DE112015001462B4 - Verfahren zum Betreiben einer Ätzprozessvorrichtung für einen Silicium-Ätzprozess - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Ätzprozessvorrichtung, das aufweist:Durchführen eines Vorbehandlungsprozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, wobei der Vorbehandlungsprozess ein Beschichten von inneren Wänden der Ätzprozessvorrichtung durch Abscheiden eines Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterials beinhaltet, das aus einem Plasma eines Fluorkohlenwasserstoffgases erzeugt worden ist, wobei das Fluorkohlenwasserstoffgas aus CHFund CHFgewählt wird und wobei eine Beschichtung aus dem Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterial auf den inneren Wänden der Ätzprozessvorrichtung ausgebildet wird; undDurchführen zumindest eines Silicium-Ätzprozesses in der Ätzprozessvorrichtung an zumindest einem Substrat, wobei das zumindest eine Substrat jeweils eine strukturierte Maskenschicht (20) beinhaltet, durch die zumindest ein Abschnitt eines Halbleitermaterials physisch freigelegt wird,wobei in dem Silicium-Ätzprozess SFals Ätzmittel eingesetzt wird, wobei der Vorbehandlungsprozess der inneren Wände der Ätzprozessvorrichtung eine Ätzgeschwindigkeit des zumindest einen Silicium-Ätzprozesses um einen positiven Prozentsatz erhöht, wobei der positive Prozentsatz zumindest 50 % während eines ersten Silicium-Ätzprozesses, der nach dem Vorbehandlungsprozess durchgeführt wird, im Verhältnis zu einem vergleichenden Silicium-Ätzprozess beträgt, bei dem selbe Bearbeitungsbedingungen wie bei dem ersten Silicium-Ätzprozess eingesetzt werden und der in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung durchgeführt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren zur Halbleiterbearbeitung und im Besonderen auf ein Verfahren zum Betreiben einer Ätzprozessvorrichtung zum Erhöhen der Ätzgeschwindigkeit eines Silicium-Ätzprozesses durch eine Vorbehandlung einer Ätzkammer.
  • Hintergrund der Technik
  • Bei Techniken für ein Tiefätzen von Silicium mit einem hohen Aspektverhältnis handelt es sich um eine Schlüsseltechnologie für eine Umsetzung von Durchkontaktierungsstrukturen durch Silicium und eine dreidimensionale Integration von mehrfachen Halbleitersubstraten. Eine Silicium-Tiefätzung nach dem Stand der Technik setzt einen zeitlich modulierten Ätzprozess ein, der üblicherweise als „Bosch“-Prozess bezeichnet wird.
  • In dem Bosch-Prozess werden abwechselnde Zyklen eines Ätzens unter Einsatz eines SF6-Gases und einer Polymerabscheidung unter Einsatz eines Passivierungsgases wie zum Beispiel C4F8 eingesetzt, bei dem es sich um ein Fluorkohlenstoffgas handelt, das keinen Wasserstoff enthält. Der Bosch-Prozess stellt einen angemessenen Anisotropiegrad bereit, der zum Ausbilden von Strukturen mit hohem Aspektverhältnis erforderlich ist. Jedoch weist der Bosch-Prozess nach dem Stand der Technik mehrere Einschränkungen auf. Versuche, die Ätzgeschwindigkeit des Bosch-Prozesses zu erhöhen, führen zu einem Aufrauen von Seitenwänden und der Bodenfläche des Grabens aufgrund einer Verringerung der Dicke der Passivierungsschicht. Des Weiteren gehen Versuche, die Ätzgeschwindigkeit des Bosch-Prozesses zu erhöhen, mit einer geschweiften Kante an Seitenwänden und einem erhöhten Unterätzen in der Grabenstruktur einher.
  • Bei einer Alternative zu dem Bosch-Prozess wird ein kryogener Prozess oder Nichtschaltprozess vorgeschlagen, der als Nicht-Bosch-Prozess bezeichnet wird. Das Merkmal des Nicht-Bosch-Prozesses ist, dass ein Ätzen und ein Passivieren in einem fortdauernden Prozess ausgeführt werden, bis das gesamte Silicium-Strukturelement geätzt ist, wodurch ermöglicht wird, Silicium-Strukturelemente ohne geschweifte Kante an der Seitenwand zu ätzen. Bei dem Ätzgas für Nicht-Bosch-Prozesse handelt es sich um SF6, und bei Passivierungsgasen handelt es sich üblicherweise um O2 oder HBr oder ein Fluorkohlenstoffgas wie zum Beispiel C4F8 oder ein Fluorkohlenwasserstoffgas wie etwa CH3F, CHF3. Bei einer Verwendung von O2 als Passivierungsgas wird zum Beispiel eine Schicht SiOxFy, wobei es sich bei x und y um eine positive Ganzzahl handelt, auf der Seitenwand des Silicium-Strukturelements bei unterhalb von etwa -100 Grad Celsius ausgebildet, die gegenüber einer Ätzung durch SF6 beständiger als das Silicium-Substrat ist.
  • Nachteile des Nicht-Bosch-Prozesses bestehen im Vergleich mit dem Bosch-Prozess in einer geringeren Ätzgeschwindigkeit, einem Problem bei der Temperaturregelung und einem geringen Spielraum bei der Prozesssteuerung. Versuche, die Ätzgeschwindigkeit des Nicht-Bosch-Prozesses zu erhöhen, führen wie bei dem Bosch-Prozess zu einem Aufrauen von Seitenwänden und der Bodenfläche des Grabens aufgrund einer Verringerung der Dicke der Passivierungsschicht.
  • Folglich kann die Ätzgeschwindigkeit des Bosch- oder des Nicht-Bosch-Prozesses nach dem Stand der Technik nicht ohne eine nachteilige Auswirkung auf das Ätzprofil der Gräben erhöht werden, die durch den Bosch- oder den Nicht-Bosch-Prozess ausgebildet werden. Das Erfordernis glatter Seitenwände und Bodenflächen wie auch einer gesteuerten Unterätzung in dem Profil der Gräben begrenzt die Ätzgeschwindigkeit des Bosch-Prozesses und begrenzt wiederum den Durchsatz von Ätzkammern, die den Bosch- oder den Nicht-Bosch-Prozess durchführen. Die Produktivität von Ätzkammern, die den Bosch- oder den Nicht-Bosch-Prozess durchführen, wird folglich durch die Ätzgeschwindigkeit des Bosch-Prozesses begrenzt.
  • Die JP 2008 - 270 348 A beschreibt ein Verfahren, bei welchem zum Bilden eines Films auf einer Innenwand durch abwechselndes Ausführen eines Trockenätzprozesses und eines Schutzfilmbildungsprozesses eine Trockenätzvorrichtung bereitgestellt wird mit einer Kammer zur Durchführung des Filmbildungsprozesses, wenn keine Verarbeitungsarbeit auf einer Innenseite ausgeführt wird, eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Kammer und eine Steuerung zum Steuern der Kühleinrichtung. Die Steuerung betreibt die Kühleinrichtung, wenn der Filmbildungsprozess ausgeführt wird. Ferner kann eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, um die Kammer unter der Steuerung der Steuerung zu erwärmen. Die Steuerung betreibt die Heizeinrichtung, wenn der Trockenätzprozess und der Schutzfilmbildungsprozess ausgeführt werden.
  • Die US 2004 / 0 084 409 A1 und US 7 122 125 B2 beschreiben einen integrierten Ätzprozess, bei dem die Kammerwandpolymerisation durch Aufbringen eines Polymers auf die Seitenwand durch einen Plasmaabscheidungsprozess vor dem Einführen des Wafers in die Kammer gesteuert wird, die Struktur geätzt wird und nach dem Entfernen des Wafers aus der Kammer eine Plasmareinigung des Polymers von der Kammerwand ausgeführt wird. Der Prozess wird beispielsweise angewandt, wenn das Ätzen in einem mehrstufigen Prozess durchgeführt wird und das Polymer zum Passivieren der geätzten Struktur verwendet wird. Die kontrollierte Polymerisation beseitigt Wechselwirkungen des Ätzens mit dem Kammerwandmaterial, erzeugt wiederholbare Ergebnisse zwischen den Wafern und beseitigt in dem Ätzplasma Instabilitäten, welche mit sich ändernden Wandbedingungen zusammenhängen.
  • Die US 6 787 054 B2 beschreibt ein Verfahren zum Ätzen eines Substrats und zum Entfernen von Ätzrückständen, die auf den Oberflächen in der Ätzkammer abgeschieden sind, welches zwei Stufen aufweist. In der ersten Stufe wird ein erstes Prozessgas in der Kammer bereitgestellt und in der zweiten Stufe ein zweites Prozessgas. Das erste Prozessgas umfasst SF6 und Ar, wobei das Volumenstromverhältnis von SF6 zu anderen Komponenten des ersten Prozessgases etwa 5:1 bis etwa 1:10 beträgt. Das zweite Prozessgas umfasst CF4 und Ar, wobei das Volumenstromverhältnis von CF4 zu anderen Komponenten des zweiten Prozessgases etwa 1:0 bis etwa 1:10 beträgt.
  • Die US 2010/0 213 579 A1 beschreibt Verfahren zur Herstellung von Mikrosäulen und Nanosäulen mit hohem Seitenverhältnis. Ferner wird eine Verwendung von Aluminiumoxid als Ätzmaske für die Herstellungsverfahren beschrieben. Die resultierenden Mikro- und Nanosäulen werden analysiert und eine Charakterisierung der Ätzmaske wird bereitgestellt.
  • Die US 2013 / 0 105 947 A1 beschreibt eine Verwendung von Fluorkohlenwasserstoffgas als ein Polymerabscheidungsgas in einem anisotropen Ätzverfahren, das einen Wechsel eines Ätzgases und des Polymerabscheidungsgases verwendet, um einen tiefen Graben in einem Halbleitersubstrat zu ätzen. Das Fluorkohlenwasserstoffgas kann ein dickes kohlenstoffreiches und Wasserstoff enthaltendes Polymer an Seitenwänden eines Grabens mit einer Dicke erzeugen, die der Dicke des Polymers auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats entspricht. Das dicke kohlenstoffreiche und wasserstoffhaltige Polymer schützt Seitenwände eines Grabens, wodurch ein Unterschnitt unter einer harten Maske ohne Verschlechterung der Gesamtrate minimiert wird.
  • Die US 6 322 716 B1 beschreibt ein Verfahren zum Konditionieren einer Plasmaätzkammer. Dabei ist eine Plasmaätzkammer vorgesehen, die ein Spannfutter zum Halten einer Topographie aufweist. In der Ätzkammer wird ein Konditionierungsprozess durchgeführt. Der Konditionierungsprozess umfasst ein Positionieren einer Deckeltopographie auf oder über dem Spannfutter. Ein konditionierendes Beschickungsgas, das Halogenkohlenwasserstoffe enthält, wird in die Kammer eingeführt. Ein Konditionierungsplasma wird aus dem konditionierenden Speisegas für eine Konditionierungszeit erzeugt. Unmittelbar nach dem Erzeugen des Konditionierungsplasmas ist die Gesamtdicke der Deckeltopographie mindestens so groß wie unmittelbar vor dem Erzeugen des Konditionierungsplasmas.
