は、これらの特定の詳細から逸脱する他の実施形態において実施されてもよいということ、及び、そのような詳細は、説明のためにあり限定のためにあるわけではないということが理解されるべきである。本明細書において開示される実施形態は、添付の図面を参考にして記載されてきた。同様に、説明の目的で、特定の数、材料及び構成が、完全なる理解を提供するために明記されてきた。それにもかかわらず、実施形態は、そのような特定の詳細なしで実施されてもよい。実質的に同じ機能的構造を有する構成要素は、類似の参照文字によって示され、従って、いかなる余分な説明も省くことができる。
【００３４】
種々の技術が、種々の実施形態を理解することに寄与する多数の別々の動作として記載されてきた。説明の順序は、これらの動作が必ず順序依存であるということを意味するように解釈されるべきではない。実際、これらの動作は、提示の順序で行われる必要はない。記載される動作は、記載される実施形態とは異なる順序で行われてもよい。種々のさらなる動作が行われてもよく、及び／又は、記載される動作は、さらなる実施形態において省かれてもよい。
【００３５】
本明細書において使用される場合「基板」又は「目標とされる基板」は、総称的に、本発明に従って処理されている物体を意味する。基板は、装置、特に半導体又は他の電子装置のいかなる材料部分若しくは構造体を含んでもよく、さらに例えば、半導体ウエハー等のベース基板の構造体、又は、薄膜等、ベース基板の構造体の上の又はその上に重なる層であってもよい。このように、基板は、いかなる特定のベース構造体、下位層又は上に重なる層、パターン形成された又はパターン形成されていない層に限定されないが、正しくは、いかなるそのような層又はベース構造体、並びに、層及び／又はベース構造体のいかなる組み合わせも含むとして熟考される。上記の説明は、特定のタイプの基板を参照し得るが、これは、単に例示的目的のためである。
【００３６】
当業者は、依然として同じ本発明の目的を達成しながら、上記の技術の動作に対して多くの変化がつけられ得るということも理解することになる。そのような変化は、本開示の範囲によってカバーされるとして意図される。そのようなものとして、上記の本発明の実施形態の説明は、限定的であるとして意図されない。正しくは、本発明の実施形態に対するいかなる限定も、以下の特許請求の範囲に示されている。
【図１Ａ−１Ｂ】
2016529736.tif 000003
【図２Ａ−２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2016529736.tif 000007