  • Die US 2013 / 0 108 833 A1 beschreibt ein Bilden eines Stapels aus einer Hartmaskenschicht, einer Weichmaskenschicht und einem Photoresist auf einem Substrat. Das Photoresist ist so strukturiert, dass es mindestens eine Öffnung enthält. Das Muster wird durch eine anisotrope Ätzung in die weiche Maskenschicht übertragen, die ein kohlenstoffreiches Polymer bildet, das mehr Kohlenstoff als Fluor enthält. Das kohlenstoffreiche Polymer kann gebildet werden, indem ein Fluorkohlenwasserstoff enthaltendes Plasma verwendet wird, das mit Fluorkohlenwasserstoffmolekülen erzeugt wird, die mehr Wasserstoff als Fluor enthalten. Das kohlenstoffreiche Polymer beschichtet die Seitenwände der Weichmaskenschicht und verhindert ein Verbreitern des in die Weichmaske übertragenen Musters. Das Photoresist wird anschließend entfernt, und das Muster in der Weichmaskenschicht wird in die Hartmaskenschicht übertragen. Seitenwände der Hartmaskenschicht sind mit dem kohlenstoffreichen Polymer beschichtet, um ein Verbreitern des in die Hartmaske übertragenen Musters zu verhindern.
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Ätzprozessvorrichtung für einen Silicium-Ätzprozesses zu schaffen.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Kurzdarstellung
  • Von einem ersten Aspekt aus betrachtet, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Ätzprozessvorrichtung bereit, das aufweist: Durchführen eines Vorbehandlungsprozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, wobei der Vorbehandlungsprozess ein Beschichten von inneren Wänden der Ätzprozessvorrichtung durch Abscheiden eines Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterials beinhaltet, das aus einem Plasma eines Fluorkohlenwasserstoffgases mit einer Zusammensetzung aus CxHyFz erzeugt worden ist, wobei x eine Ganzzahl ist, die aus 3, 4, 5, 6 und 7 gewählt wird, y und z positive Ganzzahlen nicht größer als 15 sind und wobei eine Beschichtung aus dem Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterial auf den inneren Wänden der Ätzprozessvorrichtung ausgebildet wird; und Durchführen zumindest eines Silicium-Ätzprozesses in der Ätzprozessvorrichtung an zumindest einem Substrat, wobei das zumindest eine Substrat jeweils eine strukturierte Maskenschicht beinhaltet, durch die zumindest ein Abschnitt eines Halbleitermaterials physisch freigelegt wird. Eine Vorbehandlung einer Ätzkammer zum Durchführen eines Silicium-Ätzens unter Einsatz von SF6 als Ätzgas kann bewirkt werden, indem ein Abscheidungsprozess unter Einsatz von C5HF7 ausgeführt wird oder indem ein abwechselnder Abscheidungs- und Ätzprozess unter Einsatz von C5H2F6 und SF6 ausgeführt wird. Es ist festgestellt worden, dass die Vorbehandlung der Ätzkammer für den Silicium-Ätzprozess die Ätzgeschwindigkeit während eines ersten Silicium-Ätzprozesses im Anschluss an die Vorbehandlung ohne nachteilige Auswirkung auf das isotrope Profil um zumindest 50 % erhöhen kann.
  • Als weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Vorbehandlung einer Ätzkammer zum Durchführen eines Bosch-Prozesses durch Ausführen eines Abscheidungsprozesses unter Einsatz von C5HF7 oder durch Ausführen eines abwechselnden Abscheidungs- und Ätzprozesses unter Einsatz von C5H2F6 und SF6 bewirkt werden. Es ist festgestellt worden, dass die Vorbehandlung der Ätzkammer für den Bosch-Prozess die Ätzgeschwindigkeit während eines ersten Bosch-Prozesses im Anschluss an die Vorbehandlung ohne nachteilige Auswirkung auf das Ätzprofil um zumindest 50 % erhöhen kann, wobei der Erhöhungsfaktor der Ätzgeschwindigkeit im Laufe der Zeit abnimmt. Durch regelmäßiges Durchführen der Vorbehandlung in der Ätzkammer kann der Durchsatz der Ätzkammer ohne nachteilige Auswirkung auf das Ätzprofil der bearbeiteten Substrate erhöht werden.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ätzprozessvorrichtung bereitgestellt. Es wird ein Vorbehandlungsprozess in einer Ätzprozessvorrichtung durchgeführt. Der Vorbehandlungsprozess beinhaltet ein Vorbehandeln von inneren Wänden der Ätzprozessvorrichtung durch Abscheiden eines Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterials, das aus einem Plasma eines Fluorkohlenwasserstoffgases mit einer Zusammensetzung aus CxHyFz erzeugt worden ist, wobei x eine Ganzzahl ist, die aus 3, 4, 5, 6 und 7 gewählt wird, y eine positive Ganzzahl ist und z größer als die Summe von x und y ist. Auf den inneren Wänden der Ätzprozessvorrichtung wird während des Vorbehandlungsprozesses eine Beschichtung aus dem Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterial ausgebildet. Der Silicium-Ätzprozess unter Einsatz von SF6 als Ätzgas oder der Bosch-Prozess kann nachfolgend an zumindest einem Substrat in der Ätzprozessvorrichtung durchgeführt werden. Das zumindest eine Substrat beinhaltet jeweils eine strukturierte Maskenschicht, durch die zumindest ein Abschnitt eines Halbleitermaterials physisch freigelegt wird.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung wird nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, wie sie in den folgenden Figuren veranschaulicht werden:
    • 1 ist eine vertikale Querschnittansicht einer beispielhaften Ätzprozessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • 2 ist eine schematische Darstellung, die die Gasströmungsgeschwindigkeit für ein Fluorkohlenwasserstoffgas in die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
    • 3 ist eine schematische Darstellung, die die Gasströmungsgeschwindigkeit für ein Fluorkohlenwasserstoffgas und ein Ätzgas in die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
    • 4A bis 4L sind aufeinanderfolgende schematische, vertikale Querschnittansichten einer beispielhaften Struktur, bei der eine Durchkontaktierungsstruktur durch ein Substrat durch Füllen eines tiefen Grabens ausgebildet wird, der durch ein Verfahren ausgebildet worden ist;
    • 5 ist eine schematische, vertikale Querschnittansicht eines Substrats, das einen tiefen Graben beinhaltet, der durch einen Silicium-Ätzprozess unter Einsatz von SF6 als Ätzgas oder durch einen Bosch-Prozess ausgebildet worden ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • 6 ist ein Schaubild, das eine Leistungsfähigkeit eines Bosch-Prozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5HF7-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas vorbehandelt wurde, und eine Leistungsfähigkeit eines vergleichenden Bosch-Prozesses in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vergleicht;
    • 7 ist ein weiteres Schaubild, das eine Leistungsfähigkeit eines Bosch-Prozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5HF7-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas vorbehandelt wurde, und eine Leistungsfähigkeit eines vergleichenden Bosch-Prozesses in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vergleicht;
    • 8 ist ein Schaubild, das die Abhängigkeit der Ätzgeschwindigkeit eines Bosch-Prozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5HF7-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas vorbehandelt wurde, von der gesamten, kumulierten Bosch-Prozesszeit in der Ätzprozessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
    • 9 ist ein Schaubild, das eine Leistungsfähigkeit eines Bosch-Prozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde, und eine Leistungsfähigkeit eines vergleichenden Bosch-Prozesses in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vergleicht;
    • 10 ist ein weiteres Schaubild, das eine Leistungsfähigkeit eines Bosch-Prozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde, und eine Leistungsfähigkeit eines vergleichenden Bosch-Prozesses in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vergleicht;
    • 11 ist ein Schaubild, das die Abhängigkeit der Ätzgeschwindigkeit eines Bosch-Prozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde, von der gesamten, kumulierten Bosch-Prozesszeit in der Ätzprozessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
    • 12 ist ein Schaubild, das eine Leistungsfähigkeit eines Silicium-Ätzprozesses unter Einsatz von SF6 in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde, und eine Leistungsfähigkeit eines vergleichenden Silicium-Ätzprozesses in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vergleicht;
    • 13 ist ein weiteres Schaubild, das eine Leistungsfähigkeit eines Silicium-Ätzprozesses unter Einsatz von SF6 in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde, und eine Leistungsfähigkeit eines vergleichenden Silicium-Ätzprozesses in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vergleicht; und
    • 14 ist ein Histogramm, das den Prozessdurchsatz einer Ätzprozessvorrichtung bei verschiedenen Betriebsweisen vergleicht.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Wie oben angegeben, bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Verfahren zum anisotropen Ätzen eines Grabens mit hohem Aspektverhältnis in einem Halbleitersubstrat bei gleichzeitigem Minimieren einer Unterätzung und auf Strukturen zum Bewirken desselben, die im Folgenden anhand von beigefügten Figuren ausführlich beschrieben werden. In sämtlichen Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen oder Buchstaben verwendet, um gleiche oder gleichartige Elemente zu kennzeichnen. Die Zeichnungen sind nicht zwingend maßstabsgetreu dargestellt.
  • Unter Bezugnahme auf 1 wird eine beispielhafte Ätzprozessvorrichtung veranschaulicht, die eingesetzt werden kann, um Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung praktisch anzuwenden. Die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung beinhaltet ein Vakuumgehäuse (102, 103, 104), das einen umschlossenen Raum definiert, der in der Lage ist, eine Vakuumumgebung durch eine Vakuumpumpleitung 114 zu erreichen. Das Vakuumgehäuse (102, 103, 104) kann Kammerwände 102, eine Kammerschlitztür 103 und ein Kammertürscharnier 104 beinhalten, um das sich die Kammerschlitztür drehen kann. Anstelle des Kammertürscharniers 104 kann ein beliebiger sonstiger Mechanismus zum Bewegen der Kammerschlitztür 103 eingesetzt werden.
  • Die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung beinhaltet eine obere Elektrode 120 und eine untere Elektrode 130, die durch einen Plasmabereich 101 beabstandet sind, in dem ein Plasma eines Gases nach Bedarf erzeugt werden kann. Die untere Elektrode 130 kann durch eine elektrische Verbindungsstruktur 132, die durch eine Isolatorstruktur 133 elektrisch isoliert ist, an dem Vakuumgehäuse (102, 103, 104) elektrisch geerdet sein. Die obere Elektrode 120 kann durch einen Durchführungsdraht 122, der durch eine weitere Isolatorstruktur 123 elektrisch gegenüber dem Vakuumgehäuse (102, 103, 104) isoliert ist, mit einem Hochfrequenz(HF)-Signalgenerator 124 elektrisch verbunden sein.
  • Gasverteiler (112A, 112B) und Gasdurchführungsröhren (114A, 114B) können in einer beliebigen Ausgestaltung nach dem Stand der Technik bereitgestellt werden, um der Ätzprozessvorrichtung Prozessgase zuzuführen. Es kann ein Substrat (140, 142) bereitgestellt werden, das eine Maskenschicht 142 beinhaltet, die sich auf einer Halbleiterschicht 140 befindet. Bei der Maskenschicht 142 kann es sich um ein dielektrisches Material handeln, das aus dotiertem Siliciumoxid, undotiertem Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, einem dielektrischen Metalloxid oder einer Kombination von diesen gewählt wird. Bei dem Substrat (140, 142) kann es sich um ein Substrat handeln, das anschließend in sonstigen Bearbeitungswerkzeugen so bearbeitet wird, dass Halbleiterstrukturen darauf oder darin ausgebildet werden, oder es kann sich um ein Dummy-Substrat handeln, das anschließend nicht so bearbeitet wird, dass Halbleitereinheiten ausgebildet werden.
  • Bei einer Ausführungsform kann es sich bei der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung um eine beliebige Ätzkammer handeln, die so gestaltet ist, dass sie einen Silicium-Ätzprozess unter Einsatz von SF6 als Ätzgas durchführt, und die so gestaltet ist, dass sie zumindest ein Prozessgas strömen lässt, das für einen Vorbehandlungsprozess einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erforderlich ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung um eine beliebige Ätzkammer handeln, die so gestaltet ist, dass sie einen Bosch-Prozess durchführt, und die so gestaltet ist, dass sie zumindest ein Prozessgas strömen lässt, das für einen Vorbehandlungsprozess einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erforderlich ist. So, wie der Begriff hierin verwendet wird, bezieht sich ein Bosch-Prozess auf einen Ätzprozess, in dem ein Ätzgas und ein Passivierungsgas zyklisch über eine Anzahl von mehreren Zyklen in eine Prozesskammer strömen gelassen werden, um einen Graben in ein Substrat zu ätzen.
  • Der Vorbehandlungsprozess von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird in der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung durchgeführt, bevor zumindest ein Silicium-Ätzprozess unter Einsatz von SF6 als Ätzmittel oder ein Bosch-Prozess durchgeführt wird. Der Vorbehandlungsprozess beinhaltet ein Vorbehandeln von inneren Wänden der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung durch Abscheiden eines Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterials, das aus einem Plasma eines Fluorkohlenwasserstoffgases erzeugt worden ist. Fluorkohlenwasserstoffgas kann eine Zusammensetzung von CxHyFz aufweisen, wobei x eine Ganzzahl ist, die aus 3, 4, 5, 6 und 7 gewählt wird, und y und z positive Ganzzahlen nicht größer als 15 sind. Fluorkohlenwasserstoffgas kann zum Beispiel [C3] 1,1-Difluorpropen, 1,2-Difluorpropen, 1,3-Difluorpropen, 2,3-Difluorpropen, 3,3-Difluorpropen, 1,1-Difluorcycropropan, 1,2-Difluorcycropropan, 1,1,2-Trifluorpropen, 1,1,3-Trifluorpropen, 1,2,3-Trifluorpropen, 1,3,3-Trifluorpropen, 2,3,3-Trifluorpropen, 3,3,3-Trifluorpropen, 1,1,2-Trifluorcycropropan, 1,2,3-Trifluorcycropropan, 1,1,2,3-Tetrafluorpropen, 1,1,3,3-Tetrafluorpropen, 1,2,3,3-Tetrafluorpropen, 1,3,3,3-Tetrafluorpropen, 2,3,3,3-Tetrafluorpropen, 1,1,2,2-Tetrafluorcycropropan, 1,1,2,3-Tetrafluorcycropropan, 1,3-Difluorpropin, 3,3-Difluorpropin, 1,2-Difluorpropadien, 1,3-Difluorpropadien, 1,3,3-Trifluorpropin, 3,3,3-Trifluorpropin, 1,1,3-Trifluorpropadien, [C4] 3,3,4,4-Tetrafluorcycrobuten, 1,3,3,4,4-Pentafluorcycrobuten, 1,1,2,2,3,4-Hexafluorcycrobutan, 1,1,2,2,3-Pentafluorcycrobutan, 1,1,2,2,3,3,4-Heptafluorcycrobutan, 1,1,1,4,4,4-Hexafluor-2-buten, 3,3,3-Trifluor-2-trifluormethylpropen, 1,1,2,3,4-Pentafluor-1,3-butadien, 1,1,2,4,4-Pentafluor-1,3-butadien, 1,1,2,3-Tetrafluor-1,3-butadien, 1,1,2,4-Tetrafluor-1,3-butadien, 1,1,3,4-Tetrafluor-1,3-butadien, 1,2,3,4-Tetrafluor-1,3-butadien, 1,1,4,4-Tetrafluor-1,3-butadien, 1,1,2-Trifluor-1,3-butadien, 1,1,3-Trifluor-1,3-butadien, 1,1,4-Trifluor-1,3-butadien, 1,2,3-Trifluor-1,3-butadien, 1,2,4-Trifluor-1,3-butadien, 1,1,2,3-Tetrafluor-1-buten, 1,1,2,4-Tetrafluor-1-buten, 1,1,3,3-Tetrafluor-1-buten, 1,1,3,4-Tetrafluor-1-buten, 1,1,4,4-Tetrafluor-1-buten, 1,2,3,3-Tetrafluor-1-buten, 1,2,3,4-Tetrafluor-1-buten, 1,2,4,4-Tetrafluor-1-buten, 1,3,3,4-Tetrafluor-1-buten, 1,3,4,4-Tetrafluor-1-buten, 1,4,4,4-Tetrafluor-1-buten, 2,3,3,4-Tetrafluor-1-buten, 2,3,4,4-Tetrafluor-1-buten, 2,4,4,4-Tetrafluor-1-buten, 3,3,4,4-Tetrafluor-1-buten, 3,4,4,4-Tetrafluor-1-buten, 1,1,1,2-Tetrafluor-2-buten, 1,1,1,3-Tetrafluor-2-buten, 1,1,1,4-Tetrafluor-2-buten, 1,1,2,3-Tetrafluor-2-buten, 1,1,2,4-Tetrafluor-2-buten, 1,1,3,4-Tetrafluor-2-buten, 1,1,4,4-Tetrafluor-2-buten, 1,2,3,4-Tetrafluor-2-buten, 1,1,3,3-Tetrafluor-2-methylpropan, 1,1,3-Trifluor-2-fluormethylpropan, 1,3,3-Trifluor-2-fluormethylpropan, 3,3-Difluor-2-difluormethylpropan, 1,1,2,2-Tetrafluorcycrobutan, 1,1,2,3-Tetrafluorcycrobutan, 1,1,3,3-Tetrafluorcycrobutan, 1,2,3,4-Tetrafluorcycrobutan, 1-Fluor-1-trifluormethylcycropropan, 2-Fluor-1-trifluormethylcycropropan, 1,1-Difluor-1-difluormethylcycropropan, 1,2-Difluor-1-difluormethylcycropropan, 2,2-Difluor-1-difluormethylcycropropan, 2,3-Difluor-1-difluormethylcycropropan, 1,2,2-Trifluor-1-fluormethylcycropropan, 1,2,3-Trifluor-1-fluormethylcycropropan, 2,2,3-Trifluor-1-fluormethylcycropropan, 1,2,2,3-Tetrafluor-1-methylcycropropan, 2,2,3,3-Tetrafluor-1-methylcycropropan, [C5] 1,3,3,4,4,5,5-Heptafluorcycropenten, 3,3,4,4,5,5-Hexafluorcycropenten, 1,1,2,2,5,5-Hexafluorcycropentan, 1,1,1,3,4,4,5,5,5-Nonafluor-2-penten, 1,1,1,2,4,4,5,5,5-Nonafluor-2-penten, 2,3,4,5,5,5-Hexafluor-1,3-pentadien, 1,3,4,5,5,5-Hexafluor-1,3-pentadien, 1,2,4,5,5,5-Hexafluor-1,3-pentadien, 1,2,3,5,5,5-Hexafluor-1,3-pentadien, 1,2,3,4,5,5-Hexafluor-1,3-pentadien, 1,2,4,5,5,5-Hexafluor-1,3-pentadien, 1,1,2,3,4,-Pentafluor-1,3-pentadien, 3,4,5,5,5-Pentafluor-1,3-pentadien, 1,2,3,3,4-Pentafluor-1,4-pentadien, 1,1,2,3,3-Pentafluor-1,4-pentadien, 1,3,3,4,4-Pentafluor-2-methylcycrobuten, 2-Fluor-1-trifluormethylcycrobuten, 3,3,4,4-Tetrafluor-1-trifluormethylcycrobuten, [C6] 1,3,3,4,4,5,5,6,6-Nonafluorcycrohexen, 3,3,4,4,5,5,6,6-Octafluorcycrohexen, 1,1,3,3-Tetrafluor-2-trifluormethylcycropentan, 4,5,5,5-Tetrafluor-3-trifluormethyl-1,3-pentadien, 1,1,2,4,5,5,5-Heptafluor-3-methyl-1,3-pentadien, 1,2-bis(Trifluormethyl)cycrobutan, 1,2-bis(Trifluormethyl)cycrobuten, 3,4-bis(Trifluormethyl)cycrobuten, 1,1,1-Trifluor-2-trifluormethyl-3-methyl-2-buten, 1,1,1-Trifluor-3-trifluormethyl-2-methyl-2-buten, 1,1,1,-Trifluor-3-trifluormethyl-2-penten, 4,4,5,5,5-Pentafluor-3-methyl-2-penten, [7] 1,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-Undecafluorcycrohepten, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-Decafluorcycrohepten, 1,3,3,4,4,5,5-Heptafluor-2-ethylcycropenten, 3,3,4,4,5,5-Hexafluor-1,2-dimethylcycropenten und 1,2-bis(Fluormethyl)cycropenten beinhalten. Erfindungsgemäß wird das Fluorkohlenwasserstoffgas aus C5H2F6 und C5HF7 gewählt. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Fluorkohlenwasserstoffgas um 1,3,3,4,4,5,5-Heptafluorcycropenten als C5HF7 und 3,3,4,4,5,5-Hexafluorcycropenten als C5H2F6. Auf den inneren Wänden der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung wird eine Beschichtung aus dem Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterial ausgebildet. Die Dicke der Beschichtung kann zum Beispiel in einem Bereich von 1 nm bis zu 10 Mikrometern liegen.
  • Bei einer Ausführungsform kann während des Vorbehandlungsprozesses ein Dummy-Substrat in die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung gegeben werden. Das Dummy-Substrat kann anschließend vor dem Durchführen des zumindest einen Silicium-Ätzprozesses unter Einsatz von SF6 als Ätzmittel oder des Bosch-Prozesses entfernt werden. Bei einer Ausführungsform kann es sich bei dem Dummy-Substrat um ein in 1 veranschaulichtes Substrat (140, 142) handeln, das eine Maskenschicht 142 beinhaltet, die sich auf einer Halbleiterschicht 140 befindet. Wie oben erörtert, kann die Maskenschicht 142 ein dielektrisches Material beinhalten, das aus dotiertem Siliciumoxid, undotiertem Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, einem dielektrischen Metalloxid oder einer Kombination von diesen gewählt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 2 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Gasströmung die Gasströmungsgeschwindigkeit für ein Fluorkohlenwasserstoffgas, das in die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung strömen gelassen wird. Das Fluorkohlenwasserstoffgas wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit in die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung strömen gelassen, die durch eine Strömungsgeschwindigkeitskurve 520 dargestellt wird. Die Vorbehandlung beinhaltet einen Abscheidungsschritt, während dessen die Strömungsgeschwindigkeit des Fluorkohlenwasserstoffgases von null auf eine Zielströmungsgeschwindigkeit erhöht wird, auf der Zielströmungsgeschwindigkeit gehalten wird und anschließend von der Zielströmungsgeschwindigkeit auf null gesenkt wird. Die Dauer des Abscheidungsschritts wird hierin als Vorbeschichtungszeit t_pc bezeichnet. Während der Dauer der Strömung des Fluorkohlenwasserstoffgases, die in einem Bereich von 2 Minuten bis zu 60 Minuten liegen kann, wird ein Plasma des Fluorkohlenwasserstoffgases in der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung erzeugt. Bei einer Ausführungsform kann die Dauer des Abscheidungsschritts in einem Bereich von 3 Minuten bis zu 30 Minuten liegen.
  • Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Fluorkohlenwasserstoffgas um C5HF7, und in dem Vorbehandlungsprozess wird kein Gas eingesetzt, das einen Abschnitt eines Halbleitermaterials auf einem Dummy-Substrat ätzt. Infolgedessen kann die Dauer des Vorbehandlungsprozesses mit der Dauer des Abscheidungsschritts übereinstimmen. Die Zielströmungsgeschwindigkeit des Fluorkohlenwasserstoffgases hängt von dem Volumen der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ab. Bei einer Ätzprozessvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie ein kreisförmiges Substrat mit einem Durchmesser von 300 mm bearbeitet, kann die Zielströmungsgeschwindigkeit des Fluorkohlenwasserstoffgases in einem Bereich von 100 Standardkubikzentimetern pro Minute (standard cubic centimeters per minute, sccm) bis zu 200 sccm liegen, wenngleich auch geringere und größere Zielströmungsgeschwindigkeiten eingesetzt werden können. Die HF-Leistung, die an die beispielhafte Ätzprozesskammer angelegt wird, um ein Plasma des Fluorkohlenwasserstoffgases zu erzeugen, hängt von dem Volumen der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ab. Bei einer Ätzprozessvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie ein kreisförmiges Substrat mit einem Durchmesser von 300 mm bearbeitet, kann die HF-Leistung in einem Bereich von 500 Watt bis zu 2.000 Watt liegen, wenngleich auch geringere und größere HF-Leistungen eingesetzt werden können. Der Druck der beispielhaften Ätzprozesskammer während der Abscheidung unter Einsatz des Plasmas des Fluorkohlenwasserstoffgases kann in einem Bereich von 0,13 Pa (1 mTorr) bis zu 2,67 Pa (20 mTorr) liegen, wenngleich auch geringere und höhere Drücke eingesetzt werden können.
  • Die Eigenschaften der spektralen Emission des Plasmas von C5HF7 werden in der US-Patentanmeldung US 2013/0 105 947 A1 beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 3 veranschaulicht eine weitere schematische Darstellung einer Gasströmung die Gasströmungsgeschwindigkeiten für ein Fluorkohlenwasserstoffgas und ein Ätzgas, die in die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung strömen gelassen werden. Das Ätzgas und das Fluorkohlenwasserstoffgas können abwechselnd in die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung strömen gelassen werden. Das Ätzgas kann mit einer Strömungsgeschwindigkeit in die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung strömen gelassen werden, die durch eine erste Strömungsgeschwindigkeitskurve 610 dargestellt wird. Das Fluorkohlenwasserstoffgas kann abwechselnd mit einer Strömungsgeschwindigkeit in die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung strömen gelassen werden, die durch eine zweite Strömungsgeschwindigkeitskurve 620 dargestellt wird.
  • Die Vorbehandlung beinhaltet eine Mehrzahl von Zyklen eines Ätzschritts und eines Abscheidungsschritts. Während jedes Ätzschritts wird die Strömungsgeschwindigkeit des Ätzgases von null auf eine Ätzmittel-Zielströmungsgeschwindigkeit erhöht, auf der Ätzmittel-Zielströmungsgeschwindigkeit gehalten und anschließend von der Ätzmittel-Zielströmungsgeschwindigkeit auf null gesenkt. Während jedes Abscheidungsschritts wird die Strömungsgeschwindigkeit des Fluorkohlenwasserstoffgases von null auf eine Zielströmungsgeschwindigkeit erhöht, auf der Zielströmungsgeschwindigkeit gehalten und anschließend von der Zielströmungsgeschwindigkeit auf null gesenkt. Während der Dauer der Strömung des Ätzgases wird ein Plasma des Ätzgases in der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung erzeugt. Während der Dauer der Strömung des Fluorkohlenwasserstoffgases wird ein Plasma des Fluorkohlenwasserstoffgases in der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung erzeugt. Die Dauer jedes Abscheidungsschritts oder jedes Ätzschritts kann in einem Bereich von 1 Sekunde bis zu 1 Minute liegen. Die Gesamtzahl der Zyklen kann in einem Bereich von 1 bis 1.800 liegen. Während der Vorbehandlung kann eine Mehrzahl von Zyklen eines Abscheidungsschritts zum Abscheiden des Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterials und des Ätzprozessschritts durchgeführt werden.
  • Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Fluorkohlenwasserstoffgas um C5H2F6, und bei dem Ätzgas kann es sich um SF6 handeln, das einen Abschnitt eines Halbleitermaterials auf einem Dummy-Substrat ätzt. Bei einer Ätzprozessvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie ein kreisförmiges Substrat mit einem Durchmesser von 300 mm bearbeitet, kann die Zielströmungsgeschwindigkeit des Fluorkohlenwasserstoffgases in einem Bereich von 100 Standardkubikzentimetern pro Minute (standard cubic centimeters per minute, sccm) bis zu 200 sccm liegen, wenngleich auch geringere und größere Zielströmungsgeschwindigkeiten eingesetzt werden können. Bei einer Ätzprozessvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie ein kreisförmiges Substrat mit einem Durchmesser von 300 mm bearbeitet, kann die Zielströmungsgeschwindigkeit des Ätzgases in einem Bereich von 200 Standardkubikzentimetern pro Minute (sccm) bis zu 400 sccm liegen, wenngleich auch geringere und größere Zielströmungsgeschwindigkeiten eingesetzt werden können.
  • Die HF-Leistung, die an die beispielhafte Ätzprozesskammer angelegt wird, um ein Plasma des Fluorkohlenwasserstoffgases zu erzeugen, hängt von dem Volumen der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ab. Bei einer Ätzprozessvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie ein kreisförmiges Substrat mit einem Durchmesser von 300 mm bearbeitet, kann die HF-Leistung zum Erzeugen eines Plasmas des Fluorkohlenwasserstoffgases in einem Bereich von 1.000 Watt bis zu 3.000 Watt liegen, wenngleich auch geringere und größere HF-Leistungen eingesetzt werden können. Die HF-Leistung, die an die beispielhafte Ätzprozesskammer angelegt wird, um ein Plasma des Ätzgases zu erzeugen, hängt von dem Volumen der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ab. Bei einer Ätzprozessvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie ein kreisförmiges Substrat mit einem Durchmesser von 300 mm bearbeitet, kann die HF-Leistung zum Erzeugen eines Plasmas des Ätzgases in einem Bereich von 1.000 Watt bis zu 3.000 Watt liegen, wenngleich auch geringere und größere HF-Leistungen eingesetzt werden können.
  • Der Druck der beispielhaften Ätzprozesskammer während des Abscheidungsschritts unter Einsatz des Plasmas des Fluorkohlenwasserstoffgases kann in einem Bereich von 0,13 Pa (1 mTorr) bis zu 2,67 Pa (20 mTorr) liegen, wenngleich auch geringere und höhere Drücke eingesetzt werden können. Der Druck der beispielhaften Ätzprozesskammer während des Ätzschritts unter Einsatz des Plasmas des Ätzgases kann in einem Bereich von 0,13 Pa (1 mTorr) bis zu 2,67 Pa (20 mTorr) liegen, wenngleich auch geringere und höhere Drücke eingesetzt werden können.
  • Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, bei denen während des Vorbehandlungsprozesses ein oder mehrere Ätzprozesse eingesetzt werden können, erhöht der Vorbehandlungsprozess für die inneren Wände der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung die Ätzgeschwindigkeit des zumindest einen Bosch-Prozesses, der nachfolgend durchzuführen ist, um einen positiven Prozentsatz. Der positive Prozentsatz kann zumindest 10 % während des ersten Ätzprozesses des zumindest einen Bosch-Prozesses betragen, d.h. des ersten Ätzprozesses, bei dem es sich um einen Bosch-Prozess handelt und der nach dem Vorbehandlungsprozess durchgeführt wird.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterial, das auf den Seitenwänden der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung abgeschieden wird, Kohlenstoff in einer Atomkonzentration in einem Bereich von 35 % bis zu 100 % und Fluor in einer Atomkonzentration von 0 % bis zu 65 %.
  • Bei einer Ausführungsform steigt die Ätzgeschwindigkeit des zumindest einen Silicium-Ätzprozesses unter Einsatz von SF6 als Ätzgas, der anschließend durchzuführen ist, um zumindest 50 % während des ersten Ätzprozesses des zumindest einen Silicium-Ätzprozesses unter Einsatz von SF6 als Ätzmittel, der nach dem Vorbehandlungsprozess durchgeführt wird, im Verhältnis zu einem vergleichenden Silicium-Ätzprozess, bei dem dieselben Bearbeitungsbedingungen wie bei dem ersten Silicium-Ätzprozess eingesetzt werden und der in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung durchgeführt wird.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform steigt die Ätzgeschwindigkeit des zumindest einen Bosch-Prozesses, der anschließend durchzuführen ist, um zumindest 50 % während des ersten Ätzprozesses des zumindest einen Bosch-Prozesses, der nach dem Vorbehandlungsprozess durchgeführt wird, im Verhältnis zu einem vergleichenden Bosch-Prozess, bei dem dieselben Bearbeitungsbedingungen wie bei dem ersten Bosch-Prozess eingesetzt werden und der in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung durchgeführt wird. So, wie der Begriff hierin verwendet wird, beinhalten dieselben Bearbeitungsbedingungen während der gesamten Prozesse im Vergleich dieselbe Gestaltung der Prozesskammer, dieselben Gasströmungsgeschwindigkeiten als eine Funktion der Zeit, dieselben Temperaturbedingungen als eine Funktion der Zeit und dieselben Druckbedingungen als eine Funktion der Zeit. Die Wirksamkeit der Erhöhung der Ätzgeschwindigkeit nimmt im Verlauf der Gesamtlaufzeit des zumindest einen Bosch-Prozesses allmählich ab. Bei einer Ausführungsform nimmt der Prozentsatz, um den die Ätzgeschwindigkeit des zumindest einen Bosch-Prozesses steigt, im Verlauf der Gesamtlaufzeit des zumindest einen Bosch-Prozesses in der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung monoton ab.
  • Nachdem der Vorbehandlungsprozess an der beispielhaften Ätzprozesskammer durchgeführt worden ist, werden zumindest ein Silicium-Ätzprozess unter Einsatz von SF6 als Ätzgas und ein Bosch-Prozess in der beispielhaften Ätzprozesskammer durchgeführt, um ein Halbleitersubstrat zum Fertigen von Halbleiterstrukturen zu bearbeiten, d.h. zum Fertigen von Halbleiterprodukten, die in Halbleitersubstraten enthalten sind. Durch die Vorbehandlung wird die Ätzgeschwindigkeit in dem zumindest einen Silicium-Ätzprozess unter Einsatz von SF6 und dem einen Bosch-Prozess erhöht, wie oben erörtert.
  • 4A bis 4G veranschaulichen die aufeinanderfolgenden Veränderungen an einem Substrat, das in einem Bosch-Prozess bearbeitet wird. Unter Bezugnahme auf 4A beinhaltet eine beispielhafte Struktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Halbleitersubstrat 10, das ein Halbleitermaterial beinhaltet. Bei dem Halbleitermaterial kann es sich um ein elementares Halbleitermaterial, ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial, ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial oder eine Kombination von diesen handeln. Bei einer Ausführungsform kann es sich bei dem Halbleitermaterial um ein Silicium-haltiges Material handeln. Beispielsweise kann das Halbleitermaterial des Halbleitersubstrats 10 Silicium, eine Silicium-Germanium-Legierung, eine Silicium-Kohlenstoff-Legierung oder eine Silicium-Germanium-Kohlenstoff-Legierung beinhalten. Bei einer Ausführungsform kann es sich bei dem Halbleitermaterial um Silicium handeln. Das Halbleitermaterial des Halbleitersubstrats 10 kann undotiert oder mit elektrischen Dotierstoffen wie zum Beispiel B, Ga, In, P, As und/oder Sb dotiert sein. (Nicht dargestellte) Halbleitereinheiten und/oder (nicht dargestellte) Metallverbindungsstrukturen können in dem oberen Abschnitt des Halbleitersubstrats beinhaltet sein. Die Dicke des Halbleitersubstrats 10 kann von 30 Mikrometern bis zu 2 mm betragen, wenngleich auch geringere und größere Dicken eingesetzt werden können.
  • Eine Maskenschicht 20 wird auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 ausgebildet und so strukturiert, dass Öffnungen darin ausgebildet werden. Es versteht sich, dass eine Mehrzahl von Öffnungen in der Maskenschicht 20 ausgebildet werden kann, wenngleich in 4A bis 4L eine einzige Öffnung veranschaulicht wird. Bei der Maskenschicht 20 kann es sich um eine Hartmaskenschicht handeln, die ein dielektrisches Material oder ein Metallmaterial beinhaltet. Zu dielektrischen Materialien, die für die Maskenschicht 20 eingesetzt werden können, zählt ein dielektrisches Material, das aus dotiertem Siliciumoxid, undotiertem Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, einem dielektrischen Metalloxid und einer Kombination von diesen gewählt wird, ohne auf diese beschränkt zu sein. Zu Metallmaterialien, die für die Maskenschicht 20 eingesetzt werden können, zählen TiN, TaN, WN, WC, TiC, TaC, W, Ti, Ta, Cu, Al und Kombinationen oder Legierungen von diesen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Die Maskenschicht 20 kann zum Beispiel durch Aufbringen eines (nicht dargestellten) Photolacks darauf, Strukturieren des Photolacks durch lithographische Belichtung und Entwicklung und Übertragen des Musters in dem Photolack auf die Maskenschicht 20 unter Einsatz einer Ätzung strukturiert werden, bei der es sich um eine anisotrope Ätzung wie zum Beispiel eine reaktive Ionenätzung oder eine isotrope Ätzung wie zum Beispiel eine Nassätzung handeln kann. Alternativ kann die Maskenschicht 20 ein organisches Material wie zum Beispiel ein strukturiertes Photolackmaterial oder eine strukturierte Schicht eines optisch planarisierenden Materials nach dem Stand der Technik beinhalten. Die Dicke der Maskenschicht 20 kann von 0,2 Mikrometern bis zu 10 Mikrometern betragen, wenngleich auch geringere und größere Dicken eingesetzt werden können.
  • Die Breite w einer Öffnung in der Maskenschicht 20 kann von 1 Mikrometer bis zu 50 Mikrometern betragen, wenngleich auch geringere und größere Breiten w eingesetzt werden können. Die Öffnung kann eine Form eines Kreises, einer Ellipse oder eines Rechtecks aufweisen, wobei der geringere Abstand zwischen zwei Seitenpaaren der Breite w entspricht.
  • Unter Bezugnahme auf 4B wird die beispielhafte Struktur in einer Prozesskammer platziert, die so gestaltet ist, dass darin ein Plasma erzeugt wird. Bei der Prozesskammer kann es sich zum Beispiel um eine Kammer für ein reaktives lonenätzen handeln, die so gestaltet ist, dass ein Plasma durch Koppeln eines elektromagnetischen Hochfrequenz(HF)-Feldes an ein Gas darin erzeugt wird.
  • Beispielsweise kann es sich bei der Prozesskammer um eine Vakuumkammer handeln, die eine untere Elektrode, an der die beispielhafte Struktur angebracht ist, und eine obere Elektrode beinhaltet, die durch einen Zwischenraum vertikal von der beispielhaften Struktur beabstandet ist. Die Leistung, die durch das elektromagnetische HF-Feld an das Plasma gekoppelt ist, wird hierin als Plasmaleistung bezeichnet. Darüber hinaus kann eine konstante Vorspannung zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode angelegt werden, um zu bewirken, dass die Ionen in dem Plasma auf das Substrat auftreffen, das in Kontakt mit der unteren Elektrode steht. Die Leistung, die durch die konstante Vorspannung an das Plasma gekoppelt ist, wird hierin als Vorspannungsleistung bezeichnet. Das oszillierende elektrische Feld ionisiert die Gasmoleküle durch Abstreifen von Elektronen von den Gasmolekülen, wodurch ein Plasma erzeugt wird.
  • Nachdem die beispielhafte Struktur so in die Prozesskammer gegeben worden ist, dass die untere Fläche des Halbleitersubstrats 10 mit der unteren Elektrode in Kontakt steht und die obere Elektrode der Maskenschicht 20 näher gelegen ist als der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10, wird ein Ätzgas zum Beispiel unter Einsatz eines Mengenreglers in die Prozesskammer strömen gelassen. Ein nichtbeschränkendes Beispiel für das Ätzgas ist Schwefelhexafluorid (SF6).
  • Ein Ätzprozess wird durch Erzeugen eines Plasmas des Ätzgases durchgeführt. Das Plasma des Ätzgases kann in der Prozesskammer durch Anlegen einer Vorspannung und eines elektromagnetischen HF-Feldes erzeugt werden, und dadurch werden die Plasmaleistung und die Vorspannungsleistung an das Ätzgas gekoppelt. Das Ätzgas wird so ionisiert, dass ein Plasma ausgebildet wird, das Ätzmittelionen enthält. Die Ätzmittelionen werden in Richtung der beispielhaften Struktur so beschleunigt, dass das Halbleitermaterial des Halbleitersubstrats 10 geätzt wird. Aufgrund einer statistischen Verteilung der Geschwindigkeit der Ionen in dem Plasma wird eine vertikale Ätzung des Halbleitermaterials in dem Halbleitersubstrat 10 von einer seitlichen Ätzung begleitet. Folglich beinhaltet ein Graben 11, der unterhalb jeder Öffnung in der Maskenschicht ausgebildet ist, einen unterätzten Umfangsbereich. Bei dem unterätzten Bereich des Grabens 11 handelt es sich um den Abschnitt des Grabens 11, der die Fläche einer darüberliegenden Öffnung in der Maskenschicht 20 in einer Draufsicht in einer Richtung senkrecht zu der Grenzfläche zwischen dem Halbleitersubstrat 10 und der Maskenschicht 20 nicht überlappt. Der unterätzte Bereich wird direkt unterhalb von Abschnitten der Maskenschicht 20 um die entsprechende Öffnung in der Maskenschicht 20 herum ausgebildet.
  • Der Druck des Plasmas der Ätzmittelionen kann von 0,13 Pa (1 mTorr) bis zu 4,00 Pa (30 mTorr) betragen, wenngleich auch geringere und höhere Drücke eingesetzt werden können. Die Ätzgeschwindigkeit des Halbleitermaterials während des Ätzprozesses kann von 1 Mikrometer pro Minute bis zu 10 Mikrometern pro Minute betragen, wenngleich auch höhere und niedrigere Temperaturen eingesetzt werden können. Die Temperatur des Ätzprozesses kann von -30 Grad Celsius bis zu 60 Grad Celsius betragen, wenngleich auch höhere und niedrigere Temperaturen eingesetzt werden können. Die Dauer des Ätzprozesses kann von 1 Sekunde bis zu 1 Minute betragen, wenngleich auch längere und kürzere Zeiträume eingesetzt werden können.
  • Unter Bezugnahme auf 4C wird, nachdem der Ätzprozess über einen Zeitraum hinweg durchgeführt worden ist, ein Abscheidungsprozess in derselben Prozesskammer durchgeführt. Im Besonderen wird das Ätzgas in der Prozesskammer aus der Prozesskammer gepumpt, und ein Abscheidungsgas wird zum Beispiel unter Einsatz eines Mengenreglers in die Prozesskammer strömen gelassen. Bei dem Abscheidungsgas kann es sich zum Beispiel um C4F8 oder ein beliebiges sonstiges Gas handeln, das dafür bekannt ist, dass es in einem Bosch-Prozess als polymererzeugendes Gas dient.
  • Ein Abscheidungsprozess wird durch Erzeugen eines Plasmas des Abscheidungsgases durchgeführt. Das Plasma des Abscheidungsgases kann in der Prozesskammer durch Anlegen einer Vorspannung und eines elektromagnetischen HF-Feldes erzeugt werden, und dadurch werden die Plasmaleistung und die Vorspannungsleistung an das Abscheidungsgas gekoppelt. Das Abscheidungsgas wird so ionisiert, dass ein Plasma von Fluorkohlenstoffionen ausgebildet wird. Die Fluorkohlenstoffionen werden in Richtung der beispielhaften Struktur so beschleunigt, dass eine Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 auf der oberen Fläche und den Seitenwänden der Maskenschicht 20 und auf den Seitenwänden und der Bodenfläche des Grabens 11 in dem Halbleitersubstrat 10 abgeschieden wird. Aufgrund der statistischen Verteilung der Geschwindigkeit der Ionen in dem Plasma wird die Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 als zusammenhängende Schicht abgeschieden, die mit der Gesamtheit der oberen Fläche und der Seitenwände der Maskenschicht 20 sowie der Seitenwände und der Bodenfläche des Grabens 11 in dem Halbleitersubstrat 10 in Kontakt steht.
  • Verschiedene Abschnitte der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 können aufgrund einer unterschiedlichen Anisotropie für jede Spezies von Ionen, die in dem Plasma vorhanden sind, unterschiedliche Zusammensetzungen und unterschiedliche Dicken aufweisen. Des Weiteren können verschiedene Abschnitte der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 unterschiedliche Dicken aufweisen. Beispielsweise kann ein Abschnitt der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30, der sich auf einem Boden des Grabens 11 befindet, eine Bodenpolymerdicke tp_b aufweisen, ein Abschnitt der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30, der sich an einer Seitenwand des Grabens 11 und an einer Seitenwand der Maskenschicht 20 befindet, kann eine Seitenwand-Polymerdicke tp_s aufweisen, und ein Abschnitt der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30, der sich auf einer oberen Fläche der Maskenschicht 20 befindet, kann eine obere Polymerdicke tp_t aufweisen.
  • Der Druck des Plasmas kann von 0,13 Pa (1 mTorr) bis zu 4,0 Pa (30 mTorr) betragen, wenngleich auch geringere und höhere Drücke eingesetzt werden können. Die Abscheidungsgeschwindigkeit des Fluorkohlenstoff-Polymermaterials der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 kann an verschiedenen Stellen von 50 nm pro Minute bis zu 500 nm pro Minute betragen, wenngleich auch höhere und geringere Abscheidungsgeschwindigkeiten eingesetzt werden können. Die Temperatur des Abscheidungsprozesses kann von -30 Grad Celsius bis zu 60 Grad Celsius betragen, wenngleich auch höhere und niedrigere Temperaturen eingesetzt werden können. Die Dauer des Ätzprozesses kann von 0,5 Sekunden bis zu 30 Sekunden betragen, wenngleich auch längere und kürzere Zeiträume eingesetzt werden können.
  • Unter Bezugnahme auf 4D wird der Ätzprozess von 4B erneut durchgeführt. Die Parameter zum Erzeugen des Plasmas der Ätzmittelionen werden so gewählt, dass die Ätzmittelionen, die auf die beispielhafte Struktur auftreffen, überwiegend entlang einer Flächennormalen der Grenzfläche zwischen dem Halbleitersubstrat 10 und der Maskenschicht 20 ausgerichtet werden. Die Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 wird anisotrop so geätzt, dass horizontale Abschnitte der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 geätzt werden, die sich auf einer Bodenfläche des Grabens 11 und auf der oberen Fläche der Maskenschicht 20 befinden, wohingegen Abschnitte der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30, die sich auf den Seitenwänden der Maskenschicht 20 und den Seitenwänden des Grabens 11 befinden, nicht entfernt werden. Die Spezies des Ätzgases und die sonstigen Parameter zum Erzeugen des Plasmas der Ätzmittelionen können dieselben wie bei dem Ätzprozess von 4B sein. Bei einer Ausführungsform wird in dem Ätzprozess ein Plasma eines fluorhaltigen Ätzmittels wie zum Beispiel SF6 eingesetzt und ein Teil der Wasserstoffatome in dem Fluorkohlenstoff-Polymermaterial in der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 durch Fluoratome substituiert, bevor ein fluorverstärktes Fluorkohlenstoffmaterial entfernt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 4E wird die Dauer des Ätzprozesses, der in dem Schritt von 4D initiiert wird, so gewählt, dass der Ätzprozess fortdauert, nachdem ein unterer Abschnitt der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 entfernt worden ist und eine Halbleiterfläche auf dem Boden des Grabens 30 physisch freigelegt worden ist. Das Ätzmittelplasma beginnt, das Halbleitermaterial des Halbleitersubstrats 10 so zu ätzen, dass eine vertikale Ätzung und eine seitliche Ätzung des Halbleitermaterials gleichzeitig stattfinden, wohingegen ein verbleibender Abschnitt der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 auf den Seitenwänden des Grabens 11 das Halbleitermaterial um den verbleibenden Abschnitt der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 herum schützt.
  • Der Graben 11 wird abwärts so ausgedehnt, dass ein neu hinzugefügtes Hohlraumvolumen hinzugefügt wird. Die seitliche Ausdehnung des neu hinzugefügten Hohlraumvolumens wird vertikal so moduliert, dass die seitliche Ausdehnung als Funktion der Tiefe von der Ebene der Bodenfläche des Grabens 11 am Ende des Bearbeitungsschritts von 4D allmählich zunimmt und anschließend allmählich abnimmt. Die Dauer dieses Ätzprozesses kann so gewählt werden, dass die Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 am Ende dieses Ätzprozesses vollständig entfernt ist oder nur minimal vorhanden ist.
  • Unter Bezugnahme auf 4F kann, nachdem der Ätzprozess von 4D und 4E abgeschlossen ist, der Abscheidungsprozess von 4C so wiederholt werden, dass derselbe Typ eines Fluorkohlenstoff-Polymermaterials abgeschieden wird und eine weitere Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 ausgebildet wird. Die Prozessparameter dieses Abscheidungsschritts können im Wesentlichen mit den Prozessparametern des Schrittes von 4C übereinstimmen.
  • Im Allgemeinen wird eine Sequenz des oben beschriebenen Ätzprozesses und des oben beschriebenen Abscheidungsprozesses an dem Stapel des Halbleitersubstrats 10 und der Maskenschicht 20, die Öffnungen beinhaltet, wiederholt. Bei jedem Ätzprozess wird ein Halbleitermaterial auf einer Bodenfläche des Grabens 11, die unter einer Öffnung liegt, entfernt, und in dem Abscheidungsprozess wird eine Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 auf der Bodenfläche und den Seitenwänden des Grabens 11 wie auch auf der oberen Fläche und den Seitenwänden der Maskenschicht 20 abgeschieden. Das Fluorkohlenstoff-Polymermaterial der Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 wird aus einem Plasma erzeugt, das Ionen des Fluorkohlenstoffgases enthält.
  • Am Ende jedes Abscheidungsschritts ist eine Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 zusammenhängend auf der oberen Fläche und den Seitenwänden der Maskenschicht 20 und auf den Seitenwänden und der Bodenfläche des Grabens 11 in dem Halbleitersubstrat 10 abgeschieden. Die Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 beinhaltet einen ersten Fluorkohlenstoff-Polymerabschnitt 30A, der auf der Bodenfläche des Grabens 11 abgeschieden ist und eine erste Zusammensetzung und eine erste Dicke aufweist, einen zweiten Fluorkohlenstoff-Polymerabschnitt 30B, der auf den Seitenwänden des Grabens 11 und den Seitenwänden der Maskenschicht 20 abgeschieden ist, und einen dritten Fluorkohlenstoff-Polymerabschnitt 30C, der auf der oberen Fläche der Maskenschicht 20 abgeschieden ist und eine dritte Zusammensetzung und eine dritte Dicke aufweist.
  • Am Ende jedes Abscheidungsschritts handelt es sich bei der beispielhaften Struktur um eine Halbleiterstruktur, die einen Stapel des Halbleitersubstrats 10 und der Maskenschicht 20 aufweist, in der sich eine Öffnung befindet, den Graben 11, der sich in dem Halbleitersubstrat 10 befindet und unterhalb der Öffnung liegt und eine vertikal modulierte Breite aufweist, und eine Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30, die sich von der oberen Fläche und den Seitenwänden der Maskenschicht 20 durch die Seitenwände des Grabens 11 und zu der Bodenfläche des Grabens 11 erstreckt.
  • Die wiederholte Durchführung der Sequenz des Ätzprozesses und des Abscheidungsprozesses bildet Modulationen in der seitlichen Ausdehnung, d.h. der Breite, innerhalb des Grabens 11 als Funktion der Tiefe von der Grenzfläche zwischen der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 11 und der Maskenschicht 20 aus. Die Gesamtzahl der Wiederholungen der Sequenz des Ätzprozesses und des Abscheidungsprozesses kann von 2 bis zu 1.000 und üblicherweise von 30 bis zu 200 betragen, wenngleich auch eine größere Anzahl von Wiederholungen eingesetzt werden kann. Jede Wiederholung der Sequenz des Ätzprozesses und der Abscheidung dehnt den Graben 11 abwärts aus, sodass ein neu hinzugefügtes Hohlraumvolumen hinzugefügt wird. Die seitliche Ausdehnung des neu hinzugefügten Hohlraumvolumens wird vertikal so moduliert, dass die seitliche Ausdehnung als Funktion der Tiefe von der Ebene der Bodenfläche des Grabens 11 am Ende des Bearbeitungsschritts von 4D allmählich zunimmt und anschließend allmählich abnimmt. Die Dauer dieses Ätzprozesses kann so gewählt werden, dass die Fluorkohlenstoff-Polymerschicht 30 am Ende jedes Ätzprozesses vollständig entfernt ist oder nur minimal vorhanden ist.
  • Unter Bezugnahme auf 4G kann auf den letzten der Sequenz des Ätzprozesses und des Abscheidungsprozesses ein weiterer Ätzprozess folgen, der den Graben 11 zum letzten Mal abwärts ausdehnt. Der Graben 11, wie er nach dem letzten Ätzprozess bereitgestellt wird, weist eine vertikale Modulierungsbreite auf, die hierin als „geschweifte Kante“ bezeichnet wird. Ein Zyklus einer Modulation der Breite des Grabens 11 entspricht einem Ätzprozess innerhalb einer Sequenz. Die Gesamtzahl von Zyklen in der Modulation der Breite des Grabens 11 stimmt mit der Summe der Anzahl von Wiederholungen der Sequenz des Ätzprozesses und der Zahl 1 überein, die dem letzten Ätzprozess entspricht, auf den kein Abscheidungsprozess folgt.
  • Die Tiefe d des Grabens kann von 20 Mikrometern bis zu 200 Mikrometern betragen, wenngleich auch geringere und höhere Dicken eingesetzt werden können. Der seitliche Abstand zwischen der äußersten seitlichen Ausdehnung einer Seitenwand des Grabens 11 und einer Seitenwand der Maskenschicht 20, die dieser Seitenwand des Grabens 11 in einer vertikalen Querschnittansicht in einer Breitenrichtung des Grabens 11 am nächsten gelegen ist, wird hierin als „Unterätzungsausdehnung“ u des Grabens 11 bezeichnet. So, wie der Begriff hierin verwendet wird, handelt es sich bei einer Breitenrichtung des Grabens 11 um eine Richtung, entlang der der seitliche Trennungsabstand zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden minimiert ist. Wenn die Form der Öffnung in der Maskenschicht 20 kreisrund ist, handelt es sich bei jeder Vertikalen, die durch eine vertikale Mittelachse des Grabens 11 verläuft, um eine Breitenrichtung. Wenn die Form der Öffnung in der Maskenschicht 20 rechteckig ist, ist die Breitenrichtung die Richtung eines kürzeren Seitenpaares des Rechtecks, das einen Umfang der Öffnung in einer Draufsicht definiert.
  • In einem nichtbeschränkenden veranschaulichenden Beispiel kann die Unterätzungsausdehnung u des Grabens 11 eine Größenordnung von 300 nm aufweisen, wenn die Breite w der Öffnung von 3 Mikrometern bis zu 5 Mikrometern beträgt und die Tiefe d des Grabens eine Größenordnung von 50 Mikrometern aufweist, und sie nimmt allmählich bis zu einer Größenordnung von 600 nm zu, wenn die Breite w der Öffnung eine Größenordnung von 50 Mikrometern aufweist und die Tiefe d des Grabens 11 eine Größenordnung von 100 Mikrometern aufweist. Die laterale Modulation einer Seitenwand des Grabens 11, wie sie in einer vertikalen Querschnittansicht in der Breitenrichtung zu sehen ist, kann von 5 % bis zu 30 % der Unterätzungsausdehnung betragen.
  • Bei jedem des zumindest einen Bosch-Prozesses wird ein Plasma eines fluorhaltigen Ätzmittels eingesetzt. In der beispielhaften Ätzprozesskammer wird in dem zumindest einen Bosch-Prozess ein Teil der Wasserstoffatome in dem Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterial durch Fluoratome substituiert, wodurch die Ätzgeschwindigkeit in dem zumindest einen Bosch-Prozess im Verlauf der Gesamtbearbeitungszeit des zumindest einen Bosch-Prozesses allmählich abnimmt. Um eine hohe durchschnittliche Ätzgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, können wiederholt ein Vorbehandlungsprozess und zumindest ein Bosch-Prozess durchgeführt werden. Mit anderen Worten, eine Sequenz von Prozessen, die in der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung durchgeführt wird, kann einen ersten Vorbehandlungsprozess, einen ersten Satz aus zumindest einem Bosch-Prozess, eine zweite Vorbehandlung, einen zweiten Satz aus zumindest einem Bosch-Prozess und so weiter beinhalten.
  • Bei dem zumindest einen Bosch-Prozess, der an dem zumindest einen Substrat durchgeführt wird, kann es sich um eine Mehrzahl von Bosch-Prozessen handeln, die nacheinander an einer Mehrzahl von Substraten durchgeführt wird. Vor Beginn jedes Bosch-Prozesses kann ein neues Substrat in die beispielhafte Ätzprozessvorrichtung gegeben werden und kann nach Beenden jedes Bosch-Prozesses der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung entnommen werden.
  • Bei einer Ausführungsform kann in dem Bosch-Prozess SF6 als Ätzmittel eingesetzt werden. Bei einer Ausführungsform kann in dem zumindest einen Bosch-Prozess C4F8 als Passivierungsgas eingesetzt werden.
  • Jeder Bosch-Prozess wird an einem „Produktionssubstrat“ durchgeführt, bei dem es sich um ein Substrat handelt, das ein Halbleitermaterial beinhaltet, in dem Halbleitereinheiten ausgebildet worden sind oder nachfolgend ausgebildet werden. Jedes Substrat, das in die beispielhafte Ätzprozesskammer gegeben wird, beinhaltet eine Maskenschicht 142, die sich auf einer Halbleiterschicht 140 befindet, wie in 1 veranschaulicht. Die Maskenschicht kann ein dielektrisches Material beinhalten, das aus dotiertem Siliciumoxid, undotiertem Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, einem dielektrischen Metalloxid oder einer Kombination von diesen gewählt wird. Die Halbleiterschicht 140 kann Silicium oder eine Halbleiterlegierung beinhalten, die Silicium beinhaltet.
  • Nachdem der Bosch-Prozess abgeschlossen ist, kann das Substrat aus der beispielhaften Ätzprozessvorrichtung entnommen werden, und anschließend können zusätzliche Bearbeitungsschritte durchgeführt werden. Unter Bezugnahme auf 4H können die Flächen des Grabens 11 gereinigt werden, zum Beispiel durch eine Nassreinigung. Optional kann die Maskenschicht 20 entfernt werden. Eine dielektrische Auskleidung 40 wird durch einen konformen Abscheidungsprozess wie zum Beispiel eine chemische Gasphasenabscheidung oder eine Atomlagenabscheidung auf den Seitenwänden des Grabens 11 abgeschieden. Die dielektrische Auskleidung 40 beinhaltet ein dielektrisches Material wie zum Beispiel Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, ein dielektrisches Metalloxid oder eine Kombination von diesen. Die Dicke der dielektrischen Auskleidung 40 kann von 50 nm bis zu 1.000 nm betragen, wenngleich auch geringere und größere Dicken eingesetzt werden können.
  • Unter Bezugnahme auf 4I kann eine leitfähige Materialschicht 50L so abgeschieden werden, dass der Graben 11 gefüllt wird. Die leitfähige Materialschicht 50L kann zum Beispiel durch chemische Gasphasenabscheidung, Galvanisieren, stromloses Abscheiden oder eine Kombination von diesen abgeschieden werden. Die leitfähige Materialschicht 50L kann ein Metallmaterial wie zum Beispiel Cu, Al, W, TaN, TiN, WN oder eine Kombination von diesen beinhalten.
  • Unter Bezugnahme auf 4J kann die leitfähige Materialschicht 50L zum Beispiel durch chemisch-mechanisches Planarisieren so planarisiert werden, dass eine Durchkontaktierungsstruktur 50 durch das Substrat ausgebildet wird. Die dielektrische Auskleidung 40 und/oder die Maskenschicht 20 können als Stoppschicht für den Planarisierungsprozess eingesetzt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 4K kann ein unterer Abschnitt des Halbleitersubstrats 10 zum Beispiel durch Schleifen oder chemisch-mechanisches Planarisieren so entfernt werden, dass ein unterer Abschnitt der Durchkontaktierungsstruktur 50 durch das Substrat physisch freigelegt wird. Eine Fläche der dielektrischen Auskleidung 40 wird um die untere Fläche der Durchkontaktierungsstruktur 50 durch das Substrat herum ebenfalls physisch freigelegt.
  • Unter Bezugnahme auf 4L kann das Halbleitersubstrat 10 zum Beispiel durch eine C4-Kugel 70 mit einem Substrat 60 verbunden werden. Bei dem Substrat 60 kann es sich um ein weiteres Halbleitersubstrat, einen Umsetzer oder ein Verpackungssubstrat handeln.
  • 5 ist eine schematische, vertikale Querschnittansicht eines beispielhaften Substrats, das einen tiefen Graben beinhaltet, der durch einen Bosch-Prozess am Ende des Bearbeitungsschritts von 4G ausgebildet worden ist. Die geschweifte Kante an den Seitenwänden des Grabens 11 wird in 5 nicht dargestellt. Jede Seitenwand des Grabens 11 in 5 stellt eine vertikale Fläche dar, die sich den geschweiften Kanten an den Seitenwänden des Grabens 11 annähert, zum Beispiel durch ein Näherungsverfahren an die geringste Standardabweichung. Die Bodenfläche des Grabens 11 in 5 stellt eine horizontale Fläche dar, die eine physisch löchrige Fläche des Grabens 11 darstellt, zum Beispiel durch ein Näherungsverfahren an die geringste Standardabweichung.
  • Die Tiefe d des Grabens 11 ist als vertikaler Abstand zwischen der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 10 und der Maskenschicht 20 definiert. Die Breite w des Grabens 11 ist als horizontaler Abstand zwischen einem Paar vertikaler Seitenwände definiert, die sich den physischen Seitenwänden des Grabens 11 annähern. Die Unterätzung u des Grabens 11 ist als seitlicher Abstand zwischen einer vertikalen Seitenwand der Maskenschicht 20 und einem nächstgelegenen Abschnitt der Seitenwände des Grabens 11 definiert. Das Aspektverhältnis des Grabens ist als Verhältnis der Tiefe d zu der Breite w des Grabens 11 definiert.
  • 6 bis 11 vergleichen eine Leistungsfähigkeit eines Bosch-Prozesses nach einem Vorbehandeln von Seitenwänden einer Ätzprozessvorrichtung unter Einsatz von Verfahren der vorliegenden Offenbarung im Verhältnis zu einem vergleichenden Bosch-Prozess, bei dem dieselben Bearbeitungsbedingungen wie bei dem Bosch-Prozess eingesetzt werden und der in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung durchgeführt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 6 werden eine Leistungsfähigkeit eines Bosch-Prozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5HF7-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas vorbehandelt wurde, und eine Leistungsfähigkeit eines vergleichenden Bosch-Prozesses in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung im Hinblick auf die Ätzgeschwindigkeit bei einem 3 Mikrometer breiten Graben verglichen. Der Bosch-Prozess wies identische Prozessparameter auf. Bei dem Ätzmittel für den Bosch-Prozess handelte es sich um SF6, und bei dem Passivierungsgas für den Bosch-Prozess handelte es sich um C4F8. Dieselbe Ätzprozessvorrichtung wurde zum Durchführen des Bosch-Prozesses mit und ohne Vorbehandlung der Ätzprozessvorrichtung eingesetzt. Der Vorbehandlungsprozess beinhaltete einen 5-minütigen Abscheidungsschritt mit einem Plasma, das aus C5HF7 erzeugt worden war, ohne jeglichen begleitenden Ätzschritt. Folglich betrug die Dauer des Vorbehandlungsprozesses 5 Minuten.
  • Eine erste Kurve 906A der Ätztiefe als Funktion der Bosch-Prozesszeit stellt eine Anpassung an die Ätztiefenwerte (durch Rhomben dargestellt) für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung dar, die unter Einsatz eines C5HF7-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas vorbehandelt wurde. Eine zweite Kurve 906B der Ätztiefe als Funktion der Bosch-Prozesszeit stellt eine Anpassung an die Ätztiefenwerte (durch Quadrate dargestellt) für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung dar. Ein Vergleich der ersten und der zweiten Kurve (906A, 906B) der Ätztiefen zeigt, dass ein Vorbehandeln der Ätzprozessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Ätzgeschwindigkeit eines ersten Bosch-Prozesses nach dem Vorbehandeln der Kammer um zumindest 50 % erhöhte.
  • 7 vergleicht eine andere Metrik zwischen einer Leistungsfähigkeit eines Bosch-Prozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5HF7-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas vorbehandelt wurde, und eine Leistungsfähigkeit eines vergleichenden Bosch-Prozesses in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung. Eine Unterätzung u, wie sie in 5 definiert wurde, wurde bei den verschiedenen 3 Mikrometer breiten Gräben mit unterschiedlichen Tiefen gemessen.
  • Eine erste Unterätzungskurve 907A als Funktion der Ätztiefe stellt eine Anpassung an die Unterätzungsmesswerte (durch Rhomben dargestellt) für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung dar, die unter Einsatz eines C5HF7-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas vorbehandelt wurde. Eine zweite Unterätzungskurve 907B als Funktion der Ätztiefe stellt eine Anpassung an die Unterätzungswerte (durch Quadrate dargestellt) für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung dar. Ein Vergleich der ersten und der zweiten Unterätzungskurve (907A, 907B) zeigt, dass ein Vorbehandeln der Ätzprozessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Unterätzung bei Gräben, die vergleichbare Tiefen und Breiten aufwiesen, um zumindest 30 % verringerte.
  • Unter Bezugnahme auf 8 veranschaulicht ein Schaubild die Abhängigkeit der Ätzgeschwindigkeit eines Bosch-Prozesses bei Gräben, die eine Breite von etwa 3 Mikrometern und ein Aspektverhältnis von etwa 23 aufweisen, in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5HF7-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas vorbehandelt wurde, von der gesamten, kumulierten Bosch-Prozesszeit in der Ätzprozessvorrichtung.
  • Eine erste Kurve 908A der Ätzgeschwindigkeit als Funktion der kumulierten Bosch-Prozesszeit stellt eine Anpassung an die Messwerte der Ätzgeschwindigkeit (durch Rhomben dargestellt) für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung dar, die unter Einsatz eines C5HF7-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas vorbehandelt wurde. Eine zweite Kurve 908B der Ätzgeschwindigkeit als Funktion der kumulierten Bosch-Prozesszeit stellt die Ätzgeschwindigkeit für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung dar. Ein Vergleich der ersten und der zweiten Kurve (908A, 908B) der Ätzgeschwindigkeit zeigt, dass eine Wirkung des Vorbehandelns der Ätzprozessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Verlauf der kumulierten Bosch-Prozesszeit nach dem Vorbehandeln der Ätzprozessvorrichtung abnimmt. Durch Wiederholen des Vorbehandlungsprozesses wird die Ätzgeschwindigkeit eines nachfolgenden Bosch-Prozesses auf den Höchstwert zurückgeführt.
  • Unter Bezugnahme auf 9 werden eine Leistungsfähigkeit eines Bosch-Prozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde, und eine Leistungsfähigkeit eines vergleichenden Bosch-Prozesses in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung im Hinblick auf die Ätzgeschwindigkeit bei verschiedenen 3 bis 50 Mikrometer breiten, kreisförmigen Gräben mit unterschiedlichen Tiefen verglichen. Der Bosch-Prozess wies identische Prozessparameter auf. Bei dem Ätzmittel für den Bosch-Prozess handelte es sich um SF6, und bei dem Passivierungsgas für den Bosch-Prozess handelte es sich um C4F8. Dieselbe Ätzprozessvorrichtung wurde zum Durchführen des Bosch-Prozesses mit und ohne Vorbehandlung der Ätzprozessvorrichtung eingesetzt. Der Vorbehandlungsprozess beinhaltete mehrere Zyklen eines Abscheidungsschritts unter Einsatz eines Plasmas, das aus C5H2F6 erzeugt worden war, und eines Ätzschritts unter Einsatz eines Plasmas, das aus SF6 erzeugt worden war. Die Dauer des Vorbehandlungsprozesses betrug etwa 40 Minuten.
  • Eine erste Kurve 909A der Ätztiefe als Funktion der Bosch-Prozesszeit stellt eine Anpassung an die Ätztiefenwerte (durch Rhomben dargestellt) für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung dar, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde. Eine zweite Kurve 909 B der Ätztiefe als Funktion der Bosch-Prozesszeit stellt eine Anpassung an die Ätztiefenwerte (durch Quadrate dargestellt) für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung dar. Ein Vergleich der ersten und der zweiten Kurve (909A, 909B) der Ätztiefen zeigt, dass ein Vorbehandeln der Ätzprozessvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Ätzgeschwindigkeit eines ersten Bosch-Prozesses nach dem Vorbehandeln der Kammer um zumindest 50 % erhöhte.
  • Unter Bezugnahme auf 10 wurde eine Unterätzung u, wie sie in 5 definiert wurde, bei den verschiedenen 3 bis 50 Mikrometer breiten, kreisförmigen Gräben mit unterschiedlichen Tiefen bei einem Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde, und bei einem vergleichenden Bosch-Prozess in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung gemessen.
  • Eine erste Unterätzungskurve 910A als Funktion der Ätztiefe stellt eine Anpassung an die Unterätzungsmesswerte (durch Rhomben dargestellt) für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung dar, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde. Eine zweite Unterätzungskurve 910 B als Funktion der Ätztiefe stellt eine Anpassung an die Unterätzungswerte (durch Quadrate dargestellt) für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung dar. Ein Vergleich der ersten und der zweiten Unterätzungskurve (910A, 910B) zeigt, dass ein Vorbehandeln der Ätzprozessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Unterätzung bei Gräben, die vergleichbare Tiefen und Breiten aufwiesen, um zumindest 10 % verringerte.
  • Unter Bezugnahme auf 11 veranschaulicht ein Schaubild die Abhängigkeit der Ätzgeschwindigkeit eines Bosch-Prozesses bei Gräben, die eine Breite von etwa 50 Mikrometern und ein Aspektverhältnis von etwa 3 aufwiesen, in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde, von der gesamten, kumulierten Bosch-Prozesszeit in der Ätzprozessvorrichtung.
  • Eine Kurve 911 der Ätzgeschwindigkeit als Funktion der kumulierten Bosch-Prozesszeit stellt eine Anpassung an die Messwerte der Ätzgeschwindigkeit (durch Rhomben dargestellt) für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung dar, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde. Die Kurve 911A der Ätzgeschwindigkeit zeigt, dass eine Wirkung des Vorbehandelns der Ätzprozessvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Verlauf der kumulierten Bosch-Prozesszeit nach dem Vorbehandeln der Ätzprozessvorrichtung abnimmt. Eine zweite Kurve 911B der Ätzgeschwindigkeit als Funktion der kumulierten Bosch-Prozesszeit stellt die Ätzgeschwindigkeit für den Bosch-Prozess in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung dar. Durch Wiederholen des Vorbehandlungsprozesses wird die Ätzgeschwindigkeit eines nachfolgenden Bosch-Prozesses auf den Höchstwert zurückgeführt.
  • Unter Bezugnahme auf 12 werden eine Leistungsfähigkeit eines Silicium-Ätzprozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde, und eine Leistungsfähigkeit eines vergleichenden Silicium-Ätzprozesses in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung im Hinblick auf die Ätzgeschwindigkeit bei einem 3 Mikrometer breiten, kreisförmigen Graben verglichen. Der Prozess wies identische Prozessparameter auf. Bei dem Ätzgas für den Silicium-Ätzprozess handelte es sich um SF6 ohne jegliches Passivierungsgas. Dieselbe Ätzprozessvorrichtung wurde zum Durchführen des Silicium-Ätzprozesses mit und ohne Vorbehandlung der Ätzprozessvorrichtung eingesetzt. Der Vorbehandlungsprozess beinhaltete einen 40-minütigen Abscheidungsschritt mit einem Plasma, das aus C5H2F6 erzeugt worden war, und einen Ätzschritt mit einem Plasma, das aus SF6 erzeugt worden war.
  • Eine erste Kurve 912A der Ätztiefe als Funktion der Silicium-Ätzprozesszeit stellt eine Anpassung an die Ätztiefenwerte (durch Rhomben dargestellt) für den Silicium-Ätzprozess in einer Ätzprozessvorrichtung dar, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde. Eine zweite Kurve 912B der Ätztiefe als Funktion der Silicium-Ätzprozesszeit stellt eine Anpassung an die Ätztiefenwerte (durch Quadrate dargestellt) für den Silicium-Ätzprozess in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung dar. Ein Vergleich der ersten und der zweiten Kurve (912A, 912B) der Ätztiefen zeigt, dass ein Vorbehandeln der Ätzprozessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Ätzgeschwindigkeit eines ersten Silicium-Ätzprozesses nach dem Vorbehandeln der Kammer um zumindest 50 % erhöhte.
  • 13 vergleicht eine andere Metrik zwischen einer Leistungsfähigkeit eines Silicium-Ätzprozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, die unter Einsatz eines C5H2F6-Gases als Fluorkohlenwasserstoffgas und von SF6 als Ätzgas vorbehandelt wurde, und eine Leistungsfähigkeit eines vergleichenden Silicium-Ätzprozesses in einer vergleichenden, beispielhaften Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung. Eine Unterätzung u, wie sie in 5 definiert wurde, wurde bei den verschiedenen 3 Mikrometer breiten, kreisförmigen Gräben mit unterschiedlichen Tiefen gemessen.
  • Unter Bezugnahme auf 14 wird eine Erhöhung eines Prozessdurchsatzes durch einen Vorbehandlungsprozess veranschaulicht. Wenn eine Ätzprozessvorrichtung für einen 15-minütigen Bosch-Prozess (unter Einsatz von C4F8 und SF6) ohne jeglichen Vorbehandlungsprozess eingesetzt wird, beträgt der erwartete Durchsatz der Ätzprozessvorrichtung etwa 96 Wafer pro Tag. Wenn ein 5-minütiger Vorbehandlungsprozess (Aufbereitungsprozess) einschließlich eines einzelnen Abscheidungsschritts unter Einsatz eines Plasmas von C5HF7 durchgeführt wird und wenn die Ätzprozessvorrichtung anschließend 30 Minuten lang betrieben wird (um zwei Wafer zu bearbeiten), beträgt der erwartete Durchsatz des Ätzprozessdurchsatzes etwa 122 Wafer pro Tag. Wenn ein 5-minütiger Vorbehandlungsprozess (Aufbereitungsprozess) einschließlich eines einzelnen Abscheidungsschritts unter Einsatz eines Plasmas von C5HF7 durchgeführt wird und wenn die Ätzprozessvorrichtung anschließend 60 Minuten lang betrieben wird (um vier Wafer zu bearbeiten), beträgt der erwartete Durchsatz des Ätzprozessdurchsatzes etwa 126 Wafer pro Tag. Folglich kann durch regelmäßiges Vorbehandeln der Ätzprozessvorrichtung mit einem Plasma eines Fluorkohlenwasserstoffgases so, dass ein Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterial auf den inneren Wänden der Ätzprozessvorrichtung abgeschieden wird, der Gesamtdurchsatz der Ätzprozessvorrichtung bei einem Bosch-Prozess gegenüber einem vergleichenden Verfahren erhöht werden, in dem der Bosch-Prozess fortlaufend durchgeführt wird, ohne dass ein Vorbehandlungsprozess eingesetzt wird.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Ätzprozessvorrichtung, das aufweist: Durchführen eines Vorbehandlungsprozesses in einer Ätzprozessvorrichtung, wobei der Vorbehandlungsprozess ein Beschichten von inneren Wänden der Ätzprozessvorrichtung durch Abscheiden eines Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterials beinhaltet, das aus einem Plasma eines Fluorkohlenwasserstoffgases erzeugt worden ist, wobei das Fluorkohlenwasserstoffgas aus C5H2F6 und C5HF7 gewählt wird und wobei eine Beschichtung aus dem Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterial auf den inneren Wänden der Ätzprozessvorrichtung ausgebildet wird; und Durchführen zumindest eines Silicium-Ätzprozesses in der Ätzprozessvorrichtung an zumindest einem Substrat, wobei das zumindest eine Substrat jeweils eine strukturierte Maskenschicht (20) beinhaltet, durch die zumindest ein Abschnitt eines Halbleitermaterials physisch freigelegt wird, wobei in dem Silicium-Ätzprozess SF6 als Ätzmittel eingesetzt wird, wobei der Vorbehandlungsprozess der inneren Wände der Ätzprozessvorrichtung eine Ätzgeschwindigkeit des zumindest einen Silicium-Ätzprozesses um einen positiven Prozentsatz erhöht, wobei der positive Prozentsatz zumindest 50 % während eines ersten Silicium-Ätzprozesses, der nach dem Vorbehandlungsprozess durchgeführt wird, im Verhältnis zu einem vergleichenden Silicium-Ätzprozess beträgt, bei dem selbe Bearbeitungsbedingungen wie bei dem ersten Silicium-Ätzprozess eingesetzt werden und der in einer Ätzprozessvorrichtung ohne jegliche Vorbehandlung durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Vorbehandlungsprozesses ein Dummy-Substrat in die Ätzprozessvorrichtung gegeben wird und anschließend vor dem Durchführen des zumindest einen Silicium-Ätzprozesses entfernt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Dummy-Substrat eine Maskenschicht (142) aufweist, die sich auf einer Halbleiterschicht (140) befindet, wobei die Maskenschicht (142) ein dielektrisches Material beinhaltet, das aus dotiertem Siliciumoxid, undotiertem Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, einem dielektrischen Metalloxid oder einer Kombination von diesen gewählt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozentsatz im Verlauf einer Gesamtlaufzeit des Silicium-Ätzprozesses in der Ätzprozessvorrichtung monoton abnimmt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluorkohlenwasserstoff-Polymermaterial Kohlenstoff in einer Atomkonzentration in einem Bereich von 35 % bis zu 100 % und Fluor in einer Atomkonzentration von 0 % bis zu 65 % beinhaltet.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das des Weiteren ein wiederholtes Durchführen des Vorbehandlungsprozesses und des zumindest einen Silicium-Ätzprozesses aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem zumindest einen Silicium-Ätzprozess, der an dem zumindest einen Substrat durchgeführt wird, um eine Mehrzahl von Silicium-Ätzprozessen handelt, die nacheinander an einer Mehrzahl von Substraten durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Silicium-Ätzprozess um einen Bosch-Prozess handelt, in dem SF6 als Ätzmittel und C4F8 als Passivierungsgas eingesetzt werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Fluorkohlenwasserstoffgas um C5HF7 handelt und in dem Vorbehandlungsprozess kein Gas eingesetzt wird, das ein Halbleitermaterial ätzt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Vorbehandlungsprozesses mit dem Fluorkohlenwasserstoffgas ein Dummy-Substrat in die Ätzprozessvorrichtung gegeben wird und der Vorbehandlungsprozess des Weiteren ein Durchführen eines Ätzprozesses mit einem Ätzgas aufweist, das einen Abschnitt eines Halbleitermaterials des Dummy-Substrats ätzt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, das des Weiteren ein Durchführen einer Mehrzahl von Zyklen des Prozesses mit dem Fluorkohlenwasserstoffgas und des Ätzprozesses während des Vorbehandlungsprozesses aufweist.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei es sich bei dem Fluorkohlenwasserstoffgas um C5H2F6 handelt.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Substrat jeweils eine Maskenschicht (20) aufweist, die sich auf einer Halbleiterschicht (10) befindet, wobei die Maskenschicht (20) ein dielektrisches Material (40) beinhaltet, das aus dotiertem Siliciumoxid, undotiertem Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, einem dielektrischen Metalloxid oder einer Kombination von diesen gewählt wird, und wobei die Halbleiterschicht (10) Silicium oder eine Halbleiterlegierung aufweist, die Silicium beinhaltet.
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